Файл: Вассерман, А. Д. Методы оценки вентиляционных систем рудников.pdf

ловым излучением тел. Микроклимат производственных помеще­ ний постоянно меняется в зависимости от колебаний внешних метеоусловий. В шахтах в зимний период влияние внешних усло­ вий сказывается незначительно, а в летний период (для части рудников и в зимнии) микроклиматическии режим в значительной степени определяется внешними условиями.

Проблему нормирования производственного микроклимата Г. X. Шахбазян считает одной из основных проблем гигиены труда. Производственный микроклимат, его отдельные компоненты и их совокупность оказывают влияние на ход биологических про­ цессов в организме человека, на работоспособность и производи­ тельность труда, а в известных условиях и способствуют возник­ новению тех или иных заболеваний.

В гигиенической проблеме микроклимата различают две важ­ ные части: 1) определение гигиенических норм микроклимата и 2) мероприятия по нормализации микроклиматических условий, выходящих за пределы гигиенических норм. При решении первого вопроса рекомендуется исходить из единства факторов внешней среды и организма. В качестве гигиенических норм принимаются лишь те показатели факторов внешней среды, которые не влияют отрицательно на организм или даже обусловливают благоприят­ ное воздействие на него.

В связи с этим создание нормальных (комфортных) условий производственного микроклимата является актуальной проблем­ ной задачей, решение которой позволит продлить жизнь человека, а следовательно, и его производственную деятельность, и значи­ тельно повысить производительность общественного труда.

Особенно опасными с точки зрения заболеваний и производст­ венной психологии являются так называемые околонулевые тем­ пературы (0 до + 1 0 ° С). К. В. Ли и А. М. Бондарев [23, 24] отмечают, что околонулевые температуры (+10° С), характерные для части подземных рудников, способствуют переохлаждению и снижают сопротивляемость организма.

Нормирование влажности воздуха связано с большими труд­ ностями как в гигиеническом обосновании, так и в техническом достижении влажностных норм на производстве. Изменение влаж­ ности воздуха мало влияет на физиологические функции человека, сдвиги которых обычно и изучаются для целей нормирования. Так, имеются утверждения [23], что изменение влажности на 50% при температуре воздуха, равной 31—32°, совершенно не ощу­ тимо для человека, и даже повышение температуры воздуха до 37—42° приводит к повышению температуры тела на 0.2—0.3°. В рудничных условиях максимальное изменение влажности воз­ духа не превышает 20 — 25% (для одной и той же выработки), поэтому ее можно считать стабильным параметром.

По вопросу влияния скорости движения воздуха на организм следует указать, что движение воздуха со скоростью 3 м/сек.

13

практически не производит большого охлаждающего действия в сравнении с более низкими скоростями, но при скорости более 5 м/сек. возникают неблагоприятные ощущения в организме.

Таким образом, нормирование микроклимата должно пресле­ довать цель установления динамического климата иа производ­ стве, допускающего колебания как отдельных компонентов, так и сочетаний их в строгих пределах, так как организм человека обладает способностью регулировать жизненные функции в ши­ роком диапазоне колебаний условий внешней среды.

В настоящее время А. А. Шапталой[25] ведутся работы по фи­ зиологической оценке шахтного микроклимата на глубоких го­ ризонтах, есть отдельные сведения и о комфортности условий труда при отрицательных температурах — работы И. А. Арнольди [26], Ю. Д. Дядькина [27] для шахт в условиях вечной мерзлоты и К. В. Ли [25] и других для условий открытых горных работ. 10. Д. Дядькин [27], рассматривая вопросы гигиенической оценки микроклимата выработок в толще многолетнемерзлых по­ род и терморегуляции горнорабочих при низких температурах, предлояшл формулу для определения общей теплопотери рабочего при низких температурах в рудниках, находящихся в зоне вечной мерзлоты.

Расчеты по этой формуле показывали, что радиационная тепло­ отдача шахтеров выше в 1.35—1.65 раза по сравнению с карьер­ ными рабочими. Это соотношение близко к экспериментальным дан­ ным И. А. Арнольди [26]: при температуре —18° С интенсивность отрицательной радиации у рабочих карьера в Норильске состав­ ляла 5.7—8.6, а у шахтеров — 11.5—14.6 ккал./см2час., т. е. под­ земным рабочим присуще перенапряжение терморегуляции.

Предельно допустимую температуру рудничного воздуха 10. Д. Дядькин рекомендует определять исходя из норм жесткости погоды и условий одинаковой напряженности терморегуляции подземных и карьерных рабочих. По нашему мнению, методи­ ческий подход 10. Д. Дядькина к нормированию рудничного микроклимата является достаточно простым, однако расчеты тем­ ператур по нормам жесткости погоды значительно снижают объек­ тивность предложенного им метода. Для использования этого метода в других климатических условиях требуется дополнитель­ ная проверка.

Н. К. Витте [28] указывает, что микроклимат, близкий к ком­ форту, можно создать соответствующим сочетанием отдельных элементов микроклимата. Кроме того, он отмечает, что нормативы микроклимата доляшы давать реально выполнимые указания, как превратить дискомфортные условия в комфортные.

Поскольку условия микроклимата в отдельные периоды на мно­ гих рудниках СССР и в первую очередь в Заполярье являются дискомфортными, а создание комфортных условий связано со зна­ чительными экономическими затратами, нам представляется, что

14

в этих случаях к решению вопроса о нормализации терморегуля­ ции организма следует подходить с особой тщательностью. Необ­ ходимо улучшение микроклиматических условий и на рудниках комбината «Апатит» в связи с довольно высоким процентом про­ студных заболеваний к общему проценту болезней.

Что же касается вопроса экономической оценки систем провет­ ривания, а также мероприятий, улучшающих микроклиматиче­ ские условия, то, как нам известно, каких-либо работ в этом на­ правлении ие проводилось. Поэтому, даже собрав воедино все имеющиеся сведения, трудно составить научно обоснованную ме­ тодику подсчета экономической эффективности вентиляционной системы. С этой точки зрения весьма ценными, на наш взгляд, яв­ ляются работы, проводимые Центральным научно-исследова­ тельским институтом охраны труда ВЦСПС по оценке заболевае­ мости рабочих от внешних условий труда с позиции теории риска (вероятностно-статистическая оценка). По нашему мнению, эти работы наиболее отвечают требованиям промышленности, учиты­ вают комплексное влияние метеорологических, производственных и социологических факторов. Они значительно облегчат после­ дующие расчеты и оценку заболеваемости. Однако указанные работы начаты применительно к не горным предприятиям, а в част­ ности к московскому заводу «Шарикоподшипник», и находятся в стадии эксперимента.

Поэтому, даже имея соответствующую методологию, необхо­ димые данные по физиолого-гигиенической оценке рудничного микроклимата возможно получить только при постановке соот­ ветствующих технико-медицинских исследований на подземных рудниках. Естественно, что и эта задача имеет огромное экономи­ ческое значение не только для рудников Заполярья, но и во все­ союзном масштабе. Она связана не только с проблемой экономи­ ческой оценки вентиляционных систем рудников, но является зна­ чительной частью важнейшей проблемы акклиматизации в целом и через нее связана с проблемой оптимального размещения и раз­ вития производительных сил в богатейших районах Крайнего Севера.

Наиболее интересна с общих позиций работа [12], проведенная на шахтах Венгерской Народной Республики. В этой работе пред­ ложена номограмма изменения производительности труда от охлаж­ дающего действия атмосферы подземных выработок. Правда, в но­ мограмме основное место занимают высокие температуры (пони­ женная охлаждающая способность) рудничного воздуха, однако использование ее все же представляется возможным.

Вместе с тем для определения комфортных параметров руднич­ ного микроклимата вопрос изучения влияния рудничного микро­ климата на изменение производительности труда и производст­ венно обусловленные простудные заболевания подземных рабочих по-прежнему остается актуальным.

15

Г л а в а 2

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ РУДНИКА

На первом этапе, как указывалось в главе 1, необходимо опре­ делить комплекс показателей, по которому можно было бы объек­ тивно оценивать технические решения, касающиеся вентиляцион­ ной системы. В соответствии с поставленными в 1.4 задачами в дан­ ной главе рассматриваются в логической последовательности оценки надежности, эффективности и качества функционирования, позволяющие в необходимой и достаточной мере дать объективную характеристику системы и являющиеся основой для последующих объективных экономических расчетов. Здесь же на примере апа­ титовых рудников показано определение аэродинамических пара­ метров и надежности элементов вентиляционных сетей для расче­ тов по разрабатываемой методике.

2.1. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Вентиляционные системы рудников являются сложными много­ компонентными системами, комплексом неоднородных сложносое­ диненных элементов: электромеханических узлов, аэродинамиче­ ских каналов, распределительных элементов (вентиляторных уста­ новок и вентиляционных сооружений) и воздушных потоков. Кроме того, вентиляционная сеть любого рудника в топологическом плане является сложной разветвленной несимметричной системой. Все элементы вентиляционной системы функционально связаны и взаимообусловлены. Конечной целью функционирования такой системы является осуществление надежного заданного воздухораспределеиия по выработкам. С этих позиций нами и рассматри­ вается ее эффективность. Для определения надежности функцио­ нирования единичных элементов вентиляционной системы приме-

технике-и**

библиотека СССР

нимы общие методы теории надежности. Основным критерием на­ дежности системы является вероятность Р безотказной работы ее в течение заданного времени t:

где ti — интервал времени между последовательными отказами;

п— количество отказов за время испытания или наблюдения.

-В качестве дополнительного критерия надежности используют суммарную частоту отказов системы X (<), называемую также пара­ метром потока отказов

п

1= П *

2 * *

Для оценки надежности системы в целом рассмотрим вначале ее элементы. В процессе работы системы вышедшие из строя эле­ менты обладают свойством восстановления — восстанавливаемые элементы — и невосстановления (замены) — невосстанавливаемые элементы. Надежность восстанавливаемых элементов оцени­ вается наработкой на отказ Г (, вероятностью безотказной работы Р . (t) и временем восстановления Tvj. Надежность невосстанавливаемых элементов, заменяемых в процессе работы, оценивается наработкой до отказа Т вероятностью безотказной работы Р . (t)

и временем замены Т7 .. Параметр потока отказов элемента вы­ числяется как

где mi (t) — число отказов элемента за время испытаний (наблю­ дений) ;

N — число одинаковых испытываемых элементов; t„ — время испытаний.

Наработка на отказ

Т ,=

\_ h •

Поток отказов элементов характеризуется одновременностью появления событий, режимом изменения потока отказов и проте­ канием потока отказов в зависимости от протекания предыдущих отказов.

Поток отказов называется о р д и н а р н ы м , когда одновре­ менное появление двух и более отказов можно считать практи­

18