Тема 2.1 Требования охраны труда к шахтной атмосфере
1. Требования ПБ в угольных шахтах к составу шахтной атмосферы
2. ПДК вредных и опасных газов в действующих выработках шахт
3. Недопустимые концентрации метана в атмосфере подземных выработок
4. Деление газовых шахт на категории
5. Требования ПБ к параметрам шахтного климата
6. ПДК пыли в шахтном воздухе
7. Вентиляционный надзор шахты
Список рекомендуемых источников:
Лекция:
1.Александров С.Н., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охрана труда в угольной промышленности: Учебное пособие для студентов горных специальностей высших учебных заведений.- Донецк: РИА ДонНТУ, 2012.-480 с. [с.30-33, , табл.3.1-3.4]
2. НПАОП 10.0-1.01-10 Правила безопасности в угольных шахтах, утвержденные приказом Госгорпромнадзора от 22.03.2010 № 62 [прил. 1, т.1] [10, прил. 4, т.1-4]; [раздел 6, п.5];
3. Сборник инструкций ПБ в угольных шахтах., введен в действие приказом Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда от 28.12.2002г.. №16. АО «Издательство« Донеччина ».; 2003 [т.1, с.344-347]
4. ДСП 3.3.1.095-2002 Государственные санитарные правила и нормы «Предприятия угольной промышленности», утверждены приказом МОЗ Украины от 13.12.2002 г. №468 [п.7, т.1]
Самостоятельная работа (Тема 2.1 – вопрос 7):
6. НПАОП 10.0-1.01-10 Правила безопасности в угольных шахтах, утвержденные приказом Госгорпромнадзора от 22.03.2010 № 62 [раздел 6, п.1]
1. Требования ПБ в угольных шахтах к составу шахтной атмосферы
1.1 Состав шахтной атмосферы
Основа шахтной атмосферы – атмосферный воздух, составляющими которого являются:
Ø Азот (N2) – около 78%
Ø Кислород (O2) – около 20,9%
Ø Углекислый газ (CO2) – среднее значение 0,03%
Ø Другие газы (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон, водород) – около 1%
Ø Водяной пар
Ø Пыль
Атмосферный воздух, поступая в горные выработки, изменяется в результате:
Ø взаимодействия с горными породами (повышение температуры и влажности),
Ø происходящих в шахте производственных процессов (пылеобразование, интенсивное выделение различных газов)
Ø окислительных процессов (пожары и взрывные работы).
Состав шахтного воздуха можно рассматривать как совокупность трех компонентов:
Ø атмосферный воздух
Ø активные газы – ядовитые и взрывчатые газы, выделяющиеся и образующиеся в горных выработках (оксиды углерода, азота, сернистый газ, сероводород, метан, водород и др.)
Ø «мертвый воздух» - воздух практически не содержащий кислорода – состоит, в основном, из смеси азота и углекислого газа – оказывает удушающее действие на организм человека.
1.2 Свойства газов, составляющих шахтную атмосферу
Кислород (О2) – газ без цвета, вкуса и запаха. Его удельный вес равен (по отношению к удельному весу воздуха) 1,11 при температуре 00С и давлении 760 мм.рт. ст.
Содержание кислорода в горных выработках уменьшается вследствие его расхода
Ø при окислительных процессах (взрывные и огневые работ, рудничные пожары, взрывы метана и угольной пыли);
Ø замещения газами, выделяющимися из угля и горных пород (метан, углекислый газ и др.)
При снижении концентрации кислорода до 17% наступают одышка и повышенное сердцебиение, дыхание удваивается, при концентрации 12% и менее наступает смерть от удушья.
Углекислый газ (СО2) – бесцветен, имеет слабокислый запах и вкус. Относительная плотность – 1,52. Образуется при пожарах, взрывах газа или угольной пыли, при взрывных работах, выделяется из горных пород. Химически инертен, не горит и не поддерживает горение. Вытесняя кислород, вызывает удушье: при 3% - дыхание удваивается, при 5% - дыхание учащается в три раза; 12% -потеря сознания в течение нескольких минут, 18-20% - смерть от удушья.
Угарный газ (СО) –не имеет цвета, вкуса и запаха. Относительная плотность – 0,97.
Образуется при пожарах, взрывах газа или угольной пыли, при взрывных работах, работе ДВС. Сильно ядовит: при 0,01% и вдыхании в течение 1 часа – тяжелое отравление, при 0,3% через полчаса – потеря сознания; при 0,5% -смерть наступает через 3-5 вдохов, при 1% - смерть после 1-2 вдохов. В результате соединения с гемоглобином крови, образуется неактивный комплекс – карбоксигемоглобин, вызывающий нарушение доставки кислорода к тканям организма. Горит и взрывается при концентрации 12,5-75%.
Основная помощь – искусственное дыхание в выработке со свежей струей воздуха.
Оксиды азота (NO, NO2, N2O5)– наиболее устойчив – диоксид азота - имеют бурый цвет и характерный резкий чесночный запах. Относительная плотность - 1,59.
Образуется при взрывных работах с использованием аммиачно-селитренных ВВ. Сильно ядовиты, вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, отеки легких. Смертельная концентрация, при кратковременном вдыхании после 1-2 вдохов, - 0,03%. Отравление может проявляться через 0,5-6 часов. Хорошо нейтрализуется водой.
Сернистый газ (сернистый ангидрид - SO2) – бесцветен, с сильным раздражающим запахом и кислым вкусом Хорошо растворяется в воде. Относительная плотность - 2,21.
Образуется при пожарах и взрывных работах (в серосодержащих породах), выделяется из горных пород. Сильно ядовит: раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, вызывает воспаление бронхов, отек гортани и легких. Смертельная концентрация, при кратковременном вдыхании после 1-2 вдохов, - 0,05%.
Сероводород (H2S) – газ без цвета, со сладковатым вкусом и запахом тухлых яиц. Относительная плотность –1,19. Хорошо растворяется в воде (необходимо учитывать при передвижении по старым, заброшенным выработкам).
Образуется при гниении органических веществ и выделяется из горных пород. Очень ядовит, раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Смертельная концентрация, при кратковременном вдыхании после 1-2 вдохов, - 0,1%. Сероводород горит, при концентрации 6% взрывается. Первая помощь при отравлении – искусственное дыхание на свежей струе, вдыхание хлора (с помощью платка, смоченного хлорной известью).
Водород (Н2) – газ без цвета, вкуса и запаха, самый легкий из всех газов. Относительная плотность – 0,0696. Слабо растворяется в воде.
Смесь водорода с кислородом воздуха в соотношении 2:1 называют «горючим газом». Такая смесь чрезвычайно взрывоопасна.
Встречается на калийных и угольных шахтах как примесь к метану и углеводородам, выделяется при зарядке батарей для аккумуляторных электровозов. Горит и взрывается при содержании в воздухе от 4 до 72%. Взрывается водород мгновенно без индукционного периода.
Метан (СН4) – газ без цвета, вкуса и запаха. Относительная плотность – 0,554.
В массиве пород метан находится в в виде свободного и сорбированного (связанного) газа. Метан не ядовит, вытесняя кислород может представлять опасность удушья людей.
Воспламеняется от открытого огня при температуре 6500С, от нагретых тел - 700-7500С. Образует горючие и взрывчатые смеси с воздухом (метановоздушная смесь). При содержании в воздухе до 5-6% горит у источника тепла, от 5-6% до 14-16% - взрывается, свыше 14-16% - не образует взрывчатой смеси из-за недостатка кислорода. Наибольшая сила взрыва при концентрации около 9,5%.
Виды выделения метана:
Ø обычное – с постоянной скоростью из невидимых пор и трещин в массиве;
Ø суфлярное – с характерным звуковым эффектом (свистом, шипением) из трещин, пробуренных шпуров в объеме более 1м3/мин
Ø внезапное - мгновенное выделение в выработку объемов метана от сотен до сотен тысяч м3 , приводящее к загазированию выработки – внезапный выброс метана сопровождается выбросом в выработку измельченного угля (породы)
1.3 Требования ПБ к ПДК газов, составляющих шахтную атмосферу
Правилами безопасности в угольных шахтах установлены требования к ПДК газов в шахтной атмосфере:
Ø содержание кислорода в горных выработках - не менее 20% (по объему);
Ø содержание диоксида углерода (углекислого газа) в атмосфере горных выработок не должна превышать:
- на рабочих местах, в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок - 0,5%,
- в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом - 0,75% ,
- при проведении и восстановлении выработок по завалу - 1%;
Ø содержание водорода в зарядных камерах - не более 0,5%; (перед выпуском взрывобезопасного электровоза на линию необходимо измерить содержание водорода в батарейном ящике, который не должен превышать 2,5%).
2. ПДК вредных и опасных газов в действующих выработках шахт (таблица 2).
Таблица 2 – Предельно допустимая концентрация вредных газов в действующих выработках шахт
| Вредные газы | Предельнодо пустимая концентрация вредных газов в действующих выработках шахт | |
| % по объёму | мг/м3 | |
| Оксид углерода (CO) | 0,00170 | |
| Оксиды азота (в перерасчете на NO2) | 0,00025 | |
| Диоксид азота (NO2) | 0,00010 | |
| Сенистый ангидрид (SO2) | 0,00038 | |
| Сероводород (H2S) | 0,00071 |
3. Недопустимые концентрации метана в атмосфере подземных выработок (таблица 3).
Таблица 3 – Недопустимая концентрация метана в выработках шахт
| Вентиляционная струя | Недопустимая концентрация метана, % |
| Исходящая из тупиковой выработки, камеры, поддерживаемой выработки | более 1,0 |
| Исходящая из очистной выработки, выемосного участка при отсутствии аппаратуры АКМ | более 1,0 |
| Исходящая из очистной выработки, выемосного участка при наличии аппаратуры АКМ | 1,3 и более |
| Исходящая крыла, шахты | более 0,75 |
| Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки в тупиковые выработки, в камеры | более 0,5 |
| местные скопления метана в очистных, тупиковых и других выработках | 2,0 и более |
| Перед началом производства взрывных работ (заряжанием) | 1,0 и более |
4. Деление газовых шахт на категории
Критериий деления газовых шахт на категории – вид выделения метана и относительная метанообильность (т/м3), которая определяется для каждой шахты согласно [3.т.1, с.344-347].
Таблица 4 – Деление газовых шахт на категории
| Категория шахт по метану | Относительная метанообильность шахты, м3/т |
| до 5 | |
| от 5 до 10 | |
| от 10 до 15 , а также шахты, на которых произошли местные (слоевые) скопления, вспышки или взрывы метана* | |
| Сверхкатегорные | 15 и более; шахты, опасные ао суфлярным выделениям |
| Опасные по выбросам | шахты, в которых проводятся работы на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, шахты с выбросами породы |
* - шахты, на которых произошли местные (слоевые) скопления, вспышки или взрывы метана, в течении месяца после наступления случая переводятся в 3 категорию
5. Требования ПБ к параметрам шахтного климата
Нормы микроклиматических параметров на рабочих местах (рабочих зонах) в действующих горных выработках устанавливаются Правилами безопасности в угольных шахтах (НПАОП 10.0-1.01-10) и Государственными санитарными правилами и нормами «Предприятия угольной промышленности» (ДСП 3.3.1.095-2002).
При этом в действующих горных выработках на постоянных рабочих местах нахождения работников в течение смены, максимальная температура воздуха не должна превышать +260C, минимальная – быть не ниже +160C.
В вертикальных и наклонных стволах (в 5 м от сопряжения канала калорифера со стволом (штольней) и околоствольных дворах допускается минимальная температура +20C).
Контроль за состоянием теплового режима горных выработок производится работниками участка ВТБ
Для каждой шахты с глубиной разработки 600 м и более, с учетом рекомендаций специализированного отраслевого института согласно проведенным научно-исследовательским работам (НИР), должен быть разработан и утвержден техническим руководителем (или уполномоченным лицом) комплекс мероприятий по борьбе с высокими температурами воздуха, на основании которого должны разрабатываться проекты по нормализации тепловых условий труда.
Комплекс мероприятий является составной частью Технологической проектной документации (ТПД) выемочных участков и подготовительных выработок в части по борьбе с высокими температурами рудничного воздуха. Для действующих выработок мероприятия по нормализации тепловых условий труда должны быть утверждены до начала календарного года, а для новых выработок - до начала производства горных работ.
В тех случаях, когда на рабочих местах невозможно обеспечить допустимые значения шахтного микроклимата, продолжительность рабочего времени в таких условиях должна соответствовать требованиям Государственных санитарных правил и норм «Предприятия угольной промышленности» (ДСП 3.3.1.095-2002)
Таблица 5 – Допустимая минимальная скорость воздуха в горных выработках
| Горные выработки, призабойные пространства, горногеологические и горно-технические условия | Средняя скорость воздуха, м/с |
| Призабойные пространства очистных выработок всех шахт и тупиковые выработки газовых шахт | не менее 0,25 м / с |
| Тупиковые выработки шахт 3 категории и выше при условии: - проектная длина 75 м и более, - проведение по угольным пластам мощностью 2 м и более, - разница между естественной и остаточной метаноносностью пласта на участке проведения выработки 5 м3/т и выше | не менее 0,5 м / с |
| Вертикальные стволы и шурфы при проведении и углубке, Тупиковые выработки шахт, не опасных по газу Выработки (кроме указанных выше), проветриваемые за счет общешахтной депрессии, на всех шахтах | не менее 0,15 м |
Минимальная скорость воздуха в камерах не регламентируется.
Таблица 6 – Допустимая максимальная скорость воздуха в горных выработках
| Горные выработки, призабойные пространства, вентиляционные устройства | Максимальная скорость воздуха, м/с |
| Вентиляционные скважины | Не ограничена |
| Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными только для подъема работников в аварийных случаях, вентиляционные каналы | |
| Стволы, предназначенные только для спуска и подъема грузов | |
| Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов | |
| Стволы, предназначенные для для спуска и подъема работников и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны | |
| Все другие выработки, проведенные по углю и породе | |
| Призабойные пространства очистных и тупиковых выработок |
В призабойных пространствах очистных выработок, оборудованных механизированными комплексами, допускается, с учетом рекомендаций специализированных отраслевых институтов, согласно проведенным геолого-разведочным работам, скорость воздуха до 6 м/с:
Ø на пластах с естественной влажностью угля более 8%;
Ø при отсутствии работников в зоне пылевого потока, образующегося при работе комбайна;
Ø при очистке исходящей струи с помощью пылеулавливающих установок для уменьшения выноса и отложения пыли в выработках.
6. ПДК пыли в шахтном воздухе
Шахтная пыль является причиной заболевания глаз, кожи, органов слуха, чаще всего – органов дыхания (пневмокониозы: силикоз, антракоз, силикоантракоз; пылевой бронхит).
Пневмокониоз (др.-греч. pneumon — лёгкие и konia — пыль) – группа заболеваний лёгких, вызванных длительным вдыханием производственной пыли и характеризующихся развитием в них фиброзного процесса; относятся к профессиональным болезням.
Пылевой бронхит –хроническая профессиональная патология органов дыхания, развивающаяся в результате длительного контакта с промышленной пылью в высоких концентрациях (10-15 лет). При этом возникают склеротическим и атрофическим изменением структур бронхиального дерева.
На развитие профессиональных заболеваний пылевой этиологии основное влияние оказывает:
Ø концентрация пыли,
Ø содержание в пыли свободной двуокиси кремния (SiO2),
Ø метаморфизм разрабатываемого угля,
Ø агрегатное состояние пыли и её дисперсный состав (вдыхаются частицы пыли, витающие в воздухе размером до 10 мкм, наиболее силикозоопасны частицы размером 1-2мкм)
Ø стаж и место работы горняка (в условиях запыленности и повышенной температуры воздуха)
Ø индивидуальные особенности организма
Для оценки опасности шахт по пылевому фактору выделены следующие группы (кадастры): малоопасные, средней опасности и опасные шахты.
В первую группу пневмокониозоопасности входят шахты, разрабатывающие не антрацитовые угли на пластах пологого давления. Средний уровень заболеваемости рабочих очистных забоев для этой группы составляет 1,54 на 1000 работающих. В группе глубоких шахт с низким пылевыделением средние показатели заболеваемости пневмокониозом составляют 0,34 случая на 1000 работающих. В группе неглубоких шахт с низким пылевыделением пластов средний уровень заболеваемости 1,7, а в глубоких шахтах с высоким значением пылевыделения пласта заболеваемость составляет 2,5 случаев на 1000 работающих.
Во вторую группу входят шахты крутого падения. Средние уровни заболеваемости пневмокониозом в этой группе 6,44 случая, но на отдельных шахтах достигает значения 17,4 случая на 1000 работающих.
К третьей группе отнесены шахты, разрабатывающие антрацитовые угли. Средние уровни заболеваемости в этой группе составляют 13,8 случая при максимальном значении 32,3 случая на 1000 работающих.
Уровни заболеваемости пылевым бронхитом на шахтах первой группы самые низкие и в среднем составляют 0,82 случая на 1000 работающих. На шахтах разрабатываемых крутопадающие пласты и антрациты средние уровни пылевых бронхитов составляют 1,9 на 1000 работающих. При этом на шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, значительных отклонений от средних величин в показателях заболеваемости не отмечается, а на шахтах, разрабатывающих антрациты, уровни пылевых бронхитов могут быть значительно выше средних и достигать значений 9,96 на 1000 работающих.
В 48% случаев заболеваний пылевой этиологии регистрируются в первой группе шахт по степени пневмокониозоопасности, во второй - регистрируются 27% случаев, в третьей - 25%.
ПБ устанавливаю допустимые концентрации пыли в выработках угольных шахт – таблица 7.
Таблица 7 – Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли
| Качественная характеристика пыли | Содержание свободного диоксида кремния (SiO2) в пыли, % | ПДК, мг/м3, по общей массе |
| Породная, углепородная | от 10 до 70 | |
| Углепородная, угольная | от 5 до 10 | |
| Антрацитовая | до 5 | |
| Пиль каменных углей | до 5 |
На каждой шахте, в местах производства горных работ должны приниматься меры по обеспыливанию воздуха (орошение). Если содержание пыли в воздухе рабочей зоны при применении комплекса противопылевых мероприятий, предусмотренных ТПД, превышает уровни предельно - допустимых концентраций (ПДК), приведенных в таблице 7, работники, выполняющие работу или находящиеся в зоне с запыленной атмосферой, должны пользоваться СИЗ органов дыхания от пыли. При этом следует вести учет пылевых нагрузок на организм работников в соответствии с требованиями Инструкции по замеру концентраций пыли в шахтах и учету пылевых нагрузок (НПАОП 10.0-5.08-04).