煤炭行業是我國事故多發，傷亡率最高的產業之一，究其煤礦自身的原因，除了特殊的生產條件之外，主要是安全管理理念和方法的局限。人機工程學是運用人體測量學、生理學、心理學、系統科學、管理學及工程技術等理論知識，來研究人、機、環境之間的關系，通過恰當的設計，使人機系統能協調、高效和安全工作的新興科學。探討人機工程學在煤炭安全管理中的應用，既堅持了“以人為本”的科學發展觀，更符合煤礦安全生產的實際，有著深遠的現實意義。
 
    一、人機工程學在安全生產中的運用

    1、人機工程學的基本原理

    人機工程學是20世紀中期發展起來的交叉科學，起初是研究在工業設計中如何讓人、機匹配，使用起來更加舒適、高效和安全。進入工業化時代，人們認識到，對各種高效能機器和機器系統(生產、運輸、航空器等)進行操縱和控制時，整體系統的工作效率主要是由其中人的活動來決定的。人的能力和機器的潛力很好地配合，更能提高管理和控制效率。隨著機械化、自動化和電子化的高度發展，人的因素在生產中的影響越來越大，人機協調問題也越來越顯得重要，人機工程學在這種背景下逐步發展起來了。

    （1）人機工程學的定義

    人機工程學是廣泛運用人體測量學、生理學、心理學、衛生學、系統科學、管理學及和工程技術等學科的理論和知識，主要研究人、機和環境（人機結合面）之間的關系，怎樣使人和機器相互適應，更加協調、高效和安全工作的科學。人機工程學的特點是，在研究人、機、環境三個要素本身特性的基礎上，將使用“機”的人和所設計的“機”以及人與“機”所共處的環境作為一個系統來研究，稱為“人—機—環境”系統。這個系統中，人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關系決定著系統總體的性能。
 
    （2）人機工程學的研究目的

    人機工程學的研究目的是在設計機器和設備及工藝流程、工具以及信息傳遞裝置與信息控制設備時，必須考慮人的各種因素，即人的生理的和心理的及人體測量參數、生物力學的需要與可能；使人操作簡便、省力、快速而準確；使人的工作條件和工作環境安全衛生和舒適；最終目的是為了使人機系統協調，保障安全健康和提高工作效率。

    （3）人機工程學的研究內容

    人機工程學的研究“人”的因素方面，主要包括人體生理、心理、人體測量及生物力學、人的可靠性；研究“機”的因素方面，主要包括顯示器和控制器等物的設計；研究“環境”因素方面，主要包括采光、照明、噪聲等對人身心產生影響的因素；研究人機系統的整體設計、顯示器設、控制器的設計、環境設計、作業方法及人機系統的組織管理等。

    2、人機工程學在安全中的運用
 
    隨著現代化工業的發展，人機工程學的應用越來越廣泛，其于安全工程中的應用，就產生了安全人機工程學。安全人機工程學從安全的角度，運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合面的安全問題。安全人機工程學研究人、機械、環境三者之間的相互關系，探討如何使機械、環境符合人的形態學、生理學、心理學方面的特性，使人、機械、環境相經協調，以求達到人的能力與作業活動要求相適應，創造舒適、高效、安全的勞動條件的學科。

    （1）安全人機工程學的研究對象
 
    按照人機工程學理論，在任何一個人類活動場所，總是包括人、機和環境。所謂的人，是指活動的人體即安全主體，人是有意識、有目的地操縱機器和控制環境，同時又接受其反作用。所謂的機，包括勞動工具、機器、勞動手段和環境條件、工藝流程等所有與人相關的物質因素。所謂的環境,是人和機在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域（界面）。安全人機工程學主要研究對象是人、機和人機結合面三個安全因素，其目的以保證工作效率為必要條件和以追求實現人的安全(含健康)為目標。

    （2）安全人機工程學的任務

    安全人機工程學研究的任務主要是，為工程技術設計者提供人體合理的理論參數和要求，諸如：人體作業的舒適范圍（最佳狀態）；人體的允許范圍（保證工作效率）；人體的安全范圍（不致傷害的最低限度和環境要求）；安全防護設施如何適應人的各種使用要求。

    （3）安全人機工程學的研究范圍

    安全人機工程學研究范圍及內容是，研究人機之間分工及其相互適應問題，使兩者各自發揮優勢，達到協調、高效、安全的目的；研究作業環境，創造安全條件，讓操作者感到舒適和安全；研究安全防護，用安全裝置將危區與人體隔開，消除可能對人的傷害；選擇合適的操作者，提高人機關系的協調性，保證安全生產；研究生產過程中，操作者的疲勞原因及減輕疲勞的措施等。
 
    二、礦井安全中人機工程學分析
 
    近年來，隨著煤炭生產機械化水平的提高，煤礦井下人、機、環境系統越來越復雜，這種復雜的系統處理不好，不但影響到煤炭生產效率，還會影響到煤礦安全。以安全生產為著眼點，利用人機工程學來分析和認識煤礦人、機、環境系統的特點與問題，可以為煤礦人、機、環境系統的優化提供基礎，以保證工作效率的提高和人員的安全(包括健康)。
 
    基于人機工程學的我國煤礦安全生產的分析，可將影響礦井安全生產或者造成事故的基本原因，歸納為人的因素、機的因素、環境的因素。

    1、煤礦安全中人的因素分析

    在煤礦人、機、環境系統中，人是主體，是操作機械完成生產任務的關鍵，也是安全事故的主要致因。礦工在生產現場操作機器中，不能按規定操作或操作不準確，從而使系統中的人、機和環境受到損害，造成事故發生。調查新汶礦業煤礦事故中人的不安全行為因素，主要表現在以下幾個方面：一是礦工文化程度低，技術素質差，井下生產人員多為農民工，初中一下文化程度占多數，并且流動性大，工作經驗欠缺，操作不熟練。二是部分礦工安全意識淡薄，不能按安全規程作業，“三違”問題較多。三是井下生產時間長，勞動強度大，一個班要十幾個小時，容易產生疲勞和失誤。四是井下高溫、潮濕、通風不暢等導致人的生理、心理異常，造成的反應遲鈍、操作失誤。

    2、煤礦安全中機的因素分析

    在煤礦人、機、環境系統中，機械是由人來操作進行作業生產的工具，由于機械性能的問題，也是造成事故的原因。機的不安全因素是指機械設備因設計不合理、缺少宜人化、安全性能差、出現故障等，從而造成事故的出現。從新汶礦業發生的事故案例來看，機的原因引發的不安全因素，主要表現在以下幾個方面：一是部分礦井機械化、自動化程度低，用人多，缺乏自動安全防護功能。二是設備選型與本礦地質條件、煤層厚度不適宜，設備效能發揮失常。三是機械設備質量有問題，安全可靠性差，從而導致機電等故障。四是大功率機電液一體化采掘機械結構復雜，外形粗大、笨拙、帶棱角，使人產生壓迫感與操作困難。五是井下機械設備在運行中產生的噪音和震動過大，影響到操作人員的心理和工作狀態。

    3、煤礦安全中環境的因素分析

    在煤礦人、機、環境系統中，井下生產作業環境是人、機在信息交換和功能上接觸或互相影響的結合面（或稱界面），是影響煤礦人、機、環境系統安全的又一重要因素。煤礦大部分是井下作業，特殊的作業條件帶來煤礦整體工作環境比較惡劣。通過新汶礦業的調查了解，引發事故的有關環境因素主要表現在以下幾個方面：一是隨著井下的延伸，自然災害增多，除了水、火、瓦斯、煤塵、冒頂外，孫村、華豐礦等還出現了沖擊地壓等危險源；二是河流水庫、盜采沙坑等地面隱患給井下可能帶來災難，如華源公司、協莊礦發生的事故。三是薄煤層、老礦井殘留煤等特殊開采，由于作業條件異常而產生事故。四是井下工作面機器的噪聲、震動、溫度、濕度以及照明通風等指標不達標，影響礦工身心健康導致事故。五是井下系統、巷道、采面設計布局不合理導致事故發生。

    煤礦人、機、環境之間是相互聯系的一個系統工程，這里把人、機、環境各單元或者說子系統，進行分解、單獨剖析，只是出于研究和闡述的方便。
 
    三、應用人機工程學實現礦井安全生產的措施

    煤礦井下生產，從人機工程學理論來看，是一個“人、機、環境”系統。因此，在設計礦井人機系統時，要注意把人和機器作為一個整體來考慮，合理地或最優地分配人和機器的功能，保證系統在環境變動下達到要求的目標。根據人機工程學原理，要使整個礦井“人、機、環境”系統達到協調、舒適、高效、安全，聯系新汶礦區實際，借鑒安全先進煤礦的經驗，可以考慮采取以下措施。

    1、針對煤礦人的措施

    （1）建立以人為中心的安全管理體制，堅持“安全第一”的方針，在煤礦設計、生產、裝備、建設、人力資源配置、生產經營管理中，首先把安全放在第一的位置。（2）在職工中開展安全法制教育，安全知識教育，安全技能教育，安全思想教育，典型事故案例教育等，提高礦工的安全意識和安全技能，全面推行“手指口述”，提高人員操作的準確性。（3）對職工進行“人文關懷”，提高礦工的心理素質，提高礦工的身體素質，推行協莊礦建立職工“個人健康檔案”和“安全心理健康診所”的經驗。（4）改革用工制度，全面推行新汶礦業的“以招生代招工”的做法，堅持先培訓后上崗，按崗位特種挑選合適人才。（5）改革礦工的工作、休息制度，改善礦工的工作和生活環境，全面推行協莊礦的“四•三”工時制，將傳統的“三班倒”改為“四班倒”，減少工人疲勞，保證其精力充沛。

    2、針對煤礦機采取的措施

    （1）提高煤炭生產現代化水平，在推行采掘機械化的同時，提高提升、運輸、排水、通風等方面的現代化水平，實行“電腦控制”、“遙控操作”、“無人工作面”，推行華泰礦業的“大巷封閉式管理”等，盡量消除機的不安全。（2）在煤機的設計、制造中，樹立“以人為本”的理念，引入“CAE輕量化研究”，對煤機進行結構優化，改變機器設備粗大、笨拙的外觀造型，使機械的使用更加安全，操作更加宜人化。（3）研發薄煤層等特殊煤層的采掘機械，減少這些現場人的不舒適、不安全。（4）提高機械設備的自動化、數字化、智能化水平，用自動化、智能化替代手工操作，減少和防止人為的操作失誤。（5）降低機械設備的噪音和振動，對設備的顯示裝置與操縱裝置、人機距離與帶電體距離進行相合性設計。
 
    3、針對煤礦環境采取的措施

    （1）在煤礦的選址、設計、建井過程中，注意地面河流、山體等地貌，地層中含水、地熱、瓦斯等伴生物等，對井下開采可能帶來的不安全影響。（2）在建井施工中，注意根據生產能力、機械化程度、設備的選型等，合理地布局巷道、工作面，對作業空間的設計要求反映所有機器、設備、工具和人員的操作活動功能之間聯系的合理，使作業空間既經濟、合理、安全，又能給人員的操作帶來方便和舒適。（3）認真分析井下潛在的危險源，對可能發生的瓦斯爆炸、礦井坍塌、漏水滲水等各種潛在災害進行預測，從技術上制定防止災害事故發生的預案。（4）深入研究煤炭深部開采中的支護、排水、降溫、防沖擊地壓等技術難題，積極推廣孫村礦冰冷降溫等深部開采的成熟技術，確保安全采煤。（5）針對礦井下的惡劣工作環境，采取安全防護裝置，對井下人員和作業現場進行技術性的防護措施。

    4、針對煤礦安全管理采取的措施
 
    保持煤礦人、機、環境系統的協調、高效、安全，需要對其進行持續優化，其管理十分重要。按照人機工程學，管理的措施可以考慮：（1）完善安全生產法規，加強行政監督檢查，杜絕煤礦事故發生。（2）煤礦要將安全貫徹到人、機、環境系統的全過程，落實安全第一的方針。（3）企業要推行安全生產責任制，明確分工管理范圍和崗位安全職責。（4）建立安全約束激勵機制，把安全目標管理和效果與人員收入分配結合起來。（5）建立健全煤礦安全監檢機構，選拔技術素質高、責任心強的專業人員充實到安檢隊伍。（6）加強煤礦安全生產投入，改善礦井安全環境，提高生產機械化、檢測數字化水平，不斷提高礦井的安全性能。

    人機工程學是一門以人為中心，研究人、機、環境系統如何協調、高效、安全工作的科學，應用到煤炭安全生產中，可以使煤礦安全生產從單元管理達到系統管理，從事故應急達到超前預防，從重視生產達到以人為本，對煤礦減少事故發生，提高生產效率，實現安全生產，增加社會效益和經濟效益，都將產生深遠的影響。