Виброакустические факторы рабочей среды при подземной и открытой добыче твёрдых полезных ископаемых

А.Г. Чеботарёв, гл. научный сотрудник, докт. мед. наук, ФГБУ «НИИ медицины труда» Российской Академии медицинских наук (Москва)

Ю.П. Пальцев, гл. научный сотрудник, докт. мед. наук, профессор, ФГБУ «НИИ медицины труда» Российской Академии медицинских наук (Москва)

Впоследние годы в горной промышленности произошла реструктуризация – изменились и форма собственности производственных объектов, и используемое оборудование для добычи полезных ископаемых. Применяемое оборудование в значительной степени заменяется горными машинами нового технического уровня, что позволяет существенно повысить технико-экономические показатели предприятий. Современный характер производства, создание и внедрение машин и механизмов большой единичной мощности и производительности обусловливают рост числа источников шума и вибрации при увеличении их уровней, что, несомненно, создаёт предпосылки к развитию профессиональной патологии виброакустического генеза. Поэтому в условиях роста производительности труда на всех операциях технологического цикла на горных предприятиях необходима объективная оценка неблагоприятных производственных факторов рабочей среды и в первую очередь шума и вибрации.

Многолетними гигиеническими исследованиями установлено, что виброакустические факторы (шум, вибрация, инфразвук и др.) при обслуживании горных машин и механизмов остаются основными на предприятиях, уровни которых часто превышают предельно допустимые величины [1–4]. Генерация инфразвуковых колебаний недостаточно оценена при работе горного оборудования.

Источниками технологического шума в шахтах являются вентиляторы главного и частичного проветривания, насосные водоотливные установки, трансформаторные подстанции и выпрямители тока, компрессорное и холодильное оборудование с непрерывным циклом работы. При работе вентиляторов (без глушителей шума), оборудования турбокомпрессорных станций уровень звука достигает 100–110 дБА.

Добычные и проходческие комбайны, механизированные комплексы, струговые и скреперные установки, лебёдки, подъёмные машины, буровые станки, ручные перфораторы и другие механизмы генерируют непостоянный прерывистый шум, уровни которого на рабочих местах и в рабочих зонах составляют: у пневмозакладочных машин – 119 дБА (без глушителей шума); буровых станков – 95–105 дБА; проходческих комбайнов – 95–100 дБА (в зависимости от типа машин); щитовых агрегатов – 95–116 дБА; очистных угольных комбайнов – 85–95 дБА; ручных электросвёрл – 85–90 дБА; электровозов – 80–85 дБА; движущихся грузовых вагонеток и вагонеток для перевозки людей – 85–90 дБА. При работе отбойных молотков уровень шума составляет 90–95 дБА, перфораторов – 115 дБА и выше; гидромониторов – свыше 125 дБА (при ПДУ 80 дБА).

К источникам локальной вибрации в угольных шахтах относятся пневматические отбойные молотки, электрические и пневматические перфораторы, гидромониторы, параметры которой, как правило, значительно выше нормы. Работа по обслуживанию угольных комбайнов, рудничного рельсового и безрельсового транспорта связана с воздействием общих вибраций низких и средних частот, уровни которых повышенные. При ведении подземных работ в рудных шахтах источниками шума являются перфораторы, самоходные буровые установки, скреперные лебёдки, погрузочные и транспортные машины, вагоноопрокиды и другие машины и механизмы.

№5 (105) 2012

Наиболее интенсивный шум – 114–127 дБА (максимум звуковой энергии приходится на область высоких частот) наблюдается при работе различных типов перфораторов. Погрузочные машины генерируют средне- и высокочастотный шум интенсивностью до 105 дБА; при работе пневматических ковшовых машин – 95–110 дБА; при скреперовании – 94–97 дБА; при очистке вагонов и дроблении негабаритов, работе вентиляторов частичного проветривания достигает – 90–99 дБА. Большинство машин и механизмов, применяемых в подземных выработках рудников, являются источниками повышенных уровней вибрации. Общее в воздействии вибрации при обслуживании машин и механизмов состоит в передаче вибрации к человеку через пол, сиденье, рычаги управления, сочетание вибрации рабочего места с локальной вибрацией. Следует отметить, что при работе разных машин, механизмов уровни вибрации и характер её воздействия на рабочего существенно отличаются.

К основным источникам вибрации, передаваемой на руки, относятся перфораторы, параметры вибрации которых (без виброгашения) значительно превышают допустимые уровни в широком диапазоне частот. Характер и интенсивность вибрации, создаваемой перфораторами, зависят от давления воздуха в сети, осевого нажима, крепости породы, технического состояния инструмента. Высокие уровни локальной вибрации (111–115 дБ) отмечены при доставке горной массы одноковшовыми скреперными лебёдками. При работе пневматической погрузочной машины корректированный уровень виброскорости на рукоятках рычагов управления может составлять 120 дБ.

При гигиенической оценке шумовых и вибрационных характеристик горного оборудования должное внимание уделяется времени воздействия фактора, что позволяет определить дозовые нагрузки на организм работника. Многочисленными исследованиями показано, что среднесменные дозы шума и вибрации, получаемые работниками подземных профессий, различны и превышают допустимые уровни. Наиболее высокие дозы получают бурильщики, проходчики, значительно ниже – скреперисты, машинисты погрузочных машин. При этом следует учитывать, что выполнение основных технологических операций подземной добычи полезных ископаемых связано с комбинированным воздействием на рабочих одновременно вибрации и шума.

На горных машинах, использующихся при открытых разработках месторождений, характеристики генерируемых вибраций и шума зависят от типа машины, цикла работы, степени изношенности механизмов, твёрдости горной массы в массиве, благоустройства кабины [4]. Установлено, что на буровых станках различных типов уровень шума в кабине машиниста и на рабочей площадке колеблется от 93 до 105 дБА при средне- и высокочастотном спектральном составе; в кабинах автосамосвалов – 86–90 дБА. На гусеничных экскаваторах шум превышает допустимые величины на 10–15 дБА. Наибольшие уровни шума регистрируются в машинном отделении этих машин. Несколько ниже уровни шума в кабинах машинистов экскаваторов-драглайнов. Близок к допустимым величинам шум роторных экскаваторов, работающих на угольных разрезах.

Все перечисленные выше горные машины представляют собой источники непостоянной, средне- и низкочастотной вибрации. Наиболее высокие уровни вибрации отмечаются на гусеничных экскаваторах. На экскаваторах-драглайнах вибрация, как правило, не превышает нормативных величин. Из бурового оборудования наиболее выражена общая вибрация на станках шарошечного бурения, уровни которой превышают допустимые величины для рабочих мест. На автосамосвалах уровни общей вибрации зависят от типа машин, их технического состояния, качества дорог, скорости движения, загруженности. При этом на машиниста землеройных машин и водителя тяжёлых карьерных автосамосвалов одномоментно действуют высокочастотная локальная вибрация через рычаги управления, рулевое колесо и общая вибрация рабочего места. На карьерах основную профессиональную группу составляют рабочие (машинисты) по управлению экскаваторами, буровыми станками, бульдозерами, погрузчиками, автосамосвалами. Степень вредности и опасности условий труда при действии виброакустических факторов на карьерах, согласно гигиеническим критериям, находится в пределах класса 3.1–3.2, а при выполнении подземных работ – выше и соответствует классу 3.2–3.3. (табл. 1).

Табл. 1 Классы труда в зависимости от уровней шума, локальной, общей вибрации, инфра8 и ультразвука на рабочем месте

Степень вредности и опасности условий труда при действии виброакустических факторов устанавливается согласно Р 2.2.2006-05 (см. табл. 1) с учётом их временных характеристик (постоянный, непостоянный шум, вибрация и т.д.) [5]. Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах определяются с учётом тяжести и напряжённости трудовой деятельности по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и территории жилой застройки».

Степень вредности условий труда при действии на работника постоянной и непостоянной вибраций (общей, локальной) проводится согласно СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». При этом при постоянном воздействии используется метод интегральной оценки по частоте нормируемого параметра, а при непостоянном – по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра. Для оценки условий труда на рабочих местах, где эти вибрации присутствуют, в течение дня (смены) измеряют или рассчитывают с учётом продолжительности их действия эквивалентный корректированный уровень виброскорости или виброускорения.

В настоящее время в РФ вступили в действие новые нормативные документы по измерению общей вибрации (ГОСТ 12.1.012-2004 «Вибрационная безопасность» и ГОСТ 31191.12004-ИСО 2631-1;1997 «Измерение общей вибрации и оценка её воздействия на человека»). В этих стандартах отражена концепция вибрационной безопасности, принятая в странах Европейского Союза. В связи с этим возникли противоречия между требованиями действующих санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.566-96 и новыми ГОСТами. Основное их отличие заключено в корректирующих коэффициентах для измерения общей вибрации в вертикальной плоскости. В настоящее время идёт работа по пересмотру санитарных правил с учётом принципов нормирования, принятых в Европейском Союзе. Таким образом, в горном производстве практически все машины и механизмы, используемые при подземном и открытом способах добычи полезных ископаемых, генерируют различные величины уровней шума и вибрации, которые могут вести к профессиональным нарушениям со стороны тех или иных органов и систем организма человека.

Шум, будучи общебиологическим раздражителем, может влиять на все органы и системы целостного организма, вызывая разнообразные физиологические изменения. Основная роль в развитии шумовой патологии, а именно в поражении звукового анализатора, принадлежит интенсивности шума. Длительное повышение слуховых порогов, которые не возвращаются к исходному уровню, отражает утомление анализаторов и ведёт к развитию патологии.

Профессиональная потеря слуха от шума ведёт к развитию тугоухости, возникновение и скорость развития которой зависят от характера и уровня шума, частотного состава, продолжительности воздействия в течение смены и индивидуальной чувствительности. Изменения в центральной нервной системе, наступающие под влиянием шума, могут быть глубокими и более ранними по сравнению со слуховыми нарушениями. Конечный эффект действия шума определяется прямым влиянием на отдельные структуры и системы головного мозга.

Повышение уровней шума ведёт к развитию патологии сердечно-сосудистой системы работников. Шум вызывает снижение общей резистентности (сопротивляемости) организма, иммунного статуса, что проявляется в повышении уровня заболеваемости рабочих шумовых профессий. Результаты многолетних клинических наблюдений и обследований работников, связанных с воздействием интенсивного шума, позволяют считать шумовую болезнь самостоятельной формой профессиональной патологии. Шумовая болезнь – это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной и сердечно-сосудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума.

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов различных систем организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. Под влиянием локальной вибрации в организме человека развиваются разнообразные патологические изменения, вплоть до развития вибрационной болезни. Клиника и характер течения вибрационной болезни в значительной мере зависят от доминирующей её частоты. Имеются данные об отрицательном влиянии на человека общей вибрации при сочетании её с другими факторами производственной среды, такими как шум и охлаждение [1, 6].

Вибрация низких частот распространяется по тканям конечностей, туловища, передаётся по позвоночнику, вовлекая в колебательное движение значительное количество рецепторов. Возникающие при этом нервно-рефлекторные реакции обуславливают специфику возникающих в организме человека изменений и приводят к развитию вибрационной болезни.

При воздействии общей вибрации на человека отмечены дисциркуляторные расстройства не только периферического звена, но и во внутренних органах. Установлено, что вибрация оказывает определённое влияние на сердечно-сосудистую систему. К одному из основных мест приложения вибрации рабочих мест относится костно-суставной аппарат. При этом возникает функциональная перестройка костной ткани, носящая приспособительный характер, которая может привести к дистрофическим процессам с последующим её обизвествлением. Нередко среди работающих в контакте с общей вибрацией развивается остеохондроз шейного отдела позвоночника. Частота остеохондроза при действии общей вибрации увеличивается по мере возрастания стажа работы в данной профессии. Обращает на себя внимание высокая частота жалоб на боли в пояснице среди бульдозеристов, водителей автосамосвалов, машинистов экскаваторов, которая объясняется результатами травмирующего действия общей вибрации на поясничные отделы позвоночника.

Таким образом, как общая, так и локальная вибрация вызывает изменения в функциональном состоянии вестибулярного аппарата, центральной нервной системы, сердечно-сосудистой и других систем, свидетельствующие о развитии утомления и снижения работоспособности, ухудшающих самочувствие, что в совокупности может привести к развитию профессионального заболевания – вибрационной болезни. Согласно официальным данным Роспотребнадзора РФ, в 2010 году наибольший удельный вес профессиональных заболеваний, связанных с воздействием физических факторов, был зарегистрирован на предприятиях по добыче полезных ископаемых – 32,61%. Первое место занимала нейросенсорная тугоухость, а второе – вибрационная болезнь [7].

Медицинские осмотры сотрудниками клиники НИИ медицины труда показали, что на шахтах Якутии, добывающих россыпное золото, вибрационная болезнь у бурильщиков выявлялась в 15,5 случаев, а на рудниках Кавказа – 12,4 случаев на 100 осмотренных. При этом на шахтах Крайнего Севера неблагоприятное воздействие вибрации на бурильщиков усугубляется общим и локальным охлаждением, физическими перенапряжениями. У бурильщиков рудников Кавказа профессиональная тугоухость регистрировалась в 27,8 случаев на 100 осмотренных. Среди машинистов буровых станков карьеров вибрационная патология была выявлена у 13,9% обследованных. У машинистов экскаваторов карьеров число лиц с патологией, связанной с воздействием вибрации и шума, составляло 33,7%. На угольных шахтах Ростовской области заболеваемость ГРОЗ вибрационной болезнью достигала 40,19, у проходчиков 31,71 на 1 000 осмотренных рабочих. Рабочие этих профессий были отнесены к группам высокого риска по вибрационной болезни при стаже 15–19 лет и очень высокого риска при стаже 20 лет и более [8]. Высокому и очень высокому риску развития профессиональной тугоухости подвержены ГРОЗ, проходчики, машинисты электровозов со стажем 25 лет и более. В связи с социально-экономическими переменами в стране произошли изменения и в концепции медицины труда, с переходом от предельно допустимых уровней (ПДУ) к оценке и управлению профессиональным риском [9, 10]. Сохранение и укрепление здоровья работника реализуется через оценку и управление профессиональным риском. Эффективное управление предполагает наличие структуры, выполняющей функцию опережающего отражения действительности, т.е. прогнозирование индивидуального профессионального риска (ИПР).

Критерии оценки ИПР по международному стандарту ИСО 2631:1999 можно представить следующим образом:

- шум – критерии предельных уровней: постоянный шум – 115 дБА;

- импульсный шум – 140 дБ (200 Па);

- вибрация локальная – опасный выше ПДУ на 12 дБ (в 4 раза). Общая вибрация – Критерии: ограниченный комфорт, усталость, снижение работоспособности, предел воздействия, предел добровольной переносимости (табл. 2).

Табл. 2 Значения параметров эквивалентности уровня и времени и эффекты общей вибрации в разных диапазонах уровней

Показано, что для условий труда классов 3.4 и 4 риск профзаболеваний от воздействия шума и вибрации на 1–1,5 порядка (в 10 и более раз) выше, чем для допустимых (класс 2). Импульсный шум вызывает большие потери слуха, чем постоянный, ускоряя потери слуха до 3,5 лет при стаже 12,4 лет, т.е. почти на одну треть рабочего стажа.

Концепция развития здравоохранения в РФ до 2020 года предусматривает «обеспечение безопасных и комфортных условий труда, базирующихся на гигиенических критериях оценки профессионального риска вреда здоровью работника». Отсюда вытекает задача построения системы управления рисками со звеньями оценки, прогнозирования и каузации на основе доказательных данных и с помощью современных биоинформационных технологий.

Высокие уровни вибрации и шума на рабочих местах, показатели профессиональной заболеваемости обусловливают необходимость проведения нижеприведенного комплекса мероприятий по нормализации параметров физических факторов на рабочих местах основного и вспомогательного персонала.

1. На всех предприятиях в технической документации на машины и механизмы должны быть отражены их шумо-вибрационные характеристики. При организации планового и профилактического ремонтов горного оборудования необходима обязательная последующая проверка вибрационных и шумовых характеристик, отмечаемых в специальном журнале контроля и сравнения с материалами технической документации.

2. При эксплуатации оборудования, вибрация которого превышает допустимые уровни, следует предусматривать такую организацию производственных операций, которая исключала бы постоянное действие на рабочего вибрирующего оборудования (инструмента). Допустимая суммарная длительность работы с виброинструментами и оборудованием устанавливается в соответствии с СанПиН 2.2.2.540R96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» (Приложение 2) (обязательное).

3. При организации технологических процессов на подземных работах следует шире использовать переносные буровые установки, самоходные буровые установки с дистанционным управлением, что позволит снизить удельный вес ручного перфораторного бурения, уменьшить уровни шума, воздействующие на рабочих, и практически исключить вредное влияние вибрации.

4. Для снижения уровней общей вибрации рабочих мест на автосамосвалах, ПДМ, буровых установках и др. машин следует использовать подвески сиденья ПСТС, предназначенные для защиты человека-оператора от действия вертикальных и горизонтальных вибрационных воздействий. Это приспособление выполнено на тросовых упругих элементах и может быть укомплектовано типовым посадочным местом.

5. Для снижения вибрации на подножках погрузочных машин периодического действия следует поставить амортизаторы колпачкового типа. С учётом внутрисменного использования погрузочных машин, равного 0,3, корректированное значение виброскорости находится в пределах от допустимого в 1,11–2,6 раза. Установлено, что при увеличении количества резиновых втулок с 2 до 6 на подножке погрузочной машины непрерывного действия корректированное значение виброскорости снижается в 1,22 раза.

6. Для снижения шума шахтных машин и механизмов следует оборудовать серийно выпускаемые перфораторы, погрузочные машины, скреперные лебёдки резиновыми глушителями.

7. Учитывая специфику горных работ, следует обязательно применять средства индивидуальной защиты, в большинстве случаев они позволяют обеспечить надёжную защиту от шума и существенно улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

Таким образом, применяемые машины и оборудование при подземной и открытой добыче полезных ископаемых в значительной степени влияют на формирование условий труда, определяют уровни физических факторов на рабочих местах и показатели профессиональной заболеваемости работников. Поэтому внедряемые в горное производство современные высокопроизводительные машины и механизмы должны подвергаться углубленной гигиенической оценке, что позволит дать объективную характеристику шума и вибрации, установить дозовые нагрузки, рассчитать уровни профессионального риска и разработать опережающие требования и рекомендации по снижению неблагоприятного их воздействия на организм горнорабочих.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Российская энциклопедия по медицине труда // Главный ред. Н.Ф. Измеров, * М.; ОАО Изда* тельство «Медицина», 2005, * 656 с.

2. Головкова Н.П., Чеботарёв А.Г. Каледина Н.О., Хелковский*Сергеев Н.А. Оценка условий труда, профессионального риска, состояние профессиональной заболеваемости и производственного травматизма рабочих угольной промышленности // Сб. статей Отдельный выпуск Горного информационно*аналитического бюллетеня. – М., Издательство «Горная книга». – 2011, * №7. – c. 9*40.

3. Вибрация на производстве. Под ред. А.А. Летавета, Э.А. Дрогиной // Издательство «Медици* на», * М., * 1971, * 241 с.

4. Борисенков Р.В., Махотин Г.А. Труд и здоровье горнорабочих // М., * 2001, * 316 с.

5. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Крите* рии и классификация условий труда (Р 2.2.2006*05) – 114 с. Бюллетень нормативных и ме* тодических документов Госсанэпиднадзора. – М., * №3 (21) сентябрь 2005 – ВНЛ.

6. Тарасова Л.А., Комлева Л.М., Думкин В.Н., Лосик Т.К. Особенности формирования перифе* рических нейро*сосудистых нарушений у проходчиков в условиях охлаждающего микроклимата // Медицина труда и промышленная экология, * 1999, * № 12, * с. 14*17.

7. О состоянии профессиональной заболеваемости в Российской Федерации в 2010 году. Инфор* мационный сборник статистических и аналитических материалов // М.: Федеральное госу* дарственное учреждение здравоохранения «Федеральный центр гигиены и эпидемиологии» Рос* потребнадзора, * М., * 2011, * 74 с.

8. Пиктушанская Т.Е. Профессиональная заболеваемость как критерий оценки и управления про* фессиональным риском (на примере шахтёров*угольщиков Восточного Донбасса). Авторефе* рат дис. канд. мед. наук. – М., * 2008, * 36 с.

9. Измеров Н.Ф., Денисов Э.И. Оценка профессионального риска: принципы, методы и крите* рии // Вестник РАМН. – 2004, * № 2, * с. 17*21.

10. Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников. Организационно* методические основы, принципы и критерии оценки (Р 2.2.1766*03). – М., Федеральный центр Госсанэпиднадзора, * 2004, * 24 с.

Журнал "Горная Промышленность" №5 2012, стр.50