Где и когда произошло:
Казахстан, Жамбылская область, окрестности г. Тараз, карьер песчано-гравийной смеси ТОО «Неруд-Тараз». Добычной уступ горизонта +420 м, тяжелый гусеничный гидравлический экскаватор Komatsu PC400 (масса 42 тонны, ковш 2,2 кубических метра).
Что произошло (хроника ЧП):
Машинист экскаватора производил выемку песчано-гравийного грунта для погрузки в самосвалы. Высота разрабатываемого уступа забоя составляла около 11 метров при допустимой по паспорту забоя не более 6 метров.
Чтобы не перемещать тяжелую машину по вязкому основанию подошвы уступа, машинист начал производить выемку нижних слоев породы снизу вверх прямой лопатой, подкапывая основание откоса. В верхней трети уступа из спрессованного влажного суглинка с включением валунов образовался нависающий массив (козырек) вылетом около 2,5 метров над рабочей площадкой.
В процессе очередного внедрения зубьев ковша в основание забоя вибрация от работы гидромоторов и гидроцилиндров передалась на переувлажненный пласт. Несущая способность глинистой прослойки исчезла, и нависающий монолит массой около 90 тонн обрушился прямо на кабину экскаватора.
Механика аварии:
- Нарушение угла естественного откоса: Для песчано-гравийных пород угол устойчивого откоса составляет не более 35–40°. Вертикальный подкоп основания создал отрицательный угол наклона стенки, лишив вышележащий пласт механической геометрической опоры.
- Формирование трещины отрыва: В толще массива за нависающим козырьком возникли критические растягивающие напряжения. Призма обрушения отсеклась вертикальной трещиной отрыва под действием собственного веса породы.
- Динамический удар падающей горной массы: Массив сухого и влажного гравия объемом около 50 кубических метров (плотность $\approx 1{,}8\text{ т/м}^3$) упал с высоты 7–9 метров. Кинетическая энергия сорвавшейся массы в момент контакта с крышей машины превысила сотни килоджоулей.
- Превышение предела несущей способности конструкции: Стандартный силовой трубчатый каркас кабины экскаватора и штатная решетка защиты оператора от падающих предметов (FOPS I/II категории) рассчитаны на локальный удар одиночного камня массой до 220–250 кг, но абсолютно бессильны против сплошного площадного обвала весом в десятки тонн.
Последствия:
Металлоконструкцию кабины экскаватора срезало с болтовых креплений платформы и сплющило до уровня гусеничной тележки. Машиниста зажало между сиденьем, деформированной стойкой рамы и блоком гидрораспределителя: множественные переломы костей свода и основания черепа, компрессионный перелом грудного отдела позвоночника, мгновенная травматическая асфиксия от сдавления грудной клетки грунтом. Тело извлекали спасатели с применением гидравлического аварийно-спасательного инструмента в течение 4 часов после откопки кабины вручную.
Грубейшие нарушения:
- Разработка забоя подкопом с образованием нависающих козырьков и навесов.
- Превышение паспортной высоты уступа (высота забоя превысила максимальную высоту черпания экскаватора почти в два раза).
- Работа без принудительной ликвидации заколов и козырьков сверху уступа механическим способом или бульдозером.
- Расположение экскаватора в опасной зоне возможного обрушения призмы откоса без пути экстренного отката.
Как выжить (инструкция по безопасности при разработке карьерных забоев):
- Никаких подкопов снизу: Экскавация ведется строго сверху вниз уступами, не превышающими максимальную высоту резания стрелы экскаватора. Формирование любых навесов, козырьков или отрицательных углов стенок забоя категорически запрещено.
- При обнаружении козырька — немедленный отвод техники: При появлении трещин отрыва на бровке откоса или образовании нависающей породы экскаватор немедленно глушит ковш, разворачивает стрелу в сторону от забоя и откатывается гусеницами назад на безопасное расстояние (не менее высоты уступа плюс 3 метра). Забой оцепляется, козырек обрушается сверху бульдозером или рыхлителем.
- Положение машины относительно забоя: Гусеницы экскаватора должны располагаться перпендикулярно стенке забоя, чтобы в аварийной ситуации машина могла мгновенно начать откат по прямой назад без потери времени на маневрирование и разворот ходовой части.
- FOPS максимального класса: Кабины карьерной техники, работающей на погрузке скальных и гравийных пород, в обязательном порядке дооснащаются сертифицированными тяжелыми решетками защиты от падающих предметов уровня FOPS Level II.