矿山安全工程教学课件

矿矿 山山 安安 全全 工工 程程 1.绪绪 论论 1.1 1.1 矿山安全工程概述矿山安全工程概述 矿山安全工程矿山安全工程是以矿山生产过程中发生是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、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。防止矿山伤害事故发生的科学技术知识体系。矿山安全是顺利进行矿山生产的前提和保证。矿山安全是顺利进行矿山生产的前提和保证。矿矿山山安安全全技技术术是是实实现现矿矿山山安安全全的的技技术术措措施施，是是矿矿山山生生产产技技术术的的重重要要组组成成部部分分。它它包包括括矿矿山山安安全全检检测测技技术术和和矿矿山山安安全全控控制制措措施施。前前者者是是发发现现、识识别别各各种种不不安安全全因因素素及及其其危危险险性性的的技技术术；后后者者消消除除和和控控制制不不安安全全因因素素，防防止止矿矿山山事事故故发发生生及及避避免免人人员员受到伤害的技术。受到伤害的技术。矿山安全技术的发展历程。矿山安全技术的发展历程。现现代代矿矿山山生生产产系系统统是是个个复复杂杂的的系系统统。要要保保证证矿矿山山安安全全生生产产，必必须须综综合合运运用用各各种种矿矿山山安安全全技技术术和和相相关关领领域域的的安安全全技技术术。矿矿山山安安全全的的一一个个重重要要内内容容，就就是是根根据据对对伤伤亡亡事事故故发发生生机机理理的的认认识识，应应用用系系统统工工程程的的原原理理和和方方法法，在在矿矿山山规规划划、设设计计、建建设设、生生产产、直直到到结结束束的的整整个个过过程程中中，都都要要预预测测、分分析析、评评价价其其中中存存在在的的各各种种不不安安全全因因素素，综综合合运运用用各各种种安安全全技技术术措措施施，消消除除和控制危险因素，创造一种安全的生产作业条件。和控制危险因素，创造一种安全的生产作业条件。矿山安全工程的一个重要内容，是关于人的行为的研究。矿山安全工程的一个重要内容，是关于人的行为的研究。本课程的知识结构示意图如下：本课程的知识结构示意图如下：1.2 1.2 安全生产方针政策安全生产方针政策安全生产方针安全生产方针：安全第一，预防为主，综合治理。安全第一，预防为主，综合治理。安全第一，就是要求在进行矿山生产时，时刻把安安全第一，就是要求在进行矿山生产时，时刻把安全工作放在重要位置，当作头等大事来处理。必须全工作放在重要位置，当作头等大事来处理。必须明确明确“生产必须安全，安全促进生产生产必须安全，安全促进生产”。预防为主，就是要掌握矿山伤亡事故发生的预防规预防为主，就是要掌握矿山伤亡事故发生的预防规律，针对生产过程中可能出现的不安全因素，预先律，针对生产过程中可能出现的不安全因素，预先采取防范措施，消除和控制它们，防微杜渐，做到采取防范措施，消除和控制它们，防微杜渐，做到防患于未然。防患于未然。把把“综合治理综合治理”充实到安全生产方针当中，始于中充实到安全生产方针当中，始于中国共产党第十六届中央委员会第五次全体会议通过国共产党第十六届中央委员会第五次全体会议通过的的中共中央关于制定十一五规划的建议中共中央关于制定十一五规划的建议，并在，并在胡锦涛总书记、温家宝总理的讲话中进一步明确。胡锦涛总书记、温家宝总理的讲话中进一步明确。安全法规安全法规主要的安全法规有主要的安全法规有“三大规程三大规程”，“五大规定五大规定”和和“两个条两个条例例”等等。（1 1）“三大规程三大规程”：19561956年颁布的年颁布的工厂安全卫生规程工厂安全卫生规程、建筑安装工程安全技术规程建筑安装工程安全技术规程、工人职工伤亡事故报告工人职工伤亡事故报告规程规程。现实安全工作可以结合。现实安全工作可以结合工业企业安全卫生设计标工业企业安全卫生设计标准准和国标和国标GB6442-86GB6442-86企业职工伤亡事故调查分析规则企业职工伤亡事故调查分析规则执行。执行。（2 2）“五大规定五大规定”：19631963年颁布的年颁布的关于加强企业生产中关于加强企业生产中安全工作的几项规定安全工作的几项规定，它要求从安全生产责任制，安全技，它要求从安全生产责任制，安全技术措施计划、安全生产教育、安全生产检查和伤亡事故处理术措施计划、安全生产教育、安全生产检查和伤亡事故处理五个方面来加强企业的安全生产组织管理。这五项规定确立五个方面来加强企业的安全生产组织管理。这五项规定确立了我国安全生产管理的基本制度。了我国安全生产管理的基本制度。（3 3）“两个条例两个条例”：19821982年颁布的年颁布的矿山安全条例矿山安全条例和和矿山安全监察条例矿山安全监察条例（4 4）冶金矿山安全规程。包括）冶金矿山安全规程。包括冶金地下矿山安全规程冶金地下矿山安全规程和和冶金矿山安全规程（露天部分）冶金矿山安全规程（露天部分）2 伤亡事故统计分析伤亡事故统计分析 2.1 伤亡事故分类及统计指标伤亡事故分类及统计指标 2.1.1 2.1.1 伤亡事故的基本概念伤亡事故的基本概念 事事故故，是是指指个个人人和和集集体体在在为为实实现现某某一一目目的的而而进进行行活活动动的的过过程程中中，突突然然发发生生的的与与人人的的意意志志相相反反的的情情况况，迫迫使使原原来来暂暂时时或或永永久久停停止止的的事事件件。事事故故的的后后果果，可可能能发发生生人人员员伤伤亡亡、物物质质损损失失或环境污染。或环境污染。以人为中心考察是事故结果时，可以把事故分为伤亡事以人为中心考察是事故结果时，可以把事故分为伤亡事故和一般事故。故和一般事故。伤亡事故伤亡事故是指造成人身伤害或急性中毒的事故。其中，在生是指造成人身伤害或急性中毒的事故。其中，在生产区域中发生的和生产有关的伤亡事故叫做工伤事故。产区域中发生的和生产有关的伤亡事故叫做工伤事故。除了死亡以外，按人员遭受伤害的严重程度，把伤害划除了死亡以外，按人员遭受伤害的严重程度，把伤害划分为分为3 3类：暂时性失能伤害；永久性部分失能伤害；永久性类：暂时性失能伤害；永久性部分失能伤害；永久性全失能伤害。全失能伤害。一般事故一般事故是指人身没有受到伤害，或受伤轻微，或没有造成是指人身没有受到伤害，或受伤轻微，或没有造成人员生理功能障碍的事故。通常，把没有造成人员伤害的事人员生理功能障碍的事故。通常，把没有造成人员伤害的事故称为无伤害事故或未遂事故。故称为无伤害事故或未遂事故。因为事故发生后人员伤害的有无及伤害程度如何具有随机性，因为事故发生后人员伤害的有无及伤害程度如何具有随机性，所以要重视未遂事故。所以要重视未遂事故。2.1.2 2.1.2 伤亡事故分类伤亡事故分类 根根据据国国标标GB6441-6442-86GB6441-6442-86，按按致致伤伤原原因因把把伤伤亡亡事事故故划分为划分为2020类，具体如下：类，具体如下：该标准把受伤害者的伤害分为该标准把受伤害者的伤害分为3 3类：类：（1 1）轻伤。损失工作日低于）轻伤。损失工作日低于105105日；日；（2 2）重伤。损失工作日等于或大于）重伤。损失工作日等于或大于105105日；日；（3 3）死亡。）死亡。相应的，按伤害严重程度把伤亡事故分为相应的，按伤害严重程度把伤亡事故分为3 3类：类：（1 1）轻伤事故。只发生轻伤的事故；）轻伤事故。只发生轻伤的事故；（2 2）重伤事故。有重伤但无死亡的事故；）重伤事故。有重伤但无死亡的事故；（3 3）死亡事故。其中一次事故中死亡）死亡事故。其中一次事故中死亡1 12 2人的事人的事故为重大伤亡事故；一次事故中死亡故为重大伤亡事故；一次事故中死亡3 3人及超过人及超过3 3人人的事故称为特大伤亡事故。的事故称为特大伤亡事故。2.1.3 2.1.3 伤亡事故统计指标伤亡事故统计指标 以伤亡事故频率和伤害严重率为伤亡事故统计指标。以伤亡事故频率和伤害严重率为伤亡事故统计指标。1 1。伤亡事故频率。伤亡事故频率 式中，式中，伤亡事故频率；伤亡事故频率；A 伤亡事故次数；伤亡事故次数；N N 参加生产的职工人数；参加生产的职工人数；T T 统计时间；统计时间；国国标标GB6441-86GB6441-86规规定定，广广千千人人死死亡亡率率、千千人人重重伤伤率率、伤伤害害频频率计算事故频率：率计算事故频率：（1 1）千千人人死死亡亡率率某某时时期期内内平平均均每每千千名名职职工工中中因因工工伤伤事事故故造造成死亡的人数。成死亡的人数。（2 2）千千人人重重伤伤率率某某时时期期内内平平均均每每千千名名职职工工中中因因工工伤伤事事故故造造成重伤的人数。成重伤的人数。（3 3）伤伤害害频频率率某某时时期期内内平平均均每每百百万万工工时时由由于于工工伤伤事事故故造造成成的伤害人数。的伤害人数。目目前前，我我国国仍仍沿沿用用劳劳动动部部门门规规定定的的工工伤伤事事故故频频率率作作为为统统计计指标，习惯上把它称为千人负伤率。指标，习惯上把它称为千人负伤率。2.2 伤亡事故统计的数学原理伤亡事故统计的数学原理 矿矿山山事事故故的的发发生生是是一一种种随随机机现现象象，需需要要借借助助概概率率论论和数理统计的知识。和数理统计的知识。为为了了描描述述随随机机变变量量分分布布情情况况，利利用用数数学学期期望望(平均值平均值)来描述其数值大小来描述其数值大小2.2.1 2.2.1 事故发生的随机性质事故发生的随机性质 利用方差来描述其随机波动情况某一随机现象在统计范围内出现的次数称为频数。如果与某种随机现象对应的随机变及是连续型随机变量，则往往把它的观测值划分为若干个等级区段，然后考虑某一等级区段对应的随机现象出现的次数。在某规定值以下所有随机现象出现频数之和为累计频数。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。表2.2为某矿两年内每月事故发生次数及频率分布情况。频率在一定程度上反映了某种随机现象发生的可能性。但是，当观察次数少时，则表现出强烈的随机波动性。随着观察次数的增加，频率逐渐趋于稳定于某常数，此常数称为概率，它是随机现象发生可能性的度量。2.2.2 2.2.2 事故统计分布事故统计分布1 1 均匀分布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：于是，损失工时在t1xt2 内事故发生概率为2.2.指数分布指数分布 指数分布属于连续型随机变量的概率分布，它主要用来描述事故发生时间间隔的分布情况。设单位时间内事故发生次数，即事故发生率为，则自某时刻起t时间内发生事故的概率为：此式称为事故发生的时间分布，其概率密率函数为指数分布的数学期望为此为平均事故间隔时间，在安全管理中有时称为平均无事故时间，它是事故发生率的倒数。指数分布的方差3.3.二项式分布二项式分布二项式分布属于离散型随机变量的概率分布，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。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的数学期望为：其方差为：4.4.泊松分布泊松分布二项式分布中的二项式分布中的n足够大，足够大，p相当小时相当小时(一般地一般地n10，p0.1）则可以按泊松分布进行近似计算。矿山企）则可以按泊松分布进行近似计算。矿山企业或部门的人数很多，伤亡事故发生概率很小，所业或部门的人数很多，伤亡事故发生概率很小，所以按泊松分布计算有足够的精确度。以按泊松分布计算有足够的精确度。根据泊松分布，一个矿山企业或部门在一定根据泊松分布，一个矿山企业或部门在一定时间内伤亡事故发生时间内伤亡事故发生x次的概率为次的概率为式中 为该时期内伤亡事故平均次数。在一定时间内伤亡事故发生次数不超过C次的概率为泊松分布的数学期望为，其方差为2。图2.2为不同参数的泊松分布。例21 某矿前两年内共发生伤亡事故105次，若安全状况不变，来年每月不发生伤亡事故的概率多少?每月内发生伤亡事故次数不超过3次的概率多少?解:每月平均伤亡事故次数为 105/244.375（次/月）每月不发生伤亡事故的概率为每月内发生伤亡事故次数不超过3次的概率为5.5.正态分布 在自然现象和社会现象中，许多现象是由相互独立的随机因素综合作用而形成的，并且每种随机因察所起的作用都很微小，与其相应的随机变量近似地服从正态分布。当观测次数非常大时，二项式分布也趋近于正态分布。正态分布是在平均值附近对称的分布，其概率密度函数为：2.2.3 置信度与置信区间置信度与置信区间随机地从总体中抽取一个大样本。若关心的是总体的期望值，则可以根据样本观测值计算样本的期望值。根据总体的分布概率密度函数，可以求出 落入任意两个值t1与t2之间的概率。对于某一特定概率（1），若有P（t1t2）（1），则称 t1与t2 之间(包括 t1，t2 在内)的所有值的集合为参数 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）称为置信度，称为显著性水平。2.2.4 参数估计参数估计包括点估计和区间估计.1.点估计常用的点估计方法有极大似然法和矩法等，这里仅介绍前者。极大似然法的基本思路是，若某事件在一次观测中出现了，则认为该事件出现的可能性很大。该方法首先建立的似然函数，它等于样本X1、X2，Xn的联合密度函数，然后求出使似然函数值最大的参数6为参数的点估计值。例如，伤亡事故发生时间间隔服从指数分布，事故发生率和平均事故发生间隔时间的估计值分别为：2.区间估计当伤亡事故发生时间间隔履从指数分布时，平均事故间隔时间的双侧置信区间为其中从防止矿山伤亡事故的角度来看，平均事故间隔时间越长越好，因而人们更关心平均事故间隔时间的置信下限。这种情况下，往往利用参数的单侧区间估计。在在进进行行伤伤亡亡事事故故统统计计分分析析时时，一一般般取取置置信信（1-1-）9090，为为了了计计算算方方便便，把把式式（2.202.20）和和（2.212.21）变换成如下形式）变换成如下形式其中，其中，A A，B B为系数，可从表为系数，可从表2.42.4（课本（课本P13P13）查出）查出例2.2 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，42天和93天若安全状况不变，明年的安全目标应该怎样才能有90%的把握实现?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当n3，(1-)=90%时，查表2.4得A0.42。于是，置信区间下限为A0.427230天这相当于每年事故次数为：365/3012次相应的千人伤亡率为：（12/5000）1032.4所以应该以千人伤亡率2.4为安全目标。2.3 伤亡事故综合分析伤亡事故综合分析 2.3.1 2.3.1 伤亡事故发生趋势分析伤亡事故发生趋势分析伤亡事故发生趋势分析是按时间顺序对事故发生情况进行的统计分析。为了直观起见，伤亡事故趋势分析往往利用趋势图来表示。如图2.5为某铁矿伤亡事故发生趋势图。2.3.2 2.3.2 探讨伤亡事故发生规律探讨伤亡事故发生规律通过分析研究伤亡事故统计资料，可以概略地掌握矿山企业、部门内部生产过程中伤亡事故发生的规律。一般来说，可以探讨如下的一些规律性：（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）伤亡事故的发生在时间的推移，事故发生有什么变化？（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加其直观性。如图2.6为事故造成伤害的部位分布的柱状图。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。应该设法增加样本容量，使伤亡事故综合分析的结果更可信。2.3.3 2.3.3 伤亡事故管理图伤亡事故管理图如前所述，在一定时期内一个单位里伤亡事故发生次数的概率分布服从泊松分布，并且泊松分布的数学期望及标准差都是，若以为每月伤亡事故发生次数的目标值，考虑90%置信度，可按下列公式近似确定管理上、下限。在实际中，往往只注重上限。每月实际发生伤亡事故次数点在图中相应位置上，根据各月份数据点的分布情况可以判断企业或部门的安全状况。正常情况上限之内围绕目标值随机波动。当管理图上出现下列情况之一时，就应该认为安全状况发生了变化，需要查明原因加以改正。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多个点连续上升大部分点在目标值以上2.4 伤亡事故发生趋势预测伤亡事故发生趋势预测 2.4.1 矿山事故预测概述矿山事故发生可能性预测是对某种特定的矿山事故能否发生、发生的可能性如何进行的预测。它为采取具体技术措施防止事故发生提供依据。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，主要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。回归分析法是一种得以广泛应用的事故趋势预测法。2.4.2 回归预测法 回归分析是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。当两变量x，y之间线性相关时，可用一直线来描述：2.4.3 矿山伤亡事故回归预测