人機工程學在煤礦機械安全中的應用探討

摘要：當前，煤炭資源在我國各行業生產環節中占據著至關重要的作用，然而，煤礦井下工作環境較為惡劣，尤其是在優良機械設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，甚至造成嚴重的煤礦事故。因此，對煤礦機械安全進行人機工程學研究有利于提高煤礦井下作業安全及生產效率。為此，本文對煤礦機械設計工作開展研究，進而分析人機工程學在煤礦機械安全應用的重要性，希望對煤礦機械安全提供有力的理論依據及幫助。

關鍵詞：人機工程學;煤礦機械;安全

0 ?引言

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

1 ?人機工程學

人機工程學是研究人-機-環三者之間的關系，以及總體性能最優化的一門學科，為滿足人體操作舒適的需求創造出最佳條件，可獲得系統的最佳效益為目的，實現人與機的高度協調，形成經濟、安全和高效的有機體系。人機工程學具有以下有關機器設計的準則：

①機器操作部件的尺寸、形狀和作用力應與人體匹配;

②機器的控制部件應方便易用;

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生不利影響。

2 ?人機工程在煤礦機械設計中的應用必要性分析

通過對煤礦機械安全事故故障樹分析發現（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對煤礦機械設備進行設計，會大大降低發生一次事故故障的概率，甚至基本不會發生，即引發機械事故故障為不可能發生事件。通過該設計有效的提升了煤礦生產作業環節中開采效率，同時，保障了煤礦企業安全有序生產。因此，在煤礦機械設計中引入安全人機工程技術對煤礦生產起著至關重要的作用，也有著巨大的實踐意義。

3 ?人機工程的工作原理

在實際機械設計過程中，人機工程應本著以人為本的理念進行設計，把人這一變量作為構成環節中最簡單的一部分，采用人機互動的方法完善和優化機械系統。為此，在機械設計環節應對統籌協調多個工程活動和步驟，將安全人機工程中人的變量作為設計環節中的重中之重，其中，安全人機工程主要包括工程分析、項目設計和管理等內容。

在對煤礦機械進行設計的過程中，需要通過人機工程的設計理念對機械進行完善和優化。人機工程集多門學科基礎理論于一身，如：環境學和工程技術學、人機界面學等。此外，運用人機工程學進行設計時能夠盡可能滿足人與機械的適應協調發展，保障了人機對接過程中的技術優化。

如圖2所示，從煤礦機械人機界面基本原理可以得出，機械設計過程比較繁復，其環節較多。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，在機械設計工作的前期，操作人員需要準確把握人機工程的設計理念及思路，從人機因素的角度出發，對煤礦機械進行合理改進。通過人機界面操作方式既節省了煤礦機械設計時間，又大大降低了加工成本。

4 ?煤礦設計工作中對人機工程的應用

4.1 對人機界面進行優化

合理優化煤礦機械界面在人機工程應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換，大大提高作業效率。因此，人機界面的設計水準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備工作協調性和實效性的有機結合，充分發揮了人機交互方式較好的協調機械設計工作的優勢。

4.2 對井下生產的噪聲進行控制

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

4.3 應用中的要點

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

5 ?結語

綜上所述，隨著科技水平的提高、機械化時代的降臨，機械設備在煤礦生產中得到廣泛應用且不斷向著智能化、專業化、自動化方向發展。安全人機工程學的應用能夠有效提升機械設備生產效率、保質保量完成工作，對協調人機關系起著巨大作用。文章本著強化人性化的設計理念，從人機界面優化和機械設備噪聲控制等方面對安全人機工程的應用進行詳細探討，希望能夠對企業穩步生產和煤礦安全提供科學性理論基礎和一定幫助。

參考文獻：

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[3]常鋮.基于人機工程學的煤礦安全生產研究[D].中北大學，2015.

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