Влияние взрывоопасных газов, шума и вибрации угольных шахт на организм. Нистагм углекопов

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 14.12.2024

Резюме: В статье автор рассматривает газобезопасность шахт Кузбасса в условиях интенсивной разработки угольных пластов и потенциального повышения газообильности шахт с ростом глубины отработки. Автором приведены данные по метаноносности угольных пластов и удорожанию дегазации с ростом глубины залегания пластов. Представлена статистика о динамике добычи угля, по катастрофам и распределению средних ущербов от взрывов метана на шахтах Кузбасса в XXI в. Показан опыт зарубежных стран в повышении безопасности отработки газоносных пластов. Поставлен вопрос о необходимости внедрения заблаговременной дегазации горных отводов шахт, с использованием технологий СВМ. Приведена технологическая схема заблаговременного извлечения газа из угля (до ведения горных работ в метановой зоне). Согласно этой схеме, строительство и эксплуатация шахты осуществляются недалеко от поверхности с допустимой газоносностью пластов. За 5 лет до начала строительства шахты начинается бурение скважин с поверхности с горизонтальным окончанием в пласте (технология SIS). Ведётся откачка газа в течение 5-7 лет до начала горных работ, и за это время содержание газа в пласте снижается на 70-80% от начального объема. Сделан вывод о необходимости координации работ газодобывающих и угледобывающих структур Российской Федерации, а также об использовании наработанных компетенций угольщиков и газовиков для повышения безопасности угледобычи.

Ключевые слова: газ, метан, уголь, дегазация, месторождение, шахта, газобезопасность, Кузбасс

Информация о статье

Поступила в редакцию: 27.05.2019
Одобрена рецензентами: 19.06.2019, 12.07.2019
Принята к публикации: 21.07.2019

Информация об авторах

Золотых Станислав Станиславович - доктор технических наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Введение

При шахтной добыче каменного угля выделение содержащегося в нем метана представляет угрозу жизни работающих под землей людей. Поэтому откачка взрывоопасной смеси воздуха и метана из системы шахт является непременным компонентом процесса добычи угля, к сожалению, не всегда гарантирующим безопасность. Откачиваемый из системы шахт метан составляет очень малую долю того количества, которое адсорбировано в углях разрабатываемого угольного месторождения, и это является одной из главных проблем, влияющих на безопасность труда шахтёров. Выделения метана в угольных шахтах (даже в условиях наличия дегазации) практически всех основных бассейнов мира неоднократно являлись причиной подземных взрывов газа, приводящих к групповому смертельному травматизму шахтёров. Метановая опасность и формы её проявления обусловлены природными, технологическими, организационными и субъективными факторами. Анализ публикаций, исследования, анализ происшедших за последние годы аварий в мире и на шахтах Кузбасса, свидетельствуют прежде всего о том, что на аварийных шахтах природные, технологические, организационные и субъективные факторы тесно взаимодействовали между собой и в комплексе «работали» на аварийную ситуацию. В тот момент, когда заложенная природой высокая метаноносность угольных пластов накладывается на технологические, инженерные ошибки с проветриванием, электроснабжением участков шахты, изоляцией выработанного пространства и т.д., при нередко встречающихся низкой трудовой и технологической дисциплине рабочих и ИТР, а порой и их недостаточной квалификации, изношенности машин и механизмов, аппаратуры и приборов контроля рудничной атмосферы, при нарушении проветривания и загазировании горных выработок, - возрастает вероятность воспламенения уже сформированной «пороховой бочки».

В Кузбассе значительное количество действующих шахт относятся к категорированным по газу. Естественно, чем выше категорийность шахты, тем выше вероятность потенциального взрыва на ней. Несомненно есть определённые технические и технологические решения по борьбе с газом на разных стадиях жизненного цикла каждой из шахт. Это в первую очередь проведение дегазации при проведении выработок, при очистных работах, газоотсос метановоздушной смеси с помощью специальных вентиляторов или вакуумных станций. Но, так или иначе, все эти работы по дегазации осуществляются, как правило, из пространства (в его контуре) уже сформированной - действующей шахты, располагающей десятками, а то и сотнями километров горных выработок, большими отработанными пространствами, подработанными и надработанными пластами угля в свите, имеющими определённую аэродинамическую и гидравлическую связь, в том числе и с действующими выработками шахты. Весь это конгломерат условий, созданных в результате техногенного воздействия на угольную толщу, на базе значительного содержания метана в среднем по шахтам Кузбасса в объёме 20 м3/тн угля, формирует очень сложную с точки зрения устойчивости систему (угольная шахта) по отношению к такому катастрофическому явлению, как формирование взрывоопасных концентраций газа в действующих горных выработках. Далее уже дело времени, когда эта гремучая смесь (5-15% газовоздушной смеси) встретится с тепловым импульсом, способным её поджечь (эндогенный, экзогенный пожары, заклинивший ролик на конвейере, грозовой разряд, наконец, человеческий фактор…) 3.

Газобезопасность шахт Кузбасса

В последние годы применение в кузбасских шахтах новых технологических решений и высокопроизводительной очистной техники мировых фирм, таких как ДЖОЙ и ДВТ, позволили увеличить нагрузки на очистной забой (шахту-лаву). В течение 20 лет производительность очистных забоев на шахтах кратно возросла - до 5-10 тыс. т в сутки. Особенных - рекордных - нагрузок достигли шахтёры СУЭК на ш. им. Ялевского (ш. Котинская), где из очистного забоя уже добывают более 1 млн 600 тыс. т угля в месяц! При этом суточные нагрузки на лаву достигают 45-50 тыс. т! Строятся лавы длиной по падению 400 м (лава 5003 ш. им. Ялевского). Справедливости ради следует сказать, что глубина разработки этих лав пока не превышает 300 м, т.е. для условий Ерунаковских месторождений это зона газового выветривания (Х - менее 10 м³/тн метана) и вопрос ограничения нагрузки на забой пока не такой острый, как на более глубоких шахтах. Но запасы (пласты) погружаются вглубь недр, одновременно нарастает метаноносность пластов угля (рис. 1) 9.

Рис. 1
Метаноносность угольных пластов в Кузбассе и удорожание дегазации с ростом глубины залегания пластов

Доля ограничения производительности очистного забоя по газовому фактору с глубиной разработки угольного пласта будет постоянно возрастать из-за объективного роста газоносности и газокинетических характеристик пласта с глубиной. В то же время при использовании в современных условиях высокопроизводительной добычной техники значительно меняется интенсивность техногенного воздействия на углегазовую среду недр, что несомненно приводит и к более интенсивному газовыделению из разрабатываемого пласта и вмещающих пород (пропластков и спутников). С увеличением глубины и ростом газосодержания сорбированного в угле метана необходимо будет применять специальные технологии дегазации разрабатываемых пластов, дабы обеспечить соответствующие применяемой добычной технике нагрузки. Естественно, издержки на дегазацию будут возрастать (см. рис. 1) синхронно. Российский и мировой опыт указывают на рост затрат на эти цели до 10% на каждые 100 м роста глубины отработки пластов. В Кузбассе шахты в среднем в год опускаются в глубину на 50-70 м. И чем дальше, тем серьёзнее будет стоять вопрос газобезопасности [10].

Эффективное извлечение угольного метана из пластов, по-видимому, станет обязательным технологическим условием применения высокопроизводительной и дорогостоящей добычной техники в шахтах Кузбасса. Известно, что сегодня основной объём извлекаемого из недр шахт метана в регионе приходится на текущие способы дегазации разгруженного массива и, как правило, из горных выработок действующего предприятия. Рано или поздно, в условиях роста глубины и увеличения нагрузок на забои возникнет и будет развиваться далее дисбаланс между ведением очистных и дегазационных работ шахты. Очевидно, что такая тенденция будет отрицательно влиять на безопасность предприятия. С 2000 г. объём добычи угля в Кузбассе вырос практически в 2 раза, в 4 раза возросла производительность труда на шахтах. Причём есть предприятия, имеющие мировые рекорды по нагрузкам на забой (ОАО «СУЭК-Кузбасс»). Вместе с тем в это же время на шахтах Кемеровской области в указанный период произошли, пожалуй, самые тяжёлые за всю историю катастрофы (взрывы газа) на шахтах. Всего в Кузбассе с начала XXI в. случилось 10 взрывов, с гибелью 367 шахтёров и горноспасателей! (рис. 2)

Рис. 2
Динамика добычи угля и катастрофы на шахтах в Кузбассе в XXI в.

Следует отметить, что угольные компании и контролирующие органы принимают максимум усилий для неповторения впредь подобных случаев. Вкладываются большие средства в приборы контроля газа, усиления объёмов дегазационных работ, оповещения шахтёров (в том числе персонально) об аварии, позиционирование каждого работника под землёй, всевозможный, (включая видео) контроль и многое другое. Всё это играет несомненно положительную роль, но вряд ли будет являться достаточным с точки зрения безопасности в будущем. Мы сейчас наблюдаем применение высокопроизводительной техники на многих шахтах, и эта тенденция в условиях конкуренции вряд ли будет снижаться. Известно, что практически все месторождения Кузбасса с глубины более 300 м являются по сути не угольными, а углегазовыми месторождениями. В последнее время формируется представление, что к добыче угля на новых площадях надо приступать после того, как в результате отбора газа из недр его содержание в угольных пластах снизится до допустимого, с точки зрения безопасности уровня.

Необходимо добавить, что выполнение требований безопасности напрямую связано с проблемой повышения эффективности добычи угля и получением экономического эффекта от улучшения использования фронта горных работ в угольных шахтах.

Одной из причин крупных аварий на шахтах являются вспышки и взрывы газовоздушной смеси. Эти аварии наносят прямой экономический и социальный ущерб государству, населению и предприятиям. По данным -ООО «Газпром Промгаз» (рис. 3), эти аварии наносят прямой экономический и социальный ущерб государству, населению, предприятиям.

Рис. 3
Диаграмма распределения средних ущербов от взрывов газа метана на шахтах

Заблаговременная дегазация

Заблаговременная дегазация (до горных работ) могла бы стать базовым инструментом для снижения газоносности угольных пластов шахт (горизонтов), не разгруженных от горного давления, при отработке пластов в последующем.

В России отсутствует опыт проведения заблаговременной дегазации. Нет нормативной базы, регламентирующей данную технологию борьбы с газом. Хотя во многих странах имеется такой положительный опыт. Мировой опыт говорит о возможности извлечения (60-80%) сорбированного газа с концентрацией более 90% из неразгруженных угольных пластов в течение 5-7 лет. В дальнейшем отработка запасов угля может продолжиться на месторождении уже с использованием разгрузочного действия на свиту отработанного и заблаговременно дегазированного пласта (ов) с помощью набора инструментов (скважин) заблаговременной и текущей дегазации. Лидерами в области обеспечения метанобезопасности путём извлечения угольного метана из неразгруженных пластов являются угольные и газовые компании США. Опыт американских и австралийских компаний показывает преимущество заблаговременной дегазации скважинами с поверхности в сравнении с дегазацией подземными скважинами. Вместе с тем в КНР и Австралии применяются также комбинированные схемы заблаговременной и текущей дегазации с эффективностью каптирования метана до 80%. Впечатляющих успехов в дегазации шахт с применением заблаговременной дегазации достигли китайские угольные и газовые компании, значительно снизив (в 6 раз) смертность шахмодель разработки углегазовых месторождений в Китае.

Рис. 4
Модель разработки углегазовых месторождений (шахт)

Этапы разработки месторождения (1-2-3-4), обеспечивают максимальное снижение газоопасности шахт. Перед началом подготовительных работ (проходка) содержание газа снижается до Х1 и ниже, давление снижается до Р1 и ниже; началу очистной выемки, предшествует снижение газа до Х2 и ниже, а также давление снижается до Р2 и ниже.

Технологическая схема заблаговременного извлечения газа из угля (до ведения горных работ в метановой зоне шахты «В») отражена на рис. 5. Строительство и эксплуатация шахты (1-я очередь) осуществляются в зоне «А» (недалеко от поверхности с допустимой газоносностью пластов). За 5 лет до начала строительства шахты (рис. 5) в зоне «В» начинается бурение скважин с поверхности с горизонтальным окончанием в пласте (технология SIS) по простиранию. Ведётся откачка газа в течение 5-7 лет, до подхода горных работ из зоны «А» в зону «В» (увеличение глубины разработки). За это время содержание газа в пласте снижается на 70-80%.

Рис. 5
Технология совмещения работ по добыче метана и угля

Для выполнения работ по заблаговременной дегазации, конечно, необходимо наличие специализированной производственной структуры, требующее значительных первоначальных затрат, отдача от которых осуществится только через несколько лет.

Как показывает практика, успешность проектов по добыче метана из угольных пластов зависит от качественного подхода к выработке идей по увеличению скорости бурения, росту дебита скважин и снижению затрат. Наличие опытных буровых подрядчиков, собственных сервисных подразделений, а также технологически грамотного персонала, способного постоянно оптимизировать методы работы, позволит создать коммерчески рентабельное производство в течение нескольких лет. Но столь же очевидно, что их отсутствие может задержать получение результатов на десятилетия.

Изучая историю развития проектов добычи метана угольных пластов, можно сделать вывод о том, что они изначально проводились для предварительной дегазации пластов и повышения уровня безопасности работы в шахтах. Анализ информации, публикуемой в прессе в России, Казахстане и в Украине, позволяет предположить, что эти проекты позиционируются скорее как способ дегазации шахт.

Заключение

Компании, специализирующиеся на добыче метана, в будущем могут передать (продать) накопленные знания «угольным» предприятиям, для которых способ заблаговременной дегазации может оказаться выгоднее по сравнению с нынешним. Однако, это еще в перспективе только предстоит реализовать газовикам и шахтёрам.

Одним из способов решения указанных вопросов может стать более активное участие в их обсуждении государственных органов (Минэнерго, Ростехнадзор, МПР, Государственная Дума) еще на этапе технико-экономического обоснования, что позволило бы предусмотреть процедуру передачи накопленных знаний и технологий «угольным» предприятиям. Другой вариант — законодательное закрепление обязанности добывающих уголь компаний оплачивать дегазацию, проведенную описанным способом, в размере, обеспечивающем минимальную экономическую привлекательность для подрядчиков (газовиков). Несомненно ясно, что вопрос консолидации компетенций и усилий разных структур, добывающих уголь и метан как самостоятельное полезное ископаемое, давно назрел. Чем быстрее и раньше начнется этот процесс, тем более успешными станут проекты в обоих направлениях углегазового бизнеса (добычи угля и газа). И тем выше будет интерес к ним со стороны инвесторов.

Скорее всего, интенсификация и эффективность добычи газа из угольных пластов приведут к появлению новых взглядов на шахтную разработку угля, по-прежнему остающегося одним из основных источников энергии.

Следовательно, технологии, применяемые для рентабельной и безопасной отработки этих запасов угля и газа, должны соответствовать этим условиям и где-то дополняться (заменяться) приёмами и компетенциями смежной по недрам отрасли.

Выводы:

- объёмы добычи угля в Кузбассе с начала XXI в. возросли в 2 раза;

- многократно выросла нагрузка на очистной забой в шахтах;

- газоносность угольных пластов Кузбасса и затраты на дегазацию шахт растут с глубиной;

- в XXI в. в Кузбассе произошло 10 взрывов газа на шахтах;

- опыт зарубежных стран, показывает, что риск взрывов газа в шахтах можно минимизировать за счёт заблаговременной дегазации угольных пластов и совмещения работ по добыче угля с реализацией на шахтах комплекса дегазации с использованием технологий шахтной (текущей) дегазации и технологий СВМ;

- очевидна целесообразность (необходимость) заблаговременной дегазации пластов шахт, нужна соответствующая нормативная база, регламентирующая применение данной технологии;

- в Кузбассе с 2009 г. ПАО «Газпром» реализуется проект добычи метана из угольных пластов промышленными методами, наработаны компетенции в вопросах СВМ для условий Кузбасса на промыслах в Прокопьевском и Новокузнецком районах области1;

- по-видимому, назрела необходимость координации работ обеих (угольной и газовой) отраслей страны, а также консолидации знаний для возможного совместного решения вопросов газобезопасности угледобычи.

Список литературы

1. Золотых С.С. Из недр кузбасских кладовых - горючий газ метан. Кемерово: Кузбассвузиздат; 2015.

2. Золотых С.С., Карасевич А.М. Проблемы промысловой добычи метана в Кузнецком угольном бассейне. М.: ИСПИН; 2002.

3. Золотых С.С. Разработка технологической системы эффективной и безопасной отработки свит пологих газоносных угольных пластов: дис. … д-ра техн. наук. М., 2002.

4. Казанцев В.Г., Золотых С.С. Диагностика и управление состоянием массива горных пород. Кемерово: Кузбассвузиздат; 2001.

5. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. М.: Академия горных наук; 2000.

6. Цикарев Д. А., Архипов А. Я., Голицын А. М., Богомолов А. Х., Пронина Н. В., Голицын М. В. Газоугольные бассейны России и мира. М.: Московский государственный университет им. Ломоносова; 2002.

7. Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забурдяев В.С., Захаров В.Н., Логинов А.К., Ютяев Е.П. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов. М.: Горная книга; 2010.

8. Черданцев А.М. Прогноз метановыделения на выемочных участках с учётом влияния геомеханических процессов. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2017;(5):106-111. DOI: 10.26730/1999-4125-2017-5-106-110.

10. Пучков Л.А., Сластунов С.В. Проблемы угольного метана - мировой и отечественный опыт их решения. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007;(4):5-24.

Профессиональные заболевания шахтеров. Справка

Профессиональная заболеваемость - общепризнанный критерий вредного влияния неблагоприятных условий труда на здоровье работников.

8 мая 2010 года на крупнейшей в России угольной шахте "Распадская" в Кемеровской области взорвался метан. Через четыре часа после первого взрыва прогремел второй.

В угольной промышленности - это контакт с угольно-породной пылью; изменение газового состава воздуха (снижение содержания кислорода, увеличение концентрации углекислого газа, поступление в атмосферу шахты метана, оксида углерода, сероводорода, сернистого газа, оксидов азота, взрывных газов и т.д.); шум и вибрация; нерациональное освещение и вентиляция; вынужденное положение тела; нервно-психическое, зрительное, слуховое перенапряжение; тяжелый физический труд, а также повышенная опасность травматизма. И чем больше подземный стаж, тем выше вероятность нарушения здоровья в результате заболевания или травмы.

В структуре профессиональной заболеваемости шахтеров по диагнозам первое место занимают заболевания, вызванные влиянием промышленных аэрозолей (пневмокониозы, хронические и пылевые бронхиты, кониотуберкулезы), второе место - заболевания, связанные с физическими перегрузками и перегрузками органов и систем организма (радикулопатия), третье место - заболевания, вызванные действием физических факторов (вибрационная болезнь, артроз, катаракта).

Производственный травматизм в угольной промышленности всегда выше у рабочих забойной группы. Наиболее частые причины - нарушение правил техники безопасности при ведении горных работ и транспортировке угля.

Шахтеры-угольщики чаще других подвержены заболеваниям органов дыхания, связанным с вдыханием угольной пыли. Длительное воздействие повышенных концентраций пыли приводит к возникновению тяжелых профессиональных заболеваний органов дыхания - пневмокониозов и пылевого бронхита. В угольной промышленности самое распространенное заболевание - силикоз, возникающее от воздействия пыли с высоким содержанием диоксида кремния. Силикоз легких чаще встречается у шахтеров, работающих на антрацитовых шахтах, возникновению болезни способствует вдыхание пыли, содержащей диоксид кремния в свободном и связанном состоянии, рудничной, ренгеноконтрастной, углеродосодержащей пыли (уголь, кокс, сажа, графит и др.) пыли металлов и их окислов.

Среди шахтеров, проработавших 15-20 лет под землей, распространены пневмокониозы (от латинских слов pneumon - легкие и conia - пыль): антракоз, или "черные легкие", возникающий от воздействия угольной пыли, антракосиликоз от воздействия угольно-породной пыли и эмфизема легких.

Воздействие на организм высоких концентраций пыли, помимо профессиональных заболеваний приводит к развитию профессионально-обусловленных хронических неспецифических заболеваний легких и верхних дыхательных путей.

Воздействие шума и вибрации на работающих обусловлено несовершенством горной техники.

На механизированных шахтах наибольшее распространение получили болезни опорно-двигательного аппарата и периферической нервной системы, а также нейросенсорная тугоухость.

Бурситы возникают у работающих на полого-падающих пластах, вибрационная болезнь - у машинистов комбайнов, работающих в шахтах с крутым залеганием пластов и у бурильщиков.

Гнойничковые заболевания кожи и простудные заболевания, миозиты, невриты, радикулиты встречаются чаще у работающих в холодных сырых забоях, при работе в неудобной позе и большом физическом напряжении.

У шахтеров встречаются также нистагм (судорожное подергивание глазного яблока, связанное с поражением центральной нервной системы) и некоторые грибковые заболевания.

У работающих на шахтах, где в воздухе присутствуют метан и другие углеводороды ряда метана, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония). Тем не менее хроническое действие метана не вызывает тяжелых органических изменений, хотя некоторые исследователи связывают возникновение у шахтеров нистагма с длительным воздействием метана.

Бывают случаи отравления шахтеров метаном. Как правило, при отравлении метаном возникает ощущение тяжести в голове, человек испытывает головокружение, наблюдается шум в ушах. Также симптомами отравления газом являются рвота, покраснение кожи, резкая мышечная слабость, частое сердцебиение, сонливость.

Физиологически метан индифферентен и может вызывать отравления лишь в очень высокой концентрации (из-за малой растворимости в воде и крови). Первые признаки отравления (учащение пульса, увеличение объема дыхания, нарушение координации движений) появляются при концентрации его в воздухе 25-30 об. %. Более высокие концентрации метана вызывают головную боль. Наиболее сильное токсическое действие проявляется при повышенном давлении (2- 3 атм). У работающих в шахтах и на производствах, где в воздухе присутствуют метан и другие углеводороды метанового ряда, описаны нарушения функции вегетативной нервной системы (повышение возбудимости ее парасимпатического отдела, артериальная гипотензия и др.). Некоторые исследователи связывают с влиянием метана возникновение у шахтеров нистагма (непроизвольных колебательных движений глаз высокой частотой).

Метан, или "гремучий газ". Смертельный враг шахтера

Метан, природный газ без цвета и без запаха. С незапамятных времен горняки научились отслеживать своего врага. Сто лет назад они брали под землю клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет гремучего газа.

Метан, или «гремучий газ», природный газ без цвета и без запаха, считается смертельным врагом шахтера, так как значительные его массы содержатся в каменноугольных копях, где происходит разложение органических остатков. В шахтах он скапливается в пустотах среди пород, в основном, под кровлей выработок и от малейшей искры может в любой момент взорваться. Обычно выброс метана происходит одновременно с выбросом или обрушением угольной породы. С того самого момента, как начались подземные разработки угля, взрывы метана стали уносить жизни горняков.

Когда еще не было электричества, виноват был обычно открытый огонь - масляные лампы, свечи, факелы, поэтому горнякам под землей запрещалось курить, зажигать спички и так далее. Но бывало и так, что и без взрывов из шахт выносили мертвых горняков, отравившихся рудничным газом. Поэтому с незапамятных времен горняки научились отслеживать своего врага. Сто лет назад они брали под землю клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет гремучего газа. Если же канарейка замолкала на долгое время, а еще хуже - навсегда, значит - рядом смерть. В начале XIX века известный химик Х.Дэви изобрел безопасную шахтерскую лампочку, затем на смену ей пришло электричество, но взрывы на угольных шахтах продолжались.

Построенные в 40-50 -х годах ХХ века шахты были уже оснащены контрольно-измерительным оборудованием, правда, его чувствительность была не намного выше, чем у канарейки. В наши дни канарейку заменили головные светильники, совмещенные с метаноискателями, и автоматические установки локализации взрывов метана и угольной пыли в начальной стадии их возникновения. Для того, чтобы максимально сократить возможность пожаров и других ЧП на угольных шахтах, под землей начинают устанавливать специальные датчики, которые из забоя передают информацию на поверхность: содержание метана, других газов, температуру воздуха. Диспетчер контролирует ситуацию в любом уголке горных выработок. Главное предназначение системы автоматического контроля - исключение взрыва при выбросе газа. Как только концентрация метана превышает допустимую норму (в зависимости от участка шахты - от 0,75% до 2%), аппаратно-программный комплекс (КАГИ) полностью отключает напряжение на всем электрооборудовании данного участка, также перед проведением работ на шахте проводятся меры предварительной дегазации.

Несмотря на это и сегодня шахтеры нередко все еще пользуются дедовским способом - берут с собой в забои канареек. Но птица стоит дорого, поэтому в некоторых шахтах горняки экономят и берут с собой вместо канарейки чифирь (крепко заваренный чай). По словам горняков, в потенциально опасных туннелях необходимо смочить чифирем язык: очень горький на вкус напиток становится сладковатым и отдает металлом там, где есть повышенная концентрация метана, а это верный знак того, что из этого места нужно уходить.

Борьба с шумом и вибрациями в шахтах

Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам, а также промокод на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

и получи доступ ко всей экосистеме Автор24

Некоторые производственные процессы сопровождаются значительным шумом и вибрацией. Источники интенсивного шума и вибрации - машины и механизмы с неуравновешенными вращающимися массами, а также технологические установки и аппараты, в которых движение газов и жидкостей происходит с большими скоростями и имеет пульсирующий характер. Современное развитие техники, оснащение предприятий мощными и быстродвижущимися машинами и механизмами приводит к тому, что человек постоянно подвергается воздействию шума все возрастающей интенсивности.
Шум и вибрация представляют собой колебания материальных частиц газа, жидкости или твердого тела. Производственные процессы часто сопровождаются значительным шумом, вибрацией и сотрясениями, которые отрицательно влияют на здоровье и могут вызвать профессиональные заболевания.
Актуальность темы реферата заключается в том, что подземные горные работы всегда были одной из наиболее опасных сфер трудовой деятельности человека, требовавшей постоянного внимания к обеспечению безопасности горнорабочих.
Цель работы - более полное изучение борьбы с шумом и вибрациями в шахтах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть общие сведения о шуме и вибрации на производстве, их влияние на организм человека, источники шума и вибрации в шахтах, а также мероприятия по снижению уровня шума и вибрации в шахтах и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Шум и вибрация
1.1 Общие сведения о шуме и вибрации на производстве
Источниками шума и вибрации в производственных работах служат инструменты, аппараты и машины.
Шум и вибрация - это механические колебания, распространяющиеся в газообразной и твердой средах. Между собой вибрация и шум различаются частотой колебаний.
Шум - беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное действие на организм.
Источниками шума и вибрации являются установки, которые имеют передвигающиеся детали, бункеры, центрифуги, станки, молотилки, молоты, электрические и пневматические инструменты, турбины, компрессоры, насосы, движки.
Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.1
Интенсивность шума отражает величину давления, оказывающее звуковыми волнами на человеческое ухо, а точнее на барабанную перепонку, измеряется в децибелах по логарифмической шкале. Шум в 1 дБ едва уловим человеком с исключительно острым слухом. Нормальное дыхание человека имеет шум в один децибел. Это значение является порогом слышимости. Шепот создает шум в 20 дБ. Если шум не превышает тридцать децибел, то сон и отдых при таком шуме считается полноценным.
В учреждениях и на предприятиях некоторые категории людей работают при постоянном шуме до 70 дБ. Шум в 80 децибел является допустимым лишь на короткое время. Более сильный шум вреден.
В пределах 120-130 децибел, как правило, лежит болевой порог. Если он превышается, то слуховой аппарат человека подвержен повреждению.
Необходимо учитывать, что если шум возрос с 40 до 60 дБ, то по звуковому давлению это возрастание не в 1,5 раза, а в 100 раз, поскольку для исчисления уровня шума применяется логарифмическая шкала.
Частотой колебаний источника определяется высота звуков и она измеряется в герцах.
1.2 Влияние шума и вибрации на организм человека
Шум негативно влияет на нашу нервную систему, сокращает среднюю продолжительность жизни, становится причиной возникновения многих опасных болезней .
Организм человека на шум реагирует по-разному. Чем длительнее воздействие шума на человека, тем негативнее он влияет на физическое и психическое здоровье. Нервная система страдает при довольно длительном действии на нее шума от 68 до 92 децибел. Дело в том, что нежелательные и неприятные для человеческого уха звуки негативно влияют на вегетативную и центральную нервные системы. В указанные системы звуки попадают через волокна слуховых нервов. Психическое состояние человека ухудшается, он становится беспокойным и потерянным.2
Если шум и вибрации оказывают на человека постоянное влияние, то организму приходиться затрачивать физических и нервно-психических усилий на двадцать пять процентов больше.
Шум негативно влияет на вегетативную нервную систему независимо от того, как он субъективно воспринимается самим человеком. Сужение капилляров слизистых оболочек и кожного покрова является самой распространенной вегетативной реакцией организма на постоянное влияние шума, что приводит к возникновению нарушения периферического кровообращения в организме человека.
2. Борьба с шумом и вибрациями в шахтах
2.1 Источники шума и вибрации в шахтах
Человеку, работающему в шахтах, необходимо распознать звуки вовремя, так как они могут быть предвестниками выбросов газов, породы, угля, либо обвала кровли. Шум заглушает сигналы при работе и обслуживании машин и механизмов, мешает правильно воспринимать их, что может привести к появлению опасных ситуаций.
На разнообразие последствия от шума влияют время действия шума на слуховой аппарат человека, сила, с которой он действует, широта диапазона колебаний воспринимаемого звука. Частота звуковых колебаний измеряется в Гц, а интенсивность или сила звука — в Вт/см2. Звуковой диапазон, который слышит человек, находится в пределах от двадцати, до двадцати тысяч герц. В качестве основной величины, участвующей в нормировании шума и расчетах, принимается звуковое давление и его уровень.3
Перфораторы относятся к главным источникам вибрации. Их вибрационные характеристики намного превышают допустимые нормы. Характер и интенсивность вибрации, создаваемой перфораторами, зависят от давления воздуха в сети, осевого нажима, крепости породы, технического состояния инструмента. Доставка одноковшовыми скреперными лебедками, также демонстрирует высокую вибрацию, в пределах от 111 до 115 децибел. При работе пневматической погрузочной машины корректированный уровень виброскорости на рукоятках рычагов управления может составлять 120 дБ.
Для того, чтобы определить дозы звуковых и вибрационных нагрузок на человека, особое внимание уделяется продолжительности воздействия звукового и вибрационного фактора. Это осуществляется при гигиенической оценке шумовых характеристик. Многочисленными исследованиями показано, что среднесменные дозы шума и вибрации, получаемые работниками подземных профессий, различны и превышают допустимые уровни. Самые высокие дозы звука и вибрации получают машинисты погрузочных машин, скреперисты, проходчики, бурильщики. При этом следует учитывать, что выполнение основных технологических операций подземной добычи полезных ископаемых связано с комбинированным воздействием на рабочих одновременно вибрации и шума.
Машины, работающие на открытых месторождениях, имеют шум и вибрацию, действующие на машиниста, которые зависят от благоустройства кабины, твердости горной массы в массиве, степени изношенности механизмов, от типа машины и др

Анализ вредных и опасных факторов в шахтах

Работа в шахтах необходимых для угледобывающей промышленности заслуженно считается одной их наиболее вредных и тяжелых.
Актуальность данной темы заключается в том, что опасная среда в шахтах приводит к развитию многих профессиональных заболеваний.
Для правильной оценки состояния охраны труда и для разработки эффективных мероприятий по ее улучшению проводится тщательное изучение причин профзаболеваний. Заболевания обязывают самым внимательным образом разобраться в их причинах и устранить их.
Действие всех опасных и вредных производственных факторов рассматривается в рабочей зоне, т.е. в пространстве высотой до двух метров от поверхности, на которой расположено рабочее место.
Зона, в которой могут действовать опасные и вредные факторы, называется опасной. Она может быть постоянной в пространстве или во времени и переменной.
Нормирование условий труда по разнообразным вредным факторам в России принято с давних времен. Из-за этого решением проблемы профессиональных заболеваний сотрудников данной отрасли, может стать только обязательное их соблюдение. Следует отметить, что на сегодняшний день ситуация в отрасли профессиональной заболеваемости шахтеров достаточно неблагоприятная. По статистике, их заболеваемость работников шахт превышает средние по всем промышленным отраслям примерно в 10 раз.
Цель данного реферата: провести анализ вредных и опасных факторов в шахтах и привести действующие нормативы, которыми регламентируется ограничение воздействия этих вредных факторов.
Задачи реферата: Выявить вредные факторы, влияющие оказывающие негативное влияние здоровье человека, так же рассмотреть нормативы и общие профилактические мероприятия.

Анализ вредных и опасных факторов на шахтах
1.1 Терминология.
Вредный фактор на производстве - это производственный фактор, который воздействуя на сотрудника предприятия, может привести к развитию какого - либо хронического заболевания, снижению трудоспособности и отрицательному влиянию на репродуктивные функции человека.
Опасный фактор на производстве - это производственный фактор, который при воздействии на работника может вызвать резкое ухудшение здоровья, травму или летальный исход.
Профессиональным заболеванием нарекается заболевание, которое появляется у человека при неоднократном воздействии на сотрудника предприятия вредных производственных факторов.
Определен ряд факторов, из-за прямого воздействия которых, повышается риск развития профессиональных заболеваний у рабочих шахт. Самый очевидный, это контакт шахтеров с разнообразием глубинной пыли. Исследователями утверждено, что производственная пыль - самый вредный фактор, оказывающий крайне негативное влияние на здоровье человека.
Особенно вредные производственные факторы для шахтеров это:
пыль;
вибрация;
шум;
чрезмерная физическая нагрузка;
недостаток освещения.
Основываясь на утвержденные нормативы опасными и вредными факторами производства на шахтах являются:
- физические: опасность обрушения горных пород, не надежно закрепленные конструкции; производственная пыль и загазованность; высокая температура рабочей среды; отсутствие шумоизоляции; сильная вибрация; влажность; работа непосредственно с высоким напряжением; недостаток света; различные неровности на поверхностях горных пород и угля.
- психофизиологические: повышенные физические нагрузки (статические и динамические).
Далее подробно описаны опасные и вредные производственные факторы при работе в шахте.

1.2 Загазованность и микроклимат.
Углубляясь в шахты атмосферный воздух изменяет свой состав:
уменьшается содержание кислорода (О2).
увеличивается содержание азота N2 и Углекислого газа (CO2).
Выпускаются в атмосферу и прочие опасные и ядовитые газы (угарный газ, окислы азота, сероводород и др.);
Повышается запыленность.
Воздушная среда представляет собой взаимодействие на человеческий организм температуры, скорости воздуха, влажности. Для определения необходимой пригодности для работы пользуются кататермометром, это специальный спиртовой термометр с уширением в верхней части и спиртовым резервуаром в нижней. Основные показатели окружающего воздуха в шахте, такие как температура, скорость движения входящей струи, влажность, давление сверяются с нормами. Микроклимат в условиях шахт исходят из климата на поверхности, окисления угля, выделения тепла производственными машинами. Следует также выделить тот факт, что с глубиной температура и влажность окружающей среды пропорционально увеличиваются.
Помимо высокой температуры и влажности воздуха рабочей зоны, еще одним наиболее опасным фактором в шахтах воздухе является повышенное содержание.
Пыль - основная производственная вредность в шахтах. Поступаемые в легкие человека с воздухом мелкие частички пыли могут вызвать заболевание лёгких - пневмокониоз (угольный - антракоз, породный - силикоз). При здоровом состоянии носоглотки и дыхательных путей, до 90% вдыхаемой пыли задерживается в носу, но крупные пылевые частицы оказывают значительны травмы на слизистую оболочку носа.
Под воздействием частиц пыли происходит обновление лёгочной ткани. При попадании в лёгкие породной пыли, содержащей SiO2, образуется кремниевая кислота H2SiO3, ускоряющая разрушение.
Пневмокониоз развивается достаточно медленно (до10-15 лет) . Возможность возникновения заболевания зависит от массы вдыхаемой пыли и содержания в ней SiO2. Наиболее опасна пыль 0,1-0,2 мкм.
Активных средств лечения пневмокониоза не существует, поэтому основная работа ведётся в направлении профилактики и ранней диагностики.
Меры профилактики пневмокониоза: медосмотры; лечебно-профилактические мероприятия; уменьшение пылеобразования, пылеподавление (инженерно-технические мероприятия); противопылевые респираторы.
1.3 Производственный шум и вибрация
На рабочих местах источниками повышенного шума являются: выемочные комбайны, закладочные комплексы, проходческие комбайны, вентиляторы местного и центрального проветривания, скребковый и ленточный конвейеры (привод) и др. оборудование.
Общая вибрация наблюдается в зонах работы очистного, закладочного и проходческого оборудования и при передвижении по горным выработкам посредством электровозного транспорта.
Степень воздействия шума на человека зависит от громкости, высоты, тембра звука и продолжительности воздействия. Результатом воздействия шума может быть утомление слуха, шумовая травма органа слуха, профессиональная тугоухость. Шум отрицательно воздействует на работу мозга, нарушается восприятие человеком оперативной информации, рассеивается внимание, ухудшается память. Вредное влияние шума сказывается на центральной нервной системе, что проявляется в понижений работоспособности. Таким образом, имеет место проявление шумовой болезни.
В условиях шахт шум мешает своевременно распознать звуки, предшествующие и сопровождающие опасные ситуации (обвалы кровли, выбросы угля, пород и газа, разрушение крепи). Шум может заглушить сигналы при работе по обслуживанию машин и механизмов, вследствие этого сигналы могут восприниматься неправильно, что также приводит к появлению опасных ситуаций.
Степень вредного воздействия вибрации на организм человека определяется величинами колебательных скоростей и ускорений.
Действие вибрации характеризуется нарушением вестибулярного аппарата, изменение эклектической активности мозга, влияния на обменные процессы, биохимические показатели крови, деятельность эндокринной системы.
1.4. Рудничное освещение
Освещение относится к факторам, определяющим безопасность работ. Правильное освещение способствует снижению травматизма и повышению производительности труда (до 25%).
Для освещения применяют: сетевое освещение: стационарное действует в течении всего срока службы выработки; полустационарное переносится по мере продвижения забоя; местное освещение применяется на передвижных машинах, аккумуляторные переносные светильники: ручные - аккумулятор составляет единое целое с лампой; головные (СГГ1К, "Кузбасс", СГВ-2, "Украина").
1.5. Электрический ток
При работе с электрооборудованием, электроинструментом опасность электротравмы возрастает, так как возможны повреждения изоляции при наличии плотного контакта между человеком и электроинструментом. Особенность поражения током - отсутствие внешних признаков опасности проявляется на совсем движении пути тока в теле человека. Последствия вызывают развитие диабета, заболевания щитовидной железы, половых органов, сердечно-сосудистой системы, аллеггии.
Особо опасным является статическое электричество.
Существует несколько механизмов образования статического электричества: контактная электризация, электрохимический механизм, асимметричное заряжение в результате индукции в сильном электростатическом поле и др.
При достижении энергией искрового разряда величины энергии воспламенения пылегазовоздушных и других взрыво- и пожароопасных смесей возникает опасность взрыва и пожара.
Степень опасности статического электричества определяется электростатическими свойствами веществ и материалов, используемых на производстве, наличием в рабочей зоне взрывоопасных концентраций воздушных смесей газов, паров и пыли, а также чувствительностью изделий к электростатическим разрядам.
1.6 Обвалы и обрушения горных пород
Уровень производственного травматизма от обвалов и обрушений пород в лавах в определенной степени зависит от применяемой системы разработки. Число смертных и тяжелых несчастных случаев при сплошной системе разработки значительно выше, чем при столбовой.
Основными причинами травматизма в очистных забоях являются вывалы и обрушения пород кровли и повреждения от машин и механизмов. Наиболее распространенными причинами несчастных случаев от обрушения породы и угля в лавах являются ведение работ с нарушением паспортов управления кровлей и крепления, несоответствие их горно-геологическим условиям и нарушение технологии работ.
Число несчастных случаев от вывалов и обрушений зависит от способа управления кровлей. При управлении кровлей с частичной закладкой число тяжелых несчастных случаев в 1,25 раза больше, чем при управлении кровлей с закладкой выработанного пространства, по сравнению с управлением кровлей полным обрушением меньше на 43 %.

Читайте также: