Гигиеническая оценка параметров вибраций карьерных экскаваторов при разработке железорудных месторождений на территории Арктической зоны Российской Федерации

Введение. Специфика промышленности северных территорий Российской Федерации характеризуется сырьевой направленностью, которая связана с добычей и переработкой полезных ископаемых как для внутренних потребностей страны, так и для экспорта. По запасам железной руды Россия занимает ведущее место в мире, уступая только Бразилии. Месторождения железных руд на территории европейской части Арктической зоны Российской Федерации (АЗ РФ) представлены всеми генетическими типами, в том числе метаморфогенными месторождениями железистых кварцитов, которые сосредоточены на Кольском полуострове (Оленегорское месторождение). Залежи руды отличаются значительной глубиной залегания (рудное тело уходит на глубину до 800 м), имеют содержание железа в среднем 30 %, характеризуются большой прочностью и сложным минеральным составом [1–3]. АЗ РФ является одним из наименее экономически освоенных регионов, несмотря на то что ее ресурсный потенциал оценивается чрезвычайно высоко. Утвержденные Президентом РФ «Основы государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» определили перспективу освоения арктических районов и их устойчивое экономическое развитие. Одним из наиболее многочисленных контингентов, постоянно подвергающихся воздействию комплекса неблагоприятных климатогеографических и производственных факторов, являются работники горнодобывающих предприятий, осуществляющих добычу и переработку руд полезных ископаемых подземным и открытым способами [4–7].

Сложность задач по эффективной профилактике заболеваний у работников основных профессий предприятий горнодобывающей промышленности, расположенных в холодных климатических районах АЗ РФ, обусловлена возможностью сочетанного воздействия на организм вредных производственных и неблагоприятных климатических факторов. Профессиональные заболевания от воздействия комплекса физических факторов, в частности вибрации, шума, охлаждающего микроклимата и физического перенапряжения, являются ведущими формами профессиональной патологии. Наиболее часто профессиональные заболевания формируются у проходчиков, бурильщиков и реже – у водителей большегрузных карьерных автомобилей и машинистов экскаваторов. Существующие в настоящее время условия труда при разработке рудных месторождений АЗ РФ способствуют развитию преимущественно патологии костно-мышечной и периферической нервной систем, вибрационной болезни и нейросенсорной тугоухости [8–12].

Трудовая деятельность в основных профессиях при добыче руд полезных ископаемых связана с постоянным наличием потенциально опасных и вредных производственных факторов для здоровья работающих, и это всегда создает ту или иную степень реального риска формирования профессиональных заболеваний. В литературных источниках достаточно много сведений, характеризующих условия труда машинистов экскаваторов типа ЭКГ, которые применяются при разработке полезных ископаемых открытым способом на всех горнодобывающих предприятиях, в том числе в Арктической зоне Российской Федерации. При этом указывается, что на горнодобывающих предприятиях горнохимической промышленности Мурманской области параметры общей вибрации по осям X, Y превышают в экскаваторах от 1 до 6 дБ и по оси Z от 6 до 24 дБ. [5][11][13–16]. В то же время отсутствует объективная информация об условиях труда на рабочих местах машинистов карьерных экскаваторов, занятых разработкой железорудных месторождений на территории Кольского полуострова. В санитарно-гигиенических характеристиках условий труда машинистов экскаваторов, поступающих в клинику профпатологии для решения экспертных вопросов связи предварительных диагнозов профзаболеваний с воздействием локальной и общей вибрации, представлены в большинстве случаев параметры вибрации ниже предельно допустимых уровней.

Цель исследования – определение уровней вибрации на пульте управления и сиденье машинистов карьерных экскаваторов, занятых экскавацией горной массы на железорудных карьерах Арктической зоны Российской Федерации.

Материалы и методы. Исследования проведены на горнодобывающем предприятии, осуществляющем разработку пяти месторождений железных руд на территории Кольского полуострова. Основной товарной продукцией является железорудный концентрат, поставляемый потребителям железнодорожным транспортом. На открытых горных работах бурение взрывных скважин производится станками шарошечного бурения СБШ-250МН. После производства массовых взрывов карьерными экскаваторами ЭКГ-8И и ЭКГ-10 осуществляется погрузка горной массы в большегрузные автосамосвалы БелАЗ грузоподъемностью от 120 до 136 тонн. Горная масса карьерными автосамосвалами доставляется к местам разгрузки: внутренние и внешние отвалы, рудные и породные перегрузочные склады, бункера корпуса крупного дробления. На перегрузочных складах погрузка горной массы осуществляется экскаваторами ЭКГ-5А и ЭКГ-8И в думпкары (вагон-самосвал, предназначенный для транспортировки и механизированной разгрузки сыпучих грузов).

Гигиеническая оценка локальной и общей вибрации проведена в течение 2019 года (июль – август) на рабочих местах машинистов 12 карьерных экскаваторов ЭКГ-10, ЭКГ-8И, ЭКГ-5А, занятых погрузкой горной массы на одном из разрабатываемых месторождений. В исследованиях использованы приборы контроля интенсивности производственных факторов и информативные гигиенические критерии оценки степени их вредности и опасности: виброметр и анализатор спектра «Алгоритм-02». Гигиеническая оценка локальной и общей вибрации проведена на рабочих местах машинистов экскаваторов: а) методом частотного (спектрального) анализа фактических значений логарифмических уровней виброускорения в диапазоне частот 8–1000 Гц (локальная вибрация и 2–63 Гц (общая вибрация)); б) интегральной оценкой с учетом времени воздействия – по эквивалентному корректированному значению виброускорения и сравнения этого параметра с ПДУ.

Для оценки параметров локальной вибрации, воздействующей на машинистов экскаваторов, замеры в диапазоне частот осуществляли на рычагах пульта управления в октавных полосах частот от 8 до 1000 Гц при команде контроллера напора и команде контроллера подъема. Замеры параметров общей вибрации на рабочем месте машиниста экскаватора проводили при процессах перегрузки горной массы (перелопачивании), погрузке в карьерные большегрузные автомобили БелАЗ или в железнодорожные составы. Рассчитывали эквивалентное корректированное значение виброускорения, принимая во внимание тот факт, что для общей вибрации категории 2 (транспортно-технологической – при работе экскаваторов) значения весовых коэффициентов для направлений X, Y принимаются равными значениям для направления Z. Полученные результаты обработаны методом описательной статистики. Результаты измерений представлены для каждого рабочего места по осям X, Y, Z (дБ). Рассчитывался удельный вес (%) рабочих мест, на которых было установлено несоответствие требованиям санитарных правил и норм.

Градации условий труда по степени вредности и опасности устанавливались в зависимости от превышения фактического значения уровня исследуемого фактора над нормативной величиной – предельно допустимым уровнем (ПДУ). С учетом превышения фактического эквивалентного корректированного значения локальной и общей вибраций над величиной ПДУ устанавливали класс вредности условий труда по вибрационному фактору согласно Руководству Р 2.2.2006–05¹.

Результаты. Анализ хронометражных наблюдений за выполнением сменных заданий машинистом карьерного экскаватора показал, что в его обязанности входят подготовительно-заключительные, вспомогательные и основные виды работ, связанные с управлением экскаватора в процессе погрузки горной массы в технологический транспорт, а также в процессе передвижения экскаватора, регулирование ходовых механизмов, проверка устройства автоматической защиты, проверка заземления и исправности работы электрокоммуникационных аппаратов, смазка механизмов, подключение электрического кабеля и т. д. Выполнение основных видов работ, связанных с перелопачиванием и погрузкой руды в транспорт, занимает до 85 % времени смены. Работа ведется круглосуточно в три смены по скользящему графику. В обслуживании карьерного экскаватора принимают участие машинист экскаватора и помощник машиниста.

При проведении работ, связанных с погрузкой горной массы в автомобильный или железнодорожный транспорт, параметры локальной вибрации (логарифмические уровни виброускорения в нормируемом диапазоне частот и эквивалентные корректированные уровни виброускорения) на рычагах пульта управления не превышали ПДУ, что позволяет отнести условия труда машинистов экскаваторов по уровню локальной вибрации к допустимым – 2-й класс (табл. 1).

На машиниста экскаватора в большей степени действует среднечастотная вибрация в диапазоне частот 31,5–63 Гц через рычаги пульта управления экскавацией в режиме команды контроллера напора и в меньшей степени в режиме команды контроллера подъема.

Оценка параметров вибрационного фактора при выполнении горных работ на рабочих местах машинистов карьерных экскаваторов свидетельствует о наличии параметров общей вибрации, превышающих ПДУ (табл. 2).

При работе различных типов экскаваторов, применяющихся при открытой разработке железорудных месторождений, возникает транспортно-технологическая вибрация, передаваемая на рабочее место машиниста экскаватора с распространением основной энергии в полосе среднегеометрических частот 2–8 Гц. В ряде случаев имеют место превышения допустимых величин виброскорости на 2–11 дБ на низкой частоте 2 Гц (ЭКГ-10), на 1–6 дБ на средней частоте 8 Гц (ЭКГ-10 и ЭКГ-5А). Эквивалентный по энергии корректированный уровень виброскорости в 58,3 % случаев измерений по направлениям осей X, Y, Z превышал допустимые значения. В 83,3 % случаев измерений зарегистрированы превышения эквивалентного корректированного уровня по оси Y (ПДУ = 106 дБ), 66,7 % измерений – по оси Х (ПДУ = 106 дБ) и 25,0 % – по оси Z (ПДУ = 109 дБ).

Анализ параметров общей вибрации на сиденье машинистов экскаваторов (ЭКГ-10, ЭКГ-8И, ЭКГ-5А) позволил классифицировать допустимые условия труда (2-й класс) в 16,7 % случаев измерений, вредные – в 83,3 %, в т. ч. 3.1 класс – 75,0 % и 3.2 класс – 8,3 %.

Таким образом, условия труда по результатам оценки параметров общей вибрации на рабочем месте (сиденье) машиниста карьерного экскаватора оцениваются в основном как вредные (3-й класс 1–2-й степени).

Обсуждение. Зафиксированные уровни локальной и общей вибрации на рабочих местах машинистов экскаваторов на железорудных карьерах с соответствующими классами вредности условий труда вполне сопоставимы с результатами других исследований в горнодобывающей промышленности, описывающих разработку месторождения руд полезных ископаемых открытым способом [15–18]. В то же время исследования по оценке условий труда горнорабочих при разработке медно-колчеданных и апатитонефелиновых месторождений показали, что на рабочих местах машинистов экскаваторов ЭКГ-4,6, ЭКГ-8И и ЭКГ-10 параметры общей транспортно-технологической вибрации не превышали ПДУ [4][10]. Различия в результатах исследований вибрации на карьерных экскаваторах зависят как от технического состояния самой техники, так и длительности ее эксплуатации в производственных условиях [18–20]. Условия труда по параметрам общей вибрации рабочих мест машинистов экскаваторов преимущественно соответствуют 3-му классу (вредный 1–2-й степени). Выполнение добычных работ по экскавации полезных ископаемых в профессии машиниста экскаватора в условиях воздействия низкочастотной общей вибрации может вызывать стойкие функциональные нарушения, которые в дальнейшем формируются в профессионально обусловленные заболевания, а в отдельных случаях и ранние признаки профессиональных заболеваний [17][18][21–23].

Таким образом, гигиеническая оценка параметров общей транспортно-технологической вибрации на карьерных экскаваторах указывает на необходимость применения мер индивидуальной и коллективной защиты работающих от воздействия данного вредного фактора и разработки профилактических мероприятий.

Выводы

1. Гигиеническая оценка параметров транспортно-технологической вибрации на рабочих местах машинистов карьерных экскаваторов при разработке железорудных месторождений показала, что распространение основной энергии происходит в полосе среднегеометрических частот 2–8 Гц с превышением допустимых величин виброскорости на 2–11 дБ.

2. Условия труда по результатам оценки параметров общей вибрации на рабочем месте машиниста карьерного экскаватора оцениваются в основном как вредные (3-й класс 1–2-й степени).

3. Профессиональная деятельность в условиях длительного воздействия низкочастотной общей вибрации может вызвать нарушения здоровья, которые в дальнейшем способствуют развитию временной или стойкой утраты трудоспособности.

4. Выявленные превышения допустимых уровней общей вибрации диктуют необходимость разработки организационно-оздоровительных мероприятий и применения технологических и технических решений в снижении вибрационного воздействия на организм машинистов экскаваторов.