Статья из Журнала «Безопасность Труда в Промышленности» № 10-2013, www.safety.ru

Современное состояние и перспективы развития отечественных шахтных самоспасателей. Часть 2. Новые разработки для реализации многоступенчатого подхода к обеспечению выхода, подземного персонала угольных шахт из непригодной для дыхания атмосферы

УДК 622.867.324
© С.В. Гудков (канд. хим. наук, гл. конструктор ОАО «Корпорация «Росхимзащита»),
И.А. Смирнов (канд. тех. наук, зав. Лабораторией ГНЦ РФ ИМБП РАН), 2013

Показаны перспективы развития в России шахтных самоспасателей с химически связанным кислородом.
Perspectives of development in Russia of the mine self-rescuers with chemically connected oxygen are shown.

Применение самоспасателя в случае аварий — подчас единственная возможность для шахтеров выжить в ядовитой атмосфере. Следует отметить, что после того, как в I995 г. была завершена разработка шахтного самоспасателя ШСС-Т (см. рисунок, а), государство больше не выделяло средств на совершенствование самоспасателей с номинальным временем защитного действия (ВЗД) 60 мин, которые широко используются в отечественной угольной промышленности. Собственники шахт также не расположены вкладывать средства в это. На совещании «Об итогах реструктуризации и перспективах развития угольной промышленности», состоявшемся 24.01.2012 в Кемерове, во вступительном слове В.В. Путин сказал, что тема безопасности — важнейшая, поэтому принято решение уже в 2012 г. напрямую направить из федерального бюджета около 500 млн руб. на финансирование НИОКР как раз в этой сфере. Деньги пойдут на разработку и внедрение современных средств индивидуальной защиты и спасения горняков, а также на создание комплексных систем управления безопасностью шахт.

Шахтные самоспасатели:
а — ШСС-Т; б- ШСС-ТМ; в — ШСМ-Т

Кроме того, распоряжением Правительства Российской Федерации от 27.12.2012 № 2539-р в составе Государственной программы «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности на период до 2020 года» [1] утверждена подпрограмма 16 «Современные средства индивидуальной защиты и системы жизнеобеспечения подземного персонала угольных шахт» (далее — подпрограмма) со сроками выполнения 2013–2018 гг. В федеральном бюджете на 2013 г. предусмотрено финансирование этих работ в размере 1 млрд руб. [2]. Однако до настоящего времени оно не осуществляется.

В подпрограмме предусмотрен комплексный подход к обеспечению эффективного использования самоспасателей при авариях на шахтах, включающий разработку:

• самоспасателей нового поколения с улучшенными эргономическими характеристиками, в том чиле предназначенных для постоянного ношения в течение всей рабочей смены;
• пунктов переключения в резервные самоспасатели;
• обучающих аппаратно-тренажерных комплексов, формирующих у горняков устойчивые навыки обращения с самоспасателями, правильные действия в аварийной ситуации, способность принимать нужные решения в условиях стресса.

ОАО «Корпорация «Росхимзащита» совместно с Государственным научным центром Российской Федерации — Институтом медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ — ИМБП РАН) проводит постоянную работу по совершенствованию ШСС-Т и созданию новых шахтных самоспасателей. Так, в 2012 г. завершена разработка и получены разрешительные документы на эксплуатацию в шахтах самоспасателя нового поколения ШСС-ТМ (см. рисунок, б) с номинальным ВЗД 60 мин, изготовлена первая партия серийного производства. Конструкция самоспасателя защищена четырьмя патентами.

При разработке ШСС-ТМ применены инновационные решения в части использования новых материалов, совершенствования регенеративного продукта, конструктивного исполнения самоспасателя, что в совокупности привело к существенному улучшению основных характеристик самоспасателя.

Самоспасатель, по неоднократным пожеланиям представителей горнодобывающих предприятий, имеет плоскую форму, которая, в отличие от круглой или овальной, более удобна при постоянном ношении. Футляр изготовлен из композитных материалов: антистатичной пластмассы, дополнительно усиленной вспененным компаундом. Такое исполнение позволило снизить массу самоспасателя до 2,35 кг, т.е. довести ее до массы зарубежных самоспасателей с ВЗД 30-40 мин. Сочетание формы и массы самоспасателя позволяет носить его пользователю (не снимая) в течение всей рабочей смены. Также разработан вариант ношения ШСС-ТМ на поясном ремне.

Самоспасатель соответствует требованиям ГОСТ 12.4.220–2001 [3], выдерживает удар при падении на бетонный пол с высоты 1,5 м и раздавливание на прессе усилием 0,4 МН (40 тс), при этом высыпания регенеративного продукта не происходит ШСС-ТМ имеет высокую стойкость к галтовке.

Конструкция пускового устройства и принятый алгоритм включения повышают надежность включения в самоспасатель. Пусковой брикет срабатывает не при срыве крышки футляра, когда часть кислорода может стравиться через дыхательную трубку наружу в том случае, если пользователь, замешкавшись, не сразу помещает загубник в рот, а при расправлении дыхательной трубки перед подсоединением загубника к органам дыхания.

Для самоспасателя разработан новый регенеративный продукт с регулярной формой насадки, которая обеспечивает стабильность его регенерационных характеристик и снижение сопротивления дыханию по сравнению с зерненными продуктами. Это происходит вследствие перевода режима потока газовой дыхательной смеси (ГДС) из турбулентного в ламинарный при прохождении через патрон.

В конструкции патрона самоспасателя использован новый материал в виде пластин из пеноникеля, имеющего поры. Через них при дыхании проходит ГДС, при этом пеноникель выполняет двойную функцию — фильтра грубой очистки от аэрозоля, образующегося при реакции продукта с ГДС, и дополнительного теплообменника.

Основной теплообменник расположен между загубником и дыхательной трубкой, эффективно снижает температуру и не вносит дискомфорт при пользовании загубником.

В самоспасателе имеются специально разработанные загубник и очки. Загубник разработан на основе лучших зарубежных аналогов, удобно захватывается зубами, имеет изогнутую форму, большую площадь обтюрации, не оказывает давления на мягкие ткани ротовой полости. Очки выполнены в облегченном исполнении. Для обеспечения их герметичного прилегания ремешок оснащен быстрозатягивающейся пряжкой.

Самоспасатель не требует проверок на герметичность в течение всего срока эксплуатации. Герметичность проверяется только при изготовлении в заводских условиях и далее обеспечивается конструктивно двумя контурами герметизации: футляра и рабочей части, находящейся в футляре.

Образцы самоспасателей были направлены на несколько шахт для оценки персоналом технических и эксплуатационных характеристик. Получены положительные отзывы. В настоящее время ШСС-ТМ производится серийно.

С использованием технических решений, апробированных в ШСС-ТМ, в ОАО «Корпорация «Росхимзащита» разрабатывают шахтный малогабаритный самоспасатель ШСМ-Т (см. рисунок, в) поясного ношения с номинальным ВЗД 30 мин. В настоящее время изготовляются его опытные образцы для проведения предварительных испытаний.

Масса ШСМ-Т такая же, как у самоспасателя ШСМ, разработанного в свое время Донецким заводом горноспасательной аппаратуры (около 1,45 кг), однако тамбовское изделие кардинально отличается от аналога в лучшую сторону по техническим характеристикам. ШСМ-Т имеет пусковое устройство с пусковым брикетом, обеспечивающим необходимое количество кислорода при включении, существенно более низкие сопротивление дыханию и температуру вдыхаемой ГДС, может эксплуатироваться при температуре от —20 °С (у аналога от 10 °С).

В корпорации, помимо разработки шахтных самоспасателей, ведутся системные работы по созданию новых регенеративных продуктов и химических поглотителей с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Так, ООО «Усольехимпром» освоило серийный выпуск регенеративного продукта ОКЧ-1, не содержащего асбест. Технические характеристики самоспасателей, снаряженных новым продуктом, соответствуют требованиям европейского стандарта EN 13794:2002 [4]. Разработаны регенеративные продукты, закрепленные на минеральной матрице, которые не воспламеняются даже при смешивании с маслом.

Надеемся, что подпрограмма все-таки будет обеспечена должным финансированием, начнется ее реальное выполнение, а это обеспечит создание шахтных самоспасателей нового поколения, эффективную и надежную их эксплуатацию. В любом случае ГНЦ РФ — ИМБП РАН и ОАО «Корпорация «Росхимзащита» в меру своих финансовых возможностей будут прилагать все усилия к созданию эффективных систем спасения шахтеров. В частности, новые разработки шахтных самоспасателей ШСС-ТМ и ШСМ-Т могут быть использованы для реализации принципиально нового многоступенчатого подхода к обеспечению возможности выхода людей из непригодной для дыхания атмосферы, предложенного на совещании[1] в Новокузнецке, согласно которому у каждого шахтера должен быть удобный, носимый на поясном ремне самоспасатель с ВЗД не менее 30 мин.

Также одна из составляющих заявленного подхода — совершенствование методов обучения шахтеров и горноспасателей. В настоящее время обучение осуществляется с помощью специализированных тренажеров, использование которых связано с определенными экономическими затратами и узким спектром представляемых ситуаций, возникающих при эксплуатации шахтных самоспасателей.

Повысить качество обучения подземного персонала угольных шахт можно с помощью аппаратнотренажерного комплекса, построенного на основе систем виртуальной реальности и имитирующего работу в самоспасателях. При его использовании человек будет ощущать на себе воздействие физических и психологических факторов, характерных для различных аварийных ситуаций.

Обучающие системы виртуальной реальности присутствуют сейчас практически во всех областях народного хозяйства, где человек имеет дело со сложным оборудованием (системы управления промышленными и опасными производствами, обеспечения жизнедеятельности и т.д.). При этом в мире не существует систем, моделирующих работу человека в шахтных самоспасателях. В отличие от мировых аналогов обучающих систем виртуальной реальности (авто- и авиасимуляторы, обучающие комплексы для шахтеров, спасателей и т.д.) планируется осуществлять воздействие и на органы дыхания человека, в данном случае за счет подачи искусственно подготовленной дыхательной смеси в легкие человека.

В ходе работы будет создан стенд, имитирующий функционирование самоспасателя, где человек будет ощущать на себе воздействие сопротивления дыханию, температуры ГДС, объемной доли диоксида углерода и других параметров, характерных для рассматриваемой аварийной ситуации. Интенсивность этих параметров будет коррелировать с условиями дыхания в конкретной аварийной ситуации, отображаемой на экране. Планируется также использовать аудиосопровождение и представление информации в адаптированной форме для лучшей усвояемости. Комплекс будет объективно оценивать знания, полученные в процессе обучения, и, в частности, информировать о неправильных действиях персонала и возможных последствиях этого.

Внедрение тренировочных комплексов, моделирующих особенности использования шахтных самоспасателей, по нашему мнению, существенно повысит безопасность условий труда в угольной отрасли за счет повышения уровня профессиональной подготовки подземного персонала угольных шахт.

Список литературы

1. Государственная программа Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности на период до 2020 года». URL:http://www.gosprogrammy.gov.ru/Main/ClientBin/Passports/16/rocyдарственная%20программа%2016.pdf (дата обращения: 17.09.2013).

2. Федеральный закон от 3 декабря 2012 г. № 216-ФЗ «О федеральном бюджете на 2013 год и на плановый период 2014 и 2015 годов» (с изменениями и дополнениями).

URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=147514 (дата обращения: 17.09.2013).

3. ГОСТ Р 12.4.220–2001. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели). Общие технические требования. Методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 19 с.

4. EN 13794:2002. Respiratory protective devices — Self- contained closed circuit breathing apparatus for escape — Requirements, testing, marking. — European Committee for Standardization, 2002.

isz@roshimzaschita.ru

[1] Вопросы безопасности на предприятиях угольной промышленности в Кузбассе и роль Ростехнадзора в их решении (от 06.06.2013).