Науково-дослідницька діяльність кафедри з часу її заснування тісно пов'язана з потребами промисловості, направлена на вирішення найбільш актуальних проблем охорони праці в гірничодобувних галузях промисловості.
Висока результативність науково-дослідних робіт і авторитет наукової школи рудничної вентиляції стали основою створення в 1966 році при кафедрі галузевої лабораторії засобів контролю рудничної атмосфери, яка внесла суттєвий вклад в розвиток рудникового приладобудування. Тут розроблені технічні засоби контролю метану, запиленості та швидкості руху повітря, регулятори дебіту повітря тощо. На цьому плакаті приведені деякі результати науково-дослідної роботи лабораторії.
Новизна результатів роботи підтверджують більше ніж 100 авторських свідоцтв, та десятки патентів України, СРСР та Російської федерації, які отримані співробітниками кафедри.
На кафедрі охорони праці та цивільної безпеки здобувачі вищої освіти можуть навчатись проектувати, виготовляти та випробувати на відповідність вимогам вітчизняних стандартів засоби індивідуального захисту органів дихання. Якщо коротко – цей процес зараз автоматизовано: спочатку проводиться вимірювання антропометричних характеристик обличчя майбутнього користувача, потім корегуються параметри 3D моделі голови, на якій наносяться відповідні контури майбутньої 3D моделі півмаски, визначається розташування клапану видихання, кріпення наголів'я. Потім проводиться визначення площі смуги обтюрації і у разі її відповідності заданим розмірам, півмаска друкується на 3D принтері.
Наступний етап – це підбір відповідного фільтрувального матеріалу, виходячи з розуміння області експлуатації майбутнього респіратору. І ось підсумок проведеної роботи - перевірка захисних властивостей фільтрувального респіратора в сертифікованій лабораторії компанії «Стандарт капітал Інвест», з якою НТУ «Дніпровська політехніка» має договір про співпрацю. У разі задовільного результату півмаска готова до використання і для захисту користувача, наприклад від COVID-19.
НВП «Стандарт»
Командою науковців Кафедра охорони праці та цивільної безпеки під керівництвом професора Голінько В.І. разом з фахівцями НВП «Стандарт» на чолі з Васильченко М.С. розроблено нову конструкцію респіратора з примусовою подачею повітря, який є незамінним під час виконання важких та інтенсивних робіт.
Крім того, даний тип моторованих ЗІЗОД часто застосовується при роботі з особливо токсичними хімічними речовинами, оскільки має високий коефіцієнт захисту.
Відмінністю даної конструкції від світових аналогів є наявність в очищувачі повітря блоку контролю з багатофункціональною системою датчиків, які дозволяють забезпечити в автоматичному режимі регулювання об'єму повітря, контроль наявності CO2 у підмасковому просторі, визначення температури повітряного потоку його вологості для розрахунку терміну захисної дії фільтрів, в тому числі, виходячи з режиму роботи.
У результаті проведених імітаційних лабораторних випробувань з визначення захисної ефективності на випробувачах встановлено, що коефіцієнт захисту випробуваних зразків коливався в межах від 99,93 до 99,97, що відповідає вимогам стандарту. Крім того, визначено, що продукована очищувачем повітря витрата повітря підтримується для чистих фільтрів на рівні 165 і 215 дм3/хв та забруднених – 131 185 дм3/хв для режимів «Норма» і «Турбо», відповідно.
При цьому надлишковий тиск в підмасковому просторі не перевищує 2,5 мбар, що цілком відповідає вимогам ДСТУ EN 12941:2004.
Дякуючи нашим партнерам НВП "Стандарт", ми можемо навчати наших здобувачів освіти, особливо третього рівня (докторів філософії), новітнім методам розробки засобів індивідуального захисту.
Розробка нових конструкцій фільтрувальних респіраторів досить відповідальна задача, що вимагає концентрації зусиль багатьох фахівців, які забезпечать реалізацію розробленого в компанії, алгоритму проектування.
Його детальний опис наведений у статті "Development of an algorithm for effective design of respirator half-masks and encapsulated particle filters", яка опублікована в авторитетному виданні "International Journal of Occupational Safety and Ergonomics", що видається Central Institute for Labour Protection - National Research Institute (CIOP-PIB).
Система безпечної праці складається з п’яти кроків (5П), які доволі прості в реалізації, при наявності досвіду роботи із системою управління безпекою праці на основі ризик-орієнтованого підходу.
Який в свою чергу полягає у наступному:
1. Проаналізуй виробниче завдання.
2. Підсумуй професійні ризики.
3. Передбач безпечні методи.
4. Підтримуй працездатність безпечних методів.
5. Поліпшуй результативність безпечної системи.
Дана розробка відповідає кільцю Шухарта – Демінга, яке є основою в міжнародних стандартах до формування вимог щодо корегувальних та упереджувальних дій.
Перший крок полягає в оцінці всіх небезпечних факторів, які можуть вплинути на робітників при виконання виробничих завдань.
Другий крок пов'язаний з ретельною оцінкою професійних ризиків всіх аспектів діяльності працівників зокрема, або компанії в цілому.
Третій крок направлений на розробку безпечних методів роботи (рисунки-приклади розташовані нижче).
Четвертий крок – це досконала підготовка та навчання персоналу для того, щоб правильно і чітко виконувати свою роботу.
П’ятий крок направлений на забезпечення регулярного моніторингу працездатності системи, підготовки працівників, виконанню ними інструкцій і правил.
Розробка фільтрувальних засобів індивідуального захисту органів дихання
Розроблено алгоритм проектування конструкції півмаски та фільтрувальної коробки протипилового респіратора. Обґрунтовано основні антропометричні розміри обличь працівників, які найбільше впливають на конструкцію півмаски, за результатами яких була побудована полігональна 3D модель голови працівника. Побудована поверхня півмаски за координатами 3D моделі голови працівника.
Розроблено математичну модель, яка описує рух запилених потоків біля поверхні півмаски і у фільтрувальній коробці протипилового респіратора. Встановлені залежності розподілу швидкості повітряного потоку в фільтруючій коробці протипилового респіратора.
Уперше встановлені закономірності алгоритму проектування конструкції поверхні півмаски протипилових респіраторів, які ґрунтуються на даних тривимірних координат ключових точок антропометричних параметрів обличчя працівників, що змінюються залежно від статі. Перепад тиску на фільтрувальних коробках протипилових респіраторів визначається не тільки коефіцієнтом опору фільтрів та витратою повітря через них, а й співвідношенням діаметрів її вихідного і вхідного отворів.
Розроблено алгоритм проектування ефективної конструкції протипилового респіратора, який включає розробку 3D алгоритму проектування півмаски та відрізняється від існуючих тим, що дозволяє перетворювати відскановане зображення обличчя працівника у цифрове зображення поверхні півмаски, яку можна виготовити на 3D принтері, що додає ефект відповідності індивідуальним параметрам обличчя працівника за наступними критеріями: оцінка параметрів полігональної моделі голови; попередній розрахунок коефіцієнта захисту; перевірка щільності прилягання дослідного зразку
Розрахунок та оптимізація параметрів дегазації вугільних пластів
Об’єктом дослідження є процес дегазації зближених вугільних пластів, що підробляються, та дегазаційні мережі шахт.
Предметом досліджень є динаміка дебіту дегазаційних свердловин, що використовується при розробці адекватних моделей процесу дегазації суміжних вугільних пластів, які, в свою чергу, забезпечують можливість оптимізації основних параметрів дегазації.
Розроблена методика вибору питомого значення дегазації пласта, що розробляється, зближених пластів і виробленого простору з урахуванням коефіцієнта дегазації і його вірогідного характеру.
Розроблена методика вибору режиму вентиляції з урахуванням дегазації виїмкової дільниці на основі теорії статистичних рішень.
Складені математичні моделі оптимізації діаметра газопроводу виходячи з вартості труб і вартості електроенергії, що витрачається вакуум-насосами на просування метаноповітряної суміші по газопроводу, при детермінованому і вірогідному підходах.
Принцип дії грунтується на техометричному методі. Забезпечує безперервне технологічне вимірювання швидкості і контроль напрямку руху повітря у гірничих виробках і передачу інформації до диспетчерської шахти на відстань до 10 км.
Принцип дії грунтується на оптичному абсорбційному методі і полягає у реєструванні окремих часток пилу абсорбційним детектором з подальшим формуванням інтегральних показників. Забезпечує гігієнічний контроль умов праці за фактором вмісту пилу у повітрі робочої зони та вимірювання технічних рівнів запиленості шахтної атмосфери.
Апаратура вимірювання і контролю вмісту метану в дегазаційній мережі ДВКМД
Апаратура вимірювання і контролю вмісту метану в дегазаційній мережі ДВКМД, грунтується на термокондуктометричному методі (вперше розроблено однокамерний термокондуктометричний датчик). Забезпечує автоматичне безперервне вимірювання вмісту метану в дегазаційних трубопроводах і передачу інформації до диспетчерської на відстань до 10 км.
Дослідні зразки пройшли сертифікаційні випробування у МакНДІ
Стаціонарний датчик вмісту пилу у повітрі ДЗВ-500
Принцип дії грунтується на оптичному абсорбційному методі і полягає у реєструванні окремих часток пилу абсорбційним детектором з подальшим формуванням інтегральних показників. Забезпечує гігієнічний контроль умов праці за фактором вмісту пилу у повітрі робочої зони та вимірювання технічних рівнів запиленості шахтної атмосфери і передачу інформації до диспетчерської шахти на відстань до 10 км.
Переносний сигналізатор метану з вбудованим термометром грунтується на термокаталітичному методі вимірювання зі стабілізацією напруги живлення на робочому елементі датчика і забезпечує автоматичне вимірювання об’ємної долі метану у шахтній атмосфері і її температури і подання світлового і звукового сигналу про перевищення вмістом метану величини уставки.
Cпосіб кондиціонування рудникового повітря і установка для його здійснення
А - воздухоподающий стовбур;
В - вироблення приствольного двору;
C - підготовчі та очисні забої.
Гідравлічна схема установки
Відноситься до проблеми поліпшення кліматичних (теплових) умов у підземних гірничих виробках.
Переважно може бути використаний в шахтах і рудниках, у яких спостерігаються неприпустимо високі температури повітря у виробках і вибоях видобувних дільниць і відносно низькі у виробках приствольних дворів повітроподавальних стовбурів.
Спосіб заснований на примусовому перерозподілі тепло-вологісного потенціалу між виробками приствольного двору повітроподавального ствола і дільничними виробками.
Автори розробки: Муравейник В.І., Алексеєнко С.О., Шайхлісламова І.А., та ін.
Розробка захищена патентом України № 53467, Е21 F3/00; заявл. 07.06.2002; опубл. 15.12.2006. Бюл. № 12.
Установка для захисту робочих від перегріву
Відноситься до проблеми захисту робітників від перегріву в підземних гірничих виробках. Пе-реважно може бути використана в надглибоких шахтах і рудниках, у яких спостерігаються непри-пустимо високі температури і вологість повітря у виробках і вибоях видобувних дільниць.
Автори розробки: Муравейник В.І., Алексеєнко С.О., Шайхлісламова І.А., Король В.І.
Розробка захищена патентом України № 70653, Е21 F3/00, Е21 F11/00; заявл. 22.12.2003; опубл.25.06.2007. Бюл. № 9.
Спосіб нормалізації атмосферних умов в лаві
Заснований на застосуванні багатофакторної газо-гідродинамічної і термовлажностной обробки вугільного масиву і вентиляційного струменя за допомогою системи наскрізних свердловин, пробурених у вугільному масиві похило до лінії очисного вибою між вентиляційним і транспортним (повітроподавального) штреками.
Може бути застосований при веденні гірничих робіт у шахтах на великих глибинах.
Автори розробки: Алексеєнко С.О., Муравейник В.І., Булгаков Ю.Ф., Масуру А.С., Король В.І.
Розробка захищена патентом України № 78735, Е21 F3/00, Е21 F1/00, Е21 F5/02; за-явл. 07.07.2004; опубл.25.04.2007. Бюл. № 5.
Установка для порятунку гірників при аваріях
Може знайти застосування при різних видах аварій: пожежах, вибухах газу, раптових викидах і обваленнях в гірничих виробках вугільних шахт.
Схеми варіантів можливого розміщення евакуатора в поперечному перерізі гірничої виробки
Поперечний переріз евакуатора:
Подовжній перетин евакуатора:
1 - евакуатор, 2 - ролики, 3 - опори, 4, 5 - верхній і нижній тягові канати, 6 - еластичні захвати, 7 - вентіляційонний трубопровід, 8 - кріплення, 9 - кабель електропостачання, 10 - кабель зв'язку, 26 - опорний ролик.
Спосіб прогнозування аварійних ситуацій у підземних гірничих виробках
Відноситься до проблеми підвищення безпеки робіт у підземних гірничих виробках. Переважно може бути використаний на шахтах, що розробляють вугільні пласти високої газоносності схильні до самозаймання та раптовими викидами вугілля, породи і газів.
На основі квантово-польового підходу до виявлення прихованих ознак можливих аварій в шахтах розроблено практичні основи способу дистанційного тестування шахт на предмет прихованих ознак імовірних аварій.
Розробка захищена патентом України на корисну модель № 45451, Е21F 5/00, Е21С 39/00; заявл. заявл. 05.06.2009; опубл. 10.11.2009, бюл.21.
Автоматичний порошковий вогнегасник відноситься до пожежної техніки. Призначений для гасіння екзогенних пожеж у вибоях тупикових підготовчих виробках шахт і рудників. Може бути використаний для гасіння пожеж у різних галузях народного господарства.
