CC BY
7
ЗА РУБЕЖОМ
- =
МЕТОДЫ ПРОФИЛАКТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЯ СИЛИКОЗОМ РАБОТАЮЩИХ В КАРЬЕРАХ, РУДНИКАХ И ШАХТАХ
А. Прокай
Директор Научно-исследовательского института охраны труда ЦСПС Венгрии
(Будапешт)
О вредном влиянии на человеческий организм пыли, образующейся при различных работах в угольной и горнорудной промышленности, было известно уже несколько столетий назад. Однако научные исследования возникновения и развития заболеваний, вызываемых этой пылью, а также разработка методов защиты человека ведутся лишь несколько десятилетий. Регулярные обследования условий труда и состояния здоровья рабочих наряду с динамическими наблюдениями над больными силикозом и научными исследованиями обеспечили возможность не только указывать на опасные для здоровья условия работы, но и разрабатывать мероприятия для предупреждения этих заболеваний. Эти мероприятия, конечно, очень разнообразны, и если учитывать в числе факторов, вызывающих заболевания специфические условия шахт, то следует отметить, что результат будет достигнут только специальными методами и средствами наряду с хорошей организацией работ по обеспыливанию. В то время как на большинстве промышленных предприятий имеются хорошие пылеотсасывающие и пылеочистные устройства, балгодаря которым большинство задач по обеспыливанию разрешаются удовлетворительно, в условиях шахт эти задачи решаются значительно хуже. Методы обеспыливания, применяемые на промышленных предприятиях, в большинстве случаев неприменимы в угольной и горнорудной промышленности.
Вентиляционные устройства шахт служат для обеспечения различных условий микроклимата и для снабжения воздухом рабочих помещений. Эти вентиляционные устройства не учитывают отдельные случаи, когда возможно применение местной вентиляции для обеспыливания, и мало связаны с обеспыливанием вообще. Они не рассчитаны на снижение особо высоких концентраций пыли, возникающих в условиях работы в шахте (при подготовке, бурении, взрыве и различных фазах погрузки и транспортировки). Поэтому основным в борьбе с выделением пыли в шахтах является по возможности полное улавливание ее на месте образования.
Для характеристики концентрации пыли в шахтах приведем рис. 1, иа котором представлено изменение концентрации пыли в подготовительной выработке в течение одного цикла производства на одном и том же рабочем месте. На нем указано содержание пыли, измеренное кониметром; частицы размером меньше 5 мк являются наиболее опасными с точки зрения возможности заболевания силикозом. На обследуемом рабочем месте перед началом работы содержание пыли в воздухе составляло 58 частиц в 1 см3 («основная концентрация»). На рис. 1 видно, что при сухом бурении содержание пыли в воздухе быстро увеличивается и в течение нескольких минут достигает 2500—3000 частиц в 1 см3 и, находясь в зависимости от отсасывания
пыли вентиляционным оборудованием, примерно остается на таком же уровне при бурении шпуров. После бурения шпуров и до подготовки взрыва концентрация пыли несколько снижается, а в момент взрыва мгновенно увеличивается до 80000—120 000 частиц в 1 см3. В периоде выжидания, во время транспортировки и в перерыве работы эта концентрация снова постепенно снижается. Предельные концентрации, указанные на рис. 1, обозначают допустимый предел с точки зрения охраны труда для тех случаев, когда в породе имеется свободная дву* окись кремния в количестве около 50%. При повышении содержания
Рис. 1. Динамика концентрации пыли в воздухе подготовительной выработки в течение одного цикла производства.
/— концентрация пыли при сухом бурении: 2 — концентрация пыли при мокром бурении: 3 — концентрация пыли при бурении с пенообразователем; 4—концентрация пыли после взрыва; 5- кривая концентрации пыли после взрыва с туманообразованием.
кремения в породе сверх 50% перед началом бурения и во время хода подготовительной работы концентрация пыли на рабочем месте немного превышает предельно допустимую.
Рассматривая отдельные рабочие процессы в угольной и горнорудной промышленности, следует отметить, что в рудниках вообще, а в угольных шахтах в основном при прохождении через пустые породы (при вскрытии и т. д.) бурение и взрыв являются процессами, связанными с наибольшим образованием пыли и выделением наиболее вредных для здоровья фракций пыли.
Бурение является длительным процессом, связанным с постоянным выделением пыли. В процессе бурения в зависимости от глубины и диаметра пробуренного отверстия очень часто выделяется пыль в количестве 50—60 кг. Примерно 10% этой пыли имеет размеры частиц меньше 5 мк.
Это обстоятельство направило внимание исследователей на обезвреживание пыли, возникающей при бурении, и на разработку такого оборудования и методов обеспыливания, при помощи которых создается возможность для снижения содержания пыли на рабочем месте до уровня, приближающегося к указанному в санитарных нормах. Из этих методов у нас распространено так называемое бурение с отсасыванием пыли, при котором обеспыливание осуществляется при помощи различных вентиляционных устройств. Хотя пылеотсасывающими устройствами можно достичь довольно хороших результатов обеспыли-
Так, при применении пылеотсасываюшего устройства с рукавными фильтрами во время бурения происходит поступление в воздух 1,5—2 кг пыли опасных для здоровья фракций. Недостатком мокрого бурения является также довольно высокая 'потребность в воде (примерно 4,5—5,5 л/мин). На практик« для предупреждения резкого увлажнения рабочего места работают в большинстве случаев при подаче воды в количестве 3—3,5 л/мин, что, естественно, снижает к. п. д. процесса связывания пыли.
Среди недостатков мокрого бурения следует упомянуть, что при бурении в глухих забоях, а также при работах в породах, разбухающих под действием воды, даже при наиболее строгой проверке нельзя обеспечить постоянного применения указанного метода. Эти недостатки, а также то обстоятельство, что в породах с высоким содержанием кварца даже в идеальных условиях нельзя достичь обеспыливания, достаточного с точки зрения охраны труда, требуют создания более современных и совершенных методов обеспыливания. Таким более эффективным методом является пенное бурение. Схема пенообразователя приведена на рис. 2. Суть этого бурения состоит в том, что пена через
вания (95—98%), из-за неудобного осбслуживания и больших размеров эти устройства применяют преимущественно в забоях большого сечения. За рубежом и в Венгрии шире распространен метод бурения с промывкой водой.
Применение мокрого бурения в наших шахтах является обязательным. Преимуществом мокрого бурения перед сухим является хорошее пылеотделение и относительно легкая эксплуатация различных пылеот-деляющих устройств.
Следует, однако, отметить, что при всех преимуществах удаления пыли путем мокрого бурения или путем отсасывания оба эти метода имеют недостатки. Общим их недостатком является то, что они способны отделять пыль лишь до фракции с размерами частиц 2—3 мк (при пылеотсасыва-нии — из-за ограничения пылеотделяющей способности фильтров, а 'при мокром бурении — из-за трудности увлажнения мелких фракций пыли).
Это обстоятельство указывает на то, что пыль при применении упомянутых методов с размерами частиц, опасными с точки зрения возможности возникновения силикоза, в большом количестве поступает в рабочую зону.
Рис. 2. Схема пенообразователя. Рис. 3. Аппарат лля об
/ — пенообразователь; 2—бур; 3 — резиновый колпак разования тумана.
для пены. / — вода; 2 — воздух.
полый вал спирального бура подается в пробуренные отверстия. Этим методом обеспечивается связывание пыли уже в самом отверстии, потому что пена заполняет все сечение пробуренного отверстия и полностью перекрывает путь для выхода пыли. Тонкая буровая пыль в пробуренном отверстии вместе с пеной образует смесь, отвод которой обеспечивается спиралеобразной обработкой вала бура1.
Проводили эксперименты по применению метода пенного бурения в породах различной твердости, в том числе и в породах, разбухающих под влиянием воды. При применении метода пенного бурения устраняется недостаток, возникающий при мокром бурении, когда бур заклинивается в породе, разбухающей под действием воды. В последних экспериментах бур, действующий ударами от пневматической шахтной бурильной машины, применяемой при бурении угля в рыхлых породах, был заменен закаленным резцом. Такая замена дала хорошие результаты. В рыхлых породах, когда при бурении выделяется большое количество пыли, путем подвода пены через вал бура мы достигли не только полного связывания пыли, но и одновременно значительного увеличения производительности бурения. На основе этих экспериментов можно сделать вывод, что при применении метода пенного бурения твердых пород более удобно применять ударные буры, рыхлых пород — буры с вращательным движением.
Пенное бурение не требует водопроводной системы, связанной с большими расходами. Пенообразующего раствора, находящегося в бачке, достаточно на всю смену. Этот метод целесообразно применять в таких рабочих местах, куда трудно подвести воду.
На необходимость быстрого связывания большого количества пылинок, возникающих при взрыве, следует обратить внимание не только потому, что требуется достичь обеспыливания воздушного пространства на рабочем месте до осуществления следующего рабочего процесса на этом месте, но и потому, что давлением воздуха, связанным со взрывом, значительная часть пыли уносится на большие расстояния от места взрыва. Для осаждения и быстрого связывания пыли, а также для препятствия распространению ее в качестве простейшего метода можно применять проведение взрыва при использовании туманообра-зователей. Суть этого метода состоит в создании тумана в забое перед проведением взрыва. Частицы пыли, возникающей при взрыве, попадая в завесу "тумана, не могут пройти через нее, увлажняются, образуют конгломераты и быстро осаждаются. Большим преимуществом является то, что при взрыве в тумане решается не только проблема осаждения пыли, но и связывания нитрогазов, возникающих при взрыве.
Аппарат для распыления жидкости КФ-4, разработанный в нашем институте и получающий все более широкое распространение в шахтах, не чувствителен к загрязнениям и легко очищается.
Аппарат (рис. 3) работает на сжатом воздухе и изготовляется вместе с цистерной для жидкости и может непосредственно соединяться с водопроводной сетью.
В ходе экспериментов по испытанию туманообразователя при взрыве выяснилось, что в случае применения тумана, образованного из чистой воды, в течение нескольких минут осаждается примерно 80% пыли.
В связи со способом взрывания в тумане возникает вопрос об осаждении или устранении образующегося тумана из воздуха рабочего места. Наиболее целесообразным способом оказывается применение местных вентиляционных установок для удаления пыли. При этом отсасывающее оборудование следует установить таким образом, чтобы
1 Высокая эффективность применения такого метода доказана на практике.
всасывающее отверстие трубопроводов располагалось от места взрыва па расстоянии не больше 10—15 м.
По ходу технологического процесса следует заниматься также осаждением пыли, выделяющейся при транспортировке, погрузке и подготовительных работах.
Пыль, выделяющаяся при погрузке, в большинстве случаев может осаждаться способом создания «легкого дождя»1. Наиболее сложной проблемой является удаление пыли, осажденной в забоях и попадающей во время транспортировки и подготовительных работ снова в воз-< дух. Ранее нами было указано, что содержание пыли при этом по сравнению с содержанием ее в нерабочее время может увеличиваться в 5—10 раз. Такая концентрация пыли в неблагоприятных случаях может превышать предельно допустимые санитарные величины.
Рис. 4. Микрофотограмма пы-лесвязываюшей пленки из по-ливинилалкоголя.
Рис. 5. Микрофотограмма пы-лесвязывающей пленки после поверхностного трения пленки.
Для связывания пыли, осажденной в забоях, известно несколько методов, однако каждый из них имеет недостатки, ограничивающие возможность широкого применения.
С точки зрения связывания пыли довольно благоприятным является обработка поверхности различными солями. При этом связывание пыли основывается на том, что на ее поверхность наносят гигроскопические соли (обыкновенная поваренная соль, хлорид кальция, магнезия и т. д.). Соль от влажности забоя или путем специального увлажнения водой поддерживают в состоянии, промежуточном между растворенным и осажденным (кристаллизационным).
Частицы пыли прилипают к получаемой таким образом липкой поверхности. Вместе с тем соль проникает через слой осажденной пыли и становится подходящей средой для связывания новой пыли. Методы применения солей, кроме раздражающего действия на человеческий организм, обладают еще важным недостатком: высокой стоимостью их осуществления.
Учитывая все эти проблемы, в нашем институте в прошлом году проводили эксперименты по изысканию нового материала для связывания пыли, который был бы дешев, совершенно безвреден для здоровья человека и сохранял все преимущества метода покрытия поверхностей солями.
При лабораторных исследованиях основных свойств самых различных материалов мы пришли к заключению, что синтетические материалы наиболее удовлетворяют указанным требованиям, особенно материалы на основе поливинила с молекулярным весом выше 30 000. В дальнейшем указанные эксперименты производились с поливинилал-коголем (молекулярный вес 70 000). Этот материал хорошо растворяется в воде. Он оказался наиболее пригодным для наших целей не толь-
1 В СССР применяется термин «орошение».
ко из-за коллоидной растворимости и способности образования пленок, но и с точки зрения практической безвредности для здоровья работающих.
Эксперименты проводили с водяным раствором поливинилалкого-ля в количестве 0,1—0,5—1 и 2%.
Для исследования на предметные стекла микроскопа наносили пылевые частицы размером менее 5 лк и увлажняли их. Мелкий туман увлажнял тонкую пыль, и после испарения воды пленка, образующаяся из раствора, соединяла частицы пыли и одновременно прочно прилипала к предметному стеклу.
Микрофотограммы, полученные с предметных стекол, хорошо показывают пылесвязывающую способность пленки (рис. 4). На рис. 5 показана микрофотограмма пленки после того, как ее подвергли влиянию поверхностного трения, вследствие которого частицы пыли на краях пленки уплотняются. Пленка из поливинилалкоголя прихватывает пыль, как сеть.
Исследования прочности проводили согласно существующим стан^ да ртам.
Данные о зависимости прочности на удар от концентрации поливинилалкоголя приведены в таблице.
Эти исследования проводили через 4 недели после нанесения связующего материала. До этого обследуемый материал хранили на воздухе.
Связывание пыли поливинилалкоголем целесообразно, так как высохшая и образовавшаяся на поверхности пыли пленка (как и при методе применения солей, обыкновенной распыленной водой) снова становится активной до тех пор, пока слой пленки вследствие осажденной на ней пыли теряет свойства связующего материала.
Степень активизации поверхности слоя пленки зависит от влажности воздуха шахты. При относительной влажности выше 80% следует увлажнять пленку орошением водой примерно через 2 недели.
Эксперименты связывания пыли вследствие полученных интересных результатов проводятся в нашем институте и в настоящее время.
Вопрос о применении этого метода в шахтах можно решать только с учетом местных условий. По сравнению с другими этот метод имеет ряд преимуществ.
Суммируя все изложенное, можно признать, что имеются большие возможности для снижения выделения пыли при различных работах в угольной и горнорудной промышленности. При применении изложенных методов обеспыливания в практике можно достичь весьма хороших результатов по предупреждению заболеваний силикозом.
ЛИТЕРАТУРА
Ильенко В. Г. Гиг. и сан., 1956, № 11, стр. 75.—Липки и 3. Г. Безопасность груда в промышленности, 1957, №5, стр. 31.—Bröcker Н. Е„ Neue Hütte, 1958, No. 4, р. 214—225,—К е у s s е г С., Bergbautechnik, 1957, No. 2, р. 81—89—Landwehr М., Bergbaurundschau, 1955, No 4, Idem, р. 443—459,—Staub, 1956, No 46, р. 449—465.— Marx W., Bergbaurundschau, 1957. No. 1, p. 52—53.—Tarassov L. J., Staubbekämpfung in Bergbau. Berlin, 1954, v. 163.
Поступила 24/1 1961 r.
Концентрация поли- Ударная проч-
винилалкоголя, вес% ность, кгс/см2
0,1 0,45
0,5 1,6
1,0 2,5
2,0 4,0
раствором поливинилалкоголя
-Й- ft Ъ
