Обзор способов и средств снижения профессиональной заболеваемости пылевой этиологии на гранитных карьерах Центрального Казахстана

В.А. Малашкина, С.И. Кривошеева

ОБЗОР СПОСОБОВ И СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПЫЛЕВОЙ ЭТИОЛОГИИ НА ГРАНИТНЫХ КАРЬЕРАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

В Центральном Казахстане открытым способом ведется добыча гранита. Технология ведения горных работ сопровождается выделением большого количества пыли. Пыль в гранитных карьерах имеет, как правило, высокодисперсный состав. Как показывают исследования, основное количество пылинок (свыше 90%) имеет размер менее 5 мкм. Работающие в карьерах люди подвергаются воздействию смешанной пыли, чрезвычайно разнообразной по минералогическому составу. Известно, что интенсивность пыле-выделения зависит от характера технологического процесса, крепости и влажности горных пород, способа транспортировки и состояния автодорог, ориентировки относительно розы ветров. Для снижения уровня профессиональных заболеваний на карьерах применяют индивидуальные и коллективные средства защиты. Среди профилактических мероприятий, направленных на повышение реактивности организма и сопротивляемости пылевым поражениям легких, наибольшую эффективность обеспечивают УФ-облучение, тормозящее склеротические процессы; щелочные ингаляции, способствующие санации верхних дыхательных путей. Ключевые слова: карьер, гранит, снижение пылевыделения, горные работы, профессиональные заболевания пылевой этиологии.

В Центральном Казахстане открытым способом ведется добыча гранита. Технология ведения горных работ сопровождается выделением большого количества пыли. Содержание пыли на отдельных рабочих местах в карьерах в значительной степени зависит от направления и скорости движения ветра. В карьерах, расположенных в пустынных районах с засушливым жарким климатом, в летне-осенний период запыленность общей атмосферы достигает более высоких уров-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 323-330. © 2017. В.А. Малашкина, С.И. Кривошеева.

УДК 622.271: 613.633: 616

ней — 6—8 мг/м3, а в кабинах машинистов экскаваторов запыленность в указанное время года может составлять от 10—15 до 30 мг/м3.

Пыль в гранитных карьерах имеет, как правило, высокодисперсный состав. Как показывают исследования, основное количество пылинок (свыше 90%) имеет размер менее 5 мкм. Содержание крупнодисперсной пыли размером более 10 мкм незначительно — 0,5—2,5%. Лишь при перфораторном бурении и в кабинах самосвалов частицы пыли свыше 10 мкм составляют от 4,5 до 21,5%. При дроблении твердых материалов (гранит) в образующейся пыли преобладают фракции 5—10 мк и более. По составу пыль на карьерах может быть преимущественно породной, рудной или угольной, то есть соответствующей добываемому горно-химическому сырью. Работающие в карьерах подвергаются воздействию смешанной пыли, чрезвычайно разнообразной по минералогическому составу. Известно, что интенсивность пылевыделения зависит от характера технологического процесса, крепости и влажности горных пород, способа транспортировки и состояния автодорог, ориентировки относительно розы ветров. Основными источниками пылевыделе-ний на карьерах являются:технологические процессы бурения скважин и шпуров, взрывание горного массива, процессы экскавации, транспортировки автотранспортом, работа щековой и роторной дробилок.

Гранитная пыль как и другая производственная пыль приводит к следующим заболеваниям: специфическими (пневмо-кониозы, аллергические болезни) и неспецифическим (хронические заболевания органов дыхания, заболевания глаз и кожи пылевые поражения) [3].

Для снижения уровня профессиональных заболеваний на карьерах применяют индивидуальные (очки, противогазы, респираторы, спецодежду, обувь, мази) и коллективные средства защиты. Среди профилактических мероприятий, направленных на повышение реактивности организма и сопротивляемости пылевым поражениям легких, наибольшую эффективность обеспечивают УФ-облучение, тормозящее склеротические процессы; щелочные ингаляции, способствующие санации верхних дыхательных путей.

Сокращение пылевыделения при массовых взрывах на гранитных карьерах Центрального Казахстана осуществляется за счет технологических, организационных и инженерно-технических мероприятий (рисунок).

Способы борьбы с пылью на гранитных карьерах Центрального Казахстана

Для использования сухих способов борьбы с пылью, например, на горных машинах и механизмах применяют устройства для борьбы с пылью, которыми эти машины комплектуются заводом-изготовителем. Кабины горного и транспортного оборудования, должны быть герметизированы и оборудованы кондиционерами для очистки и кондиционирования воздуха. Эти способы в сравнении с мокрыми требуют больших экономических затрат, и не обладают высокой эффективностью [8].

Мокрые способы борьбы с пылью подразделяются на способы предупреждения подъема пыли в воздух, образующейся при разрушении, погрузке и транспортировании горной породы (предварительное увлажнение массива и отторгнутой горной породы, орошение и смачивание в момент ее разрушения

и др.); обеспыливания воздуха или подавления взвешенной пыли распыленной водой (орошение, водяные завесы и др.) и предотвращения повторного поступления в воздух осевших пылевых частиц (орошение и связывание осевшей пыли) [2].

Наиболее эффективны способы, предупреждающие поступление пыли в воздух, так как бороться с взвешенной пылью значительно труднее, чем предупредить ее подъем в воздух; кроме того, они уменьшают и пылеотложение в выработках, а также замена сухих способов работы влажными или мокрыми, например мокрое бурение в шахтах и рудниках, мокрая полировка и точка изделий, влажная оправка фарфоровой посуды, орошение пылящих материалов.

Формирование и распространение пылевых облаков обусловлено преимущественным влиянием аэродинамической силы. Поэтому главным фактором пылеподавления является управление аэродинамической силой газа в пылевом облаке, зависящей от молекулярного веса, содержания воды, продуктов детонации ВВ, температуры газа, размеров и плотности частиц пыли, а дальность их распространения определяется еще размерами и плотностью, высотой первичного выброса пыли и скоростью ветра. Проблема с повышенным пылевыделением является так же актуальной на карьерах не только Казахстана, но и на карьерах Российской Федерации [1].

Мероприятия по пылеподавлению, используемые на карьере «Сарыарка-Гранит» и других гранитных карьерах Центрального Казахстана:

• мероприятия по пылеподавлению планировочного и конструктивного характера, такие мероприятия на предприятии относятся к постоянно действующим;

• временные оперативные мероприятия по предотвращению пыления поверхностей, применяемые в процессе эксплуатации, а также при непосредственном ведении буро-взрывных и добычных работ;

• мокрое пылеподавление.

Подбор способов пылеподавления и их комбинации должны обеспечивать беспылевой режим эксплуатации карьера и максимально возможное пылеподавление при производстве работ [7].

Также при выборе метода пылеподавления необходимо учитывать микроклиматические условия Центрального Казахстана.

Временные оперативные мероприятия по предотвращению пыления поверхностей не могут дать положительных результа-

Эффективность подавления пеной при различной дисперсности пылевых частиц

Размер частиц пыли, мкм Концентрация пыли, мг/м3 Эффективность пылеподавления, %

без подавления пеной при подавлении пеной

менее 5 88 16 82

5-10 189 27 86

10-20 301 34 89

20-30 401 47 88

тов, так как применение только одного этого метода будет недостаточно. Карьер «Сарыарка-Гранит» расположен в пустынном районе, в котором преобладает засушливый жаркий климат, где запыленность превышает предельно допустимые нормы. Эффективность пылеподавления на карьерах может быть достигнута, как правило, применением комплекса мероприятий, включающих меры как постоянного эксплуатационного, так и временного оперативного или технологического закрепления. Выбор способов пылеподавления и их оптимальной комбинации должен осуществляться на основе технико-экономического сопоставления с учетом показателей их экологической эффективности [4].

Наиболее эффективными способами для борьбы с пылью на карьере «Сарыарка-Гранит» являются:

• Пылеподавление с помощью пенообразователя, имеющий высокую эффективность, достигающую 95% (таблица). Для эффективного подавления пыли расход пены должен составлять из расчета не менее пяти ее объемов на один объем руды [8].

Улавливание и осаждение пыли на пузырьки пены происходит за счет инерционных, гравитационных и диффузионных сил, а также поглощения частиц пыли массой пены (пенного экрана), представляющей собой структурированную дисперсную систему, то есть скопление пузырьков воздуха (дисперсная фаза), разделенная тонкими прослойками жидкой дисперсной среды. Пена имеет значительно больший объем, чем жидкость, из которой она образована, что позволяет при относительно незначительном расходе жидкости увеличить площадь поверхности взаимодействия ее с пылью по сравнению с площадью ее взаимодействия при гидрообеспыливании оборудования.

Слоем пены можно изолировать источники пылеобразова-ния и воспрепятствовать переходу пыли во взвешенное состояние и распространению ее в воздушную среду.

• Подавление пыли основанное на использовании воды и ее свойствах смачивать и связывать пылевые частицы.

Мокрые способы борьбы с пылью включают способы предупреждения подъема пыли в воздух, образующейся при разрушении, погрузке и транспортировании горной породы (предварительное увлажнение массива и отторгнутой горной породы, орошение и смачивание в момент ее разрушения и др.); обеспыливание воздуха или подавление взвешенной пыли распыленной водой (орошение, водяные завесы и др.) и предотвращение повторного поступления в воздух осевших пылевых частиц (орошение и связывание осевшей пыли) [5].

Мокрые способы борьбы с пылью составляет основу комплекса обеспыливающих мероприятий в шахтах, рудниках и карьерах Центрального Казахстана.

Также на карьере «Сарыарка-Гранит» находится дробильно-сортировочный комплекс. При перегрузке сыпучих материалов всегда образуется пыль. При этом создается облако пыли. Частицы пыли при работе с гранитом имеют размер от 0,1 до 70 микрон и являются крайне опасными для рабочих на подобных производствах. Помимо вреда здоровью человека пылеоб-разование на конвейерах, роликах, ремнях, двигателях является значительным негативным фактором снижения производительности и повышения издержек.

Пункты пересыпа — перевалки сыпучих материалов являются основным источником образования пыли. Здесь также используются системы пылеподавления и пылеулавливания, при проектировании которых учитывается природа пылящего материала, высота выгрузки на ленту, ее скорость, а также углы пересыпки. Конечно, обеспечить 100% пылеподавление невозможно, но с помощью систем водяного пылеподавления через специальные форсунки [6], можно значительно сократить образование пыли и создать комфортную атмосферу для работы персонала.

Наиболее эффективным является распыление воды при небольших давлениях, когда мелкодисперсная капля форсунки имеет небольшую скорость полета. Высокая скорость потока может добавлять энергии воздушному потоку и частицам пыли, что может привести к обратному эффекту при решении задачи сохранения пыльных частиц в слое материала. Эффективность

систем пылеподавления зависит от скорости потока воды, от размера сопла форсунки и от правильного расположения форсунок. Технологии пылеподавления с помощью форсунок постоянно совершенствуются за счет уменьшения размера капли, увеличения количества капель и их скорости, уменьшения поверхностного натяжения капли, чтобы она легче обволакивала частицы пыли [8].

Системы водяного пылеподавление через форсунки являются относительно недорогими, несложными по конструкции и просты в эксплуатации. Вода как средство пылеподавления является недорогим, легкодоступным, экологичным и безопасным ресурсом.

В Казахстане и за рубежом уделяется много внимания проблеме борьбы с пылью при производстве взрывных работ на гранитных карьерах. Предложено большое количество способов пылеподавления. Однако, в настоящее время при производстве взрывных работ известные способы практически не применяются из-за своей технологической сложности и дороговизны. Следовательно, проблема борьбы с пылью после массовых взрывов остается актуальной и в настоящее время.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Девисилов В. А. Охрана труда: Учебник. — 4-е изд. перераб. и доп. М.: Форум, 2009. - 496 с.

2. Масаев Ю.А., Войтов М. Д., Мильбергер Н.В. Гидрозабойка шпуров. — Кемерово: изд-во КузГТУ, 2008. — C. 37-43.

3. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений. — М.: Недра, 1990. — 81 с.

4. Ушаков К.З., Михаилов В.А. Аэрология карьеров. — М.: Недра, 1975. — 250 с.

5. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», 1993. — 34 с.

6. Козловский Е. А. Горная энциклопедия, т. 1. — М., 1984. — 122 с.

7. Комонов С. В., Комонова Е. Н. Ветровая эрозия и пылеподавление. Курс лекций. — Красноярск: Изд-во СФУ, 2008. — 192 с.

8. Документация по экологическому состоянию карьера Сарыарка-Гранит. Ч. 3. Превышение ПДК по пыли. — 2015. ti^

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Малашкина Валентина Александровна1 — доктор технических наук, профессор, научный руководитель, Кривошеева С.И.1 — студентка, 1 НИТУ «МИСиС», e-mail: ud@msmu.ru.

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 323-330. V.A. Malashkina, S.I. Krivosheeva

REVIEW OF METHODS AND MEANS TO REDUCE OCCUPATIONAL DUST DISEASES IN GRANITE QUARRIES IN CENTRAL KAZAKHSTAN

In Central Kazakhstan open method is the extraction of granite. The technology of mining is accompanied by release of large amounts of dust. Dust in granite quarries is usually highly-dispersed composition. Studies show that the majority of particles (over 90%) has a size less than 5 microns.

Working in quarries exposures to mixed dust, is extremely diverse Mineralogy. It is known that the intensity of the dust emission depends on the nature of the process, strength and humidity of rocks, method of transportation and condition of roads, the orientation relative to the wind rose.

To reduce occupational diseases in the quarries used individual and collective protection. Among preventive measures aimed at improving the reactivity of the PR-organism and resistance of dust lungs, the greatest efficiency provide UV-irradiation, the inhibitory sclerotic efficiency provide UV-irradiation, the inhibitory sclerotic processes; alkaline inhalations, contributing to rehabilitation of the upper respiratory tract.

Key words: quarry, granite, reduction dust emission, mining operations, occupational diseases of dust etiology.

AUTHORS

Malashkina V.A}, Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Supervisor, Krivosheeva S.I.1, Student,

1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia, e-mail: ud@msmu.ru.

REFERENCES

1. Devisilov V. A. Okhrana truda: Uchebnik. 4-e izd. (Labor Protection: Textbook, 4th edition), Moscow, Forum, 2009, 496 p.

2. Masaev Yu. A., Voytov M. D., Mil'berger N. V. Gidrozaboyka shpurov (Gidroservice holes), Kemerovo, izd-vo KuzGTU, 2008, pp. 37-43.

3. Edinyepravila bezopasnosti prirazrabotkerudnykh, nerudnykh irossypnykh mestorozh-deniy (Unified safety rules for development of ore, nonmetallic and ROS-spotted fields), Moscow, Nedra, 1990, 81 p.

4. Ushakov K.Z., Mikhailov V.A. Aerologiya kar'erov (Aerology of quarries), Moscow, Nedra, 1975, 250 p.

5. Federal'nyy zakon «Opromyshlennoy bezopasnosti opasnykh proizvodstvennykh ob"ektov» (Federal law «On industrial safety of hazardous production facilities»), 1993, 34 p.

6. Kozlovskiy E. A. Gornaya entsiklopediya, t.1 (Mining encyclopedia, vol. 1), Moscow, 1984,122 p.

7. Komonov S. V, Komonova E. N. Vetrovaya eroziya ipylepodavlenie. Kurs lektsiy (Wind erosion and dust control» A course of lectures), Krasnoyarsk, Izd-vo SFU, 2008, 192 p.

8. Dokumentatsiya po ekologicheskomu sostoyaniyu kar'era Saryarka-Granit. Ch. 3. Prevyshenie PDK po pyli (Documentation on the ecological status of career Saryarka-Granite. Part 3. Excessive concentrations of dust), 2015.

UDC 622.271: 613.633: 616