Результат интеллектуальной деятельности: Защитный костюм работника, занятого при добыче нефти термошахтным способом

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека и касается комплекта защитной одежды работника, занятого работой в шахте, в которой ведется термошахтная добыча нефти.

Для понимания существа вопроса, следует пояснить, что термошахтный способ добычи нефти или нефтенасыщенной породы из нефтяного пласта-коллектора с помощью подземных горных выработок или подземных скважин, сооруженных в нефтяной шахте, применяется для разработки залежей с высоковязкими нефтями (природными битумами), а также неоднородных энергетически истощенных залежей нефти средней вязкости. Учитывая аномально высокую вязкость нефти, единственной на сегодня технологией, которая может обеспечить радикальное увеличение нефтеотдачи, является паротепловое воздействие на пласт. А значит, работники таких шахт подвергаются тепловому конвекционному воздействию. Ориентировочно температура в такой шахте может достигать +65°C. При этом индекс тепловой нагрузки среды (ИТНС) существенно превышает допустимый уровень. Так, в зоне работы бурового станка (буровая галерея) ИТНС составляет 29,2 (норма < 24), что соответствует классу условий труда 4 (опасный); в зоне верхней приемной площадки ИТНС составляет 28,6 (норма 19,1-22), класс условий труда 3.4; насосная камера - ИТНС составляет 27,5 (норма < 24), класс условий труда 3,4.

Кроме того работник подвержен воздействию капающих с потолка и стен нефтяных продуктов. В результате такого комплексного вредного воздействия работник испытывает перегрев тела, повышенное потоотделение, психологический дискомфорт, быструю утомляемость, а при проникновении капель горячей нефти сквозь ткань защитного костюма - раздражение и локальное покраснение кожи. Все это вредно влияет на его здоровье, являясь факторами риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы, в частности - артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца, раннего развития атеросклероза периферических артерий. Также повышается риск развития заболеваний почек и кожных покровов. Исходя из этого пояснения, условия работы в такой шахте отличаются от работы шахтеров в угольной шахте, потому требуют особого подхода к конструированию защитной рабочей одежды.

Из уровня техники известен широкий ряд защитных костюмов для работников шахт.

Например, в ГОСТ 12.4.110-82 «Костюмы шахтерские для защиты от механических воздействий и общих производственных загрязнений» (с изменениями 2016 г.) указано, что к защитной спецодежде работников горнодобывающей и угольной промышленности относятся мужские костюмы, состоящие из куртки, брюк, утепленного жилета и головного убора (подкасника). Причем выделяют два типа таких костюмов А и Б.

Согласно п. 2.3.1 указанного ГОСТ, куртка в костюмах типа А выполнена с центральной бортовой внутренней застежкой на пуговицы, отложным воротником, внешними накладными боковыми карманами, усилительными плечевыми накладками, встроченными одношовными рукавами с усилительными накладками и внутренними накладными карманами в области локтей для вкладывания амортизационных прокладок, вентиляционными отверстиями под проймами.

Куртка в костюмах типа Б - с центральной бортовой застежкой на пряжки, с отложным воротником, внешними накладными карманами: одним боковым и одним передним объемным, одношовными рукавами с напульсниками, усилительными накладками и внутренними накладными карманами в области локтей для вкладывания амортизационных прокладок, вентиляционными отверстиями под проймами, эластичной лентой и хлястиками по низу спинки

Согласно п. 2.3.2 брюки в костюмах типа А выполнены с притачным расширенным поясом, накладными карманами на передних половинках: внешними боковыми и внутренними в области колена для вкладывания амортизационных прокладок, усилительными накладками: на передних половинках в области колена, на задних - в области сидения (леями). Брюки в костюмах типа Б, в отличие от брюк в костюмах типа А, выполнены с удлиненными усилительными накладками на передних половинках. В верхней части усилительных накладок обработаны карманы с клапанами.

Однако указанный известный защитный костюм не обеспечит эффективную защиту работника в условиях шахты, где осуществляют термошахтную добычу нефти, т.к. не предохраняет от перегрева в условиях воздействия конвекционного теплового излучения, и нарушенного отвода тепла, вследствие высокой влажности и других особенностей микроклимата в галереях шахты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является защитный костюм шахтера угледобывающей и сланцевой промышленности (Патент РФ №95227), который характеризуется тем, что состоит из куртки и нижней части костюма, куртка и нижняя часть костюма выполнены из хлопкополиэфирной ткани, при этом куртка выполнена в виде прямого силуэта с центральной бортовой застежкой с использованием пуговиц и петель, а кокетка выполнена с цельнокроеной спинкой без плечевого шва, по линии настрачивания которой расположены вентиляционные отверстия, а нижняя часть костюма выполнена с цельнокроеным поясом, шлевками, застежкой спереди, с внешними накладными карманами, причем подкладка брюк укорочена на 20-25 см., а также на костюм нашиты дополнительные накладки из материала с полиамидными нитями и светоотражающие нашивки.

Для изготовления известного защитного костюма применяется хлопкополиэфирная ткань, являющаяся тканью первой группы защиты по пылепроницаемости, например ткань ATLAS.

Дополнительные накладки на коленях, локтях, задней стороне бедер, перекрывающие шаговый шов, выполнены из полиамидных нитей, например ткани IRON.

Указанный костюм предотвращает проникновение мелкодисперсной пыли внутрь костюма и защищает рабочего от действия органических жидкостей и загрязненной воды.

Однако указанный защитный костюм не обеспечит эффективную защиту работника в условиях термошахтной добычи нефти, т.к. не предохраняет от перегрева в условиях воздействия конвекционного теплового излучения и нарушенного отвода тепла, вследствие высокой влажности и других особенностей микроклимата в галереях.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении степени защиты работника от вредных условий, проявляющихся при термошахтной добыче нефти, а именно от одновременного воздействия температур в диапазоне до +65C и от воздействия углеводородных продуктов, за счет исключения перегревания и обезвоживания организма, исключения проникновения указанных продуктов внутрь костюма и обеспечения комфортности, при снижении риска здоровью работника.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым защитным костюмом работника, занятого при добыче нефти термошахтным способом, который характеризуется тем, что состоит из куртки и нижней части костюма, при этом куртка выполнена в виде прямого силуэта с втачными рукавами, с бортовой супатной застежкой с использованием пуговиц и петель и снабжена втачным воротником, кокетка на полочках и спинке выполнена единой без плечевого шва, нижняя часть костюма выполнена с цельнокроеным поясом, застежкой спереди, с карманами, куртка и нижняя часть костюма снабжены накладками, при этом новым является то, что кокетка на полочках и спинке выполнена трехслойной, два внутренних слоя из которых выполнены из ткани молескин, а наружный слой из тефлоновой ткани, полочки куртки выполнены двухслойными из ткани молескин, и каждая полочка при этом снабжена накладками из тефлоновой ткани, настроченной на верхний слой указанной ткани молескин, причем верхняя часть накладки размещена ниже линии пристрачивания кокетки с образованием свободной зоны верхнего слоя ткани молескин, а нижняя и боковая части накладки не доходят до низа полочки и до бокового шва соответственно не менее чем на 1 см, при этом спинка куртки выполнена одно- или двухслойной из ткани молескин и пристрочена к кокетке таким образом, что по линии настрачивания расположены, по меньшей мере, два незастроченных участка, рукава куртки выполнены двухслойными, внутренний из которых выполнен из ткани молескин, а внешний - из тефлоновой ткани, причем нижняя часть рукава снабжена треугольной вставкой из ткани молескин, в подмышечной области куртки выполнены вентиляционные отверстия, по меньшей мере, одно на полочке в зоне накладки, и, по меньшей мере, одно в рукаве, нижняя часть костюма выполнена в виде брюк, выполненных однослойными из ткани молескин, передняя часть брюк снабжена встроченными в боковые и шаговые швы накладками из тефлоновой ткани от линии бедра и не доходит до низа брюк на расстояние не менее 1 см, а задняя часть брюк снабжена накладкой из ткани молескин, встроченной в боковой шов.

В случае выполнения спинки двухслойной, между слоями размещен сетчатый материал.

Куртка выполнена длиной до линии бедер.

Накладка на задней части брюк размещена, преимущественно, по заднелатеральной поверхности бедра, колена и до середины голени.

Брюки снабжены вентиляционными отверстиями в области шаговых швов.

Ширина низа рукава регулируется патой с застежкой на текстильную ленту.

На обеих полочках куртки внизу выполнены прорезные карманы.

Он дополнительно снабжен хлопчатобумажным бельем.

Куртка и брюки снабжены светоотражающими накладками.

На полочке куртки светоотражающие накладки размещены в верхней зоне накладки из тефлоновой ткани, а на спинке - в области пристрачивания кокетки.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Благодаря тому, что куртка защитного костюма выполнена двухслойной из хлопчатобумажной ткани, причем эти слои размещены свободно друг по отношению к другу (т.е. строчены только по боковым швам), то между этими слоями происходит свободная циркуляция воздуха, обеспечивающая теплоотдачу.

Накладка из тефлоновой ткани на полочки куртки не будет препятствовать этой циркуляции, т.к.:

во-первых, она настрочена только на верхний слой хлопчатобумажного слоя и не затрагивает нижний слой полочки;

во-вторых, верхняя часть накладки размещена ниже линии пристрачивания кокетки, с образованием при этом свободной зоны верхнего слоя хлопчатобумажной ткани, через которую и будет происходить испарение влаги при циркуляции между слоями; в-третьих, нижняя и боковая части накладки не доходят до низа полочки и до бокового шва соответственно не менее чем на 1 см, т.е. исключается перекрытие пути для такого отвода влаги при процессе потоотделения работника в нижнюю и боковую части куртки.

Благодаря такому конструктивному выполнению костюма будет обеспечена естественная циркуляция воздуха через полочки, что гарантированно исключит перегрев работника, т.к. общеизвестно, что при равномерном потоотделении с последующим испарением влаги происходит понижение температуры и охлаждение кожных покровов.

Заявленный выше числовой предел: не менее чем на 1 см, обусловлен тем, что при меньшем значении циркуляция будет затруднена, т.к. верхний хлопчатобумажных слой будет практически весь перекрыт накладкой их тефлоновой ткани, и в результате отвод тепла будет недостаточен.

Выполнение спинки однослойной или двухслойной из хлопчатобумажного материала также работает на эту цель - исключение перегрева работника. То, что ее рекомендуют пристрачивать к кокетке таким образом, чтобы по линии настрачивания были расположены, по меньшей мере, два незастроченных участка, играющих роль вентиляционных, еще в большей степени усиливает теплообмен.

Наличие двухслойных рукавов куртки, внутренний слой из которых выполнен из ткани хлопчатобумажной типа молескин, а внешний - из тефлоновой ткани, позволяют обеспечить защиту от нефтепродуктов. А снабжение нижней части рукава, преимущественно, в зоне шва, вертикальной треугольной вставкой из указанной хлопчатобумажной ткани обеспечивает впитывание пота работника, увеличивает поверхность испарения и облегчает теплоотдачу.

Оснащение подмышечной области куртки вентиляционными отверстиями, по меньшей мере, одним на полочке в зоне накладки и, по меньшей мере, одним в рукаве, обеспечивает создание элевационного потока тепла и излишка испарений при потоотделении. При этом в условиях многослойного молескина на полочках, кокетке, спинке и рукавах, а также наличия вентиляционных отверстий, создается единая система теплоотдачи и тепловыделения во внешнюю среду с одновременным охлаждающим эффектом поверхности тела (см. таблицы 1-3 данного описания).

Причем следует отметить, что куртка и брюки костюма конструктивно обеспечивают связь в плане циркуляции воздуха от тела работника и отвода тепла для исключения перегрева. Это происходит следующим образом.

Благодаря тому что нижняя часть костюма выполнена в виде брюк из однослойной ткани молескин, причем передняя их часть снабжена встроченными в боковые и шаговые швы накладками из тефлоновой ткани от линии бедра и не доходит до низа брюк на расстояние не менее 1 см, а задняя часть брюк снабжена накладками из ткани молескин, размещенными, преимущественно, по заднелатеральной поверхности бедра, колена до середины голени, то штанины брюк при этом будут являться своеобразными элевационными колоннами для отвода тепла. При этом низ брюк имеет более высокую температуру по сравнению с верхней частью (за счет капающей нефти, оседания горячего пара). Через ткань молескин, выступающей из-под тефлоновой накладки на нижней части, обеспечивается достаточное впитывание влаги и распределение ее, вследствие капиллярности, по ткани молескин вверх. Элевационный эффект усиливается наличием вентиляционных отверстий в области шаговых швов. В верхней части брюк, свободной от тефлоновой накладки, происходит усиленное испарение влаги, а поскольку сверху эта часть прикрыта курткой - возникает единая направленная система циркуляции воздуха от тела работника снизу вверх и изнутри наружу, сопровождающаяся адекватным теплоотведением, усиленным наличием вентиляционных отверстий и полностью исключающим перегрев.

Защиту работника от капающей нефти и температуры также обеспечивают накладки из тефлоновой ткани на куртке, которые имеются на кокетке, полочках, рукавах, передней части брюк. Причем конструктивно эти накладки размещены на костюме в соответствии с топографией воздействия вредных химических факторов (в большей степени это будут брызги воды и нефти с потолка и верхних зон ствола шахты), а также спецификой трудовых движений, выполняемых работником при осуществлении своей деятельности в шахте.

Благодаря тому, что передняя часть брюк снабжена встроченными в боковые и шаговые швы накладками из тефлоновой ткани от линии бедра (в преимущественном варианте эта линия определяется длиной куртки) и не доходящими до низа брюк на расстояние не менее 1 см, обеспечивается защита работника от микротравматизации свода стопы, что является актуальным при работы в сапогах. Выполнение этой оставленной части низа брюк менее 1 см будет нецелесообразным, т.к. не обеспечивает достаточную степень впитывания влаги и распределения ее вследствие капиллярности по ткани молескин. Элевационный эффект усиливается наличием вентиляционных отверстий в области шаговых швов.

Благодаря тому, что заднелатеральная поверхность брюк снабжена накладкой из хлопчатобумажной ткани молескин, встроченной в боковой шов и размещенной, преимущественно, в области бедра, колена и голени, обеспечивается дополнительная защита без нарушения теплоотделения.

Благодаря тому, что в качестве хлопчатобумажной ткани в заявляемом защитном костюме использована ткань молескин, обеспечиваются не только комфортные условия для работника, но и защитные свойства. Хлопок не создает парникового эффекта, отводит лишнюю влагу, не накапливает статического электричества, защищает от микроскопических и ультрамикроскопических частиц, но не нарушает газообмена, в т.ч. поступления кислорода к коже и отвода углекислоты.

Указанная ткань является очень прочной и представляет собой ткань из хлопчатобумажных волокон атласного (при котором используется 1 нить основы, перекрывающая 4 нити утка) или саржевого (которое характеризуется мелким рубчиком) усиленного переплетения с плотностью примерно 250-280 г/ м и процентом усадки - не выше 1,5%. Бывает со стандартной огнезащитной отделкой или без нее (огнезащитная отделка производится, преимущественно, по ГОСТ 20566-75). Выпускается под артикулами С-27-ЮД и С-28-ЮД. Причем С-27-ЮД создана для химических предприятий с высоким содержанием кислот в общем производственном загрязнении. Плотность ткани - 250 г/м² С-28-ЮД имеет плотность 280 г/м² (http://textiletrend.ru/pro-tkani/naturalnyie/moleskin.htl). Характеристики, например, одной из тканей молескин приведены ниже.

В преимущественном варианте предпочтительно использовать молескин-сукно с ворсистой, начесанной поверхностью (https://forma-odezhda.ru/encyclopedia/moleskin/).

В примерах конкретного выполнения использована ткань молескин обоих указанных артикулов производителя Нордтекс (Россия), причем ряд костюмов были изготовлены из указанной ткани с огнезащитной отделкой и часть - без нее. Результаты по испытаниям таких костюмов были идентичны.

Накладки в предлагаемом защитном костюме предлагается изготавливать из тефлоновой ткани. Тефлоновая ткань или ткань с тефлоновым покрытием - это ткань: 100% полиэфир, с полиуретановым покрытием (мембраной) и с тефлоновой пропиткой, например, марок АТ-9; АТ-32 и другие. Производитель - Адвентум Технолоджис (Россия) по технологии компании Concordia (Бельгия) (http://adventumtech.ru/produktsiya). Пропитку производят, например, из порошка фторопластов - 4Д по ТУ 6-05-1246-81. Ткань обладает прекрасными изоляционными свойствами, хорошей теплостойкостью, повышенной прочностью, водонепроницаемостью, не подвержена воздействию вредных веществ, растворителей, щелочей, органических кислот, обладает очень низким коэффициентом трения, противостоит масляным и многим другим видам загрязнений, устойчива к перепадам температуры.

Тефлоновая ткань устойчива к различным излучениям, сохраняет размеры при эксплуатации, нетоксична и безвредна для людей. В настоящее время тефлоновая ткань очень широко применяется во многих отраслях промышленности - в авиационной, медицинской, химической, бумагоделательной, упаковочной, лакокрасочной, текстильной, пищевой, швейной, строительной и деревообрабатывающей промышленности. (http://www.remotvet.ru/questions/22458-teflonovaja-tkan-chto-eto-takoe-gde-i-kak-primenjaetsja-teflonovaja-tkan.html).

Гигиенические показатели применяемых при изготовлении защитных костюмов материалов соответствуют требованиям СанПиН 10-54-97 и СанПиН 2.4.7/1.1.1286-03.

В преимущественных вариантах куртка и брюки могут быть снабжены светоотражающими накладками, которые способствуют безопасности работника.

Снабжение брюк вентиляционными отверстиями в области шаговых швов позволит обеспечить усиление циркуляционного процесса воздухообмена.

Выполнение на обеих полочках куртки внизу карманов прорезными позволит придать удобство работнику для хранения каких-либо вещей и в то же время исключит проникновение агрессивной среды внутрь костюма.

В случае выполнения спинки двухслойной, между слоями может быть размещен сетчатый материал для обеспечения более устойчивого элевационного потока и улучшения теплоотделения.

Дополнительное снабжение защитного костюма хлопчатобумажным бельем позволит обеспечить комфортность работника и впитывание излишков пота.

Таким образом, поставленный технический результат: повышение степени защиты работника от вредных условий, проявляющихся при термошахтной добыче нефти, может быть достигнут только при наличии совокупности всех конструктивных признаков заявляемого защитного костюма.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди куртки защитного костюма; на фиг. 2 - вид сзади куртки защитного костюма; на фиг. 3 - вид спереди брюк защитного костюма и на фиг. 4 - вид сзади брюк защитного костюма.

Предлагаемый защитный костюм состоит из куртки 1 и брюк 2. При этом куртка 1 (фиг. 1 и фиг. 2) выполнена в виде прямого силуэта с втачными рукавами 3, с бортовой внутренней (супатной) застежкой 4 с использованием пуговиц и петель и снабжена втачным отложным воротником 5. На куртке 1 имеется кокетка 6, которая на полочках 7 и спинке 8 выполнена единой без плечевого шва. Отсутствие на кокетке 6 плечевых швов позволит избежать попадания жидких агрессивных веществ в пододежное пространство сквозь швы втачивания. Брюки 2 выполнены с цельнокроеным поясом 9, застежкой 10 спереди и с карманами 11. Кокетка 6 на полочках и спинке выполнена трехслойной, два внутренних слоя из которых выполнены из хлопчатобумажной ткани молескин, а наружный слой из тефлоновой ткани. Полочки 7 куртки 1 выполнены двухслойными из ткани молескин и каждая полочка 7 при этом снабжена накладками 12 из тефлоновой ткани, настроченной на верхний слой указанной хлопчатобумажной ткани. Причем верхняя часть 13 накладки 12 размещена ниже линии 14 пристрачивания кокетки 6 с образованием свободной зоны 15 верхнего слоя хлопчатобумажной ткани молескин. А нижняя 16 и боковая 17 части накладки 12 не доходит до низа полочки 7 и до бокового шва 18. Внизу на полочке 7 остается свободная зона 19 и свободная зона 20 у бокового шва 18. Размеры этих зон 19 и 20 должны быть не менее чем 1 см. В преимущественном варианте зона 19 составляет 4-6 см, а зона 20 - 1,5-2 см. На обеих полочках 7 куртки 1 внизу могут быть выполнены прорезные внутренние карманы 23.

Спинка 8 куртки 1 выполнена одно- или двухслойной из ткани молескин и пристрочена к кокетке 6 таким образом, что по линии настрачивания расположены, по меньшей мере, два незастроченных участка 21 и 22, также выполняющих функцию вентиляционных отверстий. В случае выполнения спинки двухслойной, между указанными слоями может быть размещен сетчатый материал (на чертеже не показан).

Рукава 3 куртки 1 выполнены двухслойными, внутренний из которых выполнен из ткани молескин, а внешний - из тефлоновой ткани. Причем нижняя часть рукава 3, преимущественно, в зоне шва, снабжена треугольной вставкой 24 из ткани молескин. Ширина низа рукава может регулироваться патой 25 с застежкой на текстильную ленту.

В подмышечной области куртки 1 выполнены вентиляционные отверстия 26, по меньшей мере, одно на полочке 7 в зоне накладки 12 и, по меньшей мере, одно в рукаве 3. В преимущественном варианте, по два отверстия. Или в эту подмышечную область может быть втачена ластовица из сетчатого материала.

Брюки 2 выполнены однослойными из ткани молескин. Передняя часть брюк (фиг. 3) снабжена встроченными в боковые и шаговые швы накладками 27 из тефлоновой ткани примерно от линии бедра и не доходит до низа брюк на расстояние не менее 1 см. В преимущественном варианте указанное расстояние составляет 2 см.

Задняя часть брюк 2 (фиг. 4) снабжена накладкой 28 из ткани молескин, которая размещена в области бедра, колена и части голени.

В преимущественном варианте брюки 2 могут быть снабжены вентиляционными отверстиями 29 в области шаговых швов.

Куртка 1 и брюки 2 могут быть снабжены светоотражающими накладками 30, обеспечивающими безопасность работника в условиях плохой видимости.

Предлагаемый защитный костюм может быть дополнительно снабжен хлопчатобумажным бельем.

Также защитный костюм традиционно снабжается обувью - сапогами и головным убором в виде шлема.

Ниже приведены доказательства эффективности предлагаемого защитного костюма (далее для удобства его именуют «Ярега») от перегрева и развития нарушений здоровья.

Для оценки эффективности защитного костюма «Ярега» были выполнены испытания его свойств на добровольцах на условиях информированного согласия.

Первый этап испытаний был выполнен с участием объективно здоровых лиц, находящихся в галереях добычи нефти термошахтным способом в течение 2,5-3 часов, не занятых трудовой деятельностью оператора нефтедобычи.

Второй этап испытаний был выполнен с участием операторов термошахтной добычи нефти в течение всей рабочей смены. При этом осуществлялся мониторинг окружающей и кожной температуры, определялись основные физиологические параметры, характеризующие температурное воздействие на организм работников. Результаты представлены на таблицах 1-3.

Таким образом, результаты испытаний показали, что предлагаемый защитный костюм обеспечивает не только высокую степень защиты работника в термошахтных условиях добычи нефти, но и обеспечивает при этом снижение риска здоровью работника по сравнению с защитным костюмом по прототипу.