安全人機(jī)工程學(xué)原理在巷道工程設(shè)計(jì)中的研究應(yīng)用

宋 恒，王長(zhǎng)軍

(1.廣西中金嶺南礦業(yè)有限責(zé)任公司， 廣西 來(lái)賓市 545900; 2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

安全人機(jī)工程學(xué)原理在巷道工程設(shè)計(jì)中的研究應(yīng)用

宋 恒1，王長(zhǎng)軍2

(1.廣西中金嶺南礦業(yè)有限責(zé)任公司， 廣西 來(lái)賓市 545900; 2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

礦山開(kāi)采機(jī)械化程度越來(lái)越高，原有的巷道設(shè)計(jì)無(wú)法滿足鏟運(yùn)機(jī)的通行要求，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生鏟運(yùn)機(jī)與巷道邊幫碰撞。針對(duì)該問(wèn)題，從安全人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)鏟運(yùn)機(jī)與巷道發(fā)生碰撞的原因進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，從而降低碰撞事故的發(fā)生幾率，確保井下通行安全

安全人機(jī)工程學(xué)；巷道工程設(shè)計(jì)；斜坡道；交通信號(hào)

礦山開(kāi)采是傳統(tǒng)行業(yè)，自上個(gè)世紀(jì)五六十年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)礦山逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采，隨著近年來(lái)礦山開(kāi)采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的大型化、專業(yè)化及智能化工程設(shè)備陸續(xù)投入到開(kāi)采作業(yè)中。根據(jù)以往技術(shù)經(jīng)驗(yàn)所做的井巷工程設(shè)計(jì)，已無(wú)法滿足現(xiàn)代化井下設(shè)備使用的要求。此外，由于礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)側(cè)重于考慮滿足使用要求，而忽略了作業(yè)人員與機(jī)械設(shè)備及周邊環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。不僅影響作業(yè)人員和設(shè)備的運(yùn)行效率，還可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生。因此，有必要運(yùn)用安全人機(jī)工程學(xué)原理，對(duì)礦山井巷工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善，從減少事故發(fā)生，提高工作效率。

1 安全人機(jī)工程學(xué)概述

安全人機(jī)工程學(xué)是從安全的角度和著眼點(diǎn)研究人與機(jī)關(guān)系的一門科學(xué)，其立足點(diǎn)放在安全上面，以活動(dòng)過(guò)程中的人實(shí)行保護(hù)為目的，主要闡述人與機(jī)器及環(huán)境之間保持怎樣的關(guān)系，才能保證人的安全。也就是說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)一定的生產(chǎn)效率的同時(shí)，如何最大限度的保證人的安全健康與舒適愉快。因此需要從活動(dòng)者的生理、心理等多方面因素出發(fā)，研究能夠保證其安全健康所需采取的方法、手段、設(shè)備或其他工程措施。其目的是盡量滿足舒適和安全的使用需要，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的人性化設(shè)計(jì)思想。

2 巷道事故原因分析

2.1 事故巷道情況介紹

某礦山采用盤區(qū)機(jī)械化上向水平分層充填采礦法。井下開(kāi)采過(guò)程中，大量使用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行鏟礦及出渣作業(yè)。受鏟運(yùn)機(jī)工人操作水平、設(shè)備故障及井下作業(yè)環(huán)境等多方面因素影響，使用鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生鏟運(yùn)機(jī)與巷道邊幫碰撞，導(dǎo)致設(shè)備損壞和人身傷害事故，對(duì)井下安全生產(chǎn)構(gòu)成極大影響。

圖1 碰撞位置示意

該礦山井下-400 m中段N13#穿脈與斜坡道交叉口處(見(jiàn)圖1)曾發(fā)生多次鏟運(yùn)機(jī)與巷道邊幫碰撞事故，發(fā)生碰撞點(diǎn)主要集中在圖中①和②處，在③和④兩處各發(fā)生一起較嚴(yán)重的碰撞事故。

2.2 事故原因分析

根據(jù)事故輕重程度、碰撞位置及碰撞前鏟運(yùn)機(jī)行駛狀態(tài)，筆者對(duì)該岔道口2014年發(fā)生碰撞事故的情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)。根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)情況可知，鏟運(yùn)機(jī)上行過(guò)程中主要與平巷外側(cè)邊幫(圖1中①區(qū)域)發(fā)生碰撞，且多以輕微刮擦為主，僅有一次碰撞在轉(zhuǎn)彎相反方向的平巷外側(cè)(圖1中④區(qū)域)；鏟運(yùn)機(jī)下行過(guò)程中主要與斜坡道外側(cè)邊幫(圖1中②區(qū)域)發(fā)生碰撞，且碰撞位置集中在鏟運(yùn)機(jī)前輪剛好通過(guò)降坡起點(diǎn)處，斜坡下行一段距離后(圖1中③區(qū)域)鏟運(yùn)機(jī)與巷道發(fā)生碰撞并造成人員受傷。

表1 碰撞事故統(tǒng)計(jì)(2014)

針對(duì)碰撞事故發(fā)生的特點(diǎn)，筆者從巷道設(shè)計(jì)、設(shè)備情況、作業(yè)環(huán)境及操作工的生理和心理等角度出發(fā)，對(duì)事故原因進(jìn)行分析，主要原因有如下幾點(diǎn)：

(1) 巷道設(shè)計(jì)存在缺陷。該事故岔道口處平巷及斜坡道的設(shè)計(jì)規(guī)格雖然都滿足鏟運(yùn)機(jī)通過(guò)的要求，且轉(zhuǎn)彎處的轉(zhuǎn)彎半徑略大于鏟運(yùn)機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑，但由于鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)彎后要立即轉(zhuǎn)入斜坡，因而造成下行時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)彎后直接進(jìn)入下坡，鏟運(yùn)機(jī)前輪剛好通過(guò)降坡起點(diǎn)處，受慣性影響，鏟運(yùn)機(jī)加速下沖，轉(zhuǎn)向不及時(shí)，便容易在斜坡道外側(cè)(圖1中②區(qū)域)發(fā)生碰撞事故；鏟運(yùn)機(jī)上行過(guò)程中，操作工往往有加速?zèng)_坡的習(xí)慣，當(dāng)以較快車速?gòu)男逼碌擂D(zhuǎn)入平巷，又未及時(shí)進(jìn)行減速操作，就容易撞到平巷的外側(cè)(圖1中①區(qū)域)。

(2) 鏟運(yùn)機(jī)“帶病”作業(yè)。該岔道口處發(fā)生的碰撞事故中，僅有一例導(dǎo)致人員受傷，經(jīng)事后調(diào)查，事故鏟運(yùn)機(jī)在上一班次使用過(guò)程中，操作工已經(jīng)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操控裝置存在反應(yīng)遲鈍現(xiàn)象，但由于維修人員未及時(shí)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行檢查維修，接班操作工發(fā)機(jī)前沒(méi)有對(duì)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行日常安全檢查，直接開(kāi)機(jī)作業(yè)。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎進(jìn)入斜坡后，方向回正遲緩，導(dǎo)致鏟運(yùn)機(jī)下行一段距離后(圖1中③區(qū)域)與巷道邊幫發(fā)生碰撞。

(3) 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境不利因素。該岔道口位于穿脈內(nèi)，距離主巷較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)照明條件較差，鏟運(yùn)機(jī)通過(guò)時(shí)主要靠自帶燈光照明；接近轉(zhuǎn)彎處沒(méi)有設(shè)置引導(dǎo)性轉(zhuǎn)向志牌；該斜坡道上下口處沒(méi)有交通信號(hào)燈，容易發(fā)生上、下行鏟運(yùn)機(jī)在斜坡道內(nèi)相遇情況；斜坡道局部邊幫有裂隙滲水想象，且斜坡道上有少量松渣未及時(shí)清理。

(4) 操作人員自身因素影響。操作人員的生理和心理等因素及當(dāng)班的精神狀態(tài)對(duì)其操作的準(zhǔn)確性和及時(shí)性有極大的影響。受人體視覺(jué)觀察范圍影響，水平視野最佳識(shí)別區(qū)為±20°，坐著時(shí)垂直視野最佳觀察區(qū)域?yàn)?°～-15°。操作工在駕駛鏟運(yùn)機(jī)通過(guò)該岔道口處時(shí)，要同時(shí)兼顧轉(zhuǎn)彎和上、下坡操作，短時(shí)間內(nèi)存在觀察不到位或視覺(jué)盲區(qū)。此外，根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)情況，發(fā)生在中夜班的碰撞事故明顯多于早班，這就與人的生理因素影響密不可分。受生物鐘影響，夜晚和凌晨時(shí)人的精力較差，經(jīng)常從事夜班工作，可能會(huì)因睡眠不足導(dǎo)致免疫力降低，呼吸困難和四肢乏力等癥狀。經(jīng)過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)彎相反方向的平巷外側(cè)(圖1中④區(qū)域)發(fā)生的碰撞事故的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)班鏟運(yùn)機(jī)工屬于疲勞駕駛，鏟運(yùn)機(jī)上坡后未及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，察覺(jué)后誤打方向所致。

3 巷道轉(zhuǎn)彎處的改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述可能導(dǎo)致鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行中與巷道發(fā)生碰撞的原因，提出了基于安全人機(jī)工程學(xué)的巷道改進(jìn)設(shè)計(jì)。新的巷道設(shè)計(jì)中，著重對(duì)以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

(1) 設(shè)置緩沖區(qū)。在水平巷道轉(zhuǎn)彎與斜坡道降坡點(diǎn)之間，增設(shè)平坡緩沖區(qū)，緩沖區(qū)長(zhǎng)度大于鏟運(yùn)機(jī)長(zhǎng)度，便于鏟運(yùn)機(jī)調(diào)整車速，并方便操作人員觀察前方行駛路線。

(2) 啟用交通信號(hào)指揮系統(tǒng)。在各中段(分段)平巷進(jìn)入斜坡道前的轉(zhuǎn)彎入口處，設(shè)置交通信號(hào)指揮燈，及時(shí)反映斜坡道的通行情況，便于即將駛?cè)胄逼碌赖溺P運(yùn)機(jī)操作人員了解斜坡道的通行情況，提前做出判斷，采取必要的避讓措施或直接通行。

(3) 增加通行引導(dǎo)標(biāo)識(shí)。在井下巷道的轉(zhuǎn)彎、交叉口及斜坡道出入口處，設(shè)置醒目的通行引導(dǎo)標(biāo)識(shí)，并配必要的文字說(shuō)明，確保人員和車輛安全的同時(shí)，提高通行效率。

(4) 改善作業(yè)環(huán)境。加強(qiáng)對(duì)井下巷道尤其是轉(zhuǎn)彎和交叉口附近的照明管理，既要保證照明充足又不能因?yàn)楣庠窗惭b不合理對(duì)鏟運(yùn)機(jī)操作人員造成不良影響；同時(shí)要加強(qiáng)井下巷道和斜坡道的日常清理，避免積水和堆放雜物，影響人員或車輛通行安全。

此外，還要加強(qiáng)鏟運(yùn)機(jī)操作工的技能培訓(xùn)和日常派班管理工作，要求操作人員能夠掌握設(shè)備操作要領(lǐng)及應(yīng)急處置方法，熟悉井下作業(yè)環(huán)境；管理人員派班前要對(duì)作業(yè)人員精神狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，確保人員、設(shè)備和環(huán)境都處于良好狀態(tài)，從而保證安全生產(chǎn)。

按改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案施工后，井下鏟運(yùn)機(jī)在通過(guò)類似交叉口處時(shí)與巷道發(fā)生碰撞事故明顯減少，且一年多來(lái)未發(fā)生過(guò)人員和車輛傷害事故。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1) 礦山開(kāi)采的機(jī)械化程度會(huì)越來(lái)越高，井巷工程設(shè)計(jì)必須根據(jù)開(kāi)采設(shè)備的變化而不斷更新。

(2) 從安全人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā)，對(duì)鏟運(yùn)機(jī)與巷道發(fā)生碰撞事故原因進(jìn)行分析，并提出了改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案。

(3) 按改進(jìn)設(shè)計(jì)施工的巷道，在滿足使用功能的同時(shí)，充分考慮了作業(yè)人員與機(jī)械設(shè)備及周邊環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，從而達(dá)到了通行安全與效率的統(tǒng)一。

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2017-01-07)

宋 恒(1982-)，男，采礦工程師，注冊(cè)安全工程師，主要從事礦山開(kāi)采和安全管理工作,Email：27853930@qq.com。