Идентификация травмирующих и вредных факторов 1 страница
Реализация любой потенциальной опасности связана с возникновением опасной ситуации, т.е. такого сочетания условий и обстоятельств, которое создает значимую вероятность воздействия на человека опасного фактора. Значимость вероятности НС и гибели людей определяется прежде всего тем, насколько эта вероятность существенна с точки зрения ее восприятия обществом. Так, вероятность гибели человека порядка 1∙10-8 и ниже считается пренебрежимо малой и не учитывается в обеспечении БЖД [14].
Развитие аварийной или опасной ситуации в подавляющем большинстве реализаций носит вероятностный характер, что наглядно подтверждается последовательной моделью развития НС. В модели рассматриваются этапы восприятия (1) и осознания (2) опасности, принятия (3) и реализации решения (4) по защите от нее и доказывается, что на каждом этапе присутствует элемент случайности из-за возможных ошибок восприятия, неправильного или запоздавшего осознания опасности, ошибочного решения по способу защиты и ошибок в процессе реализации решения.
Для эффективной профилактики аварий и НС необходимы, во-первых, выявление или идентификация опасностей, во-вторых, их количественная оценка, в-третьих, достоверное прогнозирование возникновения опасных ситуаций и, в-четвертых, обоснованный выбор мероприятий по предупреждению аварий и катастроф.
2.1.1. Идентификация вредных и опасных факторов на производстве реализуется при инспектировании предприятий, анализе установленной отчетности по производственному травматизму и заболеваемости работников, а также с помощью современных расчетно-аналитических методов оценки опасностей. В результате применения первых двух процедур уточнятся перечень существенных опасностей для конкретной формы и вида труда, конкретных производств и ТС. Задача состоит не только в обнаружении опасностей, но и в определении их локализации, времени появления, продолжительности действия, вероятных последствий и возможных путей и методов защиты. Локализация опасностей в первую очередь подразумевает определение зон действия НФ, размеров и структуры этих зон и т.д. Расчетно-аналитические методы направлены на получение количественных характеристик опасностей и будут рассмотрены ниже в п.п. 2.1.2.
Инспектирование производств в РФ реализуется в процедуре периодической аттестации конкретных РМ. Аттестация и оценка УТ на РМ проводится в соответствии с "Типовым положением об аттестации, рационализации, учете и планировании рабочих мест" (№ 588-БГ от 14.02.86) и "Типовым положением об оценке условий труда на рабочих местах и порядке применения отраслевых перечней работ, на которых могут устанавливаться доплаты рабочим за условия труда" (приложение к постановлению Госкомтруда № 387/22-78 от 03.10.86). Мероприятия, проводимые по указанным документам, учитывают только сами РМ и не оценивают оборудование общего пользования (переносные, сверлильные, заточные станки и подъемно-транспортные средства). Между тем, перечисленные исключения являются существенными источниками опасности, а подъемно-транспортные средства – источником повышенной опасности. Поэтому при идентификации опасностей помимо конкретных РМ должны проверяться грунтовые сооружения и фундаменты, здания и сооружения, все вспомогательные постройки, транспортные коммуникации, производственные помещения, машинное оборудование и инструменты общего пользования, склады и хозяйственные службы, нагрузка на полы и перекрытия, лестницы и подъемники, крыши и дымовые трубы.
Второй важный источник информации включает статистику травматизма и заболеваемости, т.е. акты о НС на производстве, больничные листы и другие формы учета и отчетности.
В США широко распространены формы и карты идентификации опасных факторов, которые заполняются самими рабочими или с их слов. Карты содержат 10 - 15 вопросов (наименование фактора, частота и время его появления, продолжительность действия, возможные последствия, пути устранения фактора и его связи с неосторожностью персонала и ошибочными действиями). Итоговая оценка таких карт показала, что 1% их требует немедленных действий, 24% - быстрых мер для предупреждения НС, 50% их не указывало на серьезные опасности, а 25% содержали жалобы личного характера.
2.1.2. Количественная оценка аварийных ситуаций и НС на производстве представляет собой сложную и не до конца решенную проблему. На первый взгляд, наиболее пригодными являются экономические показатели, однако в последние два десятилетия чаще применяются другие подходы, среди которых наиболее перспективна концепция риска.
2.1.2.1. Методы оценки опасностей и концепция риска. Из экономических методов прежде всего привлекла внимание оценка материального ущерба из-за аварий и НС, в том числе ущерба из-за травм и болезней. На Западе в 1986 году прошла дискуссия на тему "Сколько надо потратить, чтобы спасти человеческую жизнь". Проблема не была решена и сняла из-за неэтичности самой постановки вопроса. Однако широкая практика личного страхования жизни, выплат наследникам погибших компенсаций по решению суда и объем финансирования программ по уменьшению смертельного риска позволили получить первые ориентировочные оценки. В США они колеблются между 650 тыс. и 7 млн. долларов.
Второй подход к экономической оценке опасности исходит из предпосылки, что средства, выделенные на уменьшение риска, предназначены для увеличения продолжительности жизни. Проведенные расчеты позволили сравнить величину расходов на конкретные мероприятия с полученным средним увеличением продолжительности жизни для всего населения США. При этом наибольший эффект при наименьших затратах (увеличение продолжительности жизни на несколько месяцев при затратах на 1 человека от 100 до 10000 долларов) дало введение мобильных реанимационных средств, автомобильных ремней безопасности и сернистых очистительных средств. Наибольшие расходы (105...108 долларов) и наименьшее увеличение продолжительности жизни (от 1 мин до 1 суток) отмечены при введении контроля за СО в отработанных газах автомобилей и установлении освещения на перекрестках.
Большее распространение получили подходы к оценке опасности, выраженные не в деньгах или удлинении жизни. Самой популярной мерой опасности стала концепция индивидуального риска. Разработка концепции риска ведется с 60-х годов [14] с установления первых статистических закономерностей развития НС, в частности, с установления того факта, что одна гибель пассажира в авиакатастрофах приходится на 1 млн. их посадок в самолет. Менее чем через 10 лет - в 1969 году - в США был введен первый стандарт с требованием учета риска аварий при проектировании новой техники. Сейчас принят термин "риск" и при количественной оценке НС. Опасности при этом рассматривается как постоянно действующий фактор, который реализуется при возникновении опасных ситуаций. Статистика таких реализаций позволяет вычислить их частоту, т.е. среднее число реализаций за интервал времени (обычно за год). Под риском НС понимается вероятность поражения людей при реализации опасности. Уровень риска НС зависит как от частоты реализации опасности, так и от вероятности присутствия человека в зоне ее действия. Поэтому риск НС можно рассчитать как произведение частоты реализации опасности на вероятность присутствия человека в зоне ее действия. Расчеты ведутся как относительно контингента "рискующих", т.е. занятых профессиональной деятельностью, например, с источником опасности, так и относительно более широких групп людей, вплоть до населения всей страны. Например, в США ежегодное чисто автоаварий составляет 50 млн., число смертельных исходов при них равно 10-3. Общее число погибших в авариях равно (50∙106 аварий/год) х (10-3 смертей/аварию) = 50000. Вероятность гибели любого из 100 млн. владельцев автомобилей равна 5∙104/108 = 5∙10-4, а вероятность гибели любого из 200 млн. жителей США равна 5∙10-4/2∙108 = 2,5∙10-4. Для 300 млн. жителей СНГ с общим числом погибших за год в автокатастрофах 60000 человек вероятности гибели от автодорожных происшествий составляет 6 ∙104/3∙108 = 2∙10-4 смертей/год на человека. В качестве примера в табл. 2 приведен индивидуальный риск смертельного исхода для населения США для наиболее существенных источников опасных факторов.
Таблица 2
| Причина гибели | Число жертв в год | Риск гибели |
| Автомобильный транспорт | 3*10-4 | |
| Падения | 9*10-5 | |
| Пожары и ожоги | 4*10-5 | |
| Утопления | 3*10-5 | |
| Огнестрельное оружие | 1*10-5 | |
| Производственное оборудование | 1*10-5 | |
| Общественный транспорт | 2*10-5 | |
| Падающие предметы | 6*10-6 | |
| Ядерная энергия (100 реакторов) | - | 2*10-10 |
| Электроток | 6*10-6 | |
| Общее число жертв | 6*10-4 |
Помимо индивидуального риска учитывается и социальный риск, под которым понимается зависимость между частотой реализации опасности и числом пораженных при этом людей. Социальный риск характеризует масштаб катастрофичности опасностей. Необходимость учета социального риска обусловлена большим значением общественного мнения при установлении уровня приемлемого риска и разработке стратегии обеспечения БЖД. В общественном мнении вызывают более резкую реакцию редкие аварии, но с большим числом погибших, например, аварии в шахтах, чем более число одиночных смертельных исходов (например, при электротравматизме). В то же время степень добровольного смертельного риска (например, в технических видах спорта) на 3 порядка выше, чем при вынужденном участии (например, при поражении не занятого в производстве населения при крупных промышленных авариях).
Приемлемый или допустимый уровень риска устанавливается в зависимости от конкретных социально-экономических условий общества. Он представляет собой определенный компромисс между стремлением к полной безопасности и технической реализуемостью полного обеспечения БЖД. Существенное значение могут иметь и экономические возможности повышения безопасности.
2.1.2.2. Методы количественной оценки индивидуального риска базируются на теории надежности ТС и широко используют ее основные понятия и полученные ею количественные характеристики надежности конкретных технических элементов и устройств (вероятность отказов, время наработки на отказ и т.д.) перед проведением расчетов уточняется перечень опасных факторов и определяются элементы технического оборудования и этапы технологического процесса (имеются ввиду периодические процессы с этапами загрузки и выгрузки реагентов и т.д.), которые требуют повышенного внимания с точки зрения БЖД. При этом применяются методы предварительного анализа опасностей (ПАО) и идентификации отказов. В процессе ПАО выявляются характерные для данного объекта опасности, определяются элементы объекта или этапы технологического процесса, с которым связано появление и действие установленных опасностей, и вводятся ограничения на анализ (например, исключаются возможности аварий из-за саботажа). Установленные в процессе ПАО опасности классифицируются по 4 группам: 1). пренебрежимые (обычно ошибки персонала и недостатки конструкции), которые не ведут к существенным нарушениям и НС; 2). граничные, которые хотя и нарушают функционирование объекта, но могут быть компенсированы или взяты под контроль; 3). критические, требующие принятия немедленных мер; 4). катастрофические опасности, ведущие к авариям и НС.
Идентификация отказов предусматривает их отнесение к одной из следующих 4 категорий: 1). потенциально приводящие к жертвам; 2).приводящие к невыполнению основной задачи; 3). приводящие к задержкам или снижению работоспособности; 4). приводящие к дополнительному обслуживанию.
Применение перечисленных методов позволяет выделить наиболее значимые опасности, для количественной оценки которых используется метод построения и анализа дерева отказов (или, по другой терминологии, дерева неполадок, опасностей, причин). В основе построения дерева опасностей лежит логико-аналитический метод установления причинно-следственных связей между опасными событиями, что обеспечивает возможность вычисления вероятности каждого такого события.
При установлении причинно-следственных связей целесообразно различать первичные отказы, причина которых заключена в самом объекте (обычно его естественное старение), и вторичные отказы, вызванные избыточными напряжениями при воздействии соседних элементов, ОС (например, потеря прочности при низких температурах) и персонала предприятия. Особую группу отказов составляют отказы из-за ошибочных команд, вызванные самопроизвольными сигналами управления, помехами и ошибками персонала. Многие глобальные аварии нашего времени связаны с такими ошибками (например, Чернобыль и Бхопал). При анализе причин каждого события решаются 2 вопроса: чем оно вызвано и достаточно ли только одной установленной причины для его возникновения. Установленная причина может быть необходимой и достаточной для изучаемого события, она может определять не одно, а несколько событий. Она может быть необходимой, но не является достаточной для возникновения события (следовательно, существует еще одна или несколько других необходимых причин).
Дерево опасностей строится с использованием 6 стандартных логических символов и 6 стандартных символов событий. Основными логическими символами являются "и" и "или":
Знак "и" означает, что выходное событие происходит, если все входные
события случаются одновременно;
Знак "или" означает, что выходное событие происходит, если случается любое
из входных событий.
Для построения сравнительно простого дерева отказов достаточно использовать следующие два символа событий:
| |
Анализируемое далее событие, в том числе вводимое логическим элементом;
Исходное событие, обеспеченное достаточными данными для количественных
оценок.
Головным событием дерева опасностей (верхом дерева) является производственная авария или НС. Само дерево состоит из последовательности событий, которые ведут к конечному событию и соединяются логическими знаками. Построение дерева ведется до исходных событий.
При построении дерева опасностей следует заменять абстрактные события менее абстрактными, разделять события на более элементарные, точно определять причину событий и находить совместно действующие причины и точно указывать место отказа элемента.
На рис. 5 приведен пример дерева отказов для сравнительно простого НС вследствие взрыва аппарата. В приведенном примере ограничено число возможных исходных событий и не все события анализируются с достаточной полнотой.
При анализе такого дерева определяют максимальные аварийные сочетания и минимальную траекторию, приводящую к конечному событию.
При сложном дереве опасностей возможны различные наборы исходных событий, ведущие к вершине дерева (аварийные сочетания). Полная совокупность таких сочетаний представляет собой все варианты событий, при которых возможна авария. При этом сравниваются различные маршруты, ведущие к вершине дерева, и определяются наиболее короткие, т.е. наиболее опасные. При необходимости разрабатываются рекомендации по введению изменений в системах контроля, управления и обеспечения безопасности (например, вводятся дополнительные блокировки и т.д.).
В основе количественной оценки риска аварии и НС лежит математический аппарат теории вероятности. Для простых примеров, когда отсутствуют условные вероятности, достаточно всего двух формул:
N
При знаке "и" Р(в) = П Р(Аi) (16)
i=1
N
при знаке "или" Р(в) = П [1 - Р (Аi)], (17)
i=1
где Р(в) – вероятность выходного события; Р(А1), Р(А2), …, Р(Аn) – вероятность входных событий.
В расчетах используются справочные данные (например, концентрационные пределы распространения пламени), данные технологического расчета (например, расчетная концентрация горючего вещества) и результаты дополнительных исследований. Данные по отказам различных элементов технических систем приведены в литературе по надежности. Относительно большой объем таких данных представлен в приложении 3 к ГОСТ 12.1.004-91.
Рис. 5. Дерево опасностей для НС при взрыве аппарата.
2.1.3. Прогнозирование и моделирование возникновения опасных ситуаций. Категорирование производства по степени опасности. Под прогнозированием понимается определение перспектив какого-либо явления. Необходимым условием успешного обеспечения БЖД является достоверный прогноз уровня травматизма и заболеваемости. Прогноз травматизма базируется на прогнозировании опасных ситуаций, определении риска их реализации. Общепринятыми методами научного прогнозирования являются экстраполяция, математическое моделирование и экспертные оценки, экстраполяций основывается на анализе временных рядов или результатах оценки тенденций развития современной техники. Именно так был обоснован прогноз комиссии акад. В.А. Легасова в начале 80-х годов о повсеместном назревании крупных аварий и катастроф (один из самых достоверных прогнозов в БЖД). При этом в качестве главной причин тяжелых последствий был назван недостаточных учет эргономических требований при разработке и эксплуатации современной техники.
На уровне предприятия необходимость прогноза аварий и НС возникает при каждом изменении технологии и установке новых машин и аппаратов. Только обоснованный прогноз обеспечит в этом случае успешную профилактику производственного травматизма и заболеваемости.
Математические модели при анализе и прогнозировании НС и травматизма разрабатываются для получения обоснованных прогнозов, установления количественных зависимостей, выявления скрытых закономерностей процессов, особенно в ситуациях, когда отсутствует возможность экспериментальной проверки безопасности новых конструкций и технологий.
Полученные при расчетах значения индивидуального и социального риска, результата прогнозирования и математического моделирования должны использоваться для нормирования опасности НС, обоснования нормативов для численности службы ОТ на предприятиях и количества обязательных занятий с рабочими по ОТ. В ФРГ, например, в зависимости от опасности и вредности труда устанавливается одночисловой нормативных показатель, меняющийся от 0,2 (работники управления) до 5,0 (поземные работы). С учетом этого показателя и количества работающих определяется и количеств работников по ОТ. В некоторых странах, например, в Голландии установлен в законодательном порядке приемлемый уровень индивидуального риска – 10-6 гибели/год, а в РФ - минимально допустимый риск пожаров – 10-6 (по ГОСТ 12.1.004-91). Максимально приемлемый риском для экосистем считается тот, при котором страдает 5% видов биогеоценоза. В ряде стран разрабатываются классификации профессиональной безопасности, один из примеров которой приведен в табл. 3 для РФ. Данные табл. 3, основанные на статистике реального травматизма, наглядно показывают, насколько резко различаются уровни опасности труда для представленных видов профессиональной деятельности. Такие обобщенные оценки мало пригодны при решении сложных социально-экономических проблем производственного травматизма.
Таблица 3
| Категории | Условия профессиональной деятельности | Риск смерти (на человека в год) | Профессия |
| Безопасные | Менее 1•10-4 | Текстильщики, обувщики и др. | |
| Относительно опасные | 1•10-4...1•10-3 | Судостроители, строители и др. | |
| Опасные | 1•10-3...1•10-2 | Верхолазы, трактористы, рыбаки и др. | |
| Особо опасные | Более 1•10-2 | Летчики-испытатели, летчики-реактивщики и др. |
2.1.4. Определение зон действия НФ при проектировании ТС и технологических процессов имеет большое значение для обеспечения БЖД как в процессе труда, так и при техногенных ЧС. Правда, зоны действия техногенных ЧС все чаще выходят за пределы предприятий, а основным контингентом пострадавших становятся люди, не связанные с этими предприятиями. Такие зоны действия можно устанавливать фактически для всех НФ производственной среды. Но попадание вредных химических веществ в воздух производственных помещений превращает весь их объем в одну зону с одинаковой концентрацией этих веществ. Практически не устанавливаются опасные зоны для шумов и вибраций, при воздействии которых обычно реализуется защита временем, а не расстоянием. Поэтому определение опасных зон в производственных условиях проводится для механических факторов, поражающего действия электротока, электромагнитных излучений и ИР.
СНиП Ш-4-80* различают постоянно опасные и потенциально опасные зоны. К первым относят зоны вблизи неизолированных токоведущих частей ЭУ, неогражденных перепадов по высоте на 1,3 м и более, в местах, где содержание ВВ в концентрациях выше ПДК или воздействует шум и/или вибрация выше ПДУ. К потенциально опасным зонам относят участки территории вблизи строящихся зданий или сооружений, этажи (ярусы) зданий и сооружений в одной захватке, над которыми происходит монтаж (демонтаж) конструкции или оборудования; зоны перемещения машин, оборудования или их частей, рабочих органов; места, над которыми происходит перемещение грузов грузоподъемными средствами.
СНиП Ш-4-80* также устанавливает границы опасных зон, в пределах которых действует опасность поражения электротоком и возможно падение предметов. Так, при повышении U от 1 до 500 кВ (при постоянном токе до 800 кВ) расстояния, ограничивающие опасную зону неогражденных неизолированных частей ЭУ или проекции на землю ближайшего провода воздушной ДЭЛ, увеличиваются с 1,5 до 9 м. Границы опасных зон вблизи движущихся частей и рабочих органов машин составляют 0,5...5 м и более (например, радиус опасной зоны экскаватора равен вылету стрелы + 5 м). Опасные зоны вблизи места перемещения грузов устанавливаются с учетом их габаритов и высоты возможного падения (при увеличении последней с 10 до 300...450 м граница опасной зоны увеличивается с 4 до 25...30 м).
 |
Радиус опасной зоны при взрыве аппарата RВЗ, м, определяется по формуле:
где РВЗ- давление взрыва (определяется расчетными методами или принимается равным 1 МПа); РАТМ - атмосферное давление -0,1 МПа; VГС - объем горючей смеси, м3 (приблизительно равен объему аппарата).
Размеры опасных зон, возникающих при стекании тока в землю, приведены в п.п. 1.4.7. Вокруг опасных производств (например, АЭС, химических и других предприятий) устанавливаются соответствующие санитарные и противопожарные разрывы (зоны), которые будут рассмотрены в п.п. 2.3.
2.1.5. Особенности современных аварий и катастроф и ПУТИ снижения их вероятности. Выше уже рассматривались причины резкого увеличения частоты и масштабов производственных аварий и катастроф и механизмы из развития. К настоящему времени определены направления хозяйственной деятельности, для которых в наибольшей степени характерны крупномасштабные аварии, выявились особенности их течения и специфика вызываемых ими нарушений и потерь. Наибольшее внимание общества привлекают аварии в атомной энергетике, химических производствах, угольной промышленности и на транспорте, так как в них значения социального риска наиболее велики. Причины же большой частоты аварий в перечисленных отраслях заключаются в повышенном уровне остаточного риска применяемых в них ТС и технологий.
Характерными особенностями аварий в атомной энергетике являются, во-первых, глобальный характер их последствий и, во-вторых, выраженная радиофобия общества, его обостренная реакция на все неполадки и отказы объектов атомной энергетики. После установления методами математического моделирования (одновременно в США и в нашей стране) наступления наиболее вероятных последствий масштабных ядерных взрывов ("ядерной зимы" и фактического уничтожения земной цивилизации) и серии реальных ядерных катастроф типа Чернобыльской каждый отказ оборудования АЭС вызывает бурную реакцию населения о требованиями закрытия АЭС.
В химической промышленности крупномасштабные аварии выделены в отдельную группу основных опасностей химических производств, к которым относят крупномасштабные пожары, взрывы и токсические выбросы. При громадных запасах исходного сырья (на крупных нефтехимических предприятиях эти запасы могут достигнуть сотен тысяч тонн нефти), промежуточных и конечных горючих продуктов такие пожары могут охватить площади до сотен тысяч м2 и сопровождаться большими разрушениями и человеческими жертвами. При авариях на химпроизводствах возможно образование парогазовых облаков, переобогащенных топливом, которые при наличии источника зажигания горят вокруг внешней оболочки, образуя огневой шар диаметром от десятков до сотен метров. Радиус поражения людей при этом перекрывает все установленные НТД противопожарные разрывы, а число пострадавших исчисляется десятками и сотнями. Так, от огневого шара 19.11.84г. в пригороде Мехико погиб 561 чел., получили ожоги более 7000 чел. При крупных разливах горючего вещества пожар может привести к "огненному шторму" с ветрами ураганной силы, направленными к центру пожара, и образованием смерчевых структур.
Вторым видом основных опасностей химпроизводств являются взрывы КВВ (станция Арзамас-1 в 1988 году) и объемные взрывы пыли, газа и паровых облаков. Примером разрушительной силы таких взрывов может служить взрыв вследствие разрушения продуктопровода под Уфой 4.06.89, когда в зону взрыва попали 2 пассажирских поезда, а число пострадавших превысило 780 человек.
Третьим видом основных опасностей являются токсические выбросы, наиболее известным из которых является выброс метилизоцианита в г. Бхопале. В РФ самыми частыми являются выбросы хлора, неоднократно приводившие к человеческим жертвам.
Для угольной промышленности характерны частые взрывы метана, число жертв при которых нередко достигает нескольких десятков человек. Помимо элементарных нарушений ТБ одной из ведущих причин таких взрывов явились заведомо опасные условия добычи угля на ряде шахт.
Значительное место среди крупных аварий занимают транспортные. Гибель пассажирского парохода "Адмирал Нахимов", многочисленные крушения поездов, недавняя (октябрь 1995г.) авария в Бакинском метро сопровождались каждое гибелью десятков и сотен людей. Еще большие потери - до нескольких тысяч человек - были при авариях морских паромов (в Эстонии, Китае и на Филиппинах).
Масштабы вышеуказанных аварий и катастроф требуют, во-первых, повышения надежности и безопасности на всей цепочке "проектирование - изготовление - эксплуатация". Общий подход к обеспечению безопасности при разработке технических объектов может быть представлен в виде следующей последовательности: проект - удаление - защита - предостережение - тренировка. При обнаружении возможных опасностей проектировщик обязан устранить или резко уменьшить вероятность их реализации. При невозможности полного обеспечения БЖД, т.е. в случае имеющегося остаточного риска - объективной предпосылки производственных аварий, проектировщик обязан обеспечить удаление человека из опасной зоны (дистанционное управление, применение роботов) или опасных факторов из рабочей зоны (токсических веществ, излучений и т.д.). При невозможности решения проблемы указанными способами необходима разработка соответствующих систем защиты и сигнализации об опасности (предостережение). Последним элементом обеспечения БЖД являются обучение и тренировка работника, овладение навыками безопасной работы.