近年来,水力压裂法技术因其高效性和经济性广泛在天然气开采中推广应用。然而,与这种天然气提取方法相关的各种工艺可能会使工人接触到气载结晶二氧化硅或硅尘。本文讨论水力压裂作业中工人接触硅尘所带来的危害,并提出监管措施、建议和方法,以保护具有过量接触硅尘风险的工人。
水力压裂的流程、操作和范围
数十年来,水力压裂法一直被用于烃类开采,但由于一种称为水平滑溜水压裂的现代工艺以及可更有效开采油气矿床的其它技术的开发,该方法已在北美被广泛应用。加压流体和沙子通过钻井注入页岩层,可使岩石断裂,从而释放和收集天然气和石油。
结晶二氧化硅,即A.K.A压裂砂,作为混合物的一部分注入钻井,以用于烃类开采。压裂砂起到支撑剂的作用或者支撑打开的裂隙岩体,以便开采石油和天然气。成千上万磅的沙子被运送到井场,然后在高压注入前与压裂液混合;所有这些过程都可能会使井场工人接触到呼吸性硅尘。
硅石接触和工人患硅肺病的风险
接触高水平的呼吸性晶体二氧化硅的工人可能有患硅肺病的风险,硅肺病是一种职业性肺部疾病,该病的症状可能需要数年时间才会出现,包括肺部发炎、严重的呼吸急促、咳嗽、发烧和体重减轻。瘢痕病变会降低肺部的吸氧能力,易导致肺结核、慢性支气管炎甚至死亡。硅肺病无法治愈。
2012年,美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)发布了关于工人在水力压裂作业期间过量接触气载硅的现场研究结果。在北美11个水力压裂现场采集了116空气样本,这些样本的研究结果如下:*
47%的样本显示,其硅石接触量大于所计算的美国职业安全与健康管理局(OSHA)的允许暴露极限(PEL)。
79%的样本显示,其硅石接触量大于所计算的美国国家职业安全卫生研究所的允许暴露极限(0.05毫克/立方米(mg/m3))。
9%的样本显示,其硅石接触量为允许暴露极限的10倍或以上,其中一个样本的硅石接触量为允许暴露极限的25倍以上。
31%的样本显示,其硅石接触量为允许暴露极限的10倍或以上,其中一个样本的硅石接触量为允许暴露极限的100倍以上。
监管措施以及对操作员的建议
美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)向水力压裂作业操作员报告了其研究结果,并就结晶二氧化硅暴露的现场评估和控制提出了建议。这些措施包括通过封盖未使用的输沙机装料口来减少灰尘,在井场周围使用淡水,以及限制工人在沙尘区域的工作时间。其它的建议措施有围挡粉尘释放区域,并使用已安装的除尘和通风系统。
美国职业安全与健康管理局(OSHA)设置了一个允许暴露极限(PEL),该极限规定了工人在8小时轮班期间内可接触结晶二氧化硅的最长时间(29 CFR 1926.55,1910.1000),以及结晶二氧化硅接触相关的默认美国国家重点项目(NEP),旨在“识别、减少和消除与职业暴露相关的健康危害。”**
工人的呼吸防护
如果已确定硅尘暴露水平会在特定的工作场所产生危害,OSHA 29 CFR 1910.134《呼吸防护标准》中要求业主应提供合适并经美国国家职业安全卫生研究所批准的呼吸器,以及适合测试、培训和医疗评估的呼吸器。呼吸器使用指南中包括,将经美国国家职业安全卫生研究所认证的N95呼吸器用于气载结晶二氧化硅暴露浓度小于或等于0.5毫克/每立方米空气(mg/m3)的环境中。**在硅水平超过mg/m3的区域,需使用全面罩呼吸器,以防受到2.5毫克/每立方米空气(mg/m3)浓度硅暴露量的伤害。
为了提供更好的保护和舒适性,也可在2.5 mg/m3硅暴露浓度的环境中,使用配有高效过滤器和密合型面罩的电动滤尘呼吸器。在25 mg/m3硅暴露浓度的环境中工作时,可在压力需求和正压模式下使用供气式呼吸器。CE型供气式呼吸器也适于喷砂作业。最后,在梅思安建议使用呼吸性个人防护设备的水力压裂应用中(硅石暴露浓度未知或大于25 mg/m3),需使用自给式呼吸器。****
梅思安推荐用于水力压裂作业的呼吸性个人防护设备
• 优越200LS和400系列半面罩式呼吸器,极其舒适,顶级硅胶材料,专列密封面,完美平衡端面密封区域压力,稳定性极佳。
• 优越系列P100(HE高效)和N95微粒过滤器,可与优越系列呼吸器一起使用。
• 优越3000和4000系列罩面式呼吸器,和面罩设有耐刮镜片,其能见度极好。
• 欧风系列电动滤尘呼吸器,可用于防止受到微粒、有毒气体和蒸气的伤害,并将所有组件都封装在一个外壳中,呼吸器流量可通过内置传感器设定,并可通过内部压力传感器自动调整呼吸器的高度。
• Abrasi-Blast供气式呼吸器,可对喷砂作业人员提供呼吸及上肢保护。呼吸器组件包括呼吸罩、设有透镜外壳的面罩、呼吸管、透镜盒、流量控制装置、供气软管和支撑带。
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