Полный текст

Введение Профессиональная деятельность горнорабочих характеризуется некоторым комплексом факторов производственной и окружающей среды. Основной составляющей такого комплекса являются физические факторы, такие как шум, вибрация, неблагоприятный микроклимат и высокая запыленность. При определенных условиях последовательное или одновременное, другими словами сочетанное, воздействие на организм человека каждого из них может вызвать более значительные последствия, чем при изолированном действии. Обычно при сочетании физических и химических факторов высоких уровней воздействия наблюдается потенцирование, антагонизм или независимый эффект. В обратных случаях могут проявляться аддитивные зависимости. Ответные проявления со стороны организма на сочетанное воздействие производственных факторов определяются их физическими уровнями, функциональным состоянием ведущих систем организма работника, его индивидуальной чувствительностью к раздражителям. Оценивая сочетанное влияние неблагоприятных факторов рабочей среды, следует иметь в виду, что при малых интенсивностях изменения в организме могут представлять собой срывы адаптационных механизмов. При продолжительных воздействиях уровней, значительно превышающих гигиенические нормативы, возрастает частота профессионально обусловленных заболеваний, может изменяться характер их протекания или появляются новые формы болезней. Особенности условий труда работников горнодобывающей отрасли Как уже отмечалось, современные условия труда горнорабочих в горнодобывающей промышленности характеризуются интенсивным шумом и вибрацией, высокой запыленностью, неблагоприятным микроклиматом, уровни которых часто превышают гигиенические нормативы [1]. Результаты оценок условий труда показывают, что пылевое воздействие на организм горнорабочих превосходит влияние других факторов соответствующей производственной среды [2]. Пылеобразование происходит при разрушении и измельчении горного массива, погрузке и транспортировке породы. Средние концентрации пыли при бурении составляют 22,3-38,6 мг/м3, при погрузочно-транспортных работах - 13,2-28,6 мг/м3, что превышает гигиенические нормативы в 2,4 раза и более [3, 4]. Наиболее высокие концентрации пыли (десятки и сотни мг/м3) отмечаются при ведении работ на шахтах Крайнего Севера в зоне мерзлых и талых горных пород, они обусловлены неэффективным использованием или отсутствием средств пылеподавления. На рудниках, использующих самоходное горное оборудование с дизельным приводом, воздух рабочих зон интенсивно загрязняется не только пылью, но и компонентами выхлопных газов и различными органическими соединениями. Газообразные продукты выхлопа сорбируются на пылевых и сажевых частицах, повышая фиброгенность пыли и усложняя ее химический состав. Трудовая деятельность горнорабочих осуществляется в неблагоприятных микроклиматических условиях [3-5]. При ведении работ в условиях предприятий Крайнего Севера в зонах многолетнемёрзлых пород работники круглогодично подвергаются низким отрицательным температурам воздуха и горных пород. Микроклимат шахт зависит от климатических условий региона, температуры разрабатываемых горных пород, а также от степени удаления выработок от воздухоподающего ствола. Параметры микроклимата в шахтах варьируются в весьма широких пределах (температура воздуха от -30 до +31 °С, относительная влажность - 30-100 %, скорость движения воздуха - от 0,1 до 6 м/с). Все виды горного оборудования, используемые как при подземных, так и при открытых работах, являются источниками шума. К таковым относятся вентиляторы главного и частичного проветривания, насосные водоотливные установки, трансформаторные подстанции и выпрямители тока, компрессорное и холодильное оборудование с непрерывным циклом работы. Непостоянный шум в шахте возникает при работе очистных и проходческих машин, движении транспорта, при работе ручных механизированных инструментов, подъёмных машин. Звуковые волны возникают при взрывных работах. Согласно [4], на рабочих местах машинистов, горнорабочих очистного забоя и рабочих других профессий регистрируются высокие уровни шума: буровые станки - 95-105 дБА, проходческие комбайны 95-100 дБА, углевыемочные комбайны - 85-95 дБА, электровозы - 80-95 дБА. О высоком уровне шума (более 100 дБА на рабочих местах машинистов породопогрузочной машины и вентиляционных установок) упоминается и в [3]. Пневматические отбойные молотки, перфораторы, гидромониторы служат источниками локальной вибрации, а работа на угольных комбайнах, рудничном транспорте связана с воздействием общих вибраций низких и средних частот, уровни которых превышают нормативы (на 8 дБ и более) [6]. Горные выработки полностью лишены дневного света. Все работы и передвижение по шахте происходят при искусственном освещении. При подземной разработке угольных месторождений к наиболее опасным производственным факторам относятся: выделение в выработанное пространство из массива метана, формирование взрывоопасной смеси при его смешивании с шахтным воздухом, а также самовозгорание угля [7]. Условия труда на карьерах различных регионов существенно отличаются от подземных работ по добыче угля и руд, имеют свою специфику в зависимости от географо-климатических и горно-геологических условий (юг, Крайний Север и др.). Выраженность действующих неблагоприятных факторов при этих работах существенно ниже. В то же время работа всех машин сопровождается генерацией шума и вибрации, уровни которых часто превышают допустимые. Их характеристики зависят от типа машин, цикла работы, степени изношенности оборудования, крепости пород и др. [4]. Различия в технологиях добычи оказывают существенное влияние на формирование условий труда, которые продолжают оставаться вредными, характеризоваться частыми превышениями гигиенических нормативов и определяют высокий профессиональный риск нарушения здоровья горнорабочих. Профилактика неблагоприятных влияний на человека состоит в снижении воздействия опасных и вредных производственных факторов до безопасного уровня на основе их гигиенического нормирования. Большинство установленных нормативов предельно допустимой концентрации, предельно допустимого уровня (ПДК, ПДУ) представляют собой установленные экспериментальным путем максимально допустимые величины. К сожалению, действующая нормативная база не учитывает того, что в реальной жизни большая часть производственного персонала подвергается воздействию не одного, а нескольких факторов рабочей среды одновременно. Изучение характера эффектов при сочетанном действии имеет чрезвычайно важное значение для гигиены труда, поскольку при сочетании нескольких факторов санитарные нормы, установленные для изолированно действующих факторов и гарантирующие безопасность именно для этих условий, могут оказаться несостоятельными. Так, например в [8-10] отмечается, что совместное воздействие вредных производственных факторов отрицательно сказывается на функциональном состоянии организма в целом и в ряде случаев способствует развитию заболеваний профессионального характера, даже при малой и средней интенсивности их параметров. В научных литературных источниках более часто упоминается о сочетанном воздействии физических факторов с вредными веществами. Известно, что токсичность ядов в организме в определенном температурном диапазоне является наименьшей, усиливаясь как при повышении, так и при понижении температуры воздуха. Повышенная влажность воздуха и изменения барометрического давления увеличивают опасность отравлений. Шум и вибрация всегда усиливают токсический эффект промышленных ядов. А при ультрафиолетовом излучении возможна сенсибилизация организма к действию некоторых вредных веществ. Наиболее часто не только в производственной, но и в окружающей среде в целом встречаются различные пылегазовые композиции. К тому же ультрафиолетовое излучение оказывает влияние на взаимодействие газов в атмосферном воздухе и способствует образованию смога. О сочетанном действии шума и нагревающего микроклимата упоминается в работах отечественных и зарубежных ученых. Согласно [11, 12], в таком случае возникают более значительные изменения функционального состояния человека и снижение его работоспособности, чем при изолированном воздействии упомянутых факторов. Авторы отмечают важный факт негативного одновременного воздействия тепла и звука на эффективность и напряженность труда работников, возникающую необходимость установления безопасных уровней шума и параметров микроклимата с учетом их сочетанного воздействия. А в [13] отмечается, что одновременное действие нагревающего микроклимата и шума на уровне выше ПДУ сопровождается большим увеличением заболеваемости с временной утратой трудоспособности по классу болезней органов кровообращения (гипертоническая болезнь). Результаты исследований комбинированного воздействия шума, вибрации, низкой температуры или нагревающего микроклимата [11, 14-16] свидетельствуют о методической сложности оценки сочетанного воздействия факторов, поскольку биологический эффект не является алгебраической суммой независимых между собой воздействий. Известно также, что шум, особенно прерывистый, влияет на электротехнические характеристики тела человека [17], в частности, его сопротивление электрическому току. Также влияние шума на электрофизиологию человека отмечалось в [18]. Однако природа этого явления не была выявлена. Помимо воздействия на органы слуха, шум вызывает изменения в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека. Данные обстоятельства значительно увеличивают риск возникновения электропоражения рабочего персонала. Исследования сочетанного действия электрического тока повышенной частоты (5000 Гц) и шума Рекомендуемые в настоящее время Международной электротехнической комиссией предельно допустимые уровни токов и напряжений прикосновения не учитывают совместного действия электрического тока и иных физических факторов, в частности шума. С этой целью кафедрой безопасности жизнедеятельности Южно-Уральского государственного университета продолжаются в лабораторных условиях исследования влияния шума на величину порогового ощутимого тока. Для получения достоверных результатов был спроектирован и создан испытательный комплекс, включающий в себя заглушенную камеру, источники моделируемых напряжений и шума, блок регистрирующих приборов [19-21]. Особенностями источника моделируемых напряжений являются возможности получения воздействующих сигналов любой формы и частоты, а также обеспечения постоянной скорости нарастания этих сигналов. Основной вид транспорта в горизонтальных выработках шахт - локомотивный. Среди известных типов шахтных локомотивов значительные преимущества показывают бесконтактные электровозы, в комплексе электрооборудования которых реализован принцип электромагнитной передачи энергии повышенной частоты подвижным объектам [22]. Учитывая вероятность повреждения организма электрическим током при эксплуатации электровозов переменного тока повышенной частоты с индуктивной передачей энергии, были проведены исследования первичных критериев электробезопасности при сочетанном действии электрического тока повышенной частоты (5000 Гц) и шума. Исследования проводились по пути «рука - рука», измерялись напряжения и токи, вызывающие ощущения, до воздействия шума, а также при воздействии шума. Напряжение, подаваемое на электроды, плавно возрастало от 0 до 20 В. Благодаря использованию ПЭВМ, скорость нарастания этих сигналов была неизменной во всех экспериментах, кроме того, при одном и том же малом напряжении 2,6 В определялось электрическое сопротивление тела каждого испытуемого. Согласно [23] сопротивление тела человека зависит от величины приложенного напряжения, начиная с 3 В. Для исключения влияния данного параметра на результаты измерений была выбрана указанная величина. Оценка шумовой нагрузки производилась на основе дозного подхода. С физической точки зрения, эквивалентный уровень звука и доза шума являются аналогами и математически взаимосвязаны между собой [24-28]. С целью снижения временных затрат длительность воздействия шумовой нагрузки в течение одного эксперимента была принята равной 30 минутам. Разработанная экспериментальная установка позволяет смоделировать акустическую нагрузку с любыми параметрами по выбору исследователя и обеспечить необходимую относительную дозу шума (Дотн) на выбранном отрезке времени. Согласно методике [29], моделируемая нагрузка должна соответствовать шумовой нагрузке за смену, т.е. Дотн = 100 %. При этом предполагается, что на рабочем месте обеспечены допустимые по шумовому фактору условия труда, т.е. 80 дБА. Приняв длительность каждого эксперимента равной 30 мин, была получена зависимость эквивалентного уровня звука от относительной дозы шума в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83: Данная зависимость (с величиной достоверности аппроксимации, равной 1) позволила произвести обратный расчет эквивалентного уровня звука применительно к условиям эксперимента. Полученные значения уровня звука и измеренные величины порогового ощутимого тока сведены в таблицу. Графическая зависимость величины порогового ощутимого тока от эквивалентного уровня звука при высокочастотном напряжении представлена на рисунке, а. С математической точки зрения данная зависимость обретает полиномиальный характер 2-го порядка: В данном случае величина достоверности аппроксимации составила 0,9666. Экспериментальные данные (fтока = 5000 Гц) Эквивалентный уровень звука, дБА Величина порогового ощутимого тока, мА 77 8,02 89 8,29 92 8,62 94 8,6 95 8,77 96 8,83 97 8,86 а б Рис. Зависимость величины порогового ощутимого тока (а) и сопротивления тела человека электрическому току (б) от эквивалентного уровня звука (fтока = 5000 Гц) Следует обратить внимание, что измеренные величины пороговых ощутимых токов (более 8 мА) превышают первичные критерии электробезопасности для токов частотой 5000 Гц (5,2 мА), предложенные в [30]. Одновременно проводились исследования изменения электрического сопротивления тела человека (рисунок, б). Согласно полученным результатам исследований, колебания величины сопротивления тела человека электрическому току при воздействии шума в течение рабочей смены не имеют четко выраженной функциональной зависимости. При этом интервал колебаний составляет порядка 0,03 кОм. Выводы Решение вопросов безопасной эксплуатации электрооборудования невозможно без учета критериев электробезопасности. Анализ научной электротехнической литературы выявил отсутствие каких-либо сведений о влиянии на первичные критерии электробезопасности, в том числе и для тока повышенной частоты, вредного производственного фактора «шум». Информация о состоянии условий труда персонала, эксплуатирующего и обслуживающего электроустановки, по рассматриваемому фактору показывает необходимость проведения соответствующих исследований. С теоретической точки зрения они позволят расширить наши представления о факторах, влияющих на исход электропоражения в производственных условиях. Практическое значение может быть реализовано в использовании полученных результатов при разработке методики расчетов по формированию безопасных свойств комплекса электрооборудования рельсового транспорта с индуктивной передачей энергии.

Об авторах

Александр Иванович Сидоров

Автор, ответственный за переписку.
Email: bgd@susu.ru
454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности

Екатерина Викторовна Зыкина

Email: zykina_ev@mail.ru
454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76

старший преподаватель кафедры безопасности жизнедеятельности

Алексей Валерьевич Кудряшов

Email: arm174@rambler.ru
454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76

кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности

Алиса Сергеевна Калинина

Email: alisa.charm@mail.ru
454080, Россия, г. Челябинск, пр. Ленина, 76

доцент кафедры безопасности жизнедеятельности

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 307

PDF (Russian) - 155

PDF (English) - 62

Ссылки

• Ссылки не определены.