Концентрация пыли в подземных угольных шахтах Сулуктинского месторождения

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 622.411.5                                   

Пылеобразование зависит от горно-геологических условий, водообильности шахты, способа выемки и транспортировки угля. 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 проходческих и очистных комбайнов, очистных комплексов. Концентрация пыли в зоне работы машинистов комбайнов при отсутствии средств борьбы с пылью может достигать сотен мг/м³ воздуха. Наиболее опасный из макрокомпонентов пыли — кремнезем или диоксид кремния, который активно воздействует на легочную ткань, вызывая силикоз [1].

Серьёзную опасность в горнодобывающей промышленности представляет угольная пыль, вызывая пневмокониоз у шахтёров в угледобывающих шахтах или горных выработках, и хроническую обструктивную болезнь лёгких. В редких условиях труда, характерных для горнодобывающей отрасли, потенциальный риск для здоровья работников создают технологические процессы в технологии добычи угля, не обеспечивающие достижения допустимых уровней вредных производственных воздействий на организм человека. Современные условия труда отличает наличие комплексного сочетанного воздействия факторов рабочей среды и трудового процесса (запыленность рудничного воздуха, шум, вибрация, охлаждающий микроклимат, температура). Одновременное воздействие вредных факторов условий труда на различные системы и органы может приводить к развитию функциональных нарушений в деятельности отдельных органов и систем организма механизаторов, снижению адаптационных возможностей и развитию преморбидных и патологических изменений, способствующих развитию профессионально обусловленных и профессиональных заболеваний [2, 3].

В последних исследованиях показано, что при добыче угля подземным способом выявляются крайне высокие показатели смертности на рабочих местах, как в результате, так и по причине общих заболеваний. При этом особое значение придается фактору труда и переутомлению работников, обусловливающим риски травматизма и возникновения острых сердечно-сосудистых заболеваний. [4, 7].

Основными особенностями труда в угольных шахтах являются неблагоприятные метрологические 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. Имеются некоторые доказательства ускоренного развития силикоза при ревматоидном артрите и заболеваний почек после длительного воздействия кремнезема. В настоящее время также имеются убедительные доказательства того, что длительное воздействие кристаллического кремния повышает риск развития рака легких. В развитых странах в значительной степени справились с силикозом, однако силикоз остается проблемой в развивающихся странах. Длительное воздействие кристаллического кремния также может вызвать хроническую обструктивную болезнь легких [5, 6].

Экспериментальная часть

Исследование запыленности воздуха рабочей зоны проводилось аспирационно-весовым методом. Аспирационный метод заключается в протягивании определенного объема воздуха с помощью электроаспиратора ПУ-4Э с ротаметром — прибором, который показывает скорость аспирации через аэрозольный фильтр АФА ВП-20. В качестве фильтрующего материала используют аналитические аэрозольные фильтры АФА, которые обладают высокой эффективностью фильтрации и малым аэродинамическим сопротивлением. Эти фильтры улавливают частицы размером 0,1–0,2 мкм при объемной скорости прокачивания воздуха до 6 м³/ч. Фильтры АФА-ВП-20 перед взвешиванием помещают на 0,5–1 ч около весов, чтобы выровнять температуру и влажность воздуха в футляре весов. Фильтры аккуратно отсоединяют от бумажной подложки. Начальные массы контрольных фильтров и фильтров для отбора проб (опытных) определяют, взвешивая их на аналитических весах КЭРН с точностью

±0,0001 г, и помещают в бумажные держатели. К входному штуцеру аспиратора с помощью гибкого шланга присоединяют фильтр в фильтродержателе.

Воздух просасывают через фильтры, оставляя на них содержащиеся примеси. Зная скорость прохождения воздуха, прокачанного через фильтр, и количество осевшей на фильтре пыли, определяют запыленность воздуха весовым методом. Запыленность воздуха рассчитывают, исходя из количества пыли и объема прокачанного воздуха.

Аспиратор работает от сети переменного тока и потребляет мощность 100 Вт. Необходимая скорость прохождения воздуха регулируется путем вращения ручек вентилей ротаметра. Ротаметры, предназначенные для измерения расхода воздуха, представляют собой градуированные стеклянные трубки с поплавками.

Первые два ротаметра аспиратора служат для отбора проб воздуха на запыленность от и до 20 л/мин.

Для определения загазованности воздуха используются специальные поглотительные трубки. Фильтры АФА ВП-20 аккуратно отсоединяют от бумажной подложки и оставляют их перед взвешиванием на 0,5–1 ч около весов, затем взвешивают опытные фильтры, их конечные массы и рассчитывают изменения массы. Рассчитывают объем воздуха по формуле:

Vt•293 • P

V°--------г-------- (273 + t) • 101.33

где V — объем воздуха, прошедшего через фильтры при отборе пробы, м3; Р — среднесменное атмосферное давление, КПА (101,33 КПА=760 мм рт.ст); t = средняя температура воздуха при отборе проб оС.

Рассчитывают концентрации пыли в воздухе:

(ml — m2) • 1000

Рсс =

Vk

где m1 — масса фильтра после отбора пробы, мг; m2 — масса фильтра до отбора пробы м2, Vk — объем пробы воздуха, приведений к нормальным условиям, дм3.

_  300 x 293 x 90,7  _V0 = (273 + 27,5) x 101,33 = 261,8

681,9х0,133=90,7

Работа проводилась в два этапа. На первом этапе в различных подземных шахтах был проведен отбор трех параллельных проб воздуха, установлены пылеулавливающие фильтры АФА ВП-20. Продолжительность отбора проб загрязняющих веществ (пыль) при определении разовых концентраций составляет 10 мин на высоте от 1,5 до 3,5 м от поверхности земли. Перед взвешиванием фильтры помещали на 0,5–1 ч около весов. В процессе отбора проб измеряли микроклимат воздуха (температуру воздуха, относительную влажность воздуха, скорость движения воздуха и атмосферное давление) с применением аппарата «Метеоскоп +М».

На втором этапе проводилось исследование количества пыли, осевшей на улице.

В воздухе рабочих мест преобладают пылевые частицы размером от 0,4 до 3,2 мкм, причем частицы меньше 1 мкм составляют от 85 до 99,9% и практически постоянно находятся в воздухе, а крупные частицы размером 10–100 мкм оседают на поверхностях.

По дисперсности пыль классифицировали на пять групп: очень крупнодисперсная пыль: размеры более 140 мкм; крупнодисперсная пыль: размеры 40–140 мкм; среднедисперсная пыль: 10–40 мкм; мелкодисперсная пыль: 1–10 мкм; очень мелкодисперсная пыль: менее 1 мкм.

Особую опасность для человека представляет мелкодисперсная пыль с размером частиц 0,5–10 мкм. Дисперсность пыли определили ситовым методом, для этого использовали набор сит с размерами от 0,4 до 3,2 мкм. Пыль представляет собой преимущественно твердые частицы с размерами от нескольких десятков долей микрометра. Взвешенная в воздухе пыль называется аэрозолем, а осевшая — аэрогелем. Принято различать органические, неорганические и смешанные виды пыли. Результаты исследований запыленности воздуха рабочей зоны в разных подземных шахтах Сулюктинского месторождения и количество пыли на исследуемых объектах приведены в Таблице.

Таблица

ДАННЫЕ ПО ЗАПЫЛЕННОСТИ

Объект	Микроклимат, T oC/па	Концентрации пыли мг/м3
ОсОО «Сулюкта Гипрошахт»
Бурения угля	17/86	9,3±2,2
Загрузка угля	17,7/86	13,3±3,1
Эстакада	1,0/86	1,3±0,31
ОсОО «Сулюкта Майнинг»
Бурения угля	30,7/86,8	4,9±1,2
Загрузка угля	30,5/86,8	12,9±3,0
Эстакада	30,7/85	11,1±2,6
ОсОО «Нуркен»
Бурения угля	23,7/87	12±2,8
Загрузка угля	23,7/87	8,3±1,9
Эстакада	27/88,6	2,5±0,59

Вывод

Состояние воздуха рабочей зоны ОсОО «Сулюкта Гипрошахт», ОсОО «Сулюкта Майнинг» и ОсОО «Нуркен». В угольных шахтах на рабочих местах показатели не соответствуют требованиям Приложения 18 к ППКР № 201 от 11.04.2016 г. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны», так как фактические концентрации пыли составляют от 8,3 до 13,3 мг/м³, при их ПДК не более 6,0 мг/м³ (превышение ПДК от 1,4 до 2,2 раза).