人-机-环境在煤矿安全生产中的应用研究

李洪刚

（黑龙江科技学院，黑龙江 哈尔滨 150027）

0 引言

人-机-环境系统工程是一门研究和应用范围都极为广泛的综合性边缘学科。在人-机-环境系统工程中，研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。人-机-环境是既相辅相成，又互相制约的功能因素，三者构成的系统又对人施加影响，它可以造福于人，也可以伤害于人。

我国的煤矿96%是地下开采，煤矿工人在井下作业均是处于人-机-环境系统中，由于受自然条件所限，又存在较多的污染因素和危险性因素。随着开采过程不断移动，采煤环境不断改变和恶化，煤矿工人在井下面临多种恶劣的环境因素,如工作现场狭窄、高温、高湿、噪声、照明不足、粉尘及有害气体等。长期处于这种环境中的工人，生理和心理就会受到影响，容易产生人为失误，从而诱发事故，可见环境因素对人的影响是非常大的。笔者从井下环境对人的生理和心理的影响进行分析，从保证人体的健康、安全、舒适和高效出发，提出了一些相应的改善井下环境的措施。

1 井下环境对人的影响

煤矿工人在工作中面临着多种环境因素,这些恶劣环境因素的危害性非常大，影响到工人的工作效率、损伤身体,甚至危及人的生命。由于煤矿井下工人工作环境的特殊性与严峻性，笔者从影响人的行为的井下环境因素包括温度、湿度、气流速度、照明和噪声进行如下分析：

（1）温度对人的影响。温度是影响煤矿井下环境的重要指标之一，随着矿井采掘工作不断向井田深部发展,由于地热、压缩热、机械热、氧化热等各种热源的影响，越来越多的矿井不可避免地出现高温问题。人体对高温的忍受能力是有限度的，煤矿井下最适宜的温度为18～23℃，超过这个范围，人的生理和心理就会受到影响；环境温度超过32℃，人体的热平衡、水盐代谢、消化系统、循环系统及神经系统都会遭到破坏，所以通常把32℃以上的生产劳动环境作为高温环境。高温环境直接影响人的体温，人体为了保持体温恒定，有一定的自我调节机能，但很有限，当超过人体的正常调节限度时，人的生理机能就会遭到破坏，体内平衡受到损害，从而影响心理情绪，造成心理障碍，行为出现反常，因而容易发生违章作业，诱发事故。

（2）湿度和风速对人的影响。井下的湿度和风速也是影响工作环境的重要指标。由于井下空气湿度大,煤矿井下工人很多都患有风湿病；在高温环境下,当相对湿度超过70%时,空气潮湿,气流不畅,人体通过蒸发汗液的散热能力显著降低,人体排出汗液及热量的过程受到阻遏,就会产生闷热感和烦躁情绪,体能减退,极易产生误操作。

井下风速主要取决于风量和巷道断面积的大小,风速过大和过小都不利于井下工人作业。太高的风速不仅使人体的热量和水分散失过快，过早产生疲劳,还会吹起矿尘；太低的风速不仅不利于散热，使工人产生闷热感,还会使瓦斯等有害气体聚集超限,增加安全隐患。

（3）噪声对人的影响。噪声指环境中起干扰作用的声音、人们感到吵闹的声音或不需要的声音。环境噪声不仅妨碍工作者对听觉信息的感知，过高的噪声还会造成生理或心理上的不良反应，如增加人的疲劳程度，影响人的反应能力和情绪和主动性，延长反应时间，分散注意力，使人产生单调乏味、烦恼、暴躁，导致多种疾病，因而将影响操作者的工作效能、舒适性或听觉器官的健康。研究证明，由于噪声对视觉的影响作用于视觉器官，还可引起视力模糊、摇曳，观察力降低，是影响工人操作准确性，导致事故发生的重要原因之一。煤矿井下部分作业地点如采煤工作面、掘进头、装载点等的噪声远远超过了人能接受的范围，正因为如此，高噪声的地点也是矿井事故的高发地点。

（4）照明对人的影响。良好的光环境对降低事故发生率和保护工作人员的视力和安全有明显的效果。视觉是人接受信息、认识事物的主要感觉，接受信息量占人体感觉器官的80%左右。作业场所的照明条件直接影响到人的视觉功能。作业场所的照明条件达不到标准，照度水平低，使人观察事物吃力，增加体能消耗，恶化眼的调视和聚会能力引起眼睛疲劳，易造成判断错误而导致事故发生。我国很多煤矿井下照明达不到标准，工人常常由于看不清自己所处的环境，如巷道围岩、顶板状况、井口位置、车辆的运行状况等，而发生事故；因为看不清采场顶板或井巷周壁岩石冒落征兆，造成冒顶片帮伤害以及因看不清溜井口而发生坠井事故也时有发生。

此外，井下照明中，亮度、眩光、对人都有一定影响。由于物体反射率不同，产生的亮度也有所不同。矿井岩壁的反射率很低，即使采用很强的光线仍感照明不足；在视野内因看见亮度过高的点或面所引起的障碍，称为眩光，眩光使视觉受到高度的刺激，并使大脑皮质细胞产生相互作用，从而对观察目标产生模糊，使视觉产生疲劳，视力下降，同时使人烦恼，注意力不集中，影响工人操作质量，因此应该尽力加以避免和限制。

2 改善井下环境的一些措施

针对以上井下环境对人的影响的因素分析，采用一些相应的改善措施至关重要。

（1）切实做好矿井通风管理，降低环境的气温、湿度和粉尘浓度。加强通风是井下降温的措施之一。当通风不能满足降温的需要时，应该考虑采用制冷降温措施。通过加强通风和矿井排水，尽量减少积水是降低空气湿度的主要方法；另外，在井下主要巷道及工作面放置吸水材料，并设置一些去湿装置，也是十分有效的降湿措施。井下主要通过改善巷道断面积的大小和增加局部调节风速装置来控制风速。

（2） 由于井下的特定环境，不利于噪声能量的释放，所以应尽量使用噪声较小的设备。通过降低噪声源的强度、减少接触时间、改变噪声的频谱和类型及接触方式、控制噪声传播、个人防护，减少振动、寒冷及某些有毒物质共同存在等方面解决。

（3）在工作面位置，要合理的分布光源和限制光源的亮度，避免眩光的出现影响矿工的正常工作。对于强烈的人工光源而引起的直接眩光，可以通过减少引起眩光的高亮度的面积；增加视线和眩光源间的角度；提高眩光源周围地区的亮度等方法来加以限制。对于由视野内表面反射而产生的反射眩光，则可以通过降低光源亮度、改变光源位置或改变作业对象的位置，使反射眩光避开观察者的眼睛；或变更反射物体表面的性质，使之不产生或少产生反射；也可以提高周围环境亮度，以减少反射物与周围环境之间的亮度对比来限制反射眩光。

（4）利用色彩的感情效果，改变照明水平和反映照明光性质的色温来影响人的舒适感，在工作场所构成一个良好的光色环境。合理的色彩布置可以使工人的注意力集中，舒适愉快，减少差错和事故，提高工作效率。如采煤机、运输机及电气开关等可以采用具有刺激、兴奋、活跃效果的鲜明色彩。

3 结束语

由于煤矿井下环境条件的特殊性，井下环境对煤矿生产产生的影响不容忽视。因此，从人机工程学原理角度出发，将人机工程学原理和方法应用于煤矿生产中，把人-机-环境系统工程中的三个要素作为一个整体，进行了深入的分析，充分考虑环境因素对整个系统产生的影响，提出了相应的改进措施，设计和改善各种工作环境，使人、机器和环境这三大要素达到最佳组合，使系统设计达到最优化，对减少煤矿事故、提高系统的安全性及增加企业的社会效益和经济效益都将产生深远的影响。

[1]欧阳文昭.安全人机工程[M].北京：煤炭工业出版社，2001.

[2]何学秋.安全工程学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[3]丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2005.