самоспасатель



Предыдущая | Следующая

 

самоспасатель Использование специальных средств защиты органов дыхания при ликвидации аварий в шахте – мера вынужденная и необходимая. В настоящее время на вооружении горноспасателей имеются изолирующие регенеративные респираторы на сжатом кислороде. У горнорабочих шахт в качестве средства индивидуальной защиты применяются изолирующие самоспасатели, принцип действия которых основан на использовании химически связанного кислорода.
Источником дыхания в этих аппаратах является кислород. В современных изолирующих респираторах (Р-30 и Р34), работающих на сжатом кислороде, его концентрация в дыхательной смеси равна 30-40 %. В изолирующих самоспасателях типа ШСС, работающих на химически-связанном кислороде, эта концентрация составляет 70-90 %, а иногда достигает 100 %.
Многочисленные аварии на шахтах Кузбасса в основном обязывали горнорабочих применять средства индивидуальной защиты органов дыхания, чтобы обеспечить себе безопасный выход из шахты. Однако выход в самоспасателях проходил не всегда благополучно.
Многие были вынуждены досрочно выключаться из них, объясняя это различным дискомфортом: жжение в горле, першение, одышка и т. д.
Комиссия Госгортехнадзора России проверила действие самоспасателей ШСС-Т и ШСС-1У и установила «типовые» причины плохого самочувствия при дыхании в этих самоспасателях: высокое сопротивление на вдохе, чувство жжения в горле, сухость во рту. Среднее содержание кислорода в дыхательной смеси за период гарантированного срока защитного действия в них, составило:
79,3 % у ШСС - Т, и 85,2 % у ШСС - 1У.
Пытаясь понять причину проявления дискомфортных явлений, члены комиссии обратили внимание на высокое содержание кислорода в дыхательной смеси. ГОСТ Р 12.4.220 - 2001 «Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели)» предусматривает ограничение процентного содержания кислорода в дыхательной смеси лишь в нижних пределах. Пункт 5.1.3 ГОСТа гласит, что объемная доля кислорода во вдыхаемой смеси из самоспасателя должна быть не менее 21 %. Допускается кратковременное понижение объемной доли кислорода до 19 % в начальный период испытаний, на время - до 3 мин, хотя некоторые ученые считают безвредными более низкие значения. В то же время, максимальные значения кислорода в дыхательной смеси, не ограничиваются.
А так ли безвреден кислород в высоких концентрациях?
Роль кислорода в дыхательном процессе огромна, наряду с положительными качествами, он как сильнейший окислитель имеет и отрицательные.
Многие ученые по-разному оценивают влияние чистого кислорода на организм человека. Например, В.В. Ходот отмечает, что «...при незначительном падении концентрации кислорода в окружающем воздухе дыхательные органы легко компенсируют падение его парциального давления увеличением вентиляции легких. Обеднение воздуха кислородом не замечается вплоть до 14-15 %». Н.С. Диденко в книге «Регенеративные респираторы для горноспасательных работ» также пишет о низкой концентрации кислорода, что «...Здоровый человек, при вдыхании воздуха с объемной долей кислорода 14-15 %, субъективно не ощущает недостатка последнего, так как падение парциального давления кислорода в альвеолах компенсируется увеличением легочной вентиляции. Дальнейшее уменьшение объемной доли кислорода вызывает гипоксию, что приводит к кислородному голоданию. Считается, что фильтрующие респираторы пригодны для защиты органов дыхания при объемной доле кислорода не менее 18 %, а фильтрующие самоспасатели для горнорабочих - не менее 17 % ».
Если предельные минимальные концентрации кислорода были определены однозначно, то с повышенными концентрациями дело обстоит несколько сложнее. Впервые действие кислорода на организм животных и человека при повышенном парциальном давлении исследовал французский ученый Поль Бер (P. Bert, 1878 г.). Из многочисленных опытов и наблюдений он сделал вывод о том, что кислород является «быстроубивающим ядом, как только его количество в артериальной крови поднимается до 35 см3 на 100 мл крови».
Бер впервые указал, что при увеличении напряжения кислорода в организме уменьшается газообмен - потребление кислорода и выделение углекислого газа - повышается концентрация сахара в крови, уменьшается количество азота - мочевины в моче, замедляется работа сердца, редкими становятся пульс и дыхание, снижается температура тела.
При большой концентрации кислорода он не только полностью насыщает гемоглобин, но и проникает в органы и ткани, насыщая организм. В этом случае происходит интенсивное выделение азота из организма, особенно это заметно в первые 20 - 40 мин. За этот период организм человека выделяет от 2,5 до 6 л азота в среднем в зависимости от его индивидуальности. Вот почему в момент включения в респиратор велика «азотная опасность», и необходимо энергичное промывание дыхательной системы от накапливающегося в ней азота. Следует отметить, что данный факт подтверждает: азотирование системы респиратора происходит только при повышенных концентрациях кислорода в дыхательной смеси, и тем сильнее, чем выше эта концентрация.
Повышенное содержание кислорода в дыхательной смеси вредно для организма человека. Оптимальным значением его величины в изолирующих респираторах и самоспасателях можно считать 17-21 % по объему при нормальном атмосферном давлении.
При более высоких концентрациях кислорода в дыхательной смеси необходимо предусматривать комплекс медицинских рекомендаций и инструкций по безопасному использованию того или иного средства индивидуальной защиты.
К сожалению, этого нет ни в одной из инструкций по эксплуатации изолирующих самоспасателей. Пользователь обязательно должен знать о всех негативных моментах, возникающих в процессе дыхания, и тогда он будет к ним готов. В настоящее время он испытывает не только дискомфорт. Возникает чувство страха и сомнение в исправности прибора. Ощущение непредсказуемости при дальнейшем дыхании в самоспасателе наталкивает некоторых горняков на мысль выключиться из него.
Кроме того, время защитного действия (ВЗД) самоспасателей, согласно п. 5.1.1
ГОСТ Р 12.4.220 - 2001, должно быть не менее номинального при условиях: температура окружающей среды от -20 до +40°С; легочная вентиляция – 35 л/мин.
При температуре окружающей среды от +15 до +25°С и легочной вентиляции легких 70 л/мин ВЗД должно составлять не менее 30 % от номинального. Под легочной вентиляцией легких понимается объем воздуха, проходящего через легкие в единицу времени (обычно в минуту). Выход людей из шахты в самоспасателях относится к работе средней тяжести и соответствует режиму № 6 (см. таблицу).
Работа средней тяжести сопровождается учащением дыхания до 25-30 вдохов в мин., увеличением дыхательного объема до 1-1,2 л, а объема легочной вентиляции – до 25-30 л/мин. Число сердечных сокращений возрастает до 100-120 в мин., а расход энергии увеличивается до 300-360 ккал/ч.
Из таблицы видно, что выход горнорабочих из аварийного участка не всегда соответствует средней нагрузке. Передвижение по крутонаклонным выработкам большой протяженности, в условиях высокого нервного напряжения уже будет относиться к тяжелым видам горно-спасательных работ. Вот как характеризует физиологические параметры человека при таких нагрузках С.А. Брандис: «Тяжелая работа вызывает значительные изменения всех показателей дыхания и кровообращения. Частота дыхания достигает 30-40 вдохов в мин. Дыхательный объем может увеличиваться до 2-3 л, объем легочной вентиляции возрастает до 40-60 л/мин. Частота пульса достигает 140-160 ударов в мин, а потребление кислорода возрастает до 2-2,5 л/мин.
Такая работа обычно не совершается непрерывно, а требует кратковременного отдыха». Учитывая этот факт, можно предположить, что при выходе в самоспасателях, горнорабочие часто попадают в ситуацию, связанную с тяжелыми физическими нагрузками.
В таких случаях ГОСТ Р 12.4.220 - 2001
допускает снижение ВЗД до 30 % от номинального, т.е. до 20 мин. Этого времени явно недостаточно для безопасного выхода людей из аварийного участка. Существующий ГОСТ допускает производство самоспасателей с ВЗД до 90 мин, но тогда его вес будет 4,5 кг, а гарантированный срок защитного действия возрастет всего лишь до 30 мин. Возникают определенные сомнения, что такой самоспасатель всегда будет находиться на горнорабочем или рядом с ним, как того требует инструкция по эксплуатации. В большинстве случаев это условие не выполняется из-за неудобства при работе.
На наш взгляд, самоспасатели на химически связанном кислороде исчерпали себя как средство индивидуальной защиты органов дыхания. В современных условиях развития народного хозяйства горная промышленность нуждается в самоспасателях с достаточным временем защитного действия (не менее 2 ч), малогабаритном и легком.
Кроме того, дыхание в нем должно быть достаточно надежным и комфортным.
Кратковременное вдыхание чистого кислорода в спокойной обстановке в большинстве случаев полезно для организма, но в экстремальных ситуациях и при больших физических нагрузках противоречит самой физиологии человеческого организма.
Кемеровским экспериментальным заводом средств безопасности совместно с ВГСЧ и НПО «Горноспасатель», ведется работа по созданию самоспасателя, работающего на сжатом кислороде. На рисунке представлен его внешний вид. На данный аппарат получен патент Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патент и товарный знак № 38618 с приоритетом использования начиная с марта 2004 г.
Принцип работы самоспасателя основан на регенерации выдыхаемого воздуха и его повторном использовании в дыхательном процессе. Кроме того, данный аппарат можно использовать для преодоления подводных преград.
Тогда он работает по принципу аква Дыхательный аппарат содержит дыхательный мешок 1,малолитражный баллон 2, кислородно-распределительный блок 3, регенеративный патрон 4, манометр 5, дыхательный шланг 6 с патрубком, на котором с помощью герметичной мундштучной коробки 7 закреплен загубник 8. Аппарат снабжен вторым клапаном выдоха 9 с герметичным съемным колпачком 10, установленным в коробке 9 между загубником 8 и дыхательным шлангом 6. Для контроля давления кислорода в баллоне дыхательный аппарат снабжен манометром 5. Для преобразования высокого давления в низкое (4 атм) служит редуктор 12. В случае переполнения дыхательного мешка избыток воздуха удаляется через избыточный клапан 13.
Режим 1 10 12 15 Энергозатраты 80 Вт 160 Вт 400 Вт 475 Вт 775 Вт 910 Вт 1100 Вт Характеристика состояния человека, вида и тяжести физической нагрузки Покой, в положении лежа, основной обмен веществ и энергии.
Отдых горноспасателя, вкл. в респиратор, в шахтных условиях.
Горно-спасательная работа средней тяжести. Основная расчетная и испытательная нагрузка для регенеративных респираторов.
Выход горнорабочего в самоспасателе из аварийного участка. Основная расчетная и испытательная нагрузка для изолирующих самоспасателей.
Тяжелая горно-спасательная работа, требующая периодического уменьшения напряжения или отдыха.
Предельная нагрузка для выхода горнорабочего в изолирующем самоспасателе из аварийного участка.
Очень тяжелая горно-спасательная работа, которая может выполняться лишь кратковременно и повторяться после отдыха.

При открытом вентиле баллона 11 кислород поступает в кислороднораспределительный блок 3. При вдохе очищенный в регенеративном патроне воздух из дыхательного мешка 1 также поступает в кислородно-распределительное устройство, где обогащается кислородом и проходит в дыхательный шланг 6 и далее через загубник 8 - в легкие человека. Кислород в этом режиме нормального дыхания поступает с постоянной подачей 0,5-0,6 л/мин.
При выдохе воздух из легких человека через загубник 8 и дыхательный шланг 6 поступает в кислородно-распределительный блок 3 и далее проходит в регенеративный патрон 4, где очищается от углекислоты и влаги, а затем поступает в дыхательный мешок 1, и цикл дыхания повторяется. При увеличении потребления воздуха, например при глубоком вдохе, расход кислорода увеличивается до 60-150 л/мин кислородно-распределительным устройством, в котором предусмотрено наличие легочного автомата.
Для работы под водой снимают герметичный колпачок 10 со второго клапана выдоха 9. Под действием давления воды происходит сжатие дыхательного мешка 1, что не позволяет выдохнуть в него. Поэтому дыхание под водой будет осуществляться в основном за счет поступления кислорода из баллона 1. Выдох из легких человека происходит через второй клапан выдоха 9, непосредственно в окружающую среду, минуя регенеративный патрон 4.
После завершения периода пребывания под водой клапан выдоха 9 закрывают герметичным колпачком 10. Процесс нормального дыхания с использованием регенеративного патрона и дыхательного мешка восстанавливается.
Таким образом, дыхательный аппарат позволяет находиться под водой в течение небольшого периода и исключить при этом баротравмы легких.
Данный самоспасатель может найти применение не только в горной промышленности, но и в других отраслях народного хозяйства. Достаточно сказать, что его вес будет 3-3,5 кг, а время защитного действия – 2 часа.
Кроме того, самоспасатель можно использовать многократно. Достаточно наполнить баллон кислородом и перезарядить патрон с ХПИ. Эту работу можно выполнять уже сегодня на ВГС шахт. К достоинствам самоспасателя на сжатом кислороде можно отнести его пожаробезопасность при использовании в шахтах, опасных по газу и пыли.
Этого нельзя сказать о самоспасателях на химическисвязанном кислороде.
Для пользователя появилась также возможность следить за остатком кислорода в системе по манометру.
Предварительными испытаниями самоспасателя в ООО «Горноспасатель» 11 5 6 3 12 5 3 на стационарном «Аппарате искусственной вентиляции легких РО-6Н-05 модель 185» в режиме средней тяжести № 5, было установлено время защитного действия – 140 мин. Предстоят дальнейшие испытания на человеке для установления физиологических показа 4 1 телей и приведения их к нормативным согласно ОСТ 12.43.247-83 «Респираторы изолирующие регенеративные для горно-спасательных работ».
Дальнейшее совершенствование СИЗ должно быть направлено по пути создания благоприятной дыхательной смеси с содержанием кислорода на вдохе 17-21 %. И эту задачу необходимо ставить, в первую очередь, перед институтами, занимающимися вопросами 1 А 2 безопасности в промышленности.
А пока решается вопрос о разра ботке новых средств индивидуальной защиты, в шахте, где времени выхода в самоспасателях недостаточно, необходимо устанавливать передвижные пункты спасения. Стратегически этот вопрос нужно решать на стадии строительства или реконструкции горного предприятия, где необходимо предусматривать место и создавать условия для этих целей. А еще лучше, если предусматривать на стадии строительства шахт такую раскройку шахтного поля, при которой время выхода на свежую струю воздуха будет минимальным, не более 20-30 мин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ходот В.В. Горно-спасательное дело.
- М.: Углетехиздат, 1951.
2. Диденко Н.С. Регенеративные респираторы для горно-спасательных работ.
- М.: Недра, 1990.
3. Брандис С.А. Очерки по физиологии и гигиене труда горноспасателей. - М.:
Медицина, 1970.
4. Акт проверки работоспособности изолирующих самоспасателей ШСС-Т и ШСС-1У, находящихся в эксплуатации на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь».
- Новокузнецк, 2003.
5. ГОСТ Р 12.4.220 – 2001. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели) – М.:
Госстандарт России.
6. Фролов В.Ф. Эндогенное дыхание медицина третьего тысячелетия. ООО фирма «Динамика» - Новосибирск, 7. Правила безопасности в угольных шахтах – М., 2003.
Регенеративный самоспасатель:
1 - дыхательный мешок; 2 - баллон с кислородом; 3 - кислородно-распределительное устройство; 4 - регенеративный патрон; 5 - манометр; 6 - дыхательный шланг; 7 - мундштучная коробка; 8 - загубник; 9 - клапан выдоха; 10 - съемный колпачок; 11 - вентиль баллона; 12 - редуктор; 13 - избыточный клапан `````````````````````````````` Создание комплекса подземной радиосвязи в угледобывающих шахтах (на примере ОАО «Шахта «Заречная») Шахта «Заречная» была основана в 1953 г. для разработки подземных месторождений угля в Кемеровской области (г. Полысаево). Первоначально добыча угля осуществлялась гидроспособом, но с 1994 г. предприятие перешло на обычную «сухую» технологию. Стремительный рост добычи угля потребовал внедрения новых технологий и технического перевооружения всего предприятия. Сначала на шахте «Заречная» было внедрено современное транспортное оборудование, что позволило резко сократить объемы ручного труда на доставочных работах, уменьшить риск и аварийность. Затем в 2004 г. руководство предприятия приняло решение о модернизации сети связи и создании системы подвижной радиосвязи под землей. В ходе сравнительного анализа различного оборудования было выбрано решение на основе излучающего кабеля, предложенное системным интегратором «Компания «Информационная индустрия».
«Информационная индустрия» внедряет системы подземной радиосвязи с 2001 г., и горно-подземная связь является одним из основных направлений развития бизнеса компании наряду с системами транкинговой и спутниковой связи, сетями широкополосного доступа и защитой информации. Компания осуществила ряд проектов по созданию сетей горно-подземной радиосвязи в Норильском промышленном регионе.
Благодаря внедрению системы подвижной радиосвязи на основе излучающего кабеля на рудниках были достигнуты значительные успехи в общей организации шахтных работ, оптимизирован процесс управления, увеличена производительность труда горняков, и повышена его безопасность.
В 2004 г. специалисты «Компании Информационная индустрия» разработали первую российскую систему подземной радиосвязи «Талнах» на базе излучающего кабеля. Данная технология является наиболее распространенной в мире для создания сетей подвижной радиосвязи в шахтах и подземных тоннелях.
Помимо непосредственно излучающего кабеля в состав системы «Талнах» входят линейные двусторонние усилители, компенсирующие затухание радио- и видеосигналов в кабеле. Усилители имеют встроенный модуль диагностики, позволяющий осуществлять сбор информации об их работе и изменять их параметры. Взрывобезопасные блоки питания обеспечивают активное линейное оборудование системы искробезопасным электропитанием. Для подключения к основному кабелю участков, проложенных в боковых тоннелях, используются пассивные ответвители.
Согласованную нагрузку излучающего кабеля обеспечивают согласующие оконечные устройства. Искрозащищенное разделение подземного антенно-фидерного тракта и выходных цепей базового оборудования осуществляется при помощи искрозащитного барьера.
Кроме того, в состав системы входят модули передачи данных для организации каналов передачи данных и подключения контроллеров технологического оборудования с искробезопасным интерфейсом RS485. Система «Талнах» успешно прошла эксплуатационные испытания и испытания на безопасность в лаборатории взрывозащищенного и рудничного электрооборудования МОС «Сертиум» (Заключение № 12 ГБ052004). Специалисты ОАО «Шахта «Заречная» высоко оценили технические характеристики системы «Талнах» и ее широкие потенциальные возможности в плане использования дополнительных приложений (передача данных, система позиционирования, промышленное телевидение и т.д.).
В соответствии с требованиями заказчика на первом этапе создания система обеспечивает:
- организацию переговоров горного диспетчера с радиоабонентами;
- организацию переговоров между радиоабонентами;
- организацию исходящих вызовов в АТС шахты;
- сбор и обработку диагностической информации от линейных усилителей.
Для решения поставленных задач инженеры «Компании «Информационная индустрия» предложили интегрированное решение на базе оборудования «Талнах» и МСА 1000.
В состав сети подземной радиосвязи первого этапа входят:
• базовая радиостанция с блоками системы диагностики линейных усилителей и системы позиционирования персонала и техники;
• подземная излучающая кабельная сеть;
• взрывозащищенные абонентские радиостанции.
Кроме того, ОАО «Шахта «Заречная» потребовалась система определения местоположения дизелевозов в подземной части шахты. Специалисты «Компании «Информационная индустрия» разработали специализированное приложение - систему позиционирования. Возможности системы позволяют отображать как в табличном, так и в графическом виде на мониторах автоматизированных рабочих мест оперативного и инженерно-технического персонала информацию о передвижении рельсового транспорта в реальном времени. На шахте «Заречная» абонентские датчики системы позиционирования, предназначенные для идентификации персонала и техники, были установлены на дизелевозах.
Линейные считыватели осуществляют сбор информации с абонентских датчиков и передачу ее на автоматизированное рабочее место диспетчера оснащенное специализированным программным обеспечением.
По словам технического директора ОАО «Шахта «Заречная» А.И.Гудкова, «благодаря вводу в эксплуатацию комплекса появилась возможность более эффективно управлять перемещением транспорта за счет осуществления оперативной радиосвязи между машинистами дизелевозов и горным диспетчером, а также за счет определения местоположения дизелевозов в реальном времени в выработках шахты». На втором этапе на базе сети подземной радиосвязи планируется внедрение системы определения местоположения персонала в шахте, систем персонального радиовызова, промышленного телевидения и передачи данных.