<<
>>

ТРУД ШАХТЕРА ПОД ЗЕМЛЕЙ

Общая характеристика труда под землей

Условия труда при подземной разработке месторождений полезных ископаемых определяются особенностями объекта производства, технологии, техники и производственной среды.

Объектом производства является горный массив, в котором в процессе про-изводства развиваются горно-динамические, химические и биохи-мические явления. Горная технология реализуется с применением различных горных машин, управляемых людьми, и ручного труда. Технология основных горнопроходческих и добычных работ осно-вана на разрушении горного массива, погрузки и транспортировки горной массы внутри шахты и вне ее. Проходка горных выработок и выемка полезного ископаемого осуществляется буровзрывным способом или при помощи горных комбайнов. Образовавшиеся подземные выработки нужно защищать от разрушения, или, нао-борот, искусственно обрушать. Техника требует ухода и нормаль-ной эксплуатации.

Основным направлением технического прогресса в горной промышленности является комплексная механизация и автоматизация производства. Однако на современном этапе еще очень высок удельный вес тяжелых ручных работ на так называемых вспомогательных трудовых операциях и процессах. Проблема ручного труда особенно актуальна для угольной промышленности, где занята основная масса шахтеров. Здесь на комплексно механизированных процессах 75—92% операций выполняются вручную [Шевченко В. С., 1980].

В перспективе предусматривается преимущественное развитие открытого способа добычи угля. Однако более 3/4 запасов наиболее ценных углей в Донбассе сосредоточено в тонких (до 1,2 м) и сверхтонких (до 0,7 м) пластах. Поэтому одновременно ставится задача увеличения добычи угля из них [Казаков Б. Е„ 1978]'.

При разработке сверхтонких пластов высота рабочего простран-ства порой оказывается меньше сагиттального размера лежащего экипированного рабочего. Поэтому разрабатываются способы «безлюдной» выемки угля.

Фактически речь идет о непостоянном присутствии людей в забое. Особо сложные и опасные условия труда на тонких (как правило, глубоких) и кругозалегающих пластах побудили к разработке технологических схем с примене-нием невзрывоопасной искусственной газовой среды в забоях.

Работоспособность горнорабочих снижается при перемещении в шахте по пешеходным маршрутам. По правилам их протяженность не должна превышать 1 км, остальной путь в шахте должен преодолеваться на внутришахтном пассажирском транспорте, од-нако фактически он может достигать 2—3 км и более. Пассажир-ские вагонетки и сидения канатных дорог неудобны. В рабочее время перемещения по шахте к рабочему месту не засчитываются.

Труд шахтера очень динамичен. Производственная обстановка непрерывно изменяется, постоянно угрожая жизни. К примеру, оставление незакрепленного пространства за угольным комбайном влечет за собой обрушение кровли и гибель находящихся в этой зоне людей. В этом смысле соблюдение шахтером технического регламента работ есть обязательное условие его безопасности.

До настоящего времени горное дело остается одним из наиболее опасных для жизни производств. В таких развитых капиталистических странах, как США и Канада, отмечено 2,10—4,06 случая смертельных травм на 1000 работающих [Ванат Ю., 1978]. Очевидно, что высокий профессиональный риск является одним из важнейших (но мало изученным) психофизиологических факторов труда шахтеров.

Шахтер сложно экипирован: спецодежда, спёцобувь, защитная каска, противопылевой респиратор, самоспасатель, индивидуаль-ный светильник с автономным (носимым) питанием. Особенно громоздка влаго-теплозащитная спецодежда. Экипировка массой 10—20 кг должна находиться на теле рабочего в процессе труда, что не всегда выполнимо и крайне обременительно.

Имеется целый отряд шахтеров, занятых ликвидацией аварий на шахтах. Это горноспасатели. Они зачастую работают в смертельно опасной газовой среде в условиях высокой температуры. Физическая нагрузка отягощается ношением тяжелого (до 16 кг) кислородно-изолирующего прибора и дыханием нагретым кислородом в нем, а при ликвидации пожара — еще и теплозащитным костюмом.

По физиологии труда горноспасателей имеется фундаментальное исследование [Брандис С. А., 1970].

Санитарно-гигиенические условия труда в шахтах

Разнообразие и сложность взаимодействия биологически значимых факторов в шахГах формируют и соответствующее разнообразие гигиенических особенностей условий труда в различных ситуациях. Общими являются изоляция от дневной поверхности, неблагоприятный микроклимат (влажный нагревающий или охлаждающий), измененный аэроионный и газовый состав воздуха, измененное барометрическое давление, повышенная радиоактивность воздуха, пыль, шум, вибрация и др.

В хорошо вентилируемых глубоких рудниках содержание кислорода в воздухе избыточно, а в высокогорных — недостаточно. В воздухе угольных шахт содержится множество углеводородов естественного происхождения, в основном метан, а также углекислый газ [Николин В. И. и др., 1969]. Эти природные газы обусловливают опасность выбросов угля и породы в рабочую зону. Вероятность выброса увеличивается с глубиной горных работ. Взрывные работы загрязняют рудничный воздух газами, а двигатели внутреннего сгорания — выхлопными газами. Одним из ведущих факторов вредности является шахтная пыль, причем пылевая нагрузка на организм при интенсификации производства резко возрастает.

В отношении физиологической роли освещенности в шахте ус-тановлено, что ее снижение сопровождается угнетением вегетатив-ных функций [Овецкая Н. М., 1965]. Тяжелые аэроионы, которые должны преобладать в шахтном воздухе, заметным образом на функции вегетативной нервной системы не влияют [Шандала М. Г., 1974].

В глубоких шахтах гигиеническим фактором, непосредственно лимитирующим труд, является нагревающий микроклимат [Шап- тала А. А., 1967; Решетюк А. Л., 1970; Щербань А. Н. и др., 1977; Сухан Л., 1969].

Ожидаемую температуру неохлажденных пород tnна глубине Нм можно определить по формуле [Щербань А. Н. и др., 1977] :

tn = ton + -- ~-h|>, °С, (1>

1 СТ

где t°n — стабильная температура пород на глубине h0(в Донбассе 25—30 м), °С; Гст — геотермическая ступень, м/°С.

В условиях Донбасса t°ni±80C, Гс^27—38 м/°С.

Для Криворожского бассейна Гстс*60—70 м/°С. В общем для приближенных расчетов рекомендуют принимать следующие величины Гст: для угленосных районов — 30, рудоносных — 45—50, нефтяных и битуминозных— 10—15 м/°С [Бодягин М. Н., 1967].

Ориентировочную величину давления воздуха в шахте Р на глубине Нм можно рассчитать по формуле [Бурчаков А. С. и др., 1971].

Р = Р0+12Н, (Па), (2>

где Ро давление воздуха на поверхности земли, Па— (1 Па = = 1 н/м2 = 7,5-10~3 мм рт. ст.).

Расчеты по (1) показывают, что при существующих технологии и технике в Донбассе человек не сможет работать на глубине порядка 1,7 км. Сейчас достигнуты глубины 1,2—1,3 км.

Таковы некоторые основные профессиональные факторы, формирующие специфику шахтерского труда и сопряженные с ней медицинские, экономические и социальные явления и последствия.

К ним нужно добавить еще и 3—4-сменную организацию труда при равной длительности смен. По совокупности всех физиолого-гигиенических факторов наиболее тяжелые условия труда сложи-лись в глубоких шахтах [Решетюк А. Л., 1972].

Физиологическая характеристика труда шахтеров

Обобщение зарубежного опыта физиологии труда горняков при-менительно к обычным и глубоким шахтам дано в изданных на русском языке монографиях Г Леман Г., 1967; Сухэн Л., 1969; Шеррер Ж., 1973]»

Однако наиболее систематические и полные физиологические исследования труда шахтеров выполнены в СССР.

Широкое распространение в угольной и горнорудной промышленности получила методика пооперационного изучения моделей трудовых процессов в производственных условиях с обоснованием необходимого времени отдыха па этой основе. По этому признаку классифицированы основные трудовые процессы при различной технологии и технике в различных горно-геологических условиях угольных и железорудных шахт. Впоследствии авторы этой методики перешли к изучению реальных трудовых процессов с ра- диотелеметрической или пальпаторной регистрацией частоты сердечных сокращений [Агарков Ф. Т.

и др., 1976]. На этой основе разработана методика физиолого-экономических исследований на угольных шахтах для решения вопроса организации, нормирования и оплаты труда [Добрянская Е. А. и др., 1977].

Большое внимание уделяется физиолого-эргономической оценке трудовых процессов, горных машин и оборудования и физио- лого-гигиеническому изучению и регламентации труда шахтеров.

С физиолого-экономическим и физиолого-эргономическим методами изучения труда шахтеров смыкается и дополняет их физио- лого-эргометрический метод исследования труда. В нем в явном виде делается акцент на совместном исследовании внешней и внутренней работы организма в их взаимосвязи и зависимости от внешних и внутренних (организмениых) условий. Применение этого метода для изучения реальных трудовых процессов в шахтах в различных условиях показало его высокую физиологическую и экономическую информативность [Ванин Л. Г., 1971;

Решетюк А. Л., 1972; Решетюк А. Л. и др., 1972, 1973, 1974, 1976; Васильков В. Н., 1977; Солдак И. И., 1978].

Переход человека в подземную среду вызывает разностороннюю функциональную перестройку организма: снижается артериальное давление, урежается пульс, уменьшается расход энергии [Фа- ерман И. С., 1940; Овецкая Н. М., 1965; Шаптала А. А., 1965; Ванин Л. Г., 1971; Гликин В. М., 1971; Манзюк Е. Е., 1971, и др.]1 Этот эффект описан у кадровых рабочих (возможно, что у новичков в связи со стрессовой ориентировочной реакцией наблюдаются другие зависимости). Особенно значительно, .на 6,9—16,5% снижается частота пульса [Шаптала А. А., 1965].

Расход энергии на единицу дозированной работы в шахте меньше, чем на поверхности, причем пониженные обменные процессы вновь повышаются при выходе из шахты [Фаерман И. С., 1940]. Этот эффект прослежен на людях и животных. Однако механизм явления не изучен.

Высказываются предположения о возможной роли повышенного атмосферного давления, низкой освещенности и измененного аэроионного состава воздуха [Фаерман И. С., 1940; Овец-

кая Н.

М., 1965; Шаптала А. А., 1965]. Вместе с тем известно, что при повышенном атмосферном давлении в шахтах увеличивается парциальное давление кислорода во вдыхаемом н альвеолярном воздухе, а также снижается парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе [Деденко И. И., 1979]'. Кроме того, установлено, что с ростом давления воздуха в шахте по мере углубления наблюдается линейное увеличение максимального потребления кислорода, хотя механизм явления авторам также не ясен [Wyndham et al., 1970].

Возможно, что повышение максимальной работоспособности, отмеченное в этих опытах, и повышение физиологической эффек-тивности работы в подземных условиях, описанное И. С. Фаерма- ном (1940), связаны между собой. Однако остаются неизвестными механизмы и биологическая «цена» этих эффектов.

Имеется подробная и методически однородная энергетическая характеристика деятельности горнорабочих угольных шахт [Ван- ханен В. Д., 1976]. Судя по этим данным, основной обмен у части шахтеров явно снижен, тогда как у других, повышен. Близкая характеру деятельность (ходьба по относительно ровной поверх-ности со скоростью 4—5 км/ч) в шахте сопровождается в Р/г раза большим расходом энергии, чем на поверхности. Это, видимо, обусловлено дополнительными препятствиями на путях движения в шахте (бугры, шпалы, трубопроводы, разные сужения проходов и т. п.). Очень большую нагрузку на организм (8 ккал/мин и более) создают переходы по наклонным выработкам. Правда, энергорасход снижается вдвое при таком же уменьшении скорости передвижения, однако дополнительные потери времени для рабочих неприемлемы.

Перемещения в забое вниз в полусогнутом положении или на коленях — тоже тяжелая работа (около 5 ккал/мин). Она отягощается еще и избирательной функциональной перегрузкой отдельных групп мышц в связи с крайне неудобной позой. Исключительно тяжело (около 7 ккал/мин) и крайне неудобно перемещаться в забоях, разрабатывающих сверхтонкие угольные пласты. Поэтому все основные трудовые операции в очистном и подготовительном забое, даже механизированные, из-за неудобства рабочей позы и непрерывных перемещений являются тяжелыми. Расход, энергии на этих работах, по данным В. Д. Ванханена (1976), достигает 4—6 ккал/мин и более.

Имеются аналогичные данные и о труде горноспасателей [Брандис С. А., 1970]. В этом случае в связи с повышенным темпом работы при ликвидации аварии и проведении спасательных работ и отягощенной экипировкой энерготраты, как правило, составляют 6—10 ккал/мин и более.

Труд горнорабочих железорудных шахт также характеризуется высоким расходом энергии [Макаренко Н. А. и др., 1979]. Рабочая частота пульса у бурильщиков — 90—136 уд/мин, у машинистов скреперных лебедок— 103, у крепильщиков — 123—140 уд/мин. Энерготраты — от 2,5 до 7,6 ккал/мин. Из-за меньшей сложности технологии добычи руд здесь меньше удельный вес особо тяжелых операций и меньше работ, выполняемых в условиях резкого ог-раничения рабочего пространства и неестественных рабочих позах.

Приведенные данные несомненно свидетельствуют о ведущем физиологическом значении физического труда при современной технологии подземной разработки месторождений полезных ископаемых. В связи с этим выполнены полносменные физиолого-эрго- метрические исследования при ручных работах на шахтах Донбасса (табл. 30). Статистическую значимость разности интересующих читателя показателей можно определить, разделив разность показателей на удвоенную сумму их ошибок. Результат 2 и более соответствует р<0,05.

Из приведенной таблицы видно, что фактическое время работы в забое составляет 4—5 ч (нормативная длительность рабочей смены 6 ч), однако общее время пребывания в подземных выработках и на шахтной поверхности на 2—4 ч больше нормативного рабочего времени.

Плотность рабочего времени (отношение времени работы к ра-бочему времени) в различных ситуациях колеблется от 0,31 до 0,93. Как правило, с утяжелением условий труда она снижается. Однако бывают и исключения (группы 11, 13). Это может быть связано с повышенным профессиональным риском и стремлением сократить время пребывания в условиях повышенной опасности для жизни за счет сокращения времени отдыха.

Темп работы по мере утяжеления условий труда и ухудшения функционального состояния организма падает. Снижение темпа работы и плотности рабочего времени приводит к резкому спаду производительности труда, как это видно на примере группы 10, сформированной из отборной (лучшей по работоспособности) части рабочих группы 8, или группы 4, составленной подобным образом из рабочих группы 1.

Рабочая частота пульса у адаптированных к данным условиям труда кадровых горнорабочих равна 94—153 в минуту, в периоды адаптации и реадаптации к труду в условиях нагревающего микроклимата (то же у кадровых рабочих) — 152—182 в минуту. Соответственно среднесменные величины: пульса — 89—136 и 136— 176 в минуту и энерготрат: 4,2—9,0, 9,0—15,3 ккал/мин — во время работы и 3,6—7,7, 8,8—12,3 кал/мин — в среднем за смену.

Вполне понятно увеличение функциональной нагрузки на организм в экстремальных условиях горячих забоев. И парадоксально 'ЄЄ снижение, что, например, имеет место в группе 11. Это обуслов- Таблица 30. Физиолого-э|)гометрическая характеристика труда кадровых шахтеров, занятых на ручных работах в условиях нормального и нагревающего микроклимата подземных выработок угольных шахт (средние данные)

[Решетюк А. Л. н др., 1972] Скорость ЗМР после работы в долях исходной

Температура воздуха в забое, °С

Удельные функциональные траты организма иа 1 т продукции

Энерго

траты,

ккал/мии

Частота пульса в минуту

Импульс мышечной силы кисти

Срок работы при данной температуре

а• 5

о s

Ч X С V S

р- о

х а V со

* S’

•Е Я X

4, 4)

X С Ч О О-В. С?

&

Я

а

2

2 о

СОЮ

.2

2 о

н ? о 9

ах ь в*

25

а-з а g

в) -

23

О V

Ю X Я 9а

ак

5Г«

с с

USI

ч 5 и ч о о с ef

f 5

ctffl

О 4>С и

5

S

В*

Проходчики, занятые ручной уборкой породы с погрузкой ее на транспортер (группы 1—4) и в вагонетки (группы 5—7) 1 14 14 299 0,81 89 9,5 100 90 4,2 3,6 2,3 0,87 0,7 0,85 0,93 2,9 0,11 0,07 7 2 26 26 261 0,65 74 7,8 133 112 7,7 6,8 2,3 0,84 1,4 0,83 0,98 3,7 0,22 0,18 18 3 31 31 291 0,52 64 6,6 153 136 9,0 . 7,7 1,8 0,78 1,4 0,82 0,86 6,0 0,37 0,21 5 4 14 31 1 день 291 0,46 49 8,6 168 148 15,3 12,3 2,1 0,64 2,8 0,74 0,71 12,0 0,98 0,78 5 5 29 29 1 день1 — 0,69 68 7,7 152 136 10,0 9,1 2,7 0,48 3,3 — — 6,4 0,43 0,43 7 6 29 29 2 нед1 — 0,86 88 9,6 114 105 7,5 6,8 2,5 0,77 1,5 — — 3,9 0,26 0,16 7 7 29 29 9 мес1 — 0,80 83 8,4 131 119 8,9 8,1 2,0 0,59 2,2 — — 5,1 0,33 0,26 7 Рабочие очистного забоя, занятые ручной выемкой (отбойкой) и погрузкой угля на транспортер (группа 8) и оформлением механизированного забоя (группы 9, 10) на шахте с пологим залеганием пластов 8 25 25 288 0,68 48 6,2 117 112 7,8 7,2 1,5 0,95 1,4 — — 5,2 0,34 0,23 9 9 31 31 333 0,41 37 3,6 94 89 4,4 4,0 1.7 0,80 2,1 0,85 0,83 8,3 0,37 0,58 9 10 25 31 1 день 313 0,31 46 3,7 117 111 5,2 4,6 1,9 0,70 1,3 — — 9,4 0,39 0,35 6 Забойщики, занятые выемкой угля отбойными молотками на шахте с крутым залеганием пластов 11 15 15 264 0,93 67 9,5 107 106 5,4 4,9 4,1 0,71 1,3 — — 2,9 0,14 0,13 41 12 15 15 320 0,84 42 8,9 132 130 6,4 6,2 2,8 0,57 1,6 0,88 0,84 4,6 0,21 0,18 10 13 30 30 330 0,91 60 10,9 113 112 6,1 5,5 2,9 0,55 2,6 — — 3,2 0,16 0,24 25 14 30 30 266 0,72 51 9,5 151 142 7,1 6,7 1,6 0,69 2,8 0,84 0,78 4,1 0,22 0,28 10 15 15 30 1 день 329 0,68 22 4,9 182 176 8,9 8,8 2,6 0,50 3,6 0,72 0,63 11,2 0,59 0,73 7 16 15 30 1 мес 278 0,81 49 10,2 148 142 6,8 6,4 3,3 0,65 3,0 0,87 0,80 3,9 0,20 0,30 7 Относительная ошибка по- казателей, % 1—5 4—10 4— 82іЗ-10 1-5 3-6 2—6 5-8 6—12 .3—6 7—30 1—4 1—4 4-5 3—10 6—8 Всего 180 человек

1 Срок работы после тарифного отпуска.

2 Без учета групп 9—10.

лено компенсаторным снижением темпа работы в условиях нагревающего микроклимата как формы поведенческой защиты организма.

Неадаптированные к таким условиям горнорабочие из группы 8 в первый день работы в том же горячем забое на том же трудовом процессе развили более высокий темп работы при более высокой, несмотря на очень малую плотность рабочего времени, производительность труда. Снижение плотности рабочего времени за счет резкого учащения отдыха также явилось компенсаторной мерой поддержания теплового гомеостаза.

Судя по импульсу мышечной силы кисти (произведение величины усилия на время его поддержания при испытании статической выносливости), физическое развитие горнорабочих различных групп, обследованных неоднородно. Вместе с тем во всех случаях характерна высокая утомительность труда, поскольку статическая работоспособность после смены снижалась на 13—50%. Причем большая утомительность труда нередко наблюдалась у более работоспособных горнорабочих, что, очевидно, обусловлено, их большей производственной нагрузкой. Подобным образом, но в меньшей мере, изменялась и скорость зрительно-моторной реакции.

Показатели удельных функциональных трат свидетельствуют о падении физиологической эффективности труда по мере утяжеления его условий. Так, например, в первый день работы в горячем забое (группа 4, сформированная из рабочих групп 1) физиологическая эффективность труда по расходу энергии и дефициту веса тела (пропорциональному влагопотерям) в 9—11 раз ниже, чем в условиях нормального микроклимата.

Анализ динамики физиологических показателей у горнорабочих на протяжении рабочего дня [Ванин Л. Г., 1971, 1972; Реше- тюк А. Л. и др., 1972] показывает, что при условно свободном режиме труда организм горнорабочих поддерживает стабильность физиологических функций на уровнях, адекватных данным совокупным условиям. В связи с этим наряду с анализом динамики собственно физиологических данных нужно детально анализировать эргометрические характеристики труда горнорабочего в течение смены.

Установлено, что горнорабочие группы 1, занятые погрузкой породы в условиях относительно благоприятного (не нагревающего) микроклимата, в течение смены регулярно сокращали длительность периодов непрерывной работы и последующего отдыха: первый показатель снизился с 7,5 мин в 1-й час смены до

мин — в последний, 5-й, час: время отдыха уменьшалось с 1,9 мин в первый до 1 мин в 4-й час смены, затем вновь возросло до 1,3 мин. Согласованные изменения ритма работы и отдыха позволили организму поддерживать стабильную плотность рабочего времени 0,80—0,81 в течение 4 ч.

Однако темп труда (производительность труда в единицу рабочего времени с учетом отдыха) начал снижаться с 3-го часа работы, в общем соответствуя «классической» динамике работоспо-собности, но с укороченным периодом стабильной работоспособ-ности. Темп работы (производительность в единицу времени работы по основной операции) также соответствует классической кривой, демонстрируя еще и фазу «конечного прорыва» в послед-ний час смены. Физиологически рациональная длительность рабо-чего времени в забое в этих условиях не превышает 4 ч.

Кадровые горнорабочие, постоянно работающие при высокой температуре окружающей среды (группа 3), выполняют работу малыми порциями, в 2 и более раз сокращая длительность перио-дов работы и удлиняя периоды отдыха. Если в условиях нормаль-ного микроклимата адаптированные к этим условиям проходчики отдыхают, погрузив в среднем 463 кг горной массы, то при тем-пературе 31 °С тоже адаптированные к этим условиям проходчики отдыхают, погрузив 173 кг, т. е. единичная работа, выполняемая за один прием, уменьшается в 2,8 раза. Удельное время (на единицу продукции) в этом случае увеличилось с 15,7 мин на 1 т до 35,9 мин/т, т. е. в 2,3 раза. Темп (производительность) труда по основной операции снизился с 70 до 34 кг/мин, или в 2,1 раза.

Динамика временных показателей труда в этом случае харак-теризуется относительной стабильностью и низким уровнем. Вме-сте с тем, несмотря на сниженный исходный уровень, темп работы отчетливо снижается начиная с 3-го часа смены, уменьшаясь в последний час в 2,7 раза в сравнении с уровнем первого и к

раза — второго часа работы. Физиологически рациональная длительность рабочей смены в этом случае не превышает 3 ч (для адаптированных к этим условиям рабочих).

У кадровых рабочих группы 1, переведенных в горячий забой группы 3, в первый день работы в новых условиях единичная работа в-среднем за смену уменьшалась в 5,2 раза (до 88 кг), а удельное время отдыха увеличилось в 3,6 раза (до 57,1 мин/т). При этом длительность периодов работы в течение смены последовательно возрастала с 1,4 до 2,3 мин, а длительность периодов отдыха ступенчато уменьшалась с 3,1 до 2,4 мин.

Этот парадоксальный эффект обусловлен, очевидно, попыткой волевым усилием компенсировать падение темпа увеличением времени работы (плотность рабочего времени возросла с 31 до 49% по основной операции). Однако вполне понятно, что такая «ком-пенсаторная» мера создавала порочный круг и лишь усугубляла ситуацию. В итоге к концу смены темп работы снизился до 16 кг/мин, т. е. осталась лишь видимость работы, однако вызывающая огромную функциональную нагрузку (см. табл. 30). Фи-зиологически рациональное рабочее время в этой ситуации не бо-лее 2 ч. Труд забойщиков в потолко-уступных забоях с молотковой выемкой угля характеризуется большой статической нагрузкой, обусловленной необходимостью балансирования на стойках для удержания тела, а также удержания на весу и «подачи» отбойного молотка на грудь забоя.

Статическая нагрузка обусловливает частичное разобщение- транспорта кислорода кровью и потребление его в мышцах. Поэтому у забойщиков при одной и той же энергетической характеристике работы наблюдаются более высокие частоты пульса, причем эти различия нарастают с повышением энерготрат, начиная с 4 ккал/мин (рис. 69).

Рис. 69. Связь между расходом энергии (х) в ккал/мин и частотой сердечных сокращений (у) в 1 мин в процессе труда у горнорабочих на пологом (нижняя линия) п у забойщиков на крутом (верхняя линия) залегании угольных пластов.

Из рис. 69 также следует, что в интервале 3—4 ккал/ мин частота пульса остается примерно на одном уровне. Видимо, в этом интервале изменяется минутный объем сердца за счет увеличения ударного объема. По этим данным можно полагать, что при работе шахтеров с преобладанием динамического компонента оптимальная среднесменная частота пульса равна 90 в минуту, а при выраженном статическом компоненте — 100 в минуту.

Из этих данных следует, что труд в условиях нагревающего микроклимата глубоких шахт — крайне расточительное и совер-шенно нерациональное использование рабочей силы. В данном примере это составляет 30% нормальной выработки продукции при недопустимой функциональной перегрузке или всего 9% нор-мальной выработки при снижении функциональной нагрузки до физиологических пределов. Чередованием более тяжелых с менее тяжелыми работами этот эффект несколько ослабляется, однако остается резко выраженным (см. табл. 30). Поэтому в последние годы энергично внедряется комплекс, средств по нормализации температурных условий в глубоких шахтах. Правда, освоение глубоких горизонтов опережает внедрение средств нормализации микроклимата. В этой ситуации особенно важно внедрение средств, механизации, снижающих тяжесть ручного труда.

Механизация труда шахтеров и его эргономическая оценка

Высокий удельный вес тяжелых ручных работ на шахтах постоянно привлекает внимание физиологов и гигиенистов. Механизация труда, например, в подготовительном забое, облегчает труд в 2— 4 раза. Однако это относится лишь к так называемым основным трудовым операциям. Затраты времени на выполнение более тяжелых вспомогательных операций увеличиваются в 1,5—4 раза. В связи с этим физиологами была сформулирована задача первоочередной механизации вспомогательных процессов, таких, например, как крепление выработок и настилка пути [Тарапа- та Н. И., 1965].

Распространенным вариантом механизации является выемка угля при помощи узкозахватных комбайнов с индивидуальной крепью. Трудовые процессы крепления выработки и посадки кровли являются тяжелой работой, поскольку сопряжены с перемещением массивных крепежных стоек [Меняйло Н. И., 1969; Гликин В. М., Носков В. И., 1978]. Масса стойки для индивидуальной крепи колеблется от 20 до 85 кг, посадочных стоек (тумб)—от 96 до 361 кг. Угольный комбайн весит 10—40 т и более, секция ме-ханизированной гидравлической крепи—335—380 кг, конвейер (транспортер) —от 12 до 140 т и т. д. Горнорабочие все эти ма-шины и механизмы монтируют, ремонтируют, демонтируют, транспортируют, и на всех этих работах преобладает тяжелый ручной труд.

Расчет по данным В. М. Гликина, В. Н. Носкова (1978) и Е. М. Добрянской и соавт. (1977) показал, что на маломощных пластах при переноске одной стойки осуществляется статическая работа, оцениваемая по импульсу силы в 541—791 кГс, а при передвижке одной тумбы— 11 200 кГс.

На более низком уровне механизации используются ручные машины. Такой труд имеет в общем отрицательные гигиенические характеристики, так как это фактически ручной труд, отягощенный вибрацией и шумом. Кроме того, при работе ручным инструментом организм подвергается динамической нагрузке с естественными паузами отдыха в каждом двигательном акте. При работе на ручных машинах преобладает статический компонент нагрузки, что утяжеляет труд. Масса ручных машин: электросверла— 13,5—15,5 кг, отбойные молотки типа МО (6; 7)П—7,2— 8,0 кг.

Представляется вполне естественным стремление к снижению массы ручных машин. В связи с этим нужно иметь в виду, что вес ручной машины должен быть оптимальным, так как слишком лег-кий, например, отбойный молоток требует увеличения усилия для отбойки угля и в результате тяжесть труда увеличивается [Кобылянский А. Я., 1975].

Эргономический анализ труда в механизированном очистном забое с индивидуальной крепью дан в работе В. М. Гликина и В. И. Носкова (1978). На рис. 70, заимствованном из нее, наглядно показаны рабочие позы и содержание труда при выполнении основных операций по креплению выработки и управлению кровлей.

При оценке условий труда машиниста угольного комбайна (МК-67 и 2К-52) авторы обращают внимание на неудобство расположения органов управления, размещенных на протяжении всего корпуса комбайна длиной около 7 м. В связи с этим машинисту приходится совершать рывки и броски, чтобы обеспечить нормальный ход трудового процесса. Кроме того, управление комбайном осложняется тем, что машинист отделен от него стойками Операции Ш.„Но8о-Буто8ская“ 3-я сев. лава, т=1,57 м Ш. им.Димитрова, 6-я юж. лава. т=1,1б м Ш.„Нрасная звезда" 3-я зап. лава, т=0,97 м Подтягивание стойки ..Ж' 1 1 Установка стойки -jsi MS- Расчистка места IK J&. Снятие нагрузки с тумбы, перебрасывание плиты ‘ГИ Перетягивание тумбы w^s ІШЕ Навешивание нрышни, установка тумбы под нагрузку жж ЖЖ & Извлечение стоек, передвижение по лаве ¦ Ж/ Рис. 70. Рабочие позы горнорабочих угольного очистного забоя, оборудованного комбайном и индивидуальной крепью [Гликнн В. М., Носков В. И., 1978]. крепи и рабочие движения он должен успеть выполнить за короткий отрезок времени, когда участок корпуса с нужными органами управления проходит между двумя соседними стойками. Вряд ли существуют аналоги этой работы, особенно при выполнении ее на сверхтонких пластах.

Усилия, прилагаемые машинистом при управлении комбайном при помощи рычагов и рукояток, составляют 3,9—24 кг. Авторы ¦отмечают, что эти органы затрудняют работу по управлению комбайном. Из этих данных следует, что угольные комбайны не соответствуют эргономическим требованиям к ним («Эргономические требования...», 1979).

Представляет интерес и анализ содержания труда машиниста комбайна и его помощника по затратам рабочего времени: меха-низированный труд по управлению комбайном — 33,5%, ручной— 41,3%, в том числе 26,7%—монтаж-демонтаж погрузочного уст-ройства; наблюдение за работой комбайна — 24,2%. Однако и для наблюдения за работающим комбайном нужно непрерывно пере-мещаться в ограниченном рабочем пространстве с многочислен-ными препятствиями на пути движения.

Одной из острейших биосоциальных проблем современности является интенсификация труда в связи с интенсификацией производства. В угольной промышленности интенсификация производства осуществляется путем его комплексной механизации и автоматизации («Высокопроизводительные очистные забои...», 1978). При этом ставится задача определения физиологически обоснованного оптимального уровня интенсивности труда на угольных шахтах [Кузюков Ф. Ф., Петросянц Э. В., 1974].

Фактическое положение дел характеризуется следующими данными. В исследованиях Н. И. Меняйло (1975) показано, что на предыдущем этапе механизации добычи угля — широкозахватными комбайнами — скорость перемещения рабочих в забое при выполнении трудовых процессов составляла 0,25—0,4 м/мин. В современных очистных забоях, оборудованных механизированными комплексами, она возросла до 5—6 м./мин. Комбайн может пере-мещаться при выемке угля со скоростью до 10 м/мин. Повышение скорости перемещения рабочих погашает эффект снижения тяжести труда на основных трудовых операциях, и общая величина физической нагрузки в процессе труда не только не снижается, но даже имеет тенденцию к росту. Особенно тяжелым становится труд на сверхтонких пластах, при высоте рабочего пространства над крепью 40 см. В связи с этим в некоторых странах отказываются от разработки тонких пластов. А для снижения скорости перемещения рабочих по забою вводится «паевая» система организации труда с выделением ограниченных рабочих мест за счет разделения забоя на зоны обслуживания («паи»).

Однако в работе Е. М. Добрянской и соавт. (1977) показано, что при недостаточной численности рабочих тяжесть труда на «паях» оказывается наибольшей. На трудовом процессе ручной зачистки лавы авторы установили следующую зависимость рабочей частоты пульса от скорости работы (в единицах длины обслуживаемого участка): 1,6 м/мин—119 в минуту, 2,5 м/мин — 130 в минуту, более 3 м/мин—150 в минуту. Они заключают, что для скорости работы 3 м/мин одного рабочего на этом трудовом процессе явно недостаточно. Совмещение отдельных операций по креплению выработки и управлению кровлей приводило к энергичным перемещениям поперек забоя (скорость работы характеризовалась движением вдоль забоя).

Обращается также внимание на недопустимость передвижки посадочной тумбы (218 кг) одним рабочим (частота пульса достигала 160—170 в минуту). Даже механизированная передвижка конвейера (с помощью переносного гидродомкрата) характеризуется как тяжелый труд (пульс 119 в минуту). По результатам исследования обоснована необходимая численность рабочих и их рациональная расстановка по трудовым процессам. Внедрение этих рекомендаций дало прирост производительности труда рабочих очистного забоя на 10% (и снижение тяжести труда).

По данным Ф. Ф. Кузюкова и Э. В. Петросянца (1974), можно ориентировочно принять, что необходимое число работающих в механизированных забоях примерно прямо пропорционально скорости подачи комбайна.

Сравнительный физиологический анализ труда в комплексно механизированных очистных забоях в зависимости от интенсивности труда провел В. А. Олейников (1978). Обследование выполнено у 140 горнорабочих. Некоторые результаты приведены в табл. 31. Автор отмечает, что в комплексно механизированном забое выполнение основной операции крепления забоя (автоматизированная передвижка секций гидрокрепи) по частоте пульса близко к работам по креплению забоя индивидуальной крепью. Физическая нагрузка машиниста комбайна повышается и приближается к нагрузке оператора крепи и даже рабочего по выемке ниши, выполняющего только тяжелые ручные работы. Это связывается с высокой динамической и статической мышечной нагрузкой при управлении горными машинами и механизмами. В работе показано, что рабочая частота пульса примерно линейно возрастает с увеличением темпа работы.

Резкое падение статической выносливости, примерно одинаково выраженное у основных профессиональных групп, свидетельствует о равно высокой утомительности труда в рассматриваемых случаях. Если бы было рассчитано изменение импульса мышечной силы, то оно было бы еще большим.

Особое внимание обращается на повышенное диастолическое давление после работы в бригаде с суточной добычей 1200 т и даже до работы — в бригаде с нагрузкой 2200 т. Автор указывает, что у 60% обследованных рабочих этой бригады показатели артериального давления соответствовали картине гипертонической болезни. Кроме этого, приводятся данные по двум другим бригадам: первой—из молодых рабочих и второй — из рабочих среднего возраста (29 и 39 лет соответственно). Первые работали

Таблица 31. Физиологическая характеристика труда в механизированных очистных забоях, оборудованных комплексами типа КМ-87 [Олейников В. А., 1978] Найменованеє трудовых процессов н показателей труда Величины показателей труда по отдельным шахтам (X±S7) 1 2 3 4 Общая характери-стика забоев

Длина забоя, м 180 240 165 240 Мощность пласта, м 1,25 1,35 1,55 1,35 Суточная нагрузка на забой, т 500 1030 1200 2200 Управление комбай-ном

Частота пульса во время работы в минуту 91±2 93 ±2 101 ±1 106±1 Пульсовая сумма за смену, тыс. серд. циклов 34,3±0,6 36,9±0,9 34,4±0,5 37,9±0,7 Дефицит массы тела после смены, кг

Диастолическое артериальное давление (мм рт. ст.): до работы 2,0±0,2 1,5±0,2 1,4±0,1 1,9±0,1 81±3 81±5 78±2 88±1,5 после работы 81±3 80±5 87 ±3 94±2 Изменение статической вы-носливости, % —23,5±5 —27±6 —29±2 —20,5 Управление гидро- крепью

Частота пульса во время работы в минуту 100±2 98±1 102± 1 112±1 Пульсовая сумма за смену, тыс. серд. циклов 36,9±1,6 35,7±0,7 36,2±0,8 39,8±0,7 Дефицит массы тела после смены, кг 1,8±0,3 1,3±0,3 1,2±0,1 2,1±0,1 Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст.: до работы 82±3 84±2 79±2 88 ±2 после работы 80±3 79±3 83±2 92±2 Изменение статической вы-носливости после смены, % —30±7 —36±8 —39±4 -28±4 Выемка ниши Частота пульса во время работы в минуту 100± 3 102 ±2 110±2 106±3 Пульсовая сумма за смену, тыс. серд. циклов 39,4±1,1 38,0±0,7 37,8±0,7 36,9±0,5 Дефицит массы тела после смены, кг 2,1±0,2 1,9±0,1 1,5±0,2 2,5±0,2 Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст.: до работы 87±2 83±2 78±2 88±2 после работы 86±2 83 ±3 82±2 95±2 Изменение статической вы-носливости после смены, % —30±5 —28±6 —33±4 —23±3 со скоростью (по выемке угля) 6—7 м/мин, а вторые — 2,2 м/мин. И среди первых оказалось больше лиц с признаками гипертонии.

Важное значение имеет учет психофизиологического состояния горняков в современных условиях в результате воздействия фактора постоянного риска в процессе труда в условиях непосредственной угрозы для жизни и здоровья [Bird, 1966; Collinson, 1979]. Быстро развивающееся утомление, уже со 2-го часа работы [Овчинникова JI. А., Морозова В. И., 1974], создает конфликт между функциональными возможностями и производственной необходимостью, в связи с чем рабочий предпочитает достичь нужного производственного результата с меньшими усилиями и быстрее за счет увеличения риска [Гребняк В. П., 1976]. Поэтому не удивительно, что до 76% горнорабочих проявляют риск в работе, причем 23—28% оправдывают его [Чучалов А. В. и др., 1978]. К примеру, из-за несоответствия между большой скоростью выемки угля комбайном и меньшей скоростью выполнения смежных работ нарушается паспорт крепления [Добрянская Е. М. и др., 1977]1, а это создает опасность обрушения кровли и гибели людей. С углублением горных работ на угольных шахтах опасность выброса растет почти линейно [Коник И. Д. и др., 1978]. И это, конечно, увеличивает нервно-эмоциональную нагрузку на организм горнорабочих. В порядке возрастания опасности и соответственно увеличения нервно-эмоциональной напряженности при прочих равных условиях труда можно выделить такие участки: подготовительные забои, очистные забои на пологих и крутых пластах.

Сложность, неустойчивость, динамичность производственной об-становки на шахтах нередко приводит к созданию экстремальных ситуаций. В связи с этим одним из основных психофизиологических качеств горнорабочих является эмоциональная устойчивость, способность к организованным, адекватным и эффективным дей-ствиям в аварийных ситуациях даже при непосредственной угрозе жизни.

Совокупность качеств, необходимых для успешной работы на шахтах, предъявляет настолько высокие требования к организму, что примерно у половины шахтеров, увольняющихся по собственному желанию, причиной перемены работы является несоответствие функциональных возможностей организма чрезмерным нагрузкам в процессе труда [Гребняк В. П., 1976].

Количественная оценка значимости различных психофизиологи-ческих функций в различных горных профессиях дана в моногра-фии А. В. Чучалова и соавт. (1979). По этим данным для машиниста комбайна наиболее значимы следующие функции: острота слуха, устойчивость и переключение внимания, эмоциональная устойчивость, общая выносливость, скорость реакций, мышление и др. Для машиниста шахтной подъемной машины особенно важны функции эмоциональной устойчивости и переключения внимания, для машиниста электровоза—эмоциональная устойчивость и устойчивость внимания. В последнем случае надо полагать, что наиболее важны устойчивость внимания и скорость реакции.

Анализ информативности психофизиологических показателей для оценки профессионального соответствия горнорабочих на основе математической последовательности диагностической процедуры проведен В. П. Гребняком (1978). По этим данным автор выделяет в качестве наиболее информативных остроту слуха и остроту зрения при пониженной освещенности. В частности указывается, что высокий уровень безопасности труда по субъективным факторам обеспечивается при пороге слуховой чувствительности на частоте 4000 Гц не более 30 дБ и остроте зрения 0,8 в обычных условиях и 0,4 — при пониженной освещенности.

Адаптация и реадаптация труда шахтеров

Наиболее надежным является комплексное изучение свойств организма горнорабочего по данным физической работоспособности в условиях нормального и нагревающего микроклимата и дифференциального анализа ключевых физиологических и психофизиологических функций [Гребняк В. П. и др., 1977]. В этом случае обнаруживается особенно четкая связь с уровнем здоровья. Признанные профессионально не пригодными на основании комплексного физиолого-психофизиологического обследования — это слабые и больные люди, которым, конечно, не по силам исключительно сложные и тяжелые условия подземного труда. В сравнении с пригодными к труду они болеют в 3—4 раза чаще и длительнее. Ведущими классами болезней, препятствующих работе в шахтах, судя по этим данным, являются болезни органов дыхания, нервной системы и органов чувств, кожи и подкожной клетчатки, костно-мышечной системы и соединительной ткани.

Решающая роль поведенческой адаптации в формировании контингентов трудящихся, работающих в тяжелых и вредных условиях труда, убедительно раскрыта Н. А. Вигдорчиком (1925, 1928) и И. Н. Гоговским (1926), однако эти публикации незаслуженно забыты. Вместе с тем в современной демографической ситуации они приобретают особое звучание.

Стихийное самораспределение горнорабочих в соответствии с функциональными возможностями имеет многочисленные подтверждения и иллюстрации [Вишневецкий Н. С. и др., 1935; Решетюк А. Л., 1972; Рожков М. И. и др., 1974; Кудинова Т. В., 1975; Репневский С. М., 1976; 1979; Олейников В. А., 1977, 1978, 1980, Чучалов А. В. и др., 1979, и др.]:. Самораспределение рабочих наблюдается и в других отраслях промышленности. Так, установлено, что в глубокие шахты стихийно отбираются особо выносливые люди, с хорошими адаптационными возможностями, в частности, мышечной и сердечно-сосудистой систем.

Кадровые горнорабочие, переведенные с верхнего на глубокий горизонт, резко снижают плотность рабочего времени и темп работы. Несмотря на это они подвергаются чрезвычайным перегрузкам в первые дни работы в новых условиях. Частота пульса при работе в среднем равна 182±2 в минуту (см. табл. 30, группа 15).

В. Н. Васильков (1977) установил, что в процессе адаптации этих рабочих функциональная нагрузка снижается, а производительность труда нарастает с замедляющимся темпом. К исходу первого месяца работы в новых условиях производительность труда увеличилась в 2,1 раза.

Однако абсолютный уровень функциональной нагрузки на орга-низм и по завершении первичного этапа адаптации оставался очень высоким: рабочая частота пульса равна 148±4 в минуту (см. табл. 30, группы 13, 16).

Такие экстремальные перегрузки в течение длительного времени способны переносить далеко не все кадровые горнорабочие: более половины из них в течение года покинули «горячий» забой. Наибольший отсев был в первый месяц работы.

Адаптацию к труду в условиях высокогорных рудников изучали И. И. Лихницкая, Б. С. Мамбеталиев, В. Л. Шкулов (1977). Авторы установили, что эффективность адаптации снижается по мере увеличения тяжести труда.

После возвращения из экстремальных к прежним условиям обитания организм проходит фазу реадаптации [Корольков В. И., и др., 1976]. Не менее отчетливо прослеживается эта фаза после возвращения из обычных условий обитания в экстремальные, к примеру, при возвращении к труду в «горячих» забоях после пе-рерыва в работе. Организм горнорабочих даже за 1 нед перерыва в работе настолько утрачивает адаптацию к труду в условиях на-гревающего микроклимата, что возникает угроза теплового удара в этих условиях.

Тем более выраженные изменения функционального состояния могут наблюдаться после многонедельного тарифного отпуска. А. Л. Решетюк и Л. П. Онищенко (1973) показали, что в годовой динамике работоспособности горнорабочих отчетливо выделяются 3 фазы: 1) реадаптации после отпуска (2 нед); 2) стабилизации (6 мес); 3) снижения работоспособности (после 6 мес).

При изучении реадаптации горнорабочих глубоких шахт после кратковременных заболеваний сроком около недели [Решетюк А. Л. и др., 1974] выяснилось, что срок реадаптации примерно равен сроку предшествовавшего заболевания. Физиологические сдвиги менее выражены, чем при реадаптации после отпуска. Это связано, видимо, с в несколько раз меньшей длительностью перерыва в работе. В процессе реадаптации несколько уменьшается тяжесть труда, хотя плотность рабочего времени и производительная нагрузка на организм увеличиваются. Удельные функциональные траты по влагопотерям уменьшаются вдвое. Несколько меньше, но тоже вполне отчетливо, снижаются удельные функциональные траты по работе сердца и расходу энергии организма. Однако и по завершении процесса реадаптации функциональные нагрузки на организм оказываются очень высокими и труд — очень утомительным. Так, импульс мышечной силы после смены снижался на 22% у проходчиков и на 31% — у забойщиков.

Динамика физиологических сдвигов в процессе адаптации и реадаптации подчиняется общим закономерностям [Реше- тюк А. Л., 1975].

Физический труд горняков, тем более в сочетании с дополнительной тепловой нагрузкой, вызывает напряжение терморегуляторных механизмов организма [Шаптала А. А., 1967]. При этом происходит сложная перестройка регуляторных систем [Вина- рик Э. М., 1970, 1972], изменяются обменные процессы [Ванха- иен В. Д., 1976]. Особенно нагружена система потоотделения. С потом теряются водорастворимые витамины и хлориды. Так, потери хлоридов с потом за рабочую смену достигают 37 г. Выведение витаминов из организма происходит на фоне витаминной недостаточности организма [Ванханен В. Д., 1969].

Многие авторы расценивают рост интенсивности потоотделения в процессе адаптации как адекватную физиологическую защиту от внешнего избыточного тепла. Однако профузное потоотделение физиологически не эффективно [Брандис С. А., 1970]’, как и усиление потоотделения в условиях влажной жары. Кроме того, вла- гопотери являются адекватным (во всяком случае, бесспорным) критерием тепловой нагрузки на организм.

При мягких, щадящих и умеренно жестких режимах тренировок в камеральных и производственных условиях получен отчетливый эффект снижения влагопотерь в ходе тепловой адаптации и реадаптации горнорабочих. В частности, в этих исследованиях наблюдалось взаимосвязанное снижение теплопродукции и влаго-потерь с потом при одновременном росте производительности тру-да. В связи с этим снижение влагопотерь, в том числе удельных (на единицу работы или продукции), предлагается в качестве чув-ствительного критерия оптимальности процесса адаптации [Ре- шетюк А. Л., 1975]. -і

Комплексное воздействие экстремальных условий труда в глубоких шахтах вызывает нарушение адаптации горнорабочих, сопровождающейся нарушением здоровья. Особенно выраженные патологические изменения обнаруживаются у горнорабочих глубоких шахт. В связи с воздействием пыли у горнорабочих ухудшается функция дыхания [Любомудров В. Е., 1965; Навакатикян А. О., 1967]. За повышение устойчивости к теплу организм платит, в частности, снижением устойчивости к холоду [Шаптала А. А., Певный С. А., 1962]. В динамике реактивности организма горнорабочих глубоких шахт наблюдаются фазные изменения, сопровождающиеся повышением устойчивости организма в начальный период (с участием отсева ослабленных рабочих) и последующим истощением компенсаторных резервов [Кудинова Т. В., 1976]'.

Вынужденное положение тела, особенно на тонких пластах угля, чрезмерная физическая нагрузка вызывают перенапряжение опорно-двигательного аппарата и различные морфологические и функциональные нарушения. Частота заболеваний бурситами и пояснично-крестцовым радикулитом растет пропорционально тя-жести труда; эти заболевания развиваются в молодом возрасте [Рассолов Н. И. и др., 1969; Стегний А. С. и др., 1972].

Непрерывно растет частота нейрососудистых и сердечно-сосу-дистых нарушений у шахтеров [Манзюк Е. Е., 1971; Вельская М. Л., 1972; Желыгина Н. М., Петренюк Л. М., 1977; Туру- тина А. П., 1979; Sreszynski, Kossmann et al., 1977]. Одной из причин этого явления является интенсификация горных работ.

В свете данных Р. М. Баевского (1979), учитывая отборность контингента горнорабочих, возникновение заболеваний сердечнососудистой системы у шахтеров, можно с большой уверенностью считать срывом адаптации, а функциональные изменения ЭКГ, не вызывающие утрату трудоспособности,— свидетельством неудов-летворительной адаптации.

В связи с постарением рабочих кадров и отсутствием своевременной замены ослабленных рабочих в последние годы все более реальной становится угроза срыва адаптации к физическому труду в условиях нагревающего микроклимата глубоких шахт. При этом могут возникать различные формы так называемой тепловой болезни: тепловые удары, тепловые судороги, тепловое истощение и др. [Городинский С. М. и др., 1968; Карнаух Н. Г., Щеблен- ко С. М., 1977; Hollmann, 1953; Lavenue, 1953; Knochel, 1974; Wyndham, 1974; Pherson, 1976; Wheeler, 1976].

Индивидуальное трудоустройство в соответствии с функциональными возможностями организма как форма поведенческой адаптации горнорабочих затрудняет определение действительной величины биологической «цены» адаптации. Так, при снижении работоспособности организма на 1 сигму в сравнении со средней остающиеся работать в данных условиях горнорабочие переходят на другую работу [Решетюк A. JI. и др., 1976].

Отбор и самораспределение рабочих приводят к некоторым парадоксальным результатам: наблюдается снижение заболеваемости с увеличением возраста горнорабочих [Таушан М. Д., 1965] или глубины горных работ [Решетюк А. Л., 1972] или не выявляются различия в состоянии здоровья работающих на верхних и глубоких горизонтах [Heymann, Frendenberg, 1935]. Вместе с тем наблюдаются и противоположные ситуации, когда у отборных горнорабочих функциональные показатели хуже, чем у среднего населения той же возрастно-половой группы [Тарасенко В. Т., 1970; Репневский С. М., 1976, 1979].

Но, видимо, наиболее характерным является нивелирование различий в функциональном состоянии горнорабочих, находящихся в различных условиях. Поэтому, например, при тщательном подборе наблюдаемых горнорабочих по формальным признакам (стаж, профессия, условия труда) при испытаниях тепловой устойчивости между ними не удалось выявить различия [Решетюк А. Л., 1972]. В системе мероприятий по повышению работоспособности горнорабочих важная роль принадлежит мерам физиологической рационализации труда. В частности, высокоэффективно применение современных методов профотбора и адаптации горнорабочих.

Труд в условиях «горячих» забоев предъявляет повышенные требования к организму. В связи с этим лиц старше 40 лет рекомендуется не допускать [Barry, 1962], а горнорабочих старше 45 лет — выводить из «горячих» забоев и трудоустраивать на участках с нормальными микроклиматическими условиями [Леман Г., 1967].

Анализ показал, что без учета ущерба здоровья на обычных ручных работах в глубокой шахте могут проработать 3 года мужчины с исходным физическим развитием на 1 сигму, а около 20 лет — поступающие на шахты молодые здоровые мужчины с физическим развитием на 3 сигмы выше среднего [Решетюк А. Л. и др., 1976].

Обязательным этапом физиологической рационализации труда шахтеров должна быть нормализация условий труда. Это относится в первую очередь к окружающей среде и орудиям труда. Вместе с тем ставится задача обеспечить физиологически нормальную интенсивность труда с целью профилактики переутомления и обусловленного им травматизма [Бокан В. А., 1976]. Е. М. Доб- рянская и соавт. (1977) частоту пульса 110 в минуту считают оптимальной, а при частоте пульса 126 в минуту и более предлагают Ограничить рабочее время 2 ч. Л.Г. Ванин (1971) для тяжелых ручных работ в шахте рекомендует предельно допустимую величину энерготрат 1000 ккал за 5-часовую смену.

В условиях нагревающего микроклимата глубоких шахт предлагается уменьшить плотность рабочего времени и сокращать рабочее время [Зайцев С. Л., 1979; Сухан Л., 1969; Jake, Roubal, 1966; Jorzg, 1967], а прирост частоты пульса ограничить тем же пределом, что и в условиях нормального микроклимата (40 в минуту) [Леман Г., 1967].

Различные авторы рекомендуют при работе в условиях нагревающего микроклимата предельно допустимую частоту пульса на уровне 110—140 в минуту и ректальную температуру 38,3°С [Bruner, 1960]. Предлагается регламентировать потерю массы тела горнорабочего за смену 1,5% от массы тела (Occupational ехроп- sure, 1972) и накоплением тепла 90 Вт-ч/м2[Froger, 1977].

С учетом экспериментальных данных на основе физиологического анализа результатов полносменных физиолого-эргометрических исследований труда горнорабочих угольных шахт и анализа лите-ратуры по физиологии труда [Леман Г., 1967; Шеррер Ж-, 1973, и др.] разработана модель физиологических режимов труда, пред-ставленная в табл. 32.

Длительность рабочего времени в этих рекомендациях адекватна шахтным условиям (в наземных условиях должное рабочее Таблица 32. Физиологические должные величины показателей рабочего времени для кадровых горнорабочих

[Решетюк А. Л. и др., 1976] Категория фак-тической или эквивалентной тяжести труда (утомительность труда) Коэффи-

циент

плотности

рабочего

времени Коэффициент отдыха Длительность в долях рабочего времени- в долях времени работы отдельных периодов не-прерывной работы1, мин суммарного времени работы за смену, ч рабочего

времени,

ч Ї 0,90 0,10 0,11 18,0 6,3 7 11 0,80 0,20 0,25 8,0 4,8 6 111 0,70 0,30 0,43 4,5 3,5 5 IV 0,60 0,40 0,67 3,0 2,4 4 V 0,50 0,50 1,00 2,0 1,5 3 VI 0,40 0,60 1,50 1,3 0,8 2 VII 0,30 0,70 2,30 0,9 0,3 1 VIII 0,20 0,80 4,00 0,5 0,1 0,5 1 Длительность периодов последующего отдыха принята постоянной, равной 2 мин.

время будет выше), а остальные показатели отражают общие физиологические закономерности физического труда. Рабочее время в условиях нагревающего микроклимата должно сокращаться на 10% на каждые 2 °С прироста температуры сверх предельно допустимой по гигиеническим нормам.

Номинальную тяжесть трудовых процессов можно определить по табл. 33.

Использование рекомендаций, изложенных в табл. 33, при организации внутрисменных режимов труда на угольных шахтах дает отчетливый физиологический и экономический эффект [Решетюк А. Д. и др., 1976; Ванин JI. Г. и др., 1977]. Снижение плотности рабочего времени при одновременном уменьшении длительности периодов отдыха приводило к снижению среднесменной частоты пульса с 114—134 до 99—114 в минуту при разных трудовых процессах. Несколько уменьшались влагопотери, явно снижалась утомительность труда, импульс мышечной силы после смены приблизился к дорабочей величине. И это при одновременном повышении темпа работ и росте производительности труда на 12— 15%.

В этом случае улучшение эргометрических параметров является автоматическим результатом рационального режима труда. Заметим, что физиологически обоснованная длительность периодов работы при тяжелых работах в горячих забоях составляет всего 2,9—1,4 мин. Достаточная длительность отдыха — порядка 2 мин. У забойщиков она явно занижена, так как в конце периодов отдыха пульс не опускался ниже 100 в минуту. В других группах горнорабочих за двухминутный отдых пульс снижался до или близко к уровню оперативного покоя.

Установлена физиологическая целесообразность пятидневной

Таблица 33. Классификация подземных работ по тяжести [Решетюк А. Л. и др., 1976, 1980] Категория номинальной тяжести труда

Типичные трудовые процессы или операции

і

(легкий труд)

II

(средней тяжести)

III

(тяжелый)

IV

(очень тяжелый)

Труд горнорабочих в режиме наблюдения на стационарных рабочих местах (у погрузочных люков, на пунктах перегрузки и т. п.); орошение выработок вручную; ходьба со скоростью 3 км/ч

Управление горными комбайнами, механизированными крепями, погрузочными машинами, врубовыми машинами, щитовыми агрегатами, гидромониторами; выполнение подготовительно-заключительных операций

Погрузка (навалка) породы и угля на конвейер (рештаки); выемка угля отбойными молотками при III— IV категории отбойности в лавах с крутым залеганием пластов, в штреках и лавах с пологим и наклонным залеганием пластов при IV—VI категории; крепление выработок; расштыбовка оборудования; оформление забоев; немеханизированная подкатка дорожных вагоне-ток

Бурение шпуров по породе и углю ручными электрическими и пневматическими сверлами; Выемка породы отбойными молотками; погрузка породы и угля вручную в вагонетки; расшАыювка крупных глыб породы; неме- ханизироваиная откатка груженых вагонеток; выемка угля отбойными молотками при V—VI категории отбойности в лавах с крутым залеганием пластов, в штреках и лавах с пологим и наклонным залеганием пластов выше VI категории; переноска секции конвейера, рештаков, сегментов металлической крепи

(чрезмерно тяжелый)

Выемка угля отбойными молотками на крутозалегаю- щих пластах при VI категории отбойности угля и выше рабочей недели с двумя выходными днями подряд [Решетюк A. J1. и др., 1980]:. В сравнении с существующим режимом отдыха через 2—3 дня работы это снижает удельные физиологические траты организма на 11,9%. Одновременная физиологическая корректировка внутрисменных режимов труда в соответствии с рекомендациями табл. 33 снизила удельные функциональные траты на 21,4% при повышении производительности труда на 13,7% (Р<0,05).

Доказана необходимость двукратного отпуска в течение одного года работы на угольных и железорудных шахтах [Панченко П. М. и др., 1970; Решетюк A. JI. и др., 1980]. Это снижает рабочую частоту пульса на 5,5%, валовый расход энергии во время работы на 13,6%, влагопотери на 30% и повышает коэффициент импульса мышечной силы после смены на 48,5%, производительность труда на 14,7%. Заметим, что речь идет не о введении дополнительных дней отпуска, а о делении установленного тарифного отпуска на 2 части.

Постарение рабочего состава шахтеров, обусловленное демографическими сдвигами, требует особого внимания к возрастным нормам труда. Судя по данным Robinson (цит. по Г. Леман, 1967), работоспособность с возрастом линейно снижается примерно на 0,8% в год начиная с 20—22 лет. Ставится вопрос о необходимости облегчения труда лиц старшего возраста с учетом возрастной динамики работоспособности [Стеженская Е. Н., 1972; Стежен- ская Е. Н. и др., 1975; Ползик Е. В. и др., 1980]. Одной из таких мер является снижение норм выработок. И. А. Кулак и соавт. (1970) предлагают следующие возрастные относительные величины нормы выработки: 41—50 лет — 90—95%, 51—60 лет—70— 85%.

Перерывы в работе, ухудшение здоровья, постарение рабочего состава требуют проведения реабилитационных мероприятий, обеспечивающих восстановление и поддержание профессиональной работоспособности. В частности, необходимы рациональные режимы адаптации и реадаптации к труду во всем многообразии его конкретных условий. Для этого разрабатываются тренировочные профессиональные маршруты и нормы (режимы) труда горняков [Решетюк А. Л., Зайцев С. Л., 1969; Решетюк A. JI. и др., 1974, 1976; Васильков В. Н., 1977, и др.]. Они основаны на общеизвестных принципах адекватности, умеренности, постепенного наращивания и регулярности тренирующих нагрузок. С этой целью горнорабочий в процессе адаптации (реадаптации) последовательно выполняет работы с постепенным увеличением функциональной нагрузки (например, шахтная поверхность, откаточный штрек со свежей струей воздуха, забой с нормальной температурой воздуха и высокотемпературный забой). Одновременно регулируются рабочее время и внутрисменный режим труда.

При опробовании этих рекомендаций длительность периодов непрерывной работы забойщиков в горячих забоях в дни тренировок была уменьшена в 6—11 раз в сравнении со стихийными режимами адЬптации и реадаптации [Решетюк А. Л. и др., 1976]: Значительно сокращены были и периоды отдыха (до 2,6— 0,9 мин). Рабочее время в первый тренировочный день было уменьшено до 40% при адаптации и на 19% при реадаптации (не-обходимо еще большее сокращение).

Но даже в таком урезанном варианте 2—3-дневной тренировки по щадящему режиму уже на третий день физиологического режима адаптации был достигнут уровень производительности труда, соответствующий 7-му дню адаптации по стихийному режиму. И это при меньшей функциональной нагрузке (по пульсовой сумме— на 39%) на организм и меньшей утомительности труда. Все же и этот режим нужно расценить как очень жесткий, а поэтому недостаточно эффективный. Об этом свидетельствует недостаточ-ное (всего на 24%) снижение влагопотерь. Дальнейшая гуманизация режима адаптации горнорабочих в соответствии с рекомендациями [Решетюк А. Л. и др., 1976] должна повысить его эффективность и обеспечить, к примеру, снижение влагопотерь за период адаптации примерно вдвое.

Эффективным оказался и сокращенный режим реадаптации (к примеру, снижение пульсовой суммы на 24% и влагопотерь на 26% при некотором повышении производительности труда). Однако утомительность труда остается высокой. Необходимо сокращение рабочего времени в связи с избыточной тепловой нагрузкой в обеих ситуациях примерно наполовину в сравнении с фактическим рабочим временем (поправка равна квадрату коэффициента импульса мышечной силы) [Решетюк A. Л. и др., 1975, 1976].

Мощными средствами реабилитации, восстановления (хотя и неполного, конечно) работоспособности и укрепления здоровья ослабленных горнорабочих (а их число постоянно растет в связи со старением кадров) являются различные физиотерапевтические средства [Ткачук А. И., 1972, 1974, а, б]. Они особенно эффективны у молодых рабочих. Это, очевидно, обусловлено наличием еще нерастраченных функциональных резервов, которые можно «вклю-чить» физиотерапевтическими процедурами под строгим врачеб-ным контролем. Возможно, что на этом пути есть возможность несколько облегчить профессиональную адаптацию и уменьшить ущерб здоровью, наносимый неблагоприятными условиями труда «текучей» группе горнорабочих.

Большинство шахт имеют фотарии, и нужно их эффективно использовать. Так, проведение курса ультрафиолетового облучения в сочетании с приемом витаминного препарата декамевита (в течение 20 дней) в 2—4 раза снизило заболеваемость горнорабочих глубокой шахты простудными и кожно-гнойничковыми заболеваниями. Очевидно, увеличилась и работоспособность.

Простым, доступным, удобным и эффективным средством повышения работоспособности горнорабочих является применение аэроионных ингаляций легкими отрицательными аэроионамн. Их применение (даже однократное) повышает тепловую устойчивость организма не адаптированных к теплу людей и восстанавливает, нормализует нарушенные физиологические функции у горнорабочих глубоких шахт. По производственным наблюдениям имеет место увеличение производительности труда при одновременном снижении тяжести и утомительности труда. Подобный эффект дают и тепловые тренировки кадровых (!) горнорабочих глубоких шахт [Максимович 3. А., 1977] .

Наряду с аэроионными ингаляциями адаптогенным эффектом обладают пищевые и фармакологические средства [Ванха- нен В. Д., и др., 1964; Шаповалов А. С., Богданевская И. П., 1969; Ванханен В. Д., 1970, 1976; Шаптала Е. Ф., 1973; Ванха- нен В. Д., Лавриненко 10. И., 1978].

Важны питьевые средства. Этот вопрос подробно исследован [Шаптала В. А. и др., 1968; Шаптала В. А., 1969, а, б, в; Сорокин Е. С., 1971, 1972; Ванханен В. Д. и др., 1975; Жачек И., 1967; Леман Г., 1967; Мауег, 1977]. Наиболее подходящим напитком для шахтеров по результатам этих исследований является слабый подслащенный чай с добавлением водорастворимых витаминов в периоды витаминной недостаточности у горнорабочих. Его применение благотворно влияет на терморегуляцию и существенно облегчает труд. В связи с дискуссией по поводу потребности организма в воде при воздействии тепла [Ванханен В. Д. и др., 1974, 1977; Афанасьев В. Г., 1976] нужно заметить, что анализ данных этих авторов и материалов физиолого-эргометрических исследований в глубоких шахтах позволяет для практических целей определить потребность в воде у шахтеров равной фактическому дефициту массы тела. Таким образом, при последующем контроле и корректировке в любом случае установится равновесное состояние между водопотреблением и дефицитом массы тела. Обычно дефицит массы тела у шахтеров равен половине объема принятой за смену воды.

В экстремальных ситуациях, при ликвидации аварий горноспасателями и горнорабочими, особенно в условиях нагревающего микроклимата, в порядке исключения можно прибегнуть к фармакологическим адаптогенам. Обычно это мягко действующие дибазол, аскорбиновая кислота, экстракт элеутерококка колючего. Они значительно повышают работоспособность в условиях нагревающего микроклимата.

В связи с интенсификацией труда, увеличением опасности при разработке глубоких горизонтов, старением рабочих кадров и замедлением процесса замены ослабленных рабочих в ряду реаби-литационных средств существенную роль играют психофизиологи-ческие методы профессиональной реабилитации. Они сводятся к тренировке соответствующих психофизиологических функций гор-норабочих [А. В. Чучалов и др., 1979], в том числе методами пси-хогигиены и психотерапии [Табачников С. И., 1980; Табачников С. И. и др., 1978, 1980]. В результате уменьшается нервно-эмо-циональная нагрузка, повышается профессиональная надежность горнорабочих, увеличивается безопасность труда.

Большинство перечисленных средств реабилитации может быть использовано в санаториях-профилакториях, которые являются также высокоэффективным средством реабилитации здоровья и работоспособности шахтеров [Тихов Ю. П. и др., 1974].

Таким образом, осуществление комплекса мер по совершенствованию (вплоть до коренного изменения) технологии, техники, санитарной обстановки на шахтах и рудниках, рационализации норм и режимов труда, совершенствование методов реабилитации здоровья и работоспособности шахтеров являются резервом роста производительности труда и укрепления здоровья шахтеров. Для его эффективного использования необходима совместная кропот-ливая работа организаторов производства, ИТР, физиологов, эко-номистов и гигиенистов труда, а также врачей лечебного профиля.

ФИЗИОЛОГИЯ ТРУДА ПОД ВОДОЙ В УСЛОВИЯХ ГИПЕРБАРИИ

Научно-технический прогресс обеспечивает проникновение человека во все новые, ранее для него недоступные районы Арктики и

Антарктики, стратосферы и космического пространства, высокогорные районы и глубины мирового океана. Новые сферы деятельности человека определяют высокие и все возрастающие требования к состоянию его здоровья, уровню умственной и физической подготовленности, обусловливают необходимость разработки систем специальной тренировки, ставящей целью адаптацию человека к конкретным условиям и видам трудовой деятельности.

Успешное развитие работ по освоению мирового океана связано с разработкой технологии подводной разведки и добычи геологических и биологических ресурсов. В свою очередь успехи развития подводной технологии зависят от уровня знаний в области подводной биологии и медицины, объектом которых стали новые категории профессий — водолазы, акванавты, гидронавты.

Основы подводной биомедицины были заложены еще в прошлом столетии И. М. Сеченовым (1860), Полем Бером (1878). В дальнейшем основные положения этих работ нашли развитие во многих отечественных исследованиях, возглавляемых Л. А. Орбе- ли, и зарубежных, возглавляемых Дж. Холденом.

Благодаря усилиям этих и многих других исследователей подвергались глубокой разработке проблемы декомпрессии [Крепе Б. М.* 1936; Бресткин А. П., 1940—1952; Якобсон М. И., 1950; Hill L., 1932; Buhlmann А. А., 1963; 1973], искусственной газовой среды [Гусинский 3. С., 1968; Смолин В. В., 1968; Lanphier Е. Н., 1954, 1969; Lambertsen С. J., 1955, 1965]; гипербарического наркоза [Павловский А. А., 1935; Прикладовицкий С. И., 1940; Лазарев Н. В.* 1940, 1958; Зальцман Г. Л., 1961, 1968; Behnke A. R., 1937, 1939; Choutean J., 1966, 1975; Brauer R. W., 1968, 1970; Bennett P. B. 1963, 1975]; токсикологии кислорода [Сапов И. А., 1954, 1972; Жи- ронкин А. Г., 1940, 1955, 1972; Генин А. Г., 1948, 1967], лечение декомпрессионной болезни и других профессиональных заболеваний [Campbel Е. J., 1924, 1933] и др. Были разработаны методы профилактики и лечения заболеваний, возникающих после пребывания в условиях повышенного давления, научно обоснована и экспериментально доказана возможность длительного, многосуточного пребывания в условиях гипербарии [Bond J. F., 1969].

Естественно, возник круг научно-практических вопросов, ставящих целью разработку и научное обоснование режимов труда человека при кратковременных и длительных экспозициях в условиях повышенного барометрического давления под водой, т. е. в новой среде обитания с ее основными проблемами измененной газовой средой и искусственными газовыми смесями для дыхания, особенностями микроклимата, гидроневесомостью и др.

Вопрос этот не нов, и ему посвящено немало работ. Вместе с тем анализ существующей литературы приводит к заключению, что эти работы носят преимущественно разрозненный и фрагментарный характер, из которых трудно получить представление о комплексном влиянии гипербарии и водной среды на различные системы и функции организма человека, работающего под водой. В этой главе мы постарались обобщить данные литературы и ре-

Рис. 71. Общин вид водолазного снаряжения вентилируемого типа.

Рис. 72. Схема дыхания с применением водолазных дыхательных аппаратов открытого типа.

1, 2 — баллоны высокого давления; 3 —редуктор легочного автомата.

зультаты собственных исследований по физиологии труда под водой.

По назначению водолазные работы разделяют на аварийно-спасательные, судоремонтные, судоподъемные, судовые, строительные, промысловые, научные и экспериментальные.

Для выполнения водолазных работ используют комплекс снаряжения для погружения человека под воду, пребывания его на глубине и подъема на поверхность (рис. 71).

Водолазное снаряжение изолирует человека от прямого воздействия водной среды, обеспечивает дыхание водолаза при повышенном барометрическом давлении при погружении в воду. В зависимости от способа подачи воздушной смеси для дыхания водолазное снаряжение разделяется на вентилируемое, инжекторнорегенеративное, регенеративное и снаряжение с открытой схемой дыхания (рис. 72).

Вентилируемое водолазное снаряжение характеризуется непре-рывной подачей сжатого воздуха с обеспечивающего водолазные работы судна по гибкому шлангу для вентиляции подшлемового пространства. В этом снаряжении водолазы работают на глубине до 60 м.

Инжекторно-генеративное водолазное снаряжение обеспечийает работу до глубин 100 м в дополнение к возможностям вентилируемого водолазного снаряжения предусматривает средства і частичного или полного восстановления дыхательной смеси.

При водолазных спусках на большую глубину применяют гелио- кислородное снаряжение с дополнительным аварийным запасом газовой смеси и регенеративного вещества.

Водолазное снаряжение с открытой схемой дыхания подразделяют на шланговые, воздухобаллонное и универсальное (см. рис. 72).

Подача сжатого воздуха для дыхания осуществляется из баллонов высокого давления. Время пребывания под водой в водолазном снаряжении с открытой схемой дыхания зависит от запаса сжатого воздуха в баллонах. Данный тип водолазного снаряжения применяют при проведении научных, спасательных и некоторых строительных и промысловых работ на глубине до 40 м.

Связь с водолазами осуществляется при помощи двустороннего телефона или сигнального конца по системе принятых условных сигналов.

Для предохранения от излишней потери тепла при погружении под гидрокомбинезон надевают шерстяное водолазное белье (в комплект входят свитер, рейтузы, феска, чулки, носки и перчатки).

Грузовые ремни, создавая под водой необходимый вес водолаза, обеспечивают его плавучесть и устойчивость.

Для облегчения ходьбы по грунту и увеличения устойчивости применяются водолазные боты. Плавание осуществляется с помощью ласт.

Физиологические изменения при погружении под воду определяются комплексным влиянием факторов водной среды и повышенного барометрического давления.

На протяжении длительного процесса эволюционного развития организм человека приспособился к воздействиям гравитации, атмосферного давления, определенному (мало изменяющемуся) газовому составу, т. е. к условиям воздействия внешней среды, которое мы называем обычными. При погружении под воду обычные раздражители сменяются новыми: тело становится невесомым, барометрическое давление увеличивается, газовая среда изменяется и др.

Наибольший интерес и наибольшее значение факторов водной среды представляют плотность, гидростатическое давление, вязкость, звукопроведение и звукопоглощение, теплопроводность, рефракция и абсорбция света.

Плотность воздуха составляет 1,225X10-3 г/см3, а воды (в зависимости от содержания в ней солей) от 999ДЗХІ0-3да 1026ХІ0-3, т. е. плотность воды примерно в 800 раз выше, чем зоздуха. Относительная плотность дистиллированной воды при температуре 4 °С принимается за 1. При увеличении количества растворенных солей относительная плотность воды может увеличиваться до 1,030. В водной среде обнаженное тело человек» весит не более 4 кг. При повышении относительной плотности воды, например, в море, вес человека уменьшается до 1—2 кг, а в отдельных случаях, например в соленых озерах, Мраморном, Мертвом морях, вследствие наиболее высокого растворения солей приближается к нулю. Относительная плотность тела на вдохе меньше, а на выдохе превышает 1,0.

Как известно на уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. ст. или 1 атмосферу (1 кгс/см2). При погружении в воду величина барометрического давления в соответствии с повышенной относительной плотностью воды увеличивается на 1 кгс/см2 на каждые 10 м глубины, т. е. на глубине 10 м давление водного столба (гидростатическое давление) составит 2 кгс/см2,. на глубине 20 м — 3 кгс/см2 и т. д. Если на суше разница барометрического давления, определяемая средним ростом человека, не имеет практического значения, то при погружении в вертикальном положении в воду разница гидростатического давления на. 180 см роста составит около 137 мм рт. ст.

Коэффициент внутреннего трения — вязкости водной среды (г/см-с=пауза) составляет 114ХЮ_4+138х10-4, а воздуха 17932ХІ0-4. Вода имеет, примерно, в 60 раз большую вязкость, чем воздух. Это влияет на внешнюю структуру движения человека в водной среде. Уменьшается значение момента инерции и увеличивается значение момента усилия, т. е. баллистический характер движений в воде практически отсутствует, преобладают движения с постоянным приложением усилия.

При различной скорости передвижения под водой коэффициент трения имеет существенное значение, так как от него зависит гидродинамическое сопротивление:

R = V2CS+ Cv+ Cw/PSW2,

где R — сопротивление; Cs — коэффициент трения; Cv— коэффициент формы тела; Cw— коэффициент волнообразования; р — плотность воды; S — поверхность тела; v — скорость передвижения.

Коэффициент теплопроводности воды составляет 53 ккал, а воздуха 2,3 ккал/чхМ2х°С. Таким образом коэффициент теплопроводности воды в 25 раз выше, чем воздуха при давлении 1 кгс/см2 или при обычном атмосферном давлении. Повышенный коэффициент теплопроводности воды усиливает отдачу тепла в воде путем проведения, определяя тем самым увеличение теплопродукции. Значительные потери тепла при определенных обстоятельствах (погружение в холодную воду, дыхание гелием) не могут компенсироваться усиленной теплопродукцией, в результате чего может возникнуть состояние переохлаждения.

Коэффициент абсорбции (поглощения) света в воде составляет 7хЮ43Д4 и зависит от интенсивности солнечной радиации и диффузии света через толщину воды. Спектр солнечного излучения с глубиной погружения изменяется. В воде больше поглощается свет с длиной волны, соответствующей зеленой и красной части спектра, т. е. более 500 к, вследствие чего окраска предметов под водой воспринимается в спектре холодных, фиолетовых и синих тонов.

Прозрачность воды зависит от суспензии органического и неорганического материала. Наибольшую прозрачность воды имеют Черное море, Северный Ледовитый океан, Тихий океан. В Черном море прозрачность воды обеспечивает достаточно хорошую видимость в 20—30 м. Наименьшей прозрачностью обладают реки, дельты рек, места впадения рек в моря и озера. В крупных судоходных реках, возле больших населенных мест, имеющих развитую промышленность и сельское хозяйство, прозрачность воды позволяет у поверхности различать предметы не далее 1 м, а на глубине 2—3 м видимость практически сводится к нулю.

Коэффициент преломления (рефракция) чистой воды составляет 1,3336, воздуха 1,00029. Для морской воды коэффициент преломления света еще больше—1,3417. Свет, попадая на поверхность воды, частично отражается и, преломляясь, распространяется в толще воды. Угол отражения всегда равен углу падения света, но степень отражения зависит от уровня световой радиации и угла отражения.

Индекс преломления выражается уравнением;

sin j 4 —sin г ’

где т) — индекс преломления; j—угол падения; г — угол преломления.

Для чистой пресной воды Т|—4/з. Критический угол отражения света от воды составляет 48,5°. При изменении угла падения энер-гия света отражается следующим образом: при 70° более чем на 43%, при 80° более чем на 35%. Угол преломления для различных частей спектра отличается на 5—10%. В водной среде скорость проведения звука составляет 1460ХІ02см/с, в воздухе 340ХЮ2 см/с. Скорость проведения звука в воде в 4,3 раза выше, чем в обычных условиях в воздухе. Однако коэффициент поглощения звука в воде выше (25хЮ-17), чем в воздухе (40ХІ0-13). Поглощение звука в воде зависит от его частоты, а также солености, температуры воды и давления. Так, абсорбция звука в воде с частотой 103 Гц составляет 0,01 дБ/км, а с частотой 104 Гц—• 1 дБ/км. Скорость поглощения звука увеличивается на 1 м/с при повышении солености на 1 % на 3,5 м/с, при повышении температуры воды на 1 °С и на 0,16 м/с при увеличении гидростатического давления на 1 кгс/см2.

При подводных работах глубина погружения человека не превышает, как правило, 30—60 м, т. е. лимитируется возможностями применения дыхательных аппаратов открытых систем с ис-пользованием в качестве среды для дыхания сжатого воздуха. Запасы сжатого воздуха в баллонах акваланга исключают опасность развития декомпрессионного заболевания при любой глубине погружения. Учитывая эти особенности, наибольший интерес могут представить следующие физические свойства гипербарической га-зовой среды: давление (общее и парциальное), плотность и тепло-проводность газов.

Общее давление, оказываемое атмосферой на уровне моря, составляет 760 мм рт. ст. Оно выражается следующими общепринятыми величинами: физическими—1 ата (атмосфера абсолютная) и техническими 1 кгс/см2. Если общее барометрическое давление увеличивается на одну избыточную атмосферу, то оно будет равно 2 ата, 2 кгс/см2 или 1 ати (атмосфера избыточная). На каждые 10 м давление увеличивается на 1,033 кгс/см2. Для удобства расчетов принимается величина 1 кгс/см2 или 1 ати.. Таким образом, на глубине 10 м человек, используя легочный автомат акваланга, будет вдыхать воздух при давлении 2 кгс/см2, а на глубине 40 м — 5 кгс/см2.

Воздух состоит из 21% кислорода (02), 78% азота (N2) и 1% других газов. Если выразить процентное отношение газовых компонентов воздуха в давлениях для каждого газа, то получим: 760 мм рт. ст.= 160 мм рт. ст. 02 + 593 мм рт. ст. N2 + 7,6 мм рт. ст.. других газов.

Содержание газа, выраженное в величинах его давления, называется парциальным давлением газа.

Если при увеличении глубины погружения общее давление вдыхаемых газов увеличивается, то процентное содержание компонентов газовой смеси не меняется, величина же парциальных давлений газов увеличивается прямо пропорционально величине общего давления.

На глубине 10 м парциальное давление кислорода и азота удвоится, т. е. будет равно 320 и 1186 мм рт. ст., на глубине 20 м — 480 и 1779 мм рт. ст. и т. д. Парциальное давление газов представляет наиболее существенный физиологический интерес, поскольку оно определяет физические законы диффузии, смещения и растворения газов в различных тканях организма в условиях измененного барометрического давления.

Наибольшее значение для подводной физиологии представляют газовые законы Бойля-Мариотта и Генри.

Закон Бойля-Мариотта определяет зависимость давления (Р) и объема (V) газа — при постоянной температуре объем данной массы газа обратно пропорционален давлению: P-V=K, где К — константа.

Таким образом, при увеличении давления вдвое (2 кгс/см2) объем газа, например 1 м3, уменьшается вдвое и составит 0,5 м3 и т. д.

При нырянии после полного вдоха объемом 5000 см3 на глубину 40 м (5 кгс/см2) объем легких уменьшается до 1000 см3, а на глубине 90 м (10 кгс/см2) до 500 см3, т. е. практически до предела. Закон Бойля — Мариотта необходимо знать и учитывать в практике.

Закон Генри гласит; при постоянной температуре количество таза, растворенного в жидкости, при соприкосновении жидкости и газа пропорционально парциальному давлению этого газа.

Газы при дыхании, попадая в легкие, диффундируют через альвеолярно-капиллярную мембрану в плазму крови, где растворяются. Объем растворенного газа зависит от температуры и коэффициента растворимости. Коэффициент растворимости характеризует количество газа в миллилитрах, растворенного в 100 мл жидкости (ткани) при 0°С и при давлении 1 кгс/см2. Коэффициент растворимости в воде азота равен 2,35 мл, а кислорода — 4,89 мл. В 100 мл воды при 0°С при 1 ата воздуха с учетом их парциальных давлений растворено 1,85 мл азота и 1,03 мл кислорода.

Растворение газов в крови и других тканях организма в условиях повышенного барометрического давления происходит до тех пор, пока не выравняются с парциальным давлением газов во вдыхаемой смеси.

Время полного насыщения всех тканей организма составляет около 2 сут, однако кровь, жировая ткань насыщаются в относительно короткий период: для крови время полного насыщения азотом составляет около 10 мин.

Закономерности рассыщения тканей от избытка растворенного инертного газа после гипербарической экспозиции лежат в основе процесса декомпрессии.

Обмен газов в легких и крови осуществляется путем вентиляции и диффузии. Диффузионная способность легких определяется количеством газа, которое проникает из альвеол в кровь легочных •капилляров за 1 мин при альвеолярно-капиллярном перепаде давления 1 мм рт. ст. (мл/мм рт. ст. в 1 мин) при температуре 0°С, отсутствии водяных паров и давлении 1 кгс/см2. Аналогичным образом происходит диффузия газов в другие ткани организма. Коэффициенты диффузии газов в тканях организма при отсутствии функциональных изменений в структурных клеточных мембранах практически не изменяются. Однако диффузия газов в периферических отделах легких, легочных альвеолах, зависит от плотности газов и молекулярной массы.

С увеличением плотности воздуха снижается скорость диффузии газов. Особое внимание при этом заслуживает снижение скорости диффузии кислорода и углекислого газа в легких. При интенсивном потреблении 02 и продукции ССЬ в результате снижения скорости диффузии газов в легких в организме может возникать недостаточность кислорода и избыток углекислого газа.

Внешнее дыхание и газообмен. Функциональные возможности аппарата внешнего дыхания у водолазов в условиях кратковременного воздействия гипербарии зависят от плотности газовой среды. При повышенной плотности воздуха 1,5; 2,5, 10 раз (при 2,5; 4,6 и 11 ата) показатели максимальной вентиляции легких (max VE) снижаются соответственно на 15, 22, 27 и 52%.

Снижение показателей максимальной вентиляции легких корре-лируют с повышением сопротивления дыханию как при форсиро-ванном вдохе, так и выдохе (V=0,87). При замене воздуха на менее плотную гелиокислородную смесь при давлении 6 ата показатели максимальной вентиляции легких и сопротивления дыханию остаются такими же, как при 1 ата воздуха.

Парциальное давление кислорода в условиях повышенного давления на участке вдыхаемый — альвеолярный воздух при покое существенно не отличается от показателей при 1 ата. Вместе с тем разница ро2между альвеолярным газом и артериальной кровью — Аро2 (А — а) при увеличении давления газовой среды повышается. Если при 1 ата Дроа(А — а) составляет 5—8 мм рт. ст., то при 5 ата воздуха разница достигает 250—300 мм рт. ст. При замене воздуха (Pi о2— 800 мм рт. ст.) на гелиокислородную смесь (pi о2— 340 мм рт. ст.) при 5 ата, т. е. при сохранении плотности газа и изменении содержания кислорода во вдыхаемом газе, А Ро2(А — а) уменьшается с 250 до 120 мм рт. ст. В связи с этим увеличение градиента ро2между альвеолярным газом и артериальной кровью, по-видимому, зависит не только от плотности газовой смеси, но и от ро2во вдыхаемых газах.

Давление С02в артериальной крови и альвеолярном газе в состоянии покоя имеет тенденцию к увеличению с повышением плотности газовой среды (5 ата воздуха и 5 ата 02— N2) и не зависит от давления (6 и 11 ата 02 — N2среды).

Уровень VEпри работе в условиях гипербарии увеличивается меньше, чем при 1 ата. Как и в состоянии покоя, при работе имеет место увеличение глубины и уменьшение частоты дыхания.

В связи со снижением в условиях гипербарии шах VEуровень использования данного показателя функциональных возможностей дыхания увеличивается с 50% в условиях 1 -ата, до 80% при 5 ата.

Средняя глубина дыхания в этих же условиях составляет 48% от жизненной емкости легких, т. е. была близка к максимальной, возможной при работе [Комро Дж. Г. et al., 1961; Михайлов В. В., 1971]. Снижение VEпри работе в условиях повышенной плотности газовой среды объясняется увеличением работы дыхательных мышц.

Вместе с тем при работе в условиях повышенного давления повышается уровень 02-потребления. Однако характер зависимости 02-потребления и мощности работы сохраняется таким же, как и при 1 ата. В условиях 5 ата воздуха повышается 02-запрос на стандартную работу (рис. 73). Повышение 02-запроса при 5 ата на работу 900 кгм/мин (что соответствует наиболее тяжелому виду труда водолаза) составляет в среднем 67%. Увеличение 02-за- проса в условиях гипербарии происходит не только за счет 02-потребления, но и 02-долга (на 137,7%). В структуре 02-долга при повышенном барометрическом давлении преимущественно повышается лактатная фракция, отмечается также статистически

Рис. 73. Изменение показателей энергетического обмена при работе в условиях давления в 1, 5, 7 кгс/см2.

достоверное увеличение креатинфосфатной функции [Курен- ков Г. И., 1971].

Таким образом, повышение Ог-запроса, 02-потребления и СЬ-долга на стандартную работу в условиях гипербарии может определяться, во-первых, повышением работы дыхательных мышц в среде повышенной плотности, во-вторых, дополнительной работой скелетных мышц при выполнении нагрузки относительно большей мощности, в-третьих, увеличением энергообразования за счет повышения теплопотерь с дыханием в плотной среде.

Уровень максимального потребления кислорода (max VE) в условиях гипербарии существенно не изменяется (рис. 74). Однако показатели VE, RQ, Ps при этом ниже, чем при 1 ата. Регуляция дыхания при работе в условиях гипербарии изменяется. Наиболь-шее значение для респираторного ответа приобретает содержание кислорода в артериальной крови, а не увеличение РаСо2, и сдвиг pH в крови, как это имеег место в обычных условиях |'[Курен- ков Г. А., 1976, 1980]. Содержание С02 в альвеолярном газе и артериальной крови в условиях «Steady State» при 5 ата воздуха с повышением мощности работы увеличивается, в то время как при 1 ата происходит некоторое снижение РАсо, и Расо2, как это известно по классическим исследованиям [Asmussen Е., Niel- sen М., 1958].

Наряду с повышением РАсо2и РаСо2при работе в условиях гипербарии имеет место более значительный, чем при 1 ата, сдвиг

Рис. 74. Изменение кар- диореспираториых показателей при измерении максимальных аэробных возможностей в условиях при давлении 1; 1,5; 3,0; 5,0; 7,0 кгс/см2 воздуха и 11 кгс/см2 смеси Не — N2—02.

кислото-щелочного баланса в кислую сторону, что свидетельствует о формировании в условиях гипербарии при работе респираторного ацидоза [Куренков Г. А., 1973].

При той же величине избыточного давления (5 ата), но сниженной плотности газовой среды (замена на Не — 02) изменения РАСО2, Расо2 и pH артериальной крови во время работы не отличаются от тех, которые были зарегистрированы при 1 ата. Таким образом, изменения внешнего дыхания и газообмена в условиях гипербарии находятся в зависимости от показателей плотности среды и состава вдыхаемого газа мышечной деятельности и не зависят от величины давления.

Основные виды труда водолаза характеризуются величинами потребления кислорода 1,3—3,1 л/мин, что с учетом изменения показателей дыхательного коэффициента соответствует уровню расхода энергии 7,6—15,5 ккал/мин (данные приведены для глубин погружения водолазов до 10 м). При увеличении глубины погружения и совершении аналогичных производственных работ показатели уровня расхода энергии возрастают соответственно на 0,6% и 0,11% на каждый метр гидростатического давления. При этом отмечается как характерное явление снижение дыхательного коэффициента с 0,96±0,02 до 0,76±0,04, что может быть рас-смотрено как результат накопления С02 в организме в условиях дыхания газовой смесью с повышенной плотностью и повышенным сопротивлением иа вдохе и выдохе.

Отмеченные величины изменения уровня потребления кислорода и расхода энергии при работе позволяют охарактеризовать труд водолазов [Фарфель В. С., 1947; Виноградов М. И., 1958;

Dill D. В., 1936; Christensen Е. Н., 1953] как тяжелый и исключительно физически тяжелый (табл. 34).

Таблица 34. Расход энергии при различных видах работ под водой (X±S*y, п = 158) Виды труда , л/мии

и2

STPD1 Ve, л/мин (BTPS)2 Q, ккал/мин Осмотр объекта, сварка, резка металла 140±0,12 30,7+1,3 7,0 Остропка предметов 1,91±0,21 33,6±2,4 8,55 Монтаж трубопровода, конструкции 2,21±0,34 49,7±7,9 11,05 Перенос камней, укладка камней Работа с гидромонитором, ремонт при 2,34±0,31 54,2+6,2 11,7 чала 2,51+0,12 70,6±3,4 12,75 Заделка пробоин 2,59±0,21 72,8±5,6 12,95 BTPS—газ, насыщенный водяными парами при температуре тела и давлении окружающей среды.

STPD — сухой газ при О °С и давлении 760 мм рт. ст.

Полученные сведения по энергетике видов труда водолазов обеспечивают возможность подробной классификации степени тяжести труда водолазов и на ее основе разработку указаний относительно тяжести труда и отдыха водолазов с учетом конкретных видов деятельности и глубины погружения.

Минутный объем дыхания у водолазов возрастает в прямой пропорциональной зависимости от увеличения потребления кис-* лорода. При наиболее тяжелых физических работах (например, при очистке корпуса судна от обрастания или укладке тяжестей при строительстве портовых сооружений) минутный объем дыхания возрастает до 100—120 л/мин (BTPS). Однако с увеличением глубины погружения степень возрастания вентиляции легких становится значительно меньшей, что, по-видимому, является следствием как повышения сопротивления дыханию, так и реакцией на дыхание гипероксической смесью.

Основные способы передвижения водолазов под водой — плава-ние и хождение по грунту. Потребление кислорода при этих видах локомоций под водой находится в зависимости, близкой к линей-ной, от скорости передвижения {Kurenkow G. J., 1973]. Нами най-дены следующие зависимости изменения уровня потребления кис-лорода (Vo2, л/мин) от скорости (v, м/с) передвижения в воде [Киченко, 1973]:

для плавания: Vo, = 5,9v — 2,5; (Sxy±0,51) при г = 0,98

плавание властах: Vo, -= 3,9v — 2,1; (Sxy± 0,53) при г = 0,98

плавание с аквалангом: Vo, = 5,8v—2,8; (Sxy±0,57) при r = 0,9G

хождение по грунту. Vo2 = 9,2V — 0,8; (Sxy±0,38) при г = 0,97

Высокие требования к функции дыхания у лиц, работающих в водолазном снаряжении, определяются тяжелым энергоемким характером труда под водой, ‘наличием дополнительного сопротивления и мертвого пространства в дыхательных аппаратах.

Функциональные показатели внешнего дыхания у водолазов, по данным жизненной емкости легких, максимальной вентиляции легких, бронхиальной проводимости (проба Тиффно), выше стандартных величин для здорового человека, предложенных A. J. Antony (1937), Е. de F. Baldwin (1948), Баладян (1964). Кроме того, у 26% водолазов, имеющих стаж работы под водой свыше 10 000 ч, отмечаются заболевания органов дыхания. Последнее имеет важное значение при изучении профессиональной этиологии респираторных заболеваний у водолазов.

Особенности изменения сердечно-сосудистой системы при работе в условиях гипербарии и под водой. При дыхании воздухом и ге- лиокислородной смесью частота сердечных сокращений в условиях гипербарии в состоянии покоя понижена по отношению к условиям 1 ата. Снижение зубца становится большим при увеличении давления [Евстропова, 1973].

Наряду со снижением Ps в покое увеличиваются интервалы R — Rи обнаруживается удлинение QRST.Важно отметить, что систолический показатель, несмотря на снижение Ps, увеличивается на 8—9% (р<0,05).

В связи со снижением частоты сердечных сокращений п некоторым увеличением уровня потребления кислорода примятый показатель эффективности деятельности сердца — кислородного пульса

(V°A

\ ~р]Г) увеличивается.

В условиях 2,5 ата воздуха в состоянии покоя отмечается снижение систолического и диастолического артериального давления с 118±8/78±8 до 1121±72±7 (р<005).

При работе в условиях гипербарии роздуха до 5 ата абсолютные показатели Psниже, а прирост Psво время работы выше, чем при 1 ата.

Вместе с изменениями абсолютных показателей Psво время работы разной мощности наблюдается увеличение по отношению к 1 ата длительности R — R, QRSTна ЭКГ. Амплитуда зубца Р О/

300 450 600 750 900

N, нгм/мин

б

в

Рис. 75. Изменения электрокардиографических показателей при работе в условиях нормального и повышенного давления.

а — амплитуда зубца РЭКГ в процентах к показателям в состоянии покоя; б — систолический показатель в процентах к изменениям в состоянии покоя; в — частота сердечных сокращений в процентах к показателям в состоянии покоя.

%

150

100

%

150

І30

100

ЭКГ в условиях гипербарии выше по отношению к показателям в состоянии покоя. Таким же образом изменяется и прирост си-столического показателя. Он при 5 ата выше на 50—80% чем при 1 ата (р<001). При maxVo2прирост систолического показателя ЭКГ относительно 1 ата составил 70% (р<001). Во время суб-максимальних и максимальных нагрузок при 5,6 и 11 ата имеют место снижение интервала S — Т ЭКГ, возникновение синусовой аритмии, а в некоторых случаях наблюдается нарушение ритма с признаками бигимении [Ardashnikova L. J., Evstropova G. N.,

1973].

Под влиянием мышечной работы в условиях повышенного давления наблюдаются изменения реограммы на участках мозга, легкого, нижних конечностей. Если в условиях выраженной гипер- оксии (Рао2500 мм рт. ст.) при 5 ата имеет место относительна меньший ППАК к мозгу, чем при 1 ата, то в условиях нормоксии (110 мм рт. ст.) при 5 ата ППАК к мозгу увеличивается, что, по-видимому, указывает на зависимость реакции кровообращения от содержания Ро2 в артериальной крови.

Относительно большее увеличение Vo2и снижение абсолютных показателей Psопределяет повышение показателя кислородного пульса при работе в условиях гипербарии.

Изменения частоты сердечных сокращений (Ps) у водолазов при работе на малых глубинах прямо пропорционально уровню Ог-потребления (Vo2) (рис. 75). Характер данной зависимости для глубин до 10 м описывается уравнением;

PS = 3,6Vo2+ 77, (Sxy= 8,8).

На больших глубинах характер этой зависимости не меняется, но при одних и тех же показателях Vo2отмечаются меньшие величины Ps. Уравнение для глубины 40—50 м приобретает вид:

Ps = 2,8V0, + 60, (Sxy= 5,9).

Снижение частоты сердечных сокращений на каждый метр погружения при использовании в качестве среды для дыхания сжатый воздух составляет 0,37 уд/(мин-м-1).

При всех видах работ под водой у 19% водолазов отмечаются следующие характерные изменения на электрокардиограмме: снижение амплитуды зубца Т, увеличение амплитуды зубца Р. При тяжелых работах (очистка корпуса судов от обрастания, размывка грунта, заделка пробоин, равнение грунта и т. д.) на ЭКГ у 32% водолазов имеет место-депрессия интервала S — Т, замедление предсердно-желудочковой и желудочковой проводимости, увеличение систолического показателя.

Изменения ЭКГ более выражены у водолазов, имеющих большой стаж работы под водой, и по характеру близки предпатологиче- ским состояниям.

Показатели реовазограммы нижней конечности и реоэнцефало- граммы указывают на перераспределение крови при погружении в воду от нижних конечностей к голове. Это выражалось в повышении показателя пульсирующего притока крови к голове и снижении его в нижних конечностях.

Вышеуказанные изменения ЭКГ и РГ носили обратимый характер и при выходе из воды нормализовались.

Тепловое состояние водолаза. При погружениях в открытых водоемах водолазов окружает вода с температурой 4±22°С. В связи с такими различиями температуры воды и в зависимости от характера производственных работ водолазы применяют теплозащитную одежду. Исследовалась эффективность тепловой защиты от холода водолазного снаряжения двух основных типов одежды— гидрокостюма мокрого типа и гидрокостюма сухого типа в стандартных комплектациях.

В летнее время года в бассейне Черного моря в период, предшествующий погружению при температуре воздуха 28—30 °С у водолазов, одетых в гидрокостюм сухого типа, по данным температуры кожи предплечья, груди, голени отмечаются признаки перегрева, соответственно 37,5±0,1; 37,9±0,15; 38,9±1,0; температура тела (tpeKT 37,5+0,1 °С).

В обычных условиях тяжелая мышечная работа сопровождается увеличением теплопродукции и повышением температуры тела. Во время 30-минутной работы на глубине более 40 м при температуре воды 6—4 °С развиваются признаки переохлаждения. При этом показатели температуры предплечья, груди, голени понижаются соответственно до 17,1 ±0,3; 32,4±0,2; 33,1 ±0,2 °С.

На глубине 60 м при замене воздуха на гелиокислородную смесь и при часовой работе в воде такой же температуры снижается не только температура кожи, но и ректальная температура тела в среднем на 0,4°С (р<005).

В табл. 35 представлены изменения температуры тела и дожи водолазов при работе в снаряжении ГКС-ЗМ на глубине 100 м при температуре воды 3—5 °С.

Таблица 35. Температура тела и кожи у водолазов при работе на глубине 100 м в ГКС-Зм при температуре воды +3—5 °С (п = 8, Х±ХУ) Температура, °С Время экспозиции, мин исходная температура, °С ю 30 50 Ректальная 37,1±0,1 37,1±0,2 36,7±0,2 36,5±0,1 Голени 33,4±0,3 32,5±0,3 31,6±0,4 32,0±0,4 Предплечья 33,2±0,4 33,0±0,4 36,5+0,5 30,8±0,5 Груди 33,8±0,4 31,8±0,3 30,4±0,4 31,0±0,5 При тяжелой мышечной работе (равнение грунта 13— 15 ккал/мин) в сухом гидрокостюме на малых глубинах до 10 м в течение часа даже в очень холодной воде, +2 °С, зимой под льдом, признаки переохлаждения не обнаруживаются. Напротив, происходит повышение температуры тела в среднем на 0,3 °С и интенсивное потоотделение. Последнее затрудняет теплоотдачу испарением. Температура участков кожи поясницы, груди при этом снижается, что может способствовать возникновению заболеваний простудного характера.

Погружение в воду при 10—15 °С в гидрокостюме мокрого типа сопровождается интенсивными теплопотерями за счет проведения. Статистически достоверное снижение температуры тела в состоянии относительного покоя наступает через 10—20 мин. Мышечная работа в этих условиях (очистка судов от обрастания, ремонт подводных оснований гидротехнических сооружений), связанная с интенсивной теплопродукцией, вначале приводит к повышению температуры тела, а по мере охлаждения в ряде случаев наблю-дается ее понижение.

Снижение температуры кожи у водолазов всегда больше на открытых, не защищенных от воды участках груди, предплечий, поясницы, что не позволяет использовать традиционные методы средневзвешенной кожной температуры для оценки теплового состояния. Наиболее показательна для этой цели ректальная температура.

Теплопотери при работе под водой определяются не только прямыми воздействиями водной среды на тело. Существенную роль при этом оказывает состав газовой среды для дыхания. Теплопотери у водолазов с дыханием, с учетом состава газовой смеси для дыхания, глубины погружения, температуры газов на вдохе и выдохе, характеризуются следующими цифрами: при дыхании воздухом на глубине 10—30 м — 0,006 ккал/(ч-л), а наї глубине 40—60 м — 0,015 ккал/(ч-л), при дыхании Не-02 на глу-бине 60—100 м —0,093 ккал/(ч-л) (табл. 36). При мышечной работе на глубине 100 м в Не-02 смеси, температуре 8 °С, при ми-нутном объеме дыхания 50 л/мин теплопотери с дыханием состав-ляют 250,7 ккал/ч, или около 45% от измеренной нами величины общей теплопродукции.

Таблица 36. Температура выдыхаемого воздуха и теплопотери у водолазов- при работе на глубине 50 м (п=8, X±XY) Время пре Температура Температура Теплопотери, ккал/ч бывания иа под шлемом, выдыхаемого грунте, мин °С воздуха, °С нагрев испарение общее 1 21,3±0,3 31,3±0,2 21, 1±0,5 0,72 21,77 25 18,8±0,9 29,0±0,4 21,4+0,6 0,72 22,12 Состояние ЦНС. При 5 ата в воздушной среде изменения ЭЭГ, регистрируемые в затылочной, теменной, височной, лобной обла-стях правого полушария, характеризуются следующими особенностями: уменьшением индекса альфа-ритма в затылочном отведении с 57+5,2 до 48±3%, уменьшением индекса бета-ритма с 17±2,5 до 13+3,1%, увеличением индекса тета-ритма с 12±0,3 до. 3,6+1,2% (р<0,05). Эти материалы подтверждают наблюдения Зальцмана и соавт. (1968). Кроме того, при изменении скорости компрессии (2 ата/мин) отмечается некоторое уменьшение бета- ритма, с 17+2,3 до 15+1,9%, и увеличение тета-ритма с 2,3± 1 да 3,4±0,7% (р<0,01).

Амплитуда вызванных потенциалов сенсомоторной зоны коры головного мозга при повышении давления до 2, 3, 4 и 5 ата уменьшается соответственно на 30± 16; 30+16; 10± 14; 15+15%, а латентный период увеличивается на 24, 31, 42 и 55 мс. Амплитуда более поздних ответов вызванных потенциалов с латентными периодами 85, 135 и 242 мс увеличивается при 5 ата соответственно на 39+19,8; 40±20 и 18± 15%. Изменения ВП зависят от скорости компрессии. Наиболее выражены они при повышении скорости компрессии до 1 ати/мип и 2 атн/мии. При скорости компрессии 2 ати/мин увеличение ВП с латентным периодом 24 мс составляет 7+6,8%, а амплитуда потенциалов с более длительным латентным периодом не изменяется. Амплитуда потенциалов ВП с латентным периодом более 55 сек увеличивается в среднем на 28+12% (р<0,05). В соответствии с изменениями ЭЭГ и ВП можно сделать вывод о повышении в условиях гипербарпи до 5 ата возбудимости коры головного мозга. Поскольку наиболее выраженные изменения ВП при гипербарии наблюдались в ответах с длительным латентным периодом, можно предполагать формирование изменений возбудимости в ретикулярной формации ствола мозга, активирующей кору. Усиление изменений ВП с коротким латентным временем при увеличении скорости компрессии свиде-тельствует о наличии наркотических влияний не только инертного газа, но и давления как такового.

Повышение давления воздушной среды приводит к повышению и последующему снижению рефлекторной возбудимости мотоней-ронов спинного мозга, что подтверждается первоначальным уве-личением амплитуды Н-рефлекса (при 2 ата) и последующими (более 6 ата) его угнетением. Характер и величина изменений амплитуды Н-рефлекса зависела от величины давления и трени-рованности водолаза [Сыровегин А. В., 1973].

Первоначальное изменение Н-рефлекса у новичков, впервые подвергающихся воздействию повышенного давления до 9 ата, наблюдаются уже при 2 ата, в то время как у водолазов-глубоко- водников при 4—5 ата. Степень выраженности угнетения Н-реф-лекса при 9 ата у новичков значительно большая, чем у профес-сионалов.

Соотношение амплитуды Н-рефлекса к М-ответу (периферическому моторному ответу) при скорости компрессии 1 ати/мин уменьшалась с 64,3±7,7 до 57,6±6,7°/о, а при скорости компрессии 2 ати/мин с 59,5±5,3 до 51,7±5,5%. Подобные изменения имеют место и при развитии специфического наркоза в ответ на внутривенное введение анестетиков [Сыровегин А. В., 1973, 1974], что подтверждает связь данных изменений с формированием наркотического состояния.

Состояние центрального торможения сегментарного аппарата у водолазов тестировалось с помощью парного Н-рефлекса при оценке амплитуды второго Н-ответа в интервале от 40 до 120 мс от первого. Повышение давления до 5 ата вызывает угнетение амплитуды второго тестирующего Н-рефлекса, что указывает на повышенную активность центрального торможения спинного мозга. Тестирующий Н-рефлекс имеет наименьшую амплитуду при 5 ата при интервале времени 40—50 мс и восстанавливается к исходным величинам (1 ата) в 100—120 мс. Последнее, возможно, связано с возникновением облегчающих влияний от нейронов вестибулярного ядра Дейтерса или мозжечка. В то же время латентный период компонентов мигательного рефлекса в условиях 5 ата находится без изменений, что указывает на отсутствие изменений времени проведения в рефлекторной дуге, замыкающейся на уровне варолиева моста. В связи с этим можно предполагать об (отсутствии в условиях гипербарии серьезных изменений на уровне бульбарных структур мозга.

В условиях гипербарии до 7 ата оценивалась способность водолазов точно воспроизводить заданную величину угла сгибания в локтевом суставе мышечного напряжения и интервалов времени. Точность воспроизведения угла сгибания в локтевом суставе уменьшается с увеличением давления. Если в условиях 1 ата ошибка воспроизведения заданной величины перемещения предплечья составляет 4,85± 1,7%, то при 5 ата — 5,25± 1,8% (р<0,05) {Боуш Г. Л., 1975]. Ошибка воспроизведения заданной величины мышечного напряжения (10% от максимума) при 5 ата увеличи-вается до 5,60±0,41% с 3,07±0,80% при 1 ата (р<001).

Для тестирования способностей оценки интервалов времени ис-пытуемому предлагалось запомнить в 10 пробах и воспроизвести звуковой сигнал, подаваемый через 1 и 2 с. Прекращение звукового сигнала осуществлялось нажатием на датчик тензометра. Достоверных различий в воспроизведении интервалов времени при 1, 4 и 7 ата не обнаружено, однако в условиях гипербарии увеличивается прикладываемое мышечное усилие к датчику тензометра. При воспроизведении односекундного интервала времени мышечное усилие при 4 ата увеличивается на 10%, а при 7 ата на 40% по отношению к таковому при 1 ата. Воспроизведение 2-секундного интервала времени сопровождается увеличением прилагаемого усилия при 4 и 7 ата на 30%. Такие изменения могут соответствовать данным о повышении возбудимости цнс при данных давлениях и увеличении количества возбуждаемых двигательных единиц при совершении движения.

Повышение давления до 6 кгс/см2 со скоростью 1 кге/(см2• мни) и экспозиции по 18 мин при давлениях 1—6 кгс/см2 сопровождается нарушениями координации движений как верхними, так и нижними конечностями. Эти нарушения выражаются в изменении межмышечных взаимодействий и увеличении латентного времени возникновения электрической активности мышц, участвующих в движении (табл. 37).

Как следует из таблицы, статистически достоверные изменения латентного времени включения мышц имеют место только при

Таблица 37. Изменение латентного времени включения мышц при выполнении произвольных движений различной сложности в условиях 1 и 6 кгс/см2 (п=10, X±Sxy) Комбинации движений Время включения мышц, мс 1 кгс/см3 6 кгс/см3 Сгибание левого и пра Малый левый сгибатель вого лучезапястного сус кисти 129, 1:1:2 1, 1 127,2+25,3 тавов Малый правый сгиба ісль кисти 125,4+21,5 123,9+29,1 Разница включении 2,1 + 12,4 —2,7+15,7 р>0,05 Одновременное сгибание Малый лучевой сгибатель в правом лучезапястном кисти 152,4+21,1 166,8+34,0 и локтевом суставах Малый двуглавый сгиба тель плеча 165,7+24,4 172,1+39,0 Разница включений 18,0+6,1 19,2+7,3 р<0,05 Подъем на носки Малая передняя 132,0+15,0 168,2+25,8 Большая берцовая 268,0+20,9 345,6+41,0 Малая камбаловпдиая 135,4+12,8 187,2+20,0 Разница включении Р<0,01 выполнении относительно сложных координаций, таких, как подъем на носки, при более простых движениях эти изменения статистически не достоверны (р>0,05). Все отклонения носили обратимый характер и после снижения давления до 1 кгс/см2 возвращались к исходным.

При погружении под воду на систему управления движениями у человека влияют многочисленные факторы водной среды, среди которых можно выделить повышенный относительно обычных условий удельный вес, высокий коэффициент теплопроводности воды, высокий коэффициент вязкости воды, повышенное парциальное давление газов (02, N2, Не С02). Проведены исследования изменений пространственных, силовых и временных параметров произвольных движений (табл. 38).

Таблица 38. Влияние физической работы на некоторые показатели •функционального состояния нейромоторного аппарата у водолазов до и после работы на глубине 7; 20; 40 м

(n=29, X±Sxy) Глубина погружения (в метрах), время работы, мин F.m*, кг Ошибка воспроизведения и напряжения, % Ошибка воспроизведения угла сгибания в суставе, град На поверхности

На глубине 1—7 м (90— 180+4,17 2,20+0,24 1,35+0,13 J20 мин) 160+7,68 2,61+0,31 1,91+0,19 Р 005 005 005 18—20 м (до 65 мин) 169,5+5,1 3,72+0,36 2,69+0,22 Р 005 005 005 ¦40 м (до 95 мин) 172,5+6,2 3,45+0,26 6,7+0,56 Р 005 005 001 * Fm — максимальная произвольная сила малых сгибателей предплечья.

В результате уменьшения веса тела под влиянием относительной невесомости ошибка воспроизведения движений в пространстве увеличивается в среднем на 30%. Показатели максимальной произвольной силы мышц повышаются на 8—10% при погружении на глубины свыше 40 м. Вместе с тем увеличивается и ошибка воспроизведения заданной величины мышечного напряжения в среднем на 30%. Это трактуется как проявление ранних симптомов гипербарического наркоза. Скорость движений в воде снижается в среднем на 30%, что связано с увеличением сопротивления более плотной среды. На глубинах свыше 40 м при дыхании воздухом скорость движений в воде снижается в еще большей степени, что также может быть связано с развитием синдрома высокого давления.

На изменение пространственных, временных, силовых парамет-ров произвольных движений в воде существенное влияние оказы-вает температура окружающей среды и состояние утомления. Так, в Не-02-среде на глубинах до 100 м после пребывания в состоянии покоя в течение 10 минут и снижении температуры предплечья до 18 °С точность воспроизведения временных параметров снижалась на 50%, а силовых и пространственных произвольных движений не изменялась.

Двигательные проявления утомления во время мышечной деятельности динамического и статического характера. В качестве показателей изменения двигательных проявлений работоспособности и утомления при стандартной мышечной работе динамического характера в условиях 1, 4 и 7 ата регистрировались амплитуда и частота движений, величина усилий, мощность работы и отношение мощности работы к частоте сердечных сокращений и время выполнения работы.

При выполнении стандартной работы (600 000 кгм/мин) до

утомления в условиях 1 ата за 5-10 ,мпн до отказа от работы возникает достоверное снижение частоты п силы движений (соответственно на 13 и 7%) при сохранении на исходном уровне мощности, амплитуды движений и частоты сердечных сокращений, то в условиях гипербарии при аналогичной работе за такой же промежуток времени до отказа от работы изменялись все исследуемые параметры. Так, при 4 ата за 5 мин до отказа от работы отмечено достоверное снижение силы на 7%, амплитуды на 6%, мощности работы (на 11%), а при 7 ата еще большее снижение силы (на 16%), амплитуды (на 9%), мощности (на 31%). Отношение мощности к частоте сердечных сокращений уменьшается на 30%.

В условиях гипербарии двигательные проявления утомления не только более выражены, но и возникают раньше. К наиболее ранним признакам утомления при мышечной работе динамического характера является снижение сил и амплитуды движений. В качестве показателя снижения работоспособности при мышечной деятельности динамического характера также возможно использовать изменение отношения мощности к частоте сердечных сокращений (N/Ps). С учетом данного критерия работоспособности снижается при 4 ата на 20% и при 7 ата на 40%.

Длительность удержания статического усилия (75% от максимального напряжения) в условиях 6 ата снижается на 12—14% (р<005), что указывает на то, что причины снижения работоспособности при гипербарии могут быть связаны не только с недостаточностью функции дыхания и кровообращения, но и с изменением регуляции движений вследствие формирования гипербариче- ского наркоза.

После длительной утомительной 2-часовой мышечной работы по очистке подводной части корпуса от обрастания отмечается снижение показателей максимальной изометрической силы мышц на 18±2,3 (на 10,5%), увеличение ошибки воспроизведения заданного мышечного напряжения на 0,41+0,21 кг (0,3%) и угла сгибания в суставе на 0,5±0,12°. Эти изменения нормализовались только после 4-часового отдыха.

В процессе динамической работы под водой меняется и характер электрической активности мышц. Период электрической актив-ности мышц удлиняется на 150%, периоды расслабления соответ-ственно укорачиваются. При утомительной работе суммарная электрическая активность мышц увеличивается при сохранении стандартной нагрузки (табл. 39).

Таблица 39. Электромиографические изменения состояния мышц, участвующих в работе, у водолазов на глубине 100 м

(гелиокислороднмя среда) (п = 12, x±Sxy) Глубина, м Показатель 2 100 в начале работы в конце работы о начале работы в конце работы Объем выполненной работы до «утомления», кгм

Длительность работы до «утомления, мнн 6831 ±210 4560+312 21±1,1 19+0,8 Электрическая активность суммарная, % 100 136 100 248 Для характеристик функционального состояния центральной нервной системы и умственной работоспособности у водолазов при натурных погружениях применяются методы оценки латентного времени простой двигательной реакции на световой раздражитель, оценки способности к оперативному мышлению и памяти. Время простой двигательной реакции у водолазов увеличивается под влиянием водной среды, глубины погружения, состояния утомления. При погружении в воду латентное время двигательной реакции, измеренное по возникновению ЭМГ и механического ответа, увеличивалось с 344±29,1 до 386+31,6 мс. Увеличение латентного времени складывается из снижения скорости проведения раздражения по нерву, удлинения фаз электрического и механического сокращения мышц. После выполнения мышечной работы на глубине 40 м латентное время реакции увеличивается еще более и достигает 445± 18,9 мс, что указывает на развитие утомления. Латентное время простой двигательной реакции восстанавливается через час после выхода на поверхность. Влияние на латентное время пониженной температуры водной среды и обжима водолазного снаряжения, по-видимсму, может иметь известное значение, так как погружение водолазов в относительно теплую воду без гидрокостюма не влияет на характер отмеченных изменений.

Достоверное ухудшение способностей оперативного мышления и памяти, оцененное при решении простых математических примеров и запоминания слов-образцов, имело место у водолазов только при погружении на глубины более 40—60 м.

Восстановление оперативного мышления и памяти у водолазов после погружения на глубины 40—60 м осуществлялось через сутки, что указывает на возможную роль при этом общего утомления.

Таким образом, функциональное состояние центральной нервной системы при погружении под воду изменяется под влиянием условий водной среды, гипербарин и утомительного характера производственной деятельности водолаза.

Особенности изменений эндокринной системы. Для оценки состояния функции коры надпочечных желез исследовались при погружениях 17-ОКС и 17-КС по их выведению с мочой [Г. И. Ку- ренков и др., 1975]. Отмечено, что при погружении водолазов в воду экскреция 17-ОКС и 17-КС повышается соответственно на 19,5 и 2,6%. При выполнении под водой мышечной работы средней тяжести (осмотровые, сварочные работы п т. д.) увеличение экскреции 17-ОК.С и 17-КС еще более возрастало соответственно до 126 и 138% (табл. 40).

Таблица 40. Изменение экскреции кортикостероидов под влиянием работы иа глубине 60 м (п = 7, X±Sxy) Показатель, уровень моря (фон) После работы на глубине 60 м проба 1 2 3 1 2 3 17-ОКС

Р

17-КС

Р 389+47,0

01

627+29 388 +47,5 01

484+42

005 406+55

01

520+84

005 367+46

552+81 778+100

0,01

8404-122

001 647+183

005

925+157

001 Тяжелые (монтаж конструкций) и исключительно тяжелые ?(работа с гидромонитором, перенос и укладка груза и т. д.) фи-зические работы на глубинах до 12 м сопровождаются снижением экскреции 17-ОКС и 17-КС. Последнее может быть объяснено развитием реакции, предотвращающей избыточное выделение гормонов на чрезмерный раздражитель, что может свидетельствовать о недостаточных приспособительно-компенсаторных возможностях эндокринной системы к условиям выполнения тяжелой мышечной деятельности при погружении под воду.

Подводя итоги проведенных исследований, можно прийти к заключению. Основные виды деятельности водолазов относятся к категории тяжелого и исключительного тяжелого напряженного труда. Направленность физиологических изменений указывает и иа наличие существенных перестроек в реакции функций дыхания, кровообращения, теплообмена, ЦНС и гормональной, что также отражает и напряженный характер труда водолазов.

Физиологическая характеристика работоспособности водолазов. Физиологическая оценка работоспособности человека является основной, наиболее сложной и практически не разработанной проблемой физиологии труда. Как показали результаты изложенных выше исследований, отдельные общепринятые критерии, характеризующие состояние работоспособности человека в обычных условиях, такие, как максимальное потребление кислорода, тест PWC170, длительность удержания статического усилия, количество ошибок при решении математических задач, корректурная проба и другие, в условиях повышенного атмосферного давления не изменяются. Прямые показатели работоспособности: объем и мощность выполняемой работы, время работы, также мало изменяются в изучаемых условиях. Таким образом, при оценке общепринятых прямых и косвенных параметров трудовой деятельности может сложиться впечатление, что работоспособность водолазов при погружении не отличается от имеющей место в обычных условиях. В то же время данные литературы свидетельствуют о ранней заболеваемости кардиореспираторной и ЦНС у водолазов в возрасте 25—30 лет. Большинство водолазов (98%) отстраняются по состоянию здоровья от профессионального труда до до-стижения пенсионного возраста [Куренков Г. И. и др., 1972]. Все это требует более детального анализа физиологических изменений у водолазов при их трудовой деятельности. В связи с этим, поми-мо прямых показателей, физиологические критерии оценки рабо-тоспособности у водолазов должны включать параметры, харак-теризующие уровень изменений функций организма при стандартной и предельной мощности работы, изменения при длительном выполнении работы заданной мощности, данные, характеризующие объем выполненной работы, характер и скорость восстановительных процессов после работы. Вместе с тем важное значение для физиологии труда под водой приобретают показатели устойчивости физиологических реакций на нагрузку при кратковременном и особенно длительном ее выполнении [Сапов И. А., 1972].

Одним из важнейших показателей работоспособности водолазов должны быть многократно повторяющиеся параметры, свидетельствующие о степени адаптации организма к условиям работы в искусственной гипербарической среде.

При нагрузках стандартной мощности выявлено относительно обычных условий во всех случаях наличие существенных изменений в реакциях систем дыхания, кровообращения, ЦНС, гормональной, терморегуляции. Они свидетельствуют о менее экономном расходовании биоэнергетических ресурсов органов и тканей, об усложнении реакций физиологических систем, обеспечивающих работу. Это проявлялось увеличением 02-запроса и его составляю-щих аэробных и анаэробных компонентов, большими изменениями частоты сердечных сокращений, ударного объема сердца, усилением экскреции гормонов, усложнением регуляции параметров движений. Такие изменения в работе имели место при всех изучаемых режимах и нагрузках. Увеличение и усложнение физиологических реакций на работу свидетельствует о снижении работоспособности водолазов при выполнении ими работ в условиях повышенного давления.

Согласно полученным данным, объективные физические критерии работоспособности (мощность и время работы), уровень максимальной развиваемости водолазами мощности (тест PWC170) у

водолазов, максимальное потребление кислорода как при кратковременном, так и при длительном пребывании под повышенным давлением до 11 кгс/см2 не снижается. Таким образом, функциональные возможности кардиоресннраторпон системы обеспечивают кратковременные работы любой мощности, вплоть до максимальной. Это говорит о том, что водолазы на глубинах до 100 м могут выполнять работы с нагрузками, увеличивающимися до однократно максимальных (продолжительностью 2—3 мин). Однако при этом, как показали исследования у водолазов, недостаточно тренированных к выполнению мышечных нагрузок, со стороны сердечно-сосудистой, ЦНС и гормональной системы могут проявляться изменения, характеризующие формирование функциональной недостаточности.

При длительной работе в условиях гппербарпп признаки развивающегося утомления (как физические, гак н физиологические) наступали раньше, чем при аналогичных нагрузках в обычных условиях. Как было показано, признаки утомления при работе проявлялись в различных отделах ЦНС и в вегетативных функциях. Наиболее ранние признаки утомления обнаружены во внешних параметрах движений (силе, амплитуде, частоте движений). При длительной и утомительной работе в условиях повышенного давления и под водой у водолазов до субъективного отказа от работы возникают и развиваются явления функциональной недостаточности. Явления функциональной недостаточности во время работы не ограничиваются одной какой-либо функцией, а в зависимости от условий работы, индивидуальной подготовленности водолазов, могут развиваться одновременно или последовательно в различных системах организма. Как было указано выше, наи-более характерными проявлениями функциональной недостаточ-ности при работе со стороны системы дыхания является развитие респираторного ацидоза, со стороны сердечно-сосудистой систе-мы— нарушение функции автоматизма миокарда, метаболизма сердечной мышцы, резкое увеличение сопротивления малого круга кровообращения; со стороны ЦНС — изменение соотношений возбудимости коры и сегментарных структур спішного мозга, изменение соотношений фаз активности и покоя работающих мышц — антагонистов; со стороны гормональной системы — угнетение активности функции коры надпочечников. Все это свидетельствует о снижении возможностей работы человека в условиях повышенного атмосферного давления и водной среды, а также необходимости строгого контроля с помощью объективных физиологических критериев за состоянием организма водолаза, выполняющего про-изводственные работы. Восстановительные процессы после утомительных производственных нагрузок носят длительный характер и, как было показано, нередко затягиваются на многие часы или сутки. В состоянии покоя и, особенно, при работе организм водолазов длительно адаптируется к воздействию факторов повышенного атмосферного давления и водной среды. Отмечены признаки адаптации водолазов к специфическим условиям работы под водой.

В этой связи важно отметить наличие больших индивидуальных отклонений на однотипные нагрузки у водолазов, имеющих одинаковую физическую подготовку, но разную степень переносимости факторов, связанных с гипербарией и вызывающих состояние ги- перкапнии, гипероксин, так называемого гипербарического наркоза и др. У водолазов, систематически подвергающихся воздействиям повышенного давления, отмечены некоторые признаки повышения устойчивости к степени вышеуказанных состояний. Все это свидетельствует о необходимости индивидуального отбора для водолазной профессии с учетом филогенетической предрасположенности к воздействиям факторов повышенного давления и водной среды и разработки системы специальной тренировки водолазов к указанным факторам. В связи с этим существующие критерии медицинского отбора и повторного переосвидетельствования водолазов, а также программы подготовки водолазов должны быть переработаны с учетом полученных данных.

Таким образом, объективная оценка изменения работоспособности человека в условиях гипербарии и водной среды возможна лишь при комплексном изучении физиологических изменений, происходящих в основных физиологических системах, определяющих работоспособность: в системе управления движениями, в

системе энергетического обеспечения, в системе регуляции и интеграции, включающей высшие психические функции. Такой принцип комплексной оценки работоспособности водолаза позволил разра-ботать физиологические критерии ограничения выполнения рабо-ты в условиях гипербарии и под водой, а также наметить меро-приятия по повышению устойчивости водолазов к воздействию неблагоприятных факторов и к повышению их работоспособности.

Физиологическое обоснование режимов труда водолазов при работе на глубинах до 100 м. В настоящее время за рубежом достаточно глубоко разработаны методы и критерии оценки психологической стороны работоспособности водолазов. Этому посвящено несколько последних крупных монографий [Adolfson J., 1974;

Shilling С. W., et al., 1976]. В то же время исследование физиологических реакций человека под влиянием трудовой деятельности практически не проводится.

Применяемые в настоящее время режимы труда водолазов у нас в стране и за рубежом сложились эмпирически и не имеют достаточного научного обоснования. Это связано с тем, что до последнего времени специалисты, работающие в области подвод-ной биомедицины, в основном занимались вопросами обеспечения безопасности труда водолазов и не имели методических возможностей получения данных о состоянии физиологических функций водолазов непосредственно во время трудового процесса. Сведения о состоянии различных функций организма при работе человека под водой в основном исчерпывались данными, полученными после погружения в процессе восстановления.

При изучении труда в обычных условиях такой методический подход в ряде случаев приемлем, так как исследования проводятся сразу после окончания трудовой деятельности. Применение этого метода для оценки разработки режимов труда водолазов вряд ли правомерно, так как после окончания работы часто следует период декомпрессии, подчас длительной, на фоне которого происходит частичное восстановление функций организма. В связи с изложенным выше данные, полученные рядом авторов о состоянии водолазов после погружения и работы на глубине, могут быть использованы ограниченно и не позволяют провести четкий анализ и физиологическое обоснование режимов труда водолазов.

В основу физиологического обоснования режимов труда водолазов могут быть положены приведенные в работе данные о состоянии организма при различных, наиболее типичных, видах трудовой деятельности, а также при моделировании работы водолазов при погружении в глубоковочівім баеееГше и в барокамере. Для этой цели были использованы та к,не данные,( видетельствуюшпе о характере и скорости но'естапов.те.м.пых процессов, сведения о гигиенической оценке условий і руда водолазов, показатели про-фессиональной заболеваемости и травматизма. При разработке режимов труда водолазов учитывались типы применяемого снаряжения, глубина погружения, а также возможности продолжительности режимов декомпрессии.

Как следует из приведенных в работе данных, труд под водой требует от человека мобилизации всех его физических возможностей, высшей степени нервного напряжения, интенсивной умственной деятельности, связанной с решением сложных производственных задач в условиях ограниченной информации о трудовом процессе, а также с опасными воздействиями окружающей среды. Согласно классификации видов труда по величине суточного энергетического расхода лиц разных профессий, предложенной М. И. Виноградовым (1958), труд водолазов следует отнести к очень тяжелому с суточным расходом энергии более 5000 ккал.

Если провести расчеты суточных энергетических затрат у водо-лазов при работе, исходя из данных хронометрирования их рабо-чего дня и уровня энерготрат, то получим (ккал):

8 ч сна (1,16 ккал/мин) — 560

10 ч обычной деятельности (2,32 ккал/.чнп) —1400

2 ч работы под водой аэробный компонент 10 ккал/мин —1596

анаэробный компонент 30%, т. е. 3,3 ккал/мин — 39,6

4 ч обеспечения работ под водой (7,5 ккал/мпн) — 900

Итого: 4456

Данный расчет приведен для наименее тяжелого режима труда, т. е. при осуществлении операций по подводной электрической сварке и резке металла на глубине до 10 м. Во время выполнения других видов работ энергетические затраты у водолазов будут значительно выше. Так, например, при выполнении 2-часовой ра-боты с гидромонитором на глубинах до 10 м суточные эперготра- ты у водолазов достигнут 5560 ккал.

При выполнении аналогичной работы на глубине 50 м энерготраты за период работы под водой, как было показано, увеличивается на 32%, а анаэробный компонент кислородного запаса повысится на 67%. Энерготраты составят за 2 ч работы 3966 ккал. После 2-часовой работы под водой необходима 8-часовая декомпрессия при среднем уровне энерготрат 6,5 ккал/мин или 3120 ккал. Таким образом, суточный расход энергии у водолазов-глубоковод- ников составит (ккал:):

8 'i i-iia (1,16 ккал/мпм) — 560

2 ч работы под водой (15,0X32% ккал/мин) —3966

8 ч декомпрессии (6,5 ккал/мин) —3120

6 ч обычной деятельности (2,32 ккал/мин) — 835,2

Итого: 8481,5

Естественно, что такой расход энергии не должен иметь место при ежедневных работах и такая деятельность вызывает необходимость сокращения рабочего времени и введения перерывов с днями промежуточного отдыха или сокращения времени работы под водой. Но даже при часовой работе водолазов на глубине 50 м суточные энергетические потребности составят 5883,1 ккал:

8 ч сна (1,16 ккал/мин) —530 ккал

1 ч работы под водой (15,0 ккал/мнп X Х32%Х67% анаэробного компонента —1983,1

5 ч декомпрессии (6,5 ккал/мип) —1940

10 ч обычной деятельности (2,32 ккал/мин) —1400

Итого: 5883,1

Таким образом, по данным энергетических потребностей и уров-ню энергетических затрат лица, занятые водолазным трудом, сле-дует отнести к категории профессий с очень тяжелыми физиче-скими работами, превышающими нагрузки лесорубов, шахтеров, такелажников [Lehmann G., 1956]. Отличительной чертой в про-фессии водолазов является то, что наиболее интенсивная нагрузка выполняется ими в относительно короткий период времени, что, по-видимому, усугубляет напряженность труда под водой.

При работе водолазов на глубинах до 12 м время декомпрессии не влияет на продолжительность пребывания под водой. Исходя из этого, расчет максимальной продолжительности выполнения водолазами той или иной рабочей операции может базироваться как и при обычных условиях на показателях функциональных возможностей и уровня физиологических изменений, сопровождающих работу. В нашем случае расчет максимальной продолжительности работы водолазов под водой на глубинах до 12 м основан на данных их максимальных аэробных возможностей (maxVo2), уровня изменений кардиореспираторной функции при конкретном виде деятельности, максимально допустимых суточных энерготрат при ежедневных тяжелых работах, данные хронометрирования рабочего дня водолазов. Кроме того, учитывался уровень измене- ний ЦНС, гормональной системы, показателей восстановления перечисленных физиологических показателей.

Максимальное время работы водолазов, но-вндимому, целесообразно ограничить уровнем эиерготрат за период трудовой деятельности не более 2000—2500 ккал. Для определения этого показателя были использованы полученные данные изменения в условиях повышенного давления кислородного запроса, включающие

Уо2-потребление и Уо2-ДОЛг.

При большей величине энерготрат за период работы общие суточные энерготраты превысят 5000—5500 ккал, что больше максимально допустимой величины ежедневных энерготрат для самых тяжелых физических работ. На больших глубинах, с повышением уровня энерготрат, снижением устойчивости физиологических реакций, проявлением и развитием функциональной недостаточности в системах организма, обеспечивающих иыиолпеппе трудовых процессов и увеличением в связи е этим опасное i n, максимально допустимое время работы водолазов должно бып, снижено.

В общем виде, наиболее близко расчет времени работы водолазов на различных глубинах с учетом вида деятельности может быть описан следующим уравнением:

Т = Т0 [1-0,011 (hj-10)],

где: Т — максимально допустимое время работы водолазов для определенного вида трудовой деятельности па искомой глубине, мин; То — максимально допустимое время работы водолазов при том же виде трудовой деятельности на глубине до 10 м, в мин (определяется по табл. 44); 0,011 — коэффициент возрастания тя-жести и опасности труда с увеличением глубины погружения при дыхании воздухом; hi — искомая глубина погружения водолаза, м; 10 — исходная глубина погружения водолаза, м.

Учитывая линейный характер физиологических изменений состояния основных кардиореспираторных показателей и тяжести работы в диапазоне нагрузок, совершаемых водолазами, расчеты максимально допустимого времени их работы с помощью указан-ной выше формулы могут быть удовлетворительны для всех глу-бин при дыхании воздухом или 02 — ^-смесями.

Данные, представленные в табл. 41, свидетельствуют о том, что при 6-часовой продолжительности рабочего дня в случае выполнения ими 2-часовых осмотровых работ, электрической сварке и резке металла физиологически оправдано предоставление водолазам полного отдыха в течение 90 мин. Для водолазов, выполняющих работы по остропке предметов под водой, монтажу конструкций и трудопроводов, переносу камней, их укладке при строительстве портов, после 2-часовой работы в воде необходим полный отдых продолжительностью 160—240 мин. Выполнение работ с промывкой траншей с помощью гидромонитора, ремонт причала, заделка пробоин, очистка корпуса судов от обрастаний при 6-ча-совом рабочем дне не должна превышать даже на глубинах до

Таблица 41. Продолжительность отдыха, необходимого водолазам при выполнении различных видов работ (для глубины 10 м), % Виды труда Уровень расхода энергии Q, ккал/мин Длительность отдыха по отношению к длительности работы, % Осмотр объекта, сварка, речка металла 7,0 75 Остропка предметов 9,55 139 Монтаж конструкции, трудонронода 11,05 176 Перенос камней, их укладка 11,7 192 Очистка корпуса судна

Работа с гидромонитором, ремонт при 12,5 212 чала 12,75 219 Заделка пробоин 12,95 224 I. 10 м 105—120 мин с предоставлением полного отдыха до конца рабочего дня.

При выполнении работ водолазами на большей глубине, в связи с повышением энергетических затрат длительность отдыха по отношению к длительности работы должна увеличиваться с каждым метром глубины на 2,01%.

Важными критериями ограничения работы под водой, как пока-зали исследования, являются не только те, которые связаны с оценкой уровня и количества расхода энергии, но и показатели, характеризующие развитие утомления. Наиболее информативными физиологическими критерями в этой связи оказались данные об устойчивости функциональных изменений в различных системах организма. Под влиянием трудовой деятельности у водолазов уменьшалась мышечная сила, точность двигательных реакций, изменялись вегетативные функции — снижалась температура тела, ухудшалось кровоснабжение работающих конечностей, возникали изменения в деятельности сердца и др., изменялись психические функции—мышление и память. Восстановительные процессы после работы и декомпрессии водолазов затягивались на многие часы, в отдельных случаях на сутки. Такие изменения свидетельствуют о том, что труд водолазов является не только энергоемким, но и утомительным. При применении метода кратковременного погру-жения в связи с ограниченными возможностями пребывания человека под водой введение периодов чередования работы и отдыха может быть ограничено. Поэтому режимы труда водолазов были рассчитаны исходя из необходимости планирования непрерывной работы и полного отдыха.

Наиболее характерными и опасными изменениями для работы человека под водой является возникновение нарушения устойчи-вости функциональных показателей различных систем организма, переходящих в развитие функциональной недостаточности. Это в первую очередь относится к формированию недостаточности функций дыхания — респираторный ацидоз; сердечно-сосудистой

системы — нарушение функций автоматии работы сердца и резкие изменения сопротивления сосудов, особенно малого круга крово-обращения; ЦНС — изменение возбудимости различных уровней регуляции движений; гормональной системы — изменения реакции функции коры надпочечников. Возникновение явлений функциональной недостаточности в различных системах организма безусловно должно быть причиной ограничения работы. В связи с изложенным выше возникла необходимость разработки на основе обобщения полученных материалов физиологических критериев, ограничения объема выполняемых работ водолазами (табл. 42).

Таблица 42. Физиологические критерии ограничения выполнения работы в условиях гипербарии под водой (11 кгс/см )

Энергетические показатели: Суточный расход энергии

Расход энергии во время работы

Расход энергии за период работы

Уровень расхода энергии при работе

не полос afiOO ккал ие более 1200 ккал по более 2200 ккал не более 12,5 ккал/мин Изменение показателей функции дыхания:

Увеличение уровня вентиляции по отношению к максимальной вентиляции

Уровень потребления кислорода

Дыхательный коэффициент

Парциальное давление кислорода во вдыхаемых газах

Парциальное давление углекислого газа в альвеолярных газах

Парциальное давление кислорода в альвеолярных газах

Показатель кислотно-щелочного равновесия артериальной крови pH

Другие патологические или предпато- логическне изменения

не более 80%

пс более 2,5 л/мип STPD не более 1,0 не более 300 мм рт, ст. ие менее 165 мм рт, ст. более 60 мм рт. ст.

не более 120 мм рт. ст. не менее 80 мм рт. ст. не менее 7,22 мм рт. ст.

возникновение II. Изменения показателей сердечно-сосудистой системы: ие более 160 в минуту ниже изолпшш до изолинии возникновение

возникновение

возникновение 1. Изменение показателей теплового состояния:

Изменение температуры тела (ректаль- не более 38,0 °С

пой) не менее 36,0 °С

Температура конечностей не менее 15,0 °С 2. Обильное потоотделение

Потеря чувствительности конечностей

Цианоз, Холодовой тремор

Дефицит тепла пот «ручьем» возникновение возникновение и развитие III. Изменения ЦНС: активности не более 200%

Увеличение электрической мышц на стандартное усилие

Исчезновение фазы восстановления иа ЭМГ при динамической работе

Нарушение точности воспроизведения

усилия

Нарушение точности воспроизведения

интервалов времени

Нарушение точности воспроизведения

положения

Максимальная произвольная сила

Снижение статического усилия возникновение

не более 15%

не более 20%

не более 20%

снижение более 20% пе более 15% 1. Изменение показателей гормональной системы:

Увеличение экскреции 17-ОКС в моче пе более (10%

Увеличение экскреции 17-КС в моче не более 120%

Отрицательная реакция выведения глю- возникновение кокортикостероидов на работу Режимы труда водолазов учитывали оптимальное и предельно допустимое время работы, виды производственной деятельности, глубину погружения, действующие таблицы рабочей декомпрессии, а также применяемые комплексы водолазно-технических средств для обеспечения погружения. Разработанные режимы труда и от-дыха водолазов, а также мероприятия о порядке нх использования вошли в Государственный стандарт СССР «Система стандартов безопасности труда. Производство работ под водой. Водолазные работы. Общие требования безопасности».

Режимы труда при некоторых специфических водолазных работах, например, при подводной очистке корпуса судов от обрастаний, при научно-исследовательских работах, были отражены в ряде ведомственных документов, регламентирующих условия и режимы труда водолазов таких как: '-Инструкция по организации труда и технике безопасное і и при во тол а пив работах по подводной очистке судов от oop.iri.imiii с применением гидропривод-ных щеток», «Временная инструкция по эксплуатации пневматиче-ского подводного убежища «Спрут».

Фпзиолого-гигиенические требования к организации и проведенню водолазных работ, вытекающие из результатов научных исследований, отражены в проектах «Единые правила охраны труда. Водолазное оборудование и снаряжение. Общие требования безопасности», «Физиолого-гигиеническое обоснование необходимости выдачи водолазам в связи с вредными н тяжелыми условиями труда лечебно-профилактического питания».

Предложения, вытекающие пз результатов работ, направленных на профилактику общей и профессиональной заболеваемости водолазов, на повышение их устойчивости к воздействиям факторов повышенного давлення н водной среды, совершенствованию специальных критериев медико-физиологического отбора лиц водолазной профессии, а также отсвидетельствованию состояния их здоровья в процессе трудовой деятельности, с учетом полученных исследований и примененных методов, отражены в разрабатывае-мых в настоящее время «Инструктивно-методических указаниях по медико-физиологическому отбору лиц для обучения водолазной специальности и освидетельствованию здоровья водолазов», «Программе специализации врачей для медицинского обслужива-ния водолазных и кессонных работ».

<< | >>
Источник: 3. М. ЗОЛИНA. Руководство по физиологии труда — М.: Медицина, 1983, 528 с.. 1983

Еще по теме ТРУД ШАХТЕРА ПОД ЗЕМЛЕЙ:

  1. „КАКИМ БЫТЬ"
  2. Помогаем неудачникам выигрывать
  3. Глава 4Нервы, иглы и викторианские врачи
  4. ТАБЛИЦА ГЛАГОЛОВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО СПРЯЖЕНИЯ
  5. Глава IОПЫТ ПЕРЕЖИВАНИЙ В КОНЦЕНТРАЦИОННОМ ЛАГЕРЕ
  6. 4.4 Богатство и разнообразие речи
  7. Профессиональная экзема
  8. ОБРАЗНОСТЬ РЕЧИ
  9. Когнитивный диссонанс
  10. Часть седьмая и последняя. Правила психологической безопасности или как не попасть на плохой тренинг
  11. Пол (гендерная принадлежность) и сексуальность
  12. ТРУД ШАХТЕРА ПОД ЗЕМЛЕЙ
  13. Глава 3 Предубеждения,стереотипы и дискриминация
  14. Глава 4 Группы
  15. Характеристика основных профессиональных вредностей
  16. 2.2. Глобализация и транснациональные корпорации через призму постмарксизма
  17. ВЛАДЕЛЬЦЫ ЧАСТНЫХ ПРАКТИК В СРАВНЕНИИ С ДРУГИМИ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЯМИ