高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員體能訓(xùn)練分析

王 剛 郭德勇 吳建民

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.青海大學(xué)化工學(xué)院，青海省西寧市，810016；3.青海省體育運(yùn)動學(xué)校，青海省西寧市，810002）

高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員體能訓(xùn)練分析

王 剛1，2郭德勇1吳建民3

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.青海大學(xué)化工學(xué)院，青海省西寧市，810016；3.青海省體育運(yùn)動學(xué)校，青海省西寧市，810002）

高原地區(qū)煤礦事故應(yīng)急救援受自然環(huán)境影響較大，救援人員需要適應(yīng)高原反應(yīng)。本文介紹了高原地區(qū)煤礦事故特點(diǎn)及人體在高海拔環(huán)境下的生理反應(yīng)，通過對應(yīng)急救援人員從海拔400m到3450m體能測試結(jié)果分析，找出了適合高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員增加體能的訓(xùn)練方法，使應(yīng)急救援人員耐力及抗缺氧能力得到提高。

高原地區(qū) 煤礦 應(yīng)急救援 人員訓(xùn)練

1 引言

高原地區(qū)的自然氣候條件與平原差別很大，人到了這樣的環(huán)境，機(jī)體會出現(xiàn)許多反應(yīng)來適應(yīng)環(huán)境的變化。在2010年4月4號青海玉樹地震中，很多救援人員從平原地區(qū)急速趕赴災(zāi)區(qū)后，不同程度地出現(xiàn)高原反應(yīng)，不但影響到救援工作的順利開展，甚至由于強(qiáng)烈的高原反應(yīng)被迫離開救援現(xiàn)場，返回平原地區(qū)。

青藏高原煤礦絕大多數(shù)是地下開采礦，地質(zhì)條件復(fù)雜，災(zāi)害類型多，分布面廣，海拔高，開采條件差。煤礦應(yīng)急救援受自然環(huán)境影響程度比平原地區(qū)大，救援人員可能出現(xiàn)急性高原反應(yīng)。急性高原反應(yīng)是機(jī)體對高原環(huán)境的一種應(yīng)激性反應(yīng)，是機(jī)體的各種功能通過神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)在新的基礎(chǔ)上達(dá)到新的平衡過程中所呈現(xiàn)的癥狀，若處理不當(dāng)，可能誘發(fā)高原肺水腫和高原腦水腫病變，甚至危及生命。當(dāng)高原煤礦事故發(fā)生后，要求應(yīng)急救援人員克服對高原環(huán)境、高原煤礦事故的恐懼心理，要有頑強(qiáng)的意志和勇敢精神，最重要的是要有適合高原環(huán)境煤礦事故救援需要的充沛的體能。在很多企業(yè)、高校及研究機(jī)構(gòu)積極推進(jìn)應(yīng)急救援建設(shè)的同時(shí)，必須充分認(rèn)識高原地區(qū)應(yīng)急救援人員體能訓(xùn)練的重要意義，不能只重裝備。應(yīng)急救援隊(duì)伍戰(zhàn)斗力是一個(gè)綜合的實(shí)力，需要把高原地區(qū)應(yīng)急救援人員體能訓(xùn)練擺在特殊技能訓(xùn)練的重要位置。因此，在開展高原煤礦應(yīng)急救援工作中救援人員如何盡快適應(yīng)高海拔、低氧環(huán)境的研究就顯得尤為重要，但目前國內(nèi)尚未對此開展相關(guān)研究工作。

2 人對高海拔地區(qū)環(huán)境的生物反應(yīng)（機(jī)體反應(yīng)）

高海拔地區(qū)是相對低海拔而言的，一般是指海拔3000m以上的海拔高度地區(qū)。研究表明，達(dá)到海拔3000m以上地區(qū)，人類機(jī)體會產(chǎn)生明顯的高原癥狀和體征，主要與高海拔地區(qū)的特征有關(guān)。高海拔地區(qū)具有低氧、低氣壓、低溫、低濕度、高強(qiáng)度日照輻射，晝夜溫差大、向陽與陰影溫差大和地心引力小等特征，而對人體影響最大的因素是高海拔地區(qū)的低氧低壓的環(huán)境。在高海拔地區(qū)，人的最大攝氧量VO2max和最大運(yùn)動強(qiáng)度均隨海拔高度升高而降低。寧學(xué)寒等研究認(rèn)為：在海拔1600m以上，高度每升高300m，VO2max降低3.2%；從2100m上到4000m時(shí)，高原適應(yīng)不良反應(yīng)并非在到達(dá)后立即發(fā)生，而是在24h左右才處于反應(yīng)峰期。

初上高原的人在海拔3000m以下高度時(shí)，多數(shù)不會出現(xiàn)缺氧癥狀，少數(shù)人因體質(zhì)較差或是易感人群，可出現(xiàn)缺氧癥狀；在海拔3000m以上高度時(shí)，就會發(fā)生一定的缺氧癥狀；在海拔4000m以上的高度時(shí)，會出現(xiàn)明顯的缺氧癥狀。人體呼吸系統(tǒng)表現(xiàn)為：快速進(jìn)入高原地區(qū)的人會出現(xiàn)肺通氣量增加，最大攝氧量下降，呼吸深度和頻率同時(shí)增加，少數(shù)人出現(xiàn)昏厥。心血管系統(tǒng)表現(xiàn)為：由于缺氧，心跳加速，心臟收縮力加強(qiáng)，體內(nèi)的血液重新分配，致使皮膚及某些內(nèi)臟血管收縮，導(dǎo)致血液減少，而腦血管及冠狀血管舒張、血流增加，動脈血壓升高；心臟機(jī)械做功能力均顯著下降。神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)為：輕度缺氧對人腦皮質(zhì)的損害是輕微的；中度缺氧時(shí)，中樞神經(jīng)的部分功能會受到影響；重度缺氧則會使大腦皮質(zhì)受到嚴(yán)重?fù)p害，引起頭痛、頭暈，以至昏睡、意識喪失，直至危及生命。消化系統(tǒng)表現(xiàn)為：因氣壓降低，可有胃腸脹氣、腹上區(qū)脹痛或不適、噯氣等，缺氧還可使胃、胰、膽、腸等臟器分泌的消化酶減少，從而影響消化吸收功能。泌尿系統(tǒng)表現(xiàn)為：由于缺氧，腎臟的血流量下降，從而使腎的泌尿等功能受到影響。另外，缺氧狀態(tài)時(shí)人體無氧代謝增加酸性代謝產(chǎn)物增多容易引起機(jī)體酸堿平衡失調(diào)。

3 應(yīng)急救援人員體能測試與訓(xùn)練分析

3.1 救援人員體能測試

應(yīng)急救援人員訓(xùn)練是提高運(yùn)動員身體機(jī)能和運(yùn)動能力主要手段之一，本研究選取15名擬參加高原煤礦應(yīng)急救援隊(duì)伍的19.6±3.5歲男性，從海拔400m地區(qū)（西安）完成測試后，乘火車到海拔2425m地區(qū)（青海煤業(yè)集團(tuán)大通礦區(qū)）休息48h后進(jìn)行測試，再乘汽車到3450m地區(qū)（青海省默勒礦區(qū)）24h后進(jìn)行相同項(xiàng)目測試。

3.1.1 測試內(nèi)容

身高、體重和肺活量每到一地休息2h后進(jìn)行測量；測肺活量，3次中以最大一次為準(zhǔn)；晨脈測量在清晨被測試者未起床前測3次以最少一次為準(zhǔn)，被測試者在安靜狀態(tài)下深吸一口氣閉住，直到不能堅(jiān)持為止，測2～3次，以最長一次為屏氣時(shí)間；用背力計(jì)和握力計(jì)分別測定受試者背力和握力；分別測定在1min內(nèi)的仰臥起坐和俯臥撐的次數(shù)。在非競賽狀態(tài)、著同季服裝條件下，測定受試者最快60m和1000m計(jì)時(shí)跑時(shí)間。

被測試者踏自行車功量計(jì)（CGM－II），從0開始，以60r／min的轉(zhuǎn)速連續(xù)蹬車，至力竭終止。終止試驗(yàn)的判定標(biāo)準(zhǔn)為：心率達(dá)180次／min以上或不能保持60r／min速度，出現(xiàn)極度疲勞癥狀。用心電圖機(jī)記錄每個(gè)負(fù)荷末期最后5s心率；用口鼻罩和多氏袋收集受試者呼出氣體；用氧氣和二氧化碳測定儀（CYES－II）檢測呼出氣體中的氧氣和二氧化碳濃度，計(jì)算被測試者的攝氧量和二氧化碳排出量。

3.1.2 測試結(jié)果分析

（1）高原環(huán)境對基礎(chǔ)指標(biāo)的影響。海拔高度對應(yīng)急救援人員的身高、體重和肺活量無明顯影響，但晨脈逐漸增高，屏氣時(shí)間大大縮短，見表1。

（2）高原環(huán)境對爆發(fā)力指標(biāo)的影響。從測試結(jié)果看，海拔增高對被測試者的爆發(fā)力未產(chǎn)生明顯影響，但數(shù)據(jù)的上下偏差值增大，說明被測試者個(gè)體差異隨著海拔增高已出現(xiàn)，見表2。

（3）高原環(huán)境對耐力水平的影響見表3。

3.2 高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員體能測試結(jié)果分析

由表3可知，應(yīng)急救援人員隨著海拔高度的提高晨脈小幅增高，表明經(jīng)過代謝調(diào)節(jié)，心臟功能加強(qiáng)，基礎(chǔ)代謝水平逐漸降低；從應(yīng)急救援人員測試的握力、背力和60m計(jì)時(shí)跑等爆發(fā)力測試結(jié)果上看，高原環(huán)境對應(yīng)急救援人員爆發(fā)力不會產(chǎn)生太大影響；對應(yīng)急救援人員的身高、體重、肺活量等基礎(chǔ)指標(biāo)無明顯影響，而最大心率（HRmax）、最大攝氧量（VO2max）和1000m跑成績均有非常顯著的差別，表明應(yīng)急救援人員的耐力及做功能力較低。因此應(yīng)急救援人員的體能訓(xùn)練應(yīng)以增加耐力及增加攜氧能力訓(xùn)練為主要內(nèi)容。

表1 高原環(huán)境對基礎(chǔ)生理指標(biāo)影響表

表2 高原環(huán)境對力量和速度指標(biāo)的影響表

表3 高原環(huán)境對1000m跑步、HRmax和VO2max影響表

3.3 高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員訓(xùn)練方法

煤礦應(yīng)急救援人員大多來自部隊(duì)轉(zhuǎn)業(yè)人員，年齡一般在20～40歲，跨度較大，身體素質(zhì)參差不齊，需要針對高原特殊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)、有效的體能訓(xùn)練，提高應(yīng)急救援人員整體的體能水平。《礦山救護(hù)規(guī)程》第八章“礦山救護(hù)隊(duì)培訓(xùn)與訓(xùn)練”中對日常訓(xùn)練及設(shè)備使用等訓(xùn)練內(nèi)容要求較全面，但對應(yīng)急救援人員體能方面的訓(xùn)練尚未做出明確要求。因此高原地區(qū)應(yīng)急救援人員訓(xùn)練方法一定要有很強(qiáng)的針對性，這樣才能達(dá)到實(shí)戰(zhàn)的要求。訓(xùn)練技術(shù)路線見圖1。3種訓(xùn)練方法分述如下：

（1）固定時(shí)間訓(xùn)練法。這種訓(xùn)練方法重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是時(shí)間固定，通常勻速運(yùn)動的時(shí)間至少要在1～4h，采用集體訓(xùn)練。保持適當(dāng)?shù)目焖俣龋绻袟l件可選擇坡度適當(dāng)?shù)纳角鸬赜?xùn)練，因?yàn)橛?xùn)練中，每當(dāng)應(yīng)急救援人員爬坡的時(shí)候，身體的生理負(fù)荷就會必然增加，效果會更好。訓(xùn)練的目的是增加高原地區(qū)應(yīng)急救援人員最大吸氧量，增加耐力。

圖1 技術(shù)路線圖

（2）變速訓(xùn)練法。訓(xùn)練的速度依照訓(xùn)練的場地、坡度、身體狀況等任意改變，在固定時(shí)間訓(xùn)練法單調(diào)、枯燥的訓(xùn)練之后，安排這種變速訓(xùn)練以消除應(yīng)急救援人員的疲勞，恢復(fù)體力，這種訓(xùn)練方法對應(yīng)急救援人員來說心情是非常愉快的，對增加耐力效果顯著。

（3）短期缺氧訓(xùn)練。要求應(yīng)急救援人員在30～90s的時(shí)間段內(nèi)大運(yùn)動量訓(xùn)練，在10s內(nèi)使心率達(dá)到高峰，緊接著是一個(gè)至少為90s的間歇，心率恢復(fù)到120次／min的水平，往復(fù)訓(xùn)練多次使應(yīng)急救援人員逐步適應(yīng)短期缺氧的要求。這種訓(xùn)練方式使應(yīng)急救援人員在短時(shí)間內(nèi)消耗大量氧分，而間歇期氧分得到補(bǔ)充，同時(shí)肌肉產(chǎn)生的最大乳酸在間歇時(shí)間內(nèi)得到排除。因此，這種訓(xùn)練方法對應(yīng)急救援人員提高體內(nèi)攜氧能力很有用。

3.4 訓(xùn)練后效果比對

通過對15名受試者采用上述方法在西寧進(jìn)行為期3個(gè)月的訓(xùn)練，在這過程中，分別在海拔2260m地區(qū)（西寧）和3260m地區(qū)（青海湖）進(jìn)行測試，結(jié)果表明，1000m跑成績及VO2max明顯提高，圖2和圖3。

4 討論

高原地區(qū)屬于缺氧環(huán)境，對煤礦應(yīng)急救援人員的機(jī)體有不利的影響，隨著海拔升高，這種影響將隨之變大。如：救援人員肌肉組織收縮減少，細(xì)胞內(nèi)呼吸性細(xì)胞體積下降，氧化酶活性降低，使肌肉工作能力下降。煤礦應(yīng)急救援人員長期居住在固定的生活環(huán)境中，其生理機(jī)能及生化代謝，血細(xì)胞等生理參數(shù)已適應(yīng)了生活環(huán)境，處于一種穩(wěn)態(tài)。針對高原環(huán)境海拔梯度大的實(shí)際情況，煤礦應(yīng)急救援人員必須進(jìn)行不同海拔高度下有針對性的體能訓(xùn)練，以滿足不同海拔高度煤礦應(yīng)急救援工作的需要。通過90d訓(xùn)練，在海拔2260m測試中，受試者的VO2max值訓(xùn)練末期和基礎(chǔ)值相比提高顯著，表明受試者肺的換氣效率及呼吸肌力量有所改善，說明高海拔低氧環(huán)境對人體的生理適應(yīng)可能不依賴于器官功能的變化，更為重要的是機(jī)體組織水平的改變；1000m跑的成績雖然隨海拔高度的提高有所下降，但就同一海拔高度跑步成績相比較還是提高很大，且呈線性增長。表明煤礦應(yīng)急救援人員通過上述方法訓(xùn)練后機(jī)體攜氧能力得到提高；訓(xùn)練過程中受訓(xùn)人員主觀體力強(qiáng)度變化不大，積極維度（如平靜性、活躍性、愉悅性等）提高，不良心境有所改善。由于沒有測出1000m跑成績的持續(xù)平穩(wěn)拐點(diǎn)，表明煤礦應(yīng)急救援人員的體能還有潛力可以挖掘，對此應(yīng)進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

（1）隨著海拔的不斷升高，煤礦應(yīng)急救援人員在高原低氧環(huán)境中身高、體重、肺活量、人體爆發(fā)力等基礎(chǔ)指標(biāo)變化不明顯，而VO2max和1000m跑成績有顯著的差別，因此必須加強(qiáng)煤礦應(yīng)急救援人員耐力及做功能力方面的訓(xùn)練。

（2）高原地區(qū)特殊環(huán)境應(yīng)急救援人員應(yīng)采用固定時(shí)間訓(xùn)練、變速訓(xùn)練、短期缺氧訓(xùn)練等方法加強(qiáng)體能訓(xùn)練，提高應(yīng)急救援人員的耐力及體內(nèi)攜氧能力。受試者采用上述方法通過90d訓(xùn)練后經(jīng)測試VO2max和1000m跑成績有顯著的提高，證明本研究提出的針對高原地區(qū)煤礦應(yīng)急救援人員體能訓(xùn)練的方法可行、有效。

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Analysis of physical training of emergency rescue personnel for coal mine accident on plateau area

Wang Gang1，2，Guo Deyong1，Wu Jianmin3
（1.School of Resource and Safety Engineering，China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China；2.School of Chemical Engineering，Qinghai University，Xining，Qinghai 810016，China；3.Qinghai Sports School，Xining，Qinghai 810002，China）

The emergency rescue of coal mine accidents on plateau area is influenced greatly by the natural conditions，and the rescue personnel should adapt themselves to the physical reactions to the high altitude.This paper describes the characteristics of coal mine accidents on the plateau area and the human physiological responses in the high altitude environments.After analyzing the results of physical tests given from the elevations of 400～3450meters of the emergency rescue personnel，the paper gets a training method of strengthening physical fitness of the emergency rescue personnel for coal mine accidents on plateau area，which will improve the stamina and anti－h(huán)ypoxia ability of emergency rescue personnel.

plateau area，coal mine，emergency rescue，personnel training

TD773

A

王剛（1963－），男，青海西寧人，博士研究生，研究方向?yàn)椋菏鹿暑A(yù)防與應(yīng)急救援。

（責(zé)任編輯 梁子榮）