Ф
Ф
ЧЕЛОВЕК В ШАХТЕ
Ф
Ф
H
ф
ф
PANTONE 471 CVU spot 45.0° 120.0 LPI
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
С. ГЕРЛЕТКА, доктор-инженер (Польша)
Работа под землей в шахтах, рудниках, тоннелях всегда считалась одной из самых
сложных и опасных. Трудно было определить, когда самочувствие человека, работающего в горной выработке, становится критическим. Польские специалисты решили установить относительно точный критерий состояния горнорабочего, который предупреждал бы об ухудшении самочувствия человека и мог служить предвестником возможных неприятностей.
а глубоких горизонтах каменноугольных шахт происходят изменения физических параметров человека: непостоянство подземной среды вынуждает организм шахтеров приспосабливаться к новым условиям. Информация об эргономических факторах рабочей среды: шахтном микроклимате, производственном шуме, зрительных впечатлениях и т.п., поступает через рецепторы в нервную систему и далее через систему нервных волокон - в кору головного мозга. Главные нервные волокна соединяют подкорковые центры мозга с гипоталамусом - центром автономной нервной системы, регулирующим жизненные процессы организма человека.
Самочувствие, утомляемость, обильность потоотделения человека на глубине зависят
Рис. 1.
График изменения сопротивления тела человека 1т при воздействии электрическим током в зависимости от условий шахтного микроклимата К при напряжении и = 14, 27, 40, 52, 82, 95 В (соответственно кривые 1-6).
42
В1аек ргоеекя 45.0° 120.0 ЬР!
главным образом от шахтного микроклимата, иными словами, от соотношения температуры, влажности и скорости воздуха в подземной выработке. Когда эти показатели становятся дискомфортными, скажем, при повышении температуры окружающей среды, раздражаются кожные терморецепторы и соответственно возбуждается терморегу-лирующий центр. В результате происходит наполнение потовых канальцев в эпидермисе и потоотделение повышается. Степень наполнения влияет на физические параметры организма, в частности на величину электрического сопротивления.
Освещенность рабочего места - существенный фактор обстановки, воздействующий на психику и физиологию находящихся под землей. Недостаток света утомляет, вызывает психологическую усталость. Возбуждаются рецепторы сетчатки глаз, оптический нерв передает импульсы к зрительным центрам коры головного мозга, так же связанным с гипоталамусом. Снова меняется деятельность потовых желез и соответственно электрическое сопротивление человеческого тела.
Теперь о шуме под землей, который там почти всегда присутствует: работают горные машины, насосы, движется шахтный транспорт и т.д. Акустические сигналы возбуждают нервные импульсы в улитке уха. Далее -известный путь: слуховые центры коры головного мозга и снова - гипоталамус, снова изменение деятельности кожных желез и на
О —I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—г
7 9 11 13 15 17 19 21 К, °К„
© С.Герлетка
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
9 t-60, лк-с
Рис. 2.
График изменения сопротивления тела человека при воздействии электрического тока в зависимости от освещенности E = 40, 75, 100, 150, 200, 250, 350 лк (соответственно кривые 1-8).
финише - электрического сопротивления тела человека (рис. 1).
Как влияет шахтный микроклимат на электрофизиологию человека? Исследовались главные факторы, определяющие величину электрического сопротивления тела работающих под землей. Измерения проводились в определенном интервале температур, при напряжении 14-95 В, при частоте тока 50 Гц, с предварительной 20-минутной акклиматизацией в условиях исследуемого микроклимата (рис. 2).
Отрезок, на котором проводились измерения: расстояние от подушечки среднего пальца до подушечки большого пальца одной руки при площади соприкосновения пальца с электродом 330 мм2. Этот метод прошел проверку, в частности статистическую, и был одобрен для исследования в обстановке глубоких каменно-угольных шахт.
Реальное сопротивление тела человека (7т, кОт) определяется по формуле 7 = 7т/2,
(10, где 7т - эмпирическое значение электрического сопротивления тела человека на отрезке поражения (от подушечки среднего пальца до подушечки большого пальца одной руки), кОт; Е, - коэффициент трансформации, зависящий от фактического расстояния поражения электрическим током: для пути "рука-рука" Е, = 6; для "рука-нога" Е, = 10; для "рука-спина" Е = 9.
Электрофизиологические параметры человека не постоянны, их целесообразно определять на основе статистических методов: проведенные измерения устанавливают эмпирические сопротивления тела человека 7т, а затем по результатам измерений методом статистической регрессии, с учетом формулы (1) вычисляют 7 = 0.45К23/и1/3, где К - шахтный микроклимат, измеряемый в градусах; и - напряжение тока поражения, В.
Человеческий глаз адаптируется к свету около 5 мин, к темноте - 20 мин. Процессы, протекающие в это время в нервной системе
Ф
Рис. 3.
График зависимости относительного сопротивления тела человека воздействию электрическим током от освещенности рабочего места E = 190, 160, 150, 140 лк (пунктирные кривые соответственно 1-4), в различных условиях шахтного микроклимата (сплошные кривые соответственно 1-4) и при уровне звукового давления 85 дБ.
Ф
Ф
Black process 45.0° 120.0 LPI
Ф
Ф
Ф
Рис. 4.
График изменения сопротивления тела человека Ят при воздействии электрическим током в зависимости от частоты акустического раздражителя } при уровне звукового давления I = 50, 60, 70, 80, 90, 100 дБ (соответственно кривы/е 1-6).
Z„, кОм
3 4 в 8 10 12 £ кгц
Ф
Ф
человека, вызывают изменение деятельности и электрофизических параметров кожи.
На органы зрения воздействовали светом силой 40, 75, 100, 150, 200, 250, 300 и 350 лк при напряжении тока 27 В, частотой 50 Гц, в нормальном климате. Перед началом измерений испытуемые находились в темноте. Сопротивление тела фиксировали каждые 60 с - с момента воздействия светом. По данным, полученным в ходе эксперимента, построены графики, показывающие зависимость сопротивления Zm от экспозиции источника света E (рис. 3).
В результате установлено, что сопротивление тела человека Zm, если его зрение адаптировалось в темноте, снижается в течение 60 с - от того момента, когда начал воздействовать свет. Используя функцию линейной регрессии, удалось выявить зависимость Zm от освещенности E. При разных значениях напряжения тока уравнение (2) принимает следующий вид: Z = (0.45 K23 -0.05E/E,U1/3, где E - освещенность, лк.
Для подтверждения влияния освещенности на сопротивление человеческого тела, были проведены дополнительные исследования в подземных горных выработках - в процессе выполнения физической работы в разных условиях освещенности. Наблюдали группу шахтных электрослесарей, выполнявших монтажные задачи по соединению энергетических кабелей (каждые 30 мин в течение 2 часов измеряли сопротивление тела). Рабочее место освещалось источником с силой света меньше 200 лк, что рекомендуется для этого вида работ. На основании измерений была установлена зависимость относительного сопротивления Z/Z'(Z' - перед началом работы) от освещенности рабочего места (рис. 4).
44
^ Black process 45.0° 120.0 LPI
Существенным дискомфортным эргономическим фактором является производственный шум. Степень неудобства, порождаемого, например, грохотом работающего шахтного агрегата, зависит от его интенсивности и времени воздействия. Частота звуков, которое различает человеческое ухо, находится в диапазоне от 16 до 1600 Гц. Самое чувствительное ухо различает звуки в диапазоне частот 1000-4000 Гц.
Как влияет производственный шум на сопротивление человеческого тела - этот вопрос исследовался в аудиометрической камере, оснащенной генератором тонов с диапазоном частот от 250 до 1200 Гц и регулятором уровня силы звука. Акустические сигналы определенных частот и силы подавались в течение 5 минут испытуемому через наушники (к исследованиям допускались только те работники, у которых не было обнаружено никаких нарушений слуха). Эксперименты проводились в постоянном микроклимате. На основе измерений были построены графики зависимости сопротивления Ът от частоты акустического раздражителя 1
Применяя функции статистической регрессии, удалось выявить аналитическую зависимость действительного сопротивления человеческого тела от уровня силы звука и частоты акустического раздражителя:
Ъ = [0.45К23 - 1.31_е-0.006(,-7)2]/^111/3, где: 1_ - уровень звукового давления, дБ;
Р - частота акустического раздражителя
Гц;
Е = 2.718 - основание натурального логарифма.
Для практического подтверждения гипотезы об изменении сопротивления человеческого тела под влиянием шумового дискомфорта шахтной среды аналогичные исследо-
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
вания были проведены в группе электрослесарей, которые работали в атмосфере производственного шума. Измерения, проводившиеся каждые 30 мин в течение 2 ч, помогли определить зависимость относительного сопротивления тела человека Z/Z', подверженного воздействию шума с уровнем звукового давления 85 дБ (см. рис. 4).
Какие выводы можно сделать на основании проведенных исследований?
Условия работы в каменноугольных шахтах, да еще в дискомфортной эргономической обстановке влияют на функционирование потовых желез в коже человека, что повышает восприимчивость организма к воздействию электрическим током, если таковое случится. Кроме того, усиление деятельности потовых желез является сигналом -человек трудится в дискомфортных условиях, его работоспособность, возможно, снизится. Сопротивление организма существенно меняется под влиянием неблагоприятных
условии шахтного микроклимата - возрастает при увеличении показателя К. Воздействие шума на организм человека также вызывает изменение сопротивления тела и зависит не только от длительности воздействия, но и от частоты и уровня звукового давления акустического раздражителя. Недостаточная освещенность рабочего места в зависимости от рода выполняемой работы вызывает психологическую усталость, а также изменение физических характеристик тела работающего и, как следствие, электрического сопротивления.
Проведенные исследования помогут организовать работу в шахтах с учетом полученных рез
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.