Характеристика условий труда при добыче угля

Основными особенностями труда в угольных шахтах являются неблагоприятные метеорологические условия; возможность загрязнения рудничной атмосферы вредными газами; выделение пыли при всех технологических процессах; отсутствие солнечного света; шум и вибрация, обусловленные выполнением производственных процессов; повышенная опасность травматизма; недостатки, связанные с затруднением водоснабжения и ассенизации.

Микроклимат. Температура воздуха с увеличением глубины подземных выработок вследствие сжатия подаваемого с поверхности воздуха повышается примерно на 1 °С на каждые 100 м глубины. Одновременно на температуру воздуха подземных выработок оказывает влияние температура пород. На глубине 25 - 30 м температура пород круглый год постоянна и соответствует среднегодовой температуре данной местности, которая для южных широт нашей страны колеблется от 7 до 9°С, а для северных - от 3 до 5 °С и ниже. В среднем температура пород повышается на 1 °С на каждые 30 - 35 м глубины. Температура воздуха в шахтах зависит от температуры и количества подаваемого воздуха с поверхности, его влажности и водообильности пластов.

Влияние наружного воздуха, поступающего в шахту, сильнее всего сказывается на состоянии микроклимата на рудничном дворе. В теплый период года здесь температура выше, чем в холодный. По мере поступления воздуха к забоям температура его становится более постоянной и в удаленных от ствола выработках мало зависит от времени года. Согласно данным специальных исследований, на шахтах Донбасса средняя температура воздуха на глубине 96 м зимой составляет 13,8 °С, летом - 14,5 °С. В лавах горизонта 860 м температура рудничного воздуха равняется 30 °С, а при глубине 1000 м и более может достигать 40 °С и выше. Температура воздуха глубоких шахт характеризуется высокой стабильностью в течение рабочего дня.

В шахтах Кузбасса, Караганды, Урала и Подмосковного угольного бассейна, в которых разработки ведутся на небольшой глубине – 70 - 120 м - температура воздуха в забоях составляет летом 12 - 15 °С, а зимой – 7 - 11 °С. В шахтах, расположенных в зонах вечной мерзлоты, температура воздуха может быть еще более низкой и достигать отрицательных значений.

Относительная влажность воздуха в шахтах зависит от водообильности выработок, температуры и влажности подаваемого с поверхности воздуха, температуры пород. Она, как правило, бывает высокой: 80 - 90% на рудничном дворе, а в лавах и забоях достигает 95 - 98%, причем в очистных и подготовительных выработках относительная влажность остается почти постоянной независимо от глубины шахты и сезона года. Скорость движения воздуха в шахтах колеблется в значительных пределах. У ствола, на главном откаточном и вентиляционном штреках, она может составлять 3 - 5 м/с, а в забоях падать до 0,5 м/с и ниже.

Таким образом, в шахтах имеют место своеобразные метеорологические условия, нередко с неблагоприятными сочетаниями составляющих их компонентов: высокая температура, высокая относительная влажность и ограниченная подвижность воздуха; низкая температура, высокая влажность и отрицательная радиация от стенок выработок и т. п. Такие условия способны оказывать неблагоприятное влияние на теплообмен организма работающих.

Состав шахтного воздуха. Атмосферный воздух, поступая в шахту с поверхности земли и проходя по подземным выработкам, изменяет свой состав вследствие перемешивания выделяющихся из горных пород и образующихся при ведении работ газов. Рудничная атмосфера характеризуется повышенным содержанием углекислоты, несколько меньшим содержанием кислорода и может быть загрязнена такими газами, как оксид углерода, окислы азота, метан, сероводород, сернистый газ. Уменьшение содержания кислорода может наблюдаться при накоплении в воздухе углекислого газа, азота и других газов, выделение которых возможно из горных пород, взрывных работах, взрывах газов и пыли и т. д. Согласно «Правилам безопасности», в исходящей струе воздуха должно быть не меньше 20% кислорода.

Углекислота образуется при взрывных работах, окислении угля. Она в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому наблюдается ее скопление в нижних горизонтах выработок и различных углублениях. «Правила безопасности» не допускают содержания углекислоты в воздухе действующих выработок выше 0,5%, на исходящей струе вентиляционного воздуха - 1 %.

Сероводород образуется при гниении, неполном сгорании взрывчатых веществ, может выделяться из угольных пластов. Особую опасность представляют старые обводненные выработки, так как при взбалтывании воды может мгновенно выделяться опасное для жизни количество газа.

Сернистый газ может выделяться из пластов и пород, в больших количествах образуется он при взрывах и пожарах.

Оксид углерода в шахтах образуется при взрывных работах, пожарах, взрывах угольной пыли и метана. При взрывных работах шахтная атмосфера загрязняется окислами азота.

Метан (природный газ) встречается главным образом в глубоких шахтах, выделяется из угля и вмещающих пород. Хотя метан практически не ядовит, но накопление его в воздухе представляет большую опасность. Он прежде всего вытесняет кислород из воздуха. Главная же опасность заключается в способности метана гореть и образовывать в смеси с кислородом воздуха взрывчатую смесь. Метан взрывоопасен в концентрациях 4,6 - 16% при наличии открытого пламени. Правилами предусматривается прекращение работ и вывод рабочих на свежую струю при наличии в воздухе метана 2% и выше.

В последние годы на шахтах стали находить применение синтетические полимерные материалы. Они используются для создания средств тепло-, гидро-, газоизоляции подземных выработок, шахтных трубопроводов, теплообменной аппаратуры систем кондиционирования рудничного воздуха и других целей. Предполагается широкое использование высокомолекулярных соединений на основе полиуретана, полистирола, мочевиноформальдегидных, фенолформальдегидных, эпоксидных смол и др. Эти вещества представляют потенциальную токсикологическую опасность при несоблюдении правил предупредительного и текущего санитарного надзора работы с ними.

Известно, что названные вещества обладают местным кожно-резорбтивным действием, во многих случаях их исходные продукты (смолы, пластификаторы, стабилизаторы, наполнители) летучи, полностью не заполимеризовываются и могут выделяться во внешнюю среду. Кроме того, при термическом разложении полимерных материалов (в случае возникновения шахтных пожаров) может образоваться ряд высокотоксичных веществ. Это свидетельствует о необходимости строгого соблюдения санитарных правил при работе с синтетическими материалами.

Пыль является основным неблагоприятным профессиональным фактором в угольных шахтах. Пылеобразование сопровождает все основные процессы угледобычи: зарубку, отбойку и погрузку, транспортировку и др. Степень пылеобразования зависит от горно-геологических условий, крепости угля, водообильности шахт, условий залегания пласта, способа выемки угля и способа его транспортировки. Установлено, что на крепких углях пыли образуется больше, чем на мягких, уровень пылеобразования ниже при добыче влажного угля. Особенно большое количество пыли образуется при работе врубовых машин, проходческих и очистных комбайнов, очистных комплексов. Так, концентрации пыли в зоне работы машинистов комбайнов и машинистов крепи очистных комплексов, при отсутствии средств борьбы с пылью, могут достигать многих сотен миллиграмм (мг) в 1 м3. Уровень запыленности на рабочих местах машинистов зависит в значительной мере от направления вентиляционной струи относительно движения очистного комплекса: по ходу вентиляционной струи (снизу - вверх) или навстречу струе (сверху - вниз).

При движении комбайна по ходу вентиляционной струи запыленность в 1,5 - 2,2 раза выше, чем при движении против вентиляционной струи. При работе комбайнов с типовыми оросительными установками концентрации пыли на рабочих местах уменьшаются в 2,4 - 4 раза, но все же значительно превышают предельно допустимые концентрации. Высокая запыленность наблюдается при взрывных работах. Перемещение угля и породы к погрузочному люку по специальным желобам под действием собственного веса, при работе на пластах с крутым падением, также сопровождается интенсивным пылевыделением (до нескольких тысяч миллиграмм в 1 м3). При различных видах перегрузки угля и породы без их орошения запыленность может достигать сотен миллиграмм в 1 м3. Следует иметь в виду, что с внедрением средств механизации угледобычи на врубовых машинах, комбайнах, очистных комплексах в несколько раз уменьшается число шахтеров, занятых на работах в условиях высокой запыленности воздуха в шахте, а также значительно сокращается время пребывания забойщиков в атмосфере максимальной запыленности. Так, например, при разработке крутопадающих пластов на шахтах. Донбасса молотковым способом было занято в лаве 14 забойщиков, причем каждый занимался отбойкой 55% рабочего времени, а при комбайновом способе число рабочих в - лаве сократилось до 4 человек, при этом в условиях максимальной запыленности работает только машинист комбайна, и то лишь в течение 15% рабочего времени.

Сравнительно низкие уровни запыленности воздуха наблюдаются при подземной гидравлической добыче угля. Наиболее эффективное снижение запыленности рабочих мест достигается при механогидравлической выемке (средневзвешенная запыленность колеблется от 2 до 20 мг/м3), особенно при высоконапорной гидроотбойке. Последний способ обеспечивает повсеместное, устойчивое и эффективное снижение уровней запыленности рабочих мест в концентрациях не выше 1 - 3 мг/м3. Взрывогидравлический способ не обеспечивает достаточного пылеподавления па местах работы забойной группы. Пыль, образующаяся при угледобыче, характеризуется высокой степенью дисперсности: частицы размером. до 5 мк составляют 75% и более всего количества пылинок.

Шум и вибрация сопровождают многие технологические процессы в угольных шахтах. Основными источниками шума в шахтах являются различные машины и механизмы (врубовые машины, комбайны, закладочные машины, вентиляторы, насосы и др.), ручные механизированные инструменты (отбойные молотки, пневматические и электрические перфораторы), подземный транспорт (рельсовый транспорт, конвейеры). Современные! угольные комбайны при рабочей нагрузке генерируют шум интенсивностью 100 - 105 дБА и более. По спектральному составу шум широкополосный с максимумом энергии в диапазоне средних и высоких частот (500 - 2000 Гц).

При работе отбойных молотков шум составляет 90 - 95 дБА с преобладанием частот от 50 до 2300 Гц. Шум от перфоратора может достигать 115 дБА и выше. При работе гидромониторов зарегистрированы уровни шума свыше 125 дБА. Таким образом, шум шахтных механизмов превышает предельно допустимые уровни для производственных шумов на 10 - 20 дБА и более.

Источниками вибрации при угледобыче являются пневматические отбойные молотки, электрические и пневматические перфораторы, гидромониторы. Перечисленные механизмы генерируют так называемую местную вибрацию, передающуюся главным образом на руки работающих. Их параметры, как правило, значительно превышают допустимые санитарными нормами уровни вибрационной скорости в широком диапазоне частот. Работа с отбойными молотками связана с действием отдачи - обратного удара, частота этих ударов соответствует основной скорости колебания инструментов (25 - 30 Гц), амплитуда отдачи зависит от силы нажима (чем больше сила нажима, тем меньше амплитуда отдачи). Именно с действием отдачи инструментов связаны поражения опорно-двигательного аппарата у шахтеров. Работа на угольных комбайнах, рудничном рельсовом транспорте связана с воздействием общих вибраций низких и средних частот. Их параметры нередко превышают допустимые уровни. На электровозах наблюдаются сложнокомпонентные колебания, преимущественно с частотами 4,5 - 6 Гц, амплитуда 0,7 - 1 мм. Максимальные же величины колебаний достигают 3,25 мм при частоте около 15 Гц. Наиболее выражена горизонтальная компонента колебаний.