МІНІСТЕРСТВО ПАЛИВА ТА ЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ

Державний Макіївський науково-дослідний інститут

з безпеки робіт у гірничій промисловості

(МакНДІ)

Крутенко Станіслав Олександрович

УДК 622.807:622.872

Закономірності формування пилової обстановки у вугільних шахтах і
удосконалювання заходів запобігання захворюваності гірників
пневмоконіозом

Спеціальність 05.26.01 – „Охорона праці”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Макіївка – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному Макіївському науково-дослідному інституті з
безпеки робіт у гірничій промисловості (МакНДІ) Міністерства палива та
енергетики України (м. Макіївка).

Науковий керівник – доктор технічних наук, старший науковий
співробітник

Медведєв Едуард Миколайович, Макіївський економіко-гуманітарний інститут
Міністерства освіти і науки України (м. Макіївка), завідувач кафедри
“Екологія та безпека життєдіяльності”.

Офіційні опоненти: –  доктор технічних наук, професор

Грядущий Борис Абрамович, Донецький науково-дослідний вугільний інститут
Міністерства палива та енергетики України (м. Донецьк), директор;

— кандидат технічних наук

Артамонов Володимир Миколайович, Донецький національний технічний
університет Міністерства освіти і науки України (м. Донецьк), професор
кафедри “Природоохоронна діяльність”.

Провідна організація – Національний гірничий університет Міністерства
освіти і науки України (м. Дніпропетровськ), кафедра аерології та
охорони праці.

Захист відбудеться “22” квітня 2005 р. о 12.00 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 12.834.01 Державного Макіївського
науково-дослідного інституту з безпеки робіт у гірничій
промисловості за адресою: Україна, 86108, м. Макіївка Донецької обл.,
вул. Лихачова, 60.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці МакНДІ за адресою:

Україна, 86108, м. Макіївка Донецької обл., вул. Лихачова, 60.

Автореферат розісланий “17” березня 2005 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Д12.834.01,

кандидат технічних наук, с.н.с. Алаб’єв В.Р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Програмою “Українське вугілля”, затвердженою
постановою Кабінету Міністрів України від 19.09.01 №1205, передбачено
збільшення видобутку вугілля в нашій країні у 2010 року до 110 і до 2030
року – до 125 млн. тонн, що неможливо без розробки і впровадження
прогресивних технологій і організаційних рішень вуглевидобутку,
підвищення рівня безпеки гірничих робіт і охорони праці. У загальному
комплексі проблем щодо запобігання профзахворюваності гірників найбільше
значення мають питання боротьби з вугільним і породним пилом, як
основною професійною шкідливістю шахтарів.

За роки минулого десятиріччя (1991-2000 рр.) профзахворюваність шахтарів
виросла більш ніж у 5 разів (з 11 тис. чол. у 1990 р. до 57 тис. чол. у
1997 р.). Деяке зниження її в 1998-2000 рр. (до 45 тис.) переросло в
повторний ріст знову виявлених хворих з 1057 у 2000 р. до 4074 у 2003 р.
або в 3,5 рази.

Поряд із соціальним збитком у результаті втрати здоров’я 2-3 тис. чол.
на рік значно збільшуються економічні витрати галузі на компенсацію їх
втраченого здоров’я і заробітку. Ці витрати в поточному десятилітті
виросли в 1,5 рази (з 100 до 157 млн. грн.) і складають третину
допомоги, яка виплачується за регресними позовами потерпілих на
виробництві у вугільній промисловості України. Тому рішення питань
боротьби з рудниковим пилом і запобігання професійній захворюваності
пневмоконіозом і пиловим бронхітом на вугільних шахтах має важливе
соціально-економічне значення, що визначило актуальність теми
дисертаційної роботи, присвяченій цій проблемі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація
виконана відповідно до затверджених постановами Кабінету Міністрів
України від 02.11.96 №1345 “Національної програми поліпшення стану
охорони праці на 1996-2000 рр.”, від 10.10.01 №1320 “Національної
програми поліпшення стану безпеки, гігієни праці і навколишнього
середовища на 2001-2005 рр.” і від 06.07.02 №939 “Програми підвищення
безпеки праці на вугільних шахтах” за науково-дослідними роботами
“Розробити галузеву систему управління охороною праці у вугільній
промисловості” №ДР 0100U003939 (2000 р.); “Взяти участь у розробці
“Положення про систему стимулювання робіт з охорони праці на
підприємствах вугільної галузі” №436-А410201000 (2002 р.); “Розробити
програму навчання і підвищення рівня знань працівників вугільної галузі
з питань безпеки й охорони праці на 2002-2005 роки” №ДР 0102U012869
(2002р.); “Виконати дослідження стану охорони праці і результатів
виконання “Програми підвищення безпеки праці на вугільних шахтах” № ДР
0102U007396 (2003 р.); “Розробити ГСТУ “Пиловий контроль. Метод пилового
контролю на підприємствах вугільної промисловості” (2002 р.) за
особистою участю здобувача як відповідального виконавця.

Метою роботи є удосконалювання наукових методів аналізу пилової
обстановки і захворюваності гірників пневмоконіозом, а також
удосконалювання заходів запобігання захворюваності.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні наукові

задачі:

— встановити основні фактори, що впливають на рівень запиленості повітря
і закономірності формування пилової обстановки;

— визначити міру впливу основних факторів на захворюваність гірників
пневмоконіозом;

— удосконалити метод прогнозу запиленості повітря;

— встановити можливий рівень зниження запиленості повітря під час
ведення гірничих робіт на вугільних шахтах;

— вдосконалити заходи щодо запобігання захворюваності гірників
пневмоконіозом за рахунок удосконалювання методології визначення пилових
навантажень.

Об’єкт дослідження – процеси гірничого виробництва, що впливають на
захворюваність пневмоконіозом гірників у вугільних шахтах.

Предмет дослідження – вплив різних гірничо-геологічних і
гірничотехнічних факторів на рівні запиленості повітря і захворюваності
пневмоконіозом при веденні гірничих робіт.

Методи дослідження. При проведенні досліджень використовувалися наступні
методи досліджень: аналіз науково-технічної літератури і методи
математичної статистики.

Ідея роботи полягає в комплексному підході до розробки заходів
запобігання захворюваності пневмоконіозом у різних гірничотехнічних
умовах вугільних шахт з обліком пилових навантажень на гірників.

Основні наукові положення, що виносяться на захист, і їх новизна.

Основні наукові положення, що виносяться на захист, полягають у
наступному.

1. Удосконалені:

— метод аналізу впливу гірничо-геологічних і гірничотехнічних факторів
на захворюваність гірників пневмоконіозом і пиловим бронхітом шляхом
встановлення виду розподілу захворюваності, виражаючи його параметри у
функції значень впливаючих факторів, що дозволило встановити якісні і
кількісні залежності рівня захворюваності від міри метаморфізму вугілля,
обсягів вуглевидобутку, запиленості повітря, а також технології ведення
гірничих робіт;

— метод визначення прогнозних значень концентрації пилу на основі
представлення розподілу запиленості повітря, що підкоряється
логарифмічно нормальному закону, і вираження параметрів розподілу у
функції часу, що дозволило зробити висновок про неможливість досягнення
санітарних норм запиленості повітря за існуючих техніки і технології
ведення гірничих робіт і потрібно вжиття додаткових заходів щодо
запобігання захворюваності гірників.

2. Одержали подальший розвиток:

— залежність залишкової запиленості повітря в гірничих виробках у
частині урахування ефективності знепилювання при зрошенні і зволоженні
пласта вугілля; це дозволило встановити, що тільки на 7,6% шахтопластів
України можна забезпечити санітарні норми запиленості повітря, тому для
запобігання захворюваності варто вести облік пилових навантажень
гірників;

— методологія визначення граничних пилових навантажень гірників, яка
базується на встановленні середньозмінної концентрації пилу на робочому
місці, урахуванні часу перебування людини в запиленій атмосфері,
важкості виконуваної роботи й ефективності протипилових респіраторів, що
дозволило сформулювати заходи щодо контролю запиленості повітря і
запобігання захворюваності.

Наукова новизна отриманих результатів полягає:

— у визначенні залежностей рівня запиленості повітря і рівня
захворюваності пневмоконіозом від різних гірничо-геологічних і
гірничотехнічних факторів;

— в удосконалюванні методу прогнозу рівня запиленості повітря в гірничих
виробках і методу визначення пилових навантажень на організм людини;

— у встановленні залежності залишкової запиленості повітря в очисних
виробках від ефективності знепилюючих заходів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вони
використані як методична основа для розробки документів з обліку пилових
навантажень гірників, оцінки і прогнозування пилової обстановки і рівня
захворюваності пневмоконіозом на шахтах.

Результати досліджень дозволили удосконалити:

— методи виміру концентрації рудникового пилу і розрахунку пилових
навантажень;

— метод прогнозування умов праці в гірничих виробках за пиловим
фактором.

Основні положення отриманих результатів використані під час розробки
наступних нормативно-технічних документів:

— галузевого стандарту України “Пиловий контроль. Метод пилового
контролю на підприємствах вугільної промисловості” ГСТУ
10.1.20329202.001 –2002;

— “Інструкції з контролю концентрації пилу в шахтах і обліку пилових
навантажень”, затвердженої Мінпаливенерго України 18.11.02;

— розділів 4 і 5 “Системи управління охороною праці у вугільній
промисловості України. Типове положення”, затвердженої Мінпаливенерго
України 02.06.00.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно сформульовані мета і
задачі досліджень, ідея роботи і її наукові положення. Встановлено
ступінь впливу різних факторів на рівень захворюваності пневмоконіозом і
запиленості рудникового повітря шляхом встановлення параметрів розподілу
у функції від факторів. Виявлено кореляційний зв’язок між рівнем
захворюваності і запиленістю повітря, мірою метаморфізму вугілля і
добовим видобутком шахти. Розроблено критерії впливу кожного фактора на
пилову обстановку і захворюваність пневмоконіозом гірників, а також
порядок розрахунку та обліку пилових навантажень на організм гірників,
метод прогнозування умов праці за пиловим фактором, що відбиті в:
“Правилах безпеки у вугільних шахтах” (розд. III); “Інструкції з виміру
концентрації пилу в шахтах і обліку пилових навантажень” (додаток до
“Правил безпеки у вугільних шахтах”); галузевому стандарті України
“Пиловий контроль. Метод пилового контролю на підприємствах вугільної
промисловості”; “Системі управління охороною праці у вугільній
промисловості України. Типове положення” (розд. 4,5); “Програмі навчання
і підвищення рівня знань працівників вугільної галузі з питань безпеки
робіт і охорони праці”.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи на її окремих
етапах виконання доповідалися й одержали схвалення на: вченій раді
МакНДІ (м. Макіївка, 2002-2004 рр.); Міжнародній науково-практичній
конференції “Проблеми пожежної безпеки. Ліквідація аварій і їх
наслідків” (м. Донецьк, 2002 р.); науково-практичному семінарі “Проблеми
техногенної, виробничої й екологічної безпеки” (м. Ласпі, Крим, 2002
р.); ІІІ Всеукраїнській науково-методичній конференції “Безпека життя і
діяльності людини – освіта, наука, практика” (м. Рівне, УД УВГП, 2004
р.); науково-практичній конференції “Шляхи підвищення безпеки гірничих
робіт у вугільній галузі” (м. Макіївка, 2004 р.).

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 10 наукових праць, в
тому числі чотири статті у виданнях, рекомендованих ВАК України, чотири
доповіді і тези наукових конференцій і семінарів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5
розділів, висновку, списку використаних джерел із 113 найменувань на 11
сторінках, 5 додатків на 121 сторінці. Обсяг основного тексту дисертації
178 сторінок, у тому числі 29 рисунків (12 – на окремих сторінках), 63
таблиці (12 – на окремих сторінках).

Автор висловлює глибоку вдячність співробітникам відділу загальної
безпеки шахт МакНДІ, а також докт. техн. наук., проф. В.П.Колосюку,
П.С.Пашковському, докт. техн. наук Е.М.Медведєву, О.І.Кашубі,
М.Б.Льовкіну; докт. мед. наук, проф. В.М.Валуциній, канд. техн. наук
Б.М.Кривохижі за допомогу в проведенні досліджень, наукову консультацію
і цінні зауваження під час підготовки дисертаційної роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі проведено аналіз професійної захворюваності
пневмоконіозом гірників, а також аналіз пилової обстановки на вугільних
шахтах України за статистичними і літературними джерелами. Аналіз
показав наступне.

В даний час у вугільній промисловості України нараховується більше 50
тис. професійних хворих, серед яких основну частину (близько 80%)
складають хворі пневмоконіозом і пиловим бронхітом. За рівнем
захворюваності пневмоконіозом вітчизняні шахти на порядок випереджають
вугільні підприємства передових вуглевидобувних країн. З метою зниження
випадків профзахворювань на пневмоконіоз у багатьох країнах організовано
облік пилових навантажень на організм шахтарів, а також уведені
обмеження щодо тривалості роботи гірників у запиленій атмосфері (принцип
“захист часом”). Такий метод запобігання захворюваності варто
впровадити і на вітчизняних шахтах.

Дослідженнями, проведеними І.К.Донець, Ф.Х.Зінгером, Л.О.Рєзник,
В.В.Сухановим, В.В.Ткачовим та ін., визначені основні фактори, що
впливають на рівень пилових захворювань, але значущість цих факторів не
встановлена, що не дозволяє визначити основні заходи запобігання
захворюваності. Крім того, у запропонованих вітчизняними дослідниками
методиках оцінки пилових навантажень на організм гірників не
враховуються шкідливість пилу, фактична тривалість роботи в запиленій
атмосфері, ефективність застосування протипилових респіраторів.

Одним з важливих факторів, що впливають на захворюваність, є
концентрація пилу. У роботах Г.С.Гроделя, В.П.Журавльова, І.Г.Іщука,
Г.А.Позднякова та ін. приведені результати оцінки пилової обстановки в
конкретних умовах вугільних шахт у залежності від застосовуваних засобів
знепилювання. Але ними не вивчена динаміка запиленості повітря в цілому
по вугільній галузі, методи її прогнозу, не запропоновані залежності для
розрахунку можливого рівня зниження запиленості повітря в конкретних
гірничотехнічних умовах.

Прийнятий у галузі метод пилового контролю за результатами епізодичних
короткочасних (протягом 10-30 хв.) вимірів максимально разових
концентрацій пилу біля основних джерел його утворення не дозволяє
вірогідно оцінити умови праці за пиловим фактором на конкретних робочих
місцях.

Рішення цих питань було метою представленої роботи.

В другому розділі наведені результати досліджень основних факторів, що
впливають на захворюваність пневмоконіозом і пиловим бронхітом, шляхом
установлення виду розподілу, а також вираження параметрів цього
розподілу у функції від діючих факторів. Для зазначених досліджень були
використані дані про гірничотехнічні умови і рівні захворюваності на
вугільних шахтах України за десятилітній період (1990-1999 рр.).
Встановлено, що між показниками захворюваності пневмоконіозом і пиловим
бронхітом з імовірністю 0,99 існує кореляційний зв’язок. У зв’язку з цим
подальший аналіз захворюваності проводився за показниками захворювань
пневмоконіозом, а отримані результати можна поширити і на показники, що
характеризують захворюваність пиловим бронхітом.

Як критерій захворюваності прийнятий коефіцієнт частоти захворювань
(число знову виявлених хворих пневмоконіозом на 1000 працівників).
Встановлено, що між коефіцієнтом частоти захворювання (Кч) і запиленістю
повітря (С, мг/м3) має місце залежність:

Кч=0,01С+9
(1)

Перевірка за критерієм Пірсона показала, що з імовірністю 0,99 можна
стверджувати про відповідність розрахункових і фактичних значень
коефіцієнта частоти захворювань.

Розподіл імовірності відносного числа знову виявлених хворих може бути
віднесений до експоненціального закону розподілу (розрахунковий критерій
Пірсона, рівний 13,403, значно менше табличного значення – 41,6 при 23
степенях волі і рівні значимості 0,01)

(рис. 1).

З метою встановлення міри впливу різних факторів на захворюваність
пневмоконіозом визначали залежність параметрів зазначеного розподілу у
функції від досліджуваного фактора. Для визначення виду залежності
параметрів розподілу був застосований метод з використанням многочлену
Чебишева. При розрахунку параметрів приймалося рівняння такого порядку,
при якому дисперсія була мінімальною.

У підсумку були отримані наступні залежності відносного числа знову
виявлених хворих у функції від запиленості повітря, виходу летких
речовин і добового видобутку:

Кс=(-1,205?10-9С3+1,458?10-6С2-5,188?10-4С+0,133)-1;
(2)

KV=(-6.72?10-5V2+2,340?10-3V+0.0805)-1;
(3)

КД=(3,796?10-8Д2-1,392?10-4Д+0,159)-1;
(4)

де КС , КV і КД – відносне число знову виявлених хворих у залежності,
відповідно, від запиленості повітря, виходу летких речовин і добового
видобутку;

С, V і Д – значення, відповідно, запиленості повітря (мг/м3), виходу
летких речовин (%) і добового видобутку (т).

Розраховані за формулами (2) – (4) залежності приведені на рис. 2.

Аналіз зазначених залежностей дозволив установити наступне:

а) навіть при значеннях концентрації пилу близьких до ГДК має місце
ризик захворювання пневмоконіозом;

б) захворюваність у разі запиленості повітря в межах 100-600 мг/м3
залишається практично на одному рівні, складаючи 10-14 знову виявлених
хворих на 1000 оглянутих;

в) за концентрації пилу більшій за 600 мг/м3 спостерігається різке
збільшення кількості захворювань;

д) мінімальний рівень захворюваності спостерігається у разі виймання
вугілля середньої міри метаморфізму (вихід летких речовин 5-28%), із
збільшенням чи зменшенням виходу летких речовин захворюваність
збільшується.

Рис. 2. Зміна відносного числа знову виявлених хворих

від дії факторів:

а – запиленість повітря, б – вихід летких речовин, в –
добовий видобуток

Розраховані за формулами (2)-(4) ймовірності захворювання пневмоконіозом
у залежності від рівня запиленості повітря, виходу летких речовин і
обсягу видобутку рівні, відповідно, 0,071; 0,035 і 0,058, тобто
найбільше впливає на захворюваність концентрація пилу на робочих місцях
[1-5].

У третьому розділі досліджено фактори, що впливають на рівень
запиленості повітря в очисних вибоях вугільних шахт, встановлений вид
розподілу запиленості повітря, визначені параметри цього розподілу у
функції від часу.

Аналіз даних про рівні запиленості повітря в шахтах у межах державних
підприємств за десятилітній період показав, що він залишається практично
постійним (рис. 3). Концентрація пилу у вибоях залежить від міри
метаморфізму вугілля, вмісту вологи у вугіллі (рис. 4), а також кута
падіння пласта, глибини ведення гірничих робіт, обсягу видобутку і
кількості повітря, що подається у шахту.

Рис.3. Зміна запиленості повітря по роках на шахтах, що розробляють
вугілля різної міри метаморфізму.

Встановлено, що між значеннями концентрації пилу в повітрі очисних і
підготовчих виробок існує залежність:

Спідг. = 0,32Соч+34 , (5)

де Спідг. і Соч – концентрація пилу, відповідно, у підготовчій та
очисній виробках, мг/м3.

Розподіл імовірності запиленості повітря відноситься до логарифмічно
нормального закону розподілу (рис. 5). Розрахунковий критерій Пірсона
дорівнює 0,379, що значно менше табличного значення – 19,7 при двох
степенях волі і рівні значимості 0,05 [1,5].

Рис. 4. Вплив природних факторів на рівень запиленості повітря

Рис. 5. Розподіл імовірності запиленості повітря:

1 – значення частоти при хmod; 2- щільність розподілу; 3 — гістограма

На підставі розрахованих параметрів логарифмічно нормального розподілу
ймовірності запиленості повітря для кожного року десятилітнього періоду
(1990-1999 рр.) і розрахованих значень многочлену Чебишева отримана
залежність значень концентрації пилу у функції від часу (прогнозна
залежність):

C=(-1,38t2+11,74t+219,27) exp (0,003t2-0.028t+0,482) (6)

де C – концентрація пилу, мг/м3,

t – число років, що минули з 1990 р. (1990 р.–1, 1991 р. –2; 1992
р. – 3 і т.д.).

У четвертому розділі удосконалено метод визначення можливого рівня
залишкової запиленості повітря при різних технологічних операціях у
вугільних шахтах [4].

На підставі аналізу ефективності знепилювання повітря методом зрошення
під час роботи виїмкових машин різних типів у різних гірничотехнічних
умовах встановлена функціональна залежність ефективності зрошення (Эзр,
%) від питомої витрати води (W, л/т):

(7)

Це дозволило визначити середні значення ефективності знепилювання
методом зрошення при питомих витратах води, які рекомендуються
“Правилами безпеки у вугільних шахтах”.

При зазначених у “Правилах…” значеннях питомої витрати води ефективність
зрошення під час виїмки вугілля на пологих пластах комбайнами дорівнює
77-92%, стругами — 87-92%, а під час виїмки вугілля на крутих пластах
щитовими агрегатами – 83-90%.

Аналіз результатів випробувань і дослідної перевірки різних способів і
схем попереднього зволоження вугілля в масиві дозволив встановити
залежність ефективності знепилювання (Эзвл.) від питомої витрати води
для вугілля різних марок:

— для вугілля марок Д и Г

(8)

— для вугілля марок К и Ж

(9)

— для вугілля марок ОС і Т

(10)

— для антрацитів

(11)

де W – питома витрата води під час нагнітання її в пласт, л/т.

На підставі отриманих залежностей була визначена середня ефективність
знепилювання при попередньому зволоженні вугілля в масиві з витратами
води, регламентованими “Правилами безпеки у вугільних шахтах”.

*

*

~

°

?

?

?

?

1/4

3/4

A

???A

A

Ae

AE

E

E

I

I

?

O

O

Oe

oe

& ( ?

?

‹¤‹?‹?‹¬‹3/4‹A‹O‹O‹oeaeoOeoOeoOeoOoOeoOoOeoOeoOeoOeoOIOCOAOa°a?a a a a a
 a a™a?a a a a 

EHuy

O

O

EHuy

С, Т – 54-58% і антрацитів – 57% [4].

Для визначення можливого рівня залишкової запиленості повітря в очисному
вибої за результатами розсіву вугілля, видобутого виїмковою машиною,
розраховують параметри розподілу часток вугілля і потім обчислюють
вміст пилових часток (вихід фракції пилу розміром меншим за 70 мкм).
За значенням виходу пилових часток визначають питомий вихід пилу (q,
г/т) [4,8,9,10] із пласта, що руйнується, за формулою:

, (12)

де а – вміст пилових часток розміром менших за 70 мкм у зруйнованому
вугіллі, %

— коефіцієнти, що враховують вміст вологи у вугіллі і потужність
пласта, що відпрацьовується.

Рівень залишкової запиленості повітря у вибої (С, мг/м3) розраховують за
формулою:

, (13)

де

q – питоме пиловиділення пласта, г/т;

Р – продуктивність виїмкової машини, т/хв.;

Qв – кількість повітря, що проходить по вибою, м3/хв.;

Эзр. – ефективність знепилювання при зрошенні, %;

Эзвл. – ефективність знепилювання при попередньому зволоженні вугілля в
масиві, %;

Кв – коефіцієнт, що враховує швидкість руху повітря у вибої.

Розрахунки, проведені з урахуванням середніх значень ефективності
знепилювання за наявності зрошення і попереднього зволоження вугілля у
масиві, показали, що тільки в умовах пластів першої групи пильності
(питоме пиловиділення у випадку розробки таких пластів не перевищує 50
г/т) можливе досягнення значень залишкової запиленості повітря
близьких до санітарних норм (6-10 мг/м3), однак кількість таких
пластів на Україні не перевищує 7,6 %. У переважній більшості випадків
рівень запиленості повітря в очисних вибоях, а також під час виконання
інших виробничих процесів, у кілька разів перевищує гранично допустимі
концентрації пилу і тому не виключається можливість захворювань гірників
пневмоконіозом чи пиловим бронхітом.

У п’ятому розділі удосконалена методологія запобігання захворюванням
гірників пневмоконіозом. Показано, що попередження зазначених
захворювань може бути досягнуте шляхом регламентації гранично
допустимого пилового навантаження на організм людини, тобто обмеженням
тривалості роботи в запиленій атмосфері.

Пилове навантаження на організм людини багато в чому визначається рівнем
запиленості повітря, тому правильна організація і проведення оцінки
концентрації пилу в шахтах набувають великого значення [3,6,7]. Існуючий
метод пилового контролю у вугільних шахтах дозволяє визначати лише
максимально разові концентрації пилу (тривалість пробовідбору не
перевищує 30 хв.), за якими неможливо оцінити тенденції зміни
концентрації пилу у часі. Дослідженнями встановлено, що зв’язок
захворюваності пневмоконіозом із середніми значеннями середньозмінних
концентрацій пилу на робочому місці більш тісний (коефіцієнт кореляції
дорівнює 0,85, а помилка коефіцієнта – 0,07), ніж із середніми
максимально разовими концентраціями (коефіцієнт кореляції дорівнює
0,43, а його помилка – 0,23), тобто середньозмінні рівні запиленості
повітря є більш інформативними для оцінювання захворюваності в
залежності від концентрації пилу. У зв’язку з цим був запропонований
метод середньозмінного контролю концентрації пилу, на підставі якого
розроблений галузевий стандарт щодо пилового контролю ГСТУ
10.1.20329202.001-2002 “Пиловий контроль. Метод пилового контролю на
підприємствах вугільної промисловості” [7]. Цим стандартом
регламентований перехід на контроль середньозмінної концентрації пилу на
всіх робочих місцях у шахті за допомогою пилопробонабірника УПН,
розробленого НДІГС “Респіратор”. Цей прилад дозволяє визначати
концентрацію не тільки загальної маси пилу, але і її тонкодисперсної
фракції, відбір проб якої здійснюється на фільтр АФА-ВП-10. За
узгодженням із ДП „НДІ медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної
промисловості” запропонована наступна залежність для визначення пилового
навантаження (П, г) на організм людини:

П=0,001?КР?ССЗМ?V?TЗМ?N, г (14)

Де

Кр – коефіцієнт, що враховує наявність протипилового респіратора (за
наявності респіратора коефіцієнт приймається рівним 0,1, а за
відсутності респіратора – 1);

ССЗМ – середньозмінна концентрація загальної маси пилу, мг/м3;

V – середньозмінний обсяг легеневої вентиляції, м3/хв.. (у залежності
від важкості робіт приймається в межах 0,015-0,040 м3/хв.);

TЗМ – тривалість зміни, хв.;

N – число змін, відпрацьованих у запиленій атмосфері;

0,001 – коефіцієнт перекладу міліграмів у грами.

Гранично допустимі пилові навантаження на організм гірників знаходяться
в межах 290-1850 г (табл.).

Гранично допустимі пилові навантаження на організм гірників

Об’єм легеневої вентиляції, м3/хв. Гранично допустимі пилові
навантаження (грам)

для різних видів пилу

Породна,

вуглепородна

Вуглепородна, вугільна

Вугільна

Антрацитова

Вміст вільного діоксиду кремнію, %

от 10 до 70

от 5 до 10

до 5

до 5

0,02 290 510 1450 880

0,03 330 540 1800 940

0,04 335 545 1850 950

Розрахунок і облік пилових навантажень усіх підземних робочих вугільних
шахт повинен вестися відповідно до розробленої і затвердженою
“Інструкції з виміру концентрації пилу й обліку пилових навантажень”, що
є додатком до “Правил безпеки у вугільних шахтах”.

У разі одержання робітниками або інженерно-технічними працівниками
гранично допустимих пилових навантажень керівництво шахти повинне
вживати заходів щодо обмеження або повного припинення контакту з
рудниковим пилом зазначених осіб.

ВИСНОВОК

У дисертаційній роботі дані теоретичне обґрунтування і практичне рішення
актуальної науково-технічної задачі, що полягає у встановленні
закономірностей виникнення захворювань гірників пневмоконіозом на
вугільних шахтах України, визначені міри впливу різних гірничотехнічних
факторів на захворюваність, у аналізі умов утворення і виділення пилу
під час ведення гірничих робіт і удосконалюванні мір, спрямованих на
запобігання пиловим захворюванням.

Основні наукові і практичні результати, висновки і рекомендації
полягають у наступному:

1. Встановлено, що розподіл коефіцієнта частоти знову виявлених хворих
пневмоконіозом підкоряється експоненціальному закону, виразивши
параметри цього розподілу у функції від окремих факторів були отримані
кількісні залежності захворюваності від концентрації пилу, виходу летких
речовин з вугілля і добового видобутку шахти. Аналіз залежності показав,
що найбільший вплив має запиленість повітря.

2. Встановлено, що розподіл концентрації пилу в шахтах підкоряється
логарифмічно нормальному закону, представивши параметри цього розподілу
у функції від часу отримали залежність змінення концентрації пилу по
роках (прогнозована залежність). Аналіз цієї залежності показав, що при
існуючих технологіях виїмки вугілля і застосовуваних знепилюючих заходах
неможливо зменшити концентрацію пилу до гранично допустимих концентрацій
і потрібно вживати додаткових заходів щодо запобігання пиловим
захворюванням гірників.

3. На підставі аналізу результатів випробувань засобів знепилювання
повітря в очисних виробках встановлені функціональні залежності
ефективності знепилювання для різних гірничо-геологічних і
гірничотехнічних умов. Розраховані можливі рівні зниження запиленості
повітря під час роботи виїмкових машин на основі даних про ситовий склад
зруйнованого вугілля конкретного шахтопласта з урахуванням середніх
показників ефективності знепилювання у разі застосування зрошення на
виїмковій машині і попереднього зволоження вугілля у масиві.
Розрахунки показали, що залишкова запиленість повітря в очисних
вибоях на рівні санітарних норм може бути забезпечена лише на пластах
першої групи пильності, що складають 7,6 % від усіх шахтопластів
України, тобто у більшості шахт існуючими технічними засобами неможливо
забезпечити гранично допустимі концентрації пилу на робочих місцях і тим
самим неможливо виключити можливість пилових захворювань.

4. Разом з працівниками медичних наукових установ удосконалена
методологія визначення гранично допустимих пилових навантажень на
шахтарів, що виключають можливість пилових захворювань, яка базується на
встановленні середньозмінної концентрації пилу на робочому місці й
урахуванні ефективності застосування протипилових респіраторів.
Рекомендовано для запобігання захворюваності гірників пневмоконіозом не
допускати накопичення пилу в організмі гірників в обсягах, що призводять
до захворювання. Уточнено гранично допустимі пилові навантаження на
організм людини у залежності від виду і концентрації пилу у повітрі,
інтенсивності дихання (об’єму легеневої вентиляції) і ефективності
застосування протипилових респіраторів.

5. Удосконалено метод пилового контролю на підприємствах вугільної
промисловості, в основу якого покладений принцип періодичного
середньозмінного контролю вмісту пилу на всіх робочих місцях.

Розроблений і затверджений галузевий стандарт “Пиловий контроль. Метод
пилового контролю на підприємствах вугільної промисловості”.

Розроблена і затверджена галузева “Інструкція з виміру концентрації пилу
й обліку пилових навантажень” із вказівкою порядку розрахунку, обліку і
контролю пилових навантажень усіх підземних робітників і
інженерно-технічних працівників вугільних шахт. Впровадження зазначених
документів дозволить через 12-15 років (враховуючи середній термін
розвитку захворювань пневмоконіозом) різко зменшити випадки пилових
захворювань шахтарів.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Медведев Э.Н., Кривохижа Б.М., Веретенников Н.И., Крутенко С.А.
Проблема заболеваемости горнорабочих пневмокониозом и методы ее
решения// Способы и средства создания безопасных и здоровых условий
труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр.- Часть №1. – Макеевка: МакНИИ,
2004. – С. 217-227.

2. Медведев Э.Н., Крутенко С.А. Заболеваемость пневмокониозом на шахтах
Украины и меры по ее предупреждению// Совершенствование технологии
строительства шахт и подземных сооружений: Сб. научн. тр. ДонНТУ.-
Донецк: “Нордпресс”, 2003. – С. 77-79.

3. Кравченко М.В., Кравченко Н.М., Крутенко С.А. Система компьютерного
учета пылевых нагрузок// Горноспасательное дело: Сб. научн. тр. — Вып.
41.– Донецк: НИИГД “Респиратор”, 2004. – С. 60-66.

4. Крутенко С.А. О мерах по предотвращению пылевых заболеваний
шахтеров// Уголь Украины. – 2004. — № 10. – С. 15-17.

5. Медведев Э.Н., Крутенко С.А. Мероприятия по предотвращению
заболеваемости горнорабочих пневмокониозом // Пр. III Всеукр. наук. –
метод. конф. “Безпека життя і діяльності людини – освіта, наука,
практика”. – Рівне: УД УВГП, 2004. – С. 176-188.

6. Медведев Э.Н., Кривохижа Б.М., Крутенко С.А. О пылевых заболеваниях
шахтеров// Тр. научн. –практ. конф. “Пути повышения безопасности горных
работ в угольной отрасли”. Тезисы докладов — Макеевка: МакНИИ, 2004. –
С. 251-254.

7. Медведев Э.Н., Кузьменко Н.С., Аксельрод И.М., Коптева Т.П., Крутенко
С.А. Разработка стандарта по пылевому контролю в угольных шахтах
работниками ГВГСС// Тр. Междунар. научн.-практ. конф. “Проблемы пожарной
безопасности. Ликвидация аварий и их последствий” — Донецк: НИИГД
“Респиратор”, 2002. – С. 179-182.

8. Медведев Э.Н., Лёвкин Н.Б., Крутенко С.А. Разработка положения о
стимулировании работ в угольных шахтах Украины// Сб. научн. тр.
Донбасского горно-мет. инст., посвященный 45-летию ДГМИ “Перспективы
развития угольной промышленности в ХХI веке”- Алчевск: ДГМИ, 2002. – С.
323-332.

9. Медведев Э.Н., Крутенко С.А. Экологическая безопасность угольных
шахт// Вестник МЭГИ – Макеевка: МЭГИ, 2003. — №11. – С. 213-220.

10. Медведев Э.Н., Мартовицкий В.Д., Крутенко С.А. Экономические аспекты
безопасности// Способы и средства создания безопасных и здоровых условий
труда в угольных шахтах (Тр. научн.- практ. семинара “Проблемы
техногенной, производственной и экологической безопасности. Пути их
решения”): Сб. научн. тр. МакНИИ, ДРО МАНЭБ. – Макеевка: МакНИИІ, 2002.
– С. 79-89.

Особистий внесок дисертанта в спільних публікаціях наступний: [1] –
визначений вплив міри метаморфізму вугілля і концентрації пилу на рівень
захворюваності пневмоконіозом; [2] – встановлені закон і параметри
розподілу імовірності числа знову виявлених захворювань пневмоконіозом,
визначені прогнозовані значення захворюваності; [3] – запропонована
концепція комп’ютерного обліку пилових навантажень працівників шахт; [5]
– запропонований порядок обліку і контролю пилових навантажень
працівників шахт; [6] – досліджений вплив основних факторів на пилові
захворювання шахтарів; [7] – обґрунтована необхідність середньозмінного
контролю концентрації пилу на робочих місцях; [8] – встановлений
коефіцієнт трудової участі працівника в створенні безпечних і здорових
умов праці; [9] – встановлені рівні викидів пилу з вугільних шахт; [10]
– визначений основний фактор (обсяг видобутку шахти), що впливає на
збитки під час аварій і нещасних випадків.

Анотація

Крутенко С.О. Закономірності формування пилової обстановки у вугільних
шахтах і удосконалювання заходів запобігання захворюваності гірників
пневмоконіозом. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за
фахом 05.26.01 – „Охорона праці”. – Державний Макіївський
науково-дослідний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості
(МакНДІ), м. Макіївка, 2005.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічнічної задачі,
що полягає у встановленні факторів, що впливають на пилові умови в
шахтах і рівень захворюваності пневмоконіозом, пиловим бронхітом, а
також удосконалюванні заходів запобігання захворюванням гірників.

Встановлено, що рівень вказаної захворюваності залежить від рівня
концентрації пилу, об’єму видобутку вугілля та рівня виходу з нього
летких речовин. Розроблено метод розрахунку прогнозованих показників
концентрації пилу у вугільних шахтах.

Встановлено гранично допустимі пилові навантаження на організм людини в
залежності від важкості виконуваних робіт, виду пилу і вмісту в ньому
вільного діоксиду кремнію.

Запропоновано метод розрахунку залишкової запиленості повітря в очисних
вибоях на основі даних про умови виймання, гранулометричний склад
зруйнованого вугілля та середніх значень ефективності знепилюючих
заходів. Встановлено, що в нинішній час на більшості шахт неможливо
досягти санітарних норм за пиловим фактором. Запропоновано організувати
на шахтах контроль середньозмінної концентрації пилу на робочих
місцях та ввести обрахування і облік пилових навантажень на органи
дихання кожного шахтаря з метою виключення можливості перевищення
допустимих навантажень. Розроблено галузевий стандарт з пилового
контролю та інструкцію з обліку пилових навантажень.

Ключові слова: вугільні шахти, захворювання пневмоконіозом, запиленість
повітря, пилове навантаження, закономірності, імовірність, прогноз.

Аннотация

Крутенко С.А. Закономерности формирования пылевой обстановки в угольных
шахтах и совершенствование мер по предотвращению заболеваемости
горнорабочих пневмокониозом. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.26.01 – “Охрана труда”. — Государственный Макеевский
научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной
промышленности (МакНИИ), г. Макеевка, 2005.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической задачи,
заключающейся в установлении факторов, влияющих на уровень заболеваний
пневмокониозом и пылевым бронхитом, определении основных факторов,
влияющих на уровень запыленности воздуха в шахтах, а также
совершенствовании мер по предотвращению пылевых заболеваний
горнорабочих.

В диссертации выполнен анализ пылевой обстановки на угольных шахтах
Украины, эффективности существующих способов и средств обеспыливания
воздуха в очистных и подготовительных забоях. Указано, что концентрация
пыли в атмосфере очистных выработок во многом зависит от пыльности
разрабатываемых угольных пластов. В работе приведены также данные о
состоянии пылевого контроля на угольных шахтах Украины и ряда зарубежных
стран, обоснована необходимость среднесменного контроля концентрации
пыли на рабочих местах. Выполнен анализ профессиональной заболеваемости
шахтеров; указано, что основной профессиональной вредностью шахтеров
является взвешенная рудничная пыль. Приведены данные об уровнях
заболеваемости пневмокониозом на угольных шах-тах Украины и передовых
угледобывающих стран. Обоснована необходимость количественной оценки
влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на уровень
заболеваемости шахтеров пневмокониозом и пылевым бронхитом. Указано на
необходимость учета пылевых нагрузок на органы дыхания шахтеров.

Установлены основные факторы, влияющие на уровень заболеваемости
пневмокониозом. Определена вероятность заболеваний в зависимости от
уровня запыленности воздуха, выхода летучих веществ, объема добычи.

Установлено, что при запыленности воздуха на рабочих местах в пределах
100-600 мг/м3 уровень заболеваемости пневмокониозом остается практически
на одном уровне, а при увеличении концентрации пыли свыше 600 мг/м3
наблюдается существенный рост заболеваемости. Минимальный уровень
заболеваемости наблюдается при выемке углей средней степени
метаморфизма с выходом летучих веществ 5-28%, а при выемке углей с
большим или меньшим выходом летучих (угли низкой или высокой степени
метаморфизма) уровень заболеваемости повышается.

Исследовано влияние на запыленность рудничной атмосферы глубины ведения
горных работ, содержания влаги в пласте угля, выхода летучих веществ,
угла падения пласта, суточной добычи шахты и количества воздуха,
поступающего в шахту. Установлены закономерности формирования пылевой
обстановки в угольных шахтах.

Доказано, что распределение вероятности запыленности воздуха относится к
логарифмически нормальному закону распределения.

Установлено, что между значения концентрации пыли в воздухе в очистных и
примыкающих к ним подготовительных выработках существует прямая
пропорциональная зависимость.

Найдена зависимость параметров распределения средних показателей
концентрации пыли от времени, что позволяет рассчитывать прогнозные
значения запыленности воздуха в шахтах.

Установлены зависимости эффективности обеспыливания воздуха в очистных
забоях от удельного расхода воды при орошении и предварительном
увлажнении угля в массиве при выемке углей различных марок.

Предложен метод расчета остаточной запыленности воздуха в очистных
забоях на основе данных об условиях выемки угля, ситовом составе
разрушенного угля и эффективности обеспыливания при комплексном
применении орошения и предварительного увлажнения угля в массиве при
различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Доказано, что при существующих способах и средствах обеспыливания
воздуха при работе выемочных машин концентрация пыли на уровне предельно
допустимых концентраций может быть достигнута лишь при выемке
пластов первой группы пыльности (выход пыли не превышает 50 грамм с
одной тонны разрушенного угля), однако число таких пластов угля на
шахтах Украины не превышает 7,6%. Значит, на большинстве шахт уровень
запыленности воздуха будет превышать санитарные нормы и по этой причине
будет реальная угроза заболевания рабочих пневмокониозом или пылевым
бронхитом.

Предложено на шахтах организовать среднесменный контроль концентрации
пыли на всех рабочих местах. Совместно с работниками медицинских научных
учреждений установлены предельно допустимые пылевые нагрузки на органы
дыхания рабочих в зависимости от тяжести выполняемых работ, вида пыли и
содержания в ней свободной двуокиси кремния. Указанные нагрузки
находятся в пределах 290-1850 грамм пыли. На шахтах рекомендуется
организовать систематический, в том числе с использованием компьютерной
техники, учет пылевых нагрузок на всех подземных рабочих и
инженерно-технических работников. При получении работниками предельно
допустимых пылевых нагрузок необходимо принимать меры по ограничению или
полному прекращению контакта с рудничной пылью указанных лиц.

Разработаны отраслевой стандарт по контролю запыленности воздуха в
угольных шахтах и инструкция по расчету и учету пылевых нагрузок.

Ключевые слова: угольные шахты, заболеваемость пневмокониозом,
запыленность воздуха, пылевая нагрузка, закономерности, вероятность,
прогноз.

Авstrakt

Krutenko S.O. Dust formation patterns in coal mines and improving
pneumoconiosis prevention measures with miners. – Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (Engineering) in
speciality 05.26.01 – “Labour protection”. – State Makeyevka Safety in
Mines Research Institute, Makeyevka, 2005.

The thesis deals with approaches to research and engineering problem of
determining the relationship between various dust concentrations and
pneumoconiosis rate with miners as well as improving prevention measures
against occupational diseases at coal mines.

It has been established that the morbidity rate depends on dust level in
mine air, coal output and volatile matter levels. A method to calculate
predicted dust concentration values has been developed.

Maximum permissible values of dust load on man have been established
with relation to job task, type of dust and the concentration of free
silicon dioxide.

A method has been suggested to calculate residual dust levels in coal
winning areas on the basis of coal extraction conditions, particle size
of broken coal and average values of dust control efficiency. It has
been determined that at present most mines are not able to maintain
required dust standards. It is recommended to monitor average shift dust
concentrations at working sites underground and introduce calculating
and recording individual respiratory dust loads aiming to avoid
unacceptable loads. A branch standard on dust control and dust load
recording guidelines have been developed.

Key words: coal mines, pneumoconiosis rate, dust level, dust load,
prediction.

PAGE \* Arabic 16

Відносне число знову виявлених хворих

Рис.1. Розподіл відносного числа знову виявлених хворих на пневмоконіоз:
1 – гістограма, 2 – щільність розподілу.

Вміст вологи у пласті, %

Вихід летких речовин, %

Похожие записи