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).