韓廣臣:人機工程學應用於煤礦安全的探討
作者:佚名
2009-11-27 15:48
來源:中國煤炭新聞網
作者單位:山東新汶礦業集團
煤炭行業是我國 02manbetx.com 多發,傷亡率最高的產業之一,究其 煤礦自身的原因,除了特殊的生產條件之外,主要是 安全 管理理念和方法的局限。人機工程學是運用人體測量學、生理學、心理學、係統科學、 管理學及工程技術等理論知識,來研究人、機、環境之間的關係,通過恰當的 設計,使人機係統能協調、高效和 安全工作的新興科學。探討人機工程學在煤炭 安全 管理中的應用,既堅持了“以人為本”的科學發展觀,更符合 煤礦 安全生產的實際,有著深遠的現實意義。
一、人機工程學在安全生產中的運用
1、人機工程學的基本原理
人機工程學是20世紀中期發展起來的交叉科學,起初是研究在工業 設計中如何讓人、機匹配,使用起來更加舒適、高效和安全。進入工業化時代,人們認識到,對各種高效能機器和機器係統(生產、運輸、航空器等)進行操縱和控製時,整體係統的工作效率主要是由其中人的活動來決定的。人的能力和機器的潛力很好地配合,更能提高 管理和控製效率。隨著機械化、自動化和電子化的高度發展,人的因素在生產中的影響越來越大,人機協調問題也越來越顯得重要,人機工程學在這種背景下逐步發展起來了。
(1)人機工程學的定義
人機工程學是廣泛運用人體測量學、生理學、心理學、衛生學、係統科學、管理學及和工程技術等學科的理論和知識,主要研究人、機和環境(人機結合麵)之間的關係,怎樣使人和機器相互適應,更加協調、高效和安全工作的科學。人機工程學的特點是,在研究人、機、環境三個要素本身特性的基礎上,將使用“機”的人和所 設計的“機”以及人與“機”所共處的環境作為一個係統來研究,稱為“人—機—環境”係統。這個係統中,人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關係決定著係統總體的性能。
(2)人機工程學的研究目的
人機工程學的研究目的是在 設計機器和設備及工藝流程、工具以及信息傳遞裝置與信息控製設備時,必須考慮人的各種因素,即人的生理的和心理的及人體測量參數、生物力學的需要與可能;使人操作簡便、省力、快速而準確;使人的工作條件和工作環境安全衛生和舒適;最終目的是為了使人機係統協調,保障安全健康和提高工作效率。
(3)人機工程學的研究內容
人機工程學的研究“人”的因素方麵,主要包括人體生理、心理、人體測量及生物力學、人的可靠性;研究“機”的因素方麵,主要包括顯示器和控製器等物的設計;研究“環境”因素方麵,主要包括采光、照明、噪聲等對人身心產生影響的因素;研究人機係統的整體設計、顯示器設、控製器的設計、環境設計、作業方法及人機係統的組織管理等。
2、人機工程學在安全中的運用
隨著現代化工業的發展,人機工程學的應用越來越廣泛,其於安全工程中的應用,就產生了安全人機工程學。安全人機工程學從安全的角度,運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合麵的安全問題。安全人機工程學研究人、機械、環境三者之間的相互關係,探討如何使機械、環境符合人的形態學、生理學、心理學方麵的特性,使人、機械、環境相經協調,以求達到人的能力與作業活動要求相適應,創造舒適、高效、安全的勞動條件的學科。
(1)安全人機工程學的研究對象
按照人機工程學理論,在任何一個人類活動場所,總是包括人、機和環境。所謂的人,是指活動的人體即安全主體,人是有意識、有目的地操縱機器和控製環境,同時又接受其反作用。所謂的機,包括勞動工具、機器、勞動手段和環境條件、工藝流程等所有與人相關的物質因素。所謂的環境,是人和機在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域(界麵)。安全人機工程學主要研究對象是人、機和人機結合麵三個安全因素,其目的以保證工作效率為必要條件和以追求實現人的安全(含健康)為目標。
(2)安全人機工程學的任務
安全人機工程學研究的任務主要是,為工程技術設計者提供人體合理的理論參數和要求,諸如:人體作業的舒適範圍(最佳狀態);人體的允許範圍(保證工作效率);人體的安全範圍(不致傷害的最低限度和環境要求);安全防護設施如何適應人的各種使用要求。
(3)安全人機工程學的研究範圍
安全人機工程學研究範圍及內容是,研究人機之間分工及其相互適應問題,使兩者各自發揮優勢,達到協調、高效、安全的目的;研究作業環境,創造安全條件,讓操作者感到舒適和安全;研究安全防護,用安全裝置將危區與人體隔開,消除可能對人的傷害;選擇合適的操作者,提高人機關係的協調性,保證安全生產;研究生產過程中,操作者的疲勞原因及減輕疲勞的 措施等。
二、礦井安全中人機工程學03manbetx
近年來,隨著煤炭生產機械化水平的提高, 煤礦井下人、機、環境係統越來越複雜,這種複雜的係統處理不好,不但影響到煤炭生產效率,還會影響到 煤礦安全。以安全生產為著眼點,利用人機工程學來 03manbetx 和認識煤礦人、機、環境係統的特點與問題,可以為煤礦人、機、環境係統的優化提供基礎,以保證工作效率的提高和人員的安全(包括健康)。
基於人機工程學的我國 煤礦安全生產的 03manbetx ,可將影響礦井安全生產或者造成 02manbetx.com 的基本原因,歸納為人的因素、機的因素、環境的因素。
1、煤礦安全中人的因素03manbetx
在煤礦人、機、環境係統中,人是主體,是操作機械完成生產任務的關鍵,也是安全 02manbetx.com 的主要致因。礦工在生產現場操作機器中,不能按規定操作或操作不準確,從而使係統中的人、機和環境受到損害,造成 02manbetx.com 發生。調查新汶礦業 02manbetx.com 中人的不安全行為因素,主要表現在以下幾個方麵:一是礦工 文化程度低,技術素質差,井下生產人員多為農民工,初中一下 文化程度占多數,並且流動性大,工作經驗欠缺,操作不熟練。二是部分礦工安全意識淡薄,不能按 01manbetx 01manbetx 作業,“三違”問題較多。三是井下生產時間長,勞動強度大,一個班要十幾個小時,容易產生疲勞和失誤。四是井下高溫、潮濕、通風不暢等導致人的生理、心理異常,造成的反應遲鈍、操作失誤。
2、煤礦安全中機的因素分析
在煤礦人、機、環境係統中,機械是由人來操作進行作業生產的工具,由於機械性能的問題,也是造成事故的原因。機的不安全因素是指機械設備因設計不合理、缺少宜人化、安全性能差、出現故障等,從而造成事故的出現。從新汶礦業發生的事故 案例來看,機的原因引發的不安全因素,主要表現在以下幾個方麵:一是部分礦井機械化、自動化程度低,用人多,缺乏自動安全防護功能。二是設備選型與本礦地質條件、煤層厚度不適宜,設備效能發揮失常。三是機械設備質量有問題,安全可靠性差,從而導致機電等故障。四是大功率機電液一體化采掘機械結構複雜,外形粗大、笨拙、帶棱角,使人產生壓迫感與操作困難。五是井下機械設備在運行中產生的噪音和震動過大,影響到操作人員的心理和工作狀態。
3、煤礦安全中環境的因素分析
在煤礦人、機、環境係統中,井下生產作業環境是人、機在信息交換和功能上接觸或互相影響的結合麵(或稱界麵),是影響煤礦人、機、環境係統安全的又一重要因素。煤礦大部分是井下作業,特殊的作業條件帶來煤礦整體工作環境比較惡劣。通過新汶礦業的調查了解,引發事故的有關環境因素主要表現在以下幾個方麵:一是隨著井下的延伸,自然災害增多,除了水、火、瓦斯、煤塵、冒頂外,孫村、華豐礦等還出現了衝擊地壓等危險源;二是河流水庫、盜采沙坑等地麵隱患給井下可能帶來災難,如華源公司、協莊礦發生的事故。三是薄煤層、老礦井殘留煤等特殊開采,由於作業條件異常而產生事故。四是井下工作麵機器的噪聲、震動、溫度、濕度以及照明通風等指標不達標,影響礦工身心健康導致事故。五是井下係統、巷道、采麵設計布局不合理導致事故發生。
煤礦人、機、環境之間是相互聯係的一個係統工程,這裏把人、機、環境各單元或者說子係統,進行分解、單獨剖析,隻是出於研究和闡述的方便。
三、應用人機工程學實現礦井安全生產的措施
煤礦井下生產,從人機工程學理論來看,是一個“人、機、環境”係統。因此,在設計礦井人機係統時,要注意把人和機器作為一個整體來考慮,合理地或最優地分配人和機器的功能,保證係統在環境變動下達到要求的目標。根據人機工程學原理,要使整個礦井“人、機、環境”係統達到協調、舒適、高效、安全,聯係新汶礦區實際,借鑒安全先進煤礦的經驗,可以考慮采取以下 措施。
1、針對煤礦人的措施
(1)建立以人為中心的 安全管理體製,堅持“安全第一”的方針,在煤礦設計、生產、裝備、建設、人力資源配置、生產經營管理中,首先把安全放在第一的位置。(2)在職工中開展安全法製教育, 安全知識教育,安全技能教育,安全思想教育,典型事故 案例教育等,提高礦工的安全意識和安全技能,全麵推行“手指口述”,提高人員操作的準確性。(3)對職工進行“人文關懷”,提高礦工的心理素質,提高礦工的身體素質,推行協莊礦建立職工“個人健康檔案”和“安全心理健康診所”的經驗。(4)改革用工 製度,全麵推行新汶礦業的“以招生代招工”的做法,堅持先培訓後上崗,按崗位特種挑選合適人才。(5)改革礦工的工作、休息 製度,改善礦工的工作和生活環境,全麵推行協莊礦的“四•三”工時製,將傳統的“三班倒”改為“四班倒”,減少工人疲勞,保證其精力充沛。
2、針對煤礦機采取的措施
(1)提高煤炭生產現代化水平,在推行采掘機械化的同時,提高提升、運輸、排水、通風等方麵的現代化水平,實行“電腦控製”、“遙控操作”、“無人工作麵”,推行華泰礦業的“大巷封閉式管理”等,盡量消除機的不安全。(2)在煤機的設計、製造中,樹立“以人為本”的理念,引入“CAE輕量化研究”,對煤機進行結構優化,改變機器設備粗大、笨拙的外觀造型,使機械的使用更加安全,操作更加宜人化。(3)研發薄煤層等特殊煤層的采掘機械,減少這些現場人的不舒適、不安全。(4)提高機械設備的自動化、數字化、智能化水平,用自動化、智能化替代手工操作,減少和防止人為的操作失誤。(5)降低機械設備的噪音和振動,對設備的顯示裝置與操縱裝置、人機距離與帶電體距離進行相合性設計。
3、針對煤礦環境采取的措施
(1)在煤礦的選址、設計、建井過程中,注意地麵河流、山體等地貌,地層中含水、地熱、瓦斯等伴生物等,對井下開采可能帶來的不安全影響。(2)在建井施工中,注意根據生產能力、機械化程度、設備的選型等,合理地布局巷道、工作麵,對作業空間的設計要求反映所有機器、設備、工具和人員的操作活動功能之間聯係的合理,使作業空間既經濟、合理、安全,又能給人員的操作帶來方便和舒適。(3)認真分析井下潛在的危險源,對可能發生的瓦斯爆炸、礦井坍塌、漏水滲水等各種潛在災害進行預測,從技術上製定防止災害事故發生的 預案。(4)深入研究煤炭深部開采中的支護、排水、降溫、防衝擊地壓等技術難題,積極推廣孫村礦冰冷降溫等深部開采的成熟技術,確保安全采煤。(5)針對礦井下的惡劣工作環境,采取安全防護裝置,對井下人員和作業現場進行技術性的防護措施。
4、針對煤礦安全管理采取的措施
保持煤礦人、機、環境係統的協調、高效、安全,需要對其進行持續優化,其管理十分重要。按照人機工程學,管理的措施可以考慮:(1)完善安全生產 法規,加強行政監督檢查,杜絕 02manbetx.com 發生。(2)煤礦要將安全貫徹到人、機、環境係統的全過程,落實安全第一的方針。(3)企業要推行安全生產責任製,明確分工管理範圍和崗位安全職責。(4)建立安全約束激勵機製,把安全目標管理和效果與人員收入分配結合起來。(5)建立健全煤礦安全監檢機構,選拔技術素質高、責任心強的專業人員充實到安檢隊伍。(6)加強煤礦安全生產投入,改善礦井安全環境,提高生產機械化、檢測數字化水平,不斷提高礦井的安全性能。
人機工程學是一門以人為中心,研究人、機、環境係統如何協調、高效、安全工作的科學,應用到煤炭安全生產中,可以使煤礦安全生產從單元管理達到係統管理,從事故應急達到超前預防,從重視生產達到以人為本,對煤礦減少事故發生,提高生產效率,實現安全生產,增加社會效益和經濟效益,都將產生深遠的影響。
煤炭行業是我國 02manbetx.com 多發,傷亡率最高的產業之一,究其 煤礦自身的原因,除了特殊的生產條件之外,主要是 安全 管理理念和方法的局限。人機工程學是運用人體測量學、生理學、心理學、係統科學、 管理學及工程技術等理論知識,來研究人、機、環境之間的關係,通過恰當的 設計,使人機係統能協調、高效和 安全工作的新興科學。探討人機工程學在煤炭 安全 管理中的應用,既堅持了“以人為本”的科學發展觀,更符合 煤礦 安全生產的實際,有著深遠的現實意義。
一、人機工程學在安全生產中的運用
1、人機工程學的基本原理
人機工程學是20世紀中期發展起來的交叉科學,起初是研究在工業 設計中如何讓人、機匹配,使用起來更加舒適、高效和安全。進入工業化時代,人們認識到,對各種高效能機器和機器係統(生產、運輸、航空器等)進行操縱和控製時,整體係統的工作效率主要是由其中人的活動來決定的。人的能力和機器的潛力很好地配合,更能提高 管理和控製效率。隨著機械化、自動化和電子化的高度發展,人的因素在生產中的影響越來越大,人機協調問題也越來越顯得重要,人機工程學在這種背景下逐步發展起來了。
(1)人機工程學的定義
人機工程學是廣泛運用人體測量學、生理學、心理學、衛生學、係統科學、管理學及和工程技術等學科的理論和知識,主要研究人、機和環境(人機結合麵)之間的關係,怎樣使人和機器相互適應,更加協調、高效和安全工作的科學。人機工程學的特點是,在研究人、機、環境三個要素本身特性的基礎上,將使用“機”的人和所 設計的“機”以及人與“機”所共處的環境作為一個係統來研究,稱為“人—機—環境”係統。這個係統中,人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關係決定著係統總體的性能。
(2)人機工程學的研究目的
人機工程學的研究目的是在 設計機器和設備及工藝流程、工具以及信息傳遞裝置與信息控製設備時,必須考慮人的各種因素,即人的生理的和心理的及人體測量參數、生物力學的需要與可能;使人操作簡便、省力、快速而準確;使人的工作條件和工作環境安全衛生和舒適;最終目的是為了使人機係統協調,保障安全健康和提高工作效率。
(3)人機工程學的研究內容
人機工程學的研究“人”的因素方麵,主要包括人體生理、心理、人體測量及生物力學、人的可靠性;研究“機”的因素方麵,主要包括顯示器和控製器等物的設計;研究“環境”因素方麵,主要包括采光、照明、噪聲等對人身心產生影響的因素;研究人機係統的整體設計、顯示器設、控製器的設計、環境設計、作業方法及人機係統的組織管理等。
2、人機工程學在安全中的運用
隨著現代化工業的發展,人機工程學的應用越來越廣泛,其於安全工程中的應用,就產生了安全人機工程學。安全人機工程學從安全的角度,運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合麵的安全問題。安全人機工程學研究人、機械、環境三者之間的相互關係,探討如何使機械、環境符合人的形態學、生理學、心理學方麵的特性,使人、機械、環境相經協調,以求達到人的能力與作業活動要求相適應,創造舒適、高效、安全的勞動條件的學科。
(1)安全人機工程學的研究對象
按照人機工程學理論,在任何一個人類活動場所,總是包括人、機和環境。所謂的人,是指活動的人體即安全主體,人是有意識、有目的地操縱機器和控製環境,同時又接受其反作用。所謂的機,包括勞動工具、機器、勞動手段和環境條件、工藝流程等所有與人相關的物質因素。所謂的環境,是人和機在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域(界麵)。安全人機工程學主要研究對象是人、機和人機結合麵三個安全因素,其目的以保證工作效率為必要條件和以追求實現人的安全(含健康)為目標。
(2)安全人機工程學的任務
安全人機工程學研究的任務主要是,為工程技術設計者提供人體合理的理論參數和要求,諸如:人體作業的舒適範圍(最佳狀態);人體的允許範圍(保證工作效率);人體的安全範圍(不致傷害的最低限度和環境要求);安全防護設施如何適應人的各種使用要求。
(3)安全人機工程學的研究範圍
安全人機工程學研究範圍及內容是,研究人機之間分工及其相互適應問題,使兩者各自發揮優勢,達到協調、高效、安全的目的;研究作業環境,創造安全條件,讓操作者感到舒適和安全;研究安全防護,用安全裝置將危區與人體隔開,消除可能對人的傷害;選擇合適的操作者,提高人機關係的協調性,保證安全生產;研究生產過程中,操作者的疲勞原因及減輕疲勞的 措施等。
二、礦井安全中人機工程學03manbetx
近年來,隨著煤炭生產機械化水平的提高, 煤礦井下人、機、環境係統越來越複雜,這種複雜的係統處理不好,不但影響到煤炭生產效率,還會影響到 煤礦安全。以安全生產為著眼點,利用人機工程學來 03manbetx 和認識煤礦人、機、環境係統的特點與問題,可以為煤礦人、機、環境係統的優化提供基礎,以保證工作效率的提高和人員的安全(包括健康)。
基於人機工程學的我國 煤礦安全生產的 03manbetx ,可將影響礦井安全生產或者造成 02manbetx.com 的基本原因,歸納為人的因素、機的因素、環境的因素。
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2、煤礦安全中機的因素分析
在煤礦人、機、環境係統中,機械是由人來操作進行作業生產的工具,由於機械性能的問題,也是造成事故的原因。機的不安全因素是指機械設備因設計不合理、缺少宜人化、安全性能差、出現故障等,從而造成事故的出現。從新汶礦業發生的事故 案例來看,機的原因引發的不安全因素,主要表現在以下幾個方麵:一是部分礦井機械化、自動化程度低,用人多,缺乏自動安全防護功能。二是設備選型與本礦地質條件、煤層厚度不適宜,設備效能發揮失常。三是機械設備質量有問題,安全可靠性差,從而導致機電等故障。四是大功率機電液一體化采掘機械結構複雜,外形粗大、笨拙、帶棱角,使人產生壓迫感與操作困難。五是井下機械設備在運行中產生的噪音和震動過大,影響到操作人員的心理和工作狀態。
3、煤礦安全中環境的因素分析
在煤礦人、機、環境係統中,井下生產作業環境是人、機在信息交換和功能上接觸或互相影響的結合麵(或稱界麵),是影響煤礦人、機、環境係統安全的又一重要因素。煤礦大部分是井下作業,特殊的作業條件帶來煤礦整體工作環境比較惡劣。通過新汶礦業的調查了解,引發事故的有關環境因素主要表現在以下幾個方麵:一是隨著井下的延伸,自然災害增多,除了水、火、瓦斯、煤塵、冒頂外,孫村、華豐礦等還出現了衝擊地壓等危險源;二是河流水庫、盜采沙坑等地麵隱患給井下可能帶來災難,如華源公司、協莊礦發生的事故。三是薄煤層、老礦井殘留煤等特殊開采,由於作業條件異常而產生事故。四是井下工作麵機器的噪聲、震動、溫度、濕度以及照明通風等指標不達標,影響礦工身心健康導致事故。五是井下係統、巷道、采麵設計布局不合理導致事故發生。
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三、應用人機工程學實現礦井安全生產的措施
煤礦井下生產,從人機工程學理論來看,是一個“人、機、環境”係統。因此,在設計礦井人機係統時,要注意把人和機器作為一個整體來考慮,合理地或最優地分配人和機器的功能,保證係統在環境變動下達到要求的目標。根據人機工程學原理,要使整個礦井“人、機、環境”係統達到協調、舒適、高效、安全,聯係新汶礦區實際,借鑒安全先進煤礦的經驗,可以考慮采取以下 措施。
1、針對煤礦人的措施
(1)建立以人為中心的 安全管理體製,堅持“安全第一”的方針,在煤礦設計、生產、裝備、建設、人力資源配置、生產經營管理中,首先把安全放在第一的位置。(2)在職工中開展安全法製教育, 安全知識教育,安全技能教育,安全思想教育,典型事故 案例教育等,提高礦工的安全意識和安全技能,全麵推行“手指口述”,提高人員操作的準確性。(3)對職工進行“人文關懷”,提高礦工的心理素質,提高礦工的身體素質,推行協莊礦建立職工“個人健康檔案”和“安全心理健康診所”的經驗。(4)改革用工 製度,全麵推行新汶礦業的“以招生代招工”的做法,堅持先培訓後上崗,按崗位特種挑選合適人才。(5)改革礦工的工作、休息 製度,改善礦工的工作和生活環境,全麵推行協莊礦的“四•三”工時製,將傳統的“三班倒”改為“四班倒”,減少工人疲勞,保證其精力充沛。
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3、針對煤礦環境采取的措施
(1)在煤礦的選址、設計、建井過程中,注意地麵河流、山體等地貌,地層中含水、地熱、瓦斯等伴生物等,對井下開采可能帶來的不安全影響。(2)在建井施工中,注意根據生產能力、機械化程度、設備的選型等,合理地布局巷道、工作麵,對作業空間的設計要求反映所有機器、設備、工具和人員的操作活動功能之間聯係的合理,使作業空間既經濟、合理、安全,又能給人員的操作帶來方便和舒適。(3)認真分析井下潛在的危險源,對可能發生的瓦斯爆炸、礦井坍塌、漏水滲水等各種潛在災害進行預測,從技術上製定防止災害事故發生的 預案。(4)深入研究煤炭深部開采中的支護、排水、降溫、防衝擊地壓等技術難題,積極推廣孫村礦冰冷降溫等深部開采的成熟技術,確保安全采煤。(5)針對礦井下的惡劣工作環境,采取安全防護裝置,對井下人員和作業現場進行技術性的防護措施。
4、針對煤礦安全管理采取的措施
保持煤礦人、機、環境係統的協調、高效、安全,需要對其進行持續優化,其管理十分重要。按照人機工程學,管理的措施可以考慮:(1)完善安全生產 法規,加強行政監督檢查,杜絕 02manbetx.com 發生。(2)煤礦要將安全貫徹到人、機、環境係統的全過程,落實安全第一的方針。(3)企業要推行安全生產責任製,明確分工管理範圍和崗位安全職責。(4)建立安全約束激勵機製,把安全目標管理和效果與人員收入分配結合起來。(5)建立健全煤礦安全監檢機構,選拔技術素質高、責任心強的專業人員充實到安檢隊伍。(6)加強煤礦安全生產投入,改善礦井安全環境,提高生產機械化、檢測數字化水平,不斷提高礦井的安全性能。
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