煤矿粉尘危害风险规模评价模型∗

何国家杨利峰龙如银祁 慧陈 红

(1.中国矿业大学管理学院,江苏省徐州市,221116;2.国家安全生产监督管理总局宣传教育中心,北京市东城区,100713; 3.阜阳师范学院经济学院,安徽省阜阳市,236041)

★经济管理★

煤矿粉尘危害风险规模评价模型∗

何国家1,2杨利峰1,3龙如银1祁 慧1陈 红1

(1.中国矿业大学管理学院,江苏省徐州市,221116;2.国家安全生产监督管理总局宣传教育中心,北京市东城区,100713; 3.阜阳师范学院经济学院,安徽省阜阳市,236041)

为评价煤矿粉尘危害风险规模,建立了不同情形下的评价模型,给出了不存在任何防护、严格执行防护措施及防护用品使用存在个体差异三种情形下粉尘危害风险规模的评价方式。在建立评价模型基础上,利用调研数据计算了某煤矿典型岗位人员的粉尘危害风险值及矿井粉尘危害的总体风险值,为警示粉尘危害风险和量化粉尘危害情况提供了有力的方法支撑。

粉尘危害 风险规模 评价模型 风险值

煤矿生产过程中产生大量的岩矿微粒(即粉尘)严重影响着一线职工的身心健康。由粉尘危害导致的职业病近年来呈多发态势,引起了行业监管部门、学者及社会的普遍重视。一些学者就粉尘危害及防尘措施效果等方面进行了讨论,还有一些学者研究了尘肺病和矿尘防治间关系。在煤矿企业的职业安全管理中更为重要的工作是要建立风险预控管理体系。为有效评估煤矿粉尘危害风险规模,需要分情形依据煤矿不同岗位对应的粉尘数据,建立合理的煤矿粉尘危害风险规模评价模型。

1 粉尘危害的风险规模评价模型

1.1 粉尘危害的产生及危害

煤矿中粉尘主要是在煤炭开采过程中煤矿岩石被破碎产生的。不同煤矿所处地质条件存在显著差异,其在开采过程中采用的开采方式也有明显区别。因此,不同煤矿粉尘产生量及构成也差别巨大。在不同矿井中,尘缘主要来自采煤机、破碎机、装煤机、爆破点及运输机等工作场点。

按照煤矿粉尘的存在状态,可分为浮尘和积尘两种。浮尘是指在矿井空气中飞扬的矿尘,这类矿尘能够直接影响矿工的身体健康;积尘是指从矿井空气中因自重而沉降下来,附在巷道周边以及积存在巷道内的矿尘,它是生产矿井连续爆炸的最大隐患。按照其对人体的危害程度,可将矿尘分为呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘。矿尘的粒径范围一般在0.1～100μm之间。呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的,粒径在5～7μm以下的粉尘,特别是2 μm以下的粉尘。呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是总尘。

《煤矿安全规程》对井下有人工作的地点和人行道的空气中矿尘(总粉尘、呼吸性粉尘)的浓度标准做了明确规定。矿工在煤矿生产中,长期吸入呼吸性粉尘可能会引起职业病(矽肺病等),还可能会引起呼吸道疾病及皮肤病等。煤尘大量积聚会影响一线职工的视线,使其不能发现生产过程中的一些危险,大量煤尘还可能引起爆炸,危害极大。所以煤矿粉尘是煤矿五大危害之一,对其危害进行风险规模评价是十分必要的。

1.2 评价模型的基本假设

为对煤矿粉尘危害风险进行合理的量化评估,需依据煤矿生产实际情况进行假设。根据煤矿粉尘检测实际可知,对应相应岗位,粉尘分为个体总尘和个体呼尘,它们都会对职工的身体健康造成危害。粉尘所导致的整体危害风险值:

式中:Ddi——第i个个体所受到的粉尘危害风险值;

Wid——个体呼尘权重。

李艳强等人将粉尘超标倍数和接触时间作为粉尘危害风险的衡量标准,超标倍数越高其导致的危害就越大。随着接触时间增加,对人体危害也逐渐加大。据此,可以提出第一个假设。

假设1:在国家规定的粉尘标准下工作一标准工作日(8h)受到粉尘伤害的风险值为单位1。

由假设1和上述分析可知,若个体总尘和个体呼尘都处于国家标准,则在此环境下工作的职工一个工作日下受到粉尘伤害的风险值为1个标准单位。可以认为生活和工作场所中最理想的状态就是不存在粉尘,这样也不会产生由于粉尘带来的任何伤害,据此给出假设2,即粉尘危害的风险值为0。

假设2:若工作场所的粉尘浓度为0,则不存在任何粉尘伤害。

根据一些学者提出的观点,粉尘危害风险与粉尘超标倍数间是正向关系,参照国家规定的噪声危害的制定标准,可以推测这种正向关系不是简单线性的,而是随着超标倍数的增加粉尘危害的风险增速会越来越快,据此给出假设3。

假设3:工作场所粉尘所造成的伤害与工作场所中粉尘浓度呈二次增函数关系,即伤害风险的增加值随着粉尘浓度的增加而不断加大。

根据假设1、假设2及假设3,可以得到个体总尘伤害风险值与个体总尘相对浓度(与国标浓度的比值)间的二次函数关系为:

ktd——个体总尘伤害风险函数中的系数。

将假设1和假设2中的风险值和总尘浓度代入,计算出ktd＝1/16;个体呼尘伤害风险值与个体呼尘相对浓度(与国标浓度的比值间的二次函数关系为:

kid——个体呼尘伤害风险函数中的系数。

同样将假设1和假设2中的风险值和呼尘相对浓度代入,计算出kid＝4/25。

根据工作经验可知,在粉尘超标的场所工作人员越多,则粉尘造成的风险越大,极端情况下,如果在粉尘超标的工作场所中只依赖机械而不存在工作人员,则也就不存在粉尘危害。据此,提出假设4。

假设4:工作场所的粉尘伤害风险和该场所的工作人员数相关,总体粉尘危害风险是个体风险的累加。

1.3 不同情形下的风险规模模型

煤矿生产过程中,防护措施实施是否得力直接影响着粉尘危害的风险规模评价,为比较客观的描述风险规模,依据防护措施的实施情形,分成以下三种情况进行讨论。

(1)情形1:不存在任何防护情形下的风险规模。

如果不存在任何防护措施,假定工作场所总的工作人数为N。根据上述假设可知:

(2)情形2:严格执行防护措施情形下的风险规模。

防尘口罩是防止或减少粉尘进入人体呼吸器官,从而保护生命安全的个体保护用品。常用的防尘口罩有N90、N95、N100等,以N95 (3M8210)为例,其符合美国国家职业安全及健康协会标准(NIOSH)N95认可,隔离的微粒直径可小到0.3μm。在测试中,隔阻直径0.075μm的微粒,成功率有95%,但是其防尘效果并没有在煤炭生产企业得到实地检测。

出于上述认识,可以假设在现有矿井条件下作业使用的防尘口罩的对个体总尘和个体呼尘隔离成功率分别为在此情形下的工作场所人员的整体伤害风险值就可以通过下式计算:

(3)情形3:防护用品使用存在个体差异情形下的风险规模。

工作场所的防护用品使用存在广泛的领而不用现象。在我们对一些煤矿的走访中也发现,大量的煤矿一线职工也未能按照规定要求认真佩戴防尘口罩及防噪耳塞。

假设第i个职工在一个工作日内佩戴防尘口罩的时间为ti个小时,一个标准工作日的时长为t0,在此情形下的工作场所人员的整体伤害风险值就可以通过下式计算:

2 粉尘危害风险规模评价实例

根据上述常规职业危害风险规模评价方法体系,结合课题组于2014年9月在宁夏某一典型煤矿选点实测情况以及进行了专家调查,对煤矿92个典型岗位的156名职工的煤尘接害情况进行了数据统计。在此基础上,计算此典型煤矿在不同情形下的风险规模。

该典型煤矿粉尘资料数据显示,综采工作面中采煤机司机对应的工作环境个体总尘为43.93 mg/ m3,经计算,其对应的个体总尘危害的风险值为个标准单位,将综采工作面上的职工个体总尘危害值进行求和,计算出的综采工作面上所有人员面临的个体总尘危害的风险值为1700.71个标准单位,人均总尘危害风险值为85.03个标准单位。

在Wtd取0.1,Wid取0.9时,该典型煤矿总体粉尘危害的风险值经下式计算出:个标准单位,人均粉尘危害风险值为3.67个标准单位。

为了便于总体上把握该矿各部门的粉尘危害风险规模,将数据进行了整理得到表1。

表1 典型煤矿各部门在情形1下的粉尘危害风险规模评价结果

从表1中,可以看出该矿粉尘危害总风险规模为572.94个标准单位,其中综采工作面的总风险规模最大,为217.43个标准单位,其次为综掘工作面,为124.90个单位,其余各部门的粉尘总风险规模都要显著小于此两个部门。

为比较直观的了解各重点岗位的粉尘危害风险,将9个重点岗位的呼吸性粉尘危害风险值和总尘危害风险值对应数据作图,如图1和图2所示。

从图1中可以看出,在呼吸性粉尘危害较高的9个典型岗位中,掘进工、掘砌工和皮带清理工的呼吸性粉尘风险值是领先的;从图2中可以看出,在总粉尘危害较高的9个典型岗位中皮带机司机、掘进工和井下维修电工的总粉尘危害风险值是领先的。

图1 煤矿典型岗位呼吸性粉尘危害风险值

图2 煤矿典型岗位总粉尘危害风险值

情形2和情形3都是粉尘危害控制的情形,而情形2是完全理想的情形,这里就不进行讨论了。在图3中,展示了严格执行防护措施的时间为在岗工作时间一半时,各部门粉尘风险规模与情形1下的差异。

图3 两种情形下煤矿各部门粉尘危害风险规模比较

实际情况是对所有工作岗位都进行全面、严格监控往往是难以做到的,图4展示了情形3中对粉尘危害最大的16个岗位进行严格监控(监控时间为在岗时间的90%)下和对所有岗位进行全面的较为严格的监控(监控时间为在岗时间的50%)下各部门粉尘危害风险规模的差异。

图4 情形3中两种监控模式下煤矿各部门粉尘危害风险规模比较

通过上述图和表的展示,可以直观的看出不同部门的粉尘危害风险规模间的差异,也可以看出哪些工作岗位的粉尘危害风险规模较大。还可以看出重点监控会比全面监控获得更好的防控效果。

3 粉尘危害风险控制的几点思考

(1)通过文中建立的模型,经计算可以得出该典型煤矿的粉尘危害风险规模较大,其对煤矿职工,尤其是重点岗位的一线职工的健康危害必须引起重视,也应对不同岗位的粉尘危害风险依据测量数据进行定期测算,以便掌握具有时效性的风险测试数据。

(2)应通过量化的风险数据,让煤矿职工直观且深刻认识到对粉尘危害防护措施严格执行对自身粉尘危害风险降低的巨大作用,促进他们在生产中自觉的遵守防护设备使用纪律。

(3)应认识到粉尘危害风险往往集中在一些重点岗位,这些岗位的职工防护设备的使用状况应得到严格监控,这样能够取得更为显著的降低风险效果,这样做不仅是对这些职工负责,更是对企业和社会负责。

(4)应意识到在煤矿粉尘风险控制过程中,不仅要制定可操作化的防控办法,还要将这些防控办法取得的量化效果进行科学的测试和及时的评估,这样有利于防控工作常态化、具象化和细致化。

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The evalution model of dust hazards＇risk scale in coal mine

He Guojia1,2,Yang Lifeng1,3,Long Ruyin1,Qi Hui1,Chen Hong1
(1.School of Management,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China; 2.Publicity and Education Center,State Administration of Work Safety,Dongcheng,Beijing 100713,China; 3.School of Economics,Fuyang Normal College,Fuyang,Anhui 236041,China)

The paper establishesa model to evaluate the dust hazards＇risk scale in coal mine.It gives three kinds of dust hazard＇s risk situations,including no protective situation,strictly implement protective situation and the situation of individual use differences.On this basis,an example is given,in which the dust hazards＇risk values of the worker in typical jobs and the overall risk value are calculated.It provides a new method for risk value＇s quantitative calculation.

dust hazard,risk scale,evaluation model,risk value

TD7

A

何国家(1963－),男,辽宁辽阳人,在读博士生,主要从事职业安全与心理健康理论、方法与政策等方面的研究工作。

(责任编辑 张大鹏)

国家自然科学基金项目(71473248, 71303233,71173217),江苏省青蓝工程(2012),江苏高校哲学社会科学优秀创新团队(能源资源管理创新团队),神华集团科技创新项目(2013)