（环境科学专业论文）煤矿井下环境安全评价系统的研究.pdf

北京科技大学硕士学位论文 s t u d yo nm i n ee n v i r o n m e n ta n ds a f e t y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns y s t e m a b s t r a c t b e c a u s et h em i n es y s t e mi sac o m p l i c a t e ds y s t e m , e v a l 饿岖n gi t se n v i r o n m e n ta n ds a f e t yi s n o tae a s ym a t t e r e s p e c i a l l yi f w a n tt oc o m p l e t e l y , a c c u r a t e l y 酬u a t ei tw i l lb em o r ed i f f i c u l t t h r o u g hm i n ee n v i r o n m e n ta n ds a f e t yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n , d e c i s i o n - m a k e rc a nr e a l i z e t h es i t u a t i o no f e n v i r o n m e n ta n d s a f e 吐yi nm i n e , e s t i m a t et h ee n v i r o n m e n t a lr i s ka n d s a f ef a c t o r s o f m i n ep i d d u c 6 0 ns y s t e mi nt i m e , a n dh e l pt h ed e c i s i o n - m a k e r st od i r e c tt h es a f e t yp i o d u c 6 0 n o f m i n e a tt h ep r e s e n tt i m e , t h er e s e a r c ho r i e n t a t i o no fm i n ee n v i r o n m e n ta s s e s s l n e n ta n ds a f e t y e v a l u a t i o ni st h ei n t e r g r a f i v ee v a 】1 l a t i 0 i lw h i c hb a s e do nm o d e mt e c h n o l o g ys u c h 勰 e n v i r o n m e n ta s s e s s m e n t a lt h e o r y , s a f e t ye v a l u a t i o nt h e o r y , m o d e mm a t h e m a t i c s ，c o m p u t e r s c i e n c ea n ds o0 1 3 u s i n ga n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) a n d 晒m a t h e m a t i c st h e o r y , t h i sp a p e rm a d ea c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fe n v i r o n m e n t a la n ds a f ef a c t o l 譬i nm i n e , a n dr a i s ea n e ww a yo f m i l l ee n v i r o n m e n ta n ds a f e t ye v a l u a t i o n o nt h eb a s eo fl a w sa n dr e g u l a t i o n sr e l a t e dt om i n ep r o d u c t i o na n de n v i r o n m e n t a $ s e s s i n e n t , t h i sp a p e rb u i l tar e l a t i v e l yc o m p r e h e n s i v ei n d e xs y s t e mo f m i n ee n v i r o n m e n ta n d s a f e t ye v a l u a t i o ma l lt h ei n d e x e sf o l l o wt h ep r i n c i p l eo fc o m p r e h e n s i v e n e s s , s y s t e m a t i z a t i o n , s c i e n t i f i c a l n e s s ，p a r t i c u l a r i t ya n du n i v e r s a l i t y i no r d e rt om a k oaq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o no ft h ee n v i r o n m e n t a la n ds a f ef a c t o r si nm i n e , 9 2f a c t o r si n1 0s p e c i e sw e r eu s e dt oe v a l u a t et h es i t u a t i o no fe n v i r o n m e n ta n ds a f e t yi nm i n o f i r s t , i tu s e dm e t h o do fq u a n t i t a t i v ec a l c u l a t i o na n de x p e r ts u r v e yt ob u i l dt h em e m b e r s h i p g r a d eo f t h ei n d e x e s , a n dt h e nc o n f i r m e dt h ew e i g h tb yu s i n ga h p a tl a s t , t h ec o n c l u s i o nw a s d r a w nb yu s i n gm u l t i p l et a r g e tf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 1 1 i i sm e t h o di sg o o da t c h a n g i n gq u a l i t a t i v ea n a l y s i s i n t oq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa n dm a k i n gl o g i c a lj u d g e m e n tb y s c i e n t i f i cm a t h e u u i c sc a l c u l a t e i nt h ee n d , ap r o g r a ma b o u tm i b ee n v i r o n m e n ta n ds a f e t ye v a l u a t i o ns y s t e mw a s d e v e l o p e db yv i s u a lb a s i c6 0a n ds q ls e r w r2 0 0 0 低p r o g r a mw a su s e di na c t u a l e v a l u a t i o na n da 鲥e f f e c ta c q u i r e d i tp r o v e dt h a t t h i sm e t h o do fe n v i r o n m e n ta n ds a f e t y e v a l u a t i o ni nm i n ei ss a l u t a r ys u p p l e m e n tt oe x i s t i n ge v a l u a t i o nm e t h o d k e yw o r d s ：m i l l e ，e n v i r o n m e n ta s s e s s m e n t ，s a f e t ye v a l u a t i o n ，a n a l y 廿ch i e r a r c h y p r o c e s s ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 一2 - 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：茎趣日期：趔毪趟幽 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：童扭导师签名：碴越垒日期： 加尹- i 北京科技大学硕士学位论文 引言 煤矿生产是在特殊作业环境下进行的艰苦劳动，由于井下地质条件复杂，因此作业 环境非常差，灾害事故严重。事故致因理论表明，造成事故的直接原因不外乎人的不安 全行为和物的不安全状态。其中人的不安全行为是激发事故发生的主要原因。大量的现 场资料表明，环境因素的变化会影响人的生理和心理，进而影响了人的行动与行为，最 终会导致人为失误增多。 工人在舒适的环境中工作，有利于充分发挥人的劳动效率和保障生产的安全，且不 会对身体产生不良影响。如劳动环境恶劣，就会使人感到不适，因而会降低劳动效率、 增加事故率，严重时还会导致人的心理、生理反应失常，造成人身伤害。 把计算机技术应用在煤矿井下环境监测管理中，国内外专家和学者进行了广泛的研 究，并取得了很多的成果，在井下瓦斯监测、煤尘监测、“一通三防”信息管理和安全评 价等方面都有应用软件投入使用，为矿井日常生产管理工作带来了极大方便，也为矿业 企业带来了巨大的经济效益。但是国内目前对于煤矿井下环境和安全状况进行综合评价 方面的理论研究较少，主要研究成果有：热害矿井热环境评价系统及软件，应用模糊综 合评价法进行矿井安全评价等，但这些只是针对井下环境或安全因素的单方面的评价， 而将煤矿井下环境和安全的各种影响因素结合起来，对煤矿井下环境安全进行综合评价 的理论研究还很少。 针对以上存在的不足，本论文在事故致因理论、煤矿井下人一机一环境系统、矿井 灾害防治理论、矿业工人职业健康与个体防护、以及矿工心理卫生的基础上，分析得出 影响煤矿井下环境的主要因素，建立煤矿井下环境安全评价的指标体系，运用面向对象 的程序设计软件研制开发基于w i n d o w s 操作系统的煤矿井下环境安全评价系统。 北京科技大学硕士学位论文 1 文献综述 1 1 前言 随着现代化工业和人类社会的迅速发展、人口的增加、生产和生活水平的提高，人 类对矿产资源的需求也越来越大。我国是世界上煤炭产量最大的国家之一，煤炭是我国 的主要能源支柱。近年来我国能源生产和消费结构虽然发生了一些变化，但是在今后的 3 0 5 0 年内，我国能源消耗以煤为主的格局不会发生大的改变，能源供应仍然主要依 赖于煤炭【“。因此，从国民经济可持续发展的大局出发，促进煤炭工业持续、稳定、健 康地发展具有十分重大的意义。 人与环境是一个密不可分的系统，人体与环境相互作用，彼此有物质、能量和信息 交换，并以一定外界条件维持一定水平上的内环境平衡。当外界环境因素发生变化时， 必然刺激机体，引起机体反应并通过自组织化，使机体内环境平衡发生位移。这种位移 在应激水平变化的一定范围内是可逆的。机体可以通过自身调节系统修复到原来水平， 但是当环境应激水平过高过低或作用时间过长，机体内平衡调节系统将受到不同程度的 损害，因此，人体功能相应受损，操作的准确性下降，安全程度降低。 煤炭生产过程复杂，生产环境恶劣，并且时时都受到水、火、瓦斯、煤尘、顶板等 自然灾害的威胁，因此安全工作一直是煤矿生产中的重要内容。长期以来，在党和政府 的正确领导和关怀下，经过广大煤炭职工几代人的艰苦努力，我国煤矿安全生产的总体 形势不断好转，有力地促进了煤炭工业的发展。但是，我国煤炭工业仍然是高风险、高 事故的行业，重大恶性事故时有发生。因工伤亡人数占我国整个工业行业部门的8 5 ；e 右，伤亡事故发生频率在世界主要产煤国中居首位，安全仍是我国煤炭行业发展的瓶颈 问题 2 1 。 每一起矿山事故的发生不外乎4 个方面的原因：人、机、环境、管理。矿井作业环 境的好坏对事故的发生有着直接或潜在的影响，但往往被人们所忽视，劣质的环境存在 着潜在的危险因素。虽然环境有时对构成事故不一定起决定性作用，但人们如果对矿井 环境不加以治理和管理，听之任之，势必会使矿井环境恶化，不安全因素增多，给安全 生产带来影响和阻碍，甚至引来大灾难。纵观许多矿山过去曾发生的各类人身伤害事 故，由于环境因素而直接或间接造成的人身伤害占有一定的比例。虽然多数事故的直接 原因是人的不安全行为所产生的，然而在很大程度上，不安全的环境这一客观原因却是 事故发生的根本原因之一。 2 北京科技大学硕士学位论文 生产环境因素的好坏，不但影响着企业生产效益的提高，而且与生产操作人员的身 心健康有着很直接的关系。研究表明，工作环境的改善能激发人的某些积极因素，人的 行为也将随着工作环境的改善而变化【3 】。因此，把生产现场的环境治理纳入煤矿安全管 理工作的范畴来认识是十分必要的。 煤炭工业的安全问题重要的是研究矿井事故发生的因果关系、各影响因素及其相互 关系，加强生产过程中的管理，实现过程的动态评价，使生产管理立于科学、系统、完 善的评价理论和方法基础之上。目前国内外对煤矿井下生产环境状况的研究还比较少， 大多停留在单个环境因素对人的行为可靠性的研究上，而将环境因素与安全因素结合起 来，研究环境因素对安全生产的影响则更少。 煤矿井下环境安全评价是评价煤矿井下生产过程中的环境和安全状况，及时进行定 量判断煤矿井下生产系统中存在的环境风险和危险因素，以便对煤矿井下环境和安全状 况进行管理，指导煤矿的安全生产工作。因此，大力开展煤矿井下环境安全评价的研 究，尤其是将现代应用数学、计算机科学、人工智能等现代科学技术与煤矿井下环境安 全评价相结合，就更为重要。其中将模糊数学理论和层次分析法应用到煤矿井下环境安 全评价当中就是一个研究的方向。 1 2 环境与环境质量 1 2 1 环境 所谓环境，是泛指某一中心项( 或主体) 周围空问及空间中存在的事物【习。从哲学角 度讲，环境是一个相对的概念，是一个相对于主体的客体 6 1 。从实际上讲，环境是一个 非常复杂、涉及面广泛、存在因素非常多的宏观概念，要准确、全面地对其下定义是非 常困难的。国内外一些学者将环境这一概念大体分为三类：人类中心环境、生物中心环 境、实用空间环境。中华人民共和国环境保护法中所指的环境是：“大气、水、土 地，矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景游览区、温 泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。 在环境科学中，环境一词是指以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发 生相互作用的自然要素及其总体。它是人类生存发展的基础，也是人类开发利用的对 象。总之，环境是以人类为主体的客观物质体系，它具有整体性、区域性、变动性等最 基本的特性。 1 2 2 环境质量 环境质量是表示环境本质属性的一个抽象概念。对于这一概念，可以理解为： 3 北京科技大学硕士学位论文 环境质量表示环境状态惯性的大小，即环境状态从一种变化到另一种的难易程 度； 环境质量是环境状态品质优劣的表示。由于环境对人类生存发展的影响极为重 要，必须对具有不同环境状态的环境质量进行定量的描述与比较，规定一些具有可比性 的内容作为衡量环境质量的指标。 环境质量可用各种方法和手段作定性和定量描述。用于定量描述的有各种质量参数 值、指标、质量指数值和质量模型；用语言定性描述的有各种反映其程度的形容词、名 词和短语等。 1 3 环境评价 1 3 1 环境评价的意义 随着环境科学研究的不断深入，环境评价的外延不断延伸，出现了一系列相关的概 念，如环境质量评价、环境影响评价、生态评价、环境风险评价等。有的学者认为环境 评价是环境质量评价和环境影响评价的总称，也有的学者认为环境影响评价是环境质量 评价的一部分。 环境评价是环境科学的一个重要分支，也是环境管理的一项重要工作。环境评价就 是按照一定的标准和方法对环境质量给予定性或定量的说明和描述。环境评价包括环境 质量评价和环境影响评价。环境评价的对象是环境质量及其价值。通过环境评价可以判 断环境质量的优劣程度，从而进一步认识环境质量价值的高低，确定环境质量与人类生 存发展之间的关系，为保护和改善环境质量提出具体可行的措施。环境评价是一个理论 和实践相结合的适用性强的学科，它为环境管理、环境污染综合治理、环境标准的制 定、生态环境建设及环境规划提供技术依据，为国家环境保护政策提供信息，是环境保 护的一项基础工作，是贯彻“预防为主、防治结合、综合治理”环境管理原则的具体体 现。同时，环境评价工作中，尤其是对一些以前没有遇到过的建设项目进行环境影响评 价时，必然要开展一些基础研究或专项研究，从而促进了环境科学的发展。 1 3 2 国内外煤矿环境评价的发展与现状 进入2 0 世纪，特别是2 0 世纪中叶，科学、工业、交通都迅猛发展，工业过度集 中，城市人口过于密集，环境污染由局部扩大到区域，大气、水体、土壤都出现了污 染，公害事件频繁发生。森林过度采伐、草原退化、湿地破坏，又带来一系列的生态环 境恶化问题。人们逐渐认识到，人类不能不加节制地开发利用环境，人类在改造利用自 4 - 北京科技大学硕士学位论文 然环境的同时，必须尊重自然规律，在环境容量允许的范围内进行开发建设活动，不 然，将会给自然环境带来不可逆转的破坏，直至威胁人类自身的生存。 ( 1 ) 国外环境评价的发展与现状 环境评价是在环境监测技术、污染物扩散规律、环境质量对人体健康的影响、自然 界自净能力等学科发展到一定程度以后发展起来的一门科学。 美国是最早开展环境评价的国家，在水质评价方面，r p i o r t o n l 9 6 5 年提出了质量 指数( q i ) ，随后，r m b r o w n 提出了水质质量指数( w q i ) ，n l n e m e r o w 在其发表的专 著河流污染的科学分析中提出了另一种指数，对纽约州的一些地面水的状况进行了 指数计算【6 】。在大气环境评价方面，1 9 6 6 年g r e e n 提出了大气污染综合指数，以后陆续 提出了白考勃大气污染指数( 1 9 7 0 年) 、橡树岭大气指数( 1 9 7 1 年) 、污染物标准指数 等，并用大气污染指数进行了环境质量预报。美国在1 9 6 9 年制定的国家环境政策 法中规定，大型工程建设前必须编制环境影响报告书，各州也相继建立了各种形式的 相关制度，从而成为世界上第一个把环境影响评价制度在国家法律中肯定下来的国家羽。 继美国建立环境影响评价制度后，先后有瑞典( 1 9 7 0 年) 、新珏兰( 1 9 7 3 年) 、加拿 大( 1 9 7 3 年) 、澳大利亚( 1 9 7 4 年) 、马来西亚( 1 9 7 4 年) 、前联邦德国( 1 9 7 6 年) 、印度 ( 1 9 7 8 年) 、中国( 1 9 7 9 年) 等建立了环境影响评价制度嘲。与此同时，国际上也设立了 许多有关环境影响评价的机构，召开了一系列有关环境影响评价的会议，开展了环境影 响评价的研究与交流，进一步促进了各国环境影响评价的实践。1 9 7 0 年，世界银行设 立了环境与健康事物办公室，对其每一个投资项目的环境影响进行审查和评价 5 1 。1 9 7 4 年，联合国环境规划署与加拿大联合召开了第一次环境影响评价会议网。1 9 8 4 年，联合 国环境规划理事会第1 2 届会议建议组织各国环境影响评价专家进行环境影响评价研 究。1 9 9 2 年，联合国环境与发展大会在里约热内卢召开，会议通过的里约环境与发 展宣言和( 2 1 世纪议程中都写入了有关环境影响评价的内容四。 经过3 0 多年的发展，已有1 0 0 多个国家建立了环境影响评价制度。环境影响评价 的内涵不断丰富，从对自然环境影响评价发展到对社会环境影响评价；自然环境的影响 从仅考虑环境污染，到注重生态环境影响；开展了环境风险评价；在环境评价中引入清 洁生产内容；将总量控制引入环境评价中；从建设项目的环境影响评价，到区域开发、 规划、战略的环境影响评价；关注积累性影响并开始对环境影响进行后评估；环境影响 评价的方法和程序也在实践中不断完善。 ( 2 ) 我国煤矿环境评价的发展与现状 5 北京科技大学硕士学位论文 中国的环境质量评价工作开始于2 0 世纪7 0 年代，大体上经历了四个阶段：初步尝 试阶段、广泛探索阶段、全面发展阶段和环境影响评价制度阶段。 1 9 7 3 年第一次全国环境保护会议以后，高等院校和科研单位的一些专家、学者， 在报刊和学术会议上宣传和倡导环境评价，并参与了环境质量评价及其方法的研究。 1 9 7 3 年，“北京西郊环境质量评价研究”写作组成立，开始进行环境质量评价的 研究。随后，官宁流域、南京市、茂名市也开展了环境质量评价。1 9 7 7 年，中国科学 院召开“区域环境学”讨论会，推动了大中城市环境质量现状评价，如北京市东南郊、 沈阳市、南京市、天津市河东区、上海市吴淞区等。同时还开展了松花江、图们江、白 洋淀、湘江及杭州西湖等重要水域的环境质量现状评价嘲。1 9 7 9 年召开的中国环境学会 环境质量评价委员会学术座谈会上，总结了这一段环境质量评价的工作经验，编写了 “环境质量评价参考提纲”，为各地进行环境质量现状评价提供了方法和依据。 1 9 7 9 年，北京师范大学等单位率先在江西永平铜矿开展了国内第一个建设项目环 境影响评价工作1 6 1 。同年9 月，中华人民共和国环境保护法( 试行) 颁布，规定“一 切企业、事业单位的选址、设计、建设和生产，都必须注意防止对环境的污染和破坏。 在进行新建、改建和扩建工程中，必须提出环境影响报告书，经环境保护主管部门和其 他有关部门审查批准后才能进行设计。”1 9 8 9 年，国务院环境保护委员会、国家计 委、国家经贸委联合发布建设项目环境保护办法指出“对环境有影响的一切基本建 设项目和技术改造项目以及区域开发建设项目”都要进行环境影响评价。1 9 8 9 年公布 的中华人民共和国环境保护法第十三条明确规定：“建设项目的环境影响报告书， 必须对建设项目产生的污染和对环境的影响做出评价，规定防治措施，经项目主管部门 评审并按照规定程序报环境保护行政主管部门批准。环境影响报告书经批准后，计划部 门方可批准项目设计任务书。”1 9 9 8 年颁布实施的建设项目环境保护管理条例第 六条更加明确地规定“国家实行建设项目环境影响评价制度”，并规定对建设项目的环 境影响评价实行分类管理。2 0 0 3 年9 月1 日实施的中华人民共和国环境影响评价 法的颁布，标志着中国的环境影响评价、评估工作全面走上了法制化轨道。 我国煤矿环境影响评价的水平在发展中国家居于前列，特别是很多大型矿区的评价 结论己广泛被国外机构所引用，如两淮矿区及煤炭工业西安设计研究院所做的神府矿区 的环评i 1 0 1 。但由于我国煤炭行业尚无区域性监测网及数据库，而且在监测中的条块分割 十分严重，因此只能做到宏观上基本可信，而微观上却有颇多偏差。目前，大气、地表 水、塌陷、噪声评价已广泛采用先进的评价模式及评价方法，而地下水、煤矸石、生 态、环境经济等要素，各个评价单位还处于各自为政的状态，选用模式不一，所以结论 6 北京科技大学硕士学位论文 缺乏通用性与可比性。各环境要素之间缺乏将系统工程论引入到评价方法之中。迄今为 止，煤炭系统还未做过大型矿区的回顾性评价，而以目前的手段及基础设施水平，回顾 性评价周期也较长。我国环境影响评价今后的发展趋势将是逐步与国际先进的e i a 系统 接轨，实现计算机仿真。并对环境经济诸要素探索出适合中国国情的评价方法、理论及 法规。 1 4 安全评价 1 4 1 安全评价的意义 安全评价也称为危险评价或风险评价，是一个利用安全系统工程原理和方法识别和 评价系统中存在危险的过程，这一过程包括危险、有害因素识别及危险和危害程度评价 两部分。危险、有害因素识别的目的在于识别危险来源；危险和危害程度评价的目的在 于确定来自危险源的危险性、危险程度，应采取的控制措旅以及采取控制措施后仍然存 在的危险性是否可以被接受。在实际的安全评价过程中，这两个方面是不能截然分歹风 孤立进行的，而是相互交叉、相互重叠于整个评价过程之中【1 2 1 。安全评价的基本内容如 图1 1 所示。 安全评价i 危险性识别ll 危险度评价 危险源辨识l l 计算风险率 ( 辨识) l 危险有害因素 z 危险性变化 ( 确认) l 事故发生概率 2 后果严重度 判别指标 ( 设定) 风险判别准则 图1 - - 1 安全评价的基本内容 危险源控制 ( 确认) l 消除危险 2 减低危险 安全评价的产生和发展造成了对传统安全管理体制的冲击，促进了现代安全管理体 制的建立；促进了安全技术的发展。 与传统的安全分析和安全管理相比，安全评价的主要特点是： 建立了系统安全的观点。安全评价是以整个系统安全为目标的，因此不能孤立地 对子系统进行研究和分析，而要从全局的观点出发，才能寻求到最佳的、最有效的防灾 途径。 7 北京科技大学硕士学位论文 开发了事故预测技术。传统的安全管理多为事后管理，安全评价的目的是预先发 现、识别可能导致事故发生的危险因素，以便于在事故发生之前采取措施消除、控制这 些因素，防止事故的发生。 对安全作定量描述。安全评价对安全作定量化分析，把安全从抽象的概念转化为 数量指标，从而为安全管理、事故预测和选择最优化方案等提供科学依据。 虽然在某种意义上说，安全评价是一种创新，但它毕竟是从传统的安全分析和安全 管理的基础上发展起来的。因此，传统安全管理的宝贵经验和从过去事故中汲取的教训 对于安全评价依然是十分重要的。 安全评价已越来越多地列入到各国法规、标准以及国际化组织的有关规范条款中， 这表明安全评价已正式确立了它在安全生产中的重要地位阱1 5 1 q 。 ( 1 ) 安全评价是职业安全健康管理体系标准中的基础内容和关键要素 随着工业的发展、企业规模的扩大和生产集中程度的增加，质量保证体系及环境保 护体系的标准化得到了人们的广泛认同，1 , 5 0 9 0 0 0 系列标准和i s o l 4 0 0 0 系列标准在全 世界范围内被广泛采用，职业安全健康管理体系标准化问题也越来越受到社会的关注。 就世界范围看，职业安全健康管理体系标准化正在逐渐形成。危险辨识、安全评价是做 好职业安全健康管理的前提。因此，在有关职业安全健康管理体系的标准中几乎无一例 外地将安全评价作为重要的组成部分和关键要素之一。我国国家经贸委1 9 9 9 年1 0 月颁 布的职业安全卫生管理体系试行标准主要由5 个要素组成，在“计划”要素中将 “危险辨识、危险评价和危险控制计划”作为一项重要内容，是整个体系标准的核心。 1 9 9 7 年中国石油天然气总公司制定的石油天然气工业健康、安全与环境管理体 系、石油地质队健康、安全与环境管理规范、石油钻井健康、安全与环境管理 体系指南三个行业标准中也将安全评价作为核心内容旧。 ( 2 ) 安全评价已成为工程项目建设中必须的一项工作 世界各国对安全评价在工程项目建设中的作用都非常重视。美国重要的工程项目都 要进行安全评价。日本劳动省则要求新建、改建的化工厂执行 化工装置六阶段安全评 价。英国甚至规定新建企业没有经过安全评价就不得开工。 我国将安全评价作为工程项目“三同时”的一项新内容，是使“三同时”工作进一 步科学化和制度化的重要举措。国家安全生产监督管理总局起草的重大工程项目安全 预评价管理规定促进了安全评价工作的规范化、标准化。 ( 3 ) 安全评价成为重大工业事故监控的重要手段 8 北京科技大学硕士学位论文 为避免重大工业事故的发生，国际劳工组织于1 9 9 3 年通过了预防重大工业事故 公约，其中要求雇主须提交“安全报告”，“安全报告”的第1 项内容就是“危险的 鉴别与分析以及对事故危险的评估，包括考虑各种物质之间可能的相互作用”。国际劳 工组织1 9 8 8 年出版的重大事故控制使用手册中，将“安全评价”作为企业管理者 的职责并提供了若干安全评价方法。1 9 9 2 年美国职业安全卫生管理局发布的联邦法规 高度危害化学品处理过程的安全管理及美国环保局发布的化学事故预防规定都 有进行危险分析和评价的条款。中国石油化工集i 蜀公司也于2 0 0 0 年开展了关键装置要 害部位的安全评价工作。 1 4 2 国内外煤矿安全评价的发展与现状 ( 1 ) 国外煤矿安全评价的发展与现状 安全评价首先在2 0 世纪3 0 年代出现于保险行业。人类自产业革命以来，特别是第 二次世界大战后，工业化进程加快，工业生产系统日趋大型化和复杂化，尤其是化学工 业，在生产规模和产品种类迅速发展的同时，生产过程中的火灾、爆炸、有毒有害气体 泄漏和扩散等重大事故不断发生，促使人们对企业、装置、设施和环境等安全评价工作 的开展。2 0 世纪6 0 年代开始了全面、系统地研究企业、装置和设施的安全评价原理和 方法的历史阶段。1 9 6 4 年美国道( d o w s ) 化学公司开创了化工生产危险度安全评价的历 史，该公司根据化工企业使用的原料的物理、化学性质，生产中的特殊危险性，考虑到 具体工艺处理过程中的一般性和特殊性之间的差别以及物量等因素的影响，以火灾、爆 炸指数形式定量的评价化工生产系统的危险程度，形成了经典性的道火灾爆炸指数评价 方法【1 8 1 。以后，又分别于1 9 6 6 、1 9 7 2 、1 9 7 6 、1 9 8 0 年发表了第2 、3 、4 、5 版【1 9 1 ，1 9 8 7 年发表了第6 版【”，1 9 9 4 年又发表了第7 版【2 ”。 道化学公司的火灾爆炸指数法在世界推出后，各国积极研究和开发，推动了该项技 术的迅速发展，并在此基础上提出了一些独具特色的评价方法。如英国帝国( i c i ) 化学 公司蒙德( m o n d ) 分公司根据化学工业的特点，在吸取道化学公司评价方法的优点的基 础上，于1 9 7 6 年提出了m o n d 公司火灾、爆炸、毒性指数评价方法，该方法在道火灾 爆炸指数的基础上扩充了毒物危险因素，并对系统中影响安全状态的其他部分因素和有 关安全设施等防护措施予以考虑，以补偿系数的形式引入到评价模型的结构之中，比同 期的道指数评价法从原理上更加完善。日本国劳动省参照道火灾爆炸指数评价法、蒙德 指数评价法的思想，也在1 9 7 6 年开发出了“化学工厂六步骤安全评价法”。 随着航空、航天和核工业等高技术的迅速发展，2 0 世纪6 0 年代后期，以概率风险 评价( p i 认) 为代表的系统安全评价技术得到了研究和开发。英国在2 0 世纪6 0 年代中期 9 北京科技大学硕士学位论文 建立了故障数据库和可靠性服务咨询机构对企业开展概率风险评价工作圆。1 9 7 4 年美 国原子能委员会( a e c ) 完成了商用核电站危险状况的全面评价，并于1 9 7 5 年由麻省理 工学院n r a s n l u s s e n 领导的研究小组发表了m a s h1 4 0 0 ：反应堆安全研究( m a s h 1 4 0 0 ：t h er e a c t o rs a f e t ys t u d y ) ，在科技界和工程界引起了震动。在此之后，这类评价 方法在工业发达国家的许多项耳中得到了广泛的应用。随之，又开发出了一系列以概率 论为理论基础的有特色的安全评价方法弘强2 6 】。近2 0 年来由于世界上一些重大安全 事故的发生，例如1 9 8 4 年设在印度博帕尔市的美国联合炭化物公司开办的一家农药厂 发生的毒气泄漏事故( 死亡2 5 0 0 人，中毒1 2 5 0 0 0 人) 、1 9 8 6 年的两起震惊世界的巨大 事故( 美国“挑战者”号航天飞机爆炸和前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故) 等，使得人 们对安全问题有了更加深入的认识，各国政府和研究机构更加重视安全评价的研究。英 国的t e c h n i c a 有限公司、荷兰的应用科学研究院、欧洲的欧共体l s p r a 联合研究中心、 意大利的s t a 公司等都对安全评价技术进行了深入且广泛的研究，并开发了安全评价 的相关软件瞄】。安全评价作为独立的产业形式出现在发达国家，其发展趋势正方兴未 艾。 国外煤矿安全评价是伴随着其它行业安全评价技术的发展而逐步建立起来的，但研 究的深度和广度远不如核工业、化工、航天等领域。其研究主要集中在以下几个方面： 事故伤亡统计分析，包括损失时间、职业病、死亡、重伤、轻伤以及与其它因素 相关的工伤数据库等，其中有代表性的是美国宾夕法尼亚州& v 罗曼尼教授所研究的 安全工伤事故类型分析，工伤和工伤源的分析，致伤的身体部位、致伤的程度、可靠性 分析和经济分析等。 矿山安全评价主要以概率安全评价为基础。即把矿井生产系统中隐患导致事故发 生的概率与事故造成的损害的乘积作为系统状态的危险度，事故发生的概率和造成的损 害经过统计数据来获取。 数据库和计算机技术在安全评价系统中得到了较大范围的推广和应用。应用这些 技术可以对评价对象的客观属性，危险物质的指标数据，系统运行状态的历史数据，系 统已有的灾变种类、原因、后果及发展态势等进行计算机管理，为准确确定评价过程的 有关参数、合理推测系统可能的危险灾害模式提供了现代化的手段。目前，许多公司已 经开发出安全评价软件包，并成功应用到很多行业。 随着现代科技的迅速发展，特别是数学方法和计算机科学技术的发展，以模糊数学 为基础的安全评价方法得到了发展和投入应用，并拓展了原有的方法和应用范围，如模 - l o - 北京科技大学硕士学位论文 糊故障树分析、迷糊概率法等叨。应用计算机专家系统、决策支持系统、人工神经网络 技术，对生产系统进行实时、动态的安全评价。 ( 2 ) 国内煤矿安全评价的发展与现状 1 9 8 1 年，我国原劳动人事部首次组织有关的科研机构和大专院校的研究人员开展 了安全评价的研究工作【1 9 1 。原冶金工业部开发并颁布了“冶金工厂危险程度分级方法” 【勰】。化工、机电，航空以及交通等部门和行业同时开始了企业中实行安全评价的试点工 作。1 9 8 8 年，原机械电子工业部颁布了机械工厂安全评价标准【2 8 】，在1 0 0 多家机 械工厂进行了推广应用。1 9 9 2 年，广东劳动保护研究所主持完成了工厂危险程度分级 方法；同年，原化工部制定了化工厂危险程度分析方法。1 9 9 5 年，原劳动部、北 京理工大学合作完成了易燃、易爆、有毒重大危险源的安全评价技术的课题阎。同 时，一些高等院校、研究单位和企业等相继开展了安全评价技术的研究和开发工作。特 别是在1 9 9 4 年，我国相继发生了多起特大火灾事故后，安全评价受到了政府部门和社 会的重视，1 9 9 4 年、1 9 9 5 年分别在太原、成都召开了全国各行业安全研究的研讨会； 安全评价工作在各行业系统内逐步推广和展开。 煤炭工业的安全管理和评价研究与其它行业相比，时间上几乎同步，但研究的规 模、深入程度要落后于上述行业。1 9 8 2 年，煤炭工业部制定并颁发了矿井通风质量 标准及检查评定办法【2 9 】，作为矿井通风安全管理部门的检查标准；1 9 8 6 年，原煤炭 工业部制定了生产矿井质量标准化标准，作为行业标准实行，后于1 9 9 4 年进行了修 订，其内容包括了开采、通风、运输、瓦斯、掘进，是目前煤矿使用最多的评价标准例。 煤矿安全评价技术的研究与开发大部分集中在高校【3 “3 2 ，如中国矿业大学、辽宁工程技 术大学、山东科技大学、焦作工学院、华北科技学院、福州大学等，这些院校多数是与 企业合作共同开展研究工作，其研究内容主要集中在管理信息系统和安全评价的基础工 作，对安全评价的理论和技术等方面的研究尚不够深入。冶金企业曾经在行业内进行过 安全管理和评价工作的调查例，煤炭系统进行了类似的安全评价和信息系统运行状况调 查 3 2 1 。文献 3 2 】说明了煤炭行业利用计算机来分析安全信息和安全评价的矿井只占调查 总数的1 3 左右，且多集中在一些效益较好的矿区。 安全评价理论和技术作为一门交叉学科，涉及自然科学、社会科学、管理科学以及 工程技术等多学科领域，包含深刻的科学问题和巨大的理论实践创新空间。在未来的发 展阶段，安全评价理论和技术、特别是煤矿矿井安全评价技术将得到充分的发展和完 善，并逐步在行业和社会得到普遍的推广和使用。 北京科技大学硕士学位论文 1 5 煤矿井下作! u ! 环境与安全生产 1 5 1 环境污染对人体健康的危害 人体通过新陈代谢和周围环境进行物质交换。物质的基本单元是化学元素，人体各 种化学元素的平均含量与地壳中各种化学元素含量相适应。例如，人体血液中6 0 多种 化学元素含量和岩石中这些元素含量的分布规律是一致的，它们具有明显的相关性【7 】。 自然界是不断变化的，人体总是从内部调节自己来与地壳物质的不断变化保持平衡，这 就是人与环境的辩证关系。 环境污染使某些化学物质在环境中含量突然地增加和出现了环境中本来没有的合成 化学物质，在一定程度上破坏了人与环境在物质上的相应平衡，引起机体生病，甚至死 亡。 环境污染对人体的危害是十分复杂的问题，它可以对人体造成急性、慢性和远期危 害，甚至影响到子孙后代的健康。 ( 1 ) 急性危害 污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物联合进入人体，并对人体造成急性的危 害。从2 0 世纪3 0 年代到7 0 年代，在某些国家中相继出现了不少严重的大气污染事 件，引起人群急性中毒死亡，主要是由二氧化硫、硫酸雾、飘尘、氟化物和放射性尘埃 等引起的。 急性危害事件在我国亦有发生。如1 9 7 1 年7 月1 3 日，某市冶炼厂镍冶炼车间由于 输送氯气的胶皮管破裂，造成氯气污染大气事件，使周围2 8 4 名居民急性中毒住院；又 如某冶炼厂排放高砷废水，一次造成3 0 0 0 人急性中毒【刀。另外我国西北某些城市也出 现过类似光化学烟雾事件，都应引起我们的关注并认真加以研究。 ( 2 ) 慢性危害 慢性危害主要是指小剂量的污染物持续地作用于人体产生的危害。如大气、水体和 土壤对人体造成慢性危害，更是屡见不鲜。例如日本熊本县水俣地区，由于工厂排放含 汞废水造成水俣病事件，受害者达1 0 0 4 人，死亡2 0 6 人。我国某铁合金厂排出的含铬 废水污染附近地下水，有的井水含铬量超标4 0 0 倍。该厂附近居民由于长期食用被铬污 染的水，发生口脚糜烂、腹泻、腹痛和消化系统机能紊乱等症状川。大气污染对呼吸道 慢性炎症发病率影响很大。据某市调查结果表明：慢性鼻炎发病率，重污染区为 5 5 3 ，轻污染区为3 8 6 ；慢性咽炎发病率，重污染区为3 0 7 ，轻污染区为1 1 2 。 而在对照区，慢性鼻炎和咽炎发病率分别为1 0 4 和7 0 7 1 。 1 2 北京科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 远期危害 远期危害有致癌作用、致突变作用、致畸作用和致敏作用。 环境中致癌因素主要有物理、化学和生物因素。物理因素如放射性物质，可引起白 血病和血癌等；生物因素如血吸虫与肝癌等；动物实验表明：有致癌性的化学物质达 1 1 0 0 余种。美国已把证实对人有致癌作用的化学物质列入国家保健研究中心进行管制 川。 在环境因素作用下，目前癌症发病率无论从全球范围或我国的情况看都在直线上 升。全世界每年有3 0 0 4 0 0 万人死于癌症，平均每分钟有5 7 7 6 人死于癌症，占死 亡人数的1 2 2 5 。据统计，人类癌症主要由病毒引起的在5 以下，而由化学物质 引起的占9 0 ，而外界环境中的这些化学物质主要来源于工业“三废”川。环境污染与 癌症死亡率密切相关，而大气污染物中的3 、4 一苯并芘就有较强的致癌作用。 环境中某些污染物质进入肌体后，还能使肌体细胞的基因物质改变其特性，当细胞 分裂后，新的子细胞就具有新的遗传特性，如果这种污染物质作用于人的生殖细胞，则 其子孙后代的细胞内就带有这种突变基因，它虽对本代不显出影响，但可使子孙后代发 生遗传突变作用。 环境中某些污染物通过人或动物母体影响胚胎发育和器官分化，使子代出现先天性 畸形的作用，称为致畸作用。业已肯定环境污染物中甲基汞有致畸作用。致畸作用有物 理、化学和生物因素。日本广岛、长崎原子弹爆炸区证实，放射性物质可引起眼睛白内 障、小头症等畸形。 某些污染还可作为致敏源引起变态反应性疾病，如镍盐、钾盐等粉尘可引起过敏性 皮炎、过敏性鼻炎等。 1 5 2 煤矿井下作业环境对安全生产的影响 我国煤矿安全生产状况差，矿井环境条件恶劣、多变，随着开采过程的不断移动， 采煤环境不断改变和恶化。采煤工作场所处于井下深处有限的空间，矿工受到各种危险 因素的危害，精神上常有种压抑感。有的矿工精神不振、工作厌烦，对所处工作环境的 危险因素不能引起积极反应，视而不见。因此，矿井环境条件恶劣、多变的固有属性是 引起煤矿事故多发的潜在危险因素。 环境对人体的作用总是多因素的复合，这种多因素综合效应对人的行为影响往往高 于单因素的作用。影响人的行为的煤矿环境因素包括温度、湿度、照明、噪声、气味、 色彩和矿尘等。 ( 1 ) 温度的影响 1 3 矿井内空气的温度是影响井下气候的重要因素。气温过高或过低，对人体均有不良 影响