Уровень надежности противопожарной защиты конвейерных выработок шахт

Уровень надежности противопожарной защиты конвейерных выработок шахт

Рассмотрено оборудование для противопожарной защиты конвейерных выработок шахт. Получены аналитические зависимости между экономическими затратами и уровнем надежности. Произведена оптимизация затрат на повышение уровня надежности оборудования. Дан пример расчета оптимального уровня надежности противопожарной защиты конвейерных выработок.

Ключевые слова: надежность, противопожарная защита, конвейер, шахта, экономические затраты, оптимизация.

Для противопожарной защиты выработок, оборудованных ленточными конвейерами, должен применяться комплекс средств, основным из которых является автоматическая установка пожаротушения (АУП), отвечающая требованиям ГСТУ 29.2.4 675 545.004−2001 [2].

Кроме АУП водяного пожаротушения, применяемых для защиты приводных станций ленточных конвейеров, в выработках должны быть установки локализации и тушения пожаров (УЛТ) на линейных частях ленточных конвейеров, совмещающие функции пожарных водяных завес с расходом не менее 50 м3/ч. Кроме того, остается обязательной подача воды на непосредственное тушение пожара цельной струей из одного пожарного ствола с диаметром насадки 19 мм [1].

Подключение всех указанных средств водяного пожаротушения осуществляется через пожарные краны, расположенные на трубопроводах конвейерных выработок через 50 м.

Эффективность функционирования противопожарной защиты зависит от надежности всех элементов водоснабжения конвейерных выработок.

Противопожарную защиту конвейерных выработок можно представить как единую систему последовательно соединенных устройств, состоящих из отдельных звеньев, которые делятся на ранги по экономической зависимости в общей технологической цепочке добычи угля. При этом все звенья трубопроводов последовательно соединены. В случае отказа элементов предыдущего участка происходит вынужденное прекращение подачи воды во все следующие звенья.

Уровень надежности противопожарного водоснабжения конвейерных выработок определяется количественными показателями, такими, как средняя наработка на отказ, среднее время восстановления и средний срок службы. Два первых показателя являются составляющими комплексного показателя — коэффициента готовности kГ. Повышение уровня надежности противопожарного водоснабжения связано с дополнительными экономическими затратами при разработке, изготовлении и профилактике противопожарного оборудования конвейерных выработок. Очевидно, что существует предел роста надежности противопожарной защиты. Поэтому возникает необходимость в определении оптимального значения ее надежности.

Ожидаемое количество отказов каждого i-го устройства противопожарной защиты конвейерных выработок будет равно.

(1).

где — средняя наработка на отказ i-го устройства, ч;

t — время, ч.

Полное время простоя? части конвейерных выработок за интервал времени t с учетом отказов устройств противопожарной защиты:

(2).

где — среднее время восстановления устройства противопожарного.

водоснабжения, ч;

n — количество предыдущих конвейеров.

Оптимальным значением уровня надежности оборудования противопожарного водоснабжения цепи конвейерных выработок является значение, соответствующее минимуму суммы:

R=RП+RНН?min, (3).

где RП — составляющая расходов, связанных с затратами на повышение.

надежности, грн;

RНН — составляющая расходов, обусловленных недостаточной.

надежностью оборудования, грн.

Составляющую затрат на изготовление и профилактику можно записать как.

где Ci — стоимость устройств противопожарного водоснабжения i-го.

конвейера шахты, грн;

Пi — затраты на ведение профилактических работ, отнесенные.

к противопожарным устройствам i-го конвейера, грн;

Ki — коэффициент соответствия нормативного уровня надежности i-го.

устройства противопожарной защиты его фактическому;

определяется по формуле.

(5).

тогда.

(6).

где — фактическая средняя наработка на отказ i-го устройства, ч.

Составляющая расходов, обусловленных недостаточной надежностью оборудования, равна.

(7).

где Cмi — затраты на материалы, необходимые для устранения одного отказа.

i-го устройства противопожарного водоснабжения, грн;

CЛП — стоимость ликвидации одного пожара, грн;

C — себестоимость одной тонны угля на шахте, ч;

— средняя длительность ликвидации пожара, ч;

— средний интервал времени между пожарами, возникающими.

в конвейерных выработках шахты, ч;

Qi — часовая интенсивность грузопотока по i-му участку конвейеров, т/ч.

Таким образом, в формуле (7) первое слагаемое — затраты на устранение отказов устройств противопожарного водоснабжения, второе слагаемое — доля затрат на ликвидацию пожара, приходящаяся на отрезок времени t, и третье слагаемое — убытки от простоя i-го участка конвейеров.

Тогда суммарное значение затрат для всей цепочки конвейеров будет равно.

(8).

где N — общее количество конвейеров.

Итоговое значение приведенных суммарных затрат изменяется от максимума при наиболее низкой надежности оборудования противопожарного водоснабжения конвейерных выработок шахты до минимума при оптимальной надежности. Минимум приведенных суммарных затрат на повышение надежности находится после дифференцирования полученного выражения (8) и приравнивания нулю полученного результата.

Приведем формулу для расчета оптимальной средней наработки на отказ устройств противопожарной защиты конвейерных выработок шахт:

. (9).

Для расчета оптимальной средней наработки на отказ оборудования противопожарного водоснабжения конвейеров шахт Донбасса примем средние значения величин, входящих в формулу (9):

= 650 ч (1 мес.); tВ = 2 ч; Cмi = 750 грн; Ci = 8000 грн; Пi = 1500 грн;

Qi = 80 т/ч; = 15 000 ч (2 года); = 40 000 ч; = 100 ч; C = 450 грн/т.

Согласно формуле (9) определяется оптимальное значение показателя надежности оборудования противопожарного водоснабжения конвейерных выработок = 5700 ч, что равно 8 месяцам. Таким образом, при заданной фактической средней наработке на отказ = 1 мес., оптимальное значение = 8 мес. В данных условиях для достижения оптимального уровня надежности противопожарного оборудования конвейерных выработок необходимо повышать надежность его устройств. Изменив условия, можно снизить требования к уровню надежности устройств. Так, увеличение в два раза затрат на ведение профилактических работ дает снижение средней наработки на отказ до 4,5 месяца, что реально. Следовательно, определение оптимального уровня надежности для оборудования противопожарного водоснабжения конвейерных выработок имеет практическое значение, так как позволяет выявить наиболее ненадежные узлы в цепочке конвейеров шахты и дает количественную оценку степени несоответствия фактических значений показателей надежности их оптимальным значениям, учитывая конкретные условия производства. Поэтому метод оценки оптимального уровня надежности с учетом конкретных экономических показателей может быть использован при реконструкции противопожарной защиты конвейерных выработок шахты с целью повышения её надежности.

оборудование противопожарный конвейерный шахта.

• 1. Iнструкцiя з протипожежного захисту вугiльних шахт: НПАОП 10.0−5.18−04 // Збiрник iнстукцiй до правил безпеки у вугiльних шахтах: в 2 т. Т. 2. — Київ, 2003. — 416 с.
• 2. Правила пожежної безпеки для підприємств вугільної промисловостi України. — Київ: Промдрук, 2005. — 335 с.