Введение к работе
Актуальность темы. Сложные горно-геологические и горнотехнические условия угледобывающих предприятий Украины приводят к тому, что в процессе производственной деятельности горнорабочие подвергаются риску воздействия комплекса физических, химических, биологических опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ). С позиции техники безопасности и охраны труда механические факторы, неблагоприятный микроклимат, шум, вибрация, запыленность горных выработок, низкая освещенность, загрязнение рудничного воздуха газами, бактериальное загрязнение шахтной среды и другие ОВПФ рассматриваются как факторы профессионального риска, приводящие к утрате здоровья шахтеров.
Снижение или устранение риска воздействия ОВПФ на шахтеров в первую очередь достигается созданием безопасной техники и технологии, применением средств индивидуальной защиты (СИЗ), эффективность которых во многом зависит от того, насколько их защитные, эргономические и эксплуатационные свойства соответствуют условиям труда на рабочем месте.
Принятая в отрасли система оценки надежности защиты шахтеров СИЗ от вредного влияния комплекса ОВПФ малоэффективна по ряду причин. Основная из них - отсутствие научно обоснованных подходов, основанных на установлении закономерностей, позволяющих преобразовывать параметры ОВПФ в требования к защитным свойствам СИЗ. Не в полной мере учитывается номенклатура и интенсивность ОВПФ на рабочем месте, для ряда факторов отсутствуют методы количественной оценки, что не позволяет переводить их в разряд измеряемых категорий. Не разработана классификация контингента горнорабочих подземных профессий, основанная на анализе условий труда. Отсутствуют научно обоснованные методы комплексной оценки надежности СИЗ на соответствие условиям труда, что не позволяет определять эффективность защитных и эксплуатационных характеристик и разрабатывать перспективные направления в их создании и совершенствовании.
В связи с изложенным, развитие научных основ создания высокоэффективных и надежных СИЗ путем установления закономерностей влияния комплекса ОВПФ на риск и тяжесть поражения шахтеров с разработкой на этой основе методов преобразования параметров ОВПФ в требования к свойствам СИЗ представляет актуальную научную проблему.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертация выполнена в соответствии с научной тематикой Государственного Макеевского научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности, Национальными программами улучшения состояния безопасности, гигиены труда и производственной среды на 1996-2000 и 2001-2005 годы, утвержденными постановлениями Кабинета Министров Украины от 02.11.1996 № 1345 и от 10.10.2001 № 1320, в рамках бюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ: «Создать комплекс СИЗ работающих на маломощных пластах» (№ ГР 0187.0005698); «Пересмотреть отраслевые нормы бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других СИЗ работникам действующих и строящихся шахт, разрезов и других предприятий угольной и сланцевой промышленности» (№ ГР 0189.0021323); «Разработать и испытать опытную партию СИЗ рук горнора-
бочих от удара» (№ ГР UA01003182P); «Разработать и освоить серийное производство средств индивидуальной защиты рук горнорабочих от удара» (№ ГР UАО 1003182 Р); «Разработать и освоить производство спецодежды для горнорабочих крутопадающих пластов» (№ ГР UA 01003189 Р); «Разработать инструкцию по эксплуатации СИЗ на предприятиях угольной промышленности» (№ ГР 0195U023368); «Разработать документы, оснастить испытательную базу и провести подготовку к аккредитации в системе УКРСЕПРО лаборатории по испытаниям промышленных СИЗ» (№ ГР 0196U013040); «Изучить требования, предъявляемые к спецодежде в зависимости от условий эксплуатации и разработать отраслевой стандарт «Спецодежда шахтерская. Общие технические условия» (№ ГР 0196U013041); «Разработать опознавательные знаки из светоотражающих материалов на спецодежду и другие СИЗ» (№ ГР 0100U003940); «Здійснення контролю за технічним станом 313; які надходять на вуглевидобувні підприємства, та розробка єдиного нормативного документа із забезпечення робітників цих підприємств 313» (№ ГР 0101U007411); «Дослідження та розроблення захисної каски загального призначення» (№ ГР 0105U000094), при непосредственном участии автора в качестве исполнителя и научного руководителя работ.
Цель и задачи исследований..Целью работы является развитие научных ос
нов создания высокоэффективных СИЗ путем раскрытия закономерностей влияния
их защитных свойств на риск поражения шахтеров комплексом ОВПФ горного про
изводства. .,-.' г- >
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований:
. - выполнить анализ условий труда на угольных шахтах и сформировать но
менклатуру ОВПФ шахтной среды, действие, которых на работающего может устра
няться или снижаться за счет применения высокоэффективных СИЗ, с установлени
ем закономерностей их влияния на риск возникновения производственного травма
тизма и профессиональной заболеваемости; '"':-.
разработать классификацию контингента рабочих подземных профессий угольных шахт с выделением их в группы со сходными условиями труда;
обосновать требования к СИЗ, характеризующие их защитные и эксплуатационные свойства при работах в различных горно-геологических и горнотехнических условиях с разработкой методов их комплексной оценки для установления рационального диапазона защиты. анатомо-топографических зон тела шахтеров в группах со сходными условиями труда;
'* разработать методы прогнозирования параметров необходимой защиты шах-стеров от комплекса ОВПФ, действующих на рабочих местах, путем оценки эффек-: тивности СИЗ для обоснования перспективных направлений в их создании и совершенствовании; -..; ...... * разработать и внедрить в отрасли: конструкции высокоэффективных СИЗ с
высокой степенью надежности при защите шахтера от ОВПФ; нормативные документы, регламентирующие порядок учета, анализа, применения и контроля оценки качества и безопасности СИЗ на предприятиях угольной промышленности.
Объект исследований - процессы, определяющие влияние ОВПФ угольных шахт на анатомо-топографические зоны тела шахтеров при использовании СИЗ.
Предмет исследований - закономерности, определяющие свойства СИЗ шахтеров, применяемых в различных горно-геологических и горнотехнических условиях труда на угольных предприятиях.
Методы исследований. При решении поставленных задач использовались современные методы научных исследований: анализ, обобщение и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований с использованием компьютерных технологий; лабораторные и промышленные исследования защитных и эксплуатационных характеристик СИЗ шахтеров с использованием современных технических средств измерений; моделирование зависимостей между показателями травматизма (профзаболеваемости) и параметрами условий труда с применением корреляционного и многофакторного регрессионного анализа; комплексная оценка эффективности СИЗ на основе квалиметирического подхода и определения степени индивидуального риска шахтеров; графоаналитический и технико-экономический анализ.
Научная новизна полученных результатов работы заключается в установлении закономерностей в характере и степени влияния на риск поражения горнорабочих ОВПФ угольных шахт защитных и эксплуатационных свойств СИЗ, для обоснования требований к формированию рационального диапазона защиты шахтеров.
Основные научные положения, выносимые на защиту и их новизна заключается в том, что впервые:
1. Обоснована система создания высокоэффективных СИЗ шахтеров и оценки
их свойств, на основе установленных закономерностей изменения величины риска и
тяжести поражения шахтеров комплексом ОВПФ, характерным для рабочих мест
угольных шахт, что позволяет оценить надежность защиты шахтеров оптимальным
набором СИЗ и обосновать перспективные направления в их разработке и совер
шенствовании.
-
Теоретически установлены и экспериментально подтверждены многофакторные зависимости тяжести повреждения анатомо-топографических зон тела шахтеров, работающих в различных горно-геологических и горнотехнических условиях от величины воздействия механических факторов, что позволило научно обосновать уровень необходимой защиты каждой зоны и оценить эффективность применяемых СИЗ.
-
Раскрыт характер воздействия механических факторов различной величины на голову горнорабочего, на основе которого разработана математическая модель процесса поглощения энергии удара каской и получена зависимость надежности защиты головы шахтера от степени растяжения лучей амортизатора внутренней оснастки, величины жесткости и конфигурации корпуса каски, что позволило обосновать конструктивные параметры каски с высокоэффективными защитными свойствами.
-
Уточнен механизм возникновения профзаболеваний коленных суставов у шахтеров, работающих на маломощных пластах в положении «с опорой на колени» путем установления количественных зависимостей тяжести их травмирования от величины энергии удара, что позволило пересмотреть подходы в оценке методов и способов защиты коленных суставов.
-
Установлены зависимости теплового сопротивления пакета спецодежды от вынужденных поз шахтеров, работающих на маломощных пластах в положении
«лежа», «с опорой на бедро и голень» с расчетом величины теплоотдачи в местах соприкосновения поверхности тела с почвой, что позволило обосновать средневзвешенную толщину пакета спецодежды, нормализующего параметры пододежно-го микроклимата.
6. Установлены закономерности возникновения микротравм и заболеваний кожи у горнорабочих, работающих на маломощных пластах в зависимости от прочностных характеристик спецодежды, с выделением зон тела, требующих дифференцированной защиты от трения, что позволило на основе расчета соотношения натуральных, синтетических и металлических волокон в структуре ткани увеличить их защиту от механических воздействий в 3-5 раз и снизить накопление зарядов статического электричества до безопасного уровня.
Обоснованность и достоверность научных положений выводов и рекомендаций подтверждена: статистически значимым объемом информации об условиях труда в угольных шахтах и свойствах СИЗ; корректным применением методов математической статистики при оценке эффективности защитных и эксплуатационных характеристик СИЗ; представительностью и репрезентативностью статистических данных экспериментальных исследований характеристик СИЗ за 15 лет; достаточной (94-99%) сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований; положительным результатом внедрения новых разработок СИЗ и нормативно-технических документов; корректностью применения методик экспериментов и эффективностью внедрения разработанных рекомендаций на предприятиях угольной промышленности.
Практическое значение полученных результатов состоит в том, что они использованы как методическая основа для разработки новых, высокоэффективных СИЗ, нормативных документов и методов испытаний, позволяющих повысить уровень безопасности и производительность труда шахтеров за счет снижения травматизма и профессиональной заболеваемости.
На различные виды СИЗ разработаны следующие нормативные документы, согласованные и утвержденные в установленном порядке:
на защитную каску, спецодежду для крутопадающих пластов и наколенники - технические условия (ТУ У 25.2-32087543, ТУ 17 Украины 14-14-93 и ТУ У 25.1-22721757-009:2007);
на износостойкую антистатическую ткань с добавлением металлических волокон и средство защиты рук от удара - исходные технические требования;
на рукавицы антивибрационные, спецодежду и спецобувь для горнорабочих, работающих на маломощных пластах - технические задания на изделия;
на СИЗ с опознавательными знаками из светоотражающих волокон - руководящий документ КД 12.07.001-2001 и отраслевой стандарт СОУ 10.100174088. 014:2008;
«Галузеві норми безплатної видачі спецодягу, спецвзуття та інших засобів індивідуального захисту для працівників підприємств вугільної промисловості»;
На антивибрационные рукавицы и каску защитную получены патенты на полезную модель, соответственно, № 20040907807 и № 200612131.
СИЗ, разработанные по указанной нормативно-технической документации, прошли промышленные испытания на угольных предприятиях, часть их внедрена, а некоторые рекомендованы к широкому внедрению.
Личный вклад соискателя состоит в обосновании актуальности работы, постановке научной проблемы, решенной в диссертации, формулировке цели и постановке задач исследований, формулировке научных положений, разработке математических моделей исследуемых процессов, обосновании применения методов вероятностно-статистических исследований и комплексных методов оценки безопасности и качества СИЗ, установлении закономерностей разработки и совершенствования СИЗ в зависимости от комплекса ОВПФ, обосновании диапазона защиты анато-мо-топографических зон тела шахтёра при работе в различных условиях труда, формулировке требований к защитным и эксплуатационным свойствам СИЗ, участии в проведении экспериментальных исследований, анализе и систематизации полученных результатов, разработке и внедрении документов по учету и анализу СИЗ на угледобывающих предприятиях. Опытно-промышленная апробация и внедрение результатов работы проходили под руководством и при непосредственном участии автора.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследований и положения диссертации на отдельных этапах ее выполнения и в целом докладывались и получили одобрение на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы медицины труда и экологии Донбасса» (Донецк, 2000); научно-практической конференции «Пути повышения безопасности горных работ в угольной отрасли» (Макеевка, 2004); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы гигиены труда, профессиональной патологии и медицинской экологии Донбасса» (Донецк, 2005); «Второй Международной научно-практической конференции «Пути повышения безопасности горных работ в угольной отрасли» (Макеевка, 2007); круглом столе «Повышение безопасности ведения горных работ» в рамках проведения Международной выставки «Уголь-майнинг» (Донецк, 2008); Международной конференции «Современные СИЗ - способ обеспечения безопасности» (Киев, Пуща Водица, 2008), научно-технических совещаниях Минуглепрома Украины, посвященных разработке и внедрению СИЗ (Ласпи, 1998-2009); ученых и научно-технических советах МакНИИ (Макеевка, 1995-2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 печатных работ, из них 25 статей в специализированных изданиях, входящих в перечень ВАК Украины (10 - самостоятельно), 2 - патента, 1 - отраслевой стандарт, б - в сборниках докладов и тезисах конференций, 5 - в виде информационных бюллетеней, методических указаний, нормативных и руководящих документов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи разделов, выводов, 39 приложений, списка использованных источников из 272 наименований. Общий объем диссертации 422 страницы, из них основная часть -268 страниц, содержит 40 рисунков (3 - на отдельных страницах) и 92 таблицы (37 - на отдельных страницах).
