韓廣臣：人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于煤礦安全的探討

　　　　　作者單位：山東新汶礦業(yè)集團(tuán)

　　煤炭行業(yè)是我國事故多發(fā)，傷亡率最高的產(chǎn)業(yè)之一，究其煤礦自身的原因，除了特殊的生產(chǎn)條件之外，主要是安全管理理念和方法的局限。人機(jī)工程學(xué)是運(yùn)用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、管理學(xué)及工程技術(shù)等理論知識，來研究人、機(jī)、環(huán)境之間的關(guān)系，通過恰當(dāng)?shù)?a href=http://m.cltuan.cn/sjsm/ target=_blank class=infotextkey>設(shè)計，使人機(jī)系統(tǒng)能協(xié)調(diào)、高效和安全工作的新興科學(xué)。探討人機(jī)工程學(xué)在煤炭安全管理中的應(yīng)用，既堅持了“以人為本”的科學(xué)發(fā)展觀，更符合煤礦安全生產(chǎn)的實際，有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

　　一、人機(jī)工程學(xué)在安全生產(chǎn)中的運(yùn)用
　　1、人機(jī)工程學(xué)的基本原理
　　人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的交叉科學(xué)，起初是研究在工業(yè)設(shè)計中如何讓人、機(jī)匹配，使用起來更加舒適、高效和安全。進(jìn)入工業(yè)化時代，人們認(rèn)識到，對各種高效能機(jī)器和機(jī)器系統(tǒng)(生產(chǎn)、運(yùn)輸、航空器等)進(jìn)行操縱和控制時，整體系統(tǒng)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(jī)器的潛力很好地配合，更能提高管理和控制效率。隨著機(jī)械化、自動化和電子化的高度發(fā)展，人的因素在生產(chǎn)中的影響越來越大，人機(jī)協(xié)調(diào)問題也越來越顯得重要，人機(jī)工程學(xué)在這種背景下逐步發(fā)展起來了。

　　（1）人機(jī)工程學(xué)的定義
　　人機(jī)工程學(xué)是廣泛運(yùn)用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、管理學(xué)及和工程技術(shù)等學(xué)科的理論和知識，主要研究人、機(jī)和環(huán)境（人機(jī)結(jié)合面）之間的關(guān)系，怎樣使人和機(jī)器相互適應(yīng)，更加協(xié)調(diào)、高效和安全工作的科學(xué)。人機(jī)工程學(xué)的特點是，在研究人、機(jī)、環(huán)境三個要素本身特性的基礎(chǔ)上，將使用“機(jī)”的人和所設(shè)計的“機(jī)”以及人與“機(jī)”所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究，稱為“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)。這個系統(tǒng)中，人、機(jī)、環(huán)境三個要素之間相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。

　?。?）人機(jī)工程學(xué)的研究目的
　　人機(jī)工程學(xué)的研究目的是在設(shè)計機(jī)器和設(shè)備及工藝流程、工具以及信息傳遞裝置與信息控制設(shè)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(shù)、生物力學(xué)的需要與可能；使人操作簡便、省力、快速而準(zhǔn)確；使人的工作條件和工作環(huán)境安全衛(wèi)生和舒適；最終目的是為了使人機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)，保障安全健康和提高工作效率。

　?。?）人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容
　　人機(jī)工程學(xué)的研究“人”的因素方面，主要包括人體生理、心理、人體測量及生物力學(xué)、人的可靠性；研究“機(jī)”的因素方面，主要包括顯示器和控制器等物的設(shè)計；研究“環(huán)境”因素方面，主要包括采光、照明、噪聲等對人身心產(chǎn)生影響的因素；研究人機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計、顯示器設(shè)、控制器的設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、作業(yè)方法及人機(jī)系統(tǒng)的組織管理等。

　　2、人機(jī)工程學(xué)在安全中的運(yùn)用
　　隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛，其于安全工程中的應(yīng)用，就產(chǎn)生了安全人機(jī)工程學(xué)。安全人機(jī)工程學(xué)從安全的角度，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法去解決人機(jī)結(jié)合面的安全問題。安全人機(jī)工程學(xué)研究人、機(jī)械、環(huán)境三者之間的相互關(guān)系，探討如何使機(jī)械、環(huán)境符合人的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)方面的特性，使人、機(jī)械、環(huán)境相經(jīng)協(xié)調(diào)，以求達(dá)到人的能力與作業(yè)活動要求相適應(yīng)，創(chuàng)造舒適、高效、安全的勞動條件的學(xué)科。

　?。?）安全人機(jī)工程學(xué)的研究對象
　　按照人機(jī)工程學(xué)理論，在任何一個人類活動場所，總是包括人、機(jī)和環(huán)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(jī)器和控制環(huán)境，同時又接受其反作用。所謂的機(jī)，包括勞動工具、機(jī)器、勞動手段和環(huán)境條件、工藝流程等所有與人相關(guān)的物質(zhì)因素。所謂的環(huán)境,是人和機(jī)在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域（界面）。安全人機(jī)工程學(xué)主要研究對象是人、機(jī)和人機(jī)結(jié)合面三個安全因素，其目的以保證工作效率為必要條件和以追求實現(xiàn)人的安全(含健康)為目標(biāo)。

　?。?）安全人機(jī)工程學(xué)的任務(wù)
　　安全人機(jī)工程學(xué)研究的任務(wù)主要是，為工程技術(shù)設(shè)計者提供人體合理的理論參數(shù)和要求，諸如：人體作業(yè)的舒適范圍（最佳狀態(tài)）；人體的允許范圍（保證工作效率）；人體的安全范圍（不致傷害的最低限度和環(huán)境要求）；安全防護(hù)設(shè)施如何適應(yīng)人的各種使用要求。

　　（3）安全人機(jī)工程學(xué)的研究范圍
　　安全人機(jī)工程學(xué)研究范圍及內(nèi)容是，研究人機(jī)之間分工及其相互適應(yīng)問題，使兩者各自發(fā)揮優(yōu)勢，達(dá)到協(xié)調(diào)、高效、安全的目的；研究作業(yè)環(huán)境，創(chuàng)造安全條件，讓操作者感到舒適和安全；研究安全防護(hù)，用安全裝置將危區(qū)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(jī)關(guān)系的協(xié)調(diào)性，保證安全生產(chǎn)；研究生產(chǎn)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(jī)工程學(xué)分析
　　近年來，隨著煤炭生產(chǎn)機(jī)械化水平的提高，煤礦井下人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)越來越復(fù)雜，這種復(fù)雜的系統(tǒng)處理不好，不但影響到煤炭生產(chǎn)效率，還會影響到煤礦安全。以安全生產(chǎn)為著眼點，利用人機(jī)工程學(xué)來分析和認(rèn)識煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)的特點與問題，可以為煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化提供基礎(chǔ)，以保證工作效率的提高和人員的安全(包括健康)。
基于人機(jī)工程學(xué)的我國煤礦安全生產(chǎn)的分析，可將影響礦井安全生產(chǎn)或者造成事故的基本原因，歸納為人的因素、機(jī)的因素、環(huán)境的因素。

　　1、煤礦安全中人的因素分析
　　在煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)中，人是主體，是操作機(jī)械完成生產(chǎn)任務(wù)的關(guān)鍵，也是安全事故的主要致因。礦工在生產(chǎn)現(xiàn)場操作機(jī)器中，不能按規(guī)定操作或操作不準(zhǔn)確，從而使系統(tǒng)中的人、機(jī)和環(huán)境受到損害，造成事故發(fā)生。調(diào)查新汶礦業(yè)煤礦事故中人的不安全行為因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是礦工文化程度低，技術(shù)素質(zhì)差，井下生產(chǎn)人員多為農(nóng)民工，初中一下文化程度占多數(shù)，并且流動性大，工作經(jīng)驗欠缺，操作不熟練。二是部分礦工安全意識淡薄，不能按安全規(guī)程作業(yè)，“三違”問題較多。三是井下生產(chǎn)時間長，勞動強(qiáng)度大，一個班要十幾個小時，容易產(chǎn)生疲勞和失誤。四是井下高溫、潮濕、通風(fēng)不暢等導(dǎo)致人的生理、心理異常，造成的反應(yīng)遲鈍、操作失誤。

　　2、煤礦安全中機(jī)的因素分析
　　在煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)中，機(jī)械是由人來操作進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)的工具，由于機(jī)械性能的問題，也是造成事故的原因。機(jī)的不安全因素是指機(jī)械設(shè)備因設(shè)計不合理、缺少宜人化、安全性能差、出現(xiàn)故障等，從而造成事故的出現(xiàn)。從新汶礦業(yè)發(fā)生的事故案例來看，機(jī)的原因引發(fā)的不安全因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是部分礦井機(jī)械化、自動化程度低，用人多，缺乏自動安全防護(hù)功能。二是設(shè)備選型與本礦地質(zhì)條件、煤層厚度不適宜，設(shè)備效能發(fā)揮失常。三是機(jī)械設(shè)備質(zhì)量有問題，安全可靠性差，從而導(dǎo)致機(jī)電等故障。四是大功率機(jī)電液一體化采掘機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形粗大、笨拙、帶棱角，使人產(chǎn)生壓迫感與操作困難。五是井下機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音和震動過大，影響到操作人員的心理和工作狀態(tài)。

　　3、煤礦安全中環(huán)境的因素分析
　　在煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)中，井下生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境是人、機(jī)在信息交換和功能上接觸或互相影響的結(jié)合面（或稱界面），是影響煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)安全的又一重要因素。煤礦大部分是井下作業(yè)，特殊的作業(yè)條件帶來煤礦整體工作環(huán)境比較惡劣。通過新汶礦業(yè)的調(diào)查了解，引發(fā)事故的有關(guān)環(huán)境因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是隨著井下的延伸，自然災(zāi)害增多，除了水、火、瓦斯、煤塵、冒頂外，孫村、華豐礦等還出現(xiàn)了沖擊地壓等危險源；二是河流水庫、盜采沙坑等地面隱患給井下可能帶來災(zāi)難，如華源公司、協(xié)莊礦發(fā)生的事故。三是薄煤層、老礦井殘留煤等特殊開采，由于作業(yè)條件異常而產(chǎn)生事故。四是井下工作面機(jī)器的噪聲、震動、溫度、濕度以及照明通風(fēng)等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，影響礦工身心健康導(dǎo)致事故。五是井下系統(tǒng)、巷道、采面設(shè)計布局不合理導(dǎo)致事故發(fā)生。

　　煤礦人、機(jī)、環(huán)境之間是相互聯(lián)系的一個系統(tǒng)工程，這里把人、機(jī)、環(huán)境各單元或者說子系統(tǒng)，進(jìn)行分解、單獨剖析，只是出于研究和闡述的方便。

　　三、應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的措施
　　煤礦井下生產(chǎn)，從人機(jī)工程學(xué)理論來看，是一個“人、機(jī)、環(huán)境”系統(tǒng)。因此，在設(shè)計礦井人機(jī)系統(tǒng)時，要注意把人和機(jī)器作為一個整體來考慮，合理地或最優(yōu)地分配人和機(jī)器的功能，保證系統(tǒng)在環(huán)境變動下達(dá)到要求的目標(biāo)。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，要使整個礦井“人、機(jī)、環(huán)境”系統(tǒng)達(dá)到協(xié)調(diào)、舒適、高效、安全，聯(lián)系新汶礦區(qū)實際，借鑒安全先進(jìn)煤礦的經(jīng)驗，可以考慮采取以下措施。

　　1、針對煤礦人的措施
　?。?）建立以人為中心的安全管理體制，堅持“安全第一”的方針，在煤礦設(shè)計、生產(chǎn)、裝備、建設(shè)、人力資源配置、生產(chǎn)經(jīng)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制教育，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，全面推行“手指口述”，提高人員操作的準(zhǔn)確性。（3）對職工進(jìn)行“人文關(guān)懷”，提高礦工的心理素質(zhì)，提高礦工的身體素質(zhì)，推行協(xié)莊礦建立職工“個人健康檔案”和“安全心理健康診所”的經(jīng)驗。（4）改革用工制度，全面推行新汶礦業(yè)的“以招生代招工”的做法，堅持先培訓(xùn)后上崗，按崗位特種挑選合適人才。（5）改革礦工的工作、休息制度，改善礦工的工作和生活環(huán)境，全面推行協(xié)莊礦的“四•三”工時制，將傳統(tǒng)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(jī)采取的措施
　　（1）提高煤炭生產(chǎn)現(xiàn)代化水平，在推行采掘機(jī)械化的同時，提高提升、運(yùn)輸、排水、通風(fēng)等方面的現(xiàn)代化水平，實行“電腦控制”、“遙控操作”、“無人工作面”，推行華泰礦業(yè)的“大巷封閉式管理”等，盡量消除機(jī)的不安全。（2）在煤機(jī)的設(shè)計、制造中，樹立“以人為本”的理念，引入“CAE輕量化研究”，對煤機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改變機(jī)器設(shè)備粗大、笨拙的外觀造型，使機(jī)械的使用更加安全，操作更加宜人化。（3）研發(fā)薄煤層等特殊煤層的采掘機(jī)械，減少這些現(xiàn)場人的不舒適、不安全。（4）提高機(jī)械設(shè)備的自動化、數(shù)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(jī)械設(shè)備的噪音和振動，對設(shè)備的顯示裝置與操縱裝置、人機(jī)距離與帶電體距離進(jìn)行相合性設(shè)計。

　　3、針對煤礦環(huán)境采取的措施
　?。?）在煤礦的選址、設(shè)計、建井過程中，注意地面河流、山體等地貌，地層中含水、地?zé)?、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(jù)生產(chǎn)能力、機(jī)械化程度、設(shè)備的選型等，合理地布局巷道、工作面，對作業(yè)空間的設(shè)計要求反映所有機(jī)器、設(shè)備、工具和人員的操作活動功能之間聯(lián)系的合理，使作業(yè)空間既經(jīng)濟(jì)、合理、安全，又能給人員的操作帶來方便和舒適。（3）認(rèn)真分析井下潛在的危險源，對可能發(fā)生的瓦斯爆炸、礦井坍塌、漏水滲水等各種潛在災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，從技術(shù)上制定防止災(zāi)害事故發(fā)生的預(yù)案。（4）深入研究煤炭深部開采中的支護(hù)、排水、降溫、防沖擊地壓等技術(shù)難題，積極推廣孫村礦冰冷降溫等深部開采的成熟技術(shù)，確保安全采煤。（5）針對礦井下的惡劣工作環(huán)境，采取安全防護(hù)裝置，對井下人員和作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)性的防護(hù)措施。

　　4、針對煤礦安全管理采取的措施
　　保持煤礦人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、高效、安全，需要對其進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，其管理十分重要。按照人機(jī)工程學(xué)，管理的措施可以考慮：（1）完善安全生產(chǎn)法規(guī)，加強(qiáng)行政監(jiān)督檢查，杜絕煤礦事故發(fā)生。（2）煤礦要將安全貫徹到人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)的全過程，落實安全第一的方針。（3）企業(yè)要推行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確分工管理范圍和崗位安全職責(zé)。（4）建立安全約束激勵機(jī)制，把安全目標(biāo)管理和效果與人員收入分配結(jié)合起來。（5）建立健全煤礦安全監(jiān)檢機(jī)構(gòu)，選拔技術(shù)素質(zhì)高、責(zé)任心強(qiáng)的專業(yè)人員充實到安檢隊伍。（6）加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)投入，改善礦井安全環(huán)境，提高生產(chǎn)機(jī)械化、檢測數(shù)字化水平，不斷提高礦井的安全性能。

　　人機(jī)工程學(xué)是一門以人為中心，研究人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)、高效、安全工作的科學(xué)，應(yīng)用到煤炭安全生產(chǎn)中，可以使煤礦安全生產(chǎn)從單元管理達(dá)到系統(tǒng)管理，從事故應(yīng)急達(dá)到超前預(yù)防，從重視生產(chǎn)達(dá)到以人為本，對煤礦減少事故發(fā)生，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，增加社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。