人机工程学在煤矿安全中的应用 安全生产技术 - 安全工程师考试辅导
煤炭行业是我国事故多发，伤亡率最高的产业之一，究其煤矿自身的原因，除了特殊的生产条件之外，主要是安全管理理念和方法的局限。人机工程学是运用人体测量学、生理学、心理学、系统科学、管理学及工程技术等理论知识，来研究人、机、环境之间的关系，通过恰当的设计，使人机系统能协调、高效和安全工作的新兴科学。探讨人机工程学在煤炭安全管理中的应用，既坚持了“以人为本”的科学发展观，更符合煤矿安全生产的实际，有着深远的现实意义。
一、人机工程学在安全生产中的运用
1、人机工程学的基本原理
人机工程学是20世纪中期发展起来的交叉科学，起初是研究在工业设计中如何让人、机匹配，使用起来更加舒适、高效和安全。进入工业化时代，人们认识到，对各种高效能机器和机器系统（生产、运输、航空器等）进行操纵和控制时，整体系统的工作效率主要是由其中人的活动来决定的。人的能力和机器的潜力很好地配合，更能提高管理和控制效率。随着机械化、自动化和电子化的高度发展，人的因素在生产中的影响越来越大，人机协调问题也越来越显得重要，人机工程学在这种背景下逐步发展起来了。
（1）人机工程学的定义
人机工程学是广泛运用人体测量学、生理学、心理学、卫生学、系统科学、管理学及和工程技术等学科的理论和知识，主要研究人、机和环境（人机结合面）之间的关系，怎样使人和机器相互适应，更加协调、高效和安全工作的科学。人机工程学的特点是，在研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，将使用“机”的人和所设计的“机”以及人与“机”所共处的环境作为一个系统来研究，称为“人—机—环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。
（2）人机工程学的研究目的
人机工程学的研究目的是在设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素，即人的生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能；使人操作简便、省力、快速而准确；使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。
（3）人机工程学的研究内容
人机工程学的研究“人”的因素方面，主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学、人的可靠性；研究“机”的因素方面，主要包括显示器和控制器等物的设计；研究“环境”因素方面，主要包括采光、照明、噪声等对人身心产生影响的因素；研究人机系统的整体设计、显示器设、控制器的设计、环境设计、作业方法及人机系统的组织管理等。
2、人机工程学在安全中的运用
随着现代化工业的发展，人机工程学的应用越来越广泛，其于安全工程中的应用，就产生了安全人机工程学。安全人机工程学从安全的角度，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题。安全人机工程学研究人、机械、环境三者之间的相互关系，探讨如何使机械、环境符合人的形态学、生理学、心理学方面的特性，使人、机械、环境相经协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造舒适、高效、安全的劳动条件的学科。
（1）安全人机工程学的研究对象
按照人机工程学理论，在任何一个人类活动场所，总是包括人、机和环境。所谓的人，是指活动的人体即安全主体，人是有意识、有目的地操纵机器和控制环境，同时又接受其反作用。所谓的机，包括劳动工具、机器、劳动手段和环境条件、工艺流程等所有与人相关的物质因素。所谓的环境，是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域（界面）。安全人机工程学主要研究对象是人、机和人机结合面三个安全因素，其目的以保证工作效率为必要条件和以追求实现人的安全（含健康）为目标。
（2）安全人机工程学的任务
安全人机工程学研究的任务主要是，为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如：人体作业的舒适范围（最佳状态）；人体的允许范围（保证工作效率）；人体的安全范围（不致伤害的最低限度和环境要求）；安全防护设施如何适应人的各种使用要求。
（3）安全人机工程学的研究范围
安全人机工程学研究范围及内容是，研究人机之间分工及其相互适应问题，使两者各自发挥优势，达到协调、高效、安全的目的；研究作业环境，创造安全条件，让操作者感到舒适和安全；研究安全防护，用安全装置将危区与人体隔开，消除可能对人的伤害；选择合适的操作者，提高人机关系的协调性，保证安全生产；研究生产过程中，操作者的疲劳原因及减轻疲劳的措施等。 。
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二、矿井安全中人机工程学分析
近年来，随着煤炭生产机械化水平的提高，煤矿井下人、机、环境系统越来越复杂，这种复杂的系统处理不好，不但影响到煤炭生产效率，还会影响到煤矿安全。以安全生产为着眼点，利用人机工程学来分析和认识煤矿人、机、环境系统的特点与问题，可以为煤矿人、机、环境系统的优化提供基础，以保证工作效率的提高和人员的安全（包括健康）。
基于人机工程学的我国煤矿安全生产的分析，可将影响矿井安全生产或者造成事故的基本原因，归纳为人的因素、机的因素、环境的因素。
1、煤矿安全中人的因素分析
在煤矿人、机、环境系统中，人是主体，是操作机械完成生产任务的关键，也是安全事故的主要致因。矿工在生产现场操作机器中，不能按规定操作或操作不准确，从而使系统中的人、机和环境受到损害，造成事故发生。调查新汶矿业煤矿事故中人的不安全行为因素，主要表现在以下几个方面：一是矿工文化程度低，技术素质差，井下生产人员多为农民工，初中一下文化程度占多数，并且流动性大，工作经验欠缺，操作不熟练。二是部分矿工安全意识淡薄，不能按安全规程作业，“三违”问题较多。三是井下生产时间长，劳动强度大，一个班要十几个小时，容易产生疲劳和失误。四是井下高温、潮湿、通风不畅等导致人的生理、心理异常，造成的反应迟钝、操作失误。
2、煤矿安全中机的因素分析
在煤矿人、机、环境系统中，机械是由人来操作进行作业生产的工具，由于机械性能的问题，也是造成事故的原因。机的不安全因素是指机械设备因设计不合理、缺少宜人化、安全性能差、出现故障等，从而造成事故的出现。从新汶矿业发生的事故案例来看，机的原因引发的不安全因素，主要表现在以下几个方面：一是部分矿井机械化、自动化程度低，用人多，缺乏自动安全防护功能。二是设备选型与本矿地质条件、煤层厚度不适宜，设备效能发挥失常。三是机械设备质量有问题，安全可靠性差，从而导致机电等故障。四是大功率机电液一体化采掘机械结构复杂，外形粗大、笨拙、带棱角，使人产生压迫感与操作困难。五是井下机械设备在运行中产生的噪音和震动过大，影响到操作人员的心理和工作状态。
3、煤矿安全中环境的因素分析
在煤矿人、机、环境系统中，井下生产作业环境是人、机在信息交换和功能上接触或互相影响的结合面（或称界面），是影响煤矿人、机、环境系统安全的又一重要因素。煤矿大部分是井下作业，特殊的作业条件带来煤矿整体工作环境比较恶劣。通过新汶矿业的调查了解，引发事故的有关环境因素主要表现在以下几个方面：一是随着井下的延伸，自然灾害增多，除了水、火、瓦斯、煤尘、冒顶外，孙村、华丰矿等还出现了冲击地压等危险源；二是河流水库、盗采沙坑等地面隐患给井下可能带来灾难，如华源公司、协庄矿发生的事故。三是薄煤层、老矿井残留煤等特殊开采，由于作业条件异常而产生事故。四是井下工作面机器的噪声、震动、温度、湿度以及照明通风等指标不达标，影响矿工身心健康导致事故。五是井下系统、巷道、采面设计布局不合理导致事故发生。
煤矿人、机、环境之间是相互联系的一个系统工程，这里把人、机、环境各单元或者说子系统，进行分解、单独剖析，只是出于研究和阐述的方便。 。
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三、应用人机工程学实现矿井安全生产的措施
煤矿井下生产，从人机工程学理论来看，是一个“人、机、环境”系统。因此，在设计矿井人机系统时，要注意把人和机器作为一个整体来考虑，合理地或最优地分配人和机器的功能，保证系统在环境变动下达到要求的目标。根据人机工程学原理，要使整个矿井“人、机、环境”系统达到协调、舒适、高效、安全，联系新汶矿区实际，借鉴安全先进煤矿的经验，可以考虑采取以下措施。
1、针对煤矿人的措施
（1）建立以人为中心的安全管理体制，坚持“安全第一”的方针，在煤矿设计、生产、装备、建设、人力资源配置、生产经营管理中，首先把安全放在第一的位置。（2）在职工中开展安全法制教育，安全知识教育，安全技能教育，安全思想教育，典型事故案例教育等，提高矿工的安全意识和安全技能，全面推行“手指口述”，提高人员操作的准确性。（3）对职工进行“人文关怀”，提高矿工的心理素质，提高矿工的身体素质，推行协庄矿建立职工“个人健康档案”和“安全心理健康诊所”的经验。（4）改革用工制度，全面推行新汶矿业的“以招生代招工”的做法，坚持先培训后上岗，按岗位特种挑选合适人才。（5）改革矿工的工作、休息制度，改善矿工的工作和生活环境，全面推行协庄矿的“四？三”工时制，将传统的“三班倒”改为“四班倒”，减少工人疲劳，保证其精力充沛。 来源：www.jianzhu51.com
2、针对煤矿机采取的措施
（1）提高煤炭生产现代化水平，在推行采掘机械化的同时，提高提升、运输、排水、通风等方面的现代化水平，实行“电脑控制”、“遥控操作”、“无人工作面”，推行华泰矿业的“大巷封闭式管理”等，尽量消除机的不安全。（2）在煤机的设计、制造中，树立“以人为本”的理念，引入“CAE轻量化研究”，对煤机进行结构优化，改变机器设备粗大、笨拙的外观造型，使机械的使用更加安全，操作更加宜人化。（3）研发薄煤层等特殊煤层的采掘机械，减少这些现场人的不舒适、不安全。（4）提高机械设备的自动化、数字化、智能化水平，用自动化、智能化替代手工操作，减少和防止人为的操作失误。（5）降低机械设备的噪音和振动，对设备的显示装置与操纵装置、人机距离与带电体距离进行相合性设计。
3、针对煤矿环境采取的措施
（1）在煤矿的选址、设计、建井过程中，注意地面河流、山体等地貌，地层中含水、地热、瓦斯等伴生物等，对井下开采可能带来的不安全影响。（2）在建井施工中，注意根据生产能力、机械化程度、设备的选型等，合理地布局巷道、工作面，对作业空间的设计要求反映所有机器、设备、工具和人员的操作活动功能之间联系的合理，使作业空间既经济、合理、安全，又能给人员的操作带来方便和舒适。（3）认真分析井下潜在的危险源，对可能发生的瓦斯爆炸、矿井坍塌、漏水渗水等各种潜在灾害进行预测，从技术上制定防止灾害事故发生的预案。（4）深入研究煤炭深部开采中的支护、排水、降温、防冲击地压等技术难题，积极推广孙村矿冰冷降温等深部开采的成熟技术，确保安全采煤。（5）针对矿井下的恶劣工作环境，采取安全防护装置，对井下人员和作业现场进行技术性的防护措施。
4、针对煤矿安全管理采取的措施
保持煤矿人、机、环境系统的协调、高效、安全，需要对其进行持续优化，其管理十分重要。按照人机工程学，管理的措施可以考虑：（1）完善安全生产法规，加强行政监督检查，杜绝煤矿事故发生。（2）煤矿要将安全贯彻到人、机、环境系统的全过程，落实安全第一的方针。（3）企业要推行安全生产责任制，明确分工管理范围和岗位安全职责。（4）建立安全约束激励机制，把安全目标管理和效果与人员收入分配结合起来。（5）建立健全煤矿安全监检机构，选拔技术素质高、责任心强的专业人员充实到安检队伍。（6）加强煤矿安全生产投入，改善矿井安全环境，提高生产机械化、检测数字化水平，不断提高矿井的安全性能。
人机工程学是一门以人为中心，研究人、机、环境系统如何协调、高效、安全工作的科学，应用到煤炭安全生产中，可以使煤矿安全生产从单元管理达到系统管理，从事故应急达到超前预防，从重视生产达到以人为本，对煤矿减少事故发生，提高生产效率，实现安全生产，增加社会效益和经济效益，都将产生深远的影响。
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