CC BY
100
8. Traumatism and professional incidence at underground extraction of minerals / N.M. Kachurin [and ^y/Tula. Publishing house of TULGU, 2012. 356 pages.
УДК 622.8
СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ГОРНОРАБОЧИХ ОТ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ПЫЛИ И ГАЗОВ В ЗАБОЯХ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
А.Н. Земсков, М.Ю. Лискова
Отмечено, что защита работников горных предприятий от воздействия вредных и опасных производственных факторов является не только социально важным, но и экономически значимым фактором. На отношение человека к работе, на его психологический настрой влияет уверенность в том, что на предприятии ведутся работы по улучшению условий труда. Как свидетельствуют соответствующие исследования, от 40 до 95 % травм на производстве происходит в связи с ошибочными или запоздалыми действиями операторов или самих пострадавших. Показано, что одним из факторов, влияющим на реакцию работников, является состояние производственной атмосферы: пыль, шум, вибрация, плохая освещенность рабочих мест приводят к созданию условий, повышающих вероятность совершения человеком неправильных трудовых действий. Рассмотрены способы и средства защиты горнорабочих от вредного влияния пыли и газов в рабочих забоях калийных рудников.
Ключевые слова: пыль, рудник, методы борьбы с пылью и газом, горнорабочие, средства индивидуальной защиты органов дыхания, вентиляция.
Защита работников горных предприятий от воздействия вредных и опасных производственных факторов является не только социально важным, но и экономически значимым фактором. К сожалению, многие руководители предприятий выделение серьёзных средств на улучшение условий труда воспринимают как отвлечение производственных ресурсов, не приводящих к экономической отдаче. Однако, это ошибочное мнение.
На отношение человека к работе, на его психологический настрой влияет уверенность в том, что на предприятии ведутся работы по улучшению условий труда. Само чувство боязни вредного влияния техногенных факторов на здоровье может явиться причиной возникновения у отдельных лиц функциональных отклонений (тревожное состояние психики, снижение работоспособности и т. д.)
Как свидетельствуют соответствующие исследования, от 40 до 95 % травм на производстве происходит в связи с ошибочными или запоздалыми действиями операторов или самих пострадавших.
Одним из факторов, влияющим на реакцию работников, является состояние производственной атмосферы. Пыль, шум, вибрация, плохая освещенность рабочих мест приводят к созданию условий, повышающих вероятность совершения человеком неправильных трудовых действий.
124
Ряд химических веществ (ацетон, формальдегид, толуол, стирол, дибутилфосфат) влияет на центральную нервную систему, в том числе на зрительные, слуховые и другие центры.
Потеря рабочего времени из-за профессиональных заболеваний, например, в Англии вызывает потерю 2...3 % национального валового продукта. Каждый седьмой (13,7 % всех работников) имеют заболевания органов дыхания, из них 7,1 % составляют бронхиты, 3,4 % - астма, 3,2 % - другие респираторные заболевания.
Заболевания органов дыхания занимают первое место среди профзаболеваний в угольной, калийной и других отраслях горнодобывающей промышленности.
Изучение источников пылеобразования при бурении шпуров и скважин, а также - при взрывных работах показало, что наибольшее количество пыли образуется при бурении.
В зависимости от физико-механических свойств пород, способа и продолжительности бурения комплекта шпуров в проходческом забое образуется 70.130 кг буровой муки и пыли, или в среднем 10-30 тысяч пылинок на 1 м3 воздуха. В случае отсутствия мер подавления пыли, число частиц в воздухе при бурении может доходить до 120 тысяч пылинок в 1 м3 воздуха [1].
Вторым источником образования опасной для человека пыли являются взрывные работы. Сразу после взрыва в призабойном воздушном пространстве содержится от 50 до 100 тысяч пылинок в 1 м3, а через час после взрыва, если забой не проветривался, - от 10 до 20 тысяч частиц витающей пыли, или от 200 до 600 мг на 1 м3 воздуха.
Выявлено, что при взрывных работах образуется меньше мелкодисперсной пыли, чем при бурении, и она более интенсивно оседает из воздуха.
По разным источникам (П.А. Лыхин, П.Н. Торский) объем пыли, образующей при различных производственных процессах, распределяется следующим образом:
- буровые работы - 50.85 %;
- взрывные работы - 10.40 %;
- остальные процессы - 5.10 %.
Исходя из вышеприведенных данных, для предотвращения заболеваний органов дыхания горнорабочих при буровзрывном способе выемки наибольшее внимание следует уделять мерам подавления пыли при бурении. При проведении горных выработок комбайнами количество выделяемой при разрушении пород пыли значительно меньше, но тем не менее опасно для человека.
Кардинально решить проблему борьбы с пылью можно только при оздоровлении всей производственной атмосферы рудника. И решающую роль в этом будет играть рудничная вентиляция.
По дисперсному составу в воздухе производственной атмосферы витает пыль размером от долей микрона до миллиметра и даже более.
Загрязненный воздух, поступающий в органы дыхания человека, минует верхний респираторный тракт (носоглотка), средний (трахеи) и нижний (бронхи) и достигает альвеол. В общей сложности через легкие проходит 5.10 тысяч литров крови в сутки, биологическая очистка которой происходит в альвеолах. Поступающие в альвеолы вредности уничтожают находящиеся там микроорганизмы. Пылевидные частички, попадающие с кровью в организм, попадают и накапливаются в печени и даже в мозге.
В верхнем респираторном тракте задерживаются пылинки размером до 10 мкм, в среднем 5.10 мкм, нижнем - 1.5 мкм, альволах - 0,1.1 мкм. Наиболее опасными считаются пылинки размером 0,5.3 мкм [2].
Пылинки размером больше 5 мкм относятся к крупным, менее 5 мкм - к мелкодисперсным. Для сведения: человеческим глазом видны только частицы крупнее 20.30 мкм, а толщина человеческого волоса - 50 мкм.
Мелкие частицы способны до 54 часов находится во взвешенном состоянии, что предопределяет их длительное воздействие на работающих.
При исследовании влияния рудничной пыли на здоровье горнорабочих был подмечен интересный факт, что пыль накапливает статическое электричество, и именно такая пыль становится более опасной для органов дыхания. Обитатели пустыни Сахара, в которой нередки пыльные бури и обычно высоко содержание силикозоопасной пыли в воздухе, не болеют силикозом, так как пыль электростатически нейтральна.
Методы борьбы с пылью и газом делятся на две основные группы. К первой группе относятся коллективные меры борьбы: рациональное проветривание рудников, сухое или «мокрое» пылегазоподавление в забое рабочей выработки, химическое связывание пыли на почве транспортных выработок [3], ко второй, прежде всего, средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).
Большинство специалистов, занимающихся вопросами борьбы с пылью в шахтах и рудниках, считают вентиляцию наиболее универсальным способом снижения запыленности рудничной атмосферы. Под универсальностью понимается возможность использования вентиляции в ряде случаев как единственной и достаточной меры обеспечения комфортных условий труда, а также как ее использование наряду с другими способами, целесообразными только в конкретных случаях.
Эффективность вентиляции обуславливается двумя основными факторами: разбавлением газопылевых образований чистым воздухом за счет турбулентной диффузии в движущимся потоке и выносом вредностей за пределы проветриваемого пространства.
В условиях калийных рудников вентиляция выполняет еще одну чрезвычайно важную функцию, так как является единственным источником и носителем влаги, которая играет решающую роль в процессах пыле-подавления [4].
Как уже отмечалось, задача обеспечения комфортных условий труда по фактору «пылевыделения» на калийных рудниках очень сложна. Применяемые способы «сухого» пылеулавливания в рабочих забоях далеко не обеспечивают снижения пыле содержания до ПДК. В то же время более эффективные способы «мокрого» пылеподавления с орошением водой мест пылевыделения для калийных рудников неприемлемы в связи с агрессивностью рассолов и выводом из строя оборудования. Одним из выходов из создавшегося положения является использование «мокрого» способа с минимальным расходом воды, распыление которой направлено только на связывание взвешенной пыли.
Не останавливаясь на нюансах водоподготовки для создания в зонах пылеобразования насыщенного содержания водяных паров [4, 5] отметим следующее. Первоначально водяной туман, образующийся из пара низких параметров, создавался с помощью парогенератора с расходом 0,42 л/т отбитой руды. Влажность воздуха при этом в местах пылеподавления находилась на пределе насыщения [4].
Однако, из-за очень большого расхода электроэнергии, громоздкости и опасности в обращении парогенераторы не нашли промышленного применения. Поэтому специалистами института «Пермгипромаш» (г.Пермь) был предложен новый способ диспегирования воды, основанный на ее физическом взрыве при перегреве и разработано устройство для его осуществления (рис.1). При этом образуется 2-фазный туман, состоящий из насыщенного пара и мельчайших капелек воды (диаметром до 25 мкм).
При работе генератор создает факел пароводяной смеси (туман) длиной до 10 м и диаметром 1,2...1,5 с температурой, не превышающей 25 - 30 оС. На образование «холодного тумана» по сравнению с пылеподавле-нием паром низких параметров требуется в 3 - 5 раз меньше энергии при практически равной эффективности пылеподавления. Регулируя температуру перегрева воды, можно легко менять соотношения фаз, крупность капелек воды и подбирать наиболее оптимальные параметры тумана для конкретных условий эксплуатации.
Экспериментальный образец генератора пароводяной смеси был первоначально испытан в химическом цехе ТЭЦ-9 (г. Пермь), а позже на калийных рудниках ПО «Уралкалий» (на скиповом стволе Второго Берез-никовского рудника на месте перегрузки руды из бункера на грохот) и ПО «Беларуськалий (в отделении дробления на Первом Солигорском руднике). Во всех случаях было достигнута высокая эффективность пылеподавления
[5, 6].
К сожалению, до промышленного внедрения способ и генератор доведены не были.
К первой группе мер борьбы с пылью и газами в забойных пространствах относятся так называемые технологические мероприятия, в частности, отвод загрязненного воздуха из рабочей зоны в ранее пройденные выработки через пробуренные в межходовых целиках скважины [7].
Рис. 1. Генератор пароводяной смеси: 1 - котел; 2 - выпускной клапан; 3 - вентиль регулировки подачи воды; 4 - рама; 5 - электрооборудование; 6 - пульт управления;
7 - электроманометр; 8 - предохранительный клапан
Свежий воздух поступает в призабойное пространство выработки по нагнетательному трубопроводу 6 (рис. 2), а загрязненный за счет напора пылеотсасывающего вентилятора комбайна 4 - отводится по вентиляционному ставу 5 через заранее пробуренные в целике скважины 2 в соседнюю отработанную выработку 3. При движении комбайна 1 гибкий трубопровод вытягивается из скважины, обеспечивая непрерывное удаление газа и пыли из рабочей выработки в ранее пройденную нерабочую выработку.
Реализация способа проветривания с отводом загрязненного воздуха из-за щита комбайна в ранее отработанные выработки станет возможной в промышленных масштабах в случае использования самоходных бурильных установок.
Вторая группа методов борьбы с вредностями включает применение современных СИЗОД.
При всей, казалось бы, простоте применения облегченных СИЗОД -пылегазозащитных респираторов имеется целый ряд особенностей, которые не учитываются специалистами отделов охраны труда и техники безопасности горных предприятий.
Рис.2. Схема расположения оборудования для удаления загрязненного воздуха за пределы рабочей выработки
Не принимается во внимание присутствие в производственной атмосфере всего спектра (кроме основной вредности) газообразных веществ и пыли, не учитывается их сочетанный или потенцированный эффект от их совместно воздействия на человека, не оценивается дисперсный состав пылевидных частиц, что является определяющей характеристикой при выборе типа респиратора и т.д.
Например, предельно допустимая концентрация (ПДК) сероводорода в рудничном воздухе составляет 0,00071 объемных процента, но при присутствии в производственной атмосфере углеводородных газов, ПДК по сероводороду снижается, до 0,0002 объемных процента, т.е. в 3,5 раза.
При выборе облегченных СИЗОД чаще всего останавливаются на респираторах типа «Лепесток», недорогих, достаточно удобных и привычных. Однако, область эффективного использования этих респираторов -при крупности пылинок свыше 3 мкм. А наиболее опасной для человека, как отмечалось ранее, является пыль крупностью 0,5 мкм и особенно 1-2 мкм. Пылинки указанных размеров сохраняют токсичные и другие свой-
ства веществ, из которых они образовались, обладают высокой химической активностью и легко проникают в организм. Растворяясь в биологической среде организма, пыль образует ядовитые соединения (кислоты, полимеры), нарушающие жизненно важные функции его отдельных органов и способствует развитию профессиональных заболеваний.
Исследования дисперсного состава калийной пыли на рудоуправлениях ПО «Беларуськалий», проведенные группой специалистов во главе с А.Н. Земсковым с помощью классического метода иммерсионной микроскопии пылевого препарата в проходящем свете с использованием микроскопа МБИ-11, показали, что от 40 до 70 % пыли в атмосфере комбайновых выработок Первого Солигорского рудника имеет крупность пылинок менее 3 мкм. В отделении грануляции обогатительной фабрики Второго Солигорского рудоуправления 83,7 % всех пылинок - до 3 мкм, 9,4 % - от 3 до 5 мкм, 3,9 % - от 5 до 10 мкм и только 3,0 % - более 10 мкм [2].
Таким образом, повсеместно применяемые на калийных предприятиях респираторы «Лепесток» практически не защищают работников от мелкодисперсной пыли, наиболее опасной для органов дыхания.
Поэтому правильный подбор СИЗОД, их применение с учетом условий труда и характера производственных процессов имеет важное значение в системе мер и средств охраны труда.
При применении СИЗОД необходимо учитывать особенности и возможности работников (эргономический аспект). При эргономическом анализе производства СИЗ уместно рассматривать как самостоятельную часть элемента «машина» в системе «человек-машина». На рис.3. стрелками схематически показаны вектора взаимодействия человека, машины, производственной среды и средств защиты [7]. Средства защиты полностью или частично устраняют опасные и вредные воздействия машины и среды на человека.
Результаты эргономического изучения всех элементов системы производства формулируются в виде требований или руководств. Выполнение всех положений руководств обеспечивает соответствие всех элементов системы производства и охраны труда, эффективность труда при сохранении здоровья работающих [8].
Более радикальным средством защиты горняков от газа и пыли являются использование средств автономного жизнеобеспечения, например, герметичных шлемов в вентиляторах индивидуального пользования. В этом случае в подкасочным пространством создается избыточное давление воздуха, что предотвращает поступление извне загрязненного воздуха. Естественно, воздух поступающий под каску (шлем) должен быть очищен от газа и пыли.
На рудниках ПО «Беларуськалий» в начале 90-х годов прошлого столетия в ограниченных объемах использовались герметичные шлемы шведской фирмы «Rakal Health&Safety Group» (далее «Rakal...»). Вес специального шлема с оснасткой составлял 1120 г. в том числе каска - 900 г., производительности индивидуального вентилятора - 180 л/мин.
с
ч | -
& 1 '
1 . 01 1
м
С с
Рис. 3. Схема системы «человек-машина» при отсутствии (а) и при наличии (б) средств защиты: 1 - воздействие на человека данного производственного процесса; 2 - прочие воздействия из производственной среды; 3 - участие человека в данном производственном процессе; Ч - человек; М - машина; С - среда
Кроме того, в комплект входит источник питания (никель-кадмиевая батарея) - 600 г. Задекларированная эффективность защиты от пыли - 90 %. Стоимость комплекса 700 - 800 евро.
Опрос работников, работавших в шлемах <^ака1...» показал наличие ряда недостатков, в том числе, большой вес шлема: расположение вентилятора и фильтров в самом шлеме, что ведет к высокой утомляемости при выполнении физических операций; неудобное крепление светильника и т.д.
С учетом результатов опроса и разработанных технических новинок под руководством доктора технических наук А.Н. Земскова был разработан отечественный защитный комплект с принудительной подачей очищенного воздуха АЗИК, который включал серийно выпускаемые комплектующие: каски <<Шахтер-2» с прозрачным откидывающимся щитком, шахтные аккумуляторные батареи 3ШНК-10-05 (рис.4.), входящие в комплект головного индивидуального светильника СГД5-1, противопылевые фильтры ПАФ и серийные фильтрующие-поглощающие коробки ФПК-5 для защиты от газов [10].
Особенностями АЗИКа были закрепление моторчика с фильтрами защиты от газов и пыли на поясе, подключение микровентилятора с помощью дополнительно штуцера к шахтной аккумуляторной батарее с обеспечением работы в течение смены его и светильника.
Микровентиляторы были разработаны в НПО «Неорганика» (г. Электросталь Московской области).
Стоимость комплекта составляла 45 - 50 евро в зависимости от комплектации.
Рис. 4. Общий вид автономного защитного индивидуального комплекта
Принцип работы защитного комплекта заключался в просасывании микровентилятором 1 (рис. 4) загрязненного воздуха через ФПК 5, очистке его от газообразных примесей и пыли и подаче по соединительной трубке в зону дыхания (подкасочное пространство). Расход воздуха состовлял 180 л/мин. Избыток воздуха через отверстия в чехле 3 выбрасывался наружу.
Шахтные испытания АЗИКов были проведены на Втором и Четвертом Березниковских рудниках ПО «Уралкалий» и на обогатительной фабрике Первого Солигорского рудоуправления ПО «Беларуськалий» и были высоко оценены горняками и обогатителями, после чего по инициативе фирмы «Агрохимбезопасность» (г. Москва) была выпущена промышленная партия в количестве 400 штук, которая быстро разошлась по предприятиям.
Вышеприведенные материалы свидетельствуют о том, что нормализация санитарно-гигиенических условий труда горняков и обогатителей может быть обеспечена комплексом коллективных (вентиляция, удаление вредностей через скважины и др.) и индивидуальные средства защиты.
Список литературы
1. Лыхин П.А. Исторические аспекты безопасности труда при буровзрывных работах. Пермь: Пресс-тайм, 2013. 87с.
2. Земсков А.Н. Индивидуальные средства защиты работников горнодобывающих предприятий - залог производственной безопасности // Технологии управления промышленной безопасностью: материалы межрегион. научно-практ. семинара. Пермь, 6-7 июня 2001 г. Пермь: ПГТУ, 2001. С.105 - 108.
3. Земсков А.Н., Лискова М.Ю., Смирнова Е.В. Анализ условий труда горнорабочих и мероприятия по нормализации пылевого и газового состава атмосферы шахт и рудников // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. Вып. 2. С. 58 - 68.
4. Медведев И.И., Красноштейн А.Е. Борьба с пылью на калийных рудниках. М.: Недра, 1977. 192 с.
5. Липкин Г.З. Новый способ борьбы с пылью на калийных рудниках // Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда: материалы 5-го Межрегионального научно-практ. семинара. Пермь, 24-25 ноября 2004 г. Пермь: ПГТУ, 2004. С.106-108.
6. Липкин Г.З., Земсков А.Н. Нормализация пылегазового состава атмосферы в комбайновых выработках калийных рудников // Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых: тр. науч.-практ. конф., Кунгур, 22-23 июня 2004 г. Пермь: ГИ УрО РАН, 2004. С.132-137.
7. Земсков А.Н., Полянина Г.Д. Способ нормализации состава воздуха в призабойном пространстве комбайновых выработок калийных рудников // Разработка соляных месторождений. Пермь: ПермПИ, 1986. С.105-110.
8. Смирнов К.М. Художественное конструирование рабочих мест// Материалы семинара в Ленинградском доме научно-технического просвещения. Л., 1984. С.72-76.
9. Земсков А.Н., Сабитов Р.Х., Лучкин С.В. Научно-методическое руководство по применению средств индивидуальной защиты органов дыхания работников ОАО «Сильвинит». Соликамск-Пермь, 2006. 88 с.
10.Защитная каска. РФ 2022579. Бюллетень изобретений № 21,
1994.
11. Schrader R., Achermann G., Grund H. Entwicklung von Methoden zur Bestimmung des Gasgehaltes in Salzen // Bergakademie. 1960. № 10. S. 543 - 551.
Земсков Александр Николаевич, д-р техн. наук, [email protected], Россия, Пермь, ОСП Группы компаний КАНЕКС,
Лискова Мария Юрьевна, канд. техн. наук, доц., mary. [email protected], Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
WAYS AND MEANS OF PROTECTING MINERS FROM ADVERSE EFFECT OF DUST AND GASES IN POTASH MINES WORKING FACES
A.N. Zemskov, M.Yu. Liskova
Protection of employees of the mountain enterprises against influence of harmful and dangerous production factors is not only socially important, but also economically significant factor. On the relation of the person to work, his psychological spirit is influenced by
confidence that at the enterprise works on improvement of working conditions are conducted. The feeling of fear of an adverse effect of technogenic factors on health can be the cause at individuals of functional deviations (a disturbing condition of mentality, decrease in working capacity, etc.). As the corresponding researches testify, from 40 to 95% of injuries on production occur in connection with wrong or overdue actions of operators or victims. One of factors influencing reaction of workers is the condition of the production atmosphere. Dusts, noise, vibration, poor illumination of workplaces create of conditions that increase the likelihood of a person doing wrong labor actions. In article ways and means ofprotection of miners from an adverse effect of dust and gases in working faces ofpotash mines are considered.
Key words: dust, mine, methods of fight against dust and gas, miners, individual protection equipment of respiratory organs, ventilation.
Zemskov Alexander Nikolaevich, Doctor of Technical Science, [email protected], Russia, Perm, SMALLPOX of KAHEKC Group of Companies,
Liskova Maria Yurevna, Candidate of Technical Science, Docent, mary.18.02@ mail.ru, Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University
Reference
1. Levashov S.P. Professional risk: methodology of the system analysis and modeling / уч. settlement. Kurgan state university. Kurgan. 2008. 154 pages.
2. Levashov S.P. Technology of analytical investigation of the reasons of accidents and incidents//Safety of work in the industry. 2012. No. 11. Page 79-81.
3. Russian statistical year-book. M.: State. lump. Grew. Federations according to statistics. 2017. 795 pages.
4. Levashov S.P. Justification of ways and methods of prevention of occupational injuries of employees of agrarian and industrial complex on the basis of assessment and management of professional risks: abstract yew.... Dr.Sci.Tech. Page - Peterb. state. аграр. un-t. St. Petersburg Pushkin, 2018. 43 pages.
5. Official site of LLC MITs Izvestiya, 2017. Access mode: https://iz.ru/674236/ na-taliia-berishvili-roman-kretcul/rossiiane-stali-rezhe-pogibat-na-rabochikh-mestakh.
6. Levashov S.P. The systems of monitoring of safety of work and health protection in the Russian Federation and EU countries//Safety in a technosphere. 2013. T. 2. No. 1. Page 44-52.
7. Rules of financial security of precautionary measures for reduction of occupational injuries and occupational diseases of workers and a dignity - even and resort treatment of the workers occupied at works with harmful and (or) dangerous production factors. Are approved by the Order of Ministry of Labour and Social Protection of the Russian Federation of 10.12.2012 N of 580 N.
8. Traumatism and professional incidence at underground extraction of minerals / N.M. Kachurin [and дрУ/Tula. Publishing house of TULGU, 2012. 356 pages.
