Основы охраны труда в угледобывающих шахтах

Применяющим респираторы, запрещается:

пользоваться респиратором, бывшим в употреблении у другого лица и не прошедшим дезинфекцию, а также передавать свой респиратор другим лицам;

снимать респиратор в запыленной атмосфере;

разбирать респиратор;

хранить респиратор между сменами на рабочих местах.

Респиратор закрепляется за конкретным работником, имеет свой номер и хранится в сумке. Все работники должны быть обучены правилам пользования респиратором и уходу за ним. Каждому работнику выдаётся жетон с номером респиратора.

К началу следующей смены респираторы должны быть проверены и приведены в исправное состояние. Ежемесячно все находящиеся в эксплуатации респираторы должны проверяться работниками респираторной.

Контрольные вопросы

1. Назовите нижний предел взрывчатости пыли углей марки Д

2. Назовите нижний предел взрывчатости пыли углей марки Т и ПА

3. При наличии какой концентрации пыли происходит в горных выработках наибольшей силы взрыв?

4. Какое влияние оказывает влага на взрывчатость угольной пыли?

5. Назовите источники взрывов пыли в горных выработках

6. Какие заболевания вызывает пыль у горнорабочих?

7. Дайте определение термину «пылевая нагрузка»

8. В чём заключается оперативный пылевой контроль?

9. В чём заключается периодический пылевой контроль?

10. В чём заключается учёт пылевых нагрузок?

11. Дайте определение термину интенсивность пылеотложения

12. Дайте характеристику пылевыделению в очистных забоях

13. Дайте характеристику пылевыделения в конвейерных выработках

14. Дайте характеристику пылевыделения в подготовительных выработках

15. Дайте характеристику пылевыделения в выработках вентиляционных горизонтов

16. Дайте характеристику пылевыделения в выработках откаточных горизонтов

17. Дайте характеристику пылевыделения в околоствольных выработках

18. Как осуществляется предварительное увлажнение угольных пластов

19. Как осуществляется обеспыливание воздуха в очистных выработках?

20. Как осуществляется борьба с пылью в подготовительных выработках?

21. Как осуществляется борьба с пылью в транспортных и околоствольных выработках?

22. Как осуществляется обеспыливание входящих и исходящих вентиляционных потоков в горные выработки?

23. В чём заключается гидро-пыле-взрывозащита горных выработок?

24. В чём заключается сланцевая пылевзрывозащита?

25. В чём заключается пылезащита рассредоточенными водяными (сланцевыми) заслонами?

26. В чём состоит автоматическая система локализации воспламенений метана или угольной пыли?

27. Как осуществляется контроль пылевзрывоопасности горных выработок?

28. Устройство сланцевых заслонов и какие выработки шахт ими защищаются?

29. Устройство водяных заслонов и какие выработки ими защищаются?

30. Как осуществляется установка сосудов ПБС-1 в горных выработках?

31. Назовите индивидуальные средства защиты от пыли.

6. ШУМ, ВИБРАЦИЯ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ

6.1 Характеристика шума

Производственной вредностью, неблагоприятно воздействующей на организм человека, является шум, создаваемый работой машин и механизмов.

С физической точки зрения звук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды.

С физиологической точки зрения звук является специфическим ощущением, вызываемым действием звуковой энергии на слуховые органы.

Источником звуковых волн может быть любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические напряжения (колебания) в среде. Работа различных машин и механизмов вызывает механические колебания. Кроме основной частоты колебаний возникают колебания отдельных деталей, имеющих собственную частоту. Механическая энергия преобразуется частично в звуковую, излучаемую колеблющимися деталями в воздух помещений, частично в энергию упругих колебаний, распространяющихся по конструкциям зданий. Колебания конструкций в смежных с источником звука помещениях вновь создают излучения звуковой энергии в воздухе. Так рождается механический шум.

При работе электромагнитных устройств переменного тока возникает электромагнитный, при истечении воздуха и газов аэродинамический, а при движении воды и жидкостей гидравлический шум.

Таким образом, шум это беспорядочное сочетание различных по частоте и силе звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху.

Работа, выполняемая в шумной обстановке, оказывается более тяжёлой, чем при выполнении её в условиях относительной тишины. Шум влияет на изменение чувствительности зрения.

Шум препятствует сосредоточению внимания, затрудняет выполнение точных работ и ра-бот, связанных с приёмом и анализом информации. Он затрудняет речевой обмен информацией.

6.2 Единицы измерений шума

Слуховое восприятие как средство получения информации является для человека вторым по значению (после зрительного) психофизиологическим процессом.

Физический звук это результат колебаний источника, например столба воздуха, металлического стержня, которые во всех направлениях вызывают в окружающей среде изменения давления. Для колебаний характерна периодичность сжатие и разрежение составляют один цикл (период). Звук, производимый серией таких циклов, имеет физические характеристики: частоту, интенсивность (силу звука) и длительность.

Слуховой анализатор человека воспринимает как слышимые колебательные движения упругой среды в диапазоне частот от 20Гц до 20кГц. В этом диапазоне человек слышит звук, а диапазон называют звуковым. Неслышимые акустические колебания с частотой ниже 20Гц называются инфразвуками, выше 20 кГц ультразвуками. Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Интенсивность звука определяется как поток звуковой энергии, проходящей через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука:

I = P / S, Вт / м², (6.1)

где Р поток звуковой энергии, Вт;

S площадь, м²

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (называемому частотой звуковых колебаний, измеряемых в Гц). Звуковое давление дополнительное давление воздуха или жидкости, возникающее при прохождении через них звуковых волн, т.е разность между мгновенным значением давления при звучании и средним давлением среды при отсутствии звука.

Орган слуха человека реагирует не на абсолютное нарастание силы и частоты звука, а на их относительное увеличение. Поэтому более важно знать отношение интенсивностей двух звуков, а не их абсолютные значения. Диапазон интенсивностей звуков, воспринимаемых органом слуха, очень широк. Установлено, что звуковые ощущения пропорциональны логарифму раздражения (закон Вебера-Фехнера). Пороговое значение силы звука L, зависящее от частоты f, показано на рис. 6.1.

Для количественной характеристики условий труда по шуму установлена специальная логарифмическая шкала, начало отсчёта на которой соответствует (при частоте 1000 Гц) порогу слышимости I₀ = 10^-12 Вт/м². Это равно звуковому давлению Р₀ = 2 • 10^-5 Па.

Предельное значение болевого ощущения соответствует болевому порогу I = 10²Вт/м², а Р = 10² Па.

По логарифмической шкале увеличение любой интенсивности звука в 10 раз даёт прирост ощущений интенсивности звука на одну единицу, называемую бел (Б):

L = lg I / I₀, (6.2)

где I абсолютное значение интенсивности, Вт/м²;

I₀ интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м².

Например, если интенсивность звука I больше интенсивности звука I₀ в 10 раз, т.е. I/I₀ = 10, то L = 1Б.

На практике обычно вместо бела применяют в 10 раз более мелкую единицу децибел (дБ). Децибел определяется как десятая часть десятичного логарифма отношения двух интенсивностей или двадцатая часть отношения двух давлений:

L = 10 lg I/I₀ = 20 lg P/ Р₀ , (6.3)

где L - уровень силы звука, дБ;

Р - звуковое давление, Н/м²;

Р₀ = 2•10⁵ пороговая величина среднеквадратического звукового давления (вблизи порога слышимости), Н/м² . Порог слышимости наименьшая звуковая энергия (и звуковое давление), ощущаемое человеческим ухом.

Логарифмическая шкала децибел позволяет определить лишь физическую характеристику шума. Однако она построена таким образом, что пороговое значение звукового давления Р₀ соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты, а именно наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей на низких (20-100 Гц). Поэтому для физиологической оценки шума используют представленные на рис. 6.1 кривые равной громкости позволяющие оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.

Слышимость определяется звуковым давлением и частотой звука. Звуки малой интенсивности, еле слышимые, называют порогом слышимости. Звуки большой интенсивности непереносимы и их называют болевым порогом.

В акустической практике пользуются звуковым диапазоном частот от 63 до 8000 Гц, которые разбиваются на следующие 8 октав: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.



Рис. 6.1 График кривых равной громкости

Октава (безразмерная единица измерения) частотный интервал между двумя частотами, логарифм отношения которых при основании 2 равен 1. Это значит, что частот-ный интервал равен 1 октаве, если отношение крайних частот равно 2, т.е. f₀ : f₁ = 2.

Частотный интервал определяется как

Д =log₂ f₀ / f₁ , октав, (6.4)

где f₁ и f₀ граничные частоты интервала, Гц.

6.3 Источники шума и их действие на организм человека

Жизнь человека постоянно протекает в мире звуков. Одни из них вызывают положительные эмоции, другие действуют отрицательно.

В связи с техническим прогрессом, созданием и использованием всё более усложнённого машинного оборудования, увеличением его мощности и производительности, расширением

парка машин происходит резкое усиление производственного шума.

На многих предприятиях и в повседневной жизни используется самое разнообразное оборудование, машины, механизмы, агрегаты и аппараты, эксплуатация которых сопровождается интенсивным шумом, значительно ухудшающим условия труда и жизни. На рис. 6.2 представлена таблица относительных уровней шума.

Рис. 6.2 Относительные уровни шума в децибелах

Все без исключения шахтные механизмы являются источниками шума. Но и большей интенсивностью обладают вентиляторы, комбайны, пневматические установки, взрывные работы.

Чрезмерный шум отрицательно отражается, прежде всего, на органах слуха. Результатом неблагоприятного воздействия может быть утомление слуха, которое может привести к профессиональной тугоухости и шумовая травма. Шумовая травма, обычно бывает связана с влиянием высокого звукового давления, что может наблюдаться, например, при взрывных работах. У пострадавших при этом отмеча-

наблюдается головокружение, шум и боль в ушах, а также поражается барабанная перепонка, вплоть до её разрыва.

Вредное влияние шума сказывается не только на органах слуха, но и на центральной нервной системе, что проявляется в пониженной трудоспособности и уменьшении производительности труда, а также в росте общей заболеваемости.

Шум вызывает изменения в нервной системе: оказывает влияние на психику человека, сердечно-сосудистую систему, пищеварение, ухудшает сон. При непрерывном напряжении из-за шума возрастает опасность возникновения несчастных случаев. В условиях шахт шум мешает вовремя распознать звуки, обычно предшествующие и сопровождающие обвалы кровли, выбросы угля, породы и газов. Шум заглушает сигналы при работе машин и механизмов, мешает правильно воспринимать их, что может привести к появлению опасных ситуаций.

Для наглядности предлагаются характеристики некоторых источников шума (дБ):

комбайны и конвейеры 86 100

струговые установки 74 80

перфораторы 111-124

буровой станок 96

шахтные электровозы 95

вентилятор местного проветривания 100-102

пневматические двигатели 120

движущийся состав порожних вагонеток 100

пневматическая ковшевая погрузочная машина (ППН-3) 100

6.4 Мероприятия по снижению действий шума и его нормирование

Для снижения механического шума применяются:

детали из нешумящих материалов;

эластичные муфты;

звукопоглощающие и звукоизолирующие кожухи;

звукоизолированные камеры;

экраны из фанеры, листового металла, стекла и пластмасс.

Снижение аэродинамического шума осуществляется при помощи присоединённых или встроенных глушителей (активные, реактивные, комбинированные).

В активных глушителях звуковая энергия поглощается звукопоглощающим материалом простейшим видом является резиновый шланг, отводящий выхлопной воздух.

В глушителях реактивного типа поглощение энергии звука происходит за счёт образования водной пробки. Разновидностью их являются камерные и резонаторные глушители.

Для снижения шума от работающих компрессоров резонаторные глушители многоступенчатого типа.

Для снижения шума при работе осевых ВМП применяют глушители ГСВМ-5 и ГШ-5, снижающие шум на 11-12,5 и 10--18дБ.

Для снижения стационарных вент. установок применяют глушители ПГС, которые снижают уровень шума на 25-30 дБ.

Для снижения шума при работе породопогрузочных машин применяются специальные глушители шума основных и дополнительных выхлопов (снижение на 10 дБ).

Для снижения шума при работе ручного пневматического перфоратора (ПР-25МВ) при выхлопе отработавшего воздуха, под выхлопным окном установлена эластичная камера-глушитель с окном. Даёт снижение уровня шума на 30%.

Если комплекс технических, организационных, архитектурно-планировочных и других мер не обеспечивает нормальных условий труда по шуму, то применяют различные СИЗ (ан-тифоны, беруши, шумозащитные наушники шлемы)

Измерение общего уровня шума производится объективным шумомером Ш-71 и шумовиброизмерительным комплексом ШИВ-1 и ШИВ-2. В шахтных условиях применяют аппаратуру ШВК-И в рудничном взрывобезопасном исполнении.

Требования к шумовым и вибрационным характеристикам горных машин и оборудования указываются разработчиками в ТУ на конкретные машины или закладываются в стандарты на группы машин. Указанные требования, а также методика измерения ожидаемых уровней шума на рабочих местах в соответствии с требованием п.8.1.11 ПБ изложена в «Инструкции по обеспечению шумовой и вибрационной безопасности в угольных шахтах, т. 2 Сборника инструкций к ПБ в угольных шахтах»

6.5 Вибрация, её характеристика, действие на человека и нормирование

Колебания упругих тел частотой ниже 20 Гц воспринимаются организмом как вибрации, а колебания частотой свыше 20 Гц одновременно и как вибрации, и как звук. Различают местную вибрацию, когда колебания приложены к отдельным частям тела (к рукам при работе ударным, вращательным и пневматическим инструментом), и общую при передаче колебаний всему телу от работающих механизмов на рабочем месте через пол, сиденье или рабочую площадку механизма (вибрация рабочего места). Подобное деление является условным, т.к. местная вибрация косвенно отражается на всём организме, а общая вибрация вызывает местные явления в наиболее подверженных её воздействию органах тела (например, в ногах).

Вибрационные импульсы, вызванные местной вибрацией, передаются по проводящим путям нервной и костной тканью, а вызванные общей вибрацией воспринимаются посредством вестибулярно-мозжечкового аппарата. Воздействие вибрации на организм приводит к вибрационному заболеванию.

Вибрация характеризуется частотой колебаний тела (точки) или числом периодов колебаний в секунду (Гц), амплитудой колебания (мм) и колебательной скоростью (см/с) максимальной скоростью колебательного движения точки в конце полупериода колебаний, когда смещение точки равно 0.

Относительный уровень колебательной скорости определяется в логарифмических единицах (дБ)

L = 20 lg v/v₀ , (6.5)

где v абсолютное значение колебательной скорости, см/с;

v₀ = 5 • 10⁶ см/с скорость, условно принятая как стандартная и соответствующая величине среднеквадратичной колебательной скорости при стандартном пороге звукового давления для тона с частотой 1000 Гц, равном 2 • 10 ⁵ Па.

При работе на ручном виброинструменте вибрации оказывают влияние на центральную нервную систему и могут вызвать вибрационное заболевание (ангионевроз). Признаками этого заболевания являются спазмы сосудов и сопутствующие им боли. При спазмах сосудов нарушается терморегуляция и пальцы рук резко реагируют на изменение тепературы. Спазмы сосудов наблюдаются при вибрациях частотой 30 200 Гц. При работах с тяжёлым ударным инструментом с частотой ниже 30 Гц наблюдается заболевание, характеризующееся костно-суставными изменениями и падением тонуса сосудов. Признаком заболевания является ограничение подвижности суставов.

Общие вибрации оказывают воздействие на нервную и сердечно-сосудистую системы организма человека, а также на работу вестибулярного аппарата.

Нормирование вибраций осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78 «Вибрация. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.4.002-97. Эти требования включают санитарно-гигиенические нормы общей и местной вибраций.

6.6 Источники вибрации и меры по её снижению

Источником вибрации являются бурильные и отбойные молотки (отдача инструмента). Вызывает ограничение подвижности суставов рук при частоте ниже 50 Гц. Свыше 50 Гц спазма сосудов, вызывающая побеление рук с болями ввиду нарушения периферического кровообращения и нарушения деятельности центральной нервной системы.

Для предупреждения местных вибрационных заболеваний ГОСТОМ установлены предельно допустимые колебательные скорости и уровни колебательной скорости контакта в зависимости от среднегеометрической частоты октавных полос. Эффективно применение рукавиц с полихлорвиниловыми вкладышами, применение виброгасящих пружинных кареток и рукояток из эластичного материала.

При работе с ручным инструментом время контакта с вибрирующими поверхностями не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня и 10-15-ти минутные перерывы после каждых 60 мин работы. В комплекс лечебно-профилактических мероприятий входят физико-терапевтические процедуры: ванны рук, массаж, производственная гимнастика, ультрафиолетовое облучение воротниковой зоны.

В условиях подземных работ общая вибрация возникает при работе телескопных перфораторов, установленных на полках в восстающих выработках Для снижения вибрации в этом случае рекомендуется устраивать двойные полки (на одном перфоратор, на другом буридьщик).

В проходческих и нарезных комбайнах и агрегатах, погрузочных машинах стационарные сиденья или подножки должны соединяться с корпусом машины шарнирным креплением с амортизирующим устройством и иметь термо- и виброизолирующее покрытие. Радикадьным мероприятием является применение дистанционного управления этими машинами.

В кабинах локомотивов рекомендуется укладывать на сиденья подуши из полиуретана. Значительный эффект снижения вибрации получается за счёт снабжения локомотивов пневматическими и пружинными рессорами.

Источником толчкообразных вибраций пассажирского шахтного транспорта и кабин локомотивов служат рельсовые пути, особенно на стыках. Поддержание рельсовых путей в исправном состоянии является важным фактором устранения этих вибраций.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику шуму

2. Единицы измерения шума

3. Действие шума на человека

4. Нормирование шума

5. Защита от шума

6. Вибрация и её действие на человека

7. Характеристика вибрации

8. Нормирование вибрации

9. Защита от вибрации

10. Источники шума

11. Источники вибрации

7. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

7.1 Действие электрического тока на организм человека

Электронасыщенность современных производств формирует электрическую опасность. Источником такой опасности могут быть электрические сети, электрофицированное оборудование и инструмент, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, но по числу травм с тяжёлым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60-70%) происходит на электроустановках напряжением до 1000В. Это объясняется довольно широким распространением таких установок и сравнительно низким уровнем подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000В в эксплуатации значительно меньше и обслуживает их специально обученный персонал, что и обусловливает меньшее количество электротравм.

Электрический ток, протекая через тело человека, производит: термическое, электролитическое и биологическое действия.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и т.п.

Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывающем значительные нарушения их физико-химических составов.

Биологическое действие является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани. Воздействуя на живую ткань, ток возбуждает и раздражает её, что сопровождается непроизвольными (помимо воли человека) судорожными сокращениями мышц, в том числе и мышц сердца и лёгких. Вследствие такого воздействия в организме могут возникать всевозможные изменения вплоть до нарушений и даже полного прекращения деятельности органов дыхания и кровообращения.

7.2 Виды поражения электрическим током

Всё многообразие действий электрического тока на живую биологическую ткань приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

I. Электрические травмы чётко выраженные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

Различают следующие виды электрических травм.

1.Электрические ожоги, которые могут быть вызваны протеканием тока непосредствен но через тело человека или воздействием электрической дуги на тело. В первом случае ожог это следствие преобразования электрической энергии в тепловую и является сравнительно лёгким (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные дугой, носят тяжёлый характер (омертвение поражённого участка тела и обугливание тканей).

2. Электрические знаки чётко очерченные пятна серого или бледно-жёлтого цвета Ш1-5 мм на поверхности кожи человека. Эти знаки безболезненны и лечение их, как правило, заканчивается благополучно.

3. Металлизация кожи проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит.

4. Механические повреждения следствие резких судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате этого могут происходить разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервой ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

5. Электроофтальмия воспаление глаз, возникающее при воздейстии мощного потока ультрафиолетовых лучей, создаваемого электрической дугой.

II. Электрический удар возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными сокращениями мышц.

Различают четыре степени ударов:

I степень судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II степень судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца;

III степень потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV степень клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения

Клиническая или “мнимая смерть” является переходным процессом от жизни к смерти, которая наступает с момента прекращения деятельности сердца и лёгких.

У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Но в этот период жизнь в организме ещё не полностью угасла, так как ткани его умирают не все сразу и не сразу угасают функции различных органов. Почти во всех тканях продолжаются обменные процессы, хотя и на очень низком уровне, но достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. И эти обстоятельства позволяют, воздействуя на более стойкие жизненные функции организма, восстановить угасающие или только что угасшие функции, т.е. оживить умирающий организм. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. Таким образом, длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга. В большинстве случаев это время составляет 4-5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины (электрического тока) 7-8 мин. Именно в этот промежуток времени необходимо оказать первую помощь человеку, поражённому электрическим током.

Биологическая (истинная) смерть необратимое явление, которое характеризуется прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур по истечении периода клинической смерти.

Поражение человека электрическим током может произойти при прикосновениях: к токоведущим частям, находящимся под напряжением; отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного включения. Возможно также электропоражение напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю, электрической дугой в установках с напряжением более 1000 В.

7.3 Факторы, влияющие на исход воздействия электрического тока

Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов, в том числе и от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, схемы включения человека в электрическую цепь, состояния окружающей среды и индивидуальных особенностей организма.

Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов:

1. Электрическое сопротивление тела человека R_ч складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей.

Верхний слой кожи (эпидермис) толщиной 0,2 мм состоит в основном из мёртвых орого-вевших клеток и обладает большим сопротивлением, которое и определяет общее сопротив-ление тела человека. Сопротивление внутренних тканей человека незначительно и составляет 300 500 Ом.

При сухой чистой и неповреждённой коже R_ч колеблется в пределах от 2тыс. до 2млн. Ом. При увлажнении и загрязнении R_ч оказывается наименьшим 300 500 Ом. При расчётах сопротивление тела человека принимают равным R_ч = 1000 Ом.

Сопротивление тела человека величина нелинейная, зависящая от многих величин.

Сопротивление тела человека меняется в широких пределах и зависит от:

состояния кожи (сухая, влажная, чистая, повреждённая и т.п.);

плотности контакта;

величины тока через человека и приложенного напряжения;

частоты тока;

времени воздействия тока на человека;

пути прохождения тока через организм в момент травмы.

В табл. 7.1 приведена зависимость сопротивления человека от приложенного напряжения.

Таблица 7.1

Зависимость сопротивления тела человека от напряжения

Приложенное напряжение, В	6,0	18	75	80	100	175
Сопротивление человека, кОм	6,0	3,0	1,15	1,065	1,00	0,70

Сопротивление кожи человека быстро уменьшается под влиянием тока и в случае пробоя кожи решающее значение имеет внутреннее сопротивление.

2. Величина тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше ток, тем опаснее его действие (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Характер воздействия электрического тока на организм человека

Ток, мА	Характер воздействия тока
	переменного 50 Гц	Постоянного
0,6-1,5	Начало ощущения слабый зуд, пощипывание кожи под электродами	Не ощущается
2 4	Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку	Не ощущается
5 7	Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаясь судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья	Начало ощущения, впечатление нагрева кожи под электродом
8 10	Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно, но ещё можно оторвать от электродов	Усиление ощущения нагрева
10 15	Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электрода. С увеличением продолжительности протекания тока боли усиливаются	Ещё большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и прилегающих областях кожи
20 25	Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затрудненно	Ещё большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначительные сокращения мышц рук
25 50	Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания	Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц
50 80	Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. Начало трепетания желудочков сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца	Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электрода из-за сильных болей при нарушении контакта
100	Фибрилляция сердца через 2-3с; ещё через несколько секунд паралич дыхания	Паралич дыхания при длительном протекании тока.
300	То же действие за меньшее время	Фибрилляция сердца через 2-3с; ещё через несколько секунд паралич дыхания
Более 5000	Дыхание парализуется немедленно через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает: возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжёлые ожоги и разрушение тканей

Из приведенной таблицы можно выделить следующее:

1. Человек начинает ощущать протекающий через него ток относительно малого значения: 0,6 1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. Наибольшее значение тока при котором человек сохраняет способность самостоятельно и произвольно освободиться от контакта с частями, находящимися под напряжением называется отпускающим током. Точное значение этой величины указать трудно, т.к. она, в зависимости от разнообразных условий, колеблется в широких пределах.

2. Ток 10 15 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц рук, которые человек преодолеть не в состоянии, т.е. он не может разжать руку, которой касается токоведущей части, не может отбросить провод от себя и оказывается как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называется пороговым неотпускающим.

3. При 100 мА и более ток оказывает непосредственное влияние и на мышцу сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию, т.е. быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестаёт работать как насос. В результате этого в организме прекращается кровообращение и наступает смерть. Ток такой величины называется смертельным током.

3. Индивидуальные особенности людей в значительной степени определяют исход поражения. Ток, вызывающий лишь слабые ощущения у одного человека, может быть неотпускающим для другого. Характер воздействия при одном и том же значении тока зависит от состояния нервной системы, от массы человека и его физического развития, химического состава крови, количества проводящих щелочей и кислот и т.д. Данные табл. 7.1 действительны только для 1,5% людей, у остальных те же воздействия вызываются при бульших значениях тока. Для женщин пороговые значения примерно в 1,5 раза ниже и объясняется более слабым физическим развитием женщин. У одного и того же человека пороговые значе-ния тока меняются в зависимости от состояния организма, утомления и т.п.

Внимательность и сосредоточенность при работе в электроустановках позволяют избежать несчастных случаев, и повысить сопротивляемость организма. На электротравму отзывается весь организм и, если он здоров, а нервная система не возбуждена, то более вероятно, что человек сможет освободиться от токоведущих частей.

Внимательность у утомлённого человека снижается. Недопустимо алкогольное опьянение приводящее к потере контроля над поступками и ослаблению сопротивляемости организма воздействию электрического тока.

При некоторых заболеваниях (грудная жаба, повышение функции щитовидной железы и др.) организм не переносит даже не опасного для здоровых людей воздействия тока. Поэтому страдающие такими болезнями лица не допускаются к работе в электроустановках. Практика эксплуатации электроустановок показывает, что три четверти всех электротравм, вызвавших смерть пострадавших, происходит в установках напряжением ниже 1000 В. Значительное число попаданий под напряжение в этих установках объясняется тем, что к ним имеет доступ неэлектротехнический персонал.

4. Продолжительность воздействия тока. Опасность тем меньше, чем меньше продолжительность воздействия тока. Если ток неотпускающий, но ещё не вызывает нарушений дыханияи работы сердца, то быстрое отключение спасает пострадавшего, который не смог бы освободиться сам.

Вероятность наступления фибрилляции, а также остановки сердца зависит от длительности действия тока. При длительном воздействии тока сопротивление тела человека (R_ч) падает и ток возрастает до значения, способного вызвать остановку дыхания и даже фибрилляцию сердца.

Остановка дыхания возникает не мгновенно, а через несколько секунд. При этом, чем больший ток проходит через человека, тем меньше это время. Своевременное отключение пострадавшего от воздействия тока позволяет предотвратить паралич дыхательных мышц.

Нормально сердце сокращается от 60 до 80 раз в минуту, т.е. длительность полного цик-ла (сокращение-расширение) принимается равной 1с (рис. 7.1). В каждом цикле в течение промежутка времени около 0,15 0,20 с сердце наиболее чувствительно к току. Этот промежуток времени носит название фазы Т. В случае несовпадения времени прохождения тока с фазой Т токи значительной величины не вызывают фибрилляции.

Рис. 7.1 Электрокардиограмма здорового человека

При длительности действия тока, равной длительности цикла (период кардиоцикла) ток проходит через сердце и в течение фазы Т. Вероятность поражения при этом наибольшая. Если длительность тока меньше длительности кардиоцикла, возможно не совпадение момента прохождения тока и фазы Т.

Таким образом, чем меньше длительность действия на человека, тем меньше вероятность совпадения времени, в течение которого через сердце проходит ток, с фазой Т.

5. Род и частота тока. Переменный ток частотой 50 60 Гц более опасен, чем постоянный. Из табл. 7.1 также следует, что одни и те же воздействия вызываются бульшими значениями постоянного тока, чем переменного. Однако даже небольшой постоянный ток ниже порога ощущения при быстром разрыве цепи даёт очень резкие удары, иногда вызывающие судороги мыщц рук.

Влияние постоянного тока отлично от перенеенного. Для напряжений менее 500 В переменный ток промышленной частоты опаснее равного ему по напряжению постоянного тока. При напряжениях около 450-500 В опасность тока обоих родов одинакова. При напряжениях более 500 В опаснее постоянный ток.

Найдены эквивалентные по опасности напряжения тока обоих родов (например, 120В постоянного тока и 42 В переменного тока или 108 В постоянного тока и 36 В переменного тока.

6. Путь тока в теле человека. Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце. Установлено, что по пути “рука-рука” через сердце проходит 3,3% общего тока; “левая рука-ноги” 3,7%; “правая рука-ноги” 6,7%; “нога-нога”0,4%.

По данным статистики потеря трудоспособности на 3 дня и более наблюдалась по пути тока “рука-рука” в 83% случаев, “левая рука-ноги” в 80%, “правая рука-ноги” в 87%, “нога-нога” в 15% случаев. Возможные пути тока в человеке показаны на рис. 7.2.

Рис. 7.2 Характерные пути тока в теле человека: 1 рука - рука; 2 правая рука - ноги; 3 левая рука - ноги; 4 правая рука - правая нога; 5 правая рука левая нога; 6 левая рука-левая нога; 7 левая рука - правая нога; 8 обе руки - обе ноги; 9 нога - нога; 10 голова - руки; 11 голова - ноги; 12 голова - правая рука; 13 голова - левая рука; 14 голова - правая нога; 15 голова - левая нога

Наиболее опасными из них являются 10 и 11, наименее опасным 9, возникающим при шаговом напряжении. Чаще всего человек поражается током, который проходит по пути 1, 2 и 3.

Ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объясняется большой разницей в удельном сопротивлении различных тканей (костной, мышечной, жиро-вой и т.д), но и предугадать по какому пути он пройдёт невозможно. Достоверно только известно, что наименьший ток через сердце проходит по пути нижней петли “нога - нога”, но из этого не следует что нижняя петля безопасна. Любой, даже самый короткий путь тока опасен для организма.

7. Допустимые значения тока, проходящего через человека. Чтобы наметить рациональный комплекс защитных мер и определить необходимые параметры защитных устройств (сопротивление заземления, установку защитного отключения и т.п.), необходимо определить допустимые значения тока, проходящего через человека, и напряжения прикосновения, при которых ещё возможно обеспечить безопасность.

Для расчётов, связанных с обеспечением защиты от поражения электрическим током людей, соприкасающихся с электроустановками, необходимо знать предельную величину длительного безопасного тока Iд.б., а также предельно безопасную величину напряжения прикосновения Uпр. Действующие в нашей стране ПУЭ и ПБ не регламентируют ни предельной безопасной величины тока, ни допустимой величины напряжения прикосновения.

Однако “Правила изготовления взрывозащищённого и рудничного электрооборудования” (ПИВРЭ) предписывают ток в 30 мА как предельно безопасную величину длительного тока, а при автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки 25 мА.

Исходя из указанной величины безопасного тока и минимальной величины сопротивления тела человека в шахтных условиях (пыль, повышенная влажность) R_ч = 1000 Ом, можно определить допустимую величину напряжения прикосновения в шахтах:

Uпр = Iд.б • Rч = 0,030 • 1000 = 30 В.

Хотя “Правила безопасности в угольных шахтах” не регламентируют величину безопасного тока и напряжения прикосновения, однако предписывают автоматическую защиту от утечек тока и прикосновений к токоведущим частям, продолжительность действия которой не должна превышать значений, указанных в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Значения кратковременно допустимых токов и напряжений

Характеристика электроустановки	Нормируемая величина	Продолжительность воздействия тока, с
		0,1	0,2	0,5	0,7	1,0	3,0	от 3,0 до 10
Частота 50 Гц; U до 1000В с изол. и зазем. нейтр.	Uпр, В	500	250	100	75	50	36	36
	Iч, мА	500	250	100	75	50	6	6
Частота 400 Гц	Uпр, В	-	500	200	140	100	36	36
	Iч, мА	2	500	200	140	100	8	8
Постоянный ток	Uпр, В	500	400	250	200	150	100	100
	Iч, мА	500	400	200	150	150	50	50

Данная таблица рекомендована Центральным правлением НИТО энергетиков на основании обобщения отечественных и зарубежных исследований для установления значения наибольших допустимых для человека токов в зависимости от длительности их воздействия.

Величиной допустимого тока следует задаваться исходя из тех пороговых значений тока, при которых появляется реальная опасность. В нормальных условиях, когда человеку не угрожают никакие опасности, кроме электрического тока, опасность возникает при неотпускающем токе. В данном случае человек не в состоянии освободиться от токоведущих частей и он совершенно беспомощен. Поэтому недопустимо, чтобы через человека сколько-нибудь длительно проходил ток выше отпускающего. При отпускающем токе человек самостоятельно разрывает цепь и освобождается от тока, т.к. такой ток не вызывает реальной опасности. Следовательно, при случайном прикосновении в нормальных условиях наибольший длительно допустимый ток через тело человека равен порогу неотпускающего тока, т.е. 10 мА.

Если человек работает на высоте, вблизи движущихся или вращающихся частей, а также в других условиях, где резкие, непроизвольные движения могут привести к несчастному случаю или к аварии, опасность возникает уже при токе, превышающем порог ощущения. В таких опасных условиях, а также когда человек в процессе работы вынужден иметь постоянный контакт с частями, находящимися под напряжением, длительно допустимый ток следует принять ниже порога ощущения, т.е. не более 0,5 мА.

7.4 Схемы случайного включения человека в цепь тока

Поражение электрическим током большей частью происходит при непосредственном соприкосновении с электропроводящими материалами, находящимися под напряжением по отношению к земле или проводнику другой полярности.

В установках высокого напряжения поражающий ток возникает на расстоянии, при котором слой воздуха уже не может служить защитой и пробивается при данном напряжении электрического тока.

Однако большинство случаев электротравматизма связано с применением напряжения до 1000 В. Опасность поражения зависит от условий подключения тела человека в электрическую цепь. На рис. 7.3 изображены возможные варианты такого подключения.

Если человек одновременно касается 2-х полюсов однофазной сети переменного тока (положение а), то он оказывается под рабочим напряжением сети, а величина тока равна

I_ч = U_раб / R_ч, А.

В положении б в цепи 3-х фазного переменного тока при соединении звездой и подключении к б) двум фазам (2-х полюсное) пострадавший попадает под линейное напряжение, что очень опасно. Величина тока при таком включении определяется как

I_ч = U_л / R_ч = v3 • U_Ф / R_ч, А,

где U_{л -} линейное напряжение;

R_ч - сопротивление тела человека;

U_Ф - фазное напряжение.

а)

в) В положении в, в случае заземления нейтральной точки, значение её близко к значению потенциала земли. Пострадавший окажется под фазным напряжением и подвергается воздействию тока

I_ч = U_ф / R_ч + R₀ = U_л / v3 • (R_ч + R₀), А,

где R₀ сопротивление заземления нейтрали.

При соединении звездой фазное напряжение составит:

U_ф = U_л / v3

Так как сопротивление R₀ по сравнению с R_ч незначительно, то им можно пренебречь. Тогда

I_ч = U_ф / R_ч = U_л / v3 • R_ч .

г) В положении г при подключении к одной фазе в сети с изолированной нейтралью человек может оказаться под полным линейным напряжением при неудовлетворительной изоляции. При удовлетворительной изоляции опасность уменьшается.

Рис. 7.3 Схемы возможных включений человека в электрическую сеть

В данном случае в электрическую цепь кроме сопротивления самого человека, его обуви и пола, включается сопротивление проводов двух других фаз. Величина тока, протекающего через человека составит

I_ч = U_л / (v3• R_ч + R_из / v3), А.

Таким образом, системы с изолированной нейтралью более безопасны, чем с заземлённой нейтралью.

Опасность поражения электрическим током можно значительно уменьшить, если хорошо защитить пол подставками, ковриками и пользоваться защитной обувью и перчатками из изолирующего материала. Сам пол в хорошем состоянии имеет большое электрическое сопротивление.

В расчётах сопротивления принимаются: тела человека 1000 Ом; резиновой обуви более 5 • 10⁴ Ом; cухого пола из кирпича более 11 • 10⁶ Ом • м; линолеума более 2 • 10⁶ Ом • м; дубового паркета 1,7 • 10⁶ Ом • м; бетона и ксилолита более 0,6 • 10⁶ Ом •м. Мокрые полы имеют сопротивление во много раз меньше.

7.5 Явления при стекании тока в землю. Напряжение прикосновения и шага

Стекание тока в землю происходит при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением, т.е. когда проводник находится в непосредственном контакте с землёй. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае такой проводник называется заземлителем или электродом. Любое случайное или преднамеренное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с землёй носит название замыкания на землю.

При стекании тока в землю происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части до значения ц_з (В), равного произведению тока, стекающего в землю I_з (А) на сопротивление, которое этот ток встречает на своём пути R_з (Ом):

ц_з = I_з•R_з.

Характер распределения потенциала на поверхности земли, т.е. изменение величины потенциала при изменениях расстояния до заземлителя, можно оценить, рассмотрев случай стекания тока I_з (А) в землю через наиболее простой заземлитель полушар радиусом r (м) (рис. 7.4).

Рис. 7.4 Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Для упрощения принимают, что земля во всём своём объёме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным сопротивлением с (Ом • м). В данном случае ток по земле будет растекаться во все стороны по радиусам полушара и плотность его в земле будет убывать по мере удаления от заземлителя. На некотором расстоянии х от центра полушара плотность тока (А/м²) будет

q = I_з / 2р х².

Наибольшее сопротивление току оказывают слои земли, расположенные вблизи заземлителя, т.к. ток здесь проходит по малому сечению. Очевидно, что максимальное сопротивление току будет оказано на заземлителе и здесь будет наибольшее падение напряжения. Более удалённые участки грунта имеют большее поперечное сечение и оказывают меньшее сопротивление току. Если точка А находится на значительном удалении от электрода, т.е. х>?, то потенциал её равен нулю. По мере приближения точки А к центру электрода растёт потенциал и на поверхности электрода, где расстояние от центра равно х_з = r заземлителя:

ц_з =U_з=I_з с/ 2р х_з .

Около 68% полного напряжения расходуется на участке от центра заземлителя до х=1м. В объёме земли, где проходит ток, возникает так называемое «поле растекания тока». Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, и поле растекания можно считать распространяющимся лишь на расстояние 20 м от заземлителя (см. рис. 7.4). Таким образом, минимальный потенциал, т.е. U = 0 имеет точка х = ?. На практике х = 20м.

В идеале потенциал земли вокруг шарового заземлителя изменяется по закону гиперболы В действительности при неоднородном грунте распределение будет происходить по каким-то другим кривым. На практике распределение потенциалов определяют с помощью вольтметра, заземлителя и щупа и получают действительную кривую (см. рис. 7.4).

Напряжение прикосновения. Во всех случаях контакта человека с частями нормально или случайно находящимся под напряжением, это напряжение прикладывается ко всей цепи че-ловека, куда входят сопротивление человека (R_ч), пола или грунта и т.д.

Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека называется напряжением прикосновения или есть падение напряжения в сопротивлении тела человека R_ч (Ом):

U_пр = I_ч R_ч,

где I_ч ток, проходящий через человека по пути рука-ноги, А.

Численно напряжение прикосновения (рис. 7.5 а) равно разности потенциалов корпуса ц_к и точек почвы, в которых находятся ноги человека ц_н, т.е. в случае пробоя на корпус в любом двигателе получаем кривую растекания потенциалов I. В случае прикосновения человека к любому из двигателей он окажется под напряжением прикосновения равным разности потенциалов:

на первом двигателе U_пр1 = (ц_к ц_н) = U_з U_{н 1};

на втором двигателе U_пр2 = (ц_к ц_н) = U_з U_{н 2};

на третьем двигателе U_пр3 = (ц_к ц_н) = U_з (U_н3 = 0) = U_з = I_ч • R_ч наиболее опасный случай прикосновения.

Таким образом, получаем график напряжения прикосновения II, который симметричен графику растекания потенциалов, но повёрнут на 180⁰. Ток, протекающий через человека при прикосновении, I_ч = U_пр / R_ч. Главная задача заземления свести к минимуму разность UзUн.

Предельно допустимая величина Uпр. правилами не нормируется, но в практике обычно для расчётов она принимается равной 36 В.

Напряжение шага. Напряжение между ступнями человека на поверхности земли с разными потенциалами, обусловленное током замыкания на землю называется шаговым напряжением или напряжением шага (рис. 7.5 б).

Величину шага принимают равной 0,8 м. Максимальное значение U_ш в непосредственной близости от заземлителя, если одна нога на заземлителе, а другая на расстоянии шага от него. Минимальное значение U_ш за пределами поля растекания, т.е. х = 20 м.

...