Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

укуса Кашама

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

КАРТОФЕЛЯ (НА ПРИМЕРЕ ДЕМОКРАТИЧЕСКОЙ

РЕСПУБЛИКИ КОНГО)

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасли АПК)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт - Петербург-Пушкин- 2012 г.

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном

учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский

государственный аграрный университет

Научный руководитель:  Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук,

профессор Шкрабак Владимир Степанович

Официальные оппоненты: Примакин Алексей Иванович

доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет МВД России, зам. начальника кафедры специальных информационных технологий и информационной безопасности

Кокарев Святослав Петрович

кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургская академия жилищно-коммунального хозяйства, бытового обслуживания и экол огии, председатель совета

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Великолукская государственная сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится 9 ноября 2012 года в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.65 при ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный аграрный университет по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, д.23, аудитория 2-529,

факс(812)465-05-05, e-mail: uchsekr@spbgau.ru,  salova_tus@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 8 октября 2012 г. и размещен на сайте Минобрнауки РФ

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук,

профессор  Салова Тамара Юрьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Расширение производства картофеля в Демократической Республике Конго (Д.Р. Конго) связано с ростом народонаселения, применением различных технологий, где занято много людей. Ныне картофель выращивают на площади 120 тыс. га; ежегодный валовой сбор достигает 95-100 тыс. т. Данное производство трудоемко и опасно.

Технология производства картофеля на 85% базируется на ручном или частично механизированном труде. Высокие температура и влажность при работе в полевых условиях приводят к перегревам и тепловым ударам. Имеют место травмы от инструмента, применяемых механизмов (карданные валы), транспорта, укусов змей. Число травм с тяжелыми исходами в стране за 2005-2009 гг. составило осредненно 3340 на картофелеводческую провинцию (по 668 травм в год); 10% из них приходится на тепловые удары, 5% - на травмирование карданными валами. За указанный период ежегодно погибало по различным причинам при производстве картофеля по 135 чел. в каждой из 7 картофелепроизводящих провинций. Травмирование от укусов змей составляет около 140 ежегодно на одну картофелеводческую провинцию (4-6 случаев укуса заканчиваются летальным исходом). Эффективных мер противостояния описанным ситуациям не разработано. Поэтому профилактика травм и профзаболеваний картофелеводов Д.Р. Конго является актуальной задачей.

Работа выполнялась в рамках целевой комплексной программы ГКНТ ОЦ 048 и научно-технической программы СПбГАУ по теме №9.6 Исследование условий и охраны труда работников АПК и обоснование путей динамичного снижения и ликвидации производственного травматизма.

Целью исследований является обоснование путей охраны труда картофелеводов Д.Р. Конго путем разработки методов и средств профилактики травматизма.

Объект исследований - картофелеводство в Восточной провинции, провинциях Южной и Северной Киву Демократической Республики Конго, уровень травматизма, профессиональных заболеваний и их профилактика.

Предмет исследований - условия и охрана труда картофелеводов основных картофелепроизводящих провинций Демократической Республики Конго.

Основу методики исследований составляли анализ состояния вопроса с уровнем условий и охраны труда при производстве картофеля в Восточной провинции, провинциях Северное и Южное Киву Д.Р. Конго, нормативной базой их, динамикой развития травм и профзаболеваний, прогноз травматизма и путей его профилактики, разработка инженерно-технических средств предупреждения травматизма и профзаболеваний.

Научную новизну исследований составляют: предложенная система человек - машина - технология производства - среда, её теоретический анализ по параметрам воздушной среды и полу- или частично механизированным процессам производства, модели прогноза травмирования картофелеводов карданными валами машин и механизмов и путей предупреждения их, аналитическая оценка вредных производственных факторов и учет их при обосновании методов и средств защиты картофелеводов.

Практическую значимость имеют: результаты исследований условий и охраны труда картофелеводов картофелепроизводящих провинций (Восточной, Северная и Южная Киву) Демократической Республики Конго; результаты прогноза травмирования картофелеводов карданными валами машин и механизмов и прогнозные модели их и путей профилактики; предложенные новые инженерно-технические средства предотвращения травматизма картофелеводов и результаты их экспериментальных полевых исследований; биологические методы борьбы с травматизмом картофелеводов от змеиных укусов.

Реализация результатов исследований. Результаты диссертационных исследований используются в научно-исследовательской работе Всероссийского научно-исследовательского института Социального развития села ФГБОУ ВПО ОреГАУ, в практике работы производственного кооператива Шушары, в учебном процессе кафедры безопасности технологических процессов и производств ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, в учебной и научно-исследовательской работе Киншасского аграрного университета Демократической Республики Конго.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и одобрены на конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО СПбГАУ (2009-2012гг.), на международной научно-исследовательской конференции Экология. Риск. Безопасность. Курганского государственного университета; на научной конференции молодых ученых по проблеме научного обеспечения развития АПК в условиях реформирования.

Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 7 в изданиях по перечню ВАК; в их числе два патента на изобретения и два положительных решения по заявкам на изобретения.

На защиту выносятся следующие основные положения:

  1. Обоснованная система человек - машина - технология производства - среда и оценка влияния её составляющих на травматизм и заболеваемость картофелеводов картофелепроизводящих провинций Демократической Республики Конго (на примере Восточной провинции и провинции Северное и Южное Киву).
  2. Теоретические положения по влиянию частичного уровня механизации картофелеводства на травматизм картофелеводов.
  3. Результаты исследований опасных и вредных производственных факторов и их учет при обосновании методов и средств защиты картофелеводов провинций Д.Р. Конго.
  4. Результаты экспериментальных исследований запыленности рабочих зон на основных технологических операциях производства картофеля.
  5. Предложенные новые инженерно-технические средства предупреждения травматизма картофелеводов и результаты их экспериментальных исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 201 наименования, содержит 248 страниц машинописного текста, включая 68 рисунков, 13 таблиц и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформирована цель, объект и предмет исследований, изложены основа методики, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе Состояние проблемы. Цель и задачи исследований дана характеристика проблемы, включающая анализ: существующих технологий производства картофеля с трудоохранной точки зрения, состояния безопасности техники, используемой при производстве картофеля, условий и охраны труда при этом, кадрового потенциала и условий жизнедеятельности картофелеводов. Рассмотрена нормативно-правовая и организационно-техническая база обеспечения охраны труда в Д.Р. Конго, осуществлен анализ выполненных исследований по проблеме обеспечения нормируемых и безопасных условий труда при производстве картофеля; приведены результаты патентных исследований по проблеме. Итогом изложенного является вывод о том, что условия и охрана труда картофелеводов Республики по причине превалирующих ручных (88-92%) технологий производства картофеля, низкого уровня механизации, несовершенства техники, микроклиматических условий и недостаточной обученности кадров далеки от нормируемых и требуют усовершенствования. Температурно-влажностные параметры среды при тяжелых ручных работах в картофелеводстве приводят к перегреву и тепловым ударам работников (порой с летальными исходами). Имеют место травмирование ручным инструментом, применяемыми механизмами, транспортом. Число их за 2005-2009 гг. осредненно составляло по 668 в год (в том числе около 10% их - тепловые удары) на картофелеводческую провинцию; ежегодно за тот же период по различным причинам при производстве картофеля погибало по 135 чел. в каждой из 7 провинций, где производится основная масса картофеля. Производство картофеля сопровождается укусами змей; ежегодно число их около 140 в каждой из картофелеводческих провинций (в результате 4-6 чел. ежегодно погибает от укусов). Не решены вопросы защиты от травмирования карданными валами. В итоге в 2011 г. у картофелеводов Кч=8,57; Кт=48,5; Кл=0,5. Это следствие допуска к работе необученных охране труда (16%), отсутствие контроля за безопасностью (26%) и дисциплиной труда (9%), применение неисправного оборудования (43%).

Основная причина изложенного - превалирующие ручные технологии и тяжелый физический труд, низкий уровень организационного и инженерно-технического обеспечения безопасности картофелеводов. В связи с этим цель исследований предполагает решение следующих задач:

1. Анализ условий и охраны труда при производстве картофеля в условиях Демократической Республики Конго;

2. Теоретическое обоснование системы человек - машина - технология производства - среда и влияние ее составляющих на охрану труда;

3. Исследование и оценка параметров микроклимата зоны производства картофеля в Д.Р. Конго и их влияния на условия и охрану труда картофелеводов, насыщенности ядовитыми рептилиями;

4. Обоснование моделей прогнозирования травмирования картофелеводов карданными валами машин и путей предотвращения травм;

5. Обоснование организационных и инженерно-технических мероприятий по профилактике травматизма и профессиональных заболеваний при производстве картофеля и их экспериментальные исследования;

6. Формирование выводов и рекомендаций по результатам исследований.

В главе 2 Теоретическое обоснование мероприятий по обеспечению охраны труда при производстве картофеля в Д.Р. Конго приводятся результаты теоретического анализа системы человек - машина - технология производства - среда (Ч-М-ТП-С), прогнозирование динамики уровня профессиональных качеств картофелеводов, теоретические положения по обеспечению безопасности и безвредности картофелеводов при частично- или полумеханизированных процессах производства, обоснование методики анализа и краткосрочного прогнозирования травматизма и путей его профилактики.

Производство реализуется в среде Ч-М-ТП-С, относящейся к числу сложных с учетом того, что технология производства картофеля в настоящее время базируется в Д.Р. Конго в значительной степени на ручном труде; в 10-12% имеет место частично механизированный и полумеханизированный труд. Эта особенность важна для анализа трудоохранной ситуации и ее результатов.

Принципиальная схема названной ситуации представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема системы человек Ц машина Ц технология Ц производства Ц среда и ее трансформирование в функции технологии производства; ситуации: Р Ц в основе технологии ручной труд; ПМ Ц в основе частично или полумеханизированные технологии.

Из рис. 1 следует, что анализу должны подвергаться ситуации Р и ПМ. Система Ч-М-ТП-С в данном случае предполагает сочетание картофелевода с одним или несколькими компонентами инструментов (случай Р) и механизмов (оборудования - ПМ), взаимодействующих друг с другом так, чтобы система получаемые сигналы на входе генерировала в конкретных условиях окружающей среды в выходные сигналы. Каждая из ситуаций (Р и ПМ) меняется в процессе работы по собственным закономерностям. Ситуация Р в условиях окружающей среды (холодно, жарко, ветер, дождь) реализуется возможностью выполнения операций (подготовка почвы, семян, посадка, междурядная обработка, уборка), диктуемых агротехническими условиями производства и агробиологическими особенностями картофеля. Ручные технологии реализуются посредством инструмента. Ситуации Р сопутствуют тяжесть работ, опасность и вредность. Ситуация ПМ (в человеко-машинных системах) предполагает выполнение операций совместно человеком и машиной, что требует определение роли каждой составляющей в обеспечении безопасности; при этом система обладает травмирующими и поражающими факторами, включая источник опасности и потенциальные жертвы. Как видно из рис. 1, система Ч-М-ТП-С обладает обратными связями, определяющими ее состояние с позиций безопасности. В работе приводится подробная характеристика ситуации Р. В ней должно быть дифференцированно уделено внимание инструменту в отличие от ситуации ПМ, где преобладают машины и механизмы. Интегрально задача сводится к определению тех свойств, которые можно изменить в желаемом направлении в целях профилактики травматизма и профзаболеваний и определить пути уменьшения.

В части оператора отметим, что значимыми параметрами для безопасности и безвредности являются условия труда, профессиональные качества, безопасность технологий и оборудования. Параметры системы Ч-М-ТК-С существенно влияют на заболеваемость и травматизм: более 60% летальных и тяжелых травм связаны с техникой, а около 90% - с человеческим фактором.

Ситуация в системе Ч-М-ТП-С представлена на рис. 2, где показаны взаимосвязи ее составляющих.

Рис. 2. Принципиальная схема взаимосвязей и взаимовлияния факторов, определяющих условия и охрану труда картофелеводов в ситуации Р (ручной труд):

Р Ц система (Ч-К-Р.И-С); Ч Ц человек с его профессиональными навыками ПН и психофизиологическими характеристиками ПФ; К Ц картофель без обработки препаратами НХ и обработанный ими ОХ; Р. И. Ц ручной инструмент Ц исправный ИС., неисправный НИ; С Ц среда с нормируемыми ПНО и отклоняющимися ПН.З от нормируемых значениями параметров.

Каждая из приведенных на рис. 2 составляющих элементов системы в различной степени определяет ее состояние, однако определяющая роль за человеком с нормальным состоянием здоровья СЗ, уровнем профессиональных навыков и знаний ПН, психофизиологическими характеристиками личности ПФ.

Следовательно состояние человека СЧ=f1(СЗ, ПН,ПФ).

Учитывая, что СЗ определяется укладом жизни и рядом других обстоятельств, с учетом определяющей роли самой личности и социальной ситуации в обществе, на которые трудно влиять, полагаем, что человек с данным СЗ приступил к картофелепроизводству, после чего рассматриваются обстоятельства, влияющие на здоровье (условия работы, опасности, профзаболевания и меры противодействия перечисленному). Сказанное относится и к параметру ПФ. Третья составляющая - ПН есть функция обучения профдеятельности ОПД, производственного опыта ОПР и владения и использования методов и средств охраны труда - ВЛ, т.е. ПН=f2(ОПД,ОПР,ВЛ). Однако на определенный период времени  ОПР и  ВЛ остаются стабильными, следователь-

но ПН=f3(ОПД), являясь значимым фактором.

Составляющие ПН могут выступать как равнозначные или не равнозначные; по каждой из них рационально иметь их характеристики. Покажем это на примере обучения картофелеводов и его качества. Целесообразно в качестве интегрального показателя количественной оценки результатов обучения картофелеводов охране труда СП использовать показатель, значение которого пропорционально частоте травмирования картофелеводов, имеющих стаж работы от 0 до 6 лет. Вид зависимости:

СП=СО-К*Ч (1),

где СО - постоянный коэффициент; К - коэффициент пропорциональности

(равен 1,23); Ч - частота травмирования картофелевода (отношение числа травмированных картофелеводов данной стажевой группы к общему числу  травмированных

в картофелеводстве за тот же год).

Обоснованием изложенному является то, что система профессиональной подготовки (включая охрану труда) имеет максимальный уровень оценки 1, если частота травмирования картофелеводов в первой стажевой группе не превышает значений частоты в других стажевых группах. Это значит, что при качественной подготовке уровень знаний безопасного выполнения работ в экстремальных ситуациях аналогичен поведению картофелеводов со стажем более года. Нулевой уровень оценки подготовки будет в случае, когда все травмированные картофелеводы входят в первую стажевую группу.

Для построения зависимости функции ПН для различных значений Ч осуществляют выборку их для (к примеру) 7 стажевых групп; 1-ая - от 0 до 5 лет стажа; 2-ая - более 5 до 10 лет; 3-ая - свыше 10 до 15 лет; 4-ая - свыше 15 до 20 лет; 5-ая - свыше 20 до 25 лет; 6-ая - свыше 25 до 30 лет; 7-ая - свыше 30 лет. Для них высчитывают значение Ч на основе выборки с 2005 по 2011 г. (для каждой стажевой группы). Для первой из них имеем:

Ч1=at4+bt3+ct2+dt+e,

где а=2,12е-0,7; b=-0,000031; с=0,00175; d=-0,054; e=1,05; для второй группы Ч2=Kt+a; a=0,201; Ч2=-0,003t+0,201; аналогично для других групп.

Рис. 3. Динамика частоты травмирования картофелеводов по годам (2005-2011 гг.) для первой стажевой группы: 1 Ц факт; 2 Ц расчет.

За период с 2001 по 2005 год постоянно снижалась частота Ч травмирования в первой стажевой группе с 1 до 0,267, что соответствует увеличению качества подготовки картофелеводов с СП=0 до СП=0,055. При СП=1 возможность травмирования подготовленных в области охраны труда картофелеводов не будет превышать риск травмирования картофелеводов с опытом работы свыше 5 до 10 лет (вторая стажевая группа); темп снижения частоты травмирования вновь приступающих к работе картофелеводами составляет 0,016 ед./год, что свидетельствует о низком уровне подготовки картофелеводов по охране труда. Следовательно наряду с совершенствованием средств труда необходимо больше уделять внимание вопросам безопасности при разработке технологий, а также профессиональным навыкам картофелеводов по параметрам охраны труда.

Большим разнообразием отличаются и параметры среды (рис. 4).

Рис. 4. Параметры внешней среды в картофелеводстве Д.Р. Конго.

Как видно из рис., С=fC(Т, VB,QC,W, ЗВ, СР).

Все из перечисленных факторов среды воздействуют на картофелеводов; так температурные параметры в 40% периода производства картофеля не соответствуют норме, приводя к тепловым ударам. В связи с отсутствием эффективных мер профилактики этих явлений необходима разработка автономных устройств, позволяющих исключить тепловые удары.

Частично- или полумеханизированные процессы производства картофеля также не решают проблем охраны труда (кроме облегчения физического труда).

В связи с этим рассмотрены вопросы взаимосвязи частично механизированных операций с условиями и охраной труда, поскольку полумеханизированные технологии травмоопасны. Генерация опасного условия и действия происходит с определенной вероятностью. Травмы имеют место при наличии обоих условий; тогда вероятность травмирования:

Р(Т)=Р(О)*Р(Д/О),

где Р(О) - вероятность появления опасного условия; Р(Д/О) - вероятность совершения опасного действия.

Здесь первый сомножитель характеризует производственную среду, а второй - личностные качества работающего.

Операции, связанные с механизацией, делят на этапы и определяют суммарную вероятность по известной зависимости.

Р=Р(а)+Р(б)+Р(с)-Р(а)*Р(б)-Р(а)*Р(с)-Р(б)*Р(с).

Поскольку величина суммируемых вероятностей не более 10-2, произведение их менее 0,01% суммы вероятностей. Поэтому ими пренебрегают и ограничиваются лишь суммой вероятностей слагаемых.

Степень механизации к работ оценивают отношением времени механизированных работ tм к общему времени работы t, т.е.:

к=tM/t= tM/(tМ+tP),

где tP- время выполнения работ вручную.

Средняя частота rC травмирования в этих условиях будет:

rC=rPtP+rMtM/(tP+tM),

где rP и rM - соответственно частоты травмирования при ручных и механизи-

рованных работах.

Выражая из последних двух зависимостей сумму tP+tM, после преобразований имеем: rC=rM+ к(rM-rP). Из линейной зависимости rC от к получаем, что при изменении к от 0 до 1 функция будет меняться от rP до rM, т.е. при rMrP функция возрастает, а при rMrP - убывает (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость средневзвешенной частоты травмирования rM от степени механизации работ в картофелеводстве при независимых механизированных и ручных работах.

Соотношение между rM и rP определяется конструктивным совершенством машин и их надежностью, а также уровнем организации как механизированного, так и ручного труда. При rP=rM механизация работ его не обеспечивает.

Для работ, связанных с обслуживанием машинно-тракторных агрегатов (МТА), повышение к связано с сокращением непроизводительных затрат времени и повышением коэффициента использования времени смены с учетом среднесменного числа травм ТСМ=ТР*Ч(1/ -1) и снижением травматизма. Выражая показатель степени механизации работ через объем механизированных QM и ручных QP работ или через производительность и время, после преобразования получим:

к=tM q(tм.д+tp),

где q=WM/WP, т.е. отношение объема работ механизированным и ручным способом.

После преобразований можно показать, что 1/ к=(q/ к-q+1)tM.

Выполнив преобразования, из последнего равенства имеем:

r=(rPtP+rMtM)/[tM(q/ к-q+1)]=

Параметр q показывает, во сколько раз производительность механизированных работ выше ручных. Если машины только заменяют человека, но не повышают производительность труда,  то безопасность в зависимости от условий применения машин с повышением к может как повышаться, так и понижаться; при повышении производительности машинного труда частота травмирования уменьшается пропорционально повышению производительности труда. Поэтому применение высокопроизводительных машин с точки зрения безопасности целесообразно. При выполнении механизированных и ручных работ совместно вероятность травмирования Р(Т)=Р(О)*Р(Д/О). При этом средняя частота травмирования rСМ значительно превосходит как rP, так и rM. Напомним, что теснота и частота контактов человека и машины определяют величину опасности. Существует зависимость r+f(к) (см. рис. 6) с максимумом к 0,5.

Рис. 6. Принципиальная зависимость r от к при смешанных (механизированных и ручных) работах.

На основе анализа технологий, экспериментов и данных по травматизму установлена зависимость:

rCP=a+bк+d к2.

Для наших условий rСР=1,73+30к+31к2.  Экстремум этой параболы имеет место при к=0,41.

Среднеквадратичное отклонение экспериментальных и расчетных данных составляет около 15%.

Для обоснования путей профилактики травматизма в картофелеводстве Д.Р. Конго и их очередности с учетом материально-финансовых затрат выполнено прогнозирование динамики его на перспективу. Последнее осуществлялось по методологии СПбГАУ, уточненной применительно к рассматриваемому вопросу и условиям производства картофеля в Д.Р. Конго. В основе методики прогноза линейная модель на пятилетний период, соответствующая реалиям производства картофеля. Полученные на этой основе модели прогноза, их вид и результаты исследований приведены в главе 4.

В третьей главе Программа и методика исследований. Экспериментальные установки изложены общие программа и методика исследований, частные программы и методики изучения отдельных вопросов, представлена материально-техническая база исследований, контрольно-измерительная аппаратура, допустимые погрешности и методика обработки экспериментальных данных.

Четвертая глава Результаты и анализ экспериментальных данных, которыми установлено, что все этапы производства картофеля в Д.Р. Конго сопровождаются опасностью и ненормируемыми условиями труда и базируются на 88-90% на ручных технологиях. Эти условия, дополняемые в последние годы частично или полумеханизированными технологиями, не решают проблем охраны труда. При анализе системы Ч-М-ТП-С уделено внимание всем ее составляющим. Касательно ведущей составляющей - человека, отметим, что основной проблемой является профессионализм. Так около 80% картофелеводов элементарные знания получали на производстве и в семьях крестьян. Требования охраны труда (организационно-технические, санитарно-гигиенические), безопасности не соблюдаются в 75-77%. Вследствие этого число травм с временной утратой трудоспособности за 2005-2009 гг. осредненно составляет около 4600, стабильно возрастая ежегодно на 124 случая. Число летальных травм в картофелепроизводящих провинциях Республики за тот же период осредненно составляет 550 с ежегодным ростом на 32 случая; среднегодовое число профзаболеваний составляет 4287 с ежегодным ростом на 298 случаев.

Для несчастных случаев с тяжелым исходом среднегодовое количество их за тот же период составило 2735 со среднегодовым ростом 75 (тяжелых травм ежегодно).

Имеют место перегревы организма и тепловые удары порой с летальным исходом. Травмирование происходит и от укуса змей.

Механизация работ, облегчая труд на 10-12%, не позволяет избавиться от травм; в ряде случаев техника является дополнительным источником травмирования. Характерным являются несовершенство конструкций в части ограждения источников травмирования (ременные, шестеренчатые, зубчатые, карданные передачи), полное отсутствие блокировок безопасности, отсутствие кабин и защиты операторов на рабочих местах. Несовершенство проектирования конструкций дополняются эксплуатационными составляющими безопасности, что в картофелеводстве является распространенным. Характерны недисциплинированность, низкий профессионализм операторов, переоценка своих возможностей, нарушение правил и норм охраны труда, низкая требовательность руководителей в части охраны труда, несовершенство профилактических мероприятий. Основные составляющие травмоопасности средств частичной механизации картофелеводства подробно представлены в диссертации. Выполненными исследованиями безопасности техники для производства картофеля по результатам испытаний в Северо-западной МИС выявлены ряд несоответствий требованиям охраны труда дисковых борон ДС - 40, плугов, культиваторов КБМ-8П, культиватора и гребнеобразователя с роликовым грядообразователем (фирма AVR - Бельгия), картофелесажалок GL 34Z с локальным внесением удобрений и защитно-стимулирующих веществ, культиваторов-окучников КНО - 2,8-03, картофелекопателей Z-609, передвижных картофелекопателей и др. Несоответствие техники требованиям охраны труда имеет место по 2-8 пунктам. Основными являются отсутствие мест для строповки агрегата, отсутствие надписей и табличек, обозначающих опасные места, отсутствие устройств для устранения технологических отказов, отсутствие блокировок безопасности карданных и других приводов, несоответствие эргономическим требованиям, отсутствие в ряде агрегатов кабин. В работе приведены основные причины несоответствия техники требованиям безопасности и этапы безопасных и безвредных технологий производства картофеля.

Исследованиями и оценкой агроэкологической зоны Д.Р. Конго и параметров среды при производстве картофеля определено 7 зон (районов) со своими природно-климатическими и агроэкологическими особенностями. Каждой из них дана характеристика. Трудоохранные мероприятия во всех зонах выполняются на 15-17% от их требуемой номенклатуры: основаны они на интуитивном уровне, имеют место травмирование карданными валами, удары, защемления, травмирование острыми частями конструкций и др.

Изучение агрометеорологических условий показало, что количество осадков по месяцам года меняется от 133,4 мм (январь) до 2,6 мм (июль). Имеет место существенная дифференциация по годам. Среднегодовая относительная влажность меняется по годам от 80 до 85%. Изучение температурных параметров показало, что в различных провинциях их различие в одинаковые сроки несущественно. Среднегодовая температура колеблется в пределах 240С-24,70С. Вместе с тем в период с мая по август температура поднимается до 34,50С-370С (2010 г, 2011 г).

Установлено, что основными причинами травмирования является человеческий фактор (40%), более 68% не проходили профессиональной подготовки, не обучены мерам безопасности 73% картофелеводов, инструктажи не проходят более 75% работников, не соблюдаются требования санитарно-гигиенических норм. В числе основных причин травмирования карданными валами опасные действия пострадавшего в результате неэффективной защиты (50%), нахождение в зоне вращения -36%, переход через вращающийся незащищенный вал - 4%, неиспользование защитных мер - 9%, прочие нарушения - 5%. Число профессионально заболевших составляет 2,37 на 10 тыс. работающих; причины - ручные, частично механизированные технологии (53% и 24%), несовершенство санитарно-гигиенических установок (5,5%) и неблагоустроенных рабочих мест (6%), нарушение правил охраны труда (5%), отсутствие СИЗ и их несовершенство (5,7%). Временная нетрудоспособность картофелеводов на 79% связана с заболеваниями и травмами; преобладающими заболеваниями в 46% являются органы дыхания, в 6,5% - опорно-двигательного аппарата, в 7,7% - желудочно-кишечного тракта. За последние 4 года осредненно Кч=6,5; Кт=29,5; Кл=0,28. В провинции Северное Киву тепловые удары получили 23 картофелевода, из них 2 скончались. В работе приведена динамика погибших картофелеводов по своим картофелепроизводящим провинциям. Травмирование от укусов змей составило 293 случая, из них 29 скончались (укусы на полях - 67%, в кустах - 25%, в домашних условиях - 8%). Изучение существующих методов и средств борьбы с укусами показало их неэффективность применительно к картофелеводческим провинциям. Поэтому экспериментально исследовался биологический метод - использованием ежей (на площади 12 га число укусов за год было снижено на 32%).

Прогнозирование травмирования карданными валами на 2012-2015 гг. позволило получить прогнозные линейные модели вида:

Кi=aLi+b, а для разброса его Kimax=aLi+b+, Rimin= aLi+b-,

где Кi - прогнозное число травмируемых; а и b - коэффициенты регрессии;

- интервал нахождения реализации параметра с вероятностью 0,99 (для нормального закона распределения); Li - разность между выбранным исходным годом и годом прогноза.

Результаты прогноза представлены на рис 7.

Рис. 7. Прогноз динамики травмирования картофелеводов карданными валами: - факт; - прогноз; заштрихованная зона Ц зона прогнозных значений.

В целях профилактики тепловых ударов разработаны на патентном уровне 2 устройства - с воздушным и водяным охлаждением (рис. 8 а,б,в).

Рис. 8. Автономные устройства для профилактики тепловых ударов картофелеводов; а Ц с воздушным охлаждением; б и в Ц с водяным охлаждением. На рис 8а Ц 1- корпус, 2 Ц прокладка, 3 Ц перфорированный конус, 4 Ц цилиндр, 6, 7 Ц отверстия, 8 Ц вентилятор, 9 Ц стержни; 10 Ц втулки; 11 Ц распорки; 12 Ц батарея; 13 - выключатель; 14 Ц реостат. На рис. 8 б, в Ц 1 Ц внутренняя, а 2 Ц наружная поверхность; 3 Ц полость; 4 Ц сегменты; 5 Ц отверстие; 6, 13, 14, 18 Ц шланги; 7, 16 Ц форсунки; 8 Ц полость; 9 Ц смеситель; 12 Ц емкость; 15 Ц ручка; 17 Ц кожух; 19 Ц клапан обратный; 20- пневмогруша.

При работе устройств с воздушным охлаждением температура в зоне головы и лицевой части картофелеводов снижалась на 2,0-2,50С, а с водяным охлаждением - на 3,0-4,50С. Динамика изменения представлена на рис. 9.

Рис. 9. Динамика температуры лобной и лицевой (Д) и затылочной части картофелеводов (Е):  -  водяное охлаждение; - - воздушное охлаждение.

Как видно, при использовании автономного устройства с водяным охлаждением температура в лобной и лицевой части картофелевода снижается на 2,50С, устройства с воздушным охлаждением - на 1,250С; в затылочной части головы это снижение составляет соответственно 2,80С и 1,40С (по экспериментальным данным при одних и тех же условиях 19.08.2011 г.).

Испытание разработанного на патентном уровне предохранительного устройства карданного вала (рис. 10) подтвердило возможность полного исключения травм карданными валами.

Рис. 10. Предохранительное устройство карданного вала: 1 Ц ведущая часть карданного вала; 2 Ц ведомая часть карданного вала; 3 Ц втулка; 4 Ц кольцо стопорное; 5 Ц втулка шлицевая; 6 Ц подшипник; 7 Ц кольцо стопорное; 8 Ц пружины; 9 Ц корпус; 10 Ц кожух ведомой части вала; 11 Ц кожух ведомой части вала; 12 Ц кольцо внешнее; 13 Ц втулка ограничительная; 14, 17, 18 Ц кольца спортивные; 15 Ц труба; 16 Ц втулка-кольцо; 19 Ц труба внешняя; 20 Цпаз; 21 Ц болт.

В главе 5 Внедрение результатов исследований и их технико-экономическая эффективность приведены результаты внедрения системы человек - машина - технология производства - среда и ее влияние на безопасность картофелеводов, основные положения методики и модели прогноза травмирования карданными валами, устройств по предотвращению тепловых ударов картофелеводов с воздушным и водяным охлаждением, а также предохранительного устройства карданного вала. Основные положения диссертации используются в практике работы ПК Шушары, в НИР и учебном процессе СПбГАУ и Киншасского аграрного университета (Д.Р. Конго), в НИР ВНИИ социального развития села ФГБОУ ВПО Орловский ГАУ. Внедрение разработок обеспечивает годовой экономический эффект 2190 руб. в год на картофелевода; имеет место социальный эффект.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Продовольственная важность картофеля для населения Д.Р. Конго, расширяющиеся объемы его производства, большая численность занятого при его производстве населения, ручной и маломеханизированный труд и высокотемпературные климатические условия способствуют перегревам организма, тепловым ударам картофелеводов, их травмированию механическими и биологическими объектами, профессиональной заболеваемости из-за неполного соответствия  требованиям охраны труда. Это вынуждает совершенствовать методы и средства охраны труда картофелеводов. Организационно-правовой базой улучшения условий и охраны труда в стране являются  Закон об охране труда в Д.Р.Конго и сельскохозяйственный закон-кодекс, однако они нуждаются в совершенствовании.

2.  Исследованиями  условий  и охраны труда картофелеводов  установлено, что превалирующими (на 88-92%) являются ручные технологии; доля частично механизированных операций составляет 8-12%. Типичными являются случаи нарушения организационно-технических мероприятий (допуск к работе без обучения 16%, отсутствие контроля за безопасным выполнением работ 26%, дисциплиной труда - 9%, применение неисправного оборудования- 43%). Следствием этого является высокие травматизма и профзаболеваемость картофелеводов, составляющий за 2005-2009 г.г. осредненно за год для Восточной провинции и провинций Северной и Южной Киву соответственно: число травм 579, 312 и 285, в том числе летальных соответственно осредненно в год 89, 30 и 29. Динамика числа травм (включая смертельные) по указанным годам возрастающая по всем указанным провинциям. Для профзаболеваний характерным является ежегодный рост на 10,75%. Осредненное значение  в 2011г. Кч=8,57; Кт=48,5; Кл=0,5, Кп=416. Установлено, что частичная механизация технологических процессов картофелеводства, облегчая труд, создает условия для повышения опасности операторов в результате технологических и технических отказов, являясь дополнительными источниками травмированиями (особенно карданными валами). Дополнительным существенным источником травмированием в связи с климатическими условиями являются укусы змей. За 2004 год из 3026 работающих в картофелеводстве провинции укусам подвергались 43 человека,  из которых 13 скончались. Число укусов змей осредненно в год приходится на одну картофелеводческую провинцию около 140 (с летальными исходами от 4 до 13 человек).

3. Предложенная система человек - машина - технология производства - среда, её теоретический анализ по параметрам  безопасности и безвредности на основе анализа производственных факторов по температурным параметрам и опасности травмирования ручным инструментом и элементами машин частично механизированных технологических процессов позволили выполнить обоснование путей обеспечения безопасных и безвредных условий и охраны труда картофелеводов по основным травмирующим и вредным факторам с учетом того, что в основных фазах развития картофеля (июнь-август) температура воздуха в полевых условиях в течении 17-23% указанного периода превышала нормируемые значения в 1,2-1,38 раза, превышая температуру тела на 3-4оС, а запыленности при частично механизированных технологических процессов в 2,1-4,4 раза или в среднем 3,25 раза.

4. Обоснованные модели прогноза травмирования картофелевода карданными валами и путей его профилактики в частично механизированных технологиях позволяют оперативно определять ежегодно его показатели и своевременно реагировать и принимать решения, обеспечивающие снижения травматизма и профзаболеваний на 14-17% и социальных эффект. Установленные моделями граничные значении числа травмированных карданными валами обозначают зону возможных значений числа травмированных в пределах срока прогнозирования. Экспериментальная проверка предложенных моделей  прогноза подтвердила  их эффективность, обеспечивая между фактическими и  расчетными значениями в пределах 4%.

5.Экспериментальные исследования обоснованных организационных и инженерно-технических решений по профилактике травматизма и профзаболеваний картофелеводов на примере Восточной провинции и провинций Южное и Северное Киву в части повышения уровня механизации работ, совершенствования мероприятий по обеспечению предложенными  на патентном уровне автономными устройствами с воздушным  и водяным охлаждение и блокировки карданных валов способствуют снижению травм и профзаболеваний в ближайшие 3,5 года на 15,5-18,5%, а перспективе - на 29-35% в сравнении с существующим положением.

6. Экспериментальными исследованиями запатентованных инженерно-технических решений по предотвращению перегревов и тепловых ударов (автономные теплоотражательные каски с воздушным и водяным охлаждением) установлено, что они обеспечивают снижение температуры в зоне головы и в верхней части туловища осредненно на 1,5-4,5оС, позволяя продлить работу в жаркое время в полевых условиях на 1,5-2 часа; предложенная блокировка карданного вала позволяет исключить травмирование картофелеводов карданными валами машин и механизмов. Кроме того, предложенные меры биологического характера по снижению травмирования от укусов змей, позволили снизить число их за год осредненно на 27%.

Выполненные исследования позволяют рекомендовать:

- широкое использование в практике работы картофелеводов автономных устройств  с воздушным и водяным охлаждением для снижения температуры в верхней части головы и туловища картофелеводов при работе в полевых условиях в жаркое время;

-использование в практике работы служб охраны труда предложенных моделей прогноза травматизма карданными валами и путей его профилактики в целях исключения травмирования картофелеводов;

- оснащение средств механизации картофелеводства с карданными приводами блокировками карданных валов;

- широкое внедрение в практику работы картофелеводов биологических методов сокращения травм от змеиных укусов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. К. Лукуса. Анализ условий и охраны труда при производстве картофеля (на примере Демократической Республики Конго). / Р. В. Шкрабак, К. Лукуса //Известия СПбГАУ, 2010, № 19. С.П. - с. 331-334.

2. К. Лукуса. Проблемы охраны труда при производстве картофеля и пути их решения. /Р. В. Шкрабак, А. В. Мартынов, К. Лукуса //Курганский государственный университет. Материалы Международной научно-практической конференции 20-21 октября 2010 г. Том 1. Курган 2010 г. - с. 168-170.

3. К. Лукуса. Новая техника должна соответствовать требованиям охраны труда. / Р. В. Шкрабак, П. В. Демко, А. В. Мартынов, Л. Кашама // Охрана труда и техника безопасности в сельском хозяйстве. Ежемесячный научно-практический журнал. М., 2011, № 4. - с. 34-37.

4. К. Лукуса. Анализ соответствия требованиям охраны труда основных видов техники для производства картофеля. / Р. В. Шкрабак, А. В. Мартынов, К. Лукуса //. Известия СПбГАУ, 2011, № 24. - 373-383.

5. Лукуса К. Анализ безопасности техники для производства картофеля. / Р. В. Шкрабак, А. В. Мартынов, Лукуса К. Известия СПбГАУ, № 23, С.П. 2011 г. - с. 474-479.

6. Патент РФ № 2444966 на изобретение. Теплоотражательная каска с воздушным охлаждением. /Р. В. Шкрабак, В. В. Шкрабак, Лукуса К. и др. Бюл. №8 от 20.03.2012 г.

7. Лукуса Кашама. Теплоотражательная каска с водяным охлаждением. / Р.В. Шкрабак, В.В. Шкрабак, И.П. Милованов, Лукуса Кашама и др. // Положительное решение от 17.04.2012 г. по заявке на изобретение №201114174/12 (020940) от 11.04.2011 г.

8. Лукуса Кашама. Устройство блокировки карданного вала. / Р.В. Шкрабак, В.В. Шкрабак, Э.В. Пьядичев, Д.А. Егоров, Лукуса Кашама и др. // Положительное решение от 13.06.12 г. по заявке на изобретение №2011116386/11 (024325) от 11.04.2011 г.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям