Полный текст

Введение Уголь - полезное ископаемое, вид топлива, источник 40 % электроэнергии всего мира. Ископаемое, без которого невозможна выплавка чугуна и ферросплавов. Данное полезное ископаемое имеет три вида: каменный уголь, бурый уголь и антрацит [1]. Угольная промышленность России демонстри-рует наращивание добычи угля на фоне увеличения экспорта полезного ископаемого. Однако следует учесть, что уголь считается самым «грязным» видом топлива и попадает под все новые ужесточения требований к экологии [2]. И во всех странах-потребителях угля вводятся программы по переходу на возобновляемые источники энергии и программы общей газификации. Несмотря на это, количество потребляемого угля не снизится, а снизится его мировая доля в выработке электроэнергии [3]. И для понижения рисков в угольной промышленности России следует сделать акцент на экспорт в восточные страны и добычу коксующегося и антрацитного угля, спрос на которые не упадет никогда. Добыча угля на территории Российской Федерации производится открытым и подземным способами, на данный момент действует 59 шахт по добыче подземным способом и 108 угольных разрезов. Их суммарная производственная мощность - 435 млн т угля. Численность всех работников в угледобывающей промышленности составляет 130 тыс. человек. Отличительной особенностью добычи угля, по сравнению с другими полезными ископаемыми, является повышенная запыленность в шахтах и разрезах, опасность прорыва ядовитых и взрывоопасных газов и возможность возгорания шахты, которое очень сложно тушить [4]. Основные угольные месторождения нашей страны расположены на юго-востоке, также имеются большие запасы качественного угля на северо-востоке страны. Основными предприятиями, добывающими уголь в нашей стране, являются: 1. «СУЭК», в который входит 15 шахт и 12 разрезов в Сибири и на Дальнем Востоке, добывающих около 27 % угля в России. В 2017 г. компания добыла 107,8 млн т угля [5]. 2. «Кузбассразрезуголь» - компания ведет свою деятельность в Кемеровской области, ей принадле-жат 6 угольных разрезов и 1 угольная шахта, с которых добывается 46 млн т угля в год [5]. 3. «СДС-Уголь», добывающий 30 млн т в год на своих четырех угольных разрезах и двух шахтах [5]. В настоящее время существует заинтере-сованность по добыче угля на Крайнем Севере России. Такая заинтересованность появилась по причине появления достаточного количества мощных ледоколов российского флота. На сегодняшний день Россия обладает 41 ледоколом, из них 8 атомных [6]. Для сравнения во всем мире всего 80 ледоколов. Еще одной причиной является глобальное потепление, которое за последние 100 лет увеличило среднюю температуру воздуха на 0,74 °C и уменьшило площадь поверхности льдов на 25 % [7]. Все это дает возможности осваивать новые месторождения в Арктическом регионе России и конкурировать Северному морскому пути с Суэцким каналом. Для изучения пылеподавления на северных угольных предприятиях нами были изучены: угольный разрез «Юньягинский» (Республика Коми), а также две шахты «Северная» и «Заполярная», расположенные в Воркуте, Республике Коми). На них были определены значительные проблемы с пылеподавлением в условиях Крайнего Севера по причине низкой влажности и невозможности или дороговизне использования классических методов борьбы с пылью. Однако для изучения пылеподавления именно на разрезах мы можем опираться только на опыт разреза «Юньягинский». Прежде чем изучать методы пылеподавления в угольных карьерах непосредственно Крайнего Севера, необходимо определить специфику отработки полезных ископаемых в данных климатических условиях, источники пылеобразо-вания, влияние пыли на организм человека и методы пылеподавления, которые используют на угольных разрезах в целом. Особенности отработки угольных карьеров в условиях отрицательных температур Для арктических регионов России характерно влияние экстремальных природно-климатических условий, очагового характера расселения и освоения, отсутствия нормальной транспортной инфраструктуры. Например, для нескольких труднодоступных районов Якутии стоимость доставки превышает стоимость добычи настолько существенно, что разработка месторождений местного угольного топлива осуществляется только в непосредственной близости от основных точек потребления [8]. Так, наряду с экстремальными природными и климатическими условиями жизнедеятельности, для регионов Арктической зоны РФ характерны высокая энергоемкость и низкая эффективность добычи природных ресурсов [9]. Отдельно стоит отметить проблему север-ного завоза, с помощью которого население, проживающее на этой территории, обеспечивается необходимыми ресурсами. В настоящее время ее предлагается решать за счет использования возобновляемых и альтернативных, в том числе местных, источников энергии. Электроснабжение Арктической зоны северо-востока России осуществляется от децентрализо-ванных дизельных электростанций и отдельных изолированных энергоузлов [10]. Промышленные потребители тепловой энергии и электроэнергии представлены предприятиями по добыче полезных ископаемых. В ближайшей и среднесрочной перспективе существенный рост потребления энергии не прогнозируется. На сегодняшний день действующие угледобы-вающие предприятия, участвующие в завозе угля в регион или поставляющие его в смежные районы, используют традиционные открытые или подзем-ные геотехнологии. При этом они сталкиваются со следующими производственными сложностями: слабой технической оснащенностью, высоким износом основных фондов, дефицитом квалифици-рованного персонала. Амортизационные отчисления и получаемая прибыль не обеспечивают проведение нормальных реновационных мероприятий [11]. Строительство промышленных и бытовых сооружений на ледяном панцире вечной мерзлоты, который постоянно меняет свою структуру, очень сложно. Рыхлые грунты - песчаники, галечники и глины - в условиях вечной мерзлоты ведут себя самым непредсказуемым образом. Возведенные на них сооружения нагревают грунт, и он теряет монолитность, начинает подтаивать и смещаться. Строить основания зданий на мерзлоте можно, только приняв специальные меры для поддержания постоянной температуры грунта [12]. Сильные ветры и частые метели - это еще одна особенность северного климата, с которой сталкиваются предприятия. К примеру, на севере Якутии крайне тяжелые погодные условия, скорость ветра 1 м/с по ощущениям человека понижает температуру воздуха на два градуса. Например, когда температура -40 ºС и дует ветер 18 м/с, мороз получается на уровне -80 ºС! Местный климат по жесткости уступает только антарктическому [13]. Кроме этого, горные работы обычно сопровождаются интенсивным пылеобразова-нием и выбросами пыли в окружающую среду. Зона покрытия земной поверхности пылевыми выбросами обычно в десятки раз превышает размеры промплощадок [14]. Значение этого экологического фактора при освоении месторождений в криолитозоне много-кратно возрастает вследствие наличия мощных потоков трансграничного переноса пассивных загрязнений [15]. Еще одной отличительной особенностью Крайнего Севера и Арктики в частности является режим солнечной активности. Здесь целый год делится на полярный день и полярную ночь протяженностью по полгода. Все особенности, перечисленные выше, сильно усложняют добычу полезного ископаемого в условиях Крайнего Севера. Источники пылеобразования в угольных карьерах Пылевая обстановка разреза в целом и его отдельных участков в значительной степени зависит от наличия, состава и характера движущихся воздушных потоков, которые в основном определяют количество приносимых, возникающих и выносимых из разреза вредных веществ, а иногда могут быть причиной интенсивного пылеобразова-ния [16-18]. Также запыленность воздуха на разрезах определяется расстоянием от источника пылеобразования и климатическими условиями. Источники образования пыли на карьере при добыче и переработке минерального сырья представлены в табл. 1 [19, 20]. Анализ литературных источников показывает, что, несмотря на применение различных способов пылеподавления, концентрация пыли на всех этапах добычи угля на разрезах превышает нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) [13], установленные для воздушной среды рабочей зоны. Например, на предприятиях, ведущих активную добычу угля на месторождениях Кузнецкого и Иркутского угольных бассейнов, наиболее неблаго-приятные условия трудового процесса выявлены на рабочих местах водителей и машинистов тяжелой техники с высокой степенью запыленности, значительно превышающей норму (табл. 2). Влияние пыли на организм человека Воздействие вредных производственных факторов, характерных для всех трудовых процессов добычи угля, приводит к развитию профессиональных заболеваний работников отрасли, что влечет за собой значительный урон предприятию и государству в целом, наносит непоправимый ущерб здоровью работников угольной отрасли, сокращает продолжительность жизни [21, 22]. Таблица 1 Основные источники загрязнения атмосферы пылью на горных предприятиях [20] Основные технологические процессы и объекты Источники загрязнения Подготовка горных пород к выемке 1. Пыль при бурении скважин 2. Пыль при производстве взрывных работ Выемочно-погрузочные работы 1. Пыль при выемке и погрузке горной массы в транспортные средства и разрезке в отвал различными выемочными машинами. 2. Пыль при выемке горной массы экскавационными и экскавационно-транспортирующими машинами с двигателем внутреннего сгорания (экскаваторы с дизельным приводом, погрузчики, скреперы, бульдозеры) Транспортирование карьерных грузов 1. Пыль на карьерных автодорогах. 2. Сдувание пыли из транспортных сосудов при перемещении полезных ископаемых, пустых пород и отходов обогащения. 3. Пыль на пунктах перегрузки Отвалообразование и складирование пустых пород, отходов обогащения и полезных ископаемых 1. Пыль при укладке горной массы в отвалы и склады. 2. Пыление обнаженных поверхностей отвалов пустых пород, складов полезных ископаемых, шламохранилищ Карьерные выемки 1. Сдувание пыли с поверхностей отвалов и площадок Объекты промплощадки: - дробильно-сортировочные, агломерационные и обогатительные фабрики; - котельные установки; - базы производственных машин и автотранспортной техники 1. Пыль при разгрузке, дроблении и сортировке полезных ископаемых. 2. Пыль при обжиге в обогащении полезных ископаемых. 3. Пыль при работе котельных установок. 4. Пыль при эксплуатации без производственной техники Таблица 2 Запыленность на рабочих местах месторождений Кузнецкого и Иркутского бассейнов [23-25] Рабочее место Средний уровень концентра-ции пыли, мг/м3 Превышение ПДК, мг/м3 Кузнецкий бассейн Водитель автомобиля БелАЗ грузоподъемностью 30 т 7,4 ± 1,2 5,4 ± 1,2 Водитель автомобиля БелАЗ грузоподъемностью 42 т 7,0 ± 1,1 5,0 ± 1,1 Водитель автомобиля БелАЗ грузоподъемностью 170 т 6,1 ± 1,0 4,1 ± 1,0 Водитель автомобиля БелАЗ грузоподъемностью 200 т 6,2 ± 1,6 4,2 ± 1,6 Машинист бульдозера Т-500-Р-1 5,8 ± 2,9 3,8 ± 2,9 Иркутский бассейн Машинист бульдозера 16,0 ± 0,2 14,0 ± 0,2 Машинист колесной техники 18,1 ± 0,4 16,1 ± 0,4 Водитель автосамосвала 14,9 ± 0,2 12,9 ± 0,2 Машинист экскаватора 15,4 ± 0,1 13,4 ± 0,1 Машинист буровой установки 10,5 ± 3,0 8,5 ± 3,0 Взрывник 6,1 ± 0,2 4,1 ± 0,2 По данным Международной организации труда, ежегодно от связанных с работой несчастных случаев и заболеваний гибнет 2,34 млн людей. Подавляющее большинство из них - примерно 2,02 млн чел - умирает от разнообразных профессиональных заболеваний [26]. В России наибольший уровень профес-сиональных заболеваний зафиксирован именно среди работников предприятий по добыче полез-ных ископаемых [27]. Так, в 2015 г. удельный вес работников в горнодобывающей промышленности, занятых на работах с вредными и опасными условиями труда, составил 56,5 %. При этом, несмотря на техническое переоснащение, первой в списке идет угольная отрасль добывающей промышленности, в которой удельный вес рассматриваемой категории работников составляет 79,7 % от общего числа тех, кто занят в данной отрасли [28-30]. Производственные условия на угольных разрезах характеризуются совокупностью вредных факторов трудового процесса, негативно влияющих на организм человека [31, 32]. К вредным производственным факторам могут относиться: угольно-породные аэрозоли, шум, вибрация, температурный режим, влажность воздуха, вредные газы и другие [33, 34]. Риск получить профессиональное заболевание пылевой этиологии зависит от следующих факторов [16]: 1) концентрация пыли, продолжительность и интенсивность воздействия; 2) индивидуальная восприимчивость к пыли и наличие факторов, предрасполагающих к раз-витию фиброза; 3) физико-химические свойства пыли, геометри-ческие параметры частиц, их аэродинамические свойства. Установлено [35, 36], что действие пыли на организм при дыхании запыленного воздуха носит накопительный характер. Важным является то, каким способом осуществляется дыхание: через нос или через рот. Значительная часть пыли (до 90 %) задерживается слизистой оболочкой носа, носоглотки, трахеи, бронхов по мере прохождения ее по дыхательному тракту, другая часть проникает в нижние дыхательные пути и там задерживается. При длительном воздействии пыли уменьшается защитное действие слизистой оболочки, происходят изменения в верхних дыхательных путях, приводящие к заболеванию пылевым бронхитом [37]. Длительный контакт с мелкими фракциями пыли (до 5 мкм) может привести к заболеванию пневмокониозом [38]. Так, в Китае пневмокониоз - самое распространенное заболевание, обусловленное трудовой деятельностью, удельный вес которого составляет более 80 % от всех зарегистрированных случаев профессиональных заболеваний. Причем по последним данным известно, что ежегодно там фиксируется от 10 до 23 тыс. случаев заболеваний. В Индии негативное воздействие кремниевой пыли распространяется на 10 млн рабочих, занятых в горнодобывающей, строительной и прочих отраслях промышленности [39, 40]. Во Вьетнаме доля заболеваний пневмо-кониозом составляет 75,7 % в структуре профессиональной заболеваемости, за которые работники получают пособия. В Бразилии негативному воздействию кремниевой пыли подвергаются 6,6 млн работников. Исследования, проведенные в Латинской Америке, показывают, что 37 % подземных рабочих имеют диагноз силикоза, 50 % шахтеров старше 50 лет. Эпидемиологические исследования в развивающихся странах подтверждают, что от силикоза и других видов пневмокониоза могут страдать от 30 до 50 % работников добывающей промышленности [39]. В США, по официальным данным, количество заболевших пневмокониозом составляет 1 млн человек. Свыше 50 % рабочих Японии, ведущих подземную добычу полезных ископаемых, страдают от пневмокониоза; в Австрии от 2 до 20 % шахтеров имеют указанное заболевание. В Англии ежегодно регистрируется более 5 тыс. случаев пневмокониоза. Нередко пневмокониоз приводит к смертельному исходу. Среди заболевших в США ежегодно умирает около 2 тыс., в Англии - 1300 человек [41]. Таким образом, уровень профессиональной заболеваемости в угольной промышленности очень высок не только в России, но и в мире в целом. Как показывает анализ, при отработке угольного разреза образуется большое количество пыли, которая, в свою очередь, оказывает влияние на организм человека и является весьма опасной [42]. Поэтому необходимо применять различные методы пылеподавления, которые рассмотрим ниже. Методы пылеподавления в карьерах Производственный процесс добычи угля открытым способом сопряжен с высоким уровнем профессионального риска, который формируется преимущественно в связи с интенсивным ингаляционным воздействием угольной пыли на фоне неблагоприятного микроклимата [43]. Борьба с пылью на горных предприятиях включает предупреждение пылеобразования, пылеподавление и пылеулавливание. При невозможности полного исключения пылеобразования наряду с пылеулавливанием на горных предприятиях при различных технологических процессах широко используется пылеподавление пыли в атмосфере (коагуляция) и ее осаждение непосредственно в местах пылеобразования, а также обеспыливающая (искусственная) вентиляция - разжижение и удаление пылевого облака [44]. На открытых горных работах все источники пылевыделения можно разделить на локальные (точечные) и площадные, которые представлены на рис. 1. По сравнению с локальными источниками, площадные обладают значительными пылящими поверхностями и, как следствие, большими объемами загрязненного воздуха. Поэтому и способы борьбы с пылью должны быть более масштабными [19]. Рис. 1. Источники пылевыделения на разрезе Борьба с пылью на предприятиях минерально-сырьевого комплекса может производиться на разных стадиях ее формирования: при образовании твердых частиц пылевой фракции в результате технологического процесса, при сдувании (взметывании) пылевых частиц, непосредственно в запыленном воздухе [45, 46]. При этом уменьшение концентрации пыли в воздухе может достигаться различными путями: путем предотвращения образования пыли, путем осаждения пыли за счет процессов коагуляции, путем фильтрования запыленного воздуха, путем вентиляции - разжижение и удаление пылевого облака из атмосферы [46]. Выделено четыре направления борьбы с пылью на горных предприятиях: организационное, технологическое, техническое и биологическое. Каждое из них может быть реализовано в комплексе с другими, а системность решения конкретных задач обосновывается экономичес-кими, энергетическими, санитарно-гигиеническими или экологическими критериями [47, 48]. Организационные способы направлены на оптимизацию производственных процессов, связанных с режимом ведения горных работ, и имеют в своем составе технологическую и природную составляющие [46]. Технологические способы пылеподавления представляют собой мероприятия по рационализа-ции технологии и процессов, модернизации средств труда и применению новой техники [46]. Технические способы пылеподавления, прежде всего, связаны с применением технических средств, снижающих пылеобразование и пылевыделение и подавляющих пылевыделение. Все они могут быть разделены на два вида: мокрые и сухие [46]. Биологические способы пылеподавления связаны с применением материалов, имеющих органическую основу (биогенные способы), а также с использованием живой природы (биоценотические способы) [46]. Несмотря на значительные масштабы проведенных исследований в области снижения пылевыделения и пылепереноса и предложенных конструктивных решений, практические результаты достаточно скромны в связи с тем, что недостаточно внимания уделено аспектам повышения эффективности и работоспособности предложенных устройств, а также рационализации их работы [46]. В этой связи поиск рациональных средств и способов снижения пылегазовых выбросов в атмосферу, как и прежде, актуальная задача. Наиболее перспективными и технологичными [49, 50, 51] являются мокрые способы, реализуемые в процессе увлажнения пылеобразующего сырья и пылящего материала, орошения витающей пыли растворами и связывания жидкими (гелеобразными) веществами. Особый интерес представляют мокрые способы управления пылевыми выбросами на всех стадиях процесса с использованием эффектов фазовых переходов «пар - жидкость - лед» [46]. Анализ научных исследований и технических решений, направленных на снижение пыле-выделения в условиях открытых горных работ, показал, что основным способом борьбы с пылью на точечных и протяженных источниках пылеподавления является гидрообеспыливание (орошение), т.е. улавливание и осаждение твердых частиц пыли каплями жидкости [52-55]. Пылеподавление водой является одним из наиболее распространенных мероприятий по снижению пылевой нагрузки на разрезах [56]. Эффективность пылеподавления водой ороси-телями в зависимости от ветроустойчивости покрытия достигает 95 %. В условиях отрицательных температур на выходящем сопле форсунки образуется наледь, которая препятствует выходу жидкости, влияет на качество получаемого аэрозоля, значит, для круглогодичного пылеподавления орошение водой не является эффективным методом, так как в процессе коагуляции частичек пыли с водой в зимний период вода замерзает и не может полностью вступать в контакт с пылью, т.е. эффективность снижается примерно до 40 %. Это не может удовлетворять потребности предприятия в безопасной, бесперебойной работе системы в целом [46]. Еще одним из основных направлений снижения пылевой нагрузки на рабочую зону карьеров строительных материалов от аэротехногенного воздействия внешних отвалов пород является уменьшение пылевыделения на основе нанесения на их поверхность защитного биогенного слоя, состоящего из смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Установлено, что при нанесении биогенного защитного слоя на основе смеси биогумуса и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы обеспечивается снижение пылевыделения в 10-11 раз с повышением биопродуктивности укрепленной поверхности внешних отвалов на 90 %, что определяется соотношением компонен-тов смеси 125:1 и толщиной слоя 3 см [57]. Немаловажную роль в процессе пыле-подавления на разрезе играет и пылеобразование на технологических автодорогах. Интенсивное пылеобразование приводит к снижению скорости движения и уменьшению производительности автомобильного транспорта, интенсивному износу деталей и узлов автомобильной техники, а также к формированию профессиональных заболеваний у работников разреза. Запыленность воздуха вблизи автодорог составляет 0,5-103 кг/м3, интенсивность выделения пыли на дорогах - 0,014 кг/с. Дисперсность витающей пыли чрезвычайно высокая: 90-98 % пылинок имеют размер менее 10 мкм, что говорит о потенциальной пневмокониозоопасности из-за содержания свободного кремнезема в виде кварца, количество которого достигает 40-42 % [58]. Внедрение поверхностно-активных веществ в данной ситуации может оказаться наиболее оптимальным способом борьбы с пылью в течение всего года. В настоящее время существует целый ряд поверхностно-активных веществ, которые образуют на поверхности автодороги гибкую пленку, способную связывать породно-угольную пыль и существенно снижать пылеобразование вследствие работы грузового транспорта на срок порядка 14 дней. Например, поверхностно-активное вещество РНХ-1020 производства «Роснефтехим» сохраняет эффективность в условиях дождливой погоды и может использоваться на автодорогах разреза при температуре до -50 °С [59]. При взрывных работах пылеподавление рационально осуществлять через продолжи-тельную (до, во время и после взрыва) обработку пылегазового облака тонкораспыленной ионизированной жидкостью из оросительных установок, размещаемых в чередующемся (по заряду ионов) порядке вне зоны их возмож-ного повреждения или разрушения под воздействием взрыва [60]. На рис. 2 представлена эффективность способов пылеподавления с точки зрения круглогодичности пылеподавления. Рис. 2. Зависимость эффективности различных способов пылеподавления от времени года Помимо данных мер, существуют приборы для улавливания аэрозолей, которые помогают очистить загрязненный воздух и удалить особо мелкие фракции [61]. Для улавливания аэрозолей применяют сухие, мокрые и электрические способы очистки, осуществляемые аппаратами и устройствами различной конструкции [62]. Выбор способа и аппарата для улавливания аэрозолей осуществляется в зависимости от его дисперсного состава (табл. 3). В случаях, когда технические мероприятия не могут обеспечить снижения запыленности воздуха на рабочих местах до предельно допустимых концентраций, обязательно применение индивидуальных средств защиты от пыли [63]. Таким образом, механизм повышения качества пылевой обстановки на горных предприятиях представляет собой предупреждение пылеобразова-ния, пылеподавление и пылеулавливание. Для улавливания аэрозолей применяют сухие, мокрые и электрические способы очистки с помощью аппаратов и устройств различной конструкции. Основными методами пылеподавления являются гидрообеспыливание, использование поверхностно-активных веществ, биогенный и конденсационный способы. Таблица 3 Выбор аппаратов в зависимости от дисперсности пыли Размер частиц, мкм Способы очистки Аппараты 40-1000 Сухой Пылеосадительные камеры 20-1000 Сухой Циклоны диаметром 1-2 м 5-1000 Сухой Циклоны диаметром 1 м 20-100 Мокрый Скрубберы 0,9-100 Сухой Тканевые фильтры 0,05-100 Сухой Волокнистые фильтры 0,01-100 Электрический Электрофильтры Не всегда технические мероприятия обеспечивают полноценную здоровую пылевую обстановку на рабочих местах (снижение запыленности воздуха до предельно допустимых концентраций), в таких случаях обязательно применение индивидуальных средств защиты органов дыхания [64]. Рассмотрев методы пылеподавления, можно сделать вывод, что их достаточно много, но не все из них можно применять в условиях отрицательных температур. Поэтому необходимо проанализи-ровать, какие методы пылеподавления можно использовать в условиях Крайнего Севера. Методы пылеподавления в карьерах Крайнего Севера В настоящее время существует «Руководство по борьбе с пылью сланцевых разрезах и пылевзрывозащите на угольных и сланцевых разрезах» [65], согласно которому есть дополнительные требования по борьбе с пылью при отрицательных температурах на разрезах, которые включают в себя мероприятия по борьбе с пылью в экскаваторных забоях и при погрузочно-разгрузочных работах. Уже в 1984 г. учеными рассматривался конденсационный метод подавления пыли при перегрузке горной массы в карьерах в условиях отрицательных температур. В работах [66, 67] обоснована возможность использования нагретой распыленной воды для конденсационного подавления пыли при перегрузке горной массы на открытых горных работах в период отрицательных температур. При этом эффективность конденсационного пылеподавления зависит не только от температуры и расхода воды, но и от температуры и начальной запыленности воздуха. В работе [67] приведена методика расчета расхода нагретой воды для конденсационного пылеподавления при перегрузке горной массы в карьерах в условиях отрицательных температур. В работе [67] установлено, что увеличение температуры воды повышает эффективность пылеподавления в 1,1-4,2 раза, при температуре подаваемой воды 95 °С пылевые частицы менее 5 мкм улавливаются на 85-86 %. Исследовано влияние температуры воздуха на эффективность осаждения пыли. Эксперименты проводили с горячей (95 °С) водой при температуре воздуха 0; -100; -200 °С. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что при понижении температуры воздуха эффективность осаждения возрастает и достигает при отношении масс горячей воды и пыли (0,8-1,3)∙103 кг/кг 80-90 % и более. Это можно объяснить интенсификацией процесса за счет получения более высокого пересыщения при низких отрицательных температурах. Установлено, что для конденсационного пылеподавления в условиях отрицательных температур рекомендуется использовать нагретую до 80-95 °С воду из расчета 300-800 кг на 1 кг выделяющейся пыли. Многие угледобывающие предприятия России действуют в условиях низкого температурного режима. В связи с этим осуществление трудовой деятельности требует применения особых средств индивидуальной защиты [68]. При этом к основной функции средств индивидуальной защиты органов дыхания добавляется еще одна - защита от низких температур окружающей среды. Например, автономный респиратор с поддувом, регенеративный респиратор, респира-тор с кислородным баллоном, респиратор- кондиционер [69]. Защита от холода путем подогрева вдыхаемого воздуха устройствами, через которые производится дыхание, способствует уменьшению теплопотерь на согревание вдыхаемого воздуха. В целом этот процесс отражается на сохранении нормального теплового состояния организма и, следовательно, повышает уровень работоспо-собности организма [70]. Данные устройства предназначены для повышения температуры вдыхаемого воздуха при низких отрицательных температурах, однако для них присущи общие недостатки эксплуатационного или конструктивного характера. При этом при температурах ниже -30 °С материал корпуса, фильтра, теплообменника, образовавшийся конденсат замерзают и повышается сопротивление дыханию [71]. Не всегда технические мероприятия обеспечивают полноценную здоровую пылевую обстановку на рабочих местах (снижение запыленности воздуха до предельно допустимых концентраций), в таких случаях обязательно применение индивидуальных средств защиты органов дыхания. Однако многие угольные шахты и разрезы функционируют в регионах с низким температурным режимом. В связи с этим на указанных предприятиях необходимо использовать особые средства индивидуальной защиты, учитывающие отрицательную температуру окружающей среды. Основные из них - автономный респиратор с поддувом, респиратор с кислородным баллоном, регенеративный респиратор, респиратор-кондиционер. Заключение Таким образом, установлено, что к неблагоприятным факторам труда на объектах горнодобывающей промышленности Крайнего Севера относятся: низкие температуры воздуха и горных пород; повышенная влажность; часто - большие скорости движения воздуха по основным выработкам; пыль, взрывные и выхлопные газы; шум, вибрация, суфлярные выделения токсических газов; повышенная опасность травмирования и развития профессиональных заболеваний. Основным неблагоприятным профессиональным фактором на большинстве горнодобывающих объектов Севера остается пыль, концентрации которой зависят от технологии разработки, вида полезного ископаемого, применяемой техники, производственной операции, реализации противопылевых мероприятий. Поэтому концентрации пыли на рабочих местах колеблются в широких пределах. В связи с трудностями применения противопылевых средств, как правило на горных предприятиях Крайнего Севера, они значительно выше уровней, выявленных на объектах, расположенных в средней полосе страны. Уровни запыленности забоев при открытом способе добычи полезных ископаемых в условиях Севера, как правило, ниже, чем при работе в шахтах. Они зависят от глубины карьера, применяемой горной техники и погодных условий. Большинство специалистов сходятся во мнении, что не существует единого решения всех сложных проблем борьбы с пылью и универсального, полностью безопасного и продуктивного метода обеспыливания. В каждом конкретном случае эти вопросы решаются индивидуально. В комплекс мероприятий по снижению факторов производственной среды, воздействующих на горнорабочих, должно входить использование индивидуальных средств защиты. Вместе с тем необходимо понимать, что они не в состоянии заменить применение радикальных и комплексных технических мер борьбы с пылью, таких как пылеулавливание и пылеподавление.

Об авторах

Никита Андреевич Шаров

Автор, ответственный за переписку.
Email: sharov.nickita@yandex.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29

Руслан Робертович Дудаев

Email: dudaevruslan69@gmail.com
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29

Денис Игоревич Крищук

Email: ms.den.best@mail.ru
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29

Мария Юрьевна Лискова

Email: liskova.rpb@gmail.com
614990, Россия, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 437

PDF (Russian) - 495

PDF (English) - 130

Ссылки

• Ссылки не определены.