人機工程學(xué)在煤礦機械安全中的應(yīng)用探討

摘要：當(dāng)前，煤炭資源在我國各行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中占據(jù)著至關(guān)重要的作用，然而，煤礦井下工作環(huán)境較為惡劣，尤其是在優(yōu)良機械設(shè)計匱乏的的前提下進行煤礦機械操作，極易損壞煤礦機械性能，甚至造成嚴(yán)重的煤礦事故。因此，對煤礦機械安全進行人機工程學(xué)研究有利于提高煤礦井下作業(yè)安全及生產(chǎn)效率。為此，本文對煤礦機械設(shè)計工作開展研究，進而分析人機工程學(xué)在煤礦機械安全應(yīng)用的重要性，希望對煤礦機械安全提供有力的理論依據(jù)及幫助。

關(guān)鍵詞：人機工程學(xué);煤礦機械;安全

0 ?引言

科技水平的不斷提高，使得煤礦機械設(shè)備得到顯著改善，煤礦機電設(shè)備正逐步向著智能化、大型化和復(fù)雜化方向發(fā)展。因此，對設(shè)備操作技術(shù)人員的職業(yè)技能和專業(yè)水平提出了更高的要求，在機械設(shè)備設(shè)計過程中，既要考慮設(shè)備生產(chǎn)狀況，又要關(guān)注井下作業(yè)環(huán)境與工作使用方面的客觀因素，避免因忽視某一環(huán)節(jié)而造成操作人員的失誤，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)揮的效果不佳且損壞設(shè)備。所以，要合理運用安全人機工程學(xué)進行機械設(shè)備安全設(shè)計，保證煤礦機械設(shè)備在煤礦井下的安全使用。

1 ?人機工程學(xué)

人機工程學(xué)是研究人-機-環(huán)三者之間的關(guān)系，以及總體性能最優(yōu)化的一門學(xué)科，為滿足人體操作舒適的需求創(chuàng)造出最佳條件，可獲得系統(tǒng)的最佳效益為目的，實現(xiàn)人與機的高度協(xié)調(diào)，形成經(jīng)濟、安全和高效的有機體系。人機工程學(xué)具有以下有關(guān)機器設(shè)計的準(zhǔn)則：

①機器操作部件的尺寸、形狀和作用力應(yīng)與人體匹配;

②機器的控制部件應(yīng)方便易用;

③可以防止操作中的意外傷害和因誤操作而引起的危險;

④每個組件的安裝都可以清晰地對其進行識別;

⑤機器不會對操作者的感官器官產(chǎn)生不利影響。

2 ?人機工程在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用必要性分析

通過對煤礦機械安全事故故障樹分析發(fā)現(xiàn)（FTA分析圖如圖1所示），造成工作人員失誤的因素中人機接口占25%。

運用墨菲定律對煤礦機械安全事故進行分析后可知，如果本著以人為本、以人為中心的原則，合理運用安全人機工程技術(shù)對煤礦機械設(shè)備進行設(shè)計，會大大降低發(fā)生一次事故故障的概率，甚至基本不會發(fā)生，即引發(fā)機械事故故障為不可能發(fā)生事件。通過該設(shè)計有效的提升了煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)中開采效率，同時，保障了煤礦企業(yè)安全有序生產(chǎn)。因此，在煤礦機械設(shè)計中引入安全人機工程技術(shù)對煤礦生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，也有著巨大的實踐意義。

3 ?人機工程的工作原理

在實際機械設(shè)計過程中，人機工程應(yīng)本著以人為本的理念進行設(shè)計，把人這一變量作為構(gòu)成環(huán)節(jié)中最簡單的一部分，采用人機互動的方法完善和優(yōu)化機械系統(tǒng)。為此，在機械設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)對統(tǒng)籌協(xié)調(diào)多個工程活動和步驟，將安全人機工程中人的變量作為設(shè)計環(huán)節(jié)中的重中之重，其中，安全人機工程主要包括工程分析、項目設(shè)計和管理等內(nèi)容。

在對煤礦機械進行設(shè)計的過程中，需要通過人機工程的設(shè)計理念對機械進行完善和優(yōu)化。人機工程集多門學(xué)科基礎(chǔ)理論于一身，如：環(huán)境學(xué)和工程技術(shù)學(xué)、人機界面學(xué)等。此外，運用人機工程學(xué)進行設(shè)計時能夠盡可能滿足人與機械的適應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展，保障了人機對接過程中的技術(shù)優(yōu)化。

如圖2所示，從煤礦機械人機界面基本原理可以得出，機械設(shè)計過程比較繁復(fù)，其環(huán)節(jié)較多。同時，該項工作的開展往往很大程度受到操作人員主觀因素的影響。因此，在機械設(shè)計工作的前期，操作人員需要準(zhǔn)確把握人機工程的設(shè)計理念及思路，從人機因素的角度出發(fā)，對煤礦機械進行合理改進。通過人機界面操作方式既節(jié)省了煤礦機械設(shè)計時間，又大大降低了加工成本。

4 ?煤礦設(shè)計工作中對人機工程的應(yīng)用

4.1 對人機界面進行優(yōu)化

合理優(yōu)化煤礦機械界面在人機工程應(yīng)用中也是重要的組成部分，一般情況下，大部分操作人員通過人機界面操控各個煤礦機械進行開采工作，這種信息交互方式有利于針對不同類型的人機信息進行相互轉(zhuǎn)換，大大提高作業(yè)效率。因此，人機界面的設(shè)計水準(zhǔn)對廣大操作人員的體驗起到了決定性作用。安全人機工程保障了設(shè)備工作協(xié)調(diào)性和實效性的有機結(jié)合，充分發(fā)揮了人機交互方式較好的協(xié)調(diào)機械設(shè)計工作的優(yōu)勢。

4.2 對井下生產(chǎn)的噪聲進行控制

與其他行業(yè)不同，噪聲污染對煤礦行業(yè)是一項長期難以解決的嚴(yán)重問題，其主要來源于煤礦壓縮機、通風(fēng)機和有關(guān)煤礦加工設(shè)備等。查閱相關(guān)文獻及研究資料可知，煤礦井下生產(chǎn)過程中，采煤機和液壓泵等設(shè)備在工作時能夠產(chǎn)生九十分貝及以上的噪聲污染，特別的是，在打鉆孔時，錨桿機可以發(fā)出超過一百分貝甚至更大的高強度噪聲。倘若機械設(shè)備噪聲過高則會嚴(yán)重?fù)p害工作人員的身心健康，因此，有效控制和降低設(shè)備噪聲對煤礦生產(chǎn)有著極其重要的作用。在機械設(shè)計中應(yīng)用人機工程時，運用空氣動力學(xué)的思想對設(shè)備進行優(yōu)化從而達(dá)到控制噪聲的目的，換句話說就是選用震動性較小的機械設(shè)備對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行改進，實現(xiàn)動平衡狀態(tài)，憑借這種方法可以大大控除煤礦井下的噪聲污染。

4.3 應(yīng)用中的要點

在實踐工作中，高品質(zhì)、高質(zhì)量煤礦機械設(shè)備的設(shè)計離不開對人機問題的分析，煤礦生產(chǎn)和企業(yè)發(fā)展最為重要的問題就是保障所有環(huán)節(jié)安全有序進行，這就要求所有工作人員要合理設(shè)計機械設(shè)備，保證機械操作環(huán)節(jié)的安全性。只有設(shè)計要求符合機械設(shè)備的承受剛度等基本特征，才能保障機械設(shè)備在運行過程中不受外界因素干擾而穩(wěn)定工作。

5 ?結(jié)語

綜上所述，隨著科技水平的提高、機械化時代的降臨，機械設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用且不斷向著智能化、專業(yè)化、自動化方向發(fā)展。安全人機工程學(xué)的應(yīng)用能夠有效提升機械設(shè)備生產(chǎn)效率、保質(zhì)保量完成工作，對協(xié)調(diào)人機關(guān)系起著巨大作用。文章本著強化人性化的設(shè)計理念，從人機界面優(yōu)化和機械設(shè)備噪聲控制等方面對安全人機工程的應(yīng)用進行詳細(xì)探討，希望能夠?qū)ζ髽I(yè)穩(wěn)步生產(chǎn)和煤礦安全提供科學(xué)性理論基礎(chǔ)和一定幫助。

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作者簡介：喬杉（1984-），女，山西太原人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事煤礦坑道鉆探裝備的外觀優(yōu)化設(shè)計工作。