ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА таАРХІТЕКТУРИ

КОТЧЕНКО ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

УДК 614.8:351.785

ПІДВИЩЕННЯ БЕЗПЕКИ ВИКОНАННЯ СПЕЦІАЛЬНИХ БУДІВЕЛЬНИХ РОБІТ МОНТАЖНИКІВ-ВИСОТНИКІВ

05.26.01 - охорона праці

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Бєліков Анатолій Серафимович,

Придніпровська державна академія

будівництва та архітектури,

професор кафедри безпеки

життєдіяльності

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Касьянов Микола Анатолійович,
Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, завідуючий кафедрою безпеки життєдіяльності;

кандидат технічних наук, доцент Діденко Леонід Михайлович, Інститут безперервної фахової освіти Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, завідувач кафедри будівництва та архітектури.

Захист відбудеться 11 жовтня 2007 р. о 13 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.085.03 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а, ауд. 

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий 6 вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради _____________ В.Т. Шаленний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У світовій практиці безупинно росте зведення будинків і споруд великої висотності. У будівельній індустрії практично всіх розвинених країн і країн світу, що розвиваються, постійно ведуться роботи з удосконалення зведення об'єктів промисловості, енергетики і житла підвищеної висотності. У будівництві і реконструкції таких об'єктів особлива роль приділяється спеціалістам, що мають висотну підготовку.

Робота на висоті завжди пов'язана з ризиком падіння і травмування будівельників-висотників. Аналіз показує, що більшість нещасних випадків зі смертельним результатом у будівництві відбувається в результаті падіння з висоти (від 17,4 до 52%). Однієї з основних причин травмування і виникнення аварійних ситуацій на висоті, є низький рівень підготовки висотників, а також недолік спеціальних центрів і стендів висотної підготовки будівельників.

У якості одного з перспективних засобів підготовки монтажників-висотників, можуть бути використані спеціалізовані висотні стенди. Вони є ефективними засобами загальної і спеціальної технічної підготовки верхолазів, сприяючи розвитку в них спеціальних якостей, необхідних при роботі на висоті.

Актуальність теми дисертаційних досліджень обумовлюється необхідністю розробки нових, сучасних технічних коштів якісного навчання будівельників, можливістю підготовки до роботи в складних, екстремальних ситуаціях.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до державної програми “Поліпшення стану безпеки, гігієни праці і виробничого середовища на 2006-2011 роки”, затвердженої Кабінетом Міністрів України від 11.05.2006 р., № 269-р і відповідає рішенню завдань викладених у Законі України “Про забезпечення санітарного благополуччя населення” від 24.02.1994 р.

Обраний напрямок наукових досліджень безпосередньо пов'язаний з темами науково-дослідних робіт, які проводилися в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури, державна бюджетна тема НДР № 20: “Дослідження шкідливих і небезпечних факторів на виробництві і спорудженнях, і розробка способів боротьби з їхнім негативним впливом на людину”, (держ. реєстрація №0106U006613), Севастопольському національному технічному університеті, НДР № 452-а-04 від 20.04.2004 г, по темі: “Дослідження конструкцій і визначення оптимальних характеристик висотного стенда, з наступною розробкою проекту експериментального зразка тренажера, що дозволяє вивчити весь комплекс висотної підготовки рятувальників”.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення безпеки виконання спеціальних будівельно-монтажних робіт за рахунок удосконалювання рівня підготовки робітників, шляхом застосування висотних тренажерів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- провести аналіз стану безпеки виробництва висотних робіт і вивчити вплив конструкційних особливостей тренажера на його безпеку, як способи підготовки;

- установити закономірності впливу технічних характеристик навчального стенду на пріоритетні складові комплексної підготовки монтажників-висотників. Обґрунтувати критерій ефективності і безпеки висотного стенду, що використовується для підготовки верхолазів;

- розробити методику визначення критеріїв оцінки параметрів безпеки конструкцій висотних тренажерів, що дозволяють підвищити безпеку їхнього застосування, як способу підготовки будівельників;

- визначити області значень основних характеристик, при яких використання висотних стендів є найбільш ефективним і безпечним;

- розробити зразок експериментальної установки тренажерного комплексу для підготовки монтажників-висотників;

- впровадити результати досліджень на виробництві, і розробити методику їхнього застосування.

Об'єкт дослідження. Висотні стенди підготовки верхолазів для виконання спеціальних видів будівельно-монтажних робіт.

Предмет дослідження. Виявлення закономірностей впливу технічних характеристик і особливостей конструкції висотних стендів, на ефективність і безпеку їхнього використання як кошти висотної підготовки будівельників.

Методи дослідження. Для досягнення мети і поставлених задач застосовувалися: методи статистичного й матричного аналізу, спеціально розроблені експертні методи імітаційного моделювання.

Натурні експериментальні дослідження проводилися з використанням запропонованої автором експериментальної установки спеціалізованого тренажера для висотної підготовки будівельників.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- виявлені найбільш значимі технічні характеристики висотного стенду (висота – Нмакс; площа – S; загальний кут нахилу – Q; відстань між точками страховки – Кср; максимальна кількість що займаються – Nмакс) і встановлені закономірності впливу параметрів безпеки (максимальної швидкості зриву (v1max, v2max), і найбільшої пікової величини перевантаження (amax)), на ефективність і безпеку їхнього застосування як засобу підготовки монтажників-висотників;

- визначено коефіцієнти значимості характеристик і виявлений ступінь впливу відхилень фактичних параметрів стенда на його безпеку, від оптимальних значень;

- вперше обґрунтовані критерії оцінки параметрів висотного тренажера, що враховують особливості взаємовпливу характеристик зі складового комплексу підготовки монтажників-висотників, що покладено в основу запропонованої методики підготовки і удосконалення спеціальних професійних якостей верхолазів;

- встановлено діапазони граничних значень технічних характеристик, що є найбільш ефективними і безпечними при підготовці будівельників: 0,49 Кэ 1; 11,2 Нмакс 15 м; 112 Q 123; 1,3 Кср 1,5 м; 14 N 20;

- вперше, з урахуванням комплексного підходу до безпеки, розроблена математична модель критерію ефективності тренажера підготовки і ведення спеціальних видів висотних робіт: ;

- розкрито шляхи вдосконалення існуючих висотних стендів у напрямку підвищення їхньої ефективності і безпеки при підготовці монтажників-висотників.

Практичне значення одержаних результатів. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень були отримані практичні результати:

1. Виконані в дисертації теоретичні і експериментальні дослідження, дозволили визначити вплив конструкційних особливостей тренажеру (виносу карниза (), кута нависання верхньої площини стенду (в), відстані від підлоги до карнизу (), загальної висоти стенду – (Н)) на його безпеку, і розрахувати діапазони безпечних значень: = 0 2 м; в = 0 20; = 4 Н.

2. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень розроблений експериментальний зразок спеціалізованого тренажерного комплексу підготовки будівельників. Значення характеристик комплексу, по більшості своїх даних наближаються до максимальних значень Кмакс і значно перевищують показники аналогічних характеристик більшості висотних стендів, що застосовуються в Україні: S = 7,31, Н = 5,04; Q = 6,22; Хмакс = 7,81; Кср, = 3,44; Nмакс = 8,36. Сума балів технічних характеристик, перевищує значення висотних тренажерів України: d = 67. Критерій ефективності розробленої конструкції: Кэ = 0,851 бала, і є найбільш високим із всіх діючих висотних стендів країни.

3. Розроблено методику використання висотного тренажера для підготовки й удосконалення спеціальних професійних якостей монтажників-висотників.

4. Проведено дослідно-промислові випробування і виконано впровадження експериментального висотного тренажерного комплексу. За час проведення випробувань, на ньому пройшли підготовку 34 монтажника-висотника будівельної компанії РСУ-107 р. Севастополя, і 9 рятувальників Державної спеціальної аварійно-рятувальної служби.

5. У результаті проведених досліджень, промислових випробувань і впровадження розробленого комплексу, отриманий соціально-економічний ефект зниження рівня виробничого травматизму на висотних об'єктах будівельної компанії РСУ-107 р. Севастополя в другому півріччі 2006 р., на 60%. Ефективність впровадження склала: 164,1 тис. грн. Наукові й практичні результати роботи дозволили рекомендувати запропоновані розробки й методики досліджень для створення центра підготовки верхолазів в Україні.

Достовірність і обґрунтованість результатів. Достовірність отриманих результатів досягається застосуванням сучасних і обґрунтовано запропонованих автором методик досліджень; високою збіжністю теоретичних, експериментальних і дослідно-промислових досліджень; застосуванням сучасних математичних методів обробки отриманих даних на комп'ютері. Якісним підбором і достатнім обсягом експериментальних даних, використовуваних при вивченні розглянутих закономірностей.

Обґрунтованість отриманих результатів підтверджується експертним висновком комісії з технічного обґрунтування, результатом порівняльного аналізу ефективності, актом впровадження результатів роботи “№ 24/11 від
20.01.06р.” Державної спеціальної аварійно-рятувальної служби, експертною оцінкою комісії з результатів НДР, держ. реєстрація: “№ а-04 від 20.02.2004 р.”, а також актом підготовки від 18.05.2006 р., і актом впровадження
№ 11/07, від 26.01.2007 р., будівельної компанії РСУ-107 р. Севастополя.

Особистий внесок здобувача. Полягає в наступному:

- здобувачем встановлені основні технічні характеристики і параметри безпеки висотного стенда, найбільш значимої підготовки, що впливають на безпеку, монтажників-висотників [2], і розроблена методика визначення критеріїв оцінки параметрів для конструкцій висотних тренажерів [9, 11];

- встановлено параметри безпеки висотного стенда [4, 7], вперше виведені коефіцієнти значимості характеристик і виявлений ступінь впливу відхилень фактичних параметрів стенда від оптимальних значень на безпеку їхнього застосування при висотній підготовці будівельників [5];

- вперше отримані діапазони граничних значень технічних характеристик, що є найбільш ефективними і безпечними при підготовці будівельників [10]. Визначено вплив конструкційних особливостей тренажера на його безпеку, розраховані граничні діапазони безпечних значень висотного стенда [5, 6];

-вперше, з урахуванням комплексного підходу до безпеки, встановлений критерій ефективності тренажера підготовки до спеціальних видів висотних робіт. Запропоновано шляхи вдосконалення існуючих висотних стендів у напрямку підвищення їхньої ефективності і безпеки при підготовці будівельників [6]. Розроблено методику застосування висотних стендів для підготовки й удосконалювання спеціальних професійних якостей верхолазів [1, 3, 8].

Створено і успішно впроваджено експериментальний зразок спеціалізованого тренажерного комплексу підготовки будівельників. Критерій ефективності розробленої конструкції: Ке = 0,851 бала, і є найбільш високим із всіх діючих висотних стендів країни.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації були представлені на наступних науково-практичних конференціях: Всеукраїнська науково-методична конференція “Реалізація національної програми: фізичне виховання - здоров'я нації” (Хмельницький, 2002); 6-а Міжнародна науково-практична конференція Фундаментальні і прикладні проблеми моніторингу і прогнозу стихійних, техногенних і соціальних катастроф, (Севастополь, 2003); Всеукраїнська науково-практична конференція “Масова фізична культура і спорт: перспективи, досвід, нові технології” (Миколаїв, 2003); 7-а Міжнародна науково-практична конференція “Стихія-2004”, (Севастополь, 2004); 8-а Міжнародна науково-практична конференція “Стихія-2005”, (Севастополь, 2005); Науково-практична конференція Кримської академії природоохоронного і курортного будівництва (Сімферополь, 2006); Наукова конференція “Екологія і безпека життєдіяльності”, ПДАБА, (Дніпропетровськ 2006); Науково-практична конференція “Якість навколишнього середовища”, ПДАБА, Дніпропетровськ 2007.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені в 11 наукових статтях у виданнях, що затверджені переліком ВАК України.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації включає 213 аркушів, у тому числі: 60 малюнків, 32 таблиці, список використаних джерел, що включає 144 найменування на 11 аркушах, а також 9 додатків на 54 аркушах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульована мета дисертаційних досліджень, зазначені наукова новизна і практичне значення роботи, розкритий зв'язок роботи із планами і тематикою НДР, сформульовані основні задачі досліджень, рішення яких забезпечує підвищення безпеки при виконанні спеціальних видів висотних будівельних робіт, наведені дані про особистий внесок здобувача, апробації і публікації основних результатів досліджень.

У першому розділі приведений аналіз теоретичних і науково-практичних робіт, присвячених темі безпеки при виконанні висотних будівельних робіт, висотній підготовці верхолазів, технічних засобів, що використовуються у процесі висотної підготовки, і безпосередньо висотним стендам.

Встановлено, що по Україні, професія будівельника за рівнем травматизму посідає друге місце після професії шахтаря. Найпоширеніші фактори, що травмують, - падіння з висоти. За рівнем важкого травматизму, нещасні випадки, пов'язані з падіннями з висоти в будівництві, впевнено посідають перше місце в багатьох країнах світу.

Визначено основні причини падіння працівників з висоти: низький рівень підготовки висотників, відсутність спеціального професійного відбору, допуск до роботи на висоті без спеціальної підготовки і ліцензії, а також недолік спеціальних центрів і стендів висотної підготовки будівельників.

Значний обсяг наукових праць присвячений проблемі оцінки фізичного стану фахівців-висотників і рятувальників, і визначенню рівня їхньої фізичної працездатності визначається за формулою:

, (1)

де N1 і N2 – відповідно потужності першого й другого навантажень (Вт); f1 і f2 – ЧСС наприкінці першого й другого навантажень, хв.-1.

Ряд робіт присвячений темі фізичної підготовки в складних умовах, з використанням дихальних апаратів і спецкостюмів загального хімічного захисту, а також проблемі психологічної підготовки.

Встановлено, що закономірності впливу параметрів конструкції і технічних характеристик висотних тренажерів, на ефективність і безпеку їхнього використання при висотній підготовці верхолазів, у цей час вивчені недостатньо.

Не визначені діапазони значень характеристик висотних стендів, використання яких є найбільш ефективним, і не досліджений вплив відхилень фактичних параметрів стенда від оптимальних значень на ефективність і безпеку їхньої експлуатації.

На основі проведеного аналізу можна зробити висновок, що на цей час не існує методик аналізу стану безпеки висотних стендів, що ускладнює їх розробку і удосконалення, а також методику їхнього використання в процесі підготовки монтажників-висотників. Тому, виникла необхідність проведення наукових досліджень по підвищенню безпеки виконання спеціальних видів висотних будівельних робіт, і вивченню впливу конструктивних параметрів висотних тренажерів на їхню ефективність і безпеку як засобу підготовки будівельників до роботи на об'єктах великої висотності.

У другому розділі наведені результати досліджень конструктивних особливостей висотних тренажерів, встановлені основні технічні характеристики, які найбільшою мірою впливають на ефективність і безпеку їхнього використання при підготовці монтажників-висотників.

Як основні характеристики висотного стенда були запропоновані: максимальна висота стенда – Нмакс, м; площа конструкції стенда – S, м2, максимальний винос верхньої частини стенда по стелі – Рмакс, м; загальний кут нахилу – Q, градус; макрорельєф конструкції – F, од.; кількість площин з кутом нахилу більше 135 – G; середня довжина маршруту – Lср, м; максимальна кількість маршрутів – Хмакс ед.; середня відстань між крапками страховки – Кср, м; кількість кріплень мікроелементів рельєфу на 1 м2 – Z, од.; кількість, що займаються – Nмакс.

З урахуванням запропонованих технічних характеристик, проведене вивчення існуючих у цей час, найбільш великих висотних стендів України, Росії і Західної Європи. Розрахунок і визначення їхніх параметрів, проводилося шляхом обробки даних на комп'ютері.

Для всіх груп значень характеристик встановлені середні значення, розраховане стандартне відхилення, визначена ймовірність влучення в заданий інтервал значень:

, (2)

де a – середнє значення; – стандартне відхилення; – нижня межа;
– верхня межа.

На підставі виконаних розрахунків, з використанням функції безперервної випадкової величини, що має нормальний розподіл:

(3)

встановлено нормалізовані значення Н1, представлені в табл. 1.

Таблиця 1

Значення Н1 технічних характеристик висотних стендів

Характеристики | S,

м2 | Нмакс, м | Q, градус | Рмакс, м | F, ед. | G, ед. | Lср, м | Хмакс, од. | Кср*, од. | Z,

од. | Nмакс

Нормалізація, Н1 | 310 | 15 | 123 | 8 | 49 | 8 | 16 | 10 | 1,5 | 35 | 20

Досліджено вплив конструкційних особливостей висотних стендів на безпеку процесу підготовки верхолазів. Такими особливостями є: винос карниза (), кут нависання верхньої площини стенда (в), відстань від підлоги до карнизу (), загальна висота стенда (Н). Проведені дослідження показали, що основними факторами ризику при проведенні занять на висотних стендах, є: удари по підлозі при зривах з використанням верхньої страховки, короткострокові перевантаження в страховочному ланцюзі в момент затримки, зірвавшогося.

Встановлено діапазони безпечних значень: = 0 2 м; в = 0 20;
= 4 Н. Визначено, що вихід параметрів за межі діапазону, що рекомендується, приводить до істотного зростання значень максимальних швидкостей ударів по підлозі при зривах і, отже, до підвищення ризику травматизму.

Визначено вплив конструкційних особливостей висотних стендів, на встановлені в ході досліджень параметри рівня безпеки при виконанні основних завдань вхідних у комплекс підготовки верхолазів. Такими параметрами, з урахуванням маси тіла монтажника-висотника є:

1. Максимальна швидкість зриву із граничної висоти:

, (4)

де б - кут нахилу використовуваної площини стенда.

2. Найбільша пікова величина перевантаження при затримці зірвашогося:

. (5)

3. Максимальна швидкість зриву зі стенда з карнизом:

, (6)

де – винос карнизу; – відстані від підлоги до карнизу; Н – загальна висота стенда; в - кут нависання верхньої площини стенда.

4. Найнебезпечніша висота точки зриву для стенда з карнизом

. (7)

У третьому розділі приводяться результати досліджень по визначенню оптимальних параметрів висотного стенду підготовки монтажників-висотників, розробці математичної моделі критерію ефективності і безпеки. Також у ньому досліджений вплив відхилень від встановлених параметрів, на безпеку конструкції.

В процесі досліджень виникла необхідність знайти взаємозв'язок і виявити взаємовплив задач комплексу висотної підготовки, з технічними характеристиками висотного стенду. Для цього, була створена матриця умовних одиниць, що враховує значення і визначає ступінь впливу зазначених факторів.

Матриця умовних одиниць, що описують шукані параметри стенду, розрахована на основі розробленого “Технічного обґрунтування параметрів висотного стенду, що рекомендуються, для підготовки верхолазів”, що включає 264 підрозділи, що описують рекомендований діапазон значень для кожної характеристики висотного стенду при виконанні конкретного завдання з комплексу висотної підготовки верхолазів. Технічне обґрунтування пройшло оцінку, і було затверджено експертною комісією.

В процесі аналізу оцінки ефективності висотних стендів, з урахуванням визначених раніше значень характеристик Н1 (табл. 1), були прийняті чотири ступені впливу коефіцієнта kв (від 0 до 3х), на виконання конкретного завдання з комплексу висотної підготовки. Після проведеного перетворення по всьому ряду задач, був розкритий взаємозв'язок параметрів характеристик з усіма групами задач навчання.

Аналіз матричних значень дозволив встановити коефіцієнти значимості основних характеристик висотного стенда.

Рис. 1. Коефіцієнти значимості характеристик висотного стенду

У результаті проведених досліджень, визначені оптимізовані значення характеристик (Н2) висотні стенди підготовки верхолазів (табл. 2).

Таблиця 2

Оптимізовані значення характеристик Н2

Значення функцій | Технічні характеристики

S | Нмакс | Q | Рмакс | F | G | Lср | Хмакс | Кср | Z | Nмакс

Н2 | 208 | 11,2 | 112 | 4,6 | 24 | 5 | 12,7 | 6 | 1,3 | 19 | 14

Отримані значення Н2, встановлюють нижню граничну область припустимих меж характеристик висотного стенду.

Розроблено математичну модель критерію ефективності і безпеки висотного стенда, що враховує нормалізовані значення характеристик Н1, параметри нижньої межі Н2, а також коефіцієнти значимості характеристик – kз (рис. 1), що визначають нижню границю оцінки характеристики.

Визначено постійну величину максимальної сумарної оцінки основних характеристик стенду, складова:

= , (8)

де i1 =S0; i2 =H0; i3 =Q0; i4 =F0; i5 =G0; i6 =P0; i7 =L0; i8 =X0; i9 = K0; i10 =Z0; i11 = N0. Коефіцієнт ефективності для конструкції з даною сумою балів Кэ = 1.

Встановлено критерій ефективності і безпеки конструкції висотного стенду підготовки верхолазів:

, (9)

де – характеристики стенду, що розраховується; ( = - сума балів для стенду з Кэ = 1.

Застосування критерію ефективності, вперше дає можливість визначити ефективність конструкції на стадії проектування, і провести порівняльний аналіз будь-яких висотних стендів підготовки верхолазів. На підставі запропонованого критерію, проведена оцінка можливості використання стендів України, як центри висотної підготовки верхолазів. Отримані дані представлені на рис. 2.

Рис. 2. Критерії ефективності висотних стендів України

Результати проведеної оцінки можливості застосування висотних стендів країни, як центрів підготовки монтажників-висотників, показали, що найбільш ефективними конструкціями, є висотні стенди в містах: Києв (Кэ = 0,82), Одеса (Кэ = 0,8), Нікополь (Кэ = 0,63) і Харків (Кэ = 0,56).

У четвертому розділі наведені дані по розробці спеціалізованого тренажерного комплексу підготовки монтажників-висотників, і дослідженню його ефективності і безпеки.

Визначено границі, що рекомендуються, діапазонів параметрів, характеристик: 208 ?S ?310 м2; 11,2 ? Нмакс ? 15 м; 112о Q ? 123о ; 4,6 ? Рмакс ? 8 м; 24 ?F ?49; 5 ?G ? 8; 12,7 ? Lср ?16 м; 6 ? Хмакс ? 10; 1,3 ?Кср ? 1,5 м; 19 Z 35; 14 N 20; 0,49 Кэ 1.

На підставі виконаних досліджень була розроблена експериментальна модель комплексу підготовки верхолазів (рис. 3).

Рис. 3. Схема експериментального комплексу підготовки верхолазів

Спеціалізований комплекс висотної підготовки (рис. 3), містить у собі три висотних стенди А, В і С, що дозволяє вивчати і відпрацювати прийоми роботи на висоті, для верхолазів кваліфікації, що мають рівень, від початкового до вищого розряду.

Як показали дослідження, три стенди об'єднані в єдиний комплекс дозволяють вирішувати в повному обсязі задачі підготовки монтажників-висотників, по виконанню спеціальних видів будівельних робіт. Це підтверджується високим значенням критерію ефективності Кэ = 0,85, дотриманням конструкційних параметрів безпеки, а також значеннями технічних характеристик комплексу (табл. 3).

Таблиця 3

Результати дослідження оцінки ефективності характеристик комплексу |

Технічні характеристики | , бал | Кэ

S | Нмакс | Q | Рмакс | F | G | Lср | Хмакс | Кср | Z | Nмакс

Дані | 287 | 11,5 | 122,5 | 7 | 54 | 9 | 13,5 | 14 | 1,38 | 30 | 28 | - | -

Бал | 7,31 | 5,04 | 6,22 | 4,14 | 5,72 | 7,59 | 5,76 | 7,81 | 3,44 | 5,61 | 8,36 | 67 | 0,85

Всі значення технічних характеристик експериментальної моделі комплексу, укладаються в заданий діапазон параметрів, що рекомендуються. Характеристики F, G, Хмакс, N – перевищують максимальні показники, а S, Q, Рмакс – впритул наближаються до верхніх границь діапазону. Винятком є величина Нмакс = 11,5 м, обмежена висотою приміщення.

Аналіз проведених досліджень показав, що при збільшенні значення Нмакс = Нd до 15 м, оцінка характеристики підніметься до верхньої межі:
Но = 9,24; тоді значення Lср зросте до 16 м і відповідно збільшиться Lо до 8,14. Критерій ефективності конструкції в цьому випадку складе: Кэ = 0,93. Як бачимо, значення критерію ефективності і безпеки впритул наблизилося до максимально можливого значення Кэ = 1, що підтверджує високий рівень експериментального зразка розробленої конструкції висотного стенда.

Результати порівняльного аналізу кривих ефективності для діючих стендів України, з урахуванням Кэ конструкції розробленого комплексу представлені на мал. 4.

Рис. 4. Криві ефективності висотних стендів України

На підставі досліджень вперше розроблена методика використання висотного стенду, для розвитку спеціальних якостей верхолазів, пов'язаних з безпекою робіт. Наведено експериментальні дані, що підтверджують ефективність розробленого тренажерного комплексу, як засоби розвитку професійних якостей верхолазів і висотних рятувальників. Дані росту наведені в табл. 4.

Таблиця 4

Експериментальні дані росту професійних якостей верхолазів

при навчанні на висотному стенді

Функція | Вихідні

Хi

(сік) | Yi

(сік) | Різниця

di = Xi-Yi

(сік) | Zi

(сік) | Різниця

di = Xi-Zi

(сік) | Mi

(сік) | Різниця

di = Xi-Mi

(сік)

Значення | 30,28 | 24,41 | 5,87 | 17,49 | 12,79 | 16,10 | 14,18

За даними табл. 4, добре видно зниження часу, що затрачується на виконання завдання, на відрізках експерименту від вихідних даних (Хi), до контрольного результату через 26 місяців (Mi).

У четвертому розділі вивчені питання забезпечення безпеки, пов'язані з організацією технічної, спеціальної, психологічної підготовки, і освоєнням технічних прийомів страховки. Наведено фактори, що забезпечують безпеку занять на висотних стендах.

П'ятий розділ присвячений результатам дослідно-промислових випробувань і впровадженню методики досліджень на виробництві.

Отримані результати досліджень, були використані при розробці дослідно-експериментального зразка тренажерного комплексу (рис. 3) підготовки монтажників-висотників будівельних спеціальностей, і аварійно-рятувальних служб Кримського регіону, на навчальній базі Севастопольського національного технічного університету.

Для проведення дослідно-промислових випробувань експериментального тренажерного комплексу, на ньому в період з 1.11.2005 р. по 16.05.2006 р., провадилося навчання трьох груп монтажників-висотників будівельної компанії РСУ-107, з метою підвищення безпеки при виконанні спеціальних видів висотних робіт.

У результаті, проведеного дослідно-промислового випробування, розробленого висотного стенда, отриманий соціально-економічний ефект у вигляді зниження рівня травматизму при проведенні висотних робіт у РСУ-107, у другому півріччі 2006 року, на 60% у порівнянні з 2005 р. Дані аналізу нещасних випадків представлені в табл. 5.

Таблиця 5

Зниження рівня травматизму в РСУ-107 за 2005 - 2006 рік

Строки | Нещасні

випадки | Причини | За підсумками за рік

1-2 квартал

2005 р. | 2 | падіння предметів, складні метеоумови | 5 випадків – 100%

3-4 квартал

2005 р. | 3 | неправильна страховка, необережні дії

1-2 квартал

2006 р. | 1 | недбале виконання страховки | 2 случаючи – 40%

3-4 квартал

2006 р. | 1 | втрата координації рухів

Випробування показали підвищення ефективності підготовки монтажників-висотників на розробленій конструкції висотного стенду. Всі ті, яких навчають, пройшли тестування в рішенні спеціальних ситуаційних завдань, по виходу з різних аварійних ситуацій, що виникають на висоті в складних виробничих умовах.

З метою проведення дослідно-промислових випробувань і впровадження розробленого висотного комплексу, на ньому в період з 11.04.2006 р. по 16.05.2006р., проводилося навчання рятувальників Державної спеціальної аварійно-рятувальної служби Кримського регіону.

Вивчення методики проведення аварійно-рятувальних робіт на висоті, виконувалося в рамках комплексу завдань висотної підготовки рятувальників, і прийомів надання допомоги і транспортування потерпілих, при веденні монтажних і аварійно-ремонтних робіт на об'єктах великої висотності.

Результати навчання підтвердили високий отриманий рівень знань і навичок по порятунку і транспортуванню потерпілих в аварійних ситуаціях на висоті. Схеми навчальних трас по порятунку і транспортуванню потерпілих наведені на мал. 5 - 6.

Рис. 5. Схема роботи групи рятувальників по спуску потерпілого з висотного об'єкта | Рис. 6. Схема підйому і спуску вантажів із проміжним транспортуванням

Проведені дослідно-промислові випробування, показали: експериментальна конструкція висотного тренажерного комплексу, повністю відповідає всім вимогам висотної підготовки верхолазів, що виконують спеціальні види висотних робіт, дозволяє знизити рівень виробничого травматизму, одержати економічну ефективність у розмірі 164,1 тис. грн. і дає підставу рекомендувати запропоновані розробки і методики досліджень для створення центру підготовки монтажників-висотників в Україні.

ВИСНОВКИ

У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, що забезпечують рішення науково-практичної проблеми підвищення безпеки виконання спеціальних видів висотних будівельних робіт.

1. Вперше встановлені і запропоновані, наступні основні технічні характеристики висотних стендів: максимальна висота стенда – Нмакс, м; загальна площа конструкції стенда – S, м2; винос верхньої частини стенда по підлозі – Рмакс, м; загальний кут нахилу – Q, градус; макрорельєф конструкції – F, од.; кількість площин що мають кут нахилу більше 135 – G; середня довжина маршруту – Lср, м; кількість маршрутів – Хмакс; середня відстань між точками страховки – Кср, м; кількість кріплень рельєфу на 1 м2 – Z; максимальна кількість що займаються – Nмакс: Nмакс= 2 Хмакс.

2. Розроблено методику визначення критеріїв оцінки параметрів висотного стенду, при реалізації яких, ефективність і безпека конструкції тренажера, як засобу висотної підготовки будівельників є максимальною.

3. Встановлено параметри безпеки висотного стенду. Такими параметрами, є: максимальна швидкість зриву (v1max), максимальна швидкість зриву із площини зі значенням Q = 180 (v2max), найбільша пікова величина перевантаження при затримці зірвавшогося (amax), найнебезпечніша висота точки зриву для стенду з карнизом (h).

Визначено вплив конструкційних особливостей тренажера (виносу карниза – л; кута нависання верхньої площини стенда – ; відстань від підлоги до карнизу – ; загальної висоти стенда – Н) на його безпеку, як засобу підготовки монтажників-висотників. Розраховані діапазони безпечних значень: л = 0 2 м; = 0 20; = 4 Н.

4. Вперше виведені коефіцієнти значимості характеристик і виявлений ступінь впливу відхилень фактичних параметрів стенда від оптимальних значень на безпеку їхнього застосування при висотній підготовці будівельників:
ks = 0,73; kн = 0,84; kq = 0,58; kр = 0,46; kf = 0,52; kg = 0,69; kl = 0,74; kх = 0,71; kк = 0,49; kz = 0,63; kn = 0,76.

5. Вперше, з урахуванням комплексного підходу до безпеки, встановлений критерій ефективності тренажера підготовки до спеціальних видів висотних робіт. Розраховано величину Кмин = 0,49, що визначає нижню границю ефективності висотного стенда.

6. Проведено оцінку ефективності діючих стендів України, як засобу висотної підготовки верхолазів, що показала, що високі можливості забезпечення навчального процесу, мають тренажери в м. Києві (Кэ = 0,82) і м. Одесі (Кэ = 0,8), достатні: м. Нікополь “1” (Кэ = 0,63) і м. Харків (Кэ = 0,56) і низькі: м. Дніпропетровськ (Кэ = 0,45) і м. Нікополь “1” (Кэ = 0,36).

7. Розкрито шляхи вдосконалення існуючих висотних стендів у напрямку підвищення їхньої ефективності і безпеки при підготовці верхолазів, і встановлені діапазони граничних значень для всього ряду технічних характеристик, що є найбільш ефективними і безпечними при підготовці будівельників: 0,49 Кэ 1; 208 S 310 м2; 11,2 Нмакс 15 м; 112 Q 123; 4,6 Рмакс 8 м; 24 F 49; 5 G 8;
12,7 Lср 16 м; 6 Хмакс 10; 1,3 Кср 1,5 м; 19 Z 35; 14 N 20.

8. Розроблено експериментальний зразок спеціалізованого комплексу висотної підготовки верхолазів. Критерій ефективності розробленої конструкції: Кэ = 0,851 бала, і є найбільш високим із всіх діючих висотних стендів країни.

9. Розроблено методику використання тренажерного комплексу для розвитку спеціальних професійних якостей монтажників-висотників. Виконані експериментальні дослідження, що підтверджують високу ефективність розробленого стенда, як засобу підготовки верхолазів.

10. Результати проведених досліджень і промислових випробувань, дозволили одержати соціально-економічний ефект у вигляді зниження рівня виробничого травматизму на висотних об'єктах будівельної компанії РСУ-107 р. Севастополя, на 60%. Ефективність впровадження склала: 164 тис. грн.

Дослідно-промислове впровадження висотного комплексу, і розроблена на підставі експериментальних досліджень методика його експлуатації, дозволили рекомендувати запропоновані розробки й методики досліджень для створення центру підготовки монтажників-висотників в Україні.

список опублікованих праць за темою дисертації

1. Гальчинский В.А., Гальчинская Л.А., Котченко Ю.В. Повышение вестибулярной устойчивости и координации движений посредством занятий скалолазанием // Вестник Технологического университета Подолья. – 2002. –
С. 114–115. (Здобувачем виконаний аналіз експериментальних даних підвищення вестибулярної стійкості).

2. Котченко Ю.В. Технические характеристики высотных стендов подготовки аварийно-спасательных подразделений АЭС // Сб. науч. тр. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2003. – № 8. – С. 207–211.

3. Гальчинский В.А., Гальчинская Л.А., Котченко Ю.В. Влияние занятий по скалолазанию на развитие двигательных качеств // Сборник материалов всеукраинской научно-практической конференции. – Николаев: Николаевский государственный университет. – 2003. С. 108–110. (Здобувачем розроблена експериментальна модель тренажера розвитку рухомих якостей верхолазів).

4. Котченко Ю.В., Холопцев А.Д., Гальчинский В.А. Конструктивные параметры высотного стенда с карнизом и эффективность верхней страховки, при передвижении по вертикальному рельефу // Сб. науч. тр. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2004. – № 11. – С. 92-97. (Здобувачем виконаний аналіз ефективності верхньої страховки при русі по вертикальному рельєфу).

5. Котченко Ю.В., Холопцев А.Д. Влияние конструкционных параметров высотных стендов подготовки спасателей на безопасное проведение занятий // Вестник СевНТУ. – Севастополь: СевНТУ, 2005. – №67. – С.126–130. (Здобувач дослідив залежності впливу конструктивних характеристик горизонтальних площин на величину максимальної швидкості зриву).

6. Котченко Ю.В. Проблемы безопасности при подготовке спасательных формирований, обслуживающих экологически опасные объекты большой высотности // Сб. науч. тр. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2005. – № 14. – С. 149–154.

7. Котченко Ю.В., Холопцев А.Д. Параметры безопасности конструкции высотного стенда подготовки спасательных подразделений АЭС // Сб. науч. тр. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2005. – № 16. – С. 145–150. (Здобувачем виконаний проект висотного стенду, розроблена теоретична модель впливу параметрів характеристик на безпеку конструкції).

8. Котченко Ю.В. Развитие скоростных качеств спасателей при передвижении по вертикальному рельефу // Зб. наук. пр. – Вінниця: Винницкий педагогический университет имени Михаила Коцюбинского, 2006. – № 6. – С. 240–244.

9. Котченко Ю.В. Исходные базовые значения технических характеристик высотных стендов // Сб. науч. тр. – Севастополь: СНИЯЭиП, 2006. – № 2(18). –
С. 253–258.

10. Беликов А.С. Котченко Ю.В. Специализированные стенды подготовки монтажников-высотников // Сб. науч. тр. – Днепропетровск: Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, 2006. – № 38. – С. 87–92. (Здобувачем виконано вивчення існуючих конструкцій висотних стендів, проведено опис їх технічних характеристик і параметрів).

11. Беликов А.С., Котченко Ю.В., Дмитрюк С.П., Устимович Л.Д. Разработка методики исследований высотного стенда, обеспечивающего его высокую эффективность и безопасность: Сб. науч. тр. – Днепропетровск: Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, 2007. – № 40. – С. 101–104. (Здобувачем визначена величина вірогідності попадання в установлений інтервал значень технічних характеристик висотних стендів).

Анотація

Котченко Ю.В. Підвищення безпеки виконання спеціальних будівельних робіт монтажників-висотників. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.26.01 – охорона праці. Придніпровська державна академія будівництва і архітектури. Дніпропетровськ 2007 р.

Вивчення стендів висотної підготовки дозволило встановити їх основні технічні характеристики. Проведено дослідження найкрупніших висотних стендів України, Росії і Західної Європи.

Вивчений вплив конструкційних особливостей стенду на безпеку процесу підготовки монтажників-висотників. Розраховані коефіцієнти значущості характеристик і розроблена методика визначення оцінки ефективності технічних характеристик стенду.

Визначена постійна величина максимальної суми балів всіх характеристик. Створена математична модель критерію ефективності і безпеки висотного стенду.

Розроблена експериментальна модель спеціалізованого комплексу підготовки монтажників-висотників, з найвищим критерієм ефективності і безпеки в країні, і запропонована методика його експлуатації. Дослідно-промислове упровадження висотного комплексу, дозволило понизити рівень травматизму на висотних будівельних об'єктах р. Севастополя.

Ключові слова: висотні тренажери, підготовка монтажників-висотників, верхолази, критерій ефективності і безпеки висотного стенду.

Аннотация

Котченко Ю.В. Повышение безопасности выполнения специальных строительных работ монтажников-высотников. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 – охрана труда. Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. Днепропетровск 2007 г.

На основе анализа установлено, что большинство несчастных случаев со смертельным исходом в строительстве происходит в результате падения с высоты (от 17,4 до 52%). Одной из основных причин травмирования, является низкий уровень подготовки высотников, а также недостаток специальных центров и стендов высотной подготовки строителей.

Изучение стендов высотной подготовки, позволило установить их основные технические характеристики, с помощью которых проведено исследование существующих в настоящее время, наиболее крупных высотных стендов Украины, России и Западной Европы. Анализ полученных данных дал возможность определить оптимизированные значения характеристик.

Изучено влияние общей высоты стенда, угла наклона верхней плоскости, расстояния до первого пояса карнизов и выноса карниза высотных стендов, на безопасность процесса подготовки верхолазов и выявлены факторы риска при проведении занятий на высотных стендах.

Изучено влияние конструкционных особенностей высотных стендов на максимальную скорость срыва с пороговой высоты, наибольшую пиковую величину перегрузки при задержании сорвавшегося, максимальную скорость срыва со стенда с карнизом, наиболее опасную высоту точки срыва.

Рассчитаны коэффициенты значимости для всех характеристик стенда. Разработана методика определения оценки эффективности основных технических характеристик стенда подготовки монтажников-высотников.

Определена постоянная величина максимальной суммы баллов всех характеристик: = 78,65, для стенда со значением Кэ = 1. Разработана математическая модель критерия эффективности и безопасности высотного стенда.

Проведена оценка возможности использования стендов Украины, в качестве центров высотной подготовки верхолазов, которая показала, что наиболее эффективными конструкциями, позволяющими проводить обучение верхолазов, являются высотные стенды в городах Киеве (Кэ = 0,82), Одессе (Кэ = 0,8), Никополе (Кэ = 0,63) и Харькове (Кэ = 0,56).

Разработана экспериментальная модель комплекса подготовки верхолазов, включающего три высотных стенда специальной профессиональной подготовки. Оценка технических характеристик разработанного комплекса, превышает подобные значения высотных тренажеров Украины: d = 67. Критерий эффективности разработанной конструкции: Кэ = 0,851 балла, и является наиболее высоким из всех действующих высотных стендов страны.

Впервые предложена методика использования высотного стенда, для развития специальных качеств верхолазов, связанных с безопасностью работ. Выполнены эксперименты, подтверждающие рост профессиональных качеств монтажников-высотников, после прохождения цикла обучения на разработанном стенде.

Изучены вопросы обеспечения безопасности, связанные с организацией технической, специальной, психологической подготовки, и освоением технических приемов страховки. Проведены опытно-промышленные испытания, которые показали: экспериментальная конструкция тренажерного комплекса, полностью отвечает всем требованиям подготовки монтажников-высотников и верхолазов.

В результате проведенных исследований и внедрения разработанного тренажерного комплекса, получен социально-экономический эффект снижения уровня производственного травматизма на высотных строительных объектах строительной компании РСУ-107 г. Севастополя во втором полугодии 2006 г., на 60%. Экономическая эффективность внедрения составила: 164,1 тыс. грн.

Опытно-промышленное внедрение высотного комплекса, и разработанная методика его эксплуатации, позволили рекомендовать предложенные разработки и методики исследований для создания центра подготовки монтажников-высотников в Украине.

Ключевые слова: высотные тренажеры, подготовка монтажников-высотников, верхолазы, критерий эффективности и безопасности высотного стенда.

ANNOTATION

Kotchenko Y.V. Increase in safety of