CC BY
119
-------------------------------------- © А.А. Онасенко, И.Ф. Марийчук,
2005
УДК [614.895.5:621.565.53]:616.001.16/.17 А.А. Онасенко, И.Ф. Марийчук
ПАРАМЕТРЫ СРЕДСТВ ЭКСТРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОСТРАДАВШИХ ГОРНОРАБОЧИХ ПРИ ПЕРЕГРЕВАНИИ
1ТГ езопасность труда горнорабочих, членов ВГК шахты
ЛЗ при ведении аварийно-спасательных работ в условиях повышенных температур окружающей среды должны обеспечиваться комплексом нормативно-профилактических мероприятий, направленных на регламентацию продолжительности и тяжести труда, параметров микроклимата, повышения физической, психологической и тепловой устойчивости, нормализацию экстремальных микроклиматических условий, применения средств индивидуальной противотепловой защиты.
Несмотря на предпринимаемые усилия и затраты огромных средств на нормализацию этих условий в настоящее время в выработках около 50 % шахт Украины от общего их количества они не соответствуют нормам [1] и, не имея средств противотепловой защиты, горнорабочие и члены ВГК шахты получают термические поражения (перегревание организма), приводящие к потере здоровья и нередко к летальному исходу (шахта им. А.Ф. Засядько, М.И. Калинина, А.А. Скочинского и др.).
В работе [2] рекомендуется комплекс мероприятий по оказанию помощи пострадавшим от перегревания организма, включающий смачивание водой и растирание охлажденной смесью ОС-450. Имеются методики охлаждения пострадавших с помощью погружения их в ванну с холодной водой, заворачивания во влажные простыни или обтирание губкой, смоченной в спирте с последующим обдуванием воздухом вентилятора, помещения в комнату с кондиционированием воздуха. Для условий шахты такие методы неприемлемы, а на поверхности - недостаточно эффективны [3].
Высокой эффективностью экстренного выведения человека из состояния гипертермии обладает метод локального охлаждения отдельных участков тела пострадавшего. Разработанный комплект средств экстренного охлаждения горноспасателей, состоящий из противотепловой куртки ТК-50, гипотермического шлема, панелей охлаждения кистей, передних поверхностей голеней и тыльных поверхностей стоп ног с использованием водоледяных охлаждающих элементов ОЭ-2 [4], не нашел применения, ввиду неудобства его в эксплуатации.
В связи с этим, исследование гипотермии пострадавших при перегревании их организма и разработка технических средств оказания доврачебной помощи, является актуальной задачей.
Эффективность оказания помощи пострадавшим при тепловых поражениях травмах зависит от его оперативности и интенсивности применения. В первую очередь необходимо провести мероприятия, направленные на прекращение эндо- и экзогенного теплопритока за счет изоляции от внешней нагревающей среды и охлаждения организма. Поэтому целью работы является раскрытие нестационарных теплообменных процессов в системе «Окружающая среда - средство экстренного охлаждения -организм человека» и на их основе разработать метод и комплект средств для эффективного оказания помощи пострадавшим.
Конструкция комплекта должна отвечать следующим основным требованиям: автономность (комплект не должен быть связан с внешними источниками энергии); достаточный запас холода, чтобы обеспечить достижение пострадавшим допустимого теплового состояния; размещение источников холода в местах расположения на теле человека термочувствительных зон; обеспечение теплоизоляции пострадавшего от внешней нагревающей среды; возможность использования отдельных элементов комплекта в случаях, когда необходимо охлаждать некоторые части тела пострадавшего; оперативное примене-ние и минимальная масса.
Учитывая данные [5, 6] о наиболее эффективных местах теплоотвода и вышеприведенные требования, разработан комплект средств (рис. 1), в состав которого входят капюшон 1, комбинезон 2, водоледяные охлаждающие элементы ОЭ-2 3, сумка и теплоизолирующий контейнер [1]. Последние три составляющие используются горноспасателями при ведении аварийно-спасательных работ в противотепловой одежде.
Рис. 1. Внешний вид комплекта: 1 -
капюшон; 2 - комбинезон; 3 - водоледяной охлаждающий элемент ОЭ-2
Капюшон предназначен для защиты от проникновения внешнего тепла к голове и шее, для закрепления ОЭ-2 в местах расположения термочувствительных зон на шее пострадавшего, комбинезон - для предохранения туловища и конечностей и размещения ОЭ-2 в местах, обеспечивающих эффективное снижение его теплового напряжения организма.
Комбинезон, рукава, рукавицы, штанины снабжены поперечными кулисами с протянутой в них тесьмой, позволяющей плотно стянуть соответствующие части комбинезона, прижимая источники холода к телу пострадавшего.
Рукава и штанины выполнены съемными и крепятся к корпо-ральной части с помощью текстильных застежек, что позволяет, при необходимости, отделять и использовать элементы комплекта, для охлаждения отдельных частей тела.
Капюшон и комбинезон выполнены из трех слоев: наружный -прорезиненной ткани, средний - полотна объемного полуэфирного с полиуретаном, внутренний - комбинированной ткани, по внутренней поверхности которой расположены решетчатые полиэтиленовые карманы для размещения замороженных ОЭ-2.
Для участия в испытаниях были отобраны пять испытателей -добровольцев из состава членов ВГК шахты, имеющих опыт работы в кислородных изолирующих респираторах в условиях нагревающего микроклимата и прошли предварительное медицинское освидетельствование, включающее замер аксиллярной температуры, артериального давления, частоты сердечных сокращений
(ЧСС), регистрацию мышечной силы и выносливости к статическому усилию. Определения силы проводились путем максимального сжатия ручек динамометра, выносливости - измерение времени сжатия ручек динамометра с силой, равной трем четвертым показанного максимального усилия, удерживаемого возможно длительное время. Окончанием измерения времени, характеризующего выносливость мышц, считали снижение удерживаемого уровня более, чем на 40 Н.
После этого испытатель раздевался до плавок, его взвешивали на медицинских весах, на него накладывали электроды для регистрации электрокардиограмм, которую производили с помощью электрокардиографа ЭЛКАР-4, регистрацию динамики кожных температур - термодатчиков, расположенных на лбу, предплечье, груди, спине, бедре, голени и стопы.
Температуру ядра тела регистрировали ректально на глубине около 0,12 м с абсолютной погрешностью 0,1 оС на электронном цифровом медицинском термометре типа ТЭМЦ-1, а кожные температуры - 12-ти канальной электронной термостанции с такой же погрешностью.
У испытателя, одетого в спецодежду, регистрировали исходный уровень ректальной и кожных температур, а с помощью системы преобразования электрокардиосигналов в звуковые подсчитывали ЧСС. Кроме этого, производили опрос о субъективной оценке теплоощущений по 21-бальной системе [3], результаты которой фиксировались в специальных бланках.
Затем испытатель заходил в тепловую камеру с предварительно установившейся температурой 40 оС, относительной влажностью 100 % воздуха и начинал выполнять степ-тест, поднимаясь на ступеньку высотой 0,2 м с частотой 15 циклов в минуту. На второй минуте регистрировали ЧСС и ректальную температуру (^р), а на пятой и десятой минутах - дополнительно температуру кожи (^к) в семи выше указанных частях тела. После десяти минут работы испытатель в течение пяти минут отдыхал в тепловой камере, лежа на кушетке, причем на второй и пятой минутах производили регистрацию ЧСС. Параллельно проводили опрос о самочувствии и субъективной оценке теплоощущений.
После отдыха испытатель приступал к работе на вертикальном эргометре, которая заключалась в поднятии и опускании через блок груза массой 10 кг на высоту 1,2 м с частотой 15 циклов подъемов-
опусканий в минуту. Затем следовал отдых. Порядок и объем регистрируемых показателей аналогичен предыдущему циклу работы и отдыха, а также последующему, приведенному ниже.
И, наконец, испытатель переносил кирпичи массой 3,5 кг каждый на расстояние 1,85 м и укладывал их в штабель, причем по два кирпича с производительностью восемь кирпичей в минуту.
Процесс работы и отдыха продолжался до тех пор, пока у испытателя ^ принимала предельное значение 38,6 оС или ЧСС 170 мин-1. После этого на него надевали комплект экстренного охлаждения, в котором в положении лежа он отдыхал на кушетке в тепловой камере с прежними микроклиматическими условиями. При этом через каждые 5 минут восстановительного периода регистрировали ^ и ЧСС, а через 10 минут - ^, производили опрос о самочувствии и теплоощущениях. Восстановительный период продолжался до достижения ^,, равной 38,0 оС или ЧСС - 150 мин-1, после чего испытатель выходил из тепловой камеры, у него измеряли артериальное давление, силу кисти и выносливость к статическому усилию, а после снятия комплекта его взвешивали на весах, производили опрос о самочувствии и оценке эффективности использования комплекта охлаждения.
Все регистрируемые показатели протоколировали, рассчитывали средневзвешенную температуру кожи, среднюю температуру тела, теплосодержание организма и значения изменения показателей. Полученные результаты подвергали статистическому и корреляционно-регрессионному анализу.
Результаты испытаний комплекта показали следующее. Перед работой в тепловой камере все испытатели субъективно ощущали тепловой комфорт, а их тепловое состояние оценивалось как оптимальное [7]. Превалирующей величиной, достигающей своего предельного значения является ректальная температура ^,, динамика которой в процессе эрготермической нагрузки, а также ЧСС приведена на рис. 2.
0 5 10 15 20 25 30 35 т, мин
Рис. 2. Динамика ^ (1) и ЧСС (2) испытателей в процессе эрготермической нагрузки
Отсюда следует, что на 40-ой минуте в отличие от ЧСС, tр достигает предельного значения, а ее увеличение происходит даже при отдыхе. Перед началом охлаждения в среднем теплоощущение испытателей оценивалось «очень тепло» (16 баллов), а двое из них отмечали «очень жарко» (20 баллов). Наиболее выражено ощущались перегревания головы, лица, груди и стоп ног. У испытателей отмечалось увеличение сердцебиения, слабость, головокружение, рассеянность, беспокойство, тяжесть в ногах. Дальнейшее пребывание в тепловой камере без охлаждения в большинстве опытов в течение более 45 минут считалось невыносимым.
Результаты динамики ректальной температуры и ЧСС испытателей в процессе охлаждения непосредственно в тепловой камере (рис. 3) показывает, что в начале восстановительного периода она повышается, а затем снижается и на 30-ой минуте в основном принимает допустимое значение (38,0 оС).
Уже в первые минуты охлаждения испытатели отмечали чувство приятной легкой прохлады по всему телу. Исчезало головокружение, слабость, существенно улучшалось самочувствие, нормализовался ритм работы сердца, к 20-й минуте они все по субъек-
0 10 20 30 40 т, мин
Рис. 3. Динамика изменения ^ (1) и ЧСС (2) испытателей после перегревания при применении охлаждающего комплекта в условиях тепловой камеры
тивному мнению готовы были выполнять физическую работу, а к 30-ой минуте охлаждения тепловое состояние организма нормализовалось до допустимых значений и отмечалось испытателями как комфортное. При этом максимальный градиент температур между охлаждаемыми и неохлаждаемыми участками тела испытателей не превышал 6,7 оС. Согласно результатам исследований, проведенных в работе [4], даже градиенты температур 10 оС при локальном охлаждении не вызывают дискомфорта у человека на фоне общей гипертермии, что свидетельствует о «запасе комфортности» разработанного комплекта, а максимальное снижение выносливости у испытателей не превысило 12 %. Таким образом, есть все основания предполагать, что в шахте в случае непредвиденных обстоятельств горнорабочий или член ВГК после перегревания, охлажденный с применением комплекта, сможет самостоятельно покинуть зону повышенных температур и подняться на поверхность.
На основании результатов исследований получена техническая характеристика комплекта средств для оказания доврачебной помощи пострадавшим от перегревания (КСПП), приведенная в таблице.
Наименование показателя Значение показателя
Комплект экстренного охлаждения пострадавших
Время полного восстановления состояния
пострадавшего при температуре окружающей
среды 36 оС, мин, не более 40
Время подготовки и снаряжения, мин, не более 5
Количество ОЭ-2, шт 21
Масса в снаряженном виде, кг, не более 7.5
В настоящее время все подразделения ГВГСС оснащены КСПП, решается вопрос об их приобретении шахтами и МЧС Украины
Применение горнорабочими, членами ВГК шахты, личным составом ГВГСС и МЧС комплекта КСПП в случае перегревания организма позволит сохранить им здоровье и жизнь, повысит безопасное ведение работ в экстремальных микроклиматических условиях.
---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безопасность труда горнорабочих и членов ВГК шахты в экстремальных микроклиматических условиях/Онасенко А.А.,. Марийчук И.Ф.//Уголь Украины. -2004. - 8.- С. 47-49.
2. Негрей В.Ф. Влияние умеренного охлаждения нагрудинной и межлопа-точной поверхности тела на тепловую устойчивость организма человека//Медико-технические проблемы индивидуальной защиты человека: Сб. науч. трудов/Ин-т биофизики ИЗ СССР. -- М., 1985. - Вып. 2. - С. 38-45.
3. Выведение человека из предельного состояния с помощью локального ох-лаждения/Петулько В.А., Голдынский Г.Г., Кочетовский Ю.Б.//Экстремальная физиология, гигиена и средства индивидуальной защиты человека: Тезисы докл. 3-й Всесоюзной конф., 25 - 27 сентября 1990. - М., 1990. - С. 549-550.
4. Яремко Е.Е., Федоришин З.С. Характеристика мозгового кровообращения у спортсменов-единоборцев по данным реоэнцефалографии//Теория и практика физической культуры. - 1989. - №4. - С. 44-46.
5. Исследования возможности экстренного выведения человека из состояния
гипертермии путем локального охлаждения / Городинский С.М., Бав-ро Г.В., Игнатьев О.Б., Колыханова М.Н., Макулин Д.В., Плетенский Ю.Г. //Медикотехнические проблемы индивидуальной защиты человека: Сб. науч. ра-
бот/Институт биофизики Минздрава СССР. - М., 1973. - Вып. 13. - С. 12 - 22.
6. Бавро Г.М., Ландо Н.Г., Нефедов А.Ю. Особенности теплового состояния организма человека в изолирующем снаряжении, обусловленная использованием систем локального теплосъема//Авиакосмическая медицина: тезисы VI Всесоюз-
ной конференции по космической биологии и авиакосмической медицины. - Калуга, 1979. - С. 103 - 105.
7. Физиолого-гигиенические требования к изолирующим срелствам индивидуальной защиты/Минздрав СССР: Утв. 23.06.80. - М.: Институт биофизики МЗ СССР.,1981. - 28 с.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Онасенко А.А. - главный инженер ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского» ГП «Ровенькиантрацит»,
Марийчук И. Ф. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией НИИГД «Респиратор».
----------------------------------------------------- НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Пучков Л.А., Сластунов С.В., Федунец Б.И. Перспективы добычи метана в Печорском угольном бассейне. — 556 с.: ил.
ISBN 5-7418-0336-9 (в пер.)
Изложены результаты исследований, в ходе которых собрана и обобщена горно-геологическая и горно-техническая информация по Воркутинскому месторождению, основные принципы и методология оценки участков угольных месторождений и конкретных шахтных полей Воркутинского месторождения по метанодо-бываемости. Дан анализ распределения метана по месторождению. Описаны подготовка геодинамического районирования объектов для выявления перспективных участков работ по добыче угольного метана и методика метанодобываемости угольных пластов с определением показателей природной газоотдачи угольных пластов в скважины. Рассмотрены перспективы использования угольного метана. Изложены основные экологические аспекты рассматриваемого вопроса и первичные результаты натурных исследований, проведенных на двух скважинах поля доразведки шахты «Комсомольская».
Для инженерно-технических работников топливно-энергети-ческого комплекса, специалистов научно-исследовательских и проектных организаций угольной и газовой промышленности.
УДК 622.411.33
