当前世界环境

介绍

全身振动(WBV)通过足部、臀部和背部等支撑表面传递给整个人体。¹在工作中接触WBV会对人体健康、不适和感知等产生不利影响。有几个因素对重型土方搬运设备操作员所产生的WBV暴露强度负责。这些因素包括与机器相关的因素(车辆类型、设计、车龄、车辆状况、悬架、座椅安排、发动机状况、速度)、个人因素(操作员年龄、体重指数、健康问题和习惯)和环境因素(道路状况、地质力学特征)。一些研究报告了工作相关因素的影响，如工作组织、任务设计和工作条件^{2 - 6}

据流行病学研究人员称，长时间接触白脑病毒会导致腰背部和腰椎疼痛以及椎间盘紊乱。^7号到9号在印度对翻车机操作员进行的一项试点研究显示，他们的操作员分别在腰背部(85%)、膝盖(7.8%)和肩膀(30%)有疼痛症状。这些操作人员在工作中都暴露在振动中5年以上。¹⁰尽管腰痛是采矿人员常见的职业病，但暴露于全身振动与腰痛之间的关系尚不完全清楚。Kjellberget al .,仍然支持这样的结论，即体重和腰痛之间很可能存在联系。然而，根据现有的文献，几乎不可能确定WBV暴露本身是否能够引起腰痛，或者WBV是否仅在不同因素(如长时间坐着和某些工作姿势)的共同作用下才构成风险。²²

国际劳工组织建议，“必须采取措施防止震动，以保护员工;主管部门必须执行限制风险的标准。”^11、12印度矿山安全总局(DGMS)还建议实施若干步骤，以确保矿井中的舒适程度和防止全身振动。10条建议^th在印度举行的矿山安全会议指出，“在按照ISO标准将每台采矿设备引入采矿作业之前，必须对其进行振动研究”。¹³

印度的许多地下矿山机械化程度很高，经常部署重型机械进行采矿和运输矿石和废物。其他多用途车辆用于联合服务，如运送矿山员工(运兵车)，维护运输道路(平地机)，供应炸药或运输回填材料等。

国外对地下开采设备的振动暴露进行了各种实地调查。^{14 - 16}印度发表的所有关于全身振动的研究文章都是针对露天矿的。这是第一个旨在表征地下矿山低轮廓自卸车(LPDT)，载重自卸车(LHD)和其他多用途车辆运行时产生的全身振动的研究。此外，根据机器的运行速度、座椅布置、座椅悬挂和操作人员的工作习惯，这些机器所产生的振动的性质也会有所不同。

材料与方法

采矿方法

本研究是在印度西部的一个铅锌地下矿山进行的，该矿山采用露天回采或Mathew法进行采矿。对于矿体较薄且倾斜较大的上部矿体，采用纵向长孔空场法进行回采。后期在矿体较厚、倾斜较浅的矿区下部，拟采用横向长孔敞式横向回采法。采矿作业与使用岩石充填(RF)和/或胶结岩石充填(CRF)对开采出的空洞进行回填相结合。

我的发展

采矿活动自2011年开始。在头两年，只进行了矿山开发工程，并有一些附带的矿石生产。矿山生产从第三年开始。采用适合矿山要求的钻机进行深钻。乳化液炸药是利用载药器将矿石带到工作面进行爆破的一种炸药。爆破材料采用LPDT和LHD联合挖掘运输。这些材料在LHD的支持下装载在30/50吨的lpd上。所有这些开发和矿石生产中使用的机器都将振动传递给它们的操作人员。

该矿分三班运行，从a) 8:00AM到4:00PM，然后b) 4:00PM到12:00AM，再从c) 12:00AM到8:00AM。在研究期间，每班大约有100名矿工在工作。该矿的振动源主要有LPDT、LHD、炸药载药车、洒水车、多功能车、地下平地机、Millar(用于输送回填物料)、人员运输车等机械。每天要部署的机器和多功能车辆的数量取决于公司确定的每天的生产目标，在一年中通常变化不大。本研究的设计考虑了2016年7月矿山采矿机械的平均每日部署情况，如下表所示(表1)。

表1:采矿设备库存

设备	号。	使	原动力，惠普
装机器
自卸车(LHD)	4	山特维克	柴油，388马力
自卸车(LHD)	1	阿特拉斯•科普柯	柴油，250马力
		ST 1030
自卸车(LHD)	1	山特维克	柴油，268马力
搬运机器
低轮廓自卸卡车(LPDT)50T	2	阿特拉斯•科普柯	柴油，650马力
低轮廓自卸卡车(LPDT)30T	2	阿特拉斯•科普柯	柴油，400马力
低轮廓自卸卡车(LPDT)30T	2	山特维克	柴油，400马力
多功能车
地下平地机	1	毛毛虫	129
运兵车	2	Normet	129
钻机
钻机巨型DD321-40	1	山特维克	147
潮B282	5	阿特拉斯•科普柯	78

设备选择

这个地下铅锌矿是全机械化的，每班产量约1500吨。我们对12台采矿设备进行了全身振动研究(表2)，其中包括矿山中使用的几乎所有主要类别的机器，具体取决于它们是否可供我们研究。由于钻机的操作员使用控制杆以站立姿势运行钻机，因此此类机器被排除在本研究之外。值得注意的是，通过脚传播的WBV及其可能的影响在ISO 2631- 1:20 97中没有很好地描述。¹⁷目前的研究是针对坐姿的振动接触。所研究的所有机器的座椅都有调节机构。

表2：研究全身振动的设备清单

设备	设备没有。	使	能力	振动暴露途径	座位类型
搬运机器
LPDT	T1	阿特拉斯•科普柯	30吨	穿过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
LPDT	T2	山特维克	30吨	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
LPDT	T3	山特维克	30吨	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
LPDT	T4	阿特拉斯•科普柯	30吨	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
装机器
铲运机	l - 1	山特维克	6码运输	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
铲运机	l2	山特维克	6码运输	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
多功能车
地下平地机	RG1	毛毛虫	225马力	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
炸药载药器	C1	NORMET	-	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
(Charmec)
多用途车	U1	NORMET	-	通过座椅底座和脚	弹簧-坐垫
米勒(用于输送回填材料)	M1	NORMET	3.5吨	通过座椅底座和脚	缓冲
运兵车	PC1	NORMET	32座	通过座椅底座和脚	弹簧-橡胶
洒水车	WT1	NORMET	4吨	通过座椅底座和脚	巨大的

材料与方法

仪表

全身振动研究是如此计划和执行，它不会干扰或干扰轮班的日常操作。在读数之前，向每位操作员解释了测量的目的。

如ISO 8041:2005和ISO 2631- 1:20 97所述，^17、18座位垫加速度计放置在操作员坐骨结节(臀部)下方，即在座位(振动源)与操作员直接受影响的身体部位之间的界面上。集成电子压电(IEPE)三轴座垫加速度计的放置方式使打印在座垫表面的轴向图按照ISO 5805:1997的右手正交坐标系对齐¹(图1)。SV 106A人体振动测试仪(波兰SVANTEK公司生产)通过传输电缆与座垫加速度计连接(图2)。测量以下参数:a)频率加权均方根加速度值，用a表示_wb)峰值加速度、线性波峰系数和振动剂量值(VDV)。信号传输电缆放置安全，避免对操作造成干扰。

图1:的基心轴 用于评估的人体 平移全身振动 (提供:Balram Jhariya) 点击此处查看图

图2:座椅垫加速度计 在操作员座位上 点击此处查看图

振动评价

用均方根(r.m.s)加速度对振动幅度进行基本评估

根据ISO 2631- 1:20 97标准，振动幅度的测量应在三个正交(相互垂直)轴(x, y和z)上进行，以频率加权均方根(r.m.s)加速度值表示。加权均方根加速度以毫秒表示²。加权均方根加速度(a_w)按下式测量:

…[1]

在那里,
一个_{w (t)}=频率加权瞬时加速度t和
T =以秒为单位的测量周期

频率加权r.m.s加速度值分别(即分别为x, y和z)乘以一个比例因子(k)，然后确定主导振动轴(k_x,k_y= 1.4,k_z= 1)。

波峰系数(CF)

正如ISO 2631- 1:20 97(分条款6.2.1)中提到的，线性波峰系数被定义为频率加权峰值加速度值与其r.m.s加速度值的比值。它可以用来检验对脉冲冲击更敏感的进一步评价方法的适用性。当波峰系数小于或等于9时，基本评价方法通常是足够的。如果波峰系数大于9，则应进行进一步评价。

振动剂量值(VDV)

振动剂量值(VDV)用于峰值系数大于9的健康风险评估。VDV基于加速度值的四次方，对峰值(脉冲振动信号)更敏感。

…[2]

在那里,
一个_{w (t)}=频率加权瞬时加速度t和
T =测量周期(s)。

总振动剂量值_T）

根据ISO 2631- 1:20 97分条款6.3.2的要求，总振动剂量值(VDV)_T)应计算当振动暴露包括不同的量级，即两个或多个周期。总振动剂量值(VDV_T)为单个振动剂量值四次幂和的四次方根:

…[3]

VDV的计算_T在非循环和循环操作中

VDV受测量时间的限制，需要按比例放大以代表每日暴露量。在循环运行或往复移动等重复运行时，总振动剂量值(VDV)_T)，整个移位可以用曼达尔表示等。,¹⁹

…[4]

在那里,
VDV_T=总振动剂量值;
VDV_n(测量)= n个运行周期测量的振动剂量值和
N =一天的行程数(对于LPDT和类似的设备)。

如ISO 2631- 1:20 97第6.3.2条所述，上述表达式用于评估涉及一系列暴露期(行程)的总暴露。在非循环操作(例如lhd)中，VDV计算时间较短，代表常规工作作为基本值。随后，Mandal计算一天内总暴露时间的总VDVet al .,¹⁹

…[5]

在那里,
VDV_n(测量)=测量期间的振动剂量值;
t_n(测量)=测量持续时间;
t_n=每天的平均暴露时间和
VDV_T=总振动剂量值。

测量时间和振动暴露时间

在循环作业的情况下，记录一个完整的行程/周期的振动暴露水平(例如，LPDT，包括加载、牵引、卸载和返回加载点)。行程次数乘以每个周期所花费的时间，以评估8小时轮班的总暴露时间，如下图所示

T = (N * T)/3600…[6]

在那里,
N =每班的行程数
t =以秒为单位完成一个完整周期(装载和卸载)所需的时间
T =总暴露时间(小时)。

对于不是非常具体的操作(例如，装卸自卸车(LHD))，至少需要15分钟的读数。暴露时间从矿山官员处收集或通过时间或动作研究确定。例如，为每个LHD分配3个lpdt用于日常工作。在此基础上，测量了LHD在重复加载过程中的平均加载时间。与此同时，铲运机将进行铲土和其他物料处理工作，以准备路面，甚至通过降低铲斗和推走碎片来清理进路(车道或十字路口)。在开始下一个加载作业之前，这项额外的工作花费了大约20%的时间。利用这些数据计算出的营业时间如下。¹⁹

…[7]

LHD的计算(举例)

T = 1.2(900*3*8)/3600 = 5.76小时

在那里,
t= LHD装载LPDT所需的平均时间(秒);
N= No。由土地管理处提供服务的土地管理处;
C= No。一辆轻型运输车在一个班次的行程数，
T=总暴露时间(小时)。

振动对操作人员健康的影响

根据ISO 2631-1(1997)，健康指导警戒区(HGCZ)的图形表示已用于暴露风险评估(图3)。与下限和上限相关的两组平行线之间的区域，描述了HGCZ。在这个图中，我们可以看到两个这样的集合。第一个使用曝光持续时间和RMS值中的加速幅度(一个_w)，以确定暴露的严重程度。参照警戒区的上下边界，根据点的位置，用一天的暴露时间(x轴)和相应的振动幅度(y轴)绘制了点P (x, y)的健康风险评估。由于对健康的影响没有得到充分的证明，因此在风险评估中，低于HGCZ的暴露被称为“最小”。在风险评估中，处于健康隔离区范围内的接触点被称为“中等”，因为有可能对健康产生不利影响;在风险评估程序中，超过该区域的接触点被认为是“高”，因为存在对健康产生不利影响的重大风险。

第二组平行线基于VDV形成HGCZ_T,哪个有8.5米/秒和17米/秒的上限和下限^l.75,分别。VDV_T除了使用a进行基本评价外，还推导了值并进行了风险分析_w线性波峰因子(CF)等于或大于9的值。用加速度峰值值除以相应的加速度均方根值计算线性波峰系数。

图3:健康指引警戒区(HGCZ)(来自ISO 2631- 1:20 97，附件B) 点击此处查看图

结果

表3显示了使用不同设备操作员的均方根加速度值对振动暴露的风险评估。在12台采矿设备中，6台设备以z轴为主振动轴，2台设备操作人员以y轴为主振动轴，4台设备以x轴为主振动轴。

操作人员健康风险评价

观察到LPDT noT2、T3以y轴为主要振动轴，其操作人员暴露于中等健康风险;LPDT没有T1以z轴为主导轴，其操作者面临中等健康风险。类似地，LPDT编号T4以x轴为主导轴，其操作者通过接触白脑病毒暴露于中等健康风险。观察到，加速度值在0.46 ~ 0.79 m/s之间²(表3)对T1、T4 LPDT进行附加评价，得出VDV_T。VDV_T取值为10.91和18.16 m/s^1.75)显示操作员分别面临高度和中度的健康风险(表4)。

对两个lhd进行了基本评价。观察到LHD L1和LHD L2以x轴为主导轴，带a_w取值为0.77和1.01 m/s²。操作人员暴露于中等健康风险(表3)。只有LHD L2的峰值因子大于9。因此，进行了额外的评估。它显示了VDV_T取值为14.69 m/s^1.75个，操作人员使用HGCZ暴露在最小的健康风险中(表4)。

地下平地机(RG1)的r.m.s加速度值为0.62 m/s²沿x轴是振动的主导轴。考虑到接触的持续时间，操作人员的健康风险最低。

乳化炸药装药载体Charmec (C1)的主振动轴为z轴。其r.m.s加速度值为0.55 m/s²。操作者面临中等健康风险。

一辆32座运兵车(PC1)用于将操作人员和其他人员运送到工作现场。采用基本评价标准，表明z轴为振动主导轴，加速度值为1.00 m/s²。附加评估显示VDV_T取值为22.27 m/s^1.75(表4)

最高振动强度分别为1.30、1.77和1.96 m/s²分别在水罐车(WT1)、多功能车(U1)和米勒(M1)(用于运输回填材料)中。振动暴露的主轴均为z轴。

表3:使用r.m.s值进行振动暴露风险评估(n = 12)

没有	设备名称及编号	振动轴	一个w (m / s2)	调整一个w(米/秒2)乘以比例因子k*	主导轴	暴露时间(小时)	健康风险(HGCZ)
1	LPDT - t1	x	0.38	0.53	z	6	温和的
		y	0.38	0.53
		z	0.79	0.79
2	LPDT - t2	x	0.33	0.46	y	6	温和的
		y	0．44	0.62
		z	0.52	0.52
3.	LPDT - t3	x	0.37	0.52	y	6	温和的
		y	0.47	0.66
		z	0.46	0.46
4	LPDT - t4	x	0.46	0.64	x	6	温和的
		y	0.38	0.53
		z	0.63	0.63
5	LHD-L1	x	0.55	0.77	x	5.76	温和的
		y	0.47	0.66
		z	0.59	0.59
6	LHD-L2	x	0.72	1.01	x	5.76	温和的
		y	0.56	0.78
		z	0.86	0.86
7	地下电动平地机RG1	x	0．44	0.62	x	5	最小的
		y	0.33	0.46
		z	0.4	0.4
8	运兵车PC 1	x	0.46	0.64	z	5	温和的
		y	0．45	0.63
		z	1	1
9	水喷头WT 1	x	0.36	0.5	z	5	高
		y	0.43	0.6
		z	1.3	1.3
10	charmec1(炸药载体)	x	0.31	0.43	z	5	温和的
		y	0.37	0.52
		z	0.55	0.55
11	多用途车辆U1	x	0.51	0.71	z	2．5	高
		y	0．41	0.57
		z	1.77	1.77
12	米勒M1(用于输送回填物料)	x	0.38	0.53	z	4	高
		y	0.54	0.76
		z	1.96	1.96

* k_x= 1.4, k_yk = 1.4,_z= 1.0
**最小，中等和高是指未指示，指示和可能ISO标准2631-I:1997中的健康风险类别。

对12台矿山机械进行了全身振动(WBV)研究。根据ISO 2631- 1:20 97对结果进行了分析，并考虑了相应的暴露时间，以预测不良健康影响的严重程度。结果表明，12台设备中有6台的波峰系数大于9。因此，我们考虑了附加参数，即振动剂量值(VDV)。表4显示了使用振动剂量值对振动暴露进行的风险评估。

表4。使用VDV值进行振动暴露风险评估(n=6)

没有	设备名称及编号	主导轴	测量VDV (ms-1.75)	VDVT (ms - 1.75)	健康风险(HGCZ)
1	LPDT - t1	z	10．8	18.16	高
2	LPDT - t4	x	6.49	10.91	温和的
3.	LHD - l2	x	4.89	14.69	最小的
4	个人载体PC 1	z	9.73	22.27	温和的
5	效用Vehicle-U1	z	18.6	37.97	高
6	Millar-M1	z	20.2	41.83	高

*最小，中等和高是指未指示，指示和可能ISO标准2631-I:1997中的健康风险类别。

讨论

由于井下机械设备在井下的运行存在诸多限制，因此需要特别注意井下机械设备的全身振动暴露。LPDTs T1和T4是转向操作，操作人员驾驶它直视前方。另外两个LPDTs, T2和T3是操纵杆操作的，操作员的视线垂直于机器的纵轴。T1和T4以前后振动(x轴)为主。但T2和T3均以y轴(横向轴)为主导振动轴。由于T2和T3中驾驶员的坐姿相对于T1和T4呈顺时针90度，因此x和y的基心轴的位置已经交换了各自的位置。因此T2和T3的y轴就是T1和T4的x轴。综上所述，所有LPDTs都以前后轴(x轴)为主导振动轴。结果似乎与露天矿的倾卸机相反;一项对18台自卸车的研究表明，z轴是其主要的振动轴。¹⁰LPDT的高度较低，以适应其通过地下隧道的机动。LPDT操作员必须以有限的速度操作设备;持续关注侧镜和通道，避免LPDT外表面与地下矿山巷道壁发生碰撞。然而，任何操作员的驾驶速度和风格肯定会影响当前加速度振幅的变化(0.64至0.79 m/s)²）.如果任由他们的状况进一步恶化，所有人都可能构成中度至较高的健康失调风险。

装卸自卸车(L1和L2)操作员都面临中等健康风险。研究发现，这两种机器在执行踩满、踩空和卸渣等任务时，都以x轴为主导振动轴。我们的研究结果与以往的一些地下高强度地下震源的研究结果相吻合，在这些地下高强度地下震源中，x轴为主要振动轴，r.m.s.加速度值在0.53 ~ 1.19 m/s之间²如前所述。^20.lhd与露天矿中的装载机非常相似。因此，运动主要是在前后方向。先前对19台露天矿装载机进行的研究表明，其中79%的装载机以x轴为主振动轴。机器的工作实践有效地影响了任何轴作为振动的主导轴的出现，从而影响了任何身体部位或可能受到振动伤害的部位的易感性。²¹装载机或lhd的操作与突然的抽搐和冲击有关。这两种机器的运行特点是在正反运动之间连续而有力地交替。因此，这些机器通常以x(前后)轴为主导。

根据ISO 2631-1的建议，健康指导警戒区(HGCZ)的a(8)值分别为0.43和0.87 m/s²r.m.s。这两个lhd (L1和L2)的a(8)值分别为0.63和0.83 m/s²，因此两者都具有中等的工作振动暴露健康风险。如果这些操作人员每班工作6小时，而不是5.76小时，就会对他们的健康构成很高的风险，这意味着这种接触仅略低于高有害健康辐射的上限。

地下平地机操作员的健康风险最小。座位状况很好，机器运行很慢。它安装在轮胎上，必须小心驾驶，以免叶片撞到侧壁。它应该定期监测，观察任何恶化，可能发生在很长一段时间。

当rms加速度值为0.55 m/s时，Charmec(炸药载药器)操作人员面临中等健康风险²。我们发现座位状况很好。操作员倾向于驾驶它非常快，因为它有一个细长的车身配置。如果开得慢一点，风险可能会降到最低。

同样，通过VDV的基本评估和附加评估，人员运输车操作员暴露于中等健康风险_T。目前，这辆车每天大约出车五次，有时根据需要处理额外的电话。随着矿山开采向低层的深入，总行程时间将缓慢增加，从而进一步增加了振动暴露持续时间增加的风险。此外，汽车座椅悬架具有高度调节系统，可以根据驾驶员的体重进行微调。如果在其他必要的预防措施中进行座位调整，则可以将风险降到最低。

使用1.30 m/s的加速度值时，洒水车操作人员的健康风险较高²每班有五个小时的暴露时间。该车为控制地下矿山运输道路上的粉尘而多次行驶。它有一个固定的不可调节的座位，它的状况是所有设备中最差的。此外，驾驶速度相当高，可以由操作员控制，以减少自己的健康风险。

使用1.77 m/s的加速度值时，多用途车辆驾驶员面临较高的健康风险²一班只有2.5小时的暴露时间。基于VDV的额外评估风险仍然很高_T。该车用于地下矿山不同区段的设备备件、钻杆、食品和饮用水的运送。座位的状况非常差，车辆的整体维护没有达到标准。高速、制动粗糙、座椅状况不佳和维护不善的组合导致操作员面临很高的健康风险。

同样，米勒(用于运输回填材料)操作员面临的健康风险很高，速度为1.96米/秒²rms加速值和4小时轮班曝光。事实上，在如此高的振动水平下，只有1小时35分钟的轮班暴露，健康风险仍然很高，这是令人震惊的。在研究过程中，该车辆处于高速行驶状态，运输道路条件也不佳。

基于目前的研究，作者认为必须采取有效的控制措施，包括改善运输道路条件和使用适当的座椅悬架进行隔振，以降低地下矿山的振动暴露程度。由于井下工作环境中产生的许多不利因素，矿工已经感到压力，全身振动可能会增加他们的整体健康风险。但是，需要更多的样本来清楚地得出问题的严重程度，最重要的是，需要提高管理人员和工人在这方面的认识，以促进更好的矿业社区的职业健康。

结论

本研究得出结论，在该地下矿山中，在现行振动强度和暴露时间下，使用LPDTs进行矿石的装卸和运输对其操作人员构成中等风险。虽然暴露时间或车辆速度几乎没有增加，但所有操作人员的健康风险都将增加。

除LPDTs外，所有lhd的主振动轴均为x轴(从前到后)。因此，除了调整垂直轴(z轴)外，这些车辆还必须在x方向上安装减震设施。这些操作人员也有中等健康风险。

水车、多用途车和米勒等由于运行速度普遍较高，对健康的危害较大，本可以控制以降低暴露风险。

许多被研究的车辆已经配备了座椅调节设备，但司机没有得到适当的通知。由于普遍缺乏对振动风险的认识，矿山的职业培训中心(VTC)可定期组织认识和培训计划，以改善工作环境。

致谢

作者感谢那格浦尔(印度)国家矿工健康研究所所长为开展研究提供了一切必要的设施，并批准了研究文章的发表。

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