煤礦高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)模型?

楊利峰何國(guó)家龍如銀祁 慧陳 紅

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院,江蘇省徐州市,221116;2.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局宣教中心,北京市東城區(qū),100713; 3.阜陽(yáng)師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院,安徽省阜陽(yáng)市,236041)

★節(jié)能與環(huán)?！?/p>

煤礦高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)模型?

楊利峰1,3何國(guó)家1,2龍如銀1祁 慧1陳 紅1

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院,江蘇省徐州市,221116;2.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局宣教中心,北京市東城區(qū),100713; 3.阜陽(yáng)師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院,安徽省阜陽(yáng)市,236041)

煤礦高溫危害是普遍存在并且危害程度動(dòng)態(tài)變化的。為有效評(píng)價(jià)煤礦高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模,描述不同溫度下危害程度變化,建立了高溫危害評(píng)價(jià)的量化模型。在建立評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上,利用調(diào)研數(shù)據(jù)計(jì)算了某煤礦典型崗位人員的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)值,為警示高溫危害風(fēng)險(xiǎn)和如何在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)下選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行降溫操作提供了有力的方法支撐。

高溫危害 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模 動(dòng)態(tài)描述 風(fēng)險(xiǎn)值

1 引言

隨著煤礦開采日益加深,煤礦高溫危害逐漸受到重視。孫艷玲通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后,指出礦井高溫不僅對(duì)井下作業(yè)人員的健康及安全造成巨大影響,還嚴(yán)重影響工作效率。張景鋼等通過試驗(yàn)研究了高溫高濕環(huán)境對(duì)煤礦一線職工生理及心理的影響,指出在溫度高于37℃時(shí)礦工的注意力、反應(yīng)力及認(rèn)知力都產(chǎn)生顯著下降。學(xué)者們就如何控制高溫危害提出了具體的技術(shù)措施,但是礦井高溫防治工作較為復(fù)雜,其存在溫度場(chǎng)分布,不同工作場(chǎng)點(diǎn)溫度存在很大差異,而且很多礦井還有地域構(gòu)造特征及季節(jié)性熱害特征。因此,對(duì)煤礦高溫的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),同步對(duì)煤礦高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模進(jìn)行平鋪,設(shè)置合適的高溫防護(hù)措施啟動(dòng)預(yù)警值,并根據(jù)預(yù)警狀況適時(shí)啟動(dòng)不同的防護(hù)舉措十分必要。

對(duì)煤礦高溫危害的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模進(jìn)行合理評(píng)價(jià)是復(fù)雜的工作。本文嘗試著對(duì)煤礦高溫危害進(jìn)行量化評(píng)估,通過文獻(xiàn)提供的不同高溫?cái)?shù)值下事故發(fā)生的頻率數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,得到高溫危害評(píng)價(jià)的數(shù)量模型。文中把此模型運(yùn)用到煤炭行業(yè)某一典型煤礦,得到了針對(duì)該煤礦的量化的高溫危害數(shù)值。

2 高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)模型

國(guó)內(nèi)外用一些熱應(yīng)力指標(biāo)來評(píng)價(jià)高溫危害。熱應(yīng)力指標(biāo)是為保持人體熱平衡所需要的蒸發(fā)散熱量與環(huán)境容許的皮膚表面最大蒸發(fā)散熱量之比,是衡量熱環(huán)境對(duì)人體處于不同活動(dòng)量時(shí)熱作用的指標(biāo)。熱應(yīng)力指標(biāo)HSI用需要的蒸發(fā)散熱量與容許最大蒸發(fā)散熱量的比值乘以100%表示。其理論計(jì)算是假定人體受到熱應(yīng)力時(shí)皮膚保持恒定溫度35℃,所需要的蒸發(fā)散熱量等于人體新陳代謝產(chǎn)熱加上或減去輻射換熱和對(duì)流換熱。常用的熱應(yīng)力指標(biāo)有直接指標(biāo)、理論指標(biāo)和經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)等。多數(shù)西方國(guó)家普遍采用經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)等效溫度(TET)來評(píng)價(jià)煤礦熱環(huán)境狀況,他主要綜合了溫度、濕度和風(fēng)速3個(gè)參數(shù),其以人的感覺為標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量熱環(huán)境,測(cè)量操作較方便。根據(jù)王希然的研究,其選取Is,w,煩惱指數(shù),身體、精神、感覺疲勞指數(shù)對(duì)應(yīng)的平均溫度做為是否形成高溫危害風(fēng)險(xiǎn)的臨界溫度,該值經(jīng)計(jì)算為28.48℃。湖南湘潭某煤礦在1996－1998年間事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與高溫?cái)?shù)值間的關(guān)系見表1。

表1 湖南省湘潭某煤礦溫度與工傷頻次的關(guān)系

通過對(duì)已有文獻(xiàn)的梳理,提出以下模型假設(shè)。

假設(shè)1:溫度造成的危害風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)為分段函數(shù),在臨界溫度28.48℃下工作8 h,造成的傷害為單位1,在低于28.48℃下工作造成的傷害為0,高于此溫度下工作造成的傷害為溫度的增函數(shù)。

在假設(shè)1的基礎(chǔ)上,可以理解為,在臨界溫度28.48℃以下,煤礦一線工作人員基本感受不到溫度的差異,溫度也不會(huì)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響。在臨界溫度28.48℃情況下,我們認(rèn)為在此溫度下的高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模為單位1,以這個(gè)單位為標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)高于此溫度下高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

假設(shè)2:超出臨界溫度28.48℃后,溫度每升高一個(gè)單位對(duì)工作人員造成的傷害會(huì)加速上升,這里設(shè)定為二次函數(shù)關(guān)系。

根據(jù)文獻(xiàn)可以知道,在溫度不斷上升的過程中,煤礦一線職工感受到高溫危害的感受是在加速增長(zhǎng)的,對(duì)文獻(xiàn)中提及的數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化評(píng)估,發(fā)現(xiàn)高溫?cái)?shù)值的增加與傷害事故發(fā)生次數(shù)的增加近似成二次函數(shù)關(guān)系。

假設(shè)3:高于28.48℃下造成危害風(fēng)險(xiǎn)的增長(zhǎng)函數(shù)可以通過文獻(xiàn)中統(tǒng)計(jì)的各溫度下發(fā)生事故的頻率來反應(yīng)其危害程度,其增長(zhǎng)函數(shù)可以由文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)擬合二項(xiàng)式函數(shù)得到。

通過假設(shè)2知道高溫?cái)?shù)值的增加與傷害事故發(fā)生次數(shù)的增加近似成二次函數(shù)關(guān)系,為得到具體的二次函數(shù)表達(dá)式,利用文獻(xiàn)中給出的高溫?cái)?shù)值及事故發(fā)生頻次的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。擬合出的二項(xiàng)式函數(shù)為:

式中:x——溫度值;

y——傷害發(fā)生次數(shù)。

在此基礎(chǔ)上,可以計(jì)算出臨界溫度28.48℃下傷害發(fā)生次數(shù)的估計(jì)值為143.12次,這個(gè)次數(shù)對(duì)應(yīng)的高溫傷害風(fēng)險(xiǎn)為單位1,即y0＝143.12,x0＝28.48。

利用擬合的二項(xiàng)式函數(shù),可以估計(jì)出在不同溫度下(溫度數(shù)值高于28.48℃,低于28.48℃)傷害事故發(fā)生的可能次數(shù),再根據(jù)在28.48℃這一臨界溫度下估算出的單位化傷害對(duì)應(yīng)的傷害發(fā)生次數(shù),就能計(jì)算高溫下每一溫度對(duì)應(yīng)的相應(yīng)單位化結(jié)果。

高溫情況下(溫度超過28.48℃)危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模單位化表達(dá)式為:

式中:Di——第i個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)的近體高溫環(huán)境下的傷害風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)上述假定,當(dāng)煤礦一線作業(yè)人員的工作環(huán)境溫度為31.55℃時(shí),發(fā)生傷害事故的估計(jì)次數(shù)為408.3次,而對(duì)應(yīng)的單位規(guī)模的傷害次數(shù)的值為y0＝143.12,利用單位化表達(dá)公式Dtemi＝y(tǒng)i/y0,計(jì)算出此溫度下,該煤礦一線作業(yè)人員的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模為2.85個(gè)單位。若該環(huán)境下的工作人員為N個(gè),其對(duì)應(yīng)的危害應(yīng)該是累加的一個(gè)數(shù)值:

式中:i——第i個(gè)工作人員;

3 高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)實(shí)例

根據(jù)上述高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)方法,結(jié)合課題組于2014年9月在寧夏某一典型煤礦選點(diǎn)實(shí)測(cè)情況以及進(jìn)行了專家調(diào)查,對(duì)該煤礦92個(gè)典型崗位的156名職工的高溫動(dòng)態(tài)危害情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,計(jì)算該典型煤礦不同崗位、部門對(duì)應(yīng)的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模。

為便于總體上把握該礦各部門的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模,文中通過擬合出的二次函數(shù)估計(jì)出在不同溫度下傷害事故可能發(fā)生的次數(shù),并將各典型崗位或部門的高溫危害數(shù)據(jù)進(jìn)行整理得到表2。

表2 某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)典型崗位或部門高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)結(jié)果

從表2可以看出采煤機(jī)司機(jī)、控制臺(tái)電工及采煤工等典型崗位高溫危害規(guī)模相對(duì)較大,單體危害規(guī)模為2.85個(gè)單位。從部門來看綜采典型工作面和綜掘典型工作面的高溫危害整體規(guī)模較大,分別為57.06和18.65個(gè)單位。

這些崗位或部門在不同時(shí)間點(diǎn)高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模會(huì)呈現(xiàn)較大變化,現(xiàn)將這些崗位或部門在3個(gè)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)下的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模進(jìn)行了比較,并畫出直方圖如圖1所示。

圖1 不同時(shí)點(diǎn)下高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模

通過圖1可以看出,在不同時(shí)點(diǎn)下由于不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)出的溫度數(shù)值存在差異,導(dǎo)致高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模發(fā)生了顯著變化。針對(duì)崗位而言,采煤機(jī)司機(jī)和控制臺(tái)電工在3個(gè)時(shí)點(diǎn)的高溫危害規(guī)模都較大,從部門而言綜采典型工作面和綜掘典型工作面的高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模較大,而機(jī)關(guān)科室的高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模為0,通風(fēng)隊(duì)的高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模也較小。如果在高溫監(jiān)測(cè)過程中啟動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)警裝置,將部門風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模的預(yù)警值設(shè)為10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位,則綜采典型工作面及綜掘典型工作面在這3個(gè)時(shí)點(diǎn)都突破了預(yù)警值,可以根據(jù)高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模計(jì)算后顯示的分布特征分別采用隔斷熱源、噴霧及特殊崗位局部制冷等措施來降低風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模。

通過對(duì)采煤機(jī)司機(jī)、控制臺(tái)電工、采煤工、綜掘機(jī)司機(jī)、掘進(jìn)工及皮帶機(jī)司機(jī)等典型崗位采用部分隔斷熱源及噴霧降溫等降溫防護(hù)措施,得到了措施實(shí)施后的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模數(shù)據(jù),如圖2所示。

圖2 采取防護(hù)措施后兩個(gè)時(shí)點(diǎn)下高溫危害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模

采取對(duì)特殊崗位的定向防護(hù)措施后,采煤機(jī)司機(jī)等典型崗位的高溫風(fēng)險(xiǎn)危害顯著降低,同時(shí)綜采典型工作面和綜掘典型工作面兩個(gè)高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模超過預(yù)警值的部門中,只有綜采典型工作面在時(shí)間節(jié)點(diǎn)4時(shí)略超預(yù)警值,其他情況均處于預(yù)警值之下。這種通過預(yù)警啟動(dòng)的高溫防護(hù)措施,有利于降低一些典型崗位及部門的高溫風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)大大降低了采取防護(hù)措施所需的成本,通過實(shí)踐來看建立這樣的高溫風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模評(píng)價(jià)模型是有益的。

4 結(jié)語(yǔ)

文中提出的高溫危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型是為了解決一些熱應(yīng)力指標(biāo)無法有效衡量高溫危害規(guī)模,以及在高溫危害規(guī)模超過預(yù)警值時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)哪些崗位或部門進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)的問題。為煤礦企業(yè)進(jìn)行高溫等常規(guī)職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了新的視角,找到了更為科學(xué)、可行的風(fēng)險(xiǎn)防范方案。

由于受到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的限制,本文測(cè)算出的二次函數(shù)的參數(shù)可能存在爭(zhēng)議,但隨著該模型在某典型煤礦中加以實(shí)施,會(huì)逐步得到更多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),也會(huì)根據(jù)實(shí)施情況將該模型進(jìn)行改進(jìn)和完善。

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The evaluation model of high temperature risk scale in coal mine

Yang Lifeng1,3,He Guojia1,2,Long Ruyin1,Qi Hui1,Chen Hong1
(1.School of Management,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China; 2.Publicity and Education Center,State Administration of Work Safety,Dongcheng,Beijing 100713,China; 3.School of Economics,Fuyang Normal College,Fuyang,Anhui 236041,China)

High temperature risk is universal in coal mine,and it changes dynamically.The paper establishes the model in order to evaluate the risk scale of high temperature,describing the change of risk scale at different temperatures in coal mine.On this basis we use survey data to calculate the high temperature risk values of the worker in typical jobs,providing method support for risk warming and node selecting under the dynamic data for cooling operation.

high temperature,risk scale,dynamic description,risk value

TD7

A

楊利峰(1982－),安徽阜陽(yáng)人,講師,在讀博士,主要從事系統(tǒng)建模、職業(yè)安全與心理健康理論、方法與政策等方面的研究。

(責(zé)任編輯 張大鵬)

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71473248, 71303233,71173217),江蘇省青藍(lán)工程(2012),江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(能源資源管理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)),神華集團(tuán)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2013)