高原地區煤礦應急救援人員體能訓練分析

王 剛 郭德勇 吳建民

（1.中國礦業大學（北京）資源與安全工程學院，北京市海淀區，100083；2.青海大學化工學院，青海省西寧市，810016；3.青海省體育運動學校，青海省西寧市，810002）

高原地區煤礦應急救援人員體能訓練分析

王 剛1，2郭德勇1吳建民3

（1.中國礦業大學（北京）資源與安全工程學院，北京市海淀區，100083；2.青海大學化工學院，青海省西寧市，810016；3.青海省體育運動學校，青海省西寧市，810002）

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

高原地區 煤礦 應急救援 人員訓練

1 引言

高原地區的自然氣候條件與平原差別很大，人到了這樣的環境，機體會出現許多反應來適應環境的變化。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急速趕赴災區后，不同程度地出現高原反應，不但影響到救援工作的順利開展，甚至由于強烈的高原反應被迫離開救援現場，返回平原地區。

青藏高原煤礦絕大多數是地下開采礦，地質條件復雜，災害類型多，分布面廣，海拔高，開采條件差。煤礦應急救援受自然環境影響程度比平原地區大，救援人員可能出現急性高原反應。急性高原反應是機體對高原環境的一種應激性反應，是機體的各種功能通過神經體液的調節在新的基礎上達到新的平衡過程中所呈現的癥狀，若處理不當，可能誘發高原肺水腫和高原腦水腫病變，甚至危及生命。當高原煤礦事故發生后，要求應急救援人員克服對高原環境、高原煤礦事故的恐懼心理，要有頑強的意志和勇敢精神，最重要的是要有適合高原環境煤礦事故救援需要的充沛的體能。在很多企業、高校及研究機構積極推進應急救援建設的同時，必須充分認識高原地區應急救援人員體能訓練的重要意義，不能只重裝備。應急救援隊伍戰斗力是一個綜合的實力，需要把高原地區應急救援人員體能訓練擺在特殊技能訓練的重要位置。因此，在開展高原煤礦應急救援工作中救援人員如何盡快適應高海拔、低氧環境的研究就顯得尤為重要，但目前國內尚未對此開展相關研究工作。

2 人對高海拔地區環境的生物反應（機體反應）

高海拔地區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。研究表明，達到海拔3000m以上地區，人類機體會產生明顯的高原癥狀和體征，主要與高海拔地區的特征有關。高海拔地區具有低氧、低氣壓、低溫、低濕度、高強度日照輻射，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的低氧低壓的環境。在高海拔地區，人的最大攝氧量VO2max和最大運動強度均隨海拔高度升高而降低。寧學寒等研究認為：在海拔1600m以上，高度每升高300m，VO2max降低3.2%；從2100m上到4000m時，高原適應不良反應并非在到達后立即發生，而是在24h左右才處于反應峰期。

初上高原的人在海拔3000m以下高度時，多數不會出現缺氧癥狀，少數人因體質較差或是易感人群，可出現缺氧癥狀；在海拔3000m以上高度時，就會發生一定的缺氧癥狀；在海拔4000m以上的高度時，會出現明顯的缺氧癥狀。人體呼吸系統表現為：快速進入高原地區的人會出現肺通氣量增加，最大攝氧量下降，呼吸深度和頻率同時增加，少數人出現昏厥。心血管系統表現為：由于缺氧，心跳加速，心臟收縮力加強，體內的血液重新分配，致使皮膚及某些內臟血管收縮，導致血液減少，而腦血管及冠狀血管舒張、血流增加，動脈血壓升高；心臟機械做功能力均顯著下降。神經系統表現為：輕度缺氧對人腦皮質的損害是輕微的；中度缺氧時，中樞神經的部分功能會受到影響；重度缺氧則會使大腦皮質受到嚴重損害，引起頭痛、頭暈，以至昏睡、意識喪失，直至危及生命。消化系統表現為：因氣壓降低，可有胃腸脹氣、腹上區脹痛或不適、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。泌尿系統表現為：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，缺氧狀態時人體無氧代謝增加酸性代謝產物增多容易引起機體酸堿平衡失調。

3 應急救援人員體能測試與訓練分析

3.1 救援人員體能測試

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

3.1.1 測試內容

身高、體重和肺活量每到一地休息2h后進行測量；測肺活量，3次中以最大一次為準；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，被測試者在安靜狀態下深吸一口氣閉住，直到不能堅持為止，測2～3次，以最長一次為屏氣時間；用背力計和握力計分別測定受試者背力和握力；分別測定在1min內的仰臥起坐和俯臥撐的次數。在非競賽狀態、著同季服裝條件下，測定受試者最快60m和1000m計時跑時間。

被測試者踏自行車功量計（CGM－II），從0開始，以60r／min的轉速連續蹬車，至力竭終止。終止試驗的判定標準為：心率達180次／min以上或不能保持60r／min速度，出現極度疲勞癥狀。用心電圖機記錄每個負荷末期最后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，計算被測試者的攝氧量和二氧化碳排出量。

3.1.2 測試結果分析

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

（2）高原環境對爆發力指標的影響。從測試結果看，海拔增高對被測試者的爆發力未產生明顯影響，但數據的上下偏差值增大，說明被測試者個體差異隨著海拔增高已出現，見表2。

（3）高原環境對耐力水平的影響見表3。

3.2 高原地區煤礦應急救援人員體能測試結果分析

由表3可知，應急救援人員隨著海拔高度的提高晨脈小幅增高，表明經過代謝調節，心臟功能加強，基礎代謝水平逐漸降低；從應急救援人員測試的握力、背力和60m計時跑等爆發力測試結果上看，高原環境對應急救援人員爆發力不會產生太大影響；對應急救援人員的身高、體重、肺活量等基礎指標無明顯影響，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，表明應急救援人員的耐力及做功能力較低。因此應急救援人員的體能訓練應以增加耐力及增加攜氧能力訓練為主要內容。

表1 高原環境對基礎生理指標影響表

表2 高原環境對力量和速度指標的影響表

表3 高原環境對1000m跑步、HRmax和VO2max影響表

3.3 高原地區煤礦應急救援人員訓練方法

煤礦應急救援人員大多來自部隊轉業人員，年齡一般在20～40歲，跨度較大，身體素質參差不齊，需要針對高原特殊環境進行科學、有效的體能訓練，提高應急救援人員整體的體能水平。《礦山救護規程》第八章“礦山救護隊培訓與訓練”中對日常訓練及設備使用等訓練內容要求較全面，但對應急救援人員體能方面的訓練尚未做出明確要求。因此高原地區應急救援人員訓練方法一定要有很強的針對性，這樣才能達到實戰的要求。訓練技術路線見圖1。3種訓練方法分述如下：

（1）固定時間訓練法。這種訓練方法重點強調的是時間固定，通常勻速運動的時間至少要在1～4h，采用集體訓練。保持適當的快速度，如果有條件可選擇坡度適當的山丘地訓練，因為訓練中，每當應急救援人員爬坡的時候，身體的生理負荷就會必然增加，效果會更好。訓練的目的是增加高原地區應急救援人員最大吸氧量，增加耐力。

圖1 技術路線圖

（2）變速訓練法。訓練的速度依照訓練的場地、坡度、身體狀況等任意改變，在固定時間訓練法單調、枯燥的訓練之后，安排這種變速訓練以消除應急救援人員的疲勞，恢復體力，這種訓練方法對應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）短期缺氧訓練。要求應急救援人員在30～90s的時間段內大運動量訓練，在10s內使心率達到高峰，緊接著是一個至少為90s的間歇，心率恢復到120次／min的水平，往復訓練多次使應急救援人員逐步適應短期缺氧的要求。這種訓練方式使應急救援人員在短時間內消耗大量氧分，而間歇期氧分得到補充，同時肌肉產生的最大乳酸在間歇時間內得到排除。因此，這種訓練方法對應急救援人員提高體內攜氧能力很有用。

3.4 訓練后效果比對

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

4 討論

高原地區屬于缺氧環境，對煤礦應急救援人員的機體有不利的影響，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，細胞內呼吸性細胞體積下降，氧化酶活性降低，使肌肉工作能力下降。煤礦應急救援人員長期居住在固定的生活環境中，其生理機能及生化代謝，血細胞等生理參數已適應了生活環境，處于一種穩態。針對高原環境海拔梯度大的實際情況，煤礦應急救援人員必須進行不同海拔高度下有針對性的體能訓練，以滿足不同海拔高度煤礦應急救援工作的需要。通過90d訓練，在海拔2260m測試中，受試者的VO2max值訓練末期和基礎值相比提高顯著，表明受試者肺的換氣效率及呼吸肌力量有所改善，說明高海拔低氧環境對人體的生理適應可能不依賴于器官功能的變化，更為重要的是機體組織水平的改變；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。表明煤礦應急救援人員通過上述方法訓練后機體攜氧能力得到提高；訓練過程中受訓人員主觀體力強度變化不大，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跑成績的持續平穩拐點，表明煤礦應急救援人員的體能還有潛力可以挖掘，對此應進一步研究。

5 結論

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

（2）高原地區特殊環境應急救援人員應采用固定時間訓練、變速訓練、短期缺氧訓練等方法加強體能訓練，提高應急救援人員的耐力及體內攜氧能力。受試者采用上述方法通過90d訓練后經測試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煤礦應急救援人員體能訓練的方法可行、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－hypoxia 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，研究方向為：事故預防與應急救援。

（責任編輯 梁子榮）