当前的世界环境

介绍

采矿业涉及许多职业健康危害，需要进行监测和评价。全身振动(WBV)是一个多世纪以来已知的危害之一，由于其可能对工作人群的健康产生负面影响，在各种文献中被广泛讨论。^1-13在矿物的露天开采，各种重型运土设备部署于所有主要操作。所有这些机器都更频繁复杂，技术先进。从喷砂面破碎机设备的矿物质运输是在采矿作业的基本步骤之一。翻斗车正被广泛用于矿产和覆土的运输。印度矿山翻斗车的容量目前大约10到240吨的不同而不同。

矿主通常将矿产运输外包给第三方承包商。印度矿山的技术进步本质上并不统一;公司通过承包商使用普通的平板卡车。在顶级矿业集团中，这与他们自己的高质量翻车机相结合，比如沃尔沃或小松制造用于运输的翻车机。在任何一种情况下，驾驶车辆和将矿物从采矿租赁地区运输到破碎机的任务都是经济驱动的，因此即使在不利和艰苦的条件下也经常这样做。车辆类型、悬挂或座椅质量因矿井而异。此外，运输道路的状况是场地特定的因素，并不总是有利于顺利驾驶。翻车机操作人员在移动翻车机运输矿石时暴露在WBV中。

根据Mandal(2014)在印度矿山进行的一项研究，在总共66名(66名)倾倒工人中，大约59名(59名)被发现每天至少暴露在振动下6小时。¹⁴WBV的健康影响的严重影响使得它已成为采矿部门的优先态度。慢性暴露于WBV（0.5至80 Hz）在许多对运营商的不利健康影响中表现出来。低腰疼痛（LBP）被认为是暴露于WBV的车辆运营商的着名职业健康问题。^6,2,15,16在许多国家，这种健康失调当然是不可取的，并会导致相当大的经济补偿。此外，这种疾病导致矿工的生活质量普遍下降。

振动主要是由道路轮胎相互作用引起的，通过车辆悬架系统的一个或多个阶段到达操作员座椅。主要座椅可以分为两种类型，常规和悬架座椅。常规座椅通常由钢框架，聚氨酯泡沫垫和织物覆盖物制成。有时另外，这些类型的座椅的一些特征可调，例如座椅高度，靠背角度和前后调整。然而，传统座椅的重要特征是缺乏自己的独立悬架机制。然而，除了传统的泡沫垫之外，悬架座椅还包括独立的悬浮机制。悬架机构由弹簧和安装在座垫下方的阻尼器组成。图1描绘了典型的悬架座椅的通用工程设计。¹⁷

图1：典型的悬架座椅及其组件 点击这里查看图

此外，可以基于所提供的悬架装置的类型来对悬架座椅进行分类。例如，在该试点研究中，所有翻斗机都配有气动悬架座椅。EBE和Griffin（2000A，B）考虑了座位不适的静态和动态因素。随着振动幅度增加，动态特性的相对重要性也增加。^18、19这在现场条件下进行的本研究中得到了适当考虑。

Mansfield（2005）指出，有两种主要选项可用于防止这些运营商免受WBV暴露：要么减少持续时间，要么减轻曝光程度。¹⁷现在，在八小时的轮班中，将暴露时间减少到六小时以下是不可行的。这是不现实的，因为矿业运输矿物的经济方面。在一种经济情景下，行业越来越趋向于私有化，劳动力越来越多地通过合同机构获得资源，由于工作时间的延长，实际暴露在振动下的时间甚至可能超过8小时。因此，减轻振动风险的唯一选择是降低进入人体的振动强度。为了这样做和设计工程控制措施或预防策略，需要评估安装在翻车机座椅上的振动源向人体传递的有效性。这项初步调查的基本目的是评估气动翻车机座椅的传递系数在研究的采矿租赁地区。计算了共15台(n=15台)翻车机气动座椅在动态场条件下的座椅有效振幅传递率或座椅系数。

材料和方法

翻车机和座椅的选择进行实时实验

本研究选取了两种类型的翻车机。所有15台翻车机的座椅类型都是气动的。所有的座椅都是各自制造的翻车机的组成部分，可以根据操作者的重量进行调整。这种靠背高度和倾斜的调整应该是一种标准的做法。用于初步评估的倾卸机的详细信息以及座椅的信息列于表1。根据B B Mandal(2010 & 2014)，除了一些特殊情况外，大多数矿山运输道路上的自卸车都以垂直轴或z轴作为振动的主导轴。¹⁵至于人在工作中接触到的振动脊柱健康，特定的国际标准ISO 2631-5：2004年已经发布了仅与Z轴振动的交易。^20.因此，决定测量底座（地板）上的Z轴振动以及矿井中的倾销器的座椅表面。

表1：翻斗车和座椅的详细研究 以及静态和动态元素 影响WBV和座位因子 点击这里查看表格

表2：加速计的校准数据

仪表和测量

国际标准ISO 8041：1990＆ISO 2631-1：1997遵循振动和数据诠释的衡量。将三轴座椅垫加速度计（图2）置于操作者的斯基结核性（臀部两部分）之间的座椅上，以便在三个方向上记录座椅表面上的振动（x，y＆z）。

图2:三轴座垫加速度计 放在操作者的座位上 点击这里查看图

x轴是在从后到前的方向对准，y轴在左横方向的权利，并且在垂直方向上的z轴。由于研究是针对Z轴振动信号的理解传递率，另一个单轴加速度计（表示为Z'）垂直放置在地板上具有较强的磁性安装到与金属碱（地板）牢固地附连。地板地毯的一部分，偶尔从机舱地板移除以访问用于磁性附接（图3）所述金属层。

图3:SV80单轴磁加速度计 被固定在驾驶室的地板上 点击这里查看图

三轴座椅垫加速度计（SVANTEK使SV 38A）在所有三个正交轴的平移或直线振动中收集数据。单轴或单轴加速度计（SVANTEK使得具有安装磁铁SA 32的SV 80）同时定性地定位在地板上以在垂直方向上记录信号。从座椅的操作员界面的振动信号被记录操作，即装载，牵引，倾倒和风挡的返回到装载点的一个完整的周期。一个周期的运行时间是考虑到为一个观察的目的。的观察的平均时间为约7分钟一个周期的不包括所述周期的量，自卸保持空闲以任何理由。由于该操作是相似的，重复的，操作的一个周期取作代表在一天的所有其他周期（跳闸）的。服用一个周期时间乘以往返次数，找出曝光的总时长在该运营商的日子。²¹所有四个加速度计之前根据由测试实验室所提供的校准数据（表2）测试的开始进行校准。被指示运营商继续与测量会议期间他们的日常工作。

健康风险预测

要理解的是曝光我们正在处理的严重程度，我们首先收集的座椅振动的频率加权的平均根加速度（RMS）值。规模因素坐在曝光（W_D.=1.4对于x和y轴，W_K.= 1.0的z轴)应用于沿所有三个轴的RMS加速度。我们开发并使用MS-EXCEL中的振动风险计算器，利用测量的振动幅度和每天的暴露时间快速预测健康影响。为此，我们根据ISO 2631-1:1997标准计算了A(8)值，以便与暴露限值进行比较²²(表3)印度矿山安全总局(DGMS)规定了遵循ISO标准的指导方针。²³曝光动作值和曝光极限值在A（8）值方面通常表示。A（8）的值由确定八小时曝光等效其由公式导出归一化：

地点:

一种_W.为测得的振动幅度（RMS频率加权的加速度幅度）在三个正交方向中，x，y和z中的一个，在所述支撑表面;

T.暴露于振动的持续时间是多少一种_W.；

T._0.是8小时参考持续时间，并

K.是一个乘法因子(x和y轴k= 1.4, z轴k= 1.0)。用x、y、z轴中最高的A(8)值与极限值进行比较。²⁴

透过率测量

利用座椅有效振幅传递率(seat)值评估了从地板到座椅的WBV的传递率。座位值是座位的强度与地板的WBV的强度的比率。典型的刚性座椅具有统一的座椅价值。阀座值通常使用有效值和VDV值进行评估。Mansfield(2005)精确地将传递率定义为座椅表面的振动与座椅底座(通常是车辆的地板)的振动之比，作为频率的函数:

在那里,T (f)是传导性，一种_座位（F）加速度是在座位上吗一种_地板上（F）座位底部的加速度是否与频率一致F．如果地板上的加速度和座椅表面上存在相同的加速度，则传动率是Unity I.E.没有实际衰减。整体传导性可以用单个座位值表示，该座椅值是座椅和地板上的加速度（或VDV）的总体RMS值的比率。

SEAT%值显示了汽车座椅的整体性能，它是一个关于振动传递率的指标。在目前的研究案例研究中，为了有效的工程控制而进一步了解问题的范围被排除了。

结果和讨论

主要观察到15台翻车机座椅振动的主导轴均为z轴或垂直轴。考虑到沿主轴的振动幅度和各自每天暴露的时间，所有的操作人员在与ISO 2631- 1:20 97的健康指导警告区(HGCZ)进行比较时都表示了健康风险(表3)。

表3:使用均方根加速度进行振动暴露的健康风险评估

即使曝光持续时间低于Dumper -13和15的5小时，健康风险也没有下降。感受到，即使在所有十五个倾销器中曝光持续时间也甚至均匀增加会造成高健康风险。总而言之，下午r.m.s加速度值足够高，以造成问题。这些健康风险主要是指开发低腰痛（LBP）和其他脊髓障碍的可能性。令人惊讶的是，与其焦虑件悬架座椅的峰值加速度为至少9次。加速。与其刚性对应物相比，似乎先进的悬浮液似乎产生了更多的弹跳效果。因此，在ISO 2631-1：1997中规定的额外评估，进一步考虑了气动座椅的峰值因子（CF）的振动剂量值。通过使用VDV值的额外分析进一步肯定了健康风险（表4）。在普遍的情况下，由于在日常工作期间暴露于振动，15个（15）次运营商没有任何不利的健康风险。

表4:使用VDV评估健康风险_T.对于CF> 9的设备

因此，了解从阀座底座到阀座表面的传输过程中是否存在有效的衰减就变得更加迫切。因此，计算了所有这些座位的z/z '比值(表5)。总体而言，这15(15)个座位的振动环境是这样的，只有两个(2)个座位能有效地稍微减少振动暴露。根据加速度值的比值，翻车机31号和33号的座椅的SEAT值分别为79%和78%(表5)。

表5:座椅和地板通道的频率加权平均加速度值

基于VDV的这两个(2)席位的SEAT值分别为79%和84%，也是组中最低的。其他13个座位有座位_智慧化值从92到125%不等，远远不能令人满意。正如在研究时所观察到的，如表1所示，31号和33号翻车机大多在水平道路上牵引。

表6:座椅和地板通道的振动剂量值(VDV)

由于结果明显，由于振动暴露，禁忌运营商表示适度的健康风险。基于频率加权下午，观察到所有十五件倾卸剂的座椅因子的几何平均值为1.03％和1.05％。加速度和振动剂量值（VDV）。在该试点研究中获得的结果与可用的其他研究文献一致。由Gunaselvam和Niekerk（2005）获得的座椅值的范围（0.78至1.31;平均值±SD 1.02±0.16），如Gunaselvam和Niekerk（2005）在他们对坏砾石道路上的沉重人员上的研究中获得的，接近我们的结果（0.79至1.40;平均值±SD1.07±0.18）[25]。这些发现清楚地描绘了在减衣物中安装的座椅在减小振动中不有效，或者可能尚未正确安装。它们绝对不会根据经济制造商通常规定的程序使用。如Paddan和Griffin（2002）回声，选择适当的车辆座椅以降低全身振动的强度同样重要。另外，座椅悬架系统的不正确调节可以放大振动暴露[26]。 As mentioned by Gunaselvam and Niekerk (2005) due to the frequency dependent properties of the suspension system, industrial seats should be selected properly for the specific vehicles or work places [25]. As observed by Blood等(2011)在他们的研究中，高质量的减振座椅技术比行业标准空气悬架座椅[27]更有效。由于所研究的翻车机提供的是工业标准的气动座椅，这可能是座椅性能不理想的原因之一。然而，运输道路特性是一个动态参数，在解释SEAT因子时需要考虑。正如王芳芳等(2016)所提到的，并不是所有的气动空气悬架座椅都是一样的。在他们的研究中，未铺设的运输道路状况导致了比公路路段[28]更高的WBV。因此，需要对此类翻车机的工程设计和座椅人机工程学进行进一步深入的评价。整车振动的工程控制方法主要是减少振动从源到受的传递，包括改进的车辆悬架、驾驶室悬架和悬架座椅等。座椅悬架的作用对减振至关重要。可以清楚地看到，座椅因子值很大程度上依赖于座椅-车辆组合[29]。在我们的研究中，结果表明，大多数气动座椅实际上是放大振动收到的车身。 Further, frequency analysis needs to be conducted for understanding the problem with adequate details for effective engineering control and utilizing the seats more optimally to yield better comfort for the dumper operators.

结论

首先实现用气动座椅代替旧自卸车刚性座椅的目的是至关重要的。具有先进功能的气动座椅应为操作人员提供舒适的座椅，并必须具有令人满意的动态特性。减小有害振动是汽车座椅在动态条件下的首要要求之一。这组作者是印度第一个对采矿车辆的SEAT因素进行研究的人。从试点研究可以宣布，仅仅安装气动座椅可能不足以解决问题。仅仅安装不应被认为是矿主责任的结束。随着这项研究的展开，安装的座椅的效率需要在现场条件下进行技术和人体工程学检查。考虑到操作者的重量，座椅需要经常调整，但由于振动强度是多因素引起的，因此需要重新检查整体效果。因此，从整体上解决问题，需要了解车辆所使用的路面、道路状况、车辆速度、操作人员的驾驶方式、操作人员的体重和高度、自卸汽车的装卸情况。

承认

作者感谢印度那格浦尔国家矿工健康研究所所长为开展这项研究提供了一切必要的设施。这篇研究文章是在印度政府矿产部资助的科技项目“制定矿山设备振动潜在危害评估协议”下完成的工作成果。

利益冲突

作者表示，这并不存在利益冲突。

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