REZULTAT

Rezultaty projektu:

  • Model funkcjonalny kapsuły ratunkowej opisujący oczekiwane funkcje, środowisko i metody jej użytkowania. Model został przebadany funkcjonalnie według scenariuszy opracowanych na podstawie opisów akcji ratunkowych oraz analizy możliwych zagrożeń. W stworzeniu modelu wykorzystano specjalistyczna metodykę modelowania i weryfikacji modeli;
  • Wymagania i założenia techniczne określające oczekiwania, skład, funkcje i parametry techniczne rozwiązania wraz z wymaganiami dla elementów składowych;
  • Projekt koncepcyjnego modułowej kapsuły ratunkowej ułatwiający transport rannych przez obszar o środowisku zagrażającym pogorszeniem ich stanu zdrowia;
  • Model komputerowy kapsuły ratunkowej, który przebadano pod kątem funkcjonalności, wytrzymałości mechanicznej i termicznej;
  • Wyniki z symulacji. Model został przebadany funkcjonalnie według scenariuszy opracowanych na podstawie opisów akcji ratunkowych oraz analizy możliwych zagrożeń;
  • Metodyka wyznaczaniu dróg przemieszczania kapsuły oraz obliczania chronometrażu czasu transportu poszkodowanego na powierzchnię
  • Wyniki badań wytrzymałościowych i termicznej materiałów wykorzystanych do budowy poszczególnych elementów modułowej kapsuły ratunkowej
  • Studium wykonalności określające możliwości spełnienia wymagań, elementy krytyczne i metodykę rozwiązania problemu;
  • „Demonstrator technologii” modułowej kapsuły ratunkowej do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym, potwierdzający możliwość budowy modułowego systemu kapsuły ratunkowej oraz zastosowania kapsuły ratunkowej z uwzględnieniem analizy zagrożeń górniczych w transporcie pod ziemią;
  • Wyniki badań funkcjonalnych wszystkich modułów w warunkach zbliżonych do rzeczywistych podczas symulowanej akcji ratunkowej w kopalni węgla kamiennego ZG Sobieski w Jaworznie oraz w Wojskowym Centrum Kształcenia Medycznego WCKMed w Łodzi.

 

 

W ramach projektu „Modułowa Kapsuła ratunkowa do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym” wykonano zadania, które zostały zaplanowane w ramach realizacji projektu:

 

Zadanie Nr 1 - Budowa modelu funkcjonalnego kapsuły

Celem zadania nr 1 pn. „Budowa modelu funkcjonalnego kapsuły” zrealizowanego w ramach projektu było opracowanie na podstawie wykonanych badań i analiz modelu funkcjonalnego kapsuły ratunkowej, a następnie jego weryfikacja w oparciu o wyniki badań symulacyjnych.

 

W ramach realizacji zadania 1 wykonano szereg prac tematycznych, a otrzymane kluczowe rezultaty pozwoliły wskazać osiągnięte kamienie milowe.

Poszczególni konsorcjanci projektu w ramach zadania 1 zrealizowali następujące prace:

  • Analiza raportów ze zdarzeń w górnictwie podziemnym, opracowanie scenariuszy zaistniałych zdarzeń,
  • Opracowanie scenariuszy możliwych zdarzeń o różnym (wysokim) stopniu trudności akcji ratunkowej,
  • Opracowanie założeń modelowych w zakresie obejmującym m.in.- lokalizację kapsuły i jej elementów w zakładzie górniczym,
  • Analiza możliwości transportu kapsuły (jej elementów) do rejonu, w którym miał miejsce wypadek mając na uwadze stosowane środki, tj.: transport kołowy, kolejkami spągowymi, kolejkami podwieszanymi, transport ręczny,
  • Przegląd wybranych kopalń wraz z infrastrukturą pod względem możliwości prowadzenia akcji ratunkowej,
  • Opracowanie modelu funkcjonalnego kopalni i innych środowisk akcji ratunkowych,
  • Określenie modelu biomedycznego ratowanego,
  • Opracowanie wstępnego projektu koncepcyjnego kapsuły i metody modelowania, symulacji i badań funkcjonalnych kapsuły,
  • Opracowanie modelu funkcjonalnego kapsuły ratunkowej,
  • Wykonanie badań symulacyjnych kapsuły.

 

Wszystkie prace zostały wykonane na podstawie wiedzy i doświadczeń własnych, materiałów statystycznych WUG (jako organu centralnego sprawującego nadzór i kontrolę nad ruchem zakładów górniczych w Polsce), obowiązujących przepisów prawnych dotyczących prowadzenia ruchu zakładów górniczych, ratownictwa medycznego cywilnego i wojskowego oraz zasad prowadzenia akcji ratowniczych. Ponadto we wstępnych założeniach uwzględniono zasady projektowania maszyn i urządzeń, które umożliwiają ich stosowanie w kopalniach węgla kamiennego. W opracowaniu modelu funkcjonalnego kapsuły wykorzystano nowoczesne metody modelowania wraz ze sprawdzeniem modelowanych rozwiązań za pomocą badań symulacyjnych uwzględniających obowiązujące procedury ratowania życia ludzkiego w górnictwie. Wykonane prace i gry symulacyjne były poprzedzone wizytami w kopalniach wraz ze zjazdami na dół do miejsc szczególnie zagrożonych niebezpiecznymi zdarzeniami.

Przeprowadzona ramach zadania nr 1 analiza materiałów statystycznych wykazała, że modułowa kapsuła do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym, (którego ekstremalnym przykładem jest górnictwo węgla kamiennego) jest ze wszech miar pożądana na co wskazują następujące dane dotyczące wypadkowości:

• ilość wypadków w górnictwie węgla kamiennego w ostatniej dekadzie wynosi ok. 2 500 rocznie, w tym śmiertelnych od 29–11, ciężkich od 34–11,
• liczba wypadków wzrasta o ok. 500/rok wliczając w statystykę firmy usługowe,
• ilość zgonów naturalnych kształtuje się średnio na poziomie 18.

 

Ponadto statystyki wypadkowości wykazują, że zdecydowana ilość wypadków ma miejsce
w czasie normalnej pracy ruchu zakładu górniczego.

W ramach przedmiotowego zadania przeprowadzono dogłębną analizę warunków pracy w podziemnych zakładach górniczych. W pierwszej kolejności dokonano przeglądu wybranych kopalń węgla kamiennego wraz z ich infrastrukturą w celu oceny możliwości prowadzenia akcji ratunkowych. W ramach przeglądu scharakteryzowano m.in. sposoby udostępnienia złóż i prowadzenia eksploatacji w polskich kopalniach oraz przeanalizowano aspekty prawne umożliwiające możliwości zastosowania „kapsuły” wynikające z przepisów prawa geologiczno-górniczego. Opracowano model kopalni oraz wyszczególniono zagrożenia środowiska pracy w czasie prowadzenia akcji ratowniczych. Oprócz tego, scharakteryzowano zagrożenia naturalne, techniczne i organizacyjne w kopalniach oraz wyszczególniono miejsca i zdarzenia związane z najliczniej statystycznie występującymi wypadkami przy pracy.

Na podstawie dogłębnej analizy niebezpiecznych zdarzeń i typowych wypadków występujących w górnictwie węgla kamiennego w ramach zadania nr 1 opracowano również model biomedyczny ratowanego. W modelu tym przedstawiono możliwości pomiarowe dla automatycznego modułu diagnostycznego, w tym możliwości pomiarów sygnału EKG (klasyczne i bezkontaktowe), możliwości techniczne realizacji czujnika natlenowania krwi SpO2, metody analizy sygnałów, możliwości techniczne realizacji czujnika ciśnienia tętniczego oraz monitorowania aktywności oddechowej. Ponadto przedstawiono możliwości bezpiecznego zasilania urządzeń pomiarowych modułu medycznego. W podsumowaniu przedstawiono koncepcję kompletnego modułu diagnostycznego dla modelu funkcjonalnego kapsuły.

Opisano także „Procedury postępowania”, które definiują zakres działań ratunkowych oraz procedury postępowania w stanach zagrożenia życia dla określonych przypadków. W podsumowaniu przedstawiono analizę czynności ratowniczych w stanach nagłych i zagrażających życiu, wskazujących na konieczność wykonania ustalonych procedur i zabiegów ratunkowych „pod ziemią”.

W ramach zadania 1 opracowano również model funkcjonalny kapsuły. Opracowanie modelu funkcjonalnego kapsuły polegało ono na określeniu wstępnego modelu koncepcyjnego kapsuły oraz metody modelowania, symulacji i badań funkcjonalnych.

W celu weryfikacji założeń funkcjonalnych kapsuły przeprowadzono symulację w warunkach rzeczywistych kopalni, które miały potwierdzić słuszność przyjętych założeń. Jako nadrzędny cel badań symulacyjnych ustalono dotransportowanie poszkodowanego na powierzchnię w jak najkrótszym czasie wraz z udzielaniem pomocy medycznej w trakcie transportu.

Model funkcjonalny kapsuły po weryfikacji przez gry symulacyjne zakłada, że kapsuła będzie składała się z trzech modułów: modułu medycznego, modułu transportowego, modułu ochronnego.

Końcowym etapem zadania 1 było przeprowadzenie analizy wyników badań wraz z integracją modelu funkcjonalnego kapsuły.

Przeprowadzono je na podstawie prac wykonanych przez wszystkich konsorcjantów i wynikających z nich wniosków. Stwierdzono, że:

  • model kapsuły ratunkowej składającej się z modułów transportowego, medycznego, ochronnego oraz umożliwia w sposób optymalny udzielanie pomocy poszkodowanemu na każdym etapie działań ratunkowych, tj.: pierwsza pomoc i transport poszkodowanego wraz z działaniami medycznymi od miejsca wypadku aż do punktu sanitarnego znajdującego się na powierzchni,
  • model kapsuły ratunkowej wraz z poszczególnymi modułami jest przydatny dla działań ratunkowych w sytuacji zaistnienia wypadków w trakcie normalnego ruchu zakładu górniczego, jak i w czasie prowadzonych akcji ratowniczych w przypadku katastrof górniczych, dla niesienia pomocy medycznej i transportowej poszkodowanym i uczestnikom działającym w tych akcjach,
  • model kapsuły ratunkowej i jej elementy spełniają wymogi związane z:
    - funkcjonalnością, w odniesieniu do istniejącej struktury kopalń w zakresie gabarytów wyrobisk,
    - kompatybilnością z istniejąca infrastrukturą transportową,
    - przepisami prawa górniczo-geologicznego i przepisami BHP oraz z wynikającymi z nich procedurami w zakresie prowadzenia ruchu zakładu górniczego,
    - obowiązującymi procedurami prowadzenia działań ratunkowych w przypadku niebezpiecznych zdarzeń i wypadków,
    - obowiązującymi przepisami w zakresie pracy maszyn i urządzeń w środowisku zagrożonym wybuchem metanu i pyłu węglowego.

 

Zadanie Nr 2 - Opracowanie wstępnych założeń taktyczno – technicznych

Celem zadania nr 2 projektu było opracowanie wstępnych założeń taktyczno – technicznych i koncepcji dla modułowego systemu kapsuły ratunkowej. Cel ten osiągnięto poprzez realizację następujących prac badawczych i analitycznych:

  • Ocena wyników symulacji, analiza modelu, parametryzacja modułów i elementów kapsuły,
  • Przegląd i analiza istniejących rozwiązań w zakresie systemów ratunkowych,
  • Określenie wstępnych założeń taktyczno-technicznych na poszczególne elementy systemu modułowego kapsuły,
  • Synteza wstępnych założeń taktyczno – technicznych (WZTT) systemu modułowego kapsuły,
  • Weryfikacja WZTT,
  • Opracowanie Założeń Taktyczno-Technologicznych (ZTT).

 

W ramach zadania dokonano analizy wyników modelowania funkcjonalnego modelu kapsuły i wniosków, jakie powstały podczas gier symulacyjnych, oraz dokonano parametryzacji parametrów funkcjonalnych i technicznych elementów systemu kapsuły ratunkowej.

Przeanalizowano ponownie model funkcjonalny kapsuły w kontekście współpracy z modelem biomedycznym ratowanego i modelem środowiska prowadzenia akcji. Danymi do analizy był zarejestrowany przebieg symulowanej akcji ratunkowej. Przygotowano i przeprowadzono trzy akcje symulacyjne. Scenariusze zdarzeń w akcjach symulacyjnych opracowane zostały przez konsorcjantów i specjalistów zewnętrznych z funkcjonujących kopalń. Uwzględniono w nich statystyki częstości i rodzajów wypadków w górnictwie oraz obecnie stosowane środki medyczne i procedury ratowania życia ludzkiego przy zastosowaniu infrastruktury transportowej dla warunków rzeczywistych typowej kopalni. Akcje symulacyjne prowadzone były przez upoważnione osoby kierownictwa kopalni. Stan poszkodowanych zmieniał się losowo w czasie wg założeń opracowanych przez ekspertów. Analiza zbudowanego modelu funkcjonalnego na podstawie porównania akcji symulacyjnych bez i z wykorzystaniem kapsuły ratunkowej wykazała jednoznacznie przydatność modelu funkcjonalnego kapsuły i modelu biomedycznego poszkodowanego. Zaproponowane rozwiązania i procedury w znaczny sposób zwiększają szanse przeżycia poszkodowanych.

Na podstawie przebiegu akcji wskazano, które elementy kapsuły są zbędne i których brakuje. Oceniono i zweryfikowano strukturę, parametry modelu funkcjonalnego i określono parametry techniczne elementów kapsuły. W ramach syntezy modelu funkcjonalnego i weryfikacji spójności jego parametrów, opracowano arkusz kalkulacyjny do parametryzacji rozwiązania.

Istotne dla dalszych działań projektu było dokonanie przeglądu istniejących na świecie rozwiązań systemów ratunkowych. Przegląd posłużył do porównania stosowanych rozwiązań w świetle istniejących zagrożeń, organizacji pracy i obowiązującego prawa. Wynik porównania wskazał wady i zalety systemów oraz możliwości skorzystania z doświadczeń innych państw.

Działania ratunkowe i ratownicze w różnych krajach są realizowane z uwzględnieniem krajowego prawodawstwa stosownie do lokalnych warunków eksploatacji węgla i wynikającego z nich szacowanego ryzyka zaistnienia niebezpiecznych zdarzeń. Nie ma niestety ustawowego obowiązku publikowania danych statystycznych w zakresie podjętych działań ratunkowych i ratowniczych. Z tego też względu porównywanie stosowanych rozwiązań organizacyjno-technicznych udzielania pierwszej pomocy w miejscu wypadku i podczas transportu nastręcza wiele trudności. Niemniej należy stwierdzić, że w każdym z analizowanych krajów w przypadku wystąpienia katastrof górniczych funkcjonują sprawnie działające służby ratownictwa górniczego zawodowego i dobrowolnego.

Poziom techniczno-organizacyjny tych służb zależy w głównej mierze od ogólnego poziomu zaawansowania technologicznego danego kraju oraz ustawodawstwa i przygotowania pracowników do udzielania pierwszej pomocy. Stosowane środki udzielania pierwszej pomocy, procedury medyczne i procedury transportu w przypadku zaistnienia wypadku są bardzo różne w analizowanych krajach i zależą przede wszystkim od szacowanego przez pracodawcę ryzyka, w oparciu o dokumenty bezpieczeństwa, statystyki ciężkości i częstości występowania wypadków. We wszystkich poddanych analizie krajach udzielanie stosownej pomocy medycznej w przypadku wystąpienia wypadku jest obowiązkiem pracodawcy i grozi znaczącymi konsekwencjami finansowymi na rzecz poszkodowanego w sytuacji jej nie udzielenia.

Z tego też względu pracodawcy starają się ograniczać do minimum katastrofy, wypadki śmiertelne, niebezpieczne zdarzenia, zachorowania poprzez:

  • stosowanie profilaktyki w zakresie monitorowania i zwalczania zagrożeń,
  • stosowanie środków ochrony osobistej górników,
  • prowadzenie systemowych szkoleń,
  • egzekwowanie przestrzegania przepisów BHP przez pracowników wraz z zapisem prawnym o możliwościach utraty świadczeń odszkodowawczych wynikających z ich nieprzestrzegania,
  • stosowanie procedur medycznych w zakresie profilaktyki zdrowia pracowników oraz udzielanie pomocy medycznej na poziomie cywilnego ratownictwa medycznego obowiązującego w danym kraju,
  • zatrudnienie przeszkolonego personelu w zakresie udzielania pomocy na poziomie stosowanych procedur z użyciem dostępnej aparatury medycznej usytuowanej w pobliżu szczególnie narażonych miejsc pracy, przez cały okres czasu przebywania załogi.

 

Wypadkowość monitorowana jest wskaźnikami ilości wypadków śmiertelnych na 1 mln Mg wydobycia oraz częstością występowania na 1 tys. zatrudnionych. Wielkość tych wskaźników uzależniona jest przede wszystkim od wielkości wydobycia oraz ilości zatrudnionych pracowników, tzn. od wydajności. Z tego względu warunki pozyskania węgla mają decydujący wpływ na bezpieczeństwo.

Wg „Selected Problems of Safety in Polish Mining” wskaźniki wypadków śmiertelnych na 1 mln Mg wydobycia w 2008 r. kształtowały się na poziomie: Chiny – 6, Ukraina – 4, Rosja – 0,65, USA i Niemcy 0,04. W Polsce wskaźnik ten w latach 2006-2009 wahał się w granicach 0,48 (KWK „Halemba”), 0,30 (KWK „Wujek”). Natomiast w latach 2011-2013 odpowiednio 0,26; 0,27; 0,19.

Stosowane rozwiązania i zakres udzielania pomocy poszkodowanym w wypadkach w górnictwie w takich wiodących technologicznie państwach jak Australia, USA, Kanada, RPA polegają na:

  • zatrudnieniu na stałe wysokokwalifikowanego personelu medycznego,
  • udzielaniu kwalifikowanej pomocy medycznej w wyznaczonych punktach kopalni, skąd transport odbywa się na zasadach ratownictwa cywilnego,
  • zlokalizowaniu punktu udzielania kwalifikowanej pomocy medycznej w odległości zapewniającej dotarcie z poszkodowanym w czasie 5 minut (czas transportu),
  • zlokalizowaniu punktów, w których znajduje się aparatura do defibrylacji (w USA max odległość tych punktów od stanowisk pracy nie powinna przekraczać 1000 stóp),
  • wyposażeniu środków transportu dołowego w podstawowe środki pierwszej pomocy medycznej,
  • powszechnym stosowaniu aparatury medycznej monitorującej i podtrzymującej życie,
  • prowadzeniu usług medyczno-transportowych przez firmy zewnętrzne.

Mając powyższe na uwadze w ramach zadania 2 określono wstępne założenia taktyczno-techniczne (WZTT) dla systemu modułowej kapsuły ratunkowej.

 

Dotyczyły one:

  • wymagań funkcjonalnych i sposobu realizacji poszczególnych modułów kapsuły,
  • wykazu funkcji poszczególnych modułów (podzespołów) kapsuły wraz z wymaganiami ergonomicznymi,
  • wymagań medycznych,
  • wymagań prawnych z wykazem obowiązujących norm.

 

W oparciu o powyższe założenia wyodrębniono moduły kapsuły ratunkowej dla kopalni węgla kamiennego, tj.:

  • moduł ochronno-zachowawczy,
  • moduł medyczny,
  • moduł transportowy,
  • moduł ochronny,
  • moduł transportowo-medyczny, jako kopalniany wóz sanitarny (KWS).

 

W następnym etapie zadania 2, po dogłębnym przeanalizowani zaproponowanych rozwiązań, dotyczących poszczególnych modułów dokonano syntezy i weryfikacji zaproponowanych rozwiązań w stosunku do spełnienia założonych wymagań. Wszystkie prace pozwoliły na opracowanie Założeń Taktyczno-Technologicznych (ZTT) na demonstrator technologii modułowej kapsuły ratunkowej dla kopalni węgla kamiennego. W ZTT zaprezentowano przyjęte rozwiązania funkcjonalne i operacyjne dla poszczególnych modułów systemu kapsuły ratunkowej oraz sprecyzowano, które elementy systemu będą przedmiotem szczególnych badań i analiz.

W ZTT w szczegółowy sposób opisano wymagania odnośnie medycznego modułu monitorującego. Przedstawiono m.in. wymagania ergonomiczne dotyczące modułu pomiarowego (odporność na przypadkowe włączenie i wyłączenie, wodoszczelność i pyłoszczelność (min. IP-67), bezobsługowość), wyświetlacza (czytelność monochromatyczność) i układu zasilania. Określono także parametry minimalne dla monitorowanych sygnałów oraz wymagania dotyczące normalizacji i unifikacji (w szczególności: PN-EN 61000-4-2: „Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) oraz PN-EN 60601-1:2011 i EN 60601-1:2006 + AC:2010 - Medyczne urządzenia elektryczne).

Przedstawiono również wykaz krytycznych elementów rzutujących na parametry modułu medycznego i rejestrowanych sygnałów:

  • monitorowanie EKG (3 niezależne odprowadzenia, rozdzielczość 12 bitów, 1000 próbek/s), czułość 1 μV), metoda kontaktowa (klasyczna) i bezkontaktowa,
  • monitorowanie oddechu (metoda bioimpedancyjna lub piezoelektryczna),
  • pomiar saturacji krwi i krzywej pletyzmograficznej (30 -100%),
  • pomiary przyspieszeń, pomiary żyroskopowe i magnetometryczne położenia,
  • pomiary temperatury różnych części ciała i temperatury otoczenia (-30 +60°C). Dokładność pomiaru 0.1°C w zakresie 25-45°C oraz dokładność 1°C w pozostałym zakresie,
  • Pomiar wilgotności powietrza, dokładność 1%,
  • Pomiar ciśnienia atmosferycznego, dokładność 1Pa,
  • Pomiar ciśnienia tętniczego: metoda oscylometryczna, zakres 40-260 mmHg z dokładnością 3 mmHg w całym zakresie, pomiar pulsu w zakresie 30-220 BPM z dokładnością 2%,
    oraz „Wykaz urządzeń i aparatury do udzielania pomocy medycznej w ramach systemu modułowej kapsuły ratunkowej”.

 

Całość wykonanych prac stała się to podstawą do opracowania dokumentacji przetargowej, której przedmiotem było:

  • opracowanie dokumentacji projektowej „demonstratora technologii” modułowej kapsuły ratunkowej dla kopalni węgla kamiennego,
  • wykonanie „demonstratora technologii” modułowej kapsuły ratunkowej dla kopalni węgla kamiennego.

 

Zadanie Nr 3 - Opracowanie studium wykonalności

W celu opracowania Studium Wykonalności w ramach realizacji zadania 3 dokonano w pierwszej kolejności analizy, oceny oraz merytorycznej weryfikacji podzespołów wchodzących w skład poszczególnych elementów systemu składającego się Kopalnianej Kapsuły Ratunkowej (KKR) oraz modułu transportowego w postaci Kopalnianego Wozu Sanitarnego (KWS). Efektem powyższych działań był optymalny dobór szczegółowego wyposażenia medycznego KKR i KWS.

W przypadku KKR podzielono wyposażenie na poszczególne elementy kapsuły z określeniem ich funkcji w następujący sposób:

Zasobnik kapsuły ratunkowej (moduł ochronno-zachowawczy), który jest pojemnikiem zapewniającym:

  • przechowywanie w odpowiednich warunkach aparatury medycznej pod kątem zdatności do użycia,
  • ochronę przed uszkodzeniem spowodowanym spadającymi elementami i podwyższoną temperaturą,
  • diagnostykę stanu zawartości,
  • utrzymanie aparatury w stanie zdatnym do użycia poprzez odpowiednie zasilanie i sygnalizowanie konieczności wymiany zużytych elementów.

 

Moduł medyczny – zestaw materiałów, przyrządów i aparatury medycznej wchodzących w skład „kapsuły ratunkowej" i moduł transportowo-medyczny - sanitarka (Kopalniany Wóz Sanitarny). W skład modułu medycznego wchodzą: zestaw opatrunkowo medyczny, zestaw aparatury medycznej oraz nośniki aparatury medycznej.

Moduł transportowy w postaci modułowych noszy monitorujących (noszy szuflowych, podbierakowych), usztywnianych, zintegrowanych z medyczną aparaturą kontrolno-pomiarową do diagnostyki medycznej poszkodowanego. Moduł transportowy składa się z systemu noszy podbierakowych, które po spięciu i usztywnieniu pełnią funkcję „sztywnej deski ortopedycznej", wyposażonej w aparaturę monitorującą. Nosze zintegrowane są z:

  • pneumatyczną kamizelką usztywniającą ,
  • systemem amortyzacji wstrząsów (pneumatyczne poduszki),
  • systemem sensorycznym wybranych parametrów życiowych, z układem analizy tych parametrów i sygnalizacji stanów zagrożenia,
  • opcjonalnie z systemem komunikacji - transmisji danych do systemu wsparcia medycznego.

 

Moduł ochronny w postaci osłony na twarz dołączanej do modułowych noszy monitorujących na czas transportu ręcznego.

Dla KWS założenia przedstawiają się następująco:

Moduł transportowo-medyczny, jako Kopalniany Wóź Sanitarny (KWS) - sanitarka do transportu poszkodowanego oraz dwóch ratowników, jako element taboru kolei podziemnej. KWS jest przygotowywany pod kątem kompatybilności z modułowymi noszami monitorującymi i nośnikami modułu medycznego i zestawu medycznego (prowadnice do noszy, uchwyty do mocowania nośników plecaków).

Kolejnym etapem realizacji zadania 3 była ocena i weryfikacja projektu koncepcyjnego systemu pod kątem potencjalnych oczekiwań użytkowników. Oceny i weryfikacji projektu koncepcyjnego dokonano w odniesieniu do następujących kwestii:

  • Długość dróg transportowych a czas transportu.
    W założeniach projektowych położono nacisk na maksymalne usprawnienie transportu poszkodowanego. W związku z tym skupiono się, bazując na informacjach zebranych z wszystkich funkcjonujących zakładów górniczych, na wykorzystaniu do tego celu infrastruktury transportowej funkcjonującej w wyrobiskach. W związku z powyższym założono, że nosze będą posiadać możliwości adaptacji do poszczególnych systemów transportowych. W przypadku transportu kołowego zwrócono uwagę na maksymalną poprawę komfortu transportu poprzez modernizację istniejącego wozu sanitarnego (zastosowanie odpowiedniej amortyzacji) oraz wyposażenie go w dodatkowy sprzęt i środki medyczne pozwalające na właściwe zabezpieczenie(monitoring stanu poszkodowanego) na czas tego etapu transportu.
  • Sprzęt i wyposażenie medyczne.
    W proponowanym rozwiązaniu, osoba udzielająca pomocy przedmedycznej powinna posiadać wyższe kwalifikacje (kurs kwalifikowanej pomocy przedmedycznej), co umożliwia właściwe określenie stanu poszkodowanego oraz właściwe zabezpieczenie poszkodowanego z wykorzystaniem środków i sprzętu znajdującego się w zasobniku medycznym umieszczonym w pobliżu stanowiska pracy. Takie rozwiązanie wymagałoby przeszkolenia przez zakład górniczy odpowiedniej liczby osób w podanym powyżej zakresie oraz opracowania procedur określających ich działanie w przypadku zdarzenia. Na etapie transportu wozem sanitarnym poszkodowany powinien znaleźć się już pod opieką lekarza, który będzie miał do dyspozycji sprzęt oraz środki medyczne, które wprowadzono jako doposażenie wozu sanitarnego.
  • Akcje ratownicze.
    W przypadku prowadzenia akcji ratowniczych miejscem skutecznego wykorzystania zawartości zasobnika medycznego jest baza ratownicza.

    W ramach realizacji zadania 3 przedstawiono również światowe trendy rozwoju systemów ratowniczych i ewakuacji poszkodowanych.

    Analizując stan ratownictwa górniczego w wybranych krajach UE oraz górnictwa w Australii, USA, RPA i Kanadzie można przyjąć, że w większości krajów stosowane jest systemowe podejście w zakresie ratownictwa górniczego, a stosowane rozwiązania i zakres udzielania pomocy poszkodowanym w wypadkach w górnictwie oparte są o szacowanie ryzyka. Zadaniem ratownictwa górniczego jest ratowanie życia ludzkiego i majątku na skutek wypadków i innych niebezpiecznych zdarzeń oraz udzielenie pierwszej pomocy w kopalni. W większości kopalń w ww. krajach utrzymywane są zastępy ratownicze w zależności od liczby zatrudnionych pracowników. Udzielanie pierwszej pomocy poszkodowanym wiąże się z odpowiednim wyszkoleniem ratowników, a głównej mierze współpracowników z uwagi na bliskość i szybkość udzielenia pomocy. Osoby takie powinny ukończyć odpowiednie kursy dające im możliwości udzielenia pomocy w wymaganym zakresie (minimum kurs kwalifikowanej pierwszej pomocy). Odpowiednio powinny też być wyposażone stanowiska pracy (rejony) między innymi w sprzęt i aparaturę medyczną.

    W krajach wiodących technologicznie, takich jak: Australia, USA, Kanada i RPA istnieją sprawnie działające systemy udzielania pierwszej pomocy charakteryzujące się:
  • zatrudnianiem na stałe wysoko wykwalifikowanego personelu medycznego,
  • udzielanie kwalifikowanej pomocy uzależnia się od: wielkości szacowanego ryzyka, ilości zatrudnianych pracowników, a w USA miejsca udzielenia kwalifikowanej pomocy medycznej powinny znajdować się w odległości 5 minut mierzonej czasem transportu,
  • udzielaniem pomocy w wyznaczonych miejscach kopalni,
  • obowiązkową defibrylacją oraz stosowaniem odpowiednich procedur np. w USA odległość defibrylatora od stanowisk pracy do 1000 stóp (około 300m.),
  • wyposażeniem w podstawowe środki pierwszej pomocy wszelkie środki transportu,
  • szerokim stosowaniem aparatury medycznej, monitorującej i podtrzymującej życie z przystosowaniem do warunków i wymogów górniczych,
  • prowadzeniem usług medyczno-transportowych w oparciu o odpowiednio przeszkolone i wyposażone specjalistyczne firmy zewnętrzne.

 

Większość krajów stosujących powyższe procedury różni się warunkami górniczo-geologicznymi od występujących w polskim górnictwie węglowym, co w dużym stopniu utrudnia zastosowanie wypracowanych przez te kraje procedur. Skala zagrożeń skojarzonych, odległości wyrobisk w polskim górnictwie pozwalają stwierdzić, że dla polskiego górnictwa zastosowanie modułowej kapsuły ratunkowej jest rozwiązaniem optymalnym zapewniającym niezbędne wyposażenie do udzielenia pomocy poszkodowanym wraz z transportem. Jednocześnie należy nadmienić, że podczas analizy światowych trendów rozwoju systemów ratowniczych i ewakuacji poszkodowanych nie napotkano na tak kompleksowe rozwiązanie dotyczące zapewnienia środków do udzielenia pierwszej pomocy wraz z odpowiednimi środkami transportu dostosowanymi do ekstremalnie trudnych warunków. Ponadto daje możliwość wykorzystania w innych gałęziach przemysłu oraz w górnictwie na całym świecie.

W oparciu o przeprowadzone analizy i weryfikacje w kolejnym etapie przedmiotowego zadania opracowane zostało Techniczne Studium Wykonalności (TSW) związane z budową systemu (modułu) kapsuły ratowniczej z uwzględnieniem wszystkich jej podzespołów i elementów. Stanowi ono wieloobszarową analizą opłacalności realizacji projektu obejmującą aspekty rynkowe, techniczne, finansowo - ekonomiczne oraz środowiskowe. W części technicznej TSW zawarte zostały informacje dotyczące: przedmiotu studium, otoczenia makroekonomicznego i trendów, uwarunkowań społeczno-ekonomicznych realizacji przedsięwzięcia, analizy popytu, analizy rynku materiałów i podzespołów oraz analizy możliwości technologicznych. Natomiast w części finansowej zaprezentowane zostały wyniki wstępnej oceny ekonomicznej w oparciu o analizę kosztów i korzyści (CBA). Zaprezentowane w TSW analizy stanowią dane wejściowe do podjęcia decyzji inwestycyjnej, zarówno samemu potencjalnemu inwestorowi, jak i instytucji finansującej, która na jego podstawie dokona oceny inwestycji.

 

Zadanie Nr 4 - Utworzenie demonstratora technologii kapsuły ratowniczej z krytycznymi elementami modułu transportowego

Celem zadania 4 było utworzenie demonstratora technologii kapsuły ratowniczej. Na podstawie wyników zadania 3 („Opracowanie Studium Wykonalności”) i opracowanego projektu koncepcyjnego, PW, AGH, WIHiE i WIML opracowały założenia techniczne oraz założenia projektowe „Demonstratora Technologii”. Po ich akceptacji przez konsorcjantów została opracowana Specyfikacja Istotnych Warunków Zamówienia (SIWZ) w celu ogłoszenia przetargu publicznego, którego przedmiotem była „Modułowa kapsuła ratunkowa do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym (znak sprawy GO-240-03/2015, z datą publikacji 6 marca 2015 r.). Przedmiotowa specyfikacja zawierała podstawowe założenia projektowe modułowej kapsuły wraz z parametrami wymiarowymi, wagowymi i materiałowymi. Określone zostały w niej również wymogi w zakresie wytrzymałości mechanicznej i termicznej oraz wymogi materiałowe dotyczące dopuszczeń do stosowania w podziemnych zakładach górniczych zagrożonych wybuchem metanu i pyłu węglowego. Sformułowane w SIWZ wymagania odzwierciedlały możliwość zastosowania systemu modułowej kapsuły ratowniczej w kopalni węgla kamiennego, jak również w innych środowiskach niebezpiecznych.

Przedstawiony w SIWZ system modułowej kapsuły ratunkowej składał się z trzech modułów:
I. nośnika modułu medycznego i transportowego (zasobnika) z wyposażeniem,
II. modułu transportowego w postaci modułowych noszy monitorujących wraz z modułem ochronnym przystosowanym do dołowej infrastruktury transportowej,
III. modułu transportowo-medycznego, czyli zmodernizowanego przystosowanego dla udzielania pomocy medycznej „Kopalnianego Wozu Sanitarnego” (KWS).

 

Tak zaprojektowany system modułowej kapsuły ratunkowej spełniał oczekiwane, poprzedzone szczegółowymi badaniami w poprzednich zadaniach, założenia funkcjonalne dostosowane do warunków dołowych w kopalni węgla kamiennego. Należy zaznaczyć, że projektodawca świadomie poszerzył zakres wymagań projektowych o rozwiązania wykraczające poza oczekiwania górnictwa, mając na uwadze zastosowanie ich w innych środowiskach niebezpiecznych. Miało to na celu uzyskanie możliwie jak najwięcej informacji i wiedzy przydatnej dla adaptacji systemu w różnych środowiskach niebezpiecznych.

W wyniku ogłoszonej procedury przetargowej został wyłoniony wykonawca „Demonstratora Technologii” firma ARTECH Rybnik Sp. z o.o. Zgodnie z warunkami ujętymi w umowie w oparciu o założenia zawarte w SIWZ opracowała ona dokumentację techniczną: nośnika modułu medycznego i transportowego (zasobnika) z wyposażeniem w wersji z metalu oraz włókna węglowego, modułu transportowego w postaci modułowych noszy monitorujących wraz z modułem ochronnym oraz modernizacji kopalnianego wozu sanitarnego. Przy przyjęciu przedmiotowych dokumentacji przez przedstawicieli konsorcjum realizującego projekt poszczególne elementy systemu modułowej kapsuły ratunkowej zostały przez firmę ARTECH Rybnik Sp. z o.o. wykonane tworząc tzw. „Demonstrator technologii”. (Rys. 1.)

Rys.1. Demonstrator Technologii

W ramach przedmiotowego zadania opracowano również metodykę badań weryfikujących, która miała na celu sprawdzenie funkcjonalności i ergonomii wykonanego „Demonstratora Technologii” w warunkach zbliżonych do rzeczywistych oraz metodykę badań wytrzymałościowych i badań izolacji termicznej wybranych elementów systemu.

Opracowano również dokumentację konstrukcyjną mechatronicznego systemu monitorowania poszkodowanego w oparciu, o którą wykonano moduł monitorujący. Moduł ten po podłączeniu zestawu czujników: czujnika SpO2 (wysycenia hemoglobiny tlenem), aktywności oddechowej (RR), aktywności serca (EKG), ciśnienia krwi (NiBP) i pozostałych czujników (np. temperatury) umożliwia automatyczne monitorowanie poszkodowanego. Moduł monitorujący wyświetla również parametry klimatyczne (temperaturę, wilgotność itp.) panujące wewnątrz zasobnika, stan naładowania wykorzystywanych do podtrzymywania pracy aparatury medycznej akumulatorów oraz status działania w czasie rzeczywistym. Oprócz obserwowania parametrów na wyświetlaczu, moduł posiada funkcję „Bluetooth”, która pozwala na przesył informacji na dowolne urządzenie mobilne, np. smartphone. Zasięg łącza LOS wynosi 10÷100 m. Schemat modułu monitorującego przedstawiono na rys. 2.

Rys.2. Moduł monitorujący

W zrealizowanym w ramach projektu zadaniu 1, opracowano scenariusze zdarzeń dla przeprowadzenia symulowanych akcji ratunkowych z udzielaniem pomocy medycznej w miejscu zdarzenia, jak i w trakcie transportu w warunkach modelowych kopalni.
Oceny i wyniki tych akcji dotyczyły sytuacji obecnie obowiązującej w górnictwie, w porównaniu do działań w przypadku zastosowania systemu modułowej kapsuły ratunkowej opartej na przyjętych wstępnych założeniach funkcjonalnych i projektowych. Efektem tych prac było zweryfikowanie wstępnych założeń funkcjonalno-projektowych i opracowanie projektu „Demonstratora Technologii”. Natomiast w ramach zadania 4 przeprowadzono analizę sytuacji po wprowadzeniu „Demonstratora Technologii” (po jego wykonaniu) do symulacyjnych gier przeprowadzonych w warunkach modelowych kopalni. Analiza ta w pełni potwierdziła przydatność zaprojektowanego i wykonanego „Demonstratora Technologii”.

Końcowym etapem zadania 4 było opracowanie tzw. „Strategii rozwoju systemu modułowej kapsuły do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym”.

W strategii tej zdefiniowano cechy środowiska niebezpiecznego wraz z określeniem trudności i przeszkód w udzielaniu pomocy poszkodowanym w przypadku wystąpienia niebezpiecznych zdarzeń. Wyszczególniono także środowiska niebezpieczne, w których może znaleźć zastosowanie system modułowej kapsuły ratunkowej. Podkreślono uniwersalność i innowacyjność systemu modułowej kapsuły ratunkowej, który przyspiesza czas udzielenia pomocy oraz poszerza zakres czynności ratowniczych do czasu wytransportowania poszkodowanego z zagrożonego obszaru. Wskazano również „mapę drogową”, która prowadzi od wniosków i zaleceń dla zmian konstrukcyjnych poszczególnych modułów „Demonstratora Technologii” dostosowujących je do specyfiki środowisk niebezpiecznych, w których będą stosowane, poprzez opracowanie adekwatnych dokumentacji technicznych, zmian prawnych (o ile są wymagane), tworzenie demonstratorów i prototypów, pozyskiwania funduszy w celu komercjalizacji systemu, dydaktykę i szkolenie dla użytkowników i osób biorących udział w akcjach ratunkowych.

 

Zadanie Nr 5 - Badania wytrzymałościowe kapsuły ratowniczej wraz z testami

Celem zadania 5 była ocena poprawności przyjętych założeń i koncepcji rozwiązania modułowej kapsuły ratunkowej do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym. Została przeprowadzona ocena wykonanego w ramach zadania 4 tzw. „Demonstratora Technologii” w skład którego wchodzą: nośnik modułu medycznego i transportowego (zasobnik), moduł transportowy w postaci modułowych noszy monitorujących wraz z modułem ochronnym oraz moduł transportowo-medyczny (Kopalniany Wóz Sanitarny). Ocena polegała w pierwszym etapie na przeprowadzeniu badań funkcjonalnych w warunkach zbliżonych do rzeczywistych oraz ocenie zdolności ochrony poszkodowanego i jego monitorowania w trakcie transportu. Badania te zostały przeprowadzone w dwóch wytypowanych środowiskach niebezpiecznych, tj. na terenie Zakładu Górniczego „Sobieski” w Jaworznie wchodzącego w skład TAURON Wydobycie S.A. oraz na pasie taktycznym Wojskowego Centrum Szkolenia Medycznego WCKMed w Łodzi.

Analiza funkcjonalności i ergonomii zastosowanych rozwiązań w wytypowanych środowiskach została przeprowadzona w trakcie symulowanej medycznej akcji ratunkowej w oparciu o opracowany przez CSRG i WIHiE test praktyczny Demonstratora Technologii oraz opracowaną przez WIHiE propozycję badań symulacyjnych w trakcie medycznej akcji ratunkowej wraz z opisem ocenianych parametrów.

W przypadku:

  • nośnika modułu medycznego i transportowego (zasobnika) badania polegały m.in. na ocenie łatwości otwarcia, wyciągnięcia noszy monitorujących, wyciagnięcia i dostępu do aparatury medycznej oraz środków medycznych (materiałów opatrunkowych, środków dezynfekcyjnych),
  • modułu transportowego w postaci modułowych noszy monitorujących wraz z modułem ochronnym badania polegały m.in. na ocenie:
    - łatwości złożenia (funkcjonalność i ergonomia w czasie),
    - odporności na zanieczyszczenia,
    - możliwości podejmowanie poszkodowanego leżącego w różnych pozycjach ze spągu,
    - możliwości usztywnienia i amortyzacji poszkodowanego,
    - możliwości ułożenia poszkodowanego w odpowiedniej pozycji,
    - sztywności noszy (czy spełniają funkcję deski ortopedycznej – przy braku amortyzacji i czy możliwe jest wykonanie masażu serca),
    - możliwości podłączenia aparatury medycznej,
    - funkcjonalności i ergonomii transportu poszkodowanego przy użyciu noszy:
       - transport poszkodowanego przez typowe wyrobisko górnicze z wykorzystaniem różnych środków transportu, (kolejka podwieszana itp.)
       - transport poszkodowanego na niestabilnym gruncie (błoto) – konieczność niesienia noszy przez czterech ratowników,
       - transport poszkodowanego w terenie o różnym nachyleniu,
       - transport z wykorzystaniem dodatkowego koła.
  • modułu transportowo - medyczny tzw. Kopalnianego Wozu Sanitarnego badania polegały m.in. na ocenie:
    - łatwości zamontowania noszy,
    - funkcjonalności rozmieszczenia aparatury medycznej i środków pomocniczych,
    - łatwości podłączenia aparatury medycznej,
    - możliwości wykonania wstępnej diagnostyki (np. EKG, USG, oksymetrii, kapnografii, pomiaru ciśnienia tętniczego),
    - bezpieczeństwa procedur medycznych – utrzymania drożności dróg oddechowych, tlenoterapii, możliwości automatycznego masażu pośredniego serca, automatycznej defibrylacji, ucisku tętnic będących przyczyną krwotoku przy pomocy staz kończynowych i ucisku miejscowego, z automatyczną kontrolą czasu ucisku,
    - komfortu transportu poszkodowanego i udzielenia pomocy przez wykwalifikowany personel.

Przeprowadzono również badania wykonanego w ramach zadania 4 modułu monitorującego. Badania te polegały na sprawdzeniu:

  • komunikacji z modułem za pomocą łącza radiowego 2.4GHz – Bluetooth,
  • komunikacji bliskiego zasięgu NFC – odczytanie zawartości pamięci dwuportowej na panelu modułu monitorującego za pomocą czytnika NFC/MIFARE wbudowanego w Smartphone,
  • działania protokołu komunikacyjnego przesyłającego dane z modułu,
  • działania czujników wbudowanych w moduł (czujniki klimatyczne, temperatura, udary, symulowane parametry życiowe (HR, ciśnienie)).

Ten etap badań zakończony został opracowaniem raportu weryfikującego założenia i przyjętą koncepcją rozwiązania oraz wnioskami w formie zaleceń dla zmian konstrukcyjnych w stosunku do poszczególnych elementów modułowej kapsuły ratunkowej, które powinny zostać uwzględnione w opracowanych dokumentacjach technicznych. Stwierdzono, że zaproponowane rozwiązania funkcjonalne w zakresie udzielania pierwszej pomocy poszkodowanemu w porównaniu z obecnym poziomem są perspektywiczne i rozwojowe.

W drugim etapie ocena poprawności przyjętych założeń i koncepcji rozwiązania modułowej kapsuły ratunkowej do ewakuacji poszkodowanych w środowisku niebezpiecznym polegała na przeprowadzeniu badań wytrzymałości termicznej i mechanicznej nośnika modułu medycznego i transportowego (zasobnika) oraz ochronnego zamontowanego na noszach monitorujących. Badania te zostały przeprowadzone z wykorzystaniem próbek materiałów dostarczonych przez producenta „Demonstratora Technologii” oraz na zasobniku, jako całości. Dla ich przeprowadzenia zostały przygotowane specjalne stanowiska badawcze.

Badania wytrzymałości termicznej zgodnie z przyjętymi w koncepcji założeniami zostały przeprowadzone w zakresie:

  • odporności na działania płomienia zgodnie z normą PN-EN ISO 11925-2:2010,
  • odporności na szok termiczny – (300oC przez 15 min i 400oC przez 5 min),
  • odporności na wygrzewanie.

Badania wytrzymałości mechanicznej zgodnie z przyjętymi w koncepcji założeniami zostały przeprowadzone w zakresie:

  • zdolności amortyzacji tzn. zapewnienia ochrony przed skutkami uderzenia elementu
  • masie 5 kg z wysokości 1 m – zgodnie z normą PN-EN 12691:2007,

 

Przeprowadzone badania wytrzymałości termicznej wykazały, że nośnik modułu medycznego i transportowego (tzw. zasobnik) oraz moduł ochronny zamontowany na noszach monitorujących zapewnia ochronę przed płomieniem (klasa palności E) oraz skutkami chwilowego podniesienia temperatury zewnętrznej do 300oC przez 15 min i 400oC przez 5 min, przy utrzymaniu temperatury wewnątrz zasobnika poniżej 60oC.

Natomiast przeprowadzone badania wytrzymałości mechanicznej wykazały, że nośnik modułu medycznego i transportowego (tzw. zasobnik) oraz moduł ochronny zamontowany na noszach monitorujących zapewnia ochronę przed skutkami uderzenia elementu o masie 5 kg z wysokości 1 m oraz jest odporny na przebicia przez ostre przedmioty.

 

ilustracja-01
Moduł transportowy w postaci modułowych noszy monitorujących

ilustracja-02
Moduł ochrony zamocowany na modułowych noszach monitorujących

ilustracja-03
Modułowe nosze monitorujące wraz z poduszkami amortyzacyjnymi

ilustracja-04
Modułowe nosze monitorujące – ustawienie w pozycji siedzącej

ilustracja-05
Montaż koła do modułowych noszach monitorujących

ilustracja-06
Moduł ochronno-zachowawczy z pełnym wyposażeniem


Moduł transportowo-medyczny – zmodernizowany Kopalniany Wóź Sanitarny

LOGO 3 LOGO 1 LOGO 6 LOGO 5 LOGO 2 LOGO 4

program biale