矿山安全与环保基础知识

矿山安全与环保第一部分矿山安全与环境保护基础知识第一章概述第二章伤亡事故统计、事故致因分析及预防原理第三章系统安全分析第一章概述1.1矿山安全

1、金属非金属矿山生产特点涉及专业多：金属非金属矿山开采是一个综合性的技术行业，涉及到地质、采矿、通风、运输、安全、机械和电气、爆破、环境保护及企业管理等多方面内容，

劳动条件差：与其他行业相比，采矿业劳动强度大，作业条件差，不安全因素多．工作场所及工作本身都具有一定的危险性。

危险性高：井下生产工作空间狭窄，井下有毒有害气体、矿尘、火灾、水灾、顶板事故、井下爆破、机电设备等都直接威胁矿工的生命安全和健康。2、矿山事故矿山生产不安全因素矿山事故危险物质、设备、作业环境等因素控制失效影响生产、人员伤亡、财产损失、环境污染控制事故导致的损失矿山安全技术安全检测技术安全控制技术识别辨识消除、控制总体来说，控制不安全因素、预防事故发生，应从人、机、环、管理等方面综合考虑。

3、矿山安全工程矿山安全工程定义：以矿山生产过程中发生的人身伤害事故为主要研究对象，在总结、分析已经发生的矿山事故经验的基础上，综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识，识别和预测矿山生产过程中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止矿山伤害事故发生的科学技术知识体系。1.2矿山环境保护1、矿山环境问题：（1）早期的矿山环境问题，并不突出：矿石产量低，用量少，采矿效率低、即使是对矿井空气的调节，也仅仅采用自然通风，矿山环境问题同整个环境问题一样，是局部的、个别的。（2）工业革命以后，采矿技术发展、对矿石的需求量增大，导致采矿业对环境的污染和破坏愈来愈大。60年代中期，美国采矿业每年约产生33亿吨废石和尾矿，21世纪初，每年约160亿吨废石和尾矿排放。开采方式也加剧了矿山环境问题：露天开采剥离量大，对地表的破坏严重，而且由于技术进步，露天开采比重越来越大（美国：138m覆盖层铜矿、露天开采、四年的剥离量2亿吨；西雅里塔露天铜钼矿，基建剥离10亿吨，比巴拿马运河开凿量还大。我国黑色金属矿山，露天开采矿石量占矿石总量80%以上。）（3）矿山环境问题的类型废石、尾矿、煤矸石；噪声污染；废水污染粉尘污染；矿山地质环境问题（滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地表塌陷、地裂缝等）（4）措施环境保护法律法规、标准规范；矿山建设项目环境影响评价；环境监测监督制度；矿山地质环境保护与恢复治理等。第二章伤亡事故统计、事故致因分析及预防第一节伤亡事故分类及统计指标第二节伤亡事故统计分析第三节伤亡事故发生与预防原理第一节伤亡事故分类及统计指标1.1伤亡事故基本概念及分类1.1.1伤亡事故基本概念（1）事故的定义：是人(个人或集体)在实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、违反人的意志的、迫使活动暂时或永久停止的事件。（2）事故的特征：a特殊事件：任何生产、生活活动过程中都可能发生事故。因此应采取措施来防止事故。b意外事件：事故的发生具有随机性质，是一种突然发生的、出乎人们意料。原因复杂、偶然因素、很难准确预测，对其规律以及预防比较困难。c违背人意志的事件（中断生产、人员伤亡、财产损失、环境污染等后果）。（3）事故分类：伤亡事故和一般事故1）伤亡事故：造成人身伤害或急性中毒的事故（在工作时间内、工作场所中发生的和工作有关的伤亡事故称作工伤事故）。死亡伤害（按严重程度分为）：暂时性失能伤害；永久性部分失能伤害，永久性全失能伤害。2）一般事故：未受伤害（未遂事故、无伤害事故）、轻微受伤、未造成生理功能障碍等。1.1.2.伤亡事故分类1、按致伤原因分类分类依据：《企业职工伤亡事故分类》(GB6441—86)和《企业职工伤亡事故调查分析规则》(GB6442—86)按致伤原因把伤亡事故划分为20类。序号事故类别名称备注l物体打击指落物、滚石、锤击、碎裂、崩块、砸伤，但不包括爆炸引起的物体打击2车辆伤害包括挤、压、撞、颠覆等3机械伤害包括铰、碾、割、戳4起重伤害5触电包括雷击6淹溺7灼烫8火灾9高处坠落包括由高处落地和由平地落人地坑10坍塌受伤害者所受的伤害：轻伤、重伤、死亡伤亡事故：轻伤事故、重伤事故、死亡事故11冒顶片帮12透水13放炮14火药爆炸指生产、运输和储藏过程中的意外爆炸15瓦斯爆炸包括煤尘爆炸16锅炉爆炸17压力容器爆炸18其他爆炸19中毒和窒息20其他2、按一次事故中人员伤亡人数和经济损失情况分类：颁布的《生产安全事故报告和调查处理条例》2007年国务院第493号令(1)一般事故：3人以下死亡或10人以下重伤(包括急性工业中毒)，或1000万元以下直接经济损失的事故；(2)较大事故：3人以上10人以下死亡，或10人以上50人以下重伤，或1000万元以上5000万元以下直接损失；(3)重大事故，10人以上30人以下死亡，或50人以上100人以下重伤，或5000万元以上1亿元以下直接经济损失的事故；(4)特别重大事故：30人以上死亡，或者100人以上重伤，或者1亿元以上直接经济损失的事故。1.2伤亡事故统计指标目的：分析、评价伤亡事故发生的情况以及企业或行业的安全状况。统一以伤亡事故频率和伤害严重率为伤亡事故统计指标1、伤亡事故频率α:伤亡事故频率；A:伤亡事故次数；N:职工人数；T:统计时间（1）千人死亡率（企业职工伤亡事故分类-GB6441-86）：某时期内平均每千名职工中因工伤事故造成死亡的人数.（2）千人重伤率（GB6441-86）

：某时期内平均每千名职工中因工伤事故造成重伤的人数（3）伤害频率-百万工时伤害率（GB6441-86）某时期内平均每百万工时由于工伤事故造成的伤害人数。（4）工伤事故频率-千人负伤率（原劳动部）2、事故严重率伤害严重率：某时期内平均每百万工时由于事故造成的损失工作日数。伤害平均严重率：受伤害的每人次平均损失工作日数。按产品产量计算的死亡率：第二节伤亡事故统计分析2.1伤亡事故统计数学原理2.1.1事故发生的随机性事故是一种随机现象：事故是意料之外的事件，即随机现象是在一定条件下可能发生也可能不发生；统计规律性：个别试验观测的不确定性，大量重复试验观测的统计规律性。研究随机现象的数学工具：概率论和数理统计，随机现象用随机变量来描述。2.1.2随机变量的定义和描述1定义：当对某一量重复观测时，仅由于机会而产生变化的量。与普通变量的区别，随机变量不能适当地用一个数值来描述，必须用实际数字系统的分布来描述。2、分类：离散型变量和连续型随机变量。在研究矿山伤亡事故统计规律时，要首先确定随机变量的类型离散变量举例：一定时期内矿山企业伤亡事故发生次数只能是非负的整数，相应的数字分布系统是离散型的；连续变量举例：两次矿山事故之间的时间间隔则应该属于连续型随机变量（与时间对应的数字分布系统是连续型。3、描述：用数学期望(平均值)来描述随机变量数值大小：用方差来描述随机变量随机波动情况：xi-观测值（实际值）频数：某一随机现象在统计范围内出现的次数称为频数。累计频数：在某一规定值以下所有随机现象出现频数之和为累计频数。频率：某种随机现象出现频数与被观测的所有随机现象出现总次数之比称为频率。频率反映了某种随机现象出现的可能性。当观测次数少时则表现出强烈的随机波动性。随着观测次数的增加频率逐渐稳定于某常数，此常数称为概率（即随机现象发生可能性的度量）。累计频率：在某一规定值以下所有随机现象出现频率之和为累计频率。事故次数频数累计频数频率累计频率0l10.041670.04167l230.083330.125002360.125000.2500034100.166670.4166744140.166670.5333353170.125000.7083362190.083330.7916772210.083330.875008l220.041670.9166691230.041670.9583310以上1240.041671.00000举例：某矿两年内每月事故发生次数及频率分布情况2.2事故统计分布在矿山事故统计分析中，经常会遇到如下一些统计分布。2.2.1均匀分布对于连续型随机变量，当其概率密度函数具有下述形式时，称为均匀分布。

例如，统计事故损失工时数为0～100h的区段内的事故时，假设此时间区段内任一时间起单位时间间隔内对应的事故发生概率相等，均为0.01,则事故发生的概率密度函数可写为1.0100x100xf（x）F（x）t1t2t1t20.01则，损失工时在t1≤t≤t2区段内的事故发生概率为：若如果给定t1和t2，则可计算出相应的概率2.2.2指数分布指数分布属于连续型随机变量的概率分布。作用：用来描述事故发生时间间隔的分布情况。定义：设单位时间内事故发生次数即事故发生率为λ，则自某时刻起t时间内发生事故的概率为上式表明事故发生概率随时间的分布函数；对应的其概率密度函数为

F(t)=1-exp（-λt）f(t)=λexp（-λt）指数分布的数学期望为：

注：如λ=2，单位时间(一个月)内事故发生次数为2次；

θ=1/2，平均事故间隔时间为单位时间的1/2（0.5个月），是事故发生率的倒数。平均事故间隔时间也称为平均无事故时间。指数分布的方差（波动情况）2.2.3二项式分布属于离散型随机变量的概率分布（与前两者的区别）可用于描述一个企业或部门在一定时期内事故发生次数的概率分布。举例：设某矿有n名职工，且每人每月发生事故的概率相同，均为p，则该矿每月发生x次事故的概率为：每月发生事故次数不超过C的概率（即发生C次及C次以下事故的累计概率）分布为二项式分布数学期望值为：方差为：2.2.4泊松分布一般n≥10，P≤0.1时，二项式分布可近似以泊松分布。一定时间内伤亡事故发生x次的概率为：

λ为该时期内伤亡事故平均次数。一定时间内伤亡事故发生次数不超过C次的概率为图：泊松分布图例：某矿前2年内共发生伤亡事故105次，如安全状况不变，来年每月不发生伤亡事故的概率是多少?每月内发生伤亡事故次数不超过3次的概率是多少?解：每月平均伤亡事故次数λ为：λ=105/24=4.375次/月；每月不发生伤亡事故的概率为(x=0带入概率密度函数)：f(0)=0.0126每月发生伤亡事故次数不大于3次的概率为（C=3带入概率函数）：F(3)=0.36382.2.5正态分布事故的发生是由许多随机因素所导致，对应的随机变量大部分随机变量近似地服从正态分布。对二项式分布来说，当观测次数非常大时，相对于泊松分布来说，更趋近于正态分布。正态分布的概率密度函数：正态分布是在平均值μ附近对称的分布，其概率密度函数为：当某随机变量服从正态分布时68.27％的观测值可能落入(μ±σ)的范围内；94.45％的观测值可能落入(μ±2σ)的范围内；99.73％的观测值可能落入(μ±3σ)的范围内。不同参数σ的正态分布

正态分布曲线2.2.6置信度与置信区间1、概念总体：被研究对象的全体；样本：总体中的一部分；个体：总体中的一个基本单位；样本容量：样本中含有个体的数目。目的：研究总体的规律性；手段：通过观测一定容量的样本来推断总体的分布参数；结果：获得的是总体分布参数的近似值；误差：近似值并不一定是参数的真值，所以就要估计出一个区间范围，并且希望知道该范围包含参数真值的可靠程度；置信区间和置信度的含义：对应以上区间及其可靠程度（概率）。研究随机现象时是通过试验观测来研究的。2、置信区间和置信度对于总体参数θ，如果落入区间（t1，t2）的概率为1-α

即：P(tl≤θ≤t2)=1-α则：t1与t2之间所有值的集合为参数θ的置信区间；t1和t2分别为置信上限和置信下限；对应于置信区间的特定概率(1-α)称为置信度；

α称为显著性水平。2.2.7总体分布的参数估计1、确定随机变量的分布规律和形式：确定后（即前述的均匀分布、指数分布、泊松分布、二项式分布、正态分布等对应的概率密度分布函数，但注意，其总体分布参数未定，如指数分布中的λ），分布就完全由其参数所确定。2、总体分布参数的估计参数估计只能利用与之对应的样本统计量来推断。由样本统计量推断总体分布参数称作参数估计，包括：点估计和区间估计。3、点估计（1）参数的点估计：就是由样本X1，X2，X3，…，Xn的一个函数参数θ来估计未知参数θ。（2）常用的点估计方法：极大似然法、矩法等（3）极大似然法基本思路：若某事件在一次观测中出现，则认为该事件出现的可能性很大。（4）步骤：建立参数θ的似然函数，，它等于样本X1，X2，X3，…，Xn的联合密度函数：然后求出使似然函数值最大的参数为参数θ的点估计值。以正态分布为例来分析已知：伤亡事故发生时间间隔服从指数分布。若实际观测的事故发生时间间隔分别为t1，t2，…，tn。试用极大似然法求出事故发生率和平均事故间隔时间的估计值。求解过程：可得，事故发生率：平均事故间隔时间：4、区间估计通过参数的点估计得到了参数的近似值之后，通过参数的区间估计求出对应于给定置信度的置信区间，可以了解近似值的精确程度。例题某矿山有职工5000人，迄今发生的4起伤亡事故的时间间隔分别为80天（t1），42天（t2）和93天（t3）。计算事故平均间隔时间及置信度为90%时的置信下限。解；根据实际观测数据，按式(2.19)计算事故平均间隔时间：=(80+42+93)／3＝72(天)当n=3，(1-α)＝90％时，查表2.4得A=0.42。于是，置信区间下限A=0.42*72=30天相当于每年事故次数为365/30=12次，即事故次数不超过12次即为明年安全目标。2.3伤亡事故综合分析伤亡事故综合分析：应用数理统计的原理和方法对事故资料进行分析，从宏观上探索事故发生原因及规律的过程。作用：了解矿山企业在某一时期的安全状况；掌握事故发生、发展的规律和趋势；为采取防范措施、宏观事故预测及安全决策提供依据等。伤亡事故综合分析的内容：伤亡事故发生趋势分析，伤亡事故发生规律分析和伤亡事故管理图等内容。2.3.1伤亡事故发生趋势分析1、伤亡事故发生趋势分析的特点：按时间顺序对事故发生情况进行的统计分析。2、作用：伤亡事故：展现伤亡事故发生趋势；对以后事故发展趋势进行预测分析，；安全状况：评价某一时期内的安全状况（尤其是当前的企业安全状况）；探索安全状况的变化规律；对今后的变化趋势进行预测。3、直观表示：伤亡事故趋势分析利用趋势图来表示。

某铁矿伤亡事故发生趋势图。1984年以前千人负伤率下降幅度较大。2.3.2伤亡事故发生规律探讨通过分析研究伤亡事故统计资料，可以掌握矿山企业、部门内部生产过程中伤亡事故发生的规律。

(1)哪些矿山、坑口、采区或车间危险因素多，其原因和结果各是什么?(2)不同的生产作业条件和工作内容对事故的发生有什么影响?(3)伤亡事故的发生在时间上有什么周期性规律?(4)随着生产作业时间的推移，事故发生频率有什么变化?(5)伤亡事故的发生与职工年龄、工龄、性别等有何关系?(6)人体的哪些部位容易受到伤害，与作业条件、工作内容有何关系，使用的防护用品是否合适?在研究伤亡事故发生规律时，常常配合使用各种统计图形来增强其直观性。。人体各部位伤害事故的分布柱状图事故严重程度的比例扇形图一天内不同时刻事故发生频率的玫瑰图应注意的问题相对指标的重要性：在伤亡事故综合分析中，为了便于相互比较，应该尽量采用相对指标。样本容量要求：样本容量足够大时，随机事件发生频率才趋于稳定，观测数据越少则分析的可靠性越差。因此，应增加样本容量，使伤亡事故综合分析的结果更可信。2.3.3伤亡事故管理图安全目标管理：一般以伤亡事故指标（伤亡人数、伤亡事故发生次数等）作为年度安全管理目标值，也是安全管理考核的指标，为实现该目标，通常的作法是进行目标分解（按部门按月份分解，即各单位每月均不能超过目标值）。安全管理目标的管理上限和下限：伤亡事故发生次数的概率分布服从泊松分布，每月伤亡事故发生次数的目标值为λ（即泊松分布的期望值和标准方差），考虑90％置信度，可按下列公式近似确定管理上、下限：上限U=λ+2sqrt（λ），下限U=λ-2sqrt（λ）实际事故发生次数的平均值是否超过规定的安全目标是关心的重点，即管理上限是重点。例：某矿山安全目标为平均每月伤亡不超过10人（上限），绘制伤亡事故管理图。解：月安全目标值λ=10人，根据上式计算管理上限为=16.37(人)取U=16人，给出管理图如下图所示。月份U上λ15伤亡人数105事故管理图将实际发生伤亡事故次数标注在图中，可以根据各月份数据点的分布情况判断组织的的安全状况。月份事故人数月份事故人数个别点超出了管理上限连续数点在目标值以上多个点连续上升大多数点在目标值以上正常情况：实际伤亡事故次数在管理上限之内围绕目标值随机波动。非正常情况（下列情况）：安全状况发生了变化，需要查明原因加以改正：2.4伤亡事故发生趋势预测

2.4.1矿山事故预测概述

特定事故预测：是对某种特定矿山事故发生的可能性进行预测。目的是采取具体技术措施防止其发生。

矿山事故发生趋势预测：是根据事故统计资料对未来事故发生趋势进行的宏观预测，目的为确定矿山安全管理目标、制定安全工作规划或做出安全决策提供依据。

思路：影响矿山事故的因素很多，但矿山事故发生状况及其影响因素作为一个整体所显现出来的某些特征（如千人死亡率等）具有相对的稳定性和持续性。所以可从从整体上对矿山事故发生情况的趋势进行预测。预测方法：回归预测法、指数平滑法、灰色系统预测法等。2.4.2回归预测法相关关系：当两变量之间既存在着密切关系，又不能由一个变量的值精确求出另一个变量的值时，这种变量间的关系称作相关关系。回归分析：研究一个随机变量与另一个变量之间相关关系的数学方法。回归预测法：通过对历史资料的回归分析来进行预测的方法。设两变量x和y具有相关关系，则它们之间的线性相关程度可以用相关系数r来描述：0<|r|<1；|r|越大，则线性相关性越好。|r|=1时，表明两变量间完全相关；当r=0时，无关；存在线性相关关系，x、y可用下式表示式中，两个变量均有其观测值；用变量观测值求a、b，即为回归过程a、b的求解根据最小二乘法原理，下式值最小，拟合越好：对a，b分别求偏导数并令其为零，经整理得根据回归分析得到的直线方程，按外推方式可以求出对应于任意x的y预测值（注：非y的实际值）。预测区间由于变量x与y之间不是确定的函数关系而是相关关系，所以实际的y不一定恰好在回归直线上，应该处在直线两侧的某一区间内。当置信度(1-a)时，预测区间为：x离x预测区间变宽而预测精度降低2.4.3矿山伤亡事故回归预测矿山伤亡事故发生率逐年变化的规律可以表达为：上式两端取对数，并令按上式预测的y0以及置信度所对应的置信区间（预测区间），是指数形式取对数后（转换成直线）的预测结果。需转换成举例：已知某矿山1980～1988年间的千人负伤率变化情况（列于下表），试预测1989年的千人负伤率。解：首先将原始数据点画在坐标内。由数据点分布，千人负伤率随t的变化符合指数分布。对原始数据进行处理，处理结果列于下表右部。原始数据处理结果年份千人负伤率yf时间Xfy0f=Inyfxf2xf*y0fy0f2198056.204.030016.24198155.714.0214.0216.16198249.523,9047.815.21198334.633.54910.6212.53198414.442.671610.687.3119859,552.252511.255.0619869.062.203613.24.8419876.571.874913.093.519884.181.416411.281.99合计3625.8920481.9482.66按表内数据计算各参数：n=9；x=4，y0=2.88；Lxy0=-21.62；Lxx=60；Ly0y0=8.18；相关系数为r=-0.98(两变量强线性相关)；a0=4.32，b=-0.36。线性回归方程y0=4.32-0.36x预测1989年：n=9，按上式求得y0=1.08，y=2.9；取置信度1-a=95%，则t005(7)=2.262。δ(x)=0.66，预测区间为(e1.08-0.66，e1.08+0.66)，即(1.5，5.7)。即：该矿1989年千人负伤率的预测值为2.9，预测区间为(1.5，5.7)。第三节伤亡事故发生与预防原理事故致因理论——事故原因分析的理论基础事故致因理论：着重解决事故发生原因，即事故致因因素的理论，也是预防事故的基本理论依据。常用的事故致因理论：

事故因果连锁理论能量意外释放理论。3.1事故因果连锁理论事件1事件4事件3事件2事故3.1.1海因里希W.H.Heinrich的事故因果连锁论背景：20世纪2、30年代，通过对美国工业安全的状况调查后，得出该理论。（1）海因里希的事故因果连锁理论事故因果连锁包括5个互为因果的事件：事故的基本原因、事故的间接原因、事故的直接原因、事故、事故后果。具体化为：遗传与社会环境、人的缺点、人的不安全行为和物的不安全状态、事故、事故伤害。一般用多米诺骨牌来形象地描述这个过程。不不安安全全行状为态事故伤亡人的缺点遗传环境理论优点：

首先提出了：人的不安全行为和物的不安全状态的概念；提出安全工作的重点：是防止人的不安全行为和物的不安全状态；中断事故连锁而防止事故发生的著名观点。理论缺点：

把人的不安全行为和物的不安全状态完全归因于人的缺点，进而追究遗传因素和社会环境方面的问题，反映了认识上的局限性。（2）事故的发生频率和严重度之间的关系(330原则)

通过大量统计结果，表明在同一个人发生的330起同类事故中，300起无伤害，29起轻微伤害，1起导致严重伤害。即：严重伤害：轻微伤害：无伤害=1：29：300

330原则的结论：

①随机性

同一类事故的结果可能极不相同，事故能否造成伤害及伤害的严重程度具有随机性。②轻伤和无伤害事故中孕育着严重伤害事故

严重伤害情况很少，轻伤和无伤害是大量的。但是在轻伤事故和无伤害事故中，包含着与严重伤害事故相同的原因因素，因此，有些事故虽然没有造成伤害，但也应注意预防。③定性的表示了事故发生频率和伤害严重程度之间的关系。3.1.2现代事故因果连锁论与海因里希理论的主要区别包括两个方面：（1）管理失误为基本原因：事故根本原因在于管理失误，而不在遗传因素，也就是说对于危险源的管理不够。（2）个人原因和不良工作条件为间接原因：个人原因指缺乏知识、技能、态度和身心方面的不足。工作条件指操作规程不合适、环境等因素。管理失误个人原因工作条件不安不全安行全为状态

事故伤亡现代事故因果连锁模型3.1.3基于安全系统观点的因果连锁理论当前国内外普遍采用的是基于安全系统的事故因果连锁模型。管理失误不安全状态不安全行为起因物加害物行为人事故人物①强调直接原因(不安全行为和不安全状态)和间接原因（基本原因）即管理失误。②“物”划分为起因物和伤害物，前者导致事故发生，后者作用于人体，使人受到伤害的物。③“人”划分为行为人和被害者，不安全行为主要指行为人。3.1.4、基于安全系统事故因果连锁模型的事故原因分析由基于安全系统的事故因果连锁模型可以知道，对矿山事故的原因分析应着重从3个方面来分析，着重分析直接原因和间接原因（基本原因）（1）直接原因①物的不安全状态技术原因，是引发事故的直接原因。②人的不安全行为也是直接原因。（2）间接原因（基本原因）安全管理失误或缺陷是事故发生的基本原因。3.1.5基于安全系统事故因果连锁模型的事故预防对策人的不安全行为和物的不安全状态是事故的直接原因，因此应该消除或控制人的不安全行为和物的不安全状态以防止事故的发生。但是，受经济、技术条件的限制，不可能完全消除生产过程中的不安全因素，只有通过安全管理的手段，努力减少和控制事故的发生。3E原则：（1）Engineering（2）Education（3）Enforcement3.2能量意外释放理论3.2.1能量意外释放理论事故的发生原因：正常生产过程中能量是受到约束和限制并按照人的意志来流动、转化、做功。如果由于某种原因对能量失去控制，超越了人们所设置的约束或限制而意外释放，即造成事故。伤害产生的原因：意外释放的能量人体超过伤害阈值伤害伤害阈值举例4.9N冲击力，人只受到轻微檫伤.

68.6N冲击力，会造成头骨骨折.能量的种类热能机械能电能化学能电离辐射能事故均可导致能量的异常转移3.2.2防止能量意外释放的原则与措施（屏蔽）能量意外释放论观点认为：事故是一种不正常的，或不希望的能量转移，各种形式的能量是伤害事故的根源。伤害事故预防原则：防止能量或危险物质的意外释放防止人体与过量的能量或危险物质接触屏蔽：指约束、限制能量，防止人体与能量接触的措施。屏蔽的种类：单一屏蔽多重屏蔽（冗余屏蔽）（1）限制能量：限制能量的大小和速度（安全极限量）。如限制行车速度，安全电压、最大一段爆破药量等。（2）安全能源取代危险性的能源：如压气代替电力、废除二号岩石炸药等、使用煤矿安全炸药。（3）防止能量蓄积：如控制爆炸性气体浓度，溜井放矿尽量不放空（减少和释放位能）、崩落采空区释放地压、防止地压显现、控顶距等。（4）控制能量释放：建立防护装置，控制能量意外释放。防跑车装置、断绳保护装置等。（5）延缓能量释放：缓慢地释放能量可以降低单位时间内释放的能量，减轻能量对人体或设施的作用、如微差控制爆破等。（6）开辟释放能量的渠道：通过新的能量释放渠道将能量安全的释放出来。如接地电线、通过局部通风装置抽排炮烟等。（7）设置屏蔽设施：屏蔽设施是防止人员与能量接触的物理实体（狭义的屏蔽）。如防护罩、防火门、防水闸墙、防水帷幕、井口围栏、防冲击波、飞石等的避炮棚，隔离火区、封堵空区和废弃巷道、巷道支护等，个体防护品等。（8）信息形式的屏蔽：各种警告措施等信息形式的屏蔽，可以阻止人员的不安全行为，防止人员接触能量。事故致因理论模型在安全生产中的作用3.3系统安全与系统安全工程

系统安全是人们为解决复杂系统的安全性问题而开发、研究出来的安全理论、原则、方法体系。

系统安全的概念：是在系统寿命期间内应用系统安全工程和管理方法，辨识系统中的危险源，并采取控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。3.3.1系统安全的安全观念3.3.1.1危险源是事故发生的根源危险源：可能导致事故的潜在的不安全因素。危险源是事故发生的根源。危险性：指某种危险源导致事故、造成人员伤亡或财物损失的可能性。危险性的内涵：危险源导致事故的可能性和事故后果严重程度两个方面。危险性的定量描述：采用危险度作为指标；等于危险源导致事故的概率和事故后果严重度的乘积。危险源控制方面的系统安全三命题：(1)不能彻底消除一切危险源和危险性；(2)可以采取措施控制危险源，减少危险源的危险性；(3)宁可降低系统整体的危险性，而不是只彻底地消除几种选定的危险源及其危险性。系统安全的目标是努力控制危险源，把后果严重的事故的发生可能性降到最低，或者万一发生事故时，造成的人员伤亡和财产损失最少。3.3.1.2没有绝对安全不可能彻底消除系统中的一切危险源和危险性，即系统中一定存在危险源和危险性，即没有绝对的安全。安全相对的，危险是绝对的；系统安全的目标：使系统处于“最佳的安全程度”，使危险处于“允许限度”，即“可接受的危险”；可接受的危险：“社会允许危险”。3.3.1.3不可靠是不安全的原因可靠性：是判断、评价系统性能的一个重要指标，表明系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的性能。故障或失效：系统由于性能低下而不能完成规定的功能的现象。系统不可靠会导致系统不安全：当系统发生故障时，不仅影响系统功能的实现，而且有时会导致事故，造成人员伤亡或财物损失。故障是可靠性和安全性的连接点：在防止故障发生这一点上，可靠性和安全性是一致的。系统的立项可行性论证设计建造试运转运转维修废弃系统寿命周期辨识评价控制3.3.1.4安全工作贯穿于系统的整个寿命期间各阶段危险源的差异性矿山系统可研阶段：安全预评价设计阶段：安全专篇试运行竣工：安全验收评价运转：现状评价（专项评价）闭坑、闭库：设计、评价3.3.2系统的本质安全性（产品安全）系统的设计、构建对系统运行使用中的安全性能起着决定性的作用。系统安全基本理念是本质安全，强调系统“内在的”安全而不是“附加上去的”安全。本质安全是指相对于依靠对人的管理、“操作者的注意”实现的安全，工艺过程、机械设备、装置和原材料等的安全才是本质上的安全。3.3.3系统安全工程系统安全工程包括：系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。3.3.3.1危险源辨识危险源辨识：识别系统中危险源。危险源控制的基础。危险源辨识方法：(1)对照法。与有关的标准、规范、规程或经验相对照来辨识。(2)系统安全分析法。通过对系统中可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关系的分析，来辨识系统中的危险源。3.3.3.2危险源控制1、危险源控制的理论依据：能量意外释放论2、危险源控制的手段：安全工程技术和安全管理手段；技术手段危险源控制的主要手段；（1）危险源控制的安全工程技术：防止事故发生的安全技术和减少或避免事故损失的安全技术。前者在于约束、限制系统中的能量，防止能量意外释放；后者在于避免或减轻意外释放的能量对人或物的作用。采取安全技术的顺序：预防、减少或避免（2）安全管理手段：危险源控制的重要手段。控制系统中人的因素、物的因素和环境因素，有效控制危险源。3.3.3.3危险性评价危险性评价包括：危险源自身危险性评价和对危险源控制措施效果评价。危险性评价的目的：按危险性的大小把危险源分类排序，确定采取控制措施的优先次序。危险源控制措施效果评价：可以表明危险源控制措施的效果是否达到了预定的要求以及是否需要进一步采取措施。3.3.4两类危险源根据危险源在事故发生、发展中的作用，把危险源划分为两大类，即第一类危险源和第二类危险源。3.3.4.1第一类危险源事故是能量或危险物质的意外释放，作用于人体的过量的能量或干扰人体与外界能量交换的危险物质是造成人员伤害的根源。系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源。常见的第一类危险源：(1)产生、供给能量的装置、设备；(2)使人体或物体具有较高势能的装置、设备、场所；(3)能量载体；(4)一旦失控可能产生巨大能量的工艺过程、装置、设备或场所。(5)一旦失控可能发生能量蓄积或突然释放的工艺过程、装置、设备或场所，如各种压力容器等；(6)危险物质，如有毒、有害、可燃烧爆炸的物质等；(7)生产、加工、储存危险物质的工艺过程、装置、设备或场所；(8)人体一旦与之接触将导致人体能量意外释放的物体。第一类危险源具有的能量越多，一旦发生事故其后果越严重。相反，其处于低能量状态时比较安全。3.3.4.2第二类危险源第二类危险源：使能量或危险物质的约束、限制措施失效、破坏的原因因素（人、物、环境）。1、人的不安全行为、人失误：直接破坏对第一类危险源的控制，造成能量或危险物质的意外释放。2、物的故障或失效：直接使约束、限制能量或危险物质的措施失效而发生事故。3、环境因素：温度、湿度、照明、粉尘、通风换气、噪声和振动等物理环境。4、物、人、环境之间的关系：相互诱发。5、第二类危险源是围绕第一类危险源随机发生的现象，决定了事故发生的可能性。3.3.4.3两类危险源与事故（两类危险源事故致因理论

）事故的发生是两类危险源共同起作用的结果。两类危险源共同决定危险源的危险性。第一类危险源：事故发生的前提；第二类危险源：是第一类危险源导致事故的必要条件，辨识和控制更为困难。相互关系：第一类危险源在事故发生时释放出的能量是导致人员伤害或财物损坏的能量主体，决定事故后果的严重程度；第二类危险源出现的难易决定事故发生的可能性的大小。两类危险源理论的事故因果连锁上次课内容回顾常用的事故致因理论事故因果连锁理论能量意外释放理论海因里希现代的基于安全系统直接原因：unsafeaction、unsafecondition间接原因：managementerror3E原则第一类危险源第二类危险源屏蔽措施能量意外释放；人员接触过量能量控制系统安全工程识别危险源、辨识危险性危险性评价采取安全对策降低系统风险Y危险性是否可接受N系统安全3.4可靠性与安全一、可靠性的基本概念1、可靠性的定义在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的性能

故障：当系统或元素在运行过程中因为性能低下而不能实现预定功能时，称为故障。故障可能导致不安全因素(物、人)安全问题2、可靠度的定义

定义：系统或元素在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的概率。是可靠性的定量描述。

特点：取值范围在0－1之间与系统的运行时间有关，时间增加，可靠度降低。可靠度的表示：式中

(t)表示故障率，单位时间内发生故障的比率（次数），表示系统或元素发生故障的难易程度3、故障率随时间的变化的情况(如图)

根据故障率随时间的变化情况，可以将故障分为初期故障、随机故障和磨损故障三种类型（1）初期故障：开始时故障率较高，但随时间的增长呈下降趋势。t

(t)（2）随机故障率：故障率很低且保持稳定。故障由偶然因素引起，所以故障处于完全不可预测的状态。这一时期属于正常工作时期，因此总希望随机故障率低且持续时间长。（3）磨损故障：故障率随时间的延续而逐渐增大，上升趋势较快。由系统或元素的老化、损耗引起的。（4）对故障率及可靠度的简化

故障率

(t)简化为常数，可靠度简化为故障概率F(t)=1-R(t)=1－4、故障时间的概念（1）故障时间：系统自投入使用开始到故障发生的时间长度。故障时间一般以统计的方法求得，所以用故障时间平均值表示。与故障率之间的关系为＝1/

(2)故障时间的平均值计算

①不可修复系统是以平均故障时间MTTF(meantimetofailure)表示

=MTTF=N:样品数

ti：第i个样品的故障时间式中：tij指第i个样品的第j次故障间隔时间；ni指第i个样品的故障次数，N为样品总数综合以上两式，故障时间平均值的通式为：

所有样品的总故障时间/总的故障次数二、简单系统的可靠性

系统的可靠性取决于元素的可靠性及系统结构。按照系统故障与元素故障之间的关系，可以将简单系统分为串联系统和冗余系统。②可修复系统是以平均故障间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFailure

)表示1、串联系统（基本系统）①一个元素发生故障，会造成系统故障；②串联系统的可靠度RS等于各元素可靠度乘积；③串联系统的可靠度低于元素的可靠度，元素越多，系统可靠度越低④举例：有三个元素组成串联系统，3个元素的平均故障时间分别为200h，80h，300h，求系统平均故障时间解：系统可靠度RS＝R1*R2*R3=所以

s＝1+2

+

3

＝1/1+1/2+1/3=1/48

系统的平均故障时间s＝1/s=48h

可以看出，串联系统的平均故障时间比各元素的平均故障时间都短，说明系统发生故障的次数增加。2、冗余系统冗余：将若干元素附加于构成串联系统的元素之上，来提高系统可靠性的方法。附加的元素叫冗余元素，含有冗余元素的系统叫冗余系统。（1）特征只有一个元素或几个元素发生故障时，系统不一定发生故障。（2）冗余系统的分类按照实现冗余的方式不同，可以将冗余系统分为：并联系统，备用系统，表决系统。

①并联系统

a特点：在并联系统中，冗余元素与原有元素是同时工作的，只要其中一个元素不发生故障，系统就可以正常运行。

b并联系统的故障概率Fs和可靠度Rs：

c举例某元素的故障率为0.0021(1/h)，试计算由三个这样的元素构成的并联系统运行100h之后的可靠性。运行100小时后，元素的可靠性Ri为：系统的可靠度Rs为：可知，并联系统的可靠度高于元素的可靠度，并且并联的元素越多，系统的可靠度越高。注：并不是并联的元素越多越好。随着并联元素数目的增多，系统可靠度提高的幅度反而越来越小。0.40.50.60.70.80.91.0

元素可靠度图中，n：并联元素个数1.00.90.80.70.60.5n=1n=2n=3n=4n=5系统可靠度②备用系统定义：备用系统的冗余元素处于备用状态，当原有元素故障时才投入使用。为保证备用系统的可靠性，必须有故障检测机构和使备用系统及时投入运行的转换机构。③表决系统三、提高系统可靠性的途径（1）选用高可靠度的元素（2）采用冗余系统（3）改善系统运行条件，减少出现故障（4）加强预防性维修保养自学内容（P34-45）不安全行为的心理原因；矿山事故中的人失误；人、机、环境匹配第三章系统安全分析与评价3.1系统安全分析系统安全分析：从安全角度对系统进行的分析，通过辨识系统中的危险源，来采取措施消除或控制危险源，提高系统安全性。系统安全分析是系统安全评价的基础。分析方法：预先危害分析、故障类型和影响分析、鱼刺图分析、事件树分析及故障树分析等方法。3.1.1.预先危害分析(PHA)在一项工程开始之前的方案选择、初步设计阶段进行的初步系统安全分析。采掘作业常见事故PHA评价事故类型事故现象预防措施后果危害程度凿岩爆破事故发生风、水管飞出伤人.凿岩作业前，应准备好有关设备和工具。物体打击，人员受伤2-3浮石松动震落击伤作业人员；严格执行“敲帮问顶”制度。断钎、钎杆打人；开眼时减少进气量，后增加进气量。打眼时钎子、风钻和钻架应保持在同一垂直面上，减少摩擦。持风钻的人要站在风钻的侧后方，紧贴风钻，不要让风钻左右摇晃，避免断钎。盲炮孔、残药爆炸伤人等事故。放炮后要及时检查有无盲炮、残爆。严禁沿残眼打眼。爆破伤害3爆烟中毒事故爆破后按照规程要求加强局部通风，人员中毒窒息3冒顶片帮事故巷道掘进冒顶事故：顶板冒落，片帮冒落1．作业面放炮以后，必须立即通风，待炮烟吹散后，派有经验的工人进入工作面进行“敲帮问顶”，检查清理顶板和两帮的松动岩石，然后再进行下一道工序的作业。2．在不稳固岩层中掘进井巷，最大控顶距要保持在作业规程规定的范围内，并经常检查巷道支护情况，如有损坏，应及时修理和维护。3．采用棚式支架时，支架背板一定要背严、背实，背板后面用石块、木块等充填严密，不能有空顶空帮现象。4．天井支架的架设必须保证质量，井盘与帮壁背严刹紧，防止“脱裤”发生。人员伤亡，设施、设备损坏3-4采场冒顶片帮事故：采空区、顶底板冒落坍塌或间柱压裂，采准巷道下沉、冒顶片帮以及岩层错动等1．按照安全技术操作规程作业，建立正常的生产秩序和作业制度，加强职工安全技术教育、培训，提高职工安全防范意识和技术水平。2．加强采场顶板观察、检查，加强顶板管理。3．注意观测顶板冒落预兆，防止发生大面积冒顶事故。人员伤亡，中断正常生产3－4采场塌陷事故在留矿法采矿中，大块矿石潜埋于矿堆内，矿房局部发生堵塞，形成空洞。如矿石粘结性较强，放矿漏斗上部结拱形成空洞，凿岩爆破震动使空洞悬拱破坏，采场塌陷。1．选择合理的爆破参数，减少爆破产生大块或粉矿，尽可能保持上盘围岩不遭破坏。2．平整采场时，应仔细进行大块矿石的二次破碎工作。3．局部不稳固的矿体可留不规则矿柱，防止大块片帮。人员伤亡，严重影响采场安全生产4溜井、放矿漏斗棚卡事故由于溜矿井或放矿漏斗卡矿、堵塞处理不当，造成人身严重伤亡的事故1．溜井的坡道施工要合理，不要拐死弯。2．溜井使用前将井中的杂物清理干净。严禁将废旧木材、钢管、钢钎、钢丝绳等杂物及大块矿石放进溜井，以免堵塞溜井。3．禁止放空溜矿井的矿石。4．主溜井不允许有水流人。雨季应尽量减少溜井储矿量。溜井有储水时，应停止放矿，以防发生跑矿事故。

5．禁止人员进入溜井和漏斗内处理堵塞，采用特殊方法处理时，须经过矿总工程师批准。6．当放矿漏斗卡矿时，如爆破震动，装药量要少，爆前人员要撤离到安全地点，放好警戒。7．对暂停放矿的溜井要定期松动放矿，一旦发生堵塞，上中段应立即停止放矿。人员伤亡3－4坠井事故采矿作业途经天井和溜井，如果天井支架不牢，梯子没有固定好，梯子间没有防护栏杆，天井扒钉把手不牢靠，或是溜井口未设标志、护栏和格筛等，往往容易导致坠井事故。1．根据岩石稳定程度，架设相应牢固的支架。2．天井的梯子、扶手要牢靠，并经常检查。天井高度不大，单纯用扒钉作把手时，须另设一根牢靠的保险绳以防不测。3．天井、溜井上部应设有明显的标志和照明，井口边应留有人行道和围栏、链条等4．不使用的天井和溜井应及时封闭5．井下作业人员不得跨越溜井。人员死亡43.1.2故障类型和影响分析(FMEA)概念：FMEA是对系统的各组成部分、元素进行的分析。系统的组成部分或元素在运行过程中会发生故障，且各自的故障类型不同，导致各元素故障对系统的影响不同。分析步骤：首先找出系统中各组成部分及元素可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近部分或元素的影响以及最终对系统的影响，然后提出避免或减少这些影响的措施。性质：FMEA是一种归纳的分析方法，即由原因推断结果的分析方法。。矿山压缩空气站的储气罐各元素的故障类型和影响分析元素故障类型故障的影响故障原因故障的识别校正措施罐体轻微漏气能耗增加接口不严漏气噪声，空压机频繁打压加强维修保养严重漏气压力迅速下降焊缝有裂隙压力迅速下降巡回检查停机修理破裂压力迅速下降损伤周围设备人员材料缺陷、受冲击等压力迅速下降巡回检查停机修理安全阀漏气能耗增加弹簧疲劳漏气噪声，空压机频繁打压加强维修保养误开启压力迅速下降弹簧折断压力表读数下降，巡回检查停机修理不开启超压时失去功能，储气罐内超压锈蚀，污物，调节错误压力表读数下降，巡回检查停机修理3.1.3鱼刺图分析1、鱼刺图分析(因果分析图)：利用形状像鱼骨架的鱼刺图进行的系统安全分析方法。2、鱼刺图结构：右端为被分析的事件；两侧排列若干条主刺，分别代表造成被分析事件发生的直接原因或主要原因类别；由主刺两侧分支出来的细刺代表造成直接原因的间接原因。该方法的性质：由结果推论其发生原因的演绎的分析方法。主要原因主要原因主要原因主要原因事故次要原因详细原因更详细原因鱼刺图结构3.1.4事件树分析(ETA)1、事件树的概念：按时间顺序描述事故或故障发生发展过程中各种事件之间相互关系的树图。2、步骤：从导致被分析事件发生的最初始的事件开始。按每一事件发生后安全功能可能成功或失败，会产生两种对立结果事件(安全或危险等)的途径之一发展的规则，自左至右，把成功的分支画在上面，把失败的分支画在下面，一步步地展示故障或事故的发展过程，直到最终系统故障或伤害事件为止，做成事件树。117站未采取措施排水故障事件树图某露天矿撞车事件树图BCA阀门C故障0.01阀门B故障泵正常阀门C正常阀门B正常泵故障0.0010.010.00010.0010.001S1S2断钩跑车135站失误采取有效措施采取有效措施措施正确调车员未采取措施S1S2S3S4事故3.2系统危险性评价3.2.1系统危险性评价原理及方法系统危险性评价是通过对系统中存在的危险源及其控制措施的评价，得出系统的危险程度，从而采取措施降低系统的危险性。1、矿山系统的伤亡事故统计指标：也可评价系统危险性，但主要是对系统过去安全状况的评价。2、系统危险性评价：从预防矿山伤亡事故的角度，系统危险性评价是指预先危险性评价。注意：危险性评价包括可能性及严重程度两个方面；危险严重程度评价：考虑最坏结果，可以用人员伤亡、财产损失或设备损坏的最严重程度来度量。（1）安全与危险的区分基准安全的相对性：当危险性小到可接受的危险水平时，就认为系统是安全的。“可接受的危险”：不同的人，甚至同一个人在不同场合其可接受危险可能不尽相同；评判安全与危险的标准：“可接受的危险”，即“社会允许危险”。其值取决于社会政治、经济和技术等因素。（2）

危险性的划分相对法和概率法。相对法中常用的方法有三种：1)利用安全系数来评价危险性。2)分级法根据同类系统或类似系统的事故经验指定分类等级。3)指数法：道化学指数法、Mond法等分级法：例如美国MIL-STD-882A标准可能性：六级（P49）；严重度：四级。I级—致命的，可能造成人员死亡或系统损坏；II级—严重的，可能造成严重伤害、严重职业病或主要系统损坏；III级—危险的，可能造成轻伤、职业病或次要系统损坏；IV级—可忽略的，不会造成伤害、职业病或系统破坏。事故发生可能性分级等级事故发生可能性A几乎经常发生B在系统寿命期间内发生数次C偶然发生D可能会发生E发生概率接近于零F不可能发生3.2.2作业条件的危险性评价(分级法评价)评价因素：事故发生可能性、人员暴露于危险环境情况和危险严重程度，各因素分别赋以相应值；危险性结果：以三个评价因素的分数乘积来计算作业条件危险性分数RR=L·E·C式中L——事故发生可能性分数；

E——人员暴露情况分数；C——危险严重程度分数。事故发生可能性分数L分数值事故发生可能性10完全会被预料到6相当可能3不经常，但可能1完全意外，极少可能0.5可以设想，但高度不可能0.2极不可能0.1实际上不可能

暴露于危险环境分数E分数值暴露于危险环境情况10连续暴露于潜在危险环境5逐日在工作时间内暴露3每周一次或偶然地暴露2每月暴露一次l每年几次出现在潜在危险环境0.5非常罕见地暴露危险严重程度分数C分数值可能结果100许多人死亡40数人死亡15一人死亡7严重伤害3致残l需要治疗

危险性评价标准R分数值危险程度>320极其危险，不能继续作业160～320高度危险，需要立即整改70～160显著危险，需要整改20～70比较危险，需要注意<20稍有危险，或许可被接受3.2.3概率危险性评价定量的评价方法1、定义：以某种伤亡事故或财产损失事故的发生概率为基础进行的危险性评价。以危险度作为危险性评价指标。危险度=事故发生概率×后果严重度典型评价法：事件树分析、故障树分析等2、基本思路（1）伤害原因事件出现的概率-------伤亡事故或财产损失事故发生的概率可以用ETA、FTA等方法得出。（2）财产损失金额或人员伤