人机工程学在煤矿机械安全中的应用探讨

摘要：当前，煤炭资源在我国各行业生产环节中占据着至关重要的作用，然而，煤矿井下工作环境较为恶劣，尤其是在优良机械设计匮乏的的前提下进行煤矿机械操作，极易损坏煤矿机械性能，甚至造成严重的煤矿事故。因此，对煤矿机械安全进行人机工程学研究有利于提高煤矿井下作业安全及生产效率。为此，本文对煤矿机械设计工作开展研究，进而分析人机工程学在煤矿机械安全应用的重要性，希望对煤矿机械安全提供有力的理论依据及帮助。

关键词：人机工程学;煤矿机械;安全

0  引言

科技水平的不断提高，使得煤矿机械设备得到显著改善，煤矿机电设备正逐步向着智能化、大型化和复杂化方向发展。因此，对设备操作技术人员的职业技能和专业水平提出了更高的要求，在机械设备设计过程中，既要考虑设备生产状况，又要关注井下作业环境与工作使用方面的客观因素，避免因忽视某一环节而造成操作人员的失误，导致设备发挥的效果不佳且损坏设备。所以，要合理运用安全人机工程学进行机械设备安全设计，保证煤矿机械设备在煤矿井下的安全使用。

1  人机工程学

人机工程学是研究人-机-环三者之间的关系，以及总体性能最优化的一门学科，为满足人体操作舒适的需求创造出最佳条件，可获得系统的最佳效益为目的，实现人与机的高度协调，形成经济、安全和高效的有机体系。人机工程学具有以下有关机器设计的准则：

①机器操作部件的尺寸、形状和作用力应与人体匹配;

②机器的控制部件应方便易用;

③可以防止操作中的意外伤害和因误操作而引起的危险;

④每个组件的安装都可以清晰地对其进行识别;

⑤机器不会对操作者的感官器官产生不利影响。

2  人机工程在煤矿机械设计中的应用必要性分析

通过对煤矿机械安全事故故障树分析发现（FTA分析图如图1所示），造成工作人员失误的因素中人机接口占25%。

运用墨菲定律对煤矿机械安全事故进行分析后可知，如果本着以人为本、以人为中心的原则，合理运用安全人机工程技术对煤矿机械设备进行设计，会大大降低发生一次事故故障的概率，甚至基本不会发生，即引发机械事故故障为不可能发生事件。通过该设计有效的提升了煤矿生产作业环节中开采效率，同时，保障了煤矿企业安全有序生产。因此，在煤矿机械设计中引入安全人机工程技术对煤矿生产起着至关重要的作用，也有着巨大的实践意义。

3  人机工程的工作原理

在实际机械设计过程中，人机工程应本着以人为本的理念进行设计，把人这一变量作为构成环节中最简单的一部分，采用人机互动的方法完善和优化机械系统。为此，在机械设计环节应对统筹协调多个工程活动和步骤，将安全人机工程中人的变量作为设计环节中的重中之重，其中，安全人机工程主要包括工程分析、项目设计和管理等内容。

在对煤矿机械进行设计的过程中，需要通过人机工程的设计理念对机械进行完善和优化。人机工程集多门学科基础理论于一身，如：环境学和工程技术学、人机界面学等。此外，运用人机工程学进行设计时能够尽可能满足人与机械的适应协调发展，保障了人机对接过程中的技术优化。

如图2所示，从煤矿机械人机界面基本原理可以得出，机械设计过程比较繁复，其环节较多。同时，该项工作的开展往往很大程度受到操作人员主观因素的影响。因此，在机械设计工作的前期，操作人员需要准确把握人机工程的设计理念及思路，从人机因素的角度出发，对煤矿机械进行合理改进。通过人机界面操作方式既节省了煤矿机械设计时间，又大大降低了加工成本。

4  煤矿设计工作中对人机工程的应用

4.1 对人机界面进行优化

合理优化煤矿机械界面在人机工程应用中也是重要的组成部分，一般情况下，大部分操作人员通过人机界面操控各个煤矿机械进行开采工作，这种信息交互方式有利于针对不同类型的人机信息进行相互转换，大大提高作业效率。因此，人机界面的设计水准对广大操作人员的体验起到了决定性作用。安全人机工程保障了设备工作协调性和实效性的有机结合，充分发挥了人机交互方式较好的协调机械设计工作的优势。

4.2 对井下生产的噪声进行控制

与其他行业不同，噪声污染对煤矿行业是一项长期难以解决的严重问题，其主要来源于煤矿压缩机、通风机和有关煤矿加工设备等。查阅相关文献及研究资料可知，煤矿井下生产过程中，采煤机和液压泵等设备在工作时能够产生九十分贝及以上的噪声污染，特别的是，在打钻孔时，锚杆机可以发出超过一百分贝甚至更大的高强度噪声。倘若机械设备噪声过高则会严重损害工作人员的身心健康，因此，有效控制和降低设备噪声对煤矿生产有着极其重要的作用。在机械设计中应用人机工程时，运用空气动力学的思想对设备进行优化从而达到控制噪声的目的，换句话说就是选用震动性较小的机械设备对生产环节进行改进，实现动平衡状态，凭借这种方法可以大大控除煤矿井下的噪声污染。

4.3 应用中的要点

在实践工作中，高品质、高质量煤矿机械设备的设计离不开对人机问题的分析，煤矿生产和企业发展最为重要的问题就是保障所有环节安全有序进行，这就要求所有工作人员要合理设计机械设备，保证机械操作环节的安全性。只有设计要求符合机械设备的承受刚度等基本特征，才能保障机械设备在运行过程中不受外界因素干扰而稳定工作。

5  结语

综上所述，随着科技水平的提高、机械化时代的降临，机械设备在煤矿生产中得到广泛应用且不断向着智能化、专业化、自动化方向发展。安全人机工程学的应用能够有效提升机械设备生产效率、保质保量完成工作，对协调人机关系起着巨大作用。文章本着强化人性化的设计理念，从人机界面优化和机械设备噪声控制等方面对安全人机工程的应用进行详细探讨，希望能够对企业稳步生产和煤矿安全提供科学性理论基础和一定帮助。

参考文献：

[1]乔杉.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用探讨[J].科技与创新，2018（04）：14-15.

[2]周凯.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用[J].内燃机与配件，2017（09）：124.

[3]常鋮.基于人机工程学的煤矿安全生产研究[D].中北大学，2015.

作者简介：乔杉（1984-），女，山西太原人，硕士研究生，工程师，现主要从事煤矿坑道钻探装备的外观优化设计工作。