Угольная пыль. Физиологические механизмы повреждающего действия на организм

Механизм явления в настоящее  время известен. Он заключается в  том, что относительно слабый взрыв  метана может вызвать турбулентность воздушных потоков, достаточную  для того, чтобы образовать облако угольной пыли в штольне. Воспламенение  пыли, в свою очередь, генерирует ударную  волну, поднимающую еще большее  количество угольной пыли, что в конце концов приводит к разрушительном взрыву. В работе определено, что большинство из 645 аналогичных случаев аварий на угольных шахтах, происшедших только в Великобритании с 1835 по 1850 г., вызвано взрывами пыли. Цибульски отмечает, что число случаев аварий на угольных шахтах во всем мире с числом жертв не менее 50 составило за период с 1900 по 1951 г. 135, или в среднем 151 чел. за одну аварию. В соответствии с тем же источником по причине взрывов на шахтах США среднее количество людских потерь за период с 1931 по 1955 г. составило 117 чел. в год.

Для того чтобы предотвратить взрывы пыли на угольных шахтах или в итоге  уменьшить их последствия, необходимо следующее: а) не допускать инициирующих взрывов за счет отвода метана и  исключения возможных источников воспламенения; б) ограничить по-возможности количество пыли, находящейся в штольне; в) увлажнить угольную пыль; г) использовать инертный порошок. Таким инертным порошком является несодержащая силикатов пыль, обычно известковая. Порошок загружают в желоб, подвешенный к потолку штольни, что предпочтительнее по сравнению с простым смешиванием его с угольной пылью, как поступали раньше. Когда происходит взрыв, желоб раскачивается и инертный порошок разбрасывается, перемешиваясь в воздухе с угольной пылью. Известь поглощает тепло, выделяющееся при горении, и, таким образом, скорость распространения пламени уменьшается. К тому же известь участвует в реакции эндотермического разложения, что охлаждает газ. На рис. 12.1 представлена диаграмма распределения по годам числа жертв от аварий в шахтах, происшедших в Великобритании (учитывались аварии с числом жертв не менее 20). Нетрудно заметить, что наиболее крупные аварии произошли в далеком прошлом.

Анализируя жалобы шахтеров, можно отметить, что высокая частота  простудных заболеваний среди шахтеров наблюдается в начальном периоде  работы под землей, когда организм рабочего, попадая в неблагоприятные  условия, еще не приспособился к  ним. Затем благодаря компенсаторно-приспособительным  механизмам организма простудные заболевания  наблюдаются реже, и только у лиц  со стажем свыше 31 года вновь отмечается некоторое повышение заболеваемости, что связано, по-видимому, со снижением  иммунобиологических свойств организма  в соответствующем возрасте. [4].

Пыль и дым как вредные  примеси в воздухе стали объектами  первостепенной важности  в борьбе за поддержание частоты воздушной  среды, поскольку их присутствие  неизменно создавало ощутимые неудобства, а сами они чаще всего являлись следствием деятельности человека. Пыль – это мельчайшие твердые частицы, способные некоторое время находится во взвешенном состоянии. Пыль характеризуется химическим составом, размерами и формой частиц, их плотностью, электрическими, магнитными и другими свойствами.

 Повреждение слизистой оболочки дыхательных путей отлагающейся на ней пылью постепенно приводит к хроническому воспалению - «пылевому бронхиту», в развитии которого важную роль играет также микрофлора дыхательных путей. Свойственный силикозу перибронхиальный склероз, сопровождающийся деформацией бронхов, а также изменение физических свойств слизи, связанное с действием SiO₂ на бокаловидные клетки, нарушают нормальный транспорт этой слизи вместе с пылевыми частицами и патогенными микроорганизмами, способствуя дальнейшему развитию эндобронхитического процесса. Таким образом, пылевой бронхит представляет собой комбинированное инфекционно-пылевое поражение с преобладанием роли того или иного компонента. Кроме того, развитие хронического бронхита может наступить и без существенного участия экзогенных раздражителей (на почве повторных простудно-инфекционных заболеваний органов дыхания), а среди раздражителей, безусловно способствующих этому развитию, важная роль принадлежит непрофессиональным (в первую очередь, курению). Однако повышенная распространенность хронического бронхита среди яиц, подвергающихся воздействию различных промышленных пылей, не вызывает сомнения, и поэтому в Казахстане это заболевание официально отнесено к числу профессиональных («хронический пылевой бронхит»). Под воздействием пыли могут возникнуть такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, коньюктевиты, аллергия и др. чем мельче пыль, тем опаснее она для человека. Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0.2 до 0.7 мкм, которые, попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболеваний.

Современный научно-технический  прогресс в угольной промышленности существенным образом повлиял на социологические, физиологические, психологические, производственные и экономические  аспекты труда шахтеров. Условия  труда в угольных шахтах характеризуются  нередко неблагоприятными сочетаниями  температуры и относительной  влажности производственной среды, возможностью загрязнения ее вредными газами, высоким пылеобразованием на всех технологических процессах, отсутствием  дневного света, затруднениями в  организации горячего питания, водоснабжения  и ассенизации под землей, нередко  вынужденным положением тела под  землей. Работа горных машин и механизмов в ограниченных пространствах сопровождается шумом и вибрацией.

4. Профессиональные заболевания добытчиков угля

Профессиональная  заболеваемость в Кемеровской обл. остается одной из самых высоких в Российской Федерации, почти в 7-8 раз превышая уровень по стране в целом, в 2005 г . она составила 10,8 случая (Российская Федерация - 1,6) на 10 тыс. работающих, зарегистрировано 1102 вновь выявленных профессиональных больных.

Наиболее высокая профессиональная заболеваемость регистрируется в Анжеро-Судженске, Осинниках и Прокопьевске.

Заболеваемость шахтеров с временной  утратой трудоспособности находится  па среднем уровне по сравнению с  заболеваемостью рабочих других отраслей промышленности. У подземной  группы рабочих отмечается, как правило, более высокий уровень заболеваемости, чем у наземной группы рабочих  тех же шахт. При сравнении заболеваемости шахтеров отдельных угольных бассейнов  можно отметить значительное отличие как в общем уровне заболеваемости, так и в ее характере; здесь в известной степени сказывается специфика санитарно-гигиенических условий труда и быта, которые определяются многими факторами (климатогеографической зоной размещения шахт, их глубиной и протяженностью, состоянием вентиляции, водоснабжения, способом выемки полезного ископаемого, качеством медицинского обслуживания и др.).

У шахтеров, в первую очередь работающих в очистных и подготовительных забоях, очень велик уровень производственного  травматизма. За последние годы показатели травматизма шахтеров неуклонно  снижаются в связи с механизацией угледобычи и более тщательным соблюдением  правил техники безопасности.

Из нозологических форм наибольший удельный вес (до 25 - 30%) занимают грипп, катар верхних дыхательных путей, ангина и др., так называемые простудные заболевания. Их появлению способствуют охлаждение тела, промокание одежды и  обуви. Одно из первых мест в общей  заболеваемости шахтеров занимают гнойничковые заболевания кожи, что связано с загрязнением кожи пылью, использованием грязной спецодежды, микротравматизмом кожных покровов, употреблением для мытья неочищенной шахтной воды.

Сравнительно велико среди шахтеров количество острых желудочно-кишечных заболеваний и гельминтозов, что  связано с отсутствием в ряде шахт правильно организованной подземной  ассенизации и очистки горных выработок, неудовлетворительным питьевым водоснабжением, приемом пищи непосредственно  на месте работы и неправильным режимом питания.

Среди рабочих гидрошахт отмечены высокие показатели заболеваемости по таким нозологическим формам, как  заболевания периферической нервной  системы и ревматизм. Уровень  остальных нозологических форм в  общей структуре заболеваемости шахтеров мало отличается от показателей  заболеваемости рабочих других отраслей промышленности. Условия труда в  шахтах могут явиться причиной профессиональных заболеваний шахтеров.

До 2005 г. в структуре профессиональной патологии первое место занимали пылевые заболевания органов дыхания (31,5 %), профессиональная тугоухость составляла 24,4 %, вибрационная болезнь - 17,2 %, болезни суставов и мышц - 20,9 %. В 2005 г . в нозологической структуре профпатологии произошли изменения. Первое место занимают болезни суставов, сухожилий и мышц (27,9 %), вибрационная болезнь составляет 23 %. По сравнению с 2001–2003 г г. снизился удельный вес заболеваний органов дыхания (21,2 %), профессиональной тугоухости (17,6 %); профессиональные инфекционные заболевания составили 1,5 %.

В структуре заболеваемости с временной  утратой трудоспособности преобладают  три нозологические группы: болезни  органов дыхания, костно-мышечной системы  и травматизм (до 55 % всех причин временной  нетрудоспособности).

Анализ распределения профессиональных заболеваний по отраслям промышленности в Кемеровской обл. показал, что  за 2003–2005 гг. 77,8 % профессиональных больных приходится на угольную. В основном, это лица, занятые на подземных горных работах. В цветной и черной металлургии — 5,7 % профессиональных больных, в машиностроении, металлообработке и электротехнической промышленности — 4,7 %, в строительстве — 2 %, на долю агропромышленного комплекса приходится 1,9 %, в здравоохранении — 1,4 %. Эта структура, по существу, не меняется в течение последних 5–6 лет. Таким образом, подтверждается, что в угольной отрасли промышленности Кузбасса самая высокая профессиональная заболеваемость

Из факторов производственной среды наиболее значительными для профессионального риска являются: шум, вибрация, угольно-породные аэрозоли, токсические вещества (оксид углерода, диоксид азота). Воздействие шума и вибрации на работающих обусловлено несовершенством горной техники. Так, по результатам измерений на угольных разрезах Новокузнецка уровни шума на рабочих местах машинистов экскаваторов превышают ПДУ на 4 дБ, общая вибрация — на 4 дБ, уровни локальной вибрации выше требуемых величин — на 1–2 дБ. На рабочих местах машинистов буровых установок уровни звукового давления и общей вибрации превышают предельно допустимые на 3 дБ. В кабинах водителей большегрузных автомобилей уровни шума выше ПДУ на 2–4 дБ, общая вибрация превышает ПДУ на 6 дБ [8].

При управлении горно-транспортной техникой кроме шума и вибрации на работающих оказывают вредное воздействие  тяжесть и напряженность трудового  процесса, характеризующиеся физическим перенапряжением мышц рук, плечевого  пояса, корпуса тела, вследствие чего развивается патология органов  опорно-двигательного аппарата. Усугубляющий фактор в развитии профессиональных заболеваний — 12-часовая рабочая смена. В группу риска развития профессиональной патологии входят такие профессии, как машинисты экскаваторов, бульдозеров, машинисты буровых установок, водители большегрузных автомобилей. Условия труда этих профессий характеризуются как вредные 3-го класса. Воздействию пылей подвергаются шахтеры, метростроевцы, каменщики, рабочие цементных, кирпичных, плиточных, мукомольных, сахарных заводов, дорожные рабочие, формовщики, литейщики, текстильщики, работники кондитерских производств. Попадая в дыхательные пути, частицы пыли вызывают воспаление ткани легочных пузырьков, которое приводит к развитию в них соединительной ткани. Бронхо-легочные заболевания профессиональной этиологии продолжают оставаться важнейшей проблемой медицины по размеру наносимого социального ущерба, что связано в первую очередь с недостаточной изученностью механизмов действия фиброгенной пыли смешанного состава, а также действия сочетанных факторов газов, аэрозолей и др. [1].

У рабочих угольных шахт можно обнаружить различные виды пневмокониоза: антракоз - у рабочих очистных забоев, вдыхающих угольную пыль, силикоз или силикатоз - у рабочих проходческих забоев, пустые породы которых содержат свободную и связанную двуокись кремния (в породах Донецкого бассейна в 90% случаев находится свыше 10% свободной двуокиси кремния), антракосиликоз в том случае, если работа производилась как в очистных, так и в проходческих забоях.

Кониотуберкулез встречается  среди рабочих-угольщиков значительно  реже, чем среди горнорудных рабочих, и протекает намного благоприятнее.

Распространенность пневмокониоза  среди рабочих угольной промышленности с каждым годом уменьшается. В 1963-1964 гг. в Донецком бассейне при медицинских ежегодных осмотрах было обнаружено заболевших меньше 1% к числу осмотренных. Пневмокониоз у шахтеров Донецкого бассейна выявляется при среднем пылевом стаже 8-10 лет.

Угольная пыль оценивается  с двух точек зрения: санитарно-гигиенической  и техники безопасности. Санитарно-гигиеническое  значение угольной пыли определяется теми изменениями, которые она вызывает в органах дыхания. Основное место среди них занимает пневмокониоз. Важнейшая роль в защите организма от вредного воздействия факторов производственной среды принадлежит неспецифической защите, её базальному основному звену, а именно, фагоцитозу, осуществляемому альвеолярными макрофагами легких и нейтрофилами крови. В развитии защитно-приспособительных механизмов, возникающих в организме на ранних стадиях патологического процесса важная роль принадлежит наиболее ранним метаболическим реакциям, осуществляющимся на клеточном и субклеточном уровнях.

Пылевой взрыв - объект интенсивного изучения, которому посвящены многочисленные работы и отдельные монографии. Его  можно рассматривать в двух отличающихся друг от друга аспектах: взрывы пыли в штольнях и взрывы пыли в оборудовании и внутри зданий. Первые характеризуются  ударной волной, распространяющейся вдоль штольни, длина которой  может достигать нескольких километров. Хотя описание взрывов пыли на угольных рудниках не соответствует основной теме данной работы.

Это уменьшает дыхательную емкость  легких и нарушает газообмен; наряду с этим происходит ороговение эпителия воздухопроводящих путей, в связи в чем снижается его способность задерживать пылевые частицы. Следовательно, при систематическом воздействии пылей ухудшается снабжение организма кислородом через легочную ткань и понижается барьерная функция дыхательных путей, развиваются профессиональные заболевания, например силикоз, возникающий под влиянием кварцевой пыли. Известно, что длительное воздействие любого повреждающего фактора приводит к нарушению ферментных систем и обмена веществ осуществляющихся в клетках, которые относятся к неспецифическим факторам защиты. В последние годы накоплен фактический материал, который позволил предположить, что изменения функционально-метаболической активности лейкоцитов крови могут выступать как чувствительные показатели нарушений гомеостаза в органах дыхания при ранних защитно-адаптационных реакциях. По мнению количественные и качественные сдвиги в элементах крови, а именно снижение функциональной активности лейкоцитов, повышения уровня деструкции отражают начальные явления декомпенсации. [6].