煤炭企业职业危害因素分析与防范
2009-10-13连国桢
连国桢
摘要:煤炭企业职业危害因素是指矿工在不良的劳动条件下长期工作而造成的健康损害。分析研究煤炭企业职业危害因素,查找职业危害产生的原因,制定相应的对策措施,有助于改善劳动条件预防职业病的发生、保护劳动者健康和提高劳动效率,促进煤炭企业健康稳步发展。
关键词:煤炭企业;职业危害;定量分析
中图分类号:DF529
文献标志码:A
文章编号:1673-291X(2009)21-0099-03
煤炭企业职业危害因素是指矿工在不良的劳动条件下长期工作而造成的健康损害,不良的劳动条件对人体健康可以产生各种危害,由于主要是在生产过程中造成的,所以统称为职业危害,煤炭企业工业领域极为广泛。从地质勘探到煤层开采,从洗煤加工到综合利用,任何一个环节或工序都有可能造成职业性危害(本分析主要分析井下生产作业环境危害)。
煤炭企业的作业环境大部分在井下,井下作业由于本身条件较差,有毒有害气体和物质比较多,如果管理不善,未采取有效的保护措施,例如未及时对有毒有害气体产生的地点进行检测、废旧巷道不及时密闭等,就有可能造成人员中毒、窒息事故的发生。因此,了解和掌握煤矿井下有毒有害物质对人体的危害,防止有毒有害物质对人体的危害和中毒事故的发生,是非常必要的,矿井中有毒有害气体物质有些是成煤过程中生成的,存在于煤体裂隙、孔隙中;有些物质存在于煤层、顶、底板岩石或其他物质中。当这些有毒有害气体和物质浓度超过临界值时,就会对人体产生危害,有时还会发生爆炸危及矿井安全生产,造成人员伤亡和设施设备毁损。
一、有毒有害气体的种类及其危害
1.二氧化碳(CO2)
二氧化碳是无色略带酸臭味的气体,对空气的相对密度为1.52,易溶于水,常积聚于巷道的底部和下山的掘进头。CO2不助燃也不能供人呼吸,有微毒,对呼吸有刺激作用,肺部含量增加会使血液酸度变大,刺激呼吸中枢。当浓度达5%时,使人呼吸困难、耳鸣;达到10%时使人头昏昏迷;达到20%～25%时会使人快速死亡。矿井最高允许浓度为1.5% 。
二氧化碳的主要来源有:有机物的氧化;人员的呼吸;煤和岩石的缓慢氧化,以及矿井水与碳酸性岩石的分解作用;爆破工作;矿内火灾;煤炭自燃;瓦斯、煤尘爆炸均能产生大量的CO2。此外,有的煤层或岩层能长期连续放出CO2甚至在极短时间内大量喷出粉煤(岩)和CO2,造成严重的破坏性事故。
2.一氧化碳(CO)
CO是无色、无嗅、无味、无刺激性的气体,对空气的相对密度为0.967,几乎不溶于水。但易溶于氨水,与酸、碱不起反应,只能被活性炭少量吸附。在空气中燃烧呈蓝色火馅,当与空气混合达到12.5%～80%时具有爆炸性。CO是一种对血液、神经有害的毒物。CO随空气吸入体内后,通过肺泡进入血液,并于血液中的血红蛋白结合。CO与血红蛋白的亲和力比氧大200～300倍,而解离速度又比氧与血红蛋白慢3 600倍。一般情况下,CO中毒的程度取决于血液中碳氧血红蛋白的含量,含量越多,机体缺氧越严重,中毒程度也越重。煤矿井下,劳动强度大,高温、高湿和其他有毒、有害物同时存在,会使中毒的程度加重。井下CO最高允许浓度为0.0024%。
煤矿井下的CO多存在于采空区、密闭巷道等处。爆破作业、煤炭自燃、发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸都能生成CO,往往造成人员中毒死亡。
3.硫化氢(H2S)
H2S是一种无色、带有臭鸡蛋气味的气体。易溶于水,对空气的相对密度为1.19。进入体内的H2S在肺泡内很快就被血液吸收,氧化成无毒的硫盐,但未被氧化的H2S则发生毒害作用。H2S也很容易溶于黏膜表面的水分中,与钠离子结合成硫化钠,对黏膜有强烈刺激作用,可引起眼炎及呼吸道炎症,甚至肺水肿。H2S对人体全身的致毒作用在于它和氧化型细胞血素酶三价铁结合,使酶失去作用,影响细胞氧化,造成人体组织缺氧,空气中H2S浓度过高(900mg/m以上)可直接抑制呼吸中枢,引起窒息而迅速死亡。急性中毒后遗症是头痛和智力下降,慢性中毒症状是眼球酸痛,有灼烧感,肿胀畏光,并引起气管炎和头痛。矿井最高允许浓度为0.00066%。
煤矿井下的H2S气体,主要是由于硫化矿物水解和坑木等有机物腐烂所产生的,有些煤体也能释放出H2S气体。由于H2S气体易溶于水中,因此,老空积水中含有大量的H2S气体。
4.二氧化氮(NO2)
二氧化氮是一种棕红色有刺激臭味的气体,对空气的相对密度为1.448,极易溶于水。二氧化氮对眼、鼻腔、呼吸器官粘膜有强烈的刺激作用,特别是对肺组织起破坏作用,含量0.0066%时,短时间内咳嗽、胸部发痛;含量0.01%时,剧烈咳嗽、呕吐、神经系统麻木;含量0.025%时,短时间即可死亡。它比SO2和NO危害更甚,严重者导致肺气肿,甚至死亡。矿井最高允许浓度为0.00025%。
矿内爆破作业会产生一系列氮氧化合物,如NO、NO2,NO在空气中又被氧化为NO2。
5.二氧化硫(SO2)
二氧化硫为无色气体,具有强烈的硫磺气味及酸味,对空气的相对密度为1.4337,易积聚在巷道底部,易溶于水。SO2能被眼黏膜和上呼吸道黏膜的富水黏液吸收,刺激眼黏膜和鼻咽等黏膜;在潮湿的矿内,能与空气中水分子结合缓慢形成H2SO2或H2SO2,使其刺激作用更强。同时对煤矿井下的主要机电设备有较强的腐蚀性,影响其性能和寿命。当空气中浓度为0.3～1PPm时,健康人可由嗅觉感知,使呼吸道轻度收缩,呼气受阻;4～6PPm时,则对鼻咽及呼吸道粘膜有强烈刺激作用;长时间在5～10PPm的环境中呼吸,可引起慢性支气管炎,慢性鼻咽炎。呼吸道阻力增大、呼吸道炎症及肺泡本身受到SO2破坏的结果,可导致肺气肿和支气管炎哮喘。吸入高浓度的SO2空气,可引起急性支气管炎,发生声门水肿和呼吸道麻痹,浓度400～500PPm时可立即危及生命。矿井最高允许浓度为0.0005%。
矿内含硫矿物氧化,燃烧及在含硫矿物中爆破都会生产SO2。含硫矿层也涌出SO2。
6.氨气(NH2)
氨气是一种无色有剧毒的气体,对空气相对密度为0.9,易溶于水,对人体有毒害作用。矿井最高允许浓度为0.004%。主要在矿内发生火灾或爆炸事故时产生。
7.氢气(H2)
氢气是一种无色无味、具有爆炸性的气体,矿井安全允许浓度为0.5%。它是在矿井火灾或爆炸事故中及井下充电硐室均会产生。
8.氮气(N2)
氮气是无色、无味、无臭的惰性气体,对空气的相对密度为0.97,不助燃也不能供人呼吸。在正常情况下,氮气对人体无害,但有窒息性。
在废弃的旧巷道或隔离火区内,可积存大量的氮气,从而使氧浓度相对地减少,使人因缺氧而窒息。
9.甲烷(瓦斯CH2)
甲烷是矿井最为有害的气体(通常指瓦斯CH2)是一种无色、无味、无臭的气体,对空气的相对密度为0.554。故常积聚在巷道的顶部。瓦斯分子直径小,渗透性很强,为空气的1.6倍,很容易扩散。因此,封闭在采空区内的瓦斯,仍能不断地渗透到矿内空气中,从而增加空气中的瓦斯浓度。
瓦斯几乎不溶于水,很难凝固液化。在温度不高、压力不大的情况下,瓦斯的化学性质:惰性极大,它只能与卤元素相化合。
瓦斯本身无毒,但不能供人呼吸,空气中瓦斯浓度增加会相对降低空气中氧的含量。当瓦斯浓度达到40%时,因缺乏氧气会使人窒息死亡。
瓦斯具有燃烧性和爆炸性。瓦斯与空气混合达到一定的浓度后,遇火能燃烧或爆炸。
矿井最高允许浓度为1%。
10.地面生产系统残存有害气体
地面煤堆、矸石山自燃也会产生大量的CO、CO2和SO2等有害气体,井下排出的气体中含有大量的有毒有害气体,它们会对周围大气环境产生污染,也是影响安全生产的危险、有害因素之一。
二、生产性粉尘的危害及常见的职业病
(一)生产性粉尘(煤尘)危害
矿井粉尘是有害物质,它的危害主要有三个方面:一是煤尘能燃烧和爆炸,影响生产,威胁矿工的人身安全;二是粉尘对人体有危害,能造成矿工职业病——尘肺病;三是对环境造成污染危害。
1.煤尘爆炸危害
煤尘爆炸必须同时具备三个条件:煤尘本身具有爆炸性;浮游在空气中的煤尘达到一定的浓度(最低浓度45g/m3);有引起爆炸的热源存在,一般为610℃～1 050℃。防止煤尘爆炸事故,就是要在后两个条件上加以预防。煤尘爆炸将会:(1)生成有害气体。煤尘爆炸后产生2%～4%的CO,其浓度高达8%,这是煤尘爆炸事故造成矿工大量中毒伤亡的主要原因。(2)产生高温。据测定,煤尘爆炸火焰的温度达1 600℃～1 900℃。煤尘爆炸时释放出来的热量,按理论计算在爆炸时产生的气体可达到2 300℃～2 500℃。(3)产生高压。煤尘爆炸的理论压力为750KPa,但在有大量沉积煤尘的巷道中,爆炸压力将随着距爆炸源的距离的增加而跳跃式地增加。在煤尘爆炸过程中,如遇到障碍物及巷道的拐弯或巷道的突变,爆炸压力将大幅度增加。尤其是煤尘连续爆炸时,第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的5～7倍。因此,煤尘爆炸的破坏性比瓦斯爆炸更为严重。
2.矿井煤(岩)尘对人体的危害
粉尘一方面被作业场所的工作人员通过呼吸系统等进入人体,而引起以肺组织弥漫性、纤维化病变为主的全身性疾病,即尘肺。另一方面微细粉尘通过井下风流由井下排入大气对大气造成污染。微细颗粒是传播细菌、病毒最有效的途径,对动植物生长都有很大的影响。
中国职业危害十分严重。据统计,全国有50多万个厂矿存在不同程度的职业危害,接触粉尘、毒物和噪声等职业危害的职工在2 500万人以上。近年来,每年新发职业病例数均在万例以上,且逐年上升,增长率超过10%。根据卫生部的统计,截至2007年底,全国累计发生尘肺病人50多万例,疑似尘肺者60多万例。随着机械化程度的提高,采、掘工作面煤尘、粉尘浓度大有增高之势,危害程度增加,如果防治不力,患病率将呈上升趋势。尘肺病是一种慢性职业病,直接影响到煤炭事业的发展。
3.矿井煤(岩)尘对环境污染
煤炭堆放在地面后水分逐渐减少遇风就会产生煤尘飞扬;汽车运输也会产生大量的煤尘飞扬;地面生产系统各个转载点,装卸车时都会产生大量的煤尘;主要抽风机排出的风量中含有大量的粉尘和有害气体。这些都会对周围环境造成严重污染,特别是对周围的植被、居民、水体、动植物养殖等造成一定的危害。
(二)粉尘引起的常见职业病
粉尘引起矿工常见的职业病有矽肺、煤矽肺、煤肺、噪声性耳聋、CO中毒、H2S中毒等。煤矿井下工人因噪声、振动、不良照明、异常作业条件(高温、高湿、低温)等造成的职业性多发病有上呼吸道感染、风湿性病、腰腿痛、急慢性胃炎、消化性溃疡、高血压病、化浓性皮肤病、红眼病等。
三、煤炭企业窒息危害
在正常情况下,地面空气是由氮气(78%)、氧气(20.96%)、二氧化碳(0.04%)组成。人离开氧气不能生存,最有利于人呼吸的氧气浓度为20.9%左右。如果氧气浓度低于17%,工作起来呼吸感到困难,心跳加快,呼吸深度增加,并引起喘息,氧气降至8%～10%时,几分钟就死亡。因此,《煤矿安全规程》规定井下氧气浓度不得低于20%。
(1)废弃的老巷、盲巷中易发生窒息事故。(2)正在使用的采掘巷道或工作面由于停风或供风不足,煤、岩体内涌出的有害气体逐渐增加,使氧气减少,造成窒息。(3)封闭或未封闭的采空区由于无风或风流甚微,其间有限的氧气与其他物质化合,造成有害气体增高或溢出而发生窒息事故。(4)断层带、裂缝裂隙等是气体的良好通道和积存场所,当采掘空间无风或通风不良时,围岩(煤)中的有害气体便会积聚在这些空间里,造成氧含量下降,如果人误入其中将缺氧窒息。(5)与老塘、老巷掘透时,老塘、老巷内的有害气体涌出,而发生窒息事故。(6)长时间循环风,使工作面空间的有害气体逐渐增加,氧气减少,造成窒息
死亡。(7)不通风的井筒、储煤仓、水井和小眼易造成缺氧窒息事故,由于井内物质的氧化和有害气体的涌出,形成缺氧窒息区。(8)发生爆炸和火灾事故时,周围空气中的氧含量急剧减少,窒息和中毒事故一般同时发生。
四、煤炭企业其他危害因素及有毒有害物质
煤炭企业其他危险因素主要有透水、爆破、触电、冒顶片帮、提升运输事故等,这些危险因素如平时管理不善,事故隐患不能及时排出将会造成人员伤亡伤害及财产损失。煤炭企业其它有毒有害物质主要有固体废弃物、灰渣、矸石及生活垃圾等。这些固体废弃物如处置不当将会带来侵占田地、造成二次污染并影响人的身体健康。应该予以重视。另外,部分煤层、夹矸、顶底板中往往含有锗、镓、铀、钍、钒、氯、砷、氟、三硝基甲苯、铅、苯、汞等对人身有毒有害的物质,对它们的含量需要进一步研究,如果大于临界值时必须制定保护措施。
分析研究煤炭企业职业危害因素,查找职业危害产生的原因,制定相应的对策措施,有助于改善劳动条件预防职业病的发生、保护劳动者健康和提高劳动效率,促进煤炭企业健康稳步发展。
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[责任编辑 陈丹丹]
