高寒高海拔矿山开采不安全行为策略分析及人机协同理论研究

张新红 华宁 郑清启

（新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院 乌鲁木齐 830000）

矿山开采与人、机、环境构成了一个复杂的人机系统，由于高寒高海拔矿山存在低压缺氧、寒冷、干燥及强风，自然条件恶劣、生态环境脆弱，工业基础薄弱等问题，人员存在生理、心理上的复杂性，造成人机系统相互作用，给矿山开采安全性带来问题。人的不安全行为是矿山事故的主要成因，强化人机协同，改善作业环境，可以大大降低事故的发生概率，体现以人为本的生产理念。

1 矿山开采活动中改变不安全行为策略分析

国外研究者在20世纪初就意识到人的不安全行为是事故发生的主要致因之一。对员工不安全行为的有效管控，可大幅度降低事故发生的概率。近几年，伴随安全人机工程学的应用、推广，大多数企业认为安全管理、安全氛围和安全文化等方面对减少人不安全行为的发生具有积极的作用。

通过对工人不安全行为的调查及对事故风险的评估，发现长时间在有危险源的高风险作业环境工作的工人往往会低估其中的风险。因此，矿山企业降低人为失误的首要任务是对工人进行培训，让他们重视危险源，通过此举来降低他们对环境风险主观估计和客观风险存在的偏差，强调员工主观风险感觉和实际风险对比的重要性。

从文化改变和人机工效学两方面讨论生产安全管理，将两种方法的融合可以更好的促进矿山员工的生产安全行为，让员工参与对安全管理模式的改进过程是很好的提高安全管理有效性的方法。员工的亲身参与，使他们自身具备关键不安全行为的识别能力。因为行为安全管理是一个多学科交叉的项目，所以要研究行为安全管理不仅仅要对不安全行为进行分析，更要从组织发展、质量管理、安全与风险管理等多方面进行综合分析。

工人遵守安全行为条例的主动性与组织的安全氛围有关。良好的安全氛围可以减少工人不安全行为的发生，过重的生产压力会增加工人不安全行为的发生概率。安全文化通过员工安全能力和安全动机对员工的安全服从行为和安全参与行为具有显著的影响作用，但不同安全文化要素的影响途径和影响作用不同；员工安全能力和安全动机对员工的服从行为和参与行为都具有直接的正向影响作用；安全激励对员工安全服从行为、安全沟通对员工参与行为存在直接正向影响作用。

近年来，借助计算机强大的数据分析和数字图像处理技术，矿山开采的人员安全行为识别观测逐渐由人员主动观测与识别向基于智能学习人员安全行为识别转变，基于图像处理的人员行为识别方面已成为研究热点。

物联网和人工智能的不断发展，将助力智慧矿山的建设。基于机器学习方法、知识表示和推理等多源信息融合的人员行为识别方法是未来的发展趋势，将给矿山人机协同设计的创新发展带来重大影响。

2 基于人机协同理论研究

改善作业空间环境可以减少人的不安全行为，从而降低事故的发生。作业空间是人在操作机械时所需的操作活动空间和机器、设备、工具和操作对象所占空间的总和，基于人机工程学理论，分析作业人员所处人机系统中各元素之间的关系，包括活动空间、心里空间，行动空间，从作业方法、作业负荷、作业姿势、作业范围等方面考虑人能否胜任，能否减轻劳动强度，能否减轻疲劳，对人是否有危害等，运用马尔可夫过程理论对信息作用人员的过程进行阶段性划分，阐述状态在人机系统中相互影响的关系，从人体测量学和工程心理学的角度结合国家及地方发布的个体劳动防护配备标准，通过实验室情景构建、氧气浓度可调节氧气舱试验模拟缺氧低温条件下，计算模拟得出高寒高海拔人机运行效率的规律与特征。

人机工效设计是设计者以产品用户为中心，为改善用户生理、心理等方面的客观与主观感受而对产品进行的设计活动，主要依赖于人体测量学数据与人体运动学规律，包含交互界面人机工效设计、人机造型设计、人机布局设计、环境设计、色彩设计、人机功能分配等方面。

人机工效评估是针对以上人机工效设计内容而采用相应的专业软硬件或相关理论方法进行评估的过程，是人机工效设计的检验过程，也是提供人机工效反馈信息的手段。人机工效评估的方法主要分为主观评估与客观评估两种。主观评估是根据参与者的经验与主观感受进行的，结果往往受参与者的经验阅历、专业水平等因素的影响。客观评估主要依靠相关的专业设备检测并记录人体在使用过程中的生理学特征，经处理后得到相关的数据分析，数据准确，但受模拟环境真实度以及实验者样本数量的影响较大。

3 结语

高寒、高海拔地区环境恶劣，矿山机械具有运行工况复杂和人机交互复杂的双重特性，对高寒、高海拔工况下作业人员的不安全行为与作业环境的协同关系进行深入研究，用学科交叉和多学科融合的方式权衡人、机、环境三者安全性匹配问题，以运行工况路线的形式进行人机交互流程分析，基于人-机-环分析的交互空间布置，制定典型工种作业活动空间重要参数的设计理论与方法，具有重要的工程意义和科学价值。