人-機(jī)-環(huán)境在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

李洪剛

（黑龍江科技學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027）

0 引言

人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程是一門研究和應(yīng)用范圍都極為廣泛的綜合性邊緣學(xué)科。在人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程中，研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計的機(jī)器與環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特點(diǎn)，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。人-機(jī)-環(huán)境是既相輔相成，又互相制約的功能因素，三者構(gòu)成的系統(tǒng)又對人施加影響，它可以造福于人，也可以傷害于人。

我國的煤礦96%是地下開采，煤礦工人在井下作業(yè)均是處于人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中，由于受自然條件所限，又存在較多的污染因素和危險性因素。隨著開采過程不斷移動，采煤環(huán)境不斷改變和惡化，煤礦工人在井下面臨多種惡劣的環(huán)境因素,如工作現(xiàn)場狹窄、高溫、高濕、噪聲、照明不足、粉塵及有害氣體等。長期處于這種環(huán)境中的工人，生理和心理就會受到影響，容易產(chǎn)生人為失誤，從而誘發(fā)事故，可見環(huán)境因素對人的影響是非常大的。筆者從井下環(huán)境對人的生理和心理的影響進(jìn)行分析，從保證人體的健康、安全、舒適和高效出發(fā)，提出了一些相應(yīng)的改善井下環(huán)境的措施。

1 井下環(huán)境對人的影響

煤礦工人在工作中面臨著多種環(huán)境因素,這些惡劣環(huán)境因素的危害性非常大，影響到工人的工作效率、損傷身體,甚至危及人的生命。由于煤礦井下工人工作環(huán)境的特殊性與嚴(yán)峻性，筆者從影響人的行為的井下環(huán)境因素包括溫度、濕度、氣流速度、照明和噪聲進(jìn)行如下分析：

（1）溫度對人的影響。溫度是影響煤礦井下環(huán)境的重要指標(biāo)之一，隨著礦井采掘工作不斷向井田深部發(fā)展,由于地?zé)?、壓縮熱、機(jī)械熱、氧化熱等各種熱源的影響，越來越多的礦井不可避免地出現(xiàn)高溫問題。人體對高溫的忍受能力是有限度的，煤礦井下最適宜的溫度為18～23℃，超過這個范圍，人的生理和心理就會受到影響；環(huán)境溫度超過32℃，人體的熱平衡、水鹽代謝、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)都會遭到破壞，所以通常把32℃以上的生產(chǎn)勞動環(huán)境作為高溫環(huán)境。高溫環(huán)境直接影響人的體溫，人體為了保持體溫恒定，有一定的自我調(diào)節(jié)機(jī)能，但很有限，當(dāng)超過人體的正常調(diào)節(jié)限度時，人的生理機(jī)能就會遭到破壞，體內(nèi)平衡受到損害，從而影響心理情緒，造成心理障礙，行為出現(xiàn)反常，因而容易發(fā)生違章作業(yè)，誘發(fā)事故。

（2）濕度和風(fēng)速對人的影響。井下的濕度和風(fēng)速也是影響工作環(huán)境的重要指標(biāo)。由于井下空氣濕度大,煤礦井下工人很多都患有風(fēng)濕病；在高溫環(huán)境下,當(dāng)相對濕度超過70%時,空氣潮濕,氣流不暢,人體通過蒸發(fā)汗液的散熱能力顯著降低,人體排出汗液及熱量的過程受到阻遏,就會產(chǎn)生悶熱感和煩躁情緒,體能減退,極易產(chǎn)生誤操作。

井下風(fēng)速主要取決于風(fēng)量和巷道斷面積的大小,風(fēng)速過大和過小都不利于井下工人作業(yè)。太高的風(fēng)速不僅使人體的熱量和水分散失過快，過早產(chǎn)生疲勞,還會吹起礦塵；太低的風(fēng)速不僅不利于散熱，使工人產(chǎn)生悶熱感,還會使瓦斯等有害氣體聚集超限,增加安全隱患。

（3）噪聲對人的影響。噪聲指環(huán)境中起干擾作用的聲音、人們感到吵鬧的聲音或不需要的聲音。環(huán)境噪聲不僅妨礙工作者對聽覺信息的感知，過高的噪聲還會造成生理或心理上的不良反應(yīng)，如增加人的疲勞程度，影響人的反應(yīng)能力和情緒和主動性，延長反應(yīng)時間，分散注意力，使人產(chǎn)生單調(diào)乏味、煩惱、暴躁，導(dǎo)致多種疾病，因而將影響操作者的工作效能、舒適性或聽覺器官的健康。研究證明，由于噪聲對視覺的影響作用于視覺器官，還可引起視力模糊、搖曳，觀察力降低，是影響工人操作準(zhǔn)確性，導(dǎo)致事故發(fā)生的重要原因之一。煤礦井下部分作業(yè)地點(diǎn)如采煤工作面、掘進(jìn)頭、裝載點(diǎn)等的噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人能接受的范圍，正因為如此，高噪聲的地點(diǎn)也是礦井事故的高發(fā)地點(diǎn)。

（4）照明對人的影響。良好的光環(huán)境對降低事故發(fā)生率和保護(hù)工作人員的視力和安全有明顯的效果。視覺是人接受信息、認(rèn)識事物的主要感覺，接受信息量占人體感覺器官的80%左右。作業(yè)場所的照明條件直接影響到人的視覺功能。作業(yè)場所的照明條件達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，照度水平低，使人觀察事物吃力，增加體能消耗，惡化眼的調(diào)視和聚會能力引起眼睛疲勞，易造成判斷錯誤而導(dǎo)致事故發(fā)生。我國很多煤礦井下照明達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，工人常常由于看不清自己所處的環(huán)境，如巷道圍巖、頂板狀況、井口位置、車輛的運(yùn)行狀況等，而發(fā)生事故；因為看不清采場頂板或井巷周壁巖石冒落征兆，造成冒頂片幫傷害以及因看不清溜井口而發(fā)生墜井事故也時有發(fā)生。

此外，井下照明中，亮度、眩光、對人都有一定影響。由于物體反射率不同，產(chǎn)生的亮度也有所不同。礦井巖壁的反射率很低，即使采用很強(qiáng)的光線仍感照明不足；在視野內(nèi)因看見亮度過高的點(diǎn)或面所引起的障礙，稱為眩光，眩光使視覺受到高度的刺激，并使大腦皮質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生相互作用，從而對觀察目標(biāo)產(chǎn)生模糊，使視覺產(chǎn)生疲勞，視力下降，同時使人煩惱，注意力不集中，影響工人操作質(zhì)量，因此應(yīng)該盡力加以避免和限制。

2 改善井下環(huán)境的一些措施

針對以上井下環(huán)境對人的影響的因素分析，采用一些相應(yīng)的改善措施至關(guān)重要。

（1）切實做好礦井通風(fēng)管理，降低環(huán)境的氣溫、濕度和粉塵濃度。加強(qiáng)通風(fēng)是井下降溫的措施之一。當(dāng)通風(fēng)不能滿足降溫的需要時，應(yīng)該考慮采用制冷降溫措施。通過加強(qiáng)通風(fēng)和礦井排水，盡量減少積水是降低空氣濕度的主要方法；另外，在井下主要巷道及工作面放置吸水材料，并設(shè)置一些去濕裝置，也是十分有效的降濕措施。井下主要通過改善巷道斷面積的大小和增加局部調(diào)節(jié)風(fēng)速裝置來控制風(fēng)速。

（2） 由于井下的特定環(huán)境，不利于噪聲能量的釋放，所以應(yīng)盡量使用噪聲較小的設(shè)備。通過降低噪聲源的強(qiáng)度、減少接觸時間、改變噪聲的頻譜和類型及接觸方式、控制噪聲傳播、個人防護(hù)，減少振動、寒冷及某些有毒物質(zhì)共同存在等方面解決。

（3）在工作面位置，要合理的分布光源和限制光源的亮度，避免眩光的出現(xiàn)影響礦工的正常工作。對于強(qiáng)烈的人工光源而引起的直接眩光，可以通過減少引起眩光的高亮度的面積；增加視線和眩光源間的角度；提高眩光源周圍地區(qū)的亮度等方法來加以限制。對于由視野內(nèi)表面反射而產(chǎn)生的反射眩光，則可以通過降低光源亮度、改變光源位置或改變作業(yè)對象的位置，使反射眩光避開觀察者的眼睛；或變更反射物體表面的性質(zhì)，使之不產(chǎn)生或少產(chǎn)生反射；也可以提高周圍環(huán)境亮度，以減少反射物與周圍環(huán)境之間的亮度對比來限制反射眩光。

（4）利用色彩的感情效果，改變照明水平和反映照明光性質(zhì)的色溫來影響人的舒適感，在工作場所構(gòu)成一個良好的光色環(huán)境。合理的色彩布置可以使工人的注意力集中，舒適愉快，減少差錯和事故，提高工作效率。如采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)及電氣開關(guān)等可以采用具有刺激、興奮、活躍效果的鮮明色彩。

3 結(jié)束語

由于煤礦井下環(huán)境條件的特殊性，井下環(huán)境對煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的影響不容忽視。因此，從人機(jī)工程學(xué)原理角度出發(fā)，將人機(jī)工程學(xué)原理和方法應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中，把人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程中的三個要素作為一個整體，進(jìn)行了深入的分析，充分考慮環(huán)境因素對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，設(shè)計和改善各種工作環(huán)境，使人、機(jī)器和環(huán)境這三大要素達(dá)到最佳組合，使系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到最優(yōu)化，對減少煤礦事故、提高系統(tǒng)的安全性及增加企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

[1]歐陽文昭.安全人機(jī)工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]何學(xué)秋.安全工程學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[3]丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.