安全系统工程在煤矿安全管理中的应用

刘建华，崔俊宏,宋晓燕

(1.内蒙古煤矿安全培训中心，内蒙古 包头 014060;2.山东省济宁市煤矿职工培训中心,山东 济宁 272000 3.华北科技学院安全工程学院，北京 东燕郊 101601)

0 引言

随着我国加入WTO，粗放型的安全生产已不能适应现代企业发展的要求，尤其是煤炭企业如何解决事故多发、安全管理水平低下的问题是企业生存和发展的前提。因此，运用现代化管理知识、管理手段搞好安全至关重要。安全系统工程学[1]就是煤矿在建立现代企业制度后推行和应用的一门新兴学科，它从系统整体出发，分析研究系统中人、机、环境三大要素及其相互关系，从而使系统达到“安全、经济、高效”。作者运用先进的人—机—环境安全系统工程理论，结合模糊数学方法开展对煤矿系统安全性的研究，具有重要的理论意义和深远的现实意义。

1 人—机—环境的不安全因素分析

1.1 人的不安全因素分析

1.1.1 人不安全行为产生的机理

从操作者的角度看，人的行为模式可表示为[2]：S-O-R，即刺激—心理加工—行为，如果把人脑看成一个加工系统，则输入的是刺激，输出的是行为。根据上述行为模式，从生产行为的角度看，人的不安全行为主要是由于人感知环境信息的失误、人大脑处理信息时作出错误的决策、动作器官没能完成指定动作三方面原因引起的。

1.1.2 人不安全行为产生的原因

根据人行为的S—O—R模式，生产中人、机器、环境之间的关系可用图1表示。

图1 人—机—环境关系图

从人—机—环境系统的关系深入分析人不安全行为的原因，主要是由于人的心理、生理、管理决策、社会环境以及人机界面设计不协调等多方面引起的。其中人心理方面的原因主要指人的气质、性格和情绪等；人生理方面的原因主要指人各种能力的限度，包括人的知觉、感觉、反应速度、体力等；管理决策方面的原因主要指不合理的作业时间，作业计划等；社会环境的原因包括物理环境和人际环境，即作业场所和人际关系的好坏；人机界面设计方面的原因主要指人机功能分配不当，工程设计上的不合理使人易失误等。

煤矿是特殊行业，煤矿作业的艰苦性、高危性，井下作业条件的多变性、复杂性，作业操作的粗放性，给人的心理、生理带来多方面影响，通常矿工存在被动应付的逆反心理、恐惧心理、听天由命的迷信宿命心理、凑合、应付的侥幸心理。

1.1.3 人的不安全行为对人—机—环境系统整体安全性的影响

在人、机、环境三要素中，人是决定的因素。人的素质、人的行为、人的能动性和可靠性决定着安全生产管理的方方面面。统计表明，当今世界上所有系统失效中，约有70%～90%直接或间接源于人的失误。人的不安全行为是导致人—机—环境系统工程整体安全性失效的最重要因素，预防人因失误对于提高人—机—环境系统的安全性是非常重要的。

1.2 机的不安全因素分析

1.2.1 机不安全状态产生的机理

机的不安全状态是指那些曾经引起过事故、或可能引起事故的机械的状态，它是造成事故的直接原因。

1.2.2 机不安全状态产生的原因

煤矿井下生产，劳动工具、材料设备、设施等比较多，而工作空间又相对狭小，物的不安全因素对安全的影响也比较突出。主要表现在[3]：①设备、工具、材料等在使用过程出现故障造成事故。②安全保护设施制造质量达不到要求，或使用过程维护不及时，造成灵敏度低、可靠性不强，达不到控制事故的目的。③在生产过程中，劳动工具、机器设备等和人的动作不协调，信息交流不充分、不及时，人的错误指令导致劳动工具、机器设备的误动作。④作业现场设备、工具、物料等存放不当，使其处于不安全状态，对作业人员造成伤害。⑤技术装备落后，抗风险能力差。

1.2.3 机的不安全状态对人—机—环境系统整体安全性的影响

在人机环境系统中，人是决定因素，机是重要因素。根据日本劳动省的统计，在所有的劳动事故中，由于机械设备方面的原因造成的事故占35.2%～36.5%，因此，深入研究机与事故之间的关系，对提高系统的安全性具有重要意义。

1.3 环境的不安全因素分析

1.3.1 环境影响安全生产的机理

工作场所的环境对工人的操作行为有着非常重要的影响，良好的工作环境能为职工创造舒心的工作氛围，有利于安全生产。恶劣环境通过作用于人体产生人体效应(生理的、病理的、工效的和心理的)而影响到工人的健康和工作效率，甚至危及人的生命[4]。

1.3.2 环境影响安全生产的因素

煤矿地下作业，自然环境极差，劳动条件恶劣，存在高温、高湿、低压、振动、噪声、粉尘及有害气体，还有水灾、火灾及瓦斯爆炸等多种环境因素(自然、人为的、常态的、异常的)，它们时刻威胁着井下人员的生命安全和身心健康。据国外有关科研机构对150种职业的作业环境调查，矿山地下作业环境人的精神负担为8.3级，居各行业之首。

1.3.3 环境的不安全因素对人—机—环境系统整体安全性的影响

在人机环境系统中，环境是影响系统安全的又一个重要因素。煤矿井下工作环境恶劣，突变因素较多，如果不能充分考虑环境因素的影响，煤矿生产就难以保证在安全、高效、经济下运行。

2 煤矿系统安全性模糊综合评判

事故的发生是多因素综合作用的结果，人、机、环境三大因素之间的关系尚未明确，因此，选用模糊数学方法对煤矿系统的安全性进行综合评判。

2.1 建立安全评价指标体系

通过前面对系统安全性的分析，确定人、机、环境为影响系统安全的第一层次因素；影响人、机、环境的因素为第二层次因素，共有平均工龄、平均年龄等12个子因素组成。评价指标体系各指标参见表1。

2.2 建立因素集与评判集

由煤矿人—机—环境安全评价指标体系可得到因素集如下[5]：第一层次因素集为：U={U1，U2，U3}；第二层次因素集为：U1={u11，u12，u13，u14}；U2={u21，u22，u23}；U3={u31，u32，u33，u34，u35}。

煤矿人—机—环境系统的评判集Vi={4A，3A，2A，A}其中，4A为优；3A为良；2A为合格；A为不合格。

2.3 确定评价指标权重

权重确定过程的正确与否，直接决定着评价结果的正确性，对第一层次的因素权重的确定采用专家评分法，第二层次的因素权重的确定采用两两对比法，权重确定结果见表1。

表1 煤矿人—机—环境安全系统评价指标权重

3 应用研究

3.1 煤矿人—机—环境系统单因素模糊评判

以王庄煤矿为例，采用评委评分法抽取10人组成安全专家组，分别对人—机—环境一级指标下的12个单因素评价，得到评价集，见表2。

表2 煤矿人—机—环境系统评价指标评价集

分别对人、机、环境各单因素进行评判，首先对煤矿系统人的因素评判，已知人的因素指标权重A1= {0.11，0.27，0.37，0.25}，由专家评价得到

3.2 煤矿人—机—环境系统二级模糊评判

已知A={0.60，0.25，0.15}，把R看作U={U1，U2，U3}的评判矩阵，再同上做模糊变换，归一化处理得B′= (0.298，0.224，0.224，0.254)，按照最大隶属度原则，该煤矿系统的安全状况为“合格”。由于评语集具有一定的模糊性，可把各种等级以百分制划分为4个区间：V={4A(优秀：90～100)，3A(良好：75～89)，2A(合格：60～74)，A(不合格：0～59)。

设抉择评判集中各等级的参数列向量C = (95，80，65，30)，则S =B′·CT

=0.298×95+0.224×80+0.224×65+0.254×30=71.77

则该煤矿系统评价的最后得分为71.77分，参照煤矿系统安全评价等级，该煤矿系统的安全状况为“合格”等级。该煤矿系统能够在安全的情况下运行，但在人—机—环境方面还存在一定的安全隐患，需要在煤矿生产过程中不断加以完善，针对不同的安全隐患，制定相应的安全技术措施。

4 结论

1) 煤矿安全系统最关键的影响因素是工作人员的安全性，要想提高工作人员的安全性，就必须强化对人的优选、培训和教育(人适机)。

2) 提高机械子系统的安全性在于提高管理水平，加强设备的检修和维护，降低设备的故障率。另外，还要在设备设计、安装阶段充分考虑人—机—环境系统工程要求，处理好机宜人、人适机、环适机等，使设备达到本质安全化。

3) 工作地点作业环境直接影响到人的作业安全性，因此，改善作业环境，可以提高人的作业安全性。

4) 应用模糊综合评价对煤矿安全的人、机、环境因素进行了多层次综合评判，能够得到定性和定量的评价结果，结果直观、科学、合理、可靠。

5) 煤矿安全管理工作是一项长期、艰巨、复杂的工程，应用安全系统工程管理，具有整体化、综合化、科学化的特点,它为煤矿安全管理工作提供了有效途径,为系统实现PDCA的循环模式提供保障，确保安全管理工作持续健康稳定发展。

[1] 李会青. 安全系统工程学在煤矿安全管理中的应用[J]. 山西焦煤科技， 2005,6(2)：61-62.

[2] 丁克舫，张洪斌, 罗喜文. 井下环境在人—机—环境系统中的作用[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2000,19(2)：130-132.

[3] 王培润，南化鹏，徐瑞银. 浅谈“人、机、环”对煤矿安全生产的影响[J].煤矿安全，2005,36(9) ：71-73.

[4] 杨玉中，吴立云，张强. 人机环境系统工程在井下运输安全中的应用[J].工业安全与环保， 2005,31(5)：49-51.

[5] 李鹤鹏，贾进章. 安全系统工程在煤矿安全管理中的应用与研究[J].2009,28(1)：4-6.