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矿山安全工程,东北大学安全工程研究中心秦华礼电话024-8368148313324016136邮箱qhlsafety,第一章绪论,1.1矿山安全工程1.1.1.安全工程研究对象生产活动中各类不安全因素所导致的危害事故生活活动中所发生的各种事故1.1.2.安全工程基本内容研究事故发生的原因、发展过程、发生机理应用科学理论和方法预测、分析、评价各种不安全因素采取技术措施防止事故发生1.1.3.矿山安全工程知识结构1.2安全生产方针安全第一工业生产中始终把安全放在首位预防为主掌握事故发生规律,采取预防措施、防止事故发生综合治理,1.3安全生产法规与安全管理制度1.3.1我国现行生产管理体制(1)企业负责企业法人是安全生产的第一负责人,牢固树立“安全第一”的思想执行和制定有关法规、规范、制度建立健全安全组织机构,实行科学管理(2)行业管理贯彻执行国家安全生产方针、政策、法规和标准,制定本行业的安全规范、规章和制度;实行安全目标管理,制定长期规划,安全措施和方法;提出安全要求和内容,落实安全措施计划、监督执行在新建、改建、扩建工程和引进技术与改造中实行“三同时”;对本行业职工进行安全培训和教育;对本行业所属企业进行安全生产监督、检查,进行事故处理;组织本行业的安全检查、考核、总结和交流安全生产经验。(3)国家监督(4)群众监督,1.3.2、安全生产法规(1制定依据宪法中规定国家通过各种途径,创造劳动就业条件,加强劳动保护,改善劳动条件(2)主要法规三大规程工厂安全卫生规程、建筑安装工程安全技术规程、工人职员伤亡事故报告规程五项规定安全生产责任制、安全技术措施计划、安全生产教育、安全生产定期检查、伤亡事故调查和处理两个条例矿山安全条例、矿山安全监察条例冶金矿山安全规程,1.3.3企业安全管理制度(1)安全生产责任制各级领导、职能科室、技术人员和工人都对安全生产各负其责(2)安全生产教育制度三级教育制度入厂教育、车间教育、岗位教育特种操作人员专门培训锅炉、压力、起重、爆破、焊接、车、船驾驶等经常性教育班前会、生产会议、活动日、总结交流(3)安全生产检查制度经常检查、定期检查;普查、专业检查目的明确,要求具体、计划检查领导与群众相结合,边查,边改,总结和推广先进经验(4)安全技术措施计划安全技术措施安全防护、安全装置、信号装置卫生技术措施防尘、防毒、防噪音、通风、降温、防寒宣传教育教育、培训、展览,(5)伤亡事故报告和处理制度轻、重伤事故由企业负责人与安全、技术、生产等人员组成调查组进行调查;死亡事故由地方政府安全部门、公安、工会组成调查组进行调查;调查组职责查明事故发生原因、过程和人员伤亡情况,确定责任者,提出处理意见和防范措施建议,写出事故调查报告;坚持四不放过原则事故原因不清、事故责任者和群众没受到教育、没有制定出防范措施、事故责任者没受到处理都不能放过。(6)建设项目安全审查制度可行性研究报告审查劳动安全预评价初步设计审查对“劳动安全卫生专篇”进行深入分析,提出整改结论性意见施工验收审查对项目作业安全措施的效果评价,第二章伤亡事故统计分析,2.1伤亡事故分类及统计指标2.1.1.基本概念(1)事故是人在生产、生活中发生的特殊事件;是突然发生、违背人的意志的意外事件;是迫使生产、生活活动暂时或永久停止的事件。(2)伤亡事故暂时性失能伤害、永久性部分失能伤害、永久性全失能伤害、死亡。,2.1.2伤亡事故分类轻伤事故损失工作日小于105天;重伤事故损失工作日大于105天;死亡事故一次事故中死亡1-2人为重大伤亡事故,3人以上为特大伤亡事故。伤亡事故分类见表2-1。2.1.3伤亡事故统计指标(1)伤亡事故频率千人死亡率、千人重伤率、伤害频率、千人负伤率(2)伤亡事故严重率伤害严重率、伤害平均严重率、按产品产量计算死亡率,2.2伤亡事故统计的数学原理2.2.1.事故发生的随机性2.2.2.事故统计分布均匀分布指数分布二项式分析泊松分布2.2.3.置信度与置信区间2.2.4.参数估计点估计区间估计,2.3伤亡事故综合分析2.3.1.伤亡事故发生趋势分析2.3.2.探讨伤亡事故发生规律2.3.3.伤亡事故管理图2.4伤亡事故发生趋势预测2.4.1矿山事故预测概述2.4.2回归预测法2.4.3矿山伤亡事故回归预测,第三章伤亡事故发生与预防原理,3.1事故因果连锁论3.1.1海因里希理论是阐明事故发生的原因、过程、规律,如何预防事故发生的理论(图3-1)。3.1.2现代管理理论管理失误是事故因果连锁中最重要的因素(图3-2、3-3)。3.1.3预防事故对策提高安全意识、端正态度加强教育、培训,提高技能改善劳动环境条件3.1.4事故发生频率与伤害严重度,3.2能量意外释放论3.2.1能量在伤害事故中的作用客观存在的能量受到限制和约束,一旦失去控制便会逸出。意外释放的能量作用于人、机械设备,则会造成人员伤亡和财产损失;能量形式有机械能、电能、热能、化学能、电离、辐射、声能和生物能等。3.2.2屏蔽用安全能源代替危险能源限制能量防止能量蓄积缓慢地释放能量设置屏蔽措施信息形式的屏蔽,3.3不安全行为的心理原因3.3.1人的信息处理过程1.人的生理特征2.人的心理特征人的心理特征(1)心理过程特征认识过程如感觉、知觉、记忆、注意、思维、想象情感过程如情绪与情感意志过程如意志(2)个性心理特征如需要、动机、兴趣、能力、气质、性格、信念、理想、世界观人的心理是人脑对客观世界的能动的反映。心理是客观世界的反映。心理是脑的机能。,3.3.2心理特征与安全1.注意注意可以分成无意注意和有意注意两种。注意的特性表现在注意范围、持续性和选择性。根据研究引起不注意的原因有以下方面(1)强烈的无关刺激的干扰。(2)注意对象设计欠佳。(3)注意的起伏。(4)意识水平下降导致注意分散。2.情绪与情感(1)情绪与情感的比较。(2)情绪。情绪状态可分为心境、激情、应激。实际工作中表现出的不安全情绪急噪情绪;烦躁情绪。(3)情感道德感。美感。理智感。,3.意志自觉性果断性自制力坚定性4.态度态度的形成和改变要经过三个层次顺从认同内化,5.性格性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为的方式中,所表现出的比较稳定的心理特征的总和。(1)性格特征对现实的态度的特征。性格的意识特征。性格的情绪特征。性格的理智特征。(2)性格的类型按心理机能分类。按倾向性分类。按独立顺从程度分类。以竞争性确定性格类型。以社会形式确定。,6.能力能力是人顺利完成某种活动所必须具备的心理特征之一。(1)特点能力总是和人的某种活动相联系,并表现在活动中。能力的大小也只有在活动中才能比较。在活动中表现出的心理特征不全是能力。能力是保证活动取得成功的基本条件,但不是唯一条件。(2)能力和知识(3)能力的种类观察能力。记忆能力。想象能力。操作能力。,7.气质气质是一个人生来就有的心理活动的动力特征。(1)特点。(2)气质的类型。胆汁质的人。多血质的人。黏液质的人。抑郁质的人。(3)气质学说与安全工作。8.需要与动机9.非理智行为的心理因素侥幸心理。省能心理。逆反心理。凑兴心理。从众心理。精神文明。,3.4矿山事故中的人失误3.4.1人失误的定义及分类(1人失误在规定的时间和规定的条件下,人没有完成分配给它的功能。见表2-2(2人失误分析人失误归结起来有以下四种类型①没有执行分配给它的功能;②执行了没有分配给它的功能;③错误的执行了分配给它的功能;④按错误的程序或错误的时间执行分配给它的任务。人失误的种类归纳起来主要有以下几种设计失误制造失误组装失误检验失误设备的维修保养不正确操作失误管理失误,表3-2人的失效造成系统失效的统计,上述失误种类,按其原因可分为随机失误、系统失误和偶发失误3人失误产生的后果①失误对系统为发生影响②失误对系统有潜在的影响③推迟了作业进程④因失误造成事故⑤因人的失误导致重大事故发生。3.4.2矿山人失误模型图3-6是矿山人失误发生和发展过程的模型。(1)接受警告失误(2)识别警告失误(3)对警告反应失误(4)二次警告,3.4.3心理紧张与人失误(1)心理紧张意识水平无意识迟钝被动能动恐慌(2)心理紧张度极低紧张度最优紧张度稍高紧张度极高紧张度3.4.4个人能力与人失误(1)硬件状态(2)心理状态(3)软件状态,3.5可靠性与安全3.5.1基本概念(1)可靠性是指系统或元件在规定的条件和时间内完成的功能(2)可靠度是指系统或元件在规定的条件时间内完成功能的概率;(3)故障时间是指系统或元件自运行起到发生故障的时间;(4)故障率单位时间发生故障的比率,故障时间的平均值是故障率的倒数。,3.5.2简单系统的可靠性(1)串联系统由各元件串联构成,其中一个元件发生故障,系统就会出故障。(2)冗余系统并联系统冗余元件与原有元件并联同时工作,只要其中的一个元件不发生故障,系统就正常运行。备用系统冗余元件处于备用状态,当原有元件发生故障时才投入运行。表决系统处于串联和并联系统之间,多个元件中几个不发生故障,系统就能正常运行。3.5.3提高系统可靠性的途径(1)选用元件可靠度高(2)采用冗余系统(3)加强预防性维修保养,3.5.4提高人机系统安全可靠性的途径1.合理进行人机功能分配,建立高效可靠的人机系统对部件等系统宜选用并联组装;形成冗余的人机系统;系统运行时其运行频率应适度;系统运行时应设置纠错装置;经过上岗前严格培训与考核。2.减少人失误使操纵者的意识水平处于良好状态;建立合理可行的安全规章制度与规范;安全教育和安全培训;按照人的生理特点安排工作;减少单调作业。,3.对机械产品进行可靠性设计确定零部件合理的安全系数;进行合理的冗余设计;耐环境设计;简单化和标准化设计;结构安全设计;安全装置设计;结合部的可靠性及其结合面的设计;维修性设计。4.加强机械设备的维护保养机械设备的维护保养要做到制度化、规范化维护保养要分级分类进行机械设备达到寿命期,应予以更换,5.改善作业环境安全设施与环境保护措施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。环境的好坏,影响人们的身心健康、产品质量、腐蚀损坏设备、诱发事故。,3.6人、机、环境匹配3.6.1显示器的人机学设计(1)准确读数容易正确,减少失误(图2-8)。(2)简单减轻视觉负担。(3)一致指示读数和方向与机械、设备状态变化一致。(4)合理排列重要的、常用的安设在视野中心上、下30角范围内,视觉效率最高;按功能分区排列;尽量集中安排在最佳视觉内;在水平方向上可多于垂直方向的排列。,3.6.2操纵器的人机学设计(1)作业范围上肢作业范围手臂伸直时手指尖能达到的作业范围(图2-10)。下肢作业范围人坐在椅子上时脚跟和脚尖的活动范围(图2-11)(2)操纵器的设计原则操作量与显示器之比应适当;操作方向与被控制的运动方向一致;驱动力应根据操作准确度、速度、感觉及平滑性确定;防止误操作采用不同形状、尺寸、颜色或标签以示警告。3.6.3人机功能匹配充分发挥人、机各自的优点,合理分工,实现安全、高效生产。人、机主要特征见表2-2。,3.6.4生产作业环境的人机学要求1.照明适当的照度良好的光线质量2.噪声与振动(1)噪声主要危害损害听觉影响神经系统及心脏影响工作和导致事故(2)振动主要危害局部振动全身振动,第四章系统安全分析与评价4.1系统安全分析的内容和方法危险源类型(1)第一类危险源产生、供给能量的装置、设备;使人或物具有较高势能的装置、设备、场所;能量载体一旦失控可能产生巨大能量的装置、设备、场所;一旦失控可能产生巨大能量蓄积或突然失控的装置、设备、场所;各种有毒、有害、易燃易爆等危险物质;生产、加工、储存危险物的装置、设备、场所;与人体相接触,导致人体能量意外释放的物体。(2)第二类危险源人失误使第一类危险源失去控制,造成能量意外释放;物的故障物出现故障会使约束、限制能量释放措施失效;环境物理环境不良会引起物的故障或人失误。(3)危险源与事故事故发生是两类危险源共同作用的结果。第一类危险源是事故发生的前提,第二类危险源的出现是导致事故发生的条件。,危险源辩识对照法与有关标准、规范、规程或经验相比较;分析法对系统进行安全分析,查找故障和不安全因素。(1)第一类危险源辩识原则考察系统中能量利用、产生和转换情况,搞清出现能量或危险物质的类型,研究其对人或物的危害。辩识根据以往的事故经验识别导致事故发生的危险源类型;根据现有标准评价危险源导致事故后果的严重程度是否达到或超过某种限度。(2)第二类危险源辩识原则查找对第一类危险源控制措施失效的不安全因素。辩识利用系统安全分析的方法。,4.1.1系统安全分析的内容通常包括如下内容对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析。对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析。对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析。对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析。对危险因素一旦失去控制,为防止伤害和损坏的安全防护措施进行调查和分析。,4.1.2系统安全分析的方法(1)按实行分析过程的相对事件进行分类;(2)按分析的对象、内容进行分类(3)按数理方法,可分为定性分析和定量分析(4)按逻辑方法,可分为归纳分析和演绎分析。(5)系统安全分析方法主要有以下几种安全检查表法预先危险性分析故障类型和影响分析危险性和可操作性研究事件树分析事故树分析因果分析,4.1.3系统安全分析方法的选择系统安全分析方法适用情况见表4-1(1)分析的目的对系统种所有危险源,查明并列出清单掌握危险源可能导致的事故,列出潜在事故隐患清单列出降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单将所有危险源按危险大小排序为定量的危险性评价提供数据(2)资料的影响资料收集的多少、详细程度、内容的新旧等,都会对选择系统安全分析方法有着至关重要的影响。(3)系统的特点针对被分析系统的复杂程度和规模、工艺类型、工艺过程中的操作类型等影响来选择系统安全分析方法。(4)系统的危险性当系统的危险性较高时,通常采用系统、严格、预测性的方法。,表4-1系统安全分析方法适用情况,4.1.4安全检查及安全检查表4.1.4.1安全检查(1)安全检查的性质(2)安全检查的内容查思想查管理查隐患查事故处理4.1.4.2安全检查表(1)安全检查表的形式见表4-2(2)安全检查表的类型审查设计的安全检查表厂级的安全检查表车间的安全检查表工段及岗位的安全检查表专业性安全检查表,表4-2安全检查表的基本格式,(3)安全检查表的编制安全检查表应由专业干部、有关部门领导、工程技术人员和工人共同编写安全检查表可以按生产系统、车间、工段和岗位编写,也可以按专题编写安全检查表的编制过程,也是对系统进行安全分析的过程(4)安全检查表的特点安全检查表比较系统、完整,能包括控制事故发生的各种因素安全检查表是根据有关法规、安全规程和标准制定的对拟定的检查项目进行逐项检查,对系统危险因素辨识、评价和制定出安全的措施易于推行安全生产责任制使用起来简单易行,4.1.4.3预先危险性分析1.预先危险性分析程序(1)准备阶段收集有关资料和其他类似系统以及使用类似设备、工艺物质的系统的资料。(2)审查阶段危险设备、场所、物质有关安全设备、物质间的交接面,如物质的相互反应,火灾爆炸的发生及传播,控制系统等对设备、物质有影响的环境因素,如地震、洪水、高(低)温、潮湿、振动等运行、试验、维修、应急程序,如人失误后果的严重性,操作者的任务,设备布置及通道情况,人员防护等辅助设施,如物质、产品储存,试验设备,人员训练,动力供应等有关安全装备,如安全防护设施,冗余系统及设备,灭火系统,安全监控系统,个人防护设备等,根据审查结果,确定危险因素的危险等级Ⅰ级安全的,暂时不能发生事故,可以忽略;Ⅱ级临界的,有导致事故的可能性,事故处于临界状态,可能造成人员伤亡和财产损失,应该采取措施予以控制;Ⅲ级危险的,可能导致事故发生,造成人员伤亡或财产损失,必须采取措施进行控制;Ⅳ级灾难的,会导致事故发生,造成人员严重伤亡或财产巨大损失,必须立即设法消除。(3)结果汇总阶段按照检查表格汇总分析结果,主要事故及其产生原因、可能的后果、危险性级别,以及应采取的相应措施等。,2.应用实例(1)硫化氢输送系统预先危险性分析见表4-3盛装硫化氢的压力容器泄露或破裂化学反应中硫化氢过剩反应装置供料管线泄漏或破裂在连接硫化氢储罐和反应装置的过程中发生泄漏硫化氢输送系统预先危险性分析结果汇总表见表4-3。,表4-3硫化氢输送系统预先危险性分析(部分),(2)高炉拆装预先危险性分析分析结果汇总见表4-4发生事故可能性等级划分见表4-5,表4-4高炉拆装工程预先危害分析,表4-5事故发生可能性分级,4.1.4.4故障类型和影响分析如电气开关可能发生接触不良或接点粘连等类型的故障。这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型。故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。1.故障类型一般机电产品、设备常见故障类型见表4-6,表4-6一般机电产品、设备常见故障类型,2.分析程序(1)掌握和了解对象系统了解作为分析对象的系统、装置或设备;确定分析系统的物理边界,划清对象系统、装置、设备与子系统、设备的界限,圈定所属的元素(设备、元件);确定系统分析的边界;收集元素的最新资料,包括其功能、与其他元素之间的功能关系等。(2)对系统元素的故障类型进行分析意外运行运行不准时停止不及时运行期间故障确定元素故障类型的程序见图4-1(3)故障类型的影响(4)列出故障类型和影响分析表,,图4-1确定元素故障类型,3.应用实例(1)电机运行系统故障类型和影响分析见图4-2和表4-7(2)空气压缩机储罐的故障类型和影响分析分析结果见表4-84.故障类型和影响、危险度分析(1)故障类型和影响分析(2)危险度分析起重机制动装置和钢丝绳的部分故障类型和影响、危险度分析见表4-9。,图4-2电机运行系统示意图,表4-7电机运行系统故障类型和影响分析,表4-8储气罐的故障类型和影响分析,表4-9起重机制动装置和钢丝绳的部分故障类型和影响、危险度分析,4.1.4.5危险性和可操作性研究1.基本概念和术语(1)意图(2)偏离(3)原因(4)后果(5)引导词危险性和可操作性研究的引导词见表4-10(6)工艺参数引导词与工艺参数相结合设想偏离的例子见表4-11,表4-10危险性和可操作性研究的引导词,表4-11引导词与工艺参数相结合设想偏离的例子,2.研究步骤(1)研究准备研究目的、对象和范围建立研究小组资料收集制定研究计划(2)进行审查审查程序见图4-33.应用实例(DAP工艺系统危险性与可操作性研究)DAP工艺系统见图4-4DAP工艺危险性与可操作性研究见表4-12,图4-3危险性与可操作性研究程序,图4-4DAP工艺系统,表4-12DAP工艺危险性与可操作性研究,4.1.4.6事件树分析1.分析原理事件树分析是从一个初始事件开始,按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果。2.分析步骤(1)确定初始事件(2)找出与初始事件有关的环节事件(3)画事件树(4)说明分析结果3.应用举例例如,有一泵和两个阀门串联的物料输送系统。见图4-5,图4-6,图4-5物料输送系统示意图,图4-6物料输送系统事件树,,4.2系统危险性评价4.2.1系统危险性评价原理及方法①安全与危险安全是相对的,危险是绝对的。②危险性评价方法定性危险性评价与有关的标准、规范、安全检查表或因素、系统相比较,判断本系统的危险程度。定量危险性分析辩识危险源,计算事故发生概率,推测事故后果,计算危险度,与安全目标相比较。4.2.2生产作业条件危险性评价根据事故发生的可能性、环境危险状况、事故后果严重度三项指标来评价。火灾爆炸指数法适用于化工生产过程的危险性评价。4.2.3概率危险性评价通过事故的发生概率,计算危险度,进行危险性评价。危险度事故发生概率*危险严重度,4.3故障树分析4.3.1故障树分析的基本概念(1)定义故障树分析是一种演绎推理法,这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为故障树的树形图表示,通过对故障树的定性与定量分析,找出事故发生的主要原因,为确定安全对策提供可靠依据,以达到预测与预防事故发生的目的。(2)特点故障树分析是一种图形演绎方法,是事故或事件在一定条件下的逻辑推理方法;FTA具有很大的灵活性;进行FTA的过程,是一个对系统更深入认识的过程;利用故障树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率。,4.3.2故障树分析步骤(1)准备阶段确定所要分析的系统熟悉系统调查系统发生的事故(2)故障树的编制确定故障树的顶事件调查与顶事件有关的所有原因事件编制故障树(3)故障树定性分析(4)故障树定量分析(5)故障树分析的结果总结与应用4.3.3故障树的数学表达式1.布尔代数及逻辑运算2.故障树的布尔表达式3.故障树简化,4.3.4故障树定性分析4.3.4.1最小割集合与最小径集合1、最小割集合2、最小径集合4.3.4.2基本事件重要度1、结构重要度2、概率重要度3、临界重要度4、应用举例5、最小割集和最小径集在事故树分析中的作用,(1)最小割集在事故树分析中的作用表示系统的危险性;表示顶事件发生的原因组合;为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施;利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度和方便地计算顶事件发生的概率。(2)最小径集在事故树分析中的作用表示系统的安全性;选取确保系统安全的最佳方案;利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概率。,4.3.5故障树的定量分析(1)定量分析原则事故树的定量分析首先是确定基本事件的发生概率,然后求出事故树顶事件的发生概率。基本事件之间相互独立;基本事件和顶事件都只考虑两种状态;假定故障分布为指数函数分布。(2)基本事件的发生概率系统的单元故障概率人的失误概率(3)顶事件发生的概率4.3.6故障树分析中的计算机应用,4.3.7故障树分析实例1.从脚手架上坠落死亡事故和人员上、下罐笼过程中伤亡事故的发生(见图4-8、图4-16)2.编制故障树3.故障树分析4.系统的改进,表4-13故障率数据举例,表4-13故障率数据举例(续),表4-14人的行为可靠度举例,第五章矿山危险源控制,5.1矿山危险源危险源危险源特征能量大、种类多,难以识别和控制表5.1列出了我国20世纪80年代中期国营矿山伤亡事故按类别的分布1.危险岩体和构筑物危险岩体可能导致岩体(或矿体)局部冒落、大面积岩体移动或边坡垮落等现象发生的岩体。危险岩体有如下几种情况(1)危险顶板(2)大面积空区(3)危险边坡危险构筑物矿区内一些有缺陷的构筑物,如尾矿坝等塌垮,将直接威胁人员生命安全。,2.爆破材料矿山生产中广泛利用炸药爆炸释放出的能量破碎矿岩。可能引起炸药意外爆炸、燃烧的能量有以下几种(1)机械能(2)热能(3)电能(4)爆炸能3.矿井水与地表水矿井水与地表水可能导致矿井透水、淹井事故、地表水可能淹没露天矿坑;一些泥石流发达的山区,泥石流可能毁坏矿区设施,伤害人员及影响生产。4.可燃物集中的场所5.高差较大的场所矿井中的竖井巷或斜井巷,露天矿中的台阶等高差较大的场所,人员或物体都具有较大的势能。,6.机械与车辆矿山生产中利用各种机械和车辆。机械的运动部分、运行的车辆都具有较大的动能,人员不慎与之接触可能受到伤害。7.压力容器压力容器由于某种原因可能在内部介质压力下破裂,发生物理爆炸而造成人员伤亡及财产损失。8.电气系统及电气设施供电系统和电气设备发生绝缘破坏、接地不良等故障,使人员触电受到伤害。,5.2矿山安全技术原则矿山安全技术主要通过改进生产工艺、设备、设置安全防护装置等技术手段来控制危险源5.2.1预防事故发生的安全技术1.消除和控制危险因素通过选择适当的设计方案、工艺过程,合适的原材料或能源,可以消除危险因素2.隔离和屏蔽通常一旦判明有危险因素存在,就应该设法把它隔离起来。分离是指空间上的分离屏蔽是指应用物理的屏蔽措施进行的隔离。为确保隔离措施发挥作用,有时采用连锁措施。(1)安全防护装置与设备之间的连锁。(2)防止由于操作错误或设备故障造成不安全状态。,3.故障-安全设计在系统、设备的一部分发生故障或破坏的情况下,在一定时间内也能保证安全的安全技术措施。4.减少故障及失误机械设备、装置等物的故障及人失误在事故致因中占有重要位置,因此,应该努力减少故障及失误的发生。图5-1是通过安全监测系统、增加安全系数或安全阀或增加可靠性来减少物的故障。,5.2.2警告1.视觉警告(1)亮度(2)颜色(3)信号灯(4)旗(5)标记和标志2.听觉警告听觉警告主要适用于下述情况(1)在要求立即做出反应的场合,传达简短、暂时的信息;(2)视觉警告受到限制的场合;(3)唤起对某些视觉信息的注意。喇叭、电铃、蜂鸣器等是常用的听觉警告器。3.气味警告气味警告是利用某些带有特殊气味的气体做的警告。4.触觉警告触觉警告主要利用振动和温度实现,5.2.3避免或减少事故损失的安全技术1.隔离(1)远离(2)封闭(3)缓冲2.个体防护(1)有危险的作业(2)为了调查或消除危险状态而进入危险区域(3)应急情况3.接受微小损失接受微小损失,是利用事先设计的薄弱部分的破坏来泄放能量,以小的损失避免大的损失。4.避难与救护矿山事故发生后,当判断事态已经发展到不可控制的地步时,则应该迅速避难,撤离危险区域。,5.3高处坠落事故及其预防5.3.1坠落伤害(1)坠落事故1m高处坠落,50人受伤4m高处坠落,100人受伤、死亡12m高处坠落,50人死亡15m高处坠落,100人死亡,表5-1某大型钢铁企业伤害事故类别统计表,(2)影响因素坠落体质量、相对高度、施加力大小防护栏杆、安全网、安全带等可靠性落点的松软程度坠落体姿势(3)事故类型临边作业基坑、阳台、屋面、窗台洞口作业通道口、楼口、井口悬空作业吊装物品、安装门窗、建筑装修5.3.2矿山坠落事故,5.3.3坠落事故预防(1)创造防坠落工作环境消除或减少高差井口加盖、开口加罩、缺口加护栏设置护栏高度超过2m设置围栏、扶手,固定围栏1m,临时围栏0.75m设置安全梯倾角、孔长和宽、蹬间距及安全均应符合安全要求(2)阻止坠落安全带须有足够强度,长度适当(4m都安装安全帽抗冲击和穿透性能好,5.4矿山机械、车辆伤害事故预防5.4.1机械伤害事故及其预防1.静止危害切削刀具、毛坯、设备飞边、突缘2.运动危害直线运动撞击、挤压、升降旋转运动机床、砂轮、轧辊、风机3.飞物危害飞出的机件、切削、锻件,4.机械伤害预防(1)能量意外释放直接危害表5-1间接危害构件损坏后作用于人体(2)技术措施采用机械化、自动化提高设备可靠性安设安全防护装置设置自动监测、报警、控制系统采用冗余设计技术设置连锁保护装置(3)管理措施对机械设备及时保养、维修、检查指导操作人员安全使用,5.4.2矿山车辆伤害事故1.平巷运输安全2.斜井运输安全5.4.3竖井提升伤害事故预防1.防止提升钢丝绳断裂(1)钢丝绳(2)防过卷装置(3)提升装置2.防坠器,5.5矿山电气伤害事故及预防5.5.1电流对人体的伤害(1)伤害形式局部损伤电灼伤、电标志、机械损伤、电光眼全身性损伤重要器官和系统破坏(2)电流对人体的作用电流大小感知电流男子1.1mA,女子0.7mA摆脱电流男子16mA,女子11mA,儿童8mA(交流电)安全电流直流电100-125A,50Hz,交流电50-70A致命电流在极短时间内危及生命的最小电流电压500V,直流电比交流电危险,(3)电流途径电流通过心脏,引起心室颤动,停止血液循环电流通过中枢神经,使其失调死亡电流通过脊髓,使人肢体瘫痪电流由一只手入,另一只手出,或由手入脚出,最危险(4)电流伤害与体状况有关人体电阻约为1000-2000欧姆潮湿时,降至500-1000欧姆妇女和儿童对电流较敏感身体健壮的人摆脱电流较大,5.5.2防止触电安全技术安全电压无特殊安全措施,安全电压为36V有安全措施,安全电压为12V绝缘绝缘材料电阻率要大、防止被击穿,同时要防潮、防腐、防损伤安全屏护把带电体同外界隔离(护罩、箱柜)安全间距人物接近带电体不会发生危险的安全距离漏电保护电压型漏电保护、电流型漏电保护5.5.3保护接地、保护接零,5.5.4静电危害及防止(1)静电产生摩擦、冲流、剥离、喷雾、碰撞、溅泼都会起电(2)静电危害引起火灾、爆炸、电击(3)防止措施避免或减少静电产生泄放静电安设静电消除器静电屏护,5.6起重机械事故起重伤害与事故,是指起重机械在作业过程中,由机具、吊物等所引起的人身伤亡或设备损坏事故。据统计,在冶金机电、铁路、港口、建筑等生产部门,起重机械所发生的事故占有很大比例,高达25左右,其中死亡事故占155.6.1起重机伤害事故类型表5-3是某地区各行业发生的108起典型起重伤害事故类型的统计结果。,,5-3108起典型起重伤害事故类型统计结果,5.6.2常见事故原因物的不安全状态和人的不安全行为是构成事故的主要因素。通过对217名死亡事故与年龄、工龄关系见表5-4和表5-5。表5-4死亡事故与年龄关系,表5-5死亡事故与工龄关系,几种主要事矿的原因如下1挤伤事故。挤伤事故是吊载物体与地面物体之间挤着,吊载物体旋转、翻倒,吊载物体撞击地面物体翻倒,被机体挤着或与机体接触等。常见的挤伤事故是桥式起重机运行中将检修人员挤伤在端梁与土建结构之间;自行式起重机旋转将作业人员挤伤在起重机平衡重与障碍物之间等等。发生事故的原因是无联系或联系不周,无指挥或指挥不当,危险行为或处于危险区,起落吊不稳,歪拉斜吊,挂吊偏得,操作不熟练,大、小车提升同时操作等。,2失落事故。失落事故包括吊物、吊具、机体构件、工具、悬臂等物体掉落事故。造成这些事故的原因较多,常见的是挂吊不牢、起落吊不稳、起升钢丝绳破断、吊装钢丝绳破断、吊装钢丝绳脱钩、吊物零乱或捆扎不牢、吊具损坏、挂吊位置不当、吊物摆动过大、设备缺陷、运行不稳等。3坠落事故。坠落事故多半是从机体上坠落、被吊物碰落、与输送工具一起坠落等情况。坠落事故多为从事高空作业的载人吊箱脱绳、断绳等,人与箱体同时坠落而伤人。其原因是设备有缺陷,检修人员精神不集中。,3.常见的事故机理任何事故都是物的不安全状态和人的不安全行为两个系列轨迹在时间和空间上的交叉引起的。如图5-18所示。,,,图5-18人物系列构成事故机理,图5-19吊物挤压事故故障树分析,图5-19、5-20是典型事故案例案定性分析。,图5-20吊物掉落挤压事故故障树分析,,,5.6.3起重机安全操作1.稳定性载重稳定性自身稳定性2.负荷试验空载试验静负荷试验动负荷试验3.捆绑钢丝绳安全要求安全系数曲率半径承载能力,4.安全操作禁止起重吊物品重量不清、信号不明、捆绑不牢、歪拉、斜吊、埋入地下或凝冻)在地面的物体、被吊物上有人或有物、没有安全保护措施的易燃易爆和危险品、过满钢水或其他液体、与车辆或货物相钩连的物件。,第六章矿山防火与防爆,6.1矿山火灾与爆炸事故6.1.1矿山火灾及其危害火灾民用爆炸品易燃气体可燃气体、蒸气、粉尘、易燃化学品破坏性实验引起非实验体燃烧机电设备内部故障导致外部明火燃烧交通工具故障引起燃烧(车、船、飞机)火灾事故特大火灾死亡10人以上,或重伤20人以上,或死亡、重伤20人以上,或受灾户50户以上,或财产损失50万元以上;重大火灾死亡3人以上,或重伤10人以上,或死亡、重伤10人以上,或受灾户30户以上,或财产损失5万元以上;一般火灾不具备上述条件的燃烧事故。6.1.2矿山爆炸事故及危害,6.2燃烧与爆炸机理6.2.1燃烧及其条件必要条件可燃物按状态分为气态、液态、固态,按组成分为有机物和无机物。助燃物空气、氧气、氯酸钾、过氧化钠。引火源火焰、电火花、电弧和炽热物质充分条件可燃物、助燃物具备一定浓度,引发能源具有一定强度。6.2.2发火与引燃自然发火无外界引火源,取决于可燃的自然点。引燃有足够能量的引火源,取决于可燃的燃点。6.2.3燃烧过程燃烧是一种复杂的物理化学过程。燃烧热可燃性质燃烧时放出的大量热,通常热传导、热辐射、热对流的方式向外传播。,6.2.4气体的燃烧与爆炸1.爆炸轻爆传播速度每秒数米爆炸传播速度每秒数十米爆轰传播速度每秒数千米2.气体爆炸1)分解爆炸乙炔、乙烯、环氧乙烷、一氧化碳2)混合气体爆炸可燃气体与空气混合,遇水源爆炸(1)爆炸界限上限、下限(2)影响因素温度混合气体初始温度高,爆炸范围大压力压力增大,爆炸范围广含氧量混合气体中含氧量增加,爆炸上限增高惰性气体含量加入惰性气体,减少爆炸范围容器材质尺寸小,散热快,爆炸范围小,6.2.5.粉尘爆炸煤尘、面粉、饲料、硫磺、石墨、金属粉尘(镁、铝)(1)爆炸过程粉尘粒子表面受热升温,热分解析出可燃气体,与空气混合燃烧,使粉尘粒子加速析出可燃气体,继续燃烧(2)影响因素粒度长时间悬浮于空气中挥发分和灰分挥发性物质越多越易爆炸;灰分多降低爆炸危险性水分粒子形状比表面积大,爆炸危险性大(3)粉尘爆炸极限,6.3矿山地面室内建筑物火灾6.3.1.地面建筑物室内火灾发展过程初期取决于火源类型、布置方式、通风状况成长期燃烧面积扩大,温度升高,热对流、辐射热增强,若氧气不足不能燃烧,一旦氧气充足迅速燃烧最盛期火焰呈漩涡状,室内温度几乎处处相等,可达800-1000℃衰减期可燃物基本燃烧尽,温度迅速下降,长时间保持在200-300℃,6.3.2火灾对人的危害(1)辐射热放射传播、火焰表面温度达1000℃以上。一般可燃物自燃点低于800℃(木材200-300℃,炸油240-290℃,石油沥青270-300℃)。(2)烟气危害烟气组成可见及不可见气体、水蒸气、固体微粒。烟气危害一氧化碳中毒有毒气体中毒甲醛、乙醛、氢氯化物、氢化氰、丙烯醛等缺氧产生大量一氧化碳、二氧化碳、氧气减少高温使人心跳加速、汗量增大、造成脱水,血压下降,毛细血管破坏,导致血液循环系统破坏,6.3.3.建筑物防火建筑物耐火性能非燃烧体不起火、不微燃、不炭化难燃烧体难起火、难微燃、难炭化燃烧体遇火或高温立即起火燃烧耐火等级一、二级建筑材料均应是非燃体三级建筑材料砖木结构四级木屋顶,砖墙防火间距保证相邻建筑物安全和扑救时的最小距离见表7-2。,6.3.4.建筑物火灾的人员疏散1.疏散时间影响人员疏散时间的主要因素有如下几个方面(1)人员密集程度(2)疏散路线是否合理(3)疏散通路条件(4)烟气浓度和毒性(5)疏散距离及安全出口数量2.安全疏散距离生产厂房安全疏散距离是指厂房内最远的工作地点到安全出口的距离。民用建筑是指房间内最远点到房门的距离,以及房门到建筑物出口的距离。
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