В ПНИПУ предсказали уровень теплового стресса для горных рабочих.

Процесс добычи полезных ископаемых включает в себя как добычные, так и ремонтные смены, которые отличаются различной мощностью тепловыделений оборудования. Также следует учитывать, что при включении или отключении оборудования возникает тепловая инерция, и температура в выработке снижается не мгновенно, а постепенно.

Существующие методики расчета теплового режима не учитывают этот аспект и его влияние на изменение микроклимата в пространстве и времени. Ученые ПНИПУ и «ГИ УрО РАН» разработали математическую модель, которая позволяет точно рассчитывать динамику температуры воздуха и содержания влаги в рабочей зоне во время добычных и ремонтных смен. Результаты расчетов позволяют прогнозировать уровень тепловой нагрузки, с которой сталкивается работник в течение смены.

«Согласно требованиям правил безопасности, температура воздуха в рабочих зонах не должна превышать +26С. Также важно учитывать способность организма горнорабочего поддерживать нормальную терморегуляцию. Эффективность отвода тепла, помимо температуры окружающей среды, зависит от уровня относительной влажности воздуха. Неблагоприятные условия окружающей среды приводят к накоплению тепловой нагрузки в организме и ухудшению состояния человека», – объясняет доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ, заведующий лабораторией развития горного производства Горного института УрО РАН Артем Зайцев.

Ключевая особенность модели ученых заключается в учете нестационарного теплообмена между воздухом и технологическим оборудованием, то есть учитывается тепловая инерция, возникающая в моменты включения и остывания оборудования.

Результаты моделирования подтвердили установленную в ходе замеров зависимость: снижение температуры воздуха после отключения оборудования происходит не мгновенно. В начале ремонтной смены температура высокая, но с течением времени она падает из-за постепенного остывания источника тепловыделения. При повторном включении оборудования после ремонтной смены температура снова возрастает и затем устанавливается на постоянном уровне.

«В очистных забоях калийных рудников работа организована по специальным планограммам. На них графически отображены хронология и последовательность действий на различных участках рабочей зоны. Сопоставив данные планограмм и распределение температуры воздуха, можно определить уровень теплового стресса работника. Мы оценивали этот параметр с помощью индекса тепловой нагрузки среды, который учитывает влияние температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения от оборудования на организм горнорабочих», – рассказывает ассистент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ, инженер лаборатории развития горного производства Горного института УрО РАН Дмитрий Бородавкин.

Разработанный подход ученых ПНИПУ и «ГИ УрО РАН» может быть применен для оценки уровня теплового стресса, с которым сталкивается персонал в действующих забоях, а также для прогнозирования тепловой нагрузки в перспективных рабочих зонах. Это, в свою очередь, позволит оптимизировать реализацию мероприятий по нормализации микроклимата в шахтах, а также предотвратить возникновение аварийных ситуаций и ухудшение здоровья горнорабочих от перегрева.

Статья опубликована в журнале «Безопасность труда в промышленности». Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ.