СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ РАБОЧИХ ГОРЯЧИХ ЦЕХОВ
METHOD FOR ASSESSMENT OF OCCUPATIONAL HEALTH RISK FOR HOT SHOP WORKERS

Изобретение относится к гигиене труда, а именно к средствам оценки риска для здоровья рабочих горячих цехов при воздействии неблагоприятных условий труда посредством измерений для диагностических целей и может использоваться в горячих цехах металлургической и машиностроительной промышленности, в цветной металлургии, керамическом производстве, трубопрокатном производстве, на тепловых электростанциях и т.п.
2
Если говорить более конкретно, то, в частности, известно, что одним из самых опасных неблагоприятных факторов во время работы нагревальщиков на трубопрокатной установке является тепловое облучение рабочего при работе у открытого кантовочного окна. Особенностью теплового излучения является не только общее, но и местное его воздействие. Его характер зависит от интенсивности, длительности экспозиции, спектрального состава, площади облучаемой поверхности. Облучение интенсивностью 200-560 Вт/м человек может переносить довольно долго: 560-1050 Вт/м - 3-5 мин. За это время температура кожи поднимается до 43-44°С. Дальнейшее повышение интенсивности теплового облучения ведет к уменьшению выносливости от десятков, а затем и до нескольких секунд и сопровождается повышением температуры тела до 45-46°С.
С учетом особенности биологического действия тепловое излучение по длине волны делится на области: коротковолновую с λ=0.76-15 мкм, средневолновую λ=16-100 мкм, длинноволновую с λ>100 мкм. Наибольшее воздействие на организм человека оказывает коротковолновое излучение. Оно способно глубоко проникать в ткани организма человека.
Длинноволновое излучение поглощается поверхностным кожным покровом и может дать обжигающий эффект. При этом нередко возникают ожоги 1-й, 2-й и даже 3-й степени. С уменьшением длины волны теплового излучения эти явления делаются менее выраженными и даже могут исчезать. Глубокое проникновение теплового излучения через поверхность кожи и подлежащие ткани определяет специфику его общего действия. В цехах с радиационным микроклиматом наблюдается, в основном, тепловое излучение с длиной волны от 0, 76 до 8-9 мкм. Общее количество лучистого тепла, воспринимаемого организмом, может достигать 20-30 ккал в минуту (140-210 Вт), что в 10-15 раз превышает количество продуцируемого организмом тепла.
Перегревание, обусловленное тепловым облучением, вызывает такие же сдвиги в терморегуляции организма, которые наступают и в условиях воздействия конвекционного тепла. Однако при тепловом облучении последействие оказывается более длительным. При смешанном характере микроклимата (наличие теплового излучения и конвективной теплоты) реакция со стороны аппарата терморегуляции значительно обостряется. При предельном режиме терморегуляция не в состоянии обеспечивать потерю тепла, равную его поступлению в организм, т.е. не способна обеспечивать гомеотермию. С этого момента центральная температура тела непрерывно возрастает до уровней, с которыми связана повышенная возможность патологической гипертермии или теплового удара.
Исходя из вышеизложенного, оценка профессионального риска для здоровья рабочих горячих цехов является крайне важной.
Известен способ определения степени зависимости болезни от работы, описанный в одноименном патенте РФ №2189589, кл. G01N 33/48, з. 08.06.2000, оп. 20.09.2002 г.
Известный способ заключается в том, что проводят гигиеническую оценку условий труда, затем комплексную оценку состояния здоровья работающих, включая клинико-функциональные методы исследования, эпидемиологические и медико-статические исследования, далее рассчитывают количественную оценку относительного риска и этиологической доли как меры производственной обусловленности для основных изученных показателей нарушений здоровья. При значениях относительного риска до 1, 4 и этиологической доле менее 33% оценивают как общие заболевания, при относительном риске от 1,5 до 5 и этиологической доле, равной 33-80%, оценивают как производственно-обусловленные заболевания, при относительном риске выше 5 и этиологической доле 81-100% - как профессиональные заболевания.
Недостатком известного способа является его сложность.
Известен способ профилактики перегрева рабочих в сталеплавильном производстве, описанный в статье Немцова Н.С. и др. «Некоторые критерии эффективности средств теплозащиты в сталеплавильном производстве»
Известный способ заключается в использовании обдува тела со скоростью 0,25 м/с на расстоянии 6 м между человеком и источником тепла с температурой 800°С (при этом человек может находиться в этой зоне 4-5 минут). Кроме того, при установке экрана на расстоянии 10 м от источника теплового обучения уже при скорости обдува ≥0,1 м/с время пребывания человека в экранируемом пространстве не ограничено термическими нагрузками на организм.
Недостатком способа является его не вполне удовлетворительная эффективность.
Известен способ оценки теплового перегрева, изложенный в международном стандарте ИСО 8996.
ИСО 8996 предлагает для оценки теплового перегрева определять следующие физиологические параметры:
- температуру тела в пищеводе; в прямой кишке; в брюшной полости; в ушных раковинах; в слуховых каналах; мочи);
- температуру кожи (предельную, среднюю, метод ИСО для 4-х точек; метод ИСО для 8 точек; метод ИСО для 14 точек);
- сердечный ритм;
- потери массы тела (в результате дыхания и выделения пота; учитываются прием, увеличивающий массу тела - пища и питье-, и выход, уменьшающий массу тела (моча и испражнения).
Однако этот способ на практике является весьма сложным и трудно осуществимым.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ оценки условий труда рабочих в металлургической промышленности, описанный в «Санитарных правилах для предприятий черной металлургии», М., 1982 г.
2
2
Согласно известному способу при оценке условий труда рабочих путем определения допустимой продолжительности однократной непрерывной работы и необходимого времени отдыха при выполнении ремонтных работ определяют следующие производственные факторы: интенсивность теплового облучения (среднюю за время облучения в течение часа из максимальных уровней для каждой рабочей операции в периоды облучения от 350 Вт/м до 2800 Вт/м); суммарную длительность теплового облучения 15-30 мин в течение часа и температуру воздуха душирующей струи, не ниже 16°С, и при технической невозможности выполнения указанных требований обеспечивают тепловую защиту работающих регламентацией предельного времени их пребывания в зоне воздействия теплового излучения.
Недостатком известного способа является то, что он не очень эффективен, поскольку при этом не оценивается, какая же суммарная доза полученного рабочим теплового облучения является опасной для его здоровья и жизни.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности способа.
Поставленная задача решается тем, что в способе оценки профессионального риска для здоровья рабочих горячих цехов, включающем определение таких производственных факторов, как интенсивность теплового облучения, суммарная длительность теплового облучения и температура воздуха окружающей среды и определение с учетом их режима труда и отдыха рабочих, согласно изобретению, дополнительно определяют дозу теплового облучения, получаемую рабочим в течение рабочей смены, а время пребывания рабочего в зоне максимального теплового облучения определяют из условия, чтобы полученная доза теплового облучения в течение рабочей смены не превышала максимально допустимой с учетом экспозиционной дозы облучения.
Дополнительное определение дозы теплового облучения, получаемой рабочим в течение рабочей смены, с учетом экспозиционной дозы позволяет далее более точно оценить степень риска для здоровья рабочего при нагреве трубных заготовок и определить время возможного пребывания рабочего в зоне максимального теплового облучения, что повышает эффективность способа оценки.
Технический результат - более точное определение дозы получаемого рабочим теплового облучения и более точная оценка степени риска его пребывания под ним для последующего более точного определения времени возможного пребывания его в опасной тепловой зоне.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как дополнительное определение дозы теплового облучения, получаемой рабочим в течение рабочей смены, и определение времени пребывания рабочего в зоне максимального теплового облучения с учетом экспозиционной дозы из условия, чтобы полученная доза теплового облучения в течение рабочей смены не превышала максимально допустимой, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю не известны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый способ может найти широкое применение в гигиене труда в горячих цехах металлургической и машиностроительной промышленности, в цветной металлургии, керамическом производстве, трубопрокатном производстве, на тепловых электростанциях и т.п., а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется материалами, где показаны
на фиг.1 - загрузочная зона нагревательной печи;
на фиг.2 - методическая зона нагревательной печи;
таблица показателей факторов производственной среды и трудового процесса на рабочих местах нагревальщиков трубопрокатного цеха№12, ТПУ-220.
Заявляемый способ использует для оценки категорирование риска по классам условий труда и заключается в следующем.
Определяют такие производственные факторы, как интенсивность теплового облучения, суммарная длительность теплового облучения и температура воздуха окружающей среды. При этом дополнительно определяют дозу теплового облучения, получаемую рабочим в течение рабочей смены. Далее определяют время пребывания рабочего в зоне максимального теплового облучения с учетом экспозиционной дозы из условия, чтобы полученная доза теплового облучения в течение рабочей смены не превышала максимально допустимой.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
2
2
Определяют интенсивность (плотность) Е теплового потока как среднюю за время облучения в течение часа из максимальных уровней по каждой рабочей операции в периоды облучения от 350 Вт/ м  до 2800 Вт/м , проводя измерения в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96.
Определяют в соответствии с «Методическими рекомендациями по организации типовых режимов и условий труда рабочих мартеновских цехов», Всесоюзный НИИ организации производства и труда черной металлургии», Харьков, 1977, согласно графику труда и отдыха для соответствующих операций, общее время t воздействия теплового облучения на человека.
Вычисляют дозу теплового облучения, получаемую рабочим, и при условии не превышения ею максимально допустимой дозы, с учетом экспозиционной дозы определяют допустимое время пребывания рабочего в зоне облучения.
Расчет проводится с учетом следующих факторов и обстоятельств.
При выполнении основных технологических операций нагревальщик перемещается на расстояние 0,8-2 м от открытого окна печи. В основном, во время подкантовки он находится на расстоянии 1,5-1,6 м от открытого окна печи. Интенсивность теплового облучения человека уменьшается с увеличением расстояния от кантовочных окон по их оси и с отклонением от оси в горизонтальной плоскости. В связи с этим тепловое облучение нагревальщика является не постоянным. По полученным плотностям теплового излучения расчетным путем определяют дозы облучения для нагревальщиков каждого разряда. Интенсивность теплового излучения зависит от открытых окон печи от диаметра и сортамента заготовок.
Расчет доз облучения работников (нагревальщиков) у нагревательной печи трубопрокатной установки производится по формуле
D=S×E×t
где D - экспозиционная доза, Вт/час;
t - время воздействия;
2
Е - плотность потока излучения, Вт/м;
2
S - облучаемая площадь поверхности тела, м.
2
2
Площадь облучаемой части тела человека во время работы с открытыми окнами печи равняется сумме площадей головы и шеи (9%), груди и живота (16%), рук (18%). Итого 43% от площади поверхности тела человека, что составляет 0,74 м (площадь поверхности тела человека равна 1,73 м [проба Реберга]).
2
Расчет дозы фонового облучения проводился для нагревальщиков 5 и 6 разряда, т.к. они в этот промежуток времени не уходят в зону отдыха у печи. Во время работы нагревальщика у печи с закрытыми окнами фоновое облучение составляет 400 Вт/м.
Нагревальщики 4-го разряда во время наблюдения подвергаются фоновому облучению, не превышающему допустимый уровень, и поэтому в расчете экспозиционной дозы это не учитывается.
Результаты расчета экспозиционной дозы теплового облучения за один цикл (период времени между выдачами заготовок) представлены в таблице (фиг.3).
При расчете режимов работ в зонах нагревательной печи с учетом допустимого теплового облучения используются следующие положения:
- основные физиологические показатели (частота сердечных сокращений, минутный объем дыхания и др.), определяемые как критерии теплового баланса организма, восстанавливаются до исходных значений в течение 30 минут при условии проведения пауз для отдыха в специально оборудованных помещениях;
2
- продолжительность периодов облучения выше 2450 Вт/м составляет 12 минут при показателе отношения длительности работы к длительности пауз не менее 0,3.
При расчете режимов труда и отдыха нагревальщиков за базовые условия принимается получение нагревальщиком суммарной (сменной) дозы теплового облучения, не превышающей предельно-допустимой (нормативной). Как правило, при выполнении этого условия расчетного количества нагревальщиков достаточно для обеспечения непрерывности технологического процесса и внутрисменной подмены нагревальщиков на обед и другие нужды. Однако в отдельных случаях, когда расчетное количество нагревальщиков минимальное, для обеспечения непрерывности технологического процесса и внутрисменной подмены при расчете режимов вводят дополнительную единицу. При этом суммарная (сменная) доза теплового облучения каждого нагревальщика становится значительно ниже предельно допустимой, принятой для первичного расчета.
В данной заявке использованы результаты изучения условий труда нагревальщиков при работе на нагревательной установке ТПУ-220 Первоуральского новотрубного завода (НТПЗ). В основе технологического процесса лежит нагрев трубной заготовки различного диаметра и длины в нагревательной печи для дальнейшей обработки на прокатных станках.
Технологическое задание регламентирует температурный режим нагрева трубной заготовки, частоту ее кантования в зоне нагрева, своевременную выдачу. Требования технологического процесса определяют величину затрат рабочего времени на выполнение наиболее тяжелых и трудоемких операций в течение смены в зоне наиболее интенсивного теплового обучения. В соответствии с режимом нагрева нагревательная печь условно разделена на 3 зоны: загрузочная, методическая, сварочная (фиг.1, 2). Трубная заготовка (диаметром от 115 до 230 мм, длиной от 1,1 до 3 м, различных марок стали) поступает на загрузочный стол печи и далее заготовка, перемещаясь в печи, проходит все зоны и стадии нагрева. Температура в печи поддерживается в диапазоне от 1150°С до 1280°С. Она зависит от диаметра и марки стали трубной заготовки Далее заготовка выдается из печи и поступает на прошивной стан.
Процесс нагрева заготовок ведет бригада нагревальщиков 4-го, 5-го, 6-го разрядов. Штатная численность нагревальщиков зависит от диаметра, сортамента трубных заготовок и варьирует от 25 до 40 человек.
Рабочее место нагревальщиков расположено вдоль печи и включает все зоны нагревательной печи: загрузочный стол, методическую зону (14 кантовочных окон) и сварочную зону (3 сварочных окна).
Наиболее трудоемкой технологической операцией нагревальщиков является перемещение (кантовка и подкантовка) трубной заготовки по длине печи (26 метров) от загрузочного окна печи к окну выдачи (сварочному окну). Кантовка заготовок производится вручную, при помощи «клюшки» через смотровые (кантовочные) окна. Нагрев заготовок в зависимости от их длины на одной установке ведется в 1 или 2 ряда, что определяет физическую нагрузку нагревальщиков при выполнении всех трудовых операций.
Для измерения уровней вредных и опасных факторов производственной среды использованы стандартные утвержденные методы и аппаратура, входящая в госреестр средств измерения.
В таблице приведены результаты измерений факторов производственной среды и трудового процесса на рабочих местах нагревальщиков на всех зонах нагревательной печи трубопрокатного цеха №1 (ТПУ-220).
Показано, что по всей зоне обслуживания нагревательной печи содержание в воздухе рабочей зоны пыли, температура воздуха, уровень теплового облучения и производственного шума превышают предельно допустимые значения. Труд нагревальщиков основан на использовании тяжелых ручных операций, по своим параметрам оценивается как тяжелый физический труд.
Уровень теплового облучения без учета средств защиты и режимов работы определяет условия труда нагревальщиков 4-го, 5-го и 6-го разрядов как «опасные» - класс 4 (См. «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда». Руководство Р 2.2.2006-05).
Согласно вышеупомянутым действующим «Критериям и классификации условий труда» опасные (экстремальные) условия труда характеризуются уровнями факторов рабочей среды, воздействие которых в течение рабочей смены (или части ее) создает угрозу для жизни, высокий риск развития острых профессиональных поражений, в т.ч. и тяжелых форм.
В связи с этим дальнейшие исследования были направлены на определение такого времени пребывания нагревальщиков в зоне максимального теплового облучения, чтобы полученная доза теплового облучения в течение рабочей смены не превышала максимально допустимой определенной «Критериями» - 4800 Вт/ч, т.е. соответствовала, в крайнем случае, классу 3.4.
Расчет проводился с учетом следующих факторов и обстоятельств.
При выполнении основных технологических операций нагревальщик перемещается на расстояние 0,8-2 м от открытого окна печи. В основном, во время подкантовки он находится на расстоянии 1,5-1,6 м от открытого окна печи. Интенсивность теплового облучения человека уменьшается с увеличением расстояния от кантовочных окон по их оси и с отклонением от оси в горизонтальной плоскости. В связи с этим тепловое облучение нагревальщика является переменным.
2
2
По полученным плотностям теплового излучения расчетным путем определены дозы облучения для нагревальщиков каждого разряда, при различных диаметрах и сортаменте заготовок. Таким образом (см. таблицу), при допустимой дозе 140 Вт/м фактическое тепловое облучение составляет для нагревальщиков от 2800 до 9000 Вт/м в зависимости от разряда, экспозиционная доля облучения для нагревальщиков 4-6 разрядов превышает 4800 Вт·час при допустимой дозе Вт·час = 500, что свидетельсвует об очень высоком риске для здоровья этих рабочих.
В сравнении с прототипом заявляемый способ является более эффективным, т.к. позволяет более точно определить допустимую дозу теплового облучения и оценить степень риска для здоровья работника(см. таблицу).