機械傷害的原因及對策分析

張志剛 武發德 葉明起 李淑芳 羅君強 墨淑敏

（1北新集團建材股份有限公司，北京 102208；2北京有色金屬研究總院，北京 100088）

1 前言

安全生產工作事關人民群眾生命財產安全，事關行業發展和社會穩定的大局，系統、全面地分析機械傷害事故的成因及對策，對于搞好安全生產管理工作非常必要。本文從人的失誤、機械故障、環境因素三個方面來分析機械傷害事故的原因，以機械的全壽命周期即機械的設計及制造、機械的使用及機械的后期管理為主線[1]，運用系統安全理論、人機工程學等知識，系統、全面地分析機械傷害事故的原因及對策。

2 機械傷害的基本類型

機械傷害：指機械設備運動或靜止部件、工具、加工件直接與人體接觸引起的擠壓、碰撞、沖擊、剪切、卷入、絞繞、甩出、切割、切斷、刺扎等傷害。不包括車輛傷害、起重傷害。機械傷害大致可以分為8類：

1）擠壓傷害。這種傷害是在兩個零部件之間產生的，其中一個或兩個是運動零部件，這時人體或人體的某部分被夾進兩個部件的接觸處。

2）碰撞和沖擊傷害。這種傷害是比較重的往復運動部件撞人，傷害程度與運動部件的質量和運動速度的乘積即部件的動量有關，如果動量比較大，則造成沖擊傷害。

3）剪切傷害。兩個具有銳利邊刃的部件，在一個或兩個部件運動時，能產生剪刀作用。當兩者靠近而人的四肢伸入時，刀刃能將四肢切斷。

4）卷入傷害。引起這類傷害的主要危害是相互配合的運動副，兩個做相對回轉運動的輥子之間的夾口引發的引入或卷入，將人的四肢卷進運轉中的咬入點。

5）卷繞和絞纏的傷害。引起這類傷害的是做回轉運動的機械部件。如軸類零部件，回轉件上的突出形狀，旋轉運動的機械部件的開口部分。

6）甩出物打擊的傷害。由于發生斷裂、松動、脫落或彈性位能等機械能釋放，使失控物件飛甩或反彈對人造成傷害。

7）切割和刺扎的傷害。切削刀具的鋒刃、零件表面的毛刺、工件或廢屑的鋒利飛邊等，無論物體的狀態是運動還是靜止的，這些由于形狀產生的危險都會構成潛在的危險。

8）切斷的傷害。當人體伸入兩個接觸部件中間時，人的肢體可能被切斷。其中一個是運動部件或兩個都是運動部件都能造成切斷傷害。

3 機械傷害的原因

3.1 人的失誤

操作失誤的主要原因：機械產生的噪聲使操作者的知覺和聽覺麻痹，導致不易判斷或判斷錯誤；依據錯誤或不完整的信息操縱或控制機械造成失誤；機械的顯示器、指示信號等顯示失誤使操作者誤操作。

控制與操縱系統的識別性、標準化不良而使操作者產生操作失誤；時間緊迫致使沒有充分考慮而處理問題；準備不充分，因倉促而導致操作失誤；缺乏對動機械危險性的認識而產生操作失誤；技術不熟練，操作方法不當；作業程序不當，監督檢查不夠，違章作業；人為的使機器處于不安全狀態，如取下安全罩、切除聯鎖裝置等。走捷徑、圖方便、忽略安全程序。如不盤車、不置換分析等。

誤入危險區的主要原因：操作機器的變化，如改變操作條件或改進安全裝置；圖省事、走捷徑的心理，對熟悉的機器，會有意省掉某些程序而誤入危險區；條件反射下忘記危險區；單調的操作使操作者疲勞而誤入危險區；由于身體或環境影響造成視覺或聽覺失誤而誤入危險區；錯誤的思維和記憶，尤其是對機器及操作不熟悉的新工人容易誤入危險區；指揮者錯誤指揮，操作者未能抵制而誤入危險區；信息溝通不良而誤入危險區。

3.2 機械故障

機械的不安全狀態，如機器的安全防護設施不完善，通風、防毒、防塵、照明、防震、防噪聲以及微氣候環境等均能誘發機械傷害事故。動機械所造成的傷害事故的危險源常常存在于下列部位：

1）旋轉的機件具有將人體或物體從外部卷入的危險；機床的卡盤、鉆頭、銑刀等，傳動部件和旋轉軸的突出部分有鉤掛衣袖、褲腿、長發等而將人卷入的危險；風翅、葉輪有絞碾的危險；相對接觸而旋轉的滾筒有使人被卷入的危險。

2）作直線往復運動的部位存在著撞傷和擠傷的危險。沖壓、剪切、鍛壓等機械的模具、錘頭、刀口等部位存在著撞壓、剪切的危險。機械的搖擺部位也存在著撞擊的危險。如：曲軸和曲柄。

3）機械的控制點、操縱點、檢查點、取樣點、送料過程等也都存在著不同的潛在危險因素。

4）機械在加工機件時，機件成為機械系統的一部分，也存在發生機械傷害的因素。如加工較長的鋼棒時，因為該棒伸出車床長度較大，在高速旋轉下，該鋼棒被甩彎，打在了正在旁邊作業的其他員工，該員工頭部被連擊數次，頭骨碎裂，當場死亡。 上面這個例子，就是因為機械系統的組成發生變化，沒有專門的安全措施和防護裝置而引發的傷害事故。

3.3 環境因素

不適宜的光環境。當機械作業區域處于不適宜的光環境之中時，容易引發機械傷害。合適的照明，能提高近視力和遠視力。當照明不足時，因反復努力辨認，易使視覺疲勞，工作不能持久。視覺疲勞還會引起視力下降、眼球發脹、頭痛以及其他疾病而影響健康，并會引起工作失誤和造成傷害。人眼在眩光狀況下，會因瞳孔縮小而降低視網膜上的照度，并在大腦皮層細胞間產生相互作用，使視覺模糊，造成不舒適的視覺條件，進而導致視覺疲勞。視覺疲勞是產生機械傷害事故和影響工效的主要原因。

不適宜的色彩環境。色彩可以引起人的情緒性反應，也影響人的行為。色彩的生理作用主要表現在對視覺疲勞的影響。由于人眼對明度和彩度的分辨力差，在選擇色彩對比時，常以色調對比為主[2]。對引起眼睛疲勞而言，藍、紫色最甚。色彩對人體其他機能和生理過程也有影響。例如，紅色色調會使人的各種器官機能興奮和不穩定，有促使血壓升高及脈搏加快的作用；雜亂而刺目的色彩會損傷人的健康和正常的心理情緒。機械設備所處的不適宜的色彩環境，容易引起人的不良情緒性反應以及視力疲勞等，也是引發機械傷害的一個重要原因。

不適宜的微氣候環境。微氣候環境由溫度、濕度、風速和熱輻射四個要素組成。1）不適宜的溫度。對人的工作效率有影響的低溫，通常是在10℃以下。低溫對人體最普遍的傷害是凍傷。2）不適宜的濕度。空氣相對濕度對人體的熱平衡和溫熱感有重大作用。例如：高溫高濕時，人體散熱更加困難；低溫高濕下人會感到更加陰冷。3）不適宜的風速。在室內，即使溫度適宜，由于空氣流動速度小，也會有沉悶感；但當風速過大時，又容易使人體感覺頭皮發麻等身體不適癥狀。4）不適宜的熱輻射。熱量從人體向物體輻射時，稱為負輻射。人體對負輻射不很敏感，往往一時感覺不到，會因負輻射散失大量熱量而受涼。機械設備所處的不適宜的微氣候環境，容易引起人的身體不適等，是引發機械傷害的一個重要原因。

4 機械傷害的預防及對策

4.1 機械設備設計與制造階段的預防及對策

4.1.1 本質安全措施

1）采用本質安全技術。通過避免銳邊、尖角和凸出部分，運用安全距離的原則，限制有關因素的物理量，使用本質安全工藝過程和動力源等技術實現本質安全。

2）限制機械應力。機械選用的材料性能數據、設計規程、計算方法和試驗規則，都應該符合機械設計與制造的專業標準或規范的要求，使零件的機械應力不超過許用值，保證安全系數，以防止由于零件應力過大而被破壞或失效，避免故障或事故的發生。

3）材料和物質的安全性。用以制造機器的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及頻繁接觸人員的安全或健康。

4）履行安全人機工程學原則。在機械設計中，通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設計、作業空間的布置、色視覺傳達等方面履行安全人機工程學原則，提高機器的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力盡量降到最低，從而減小操作差錯[2]。

5）設計控制系統的安全原則。控制系統的設計應考慮各種作業的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全進行干預的措施，并遵循以下原則和方法：①機構啟動及變速的實現方式。②重新啟動的原則。③零部件的可靠性。④定向失效模式。⑤關鍵件的加倍（或冗余）。⑥自動監控。⑦可重編程序控制系統中安全功能的保護。⑧有關手動控制的原則。⑨特定操作的控制模式。

6）防止氣動和液壓系統的危險。當采用氣動、液壓、熱能等裝置的機械時，必須通過設計來避免與這些能量形式有關的各種潛在危險。如：所有元件（尤其是管子和軟管）及其連接應密封，要針對各種有害的外部影響加以防護，不因泄漏或元件失效而導致流體噴射。

7）預防電的危險。電的安全是機械安全的重要組成部分，機器中電氣部分應符合有關電氣安全標準的要求，預防電的危險尤其應注意防止電擊、短路、過載和靜電。

8）采用機械化和自動化技術。機械化和自動化技術可以使人的操作崗位遠離危險或有害現場，從而減少工傷事故。例如：裝卸機械化可通過工件的送進滑道、手動分度工作臺等措施實現；搬運的自動化可通過采用工業機器人、機械手、自動送料裝置等實現。

9）調整、維修的安全。在設計機器時，應盡量考慮將一些易損而需經常更換的零部件設計得便于拆裝和更換；提供安全接近或站立措施；機器的調整、潤滑、一般維修等操作點配置在危險區外，這樣可減少操作者進入危險區的需要，從而減小操作者面臨危險的概率。

4.1.2 安全防護措施

安全防護是通過采用安全裝置、防護裝置或其他手段，對一些機械危險進行預防的安全技術措施，其目的是防止機器在運行時產生各種對人員的接觸傷害。安全防護的重點是機械的傳動部分、操作區、高處作業區、機械的其他運動部分、移動機械的移動區域，以及某些機器由于特殊危險形式需要采取的特殊防護等。在充分了解安全防護裝置的基本要求及設置原則的情況下，可以進行安全防護裝置的選擇。采用何種手段防護，應根據對具體機器進行風險評價的結果來決定。

1）機械正常運行期間操作者不需要進入危險區的場合。應優先考慮選用固定式防護裝置，包括進料、取料裝置，輔助工作臺，適當高度的柵欄及通道防護裝量等。

2）機械正常運轉時需要進入危險區的場合。當操作者需要進入危險區的次數較多、經常開啟固定防護裝置會帶來不便時，可考慮采用聯鎖裝置、自動停機裝置、可調防護裝置、自動關閉防護裝置、雙手操縱裝置、可控防護裝置等。

3）對非運行狀態等其他作業期間需進入危險區的場合。對于機器的設定、示教、過程轉換、查找故障、清理或維修等作業，防護裝置必須移開或拆除，或安全裝置功能受到抑制，可采用手動控制模式、止－動操縱裝置或雙手操縱裝置、點動－有限運動操縱裝置等。有些情況下，可能需要幾個安全防護裝置聯合使用。

4.1.3 操縱器的設計必須附合人機工程學原則

操縱器是人體和設備接觸最頻繁的部位，操縱（控制）器的設計必須滿足安全人機學要求，因而對機械操縱器設計時的安全人機學要求進行單獨討論非常必要。

操縱器的設計應考慮到功能、準確性、速度和力的要求，與人體運動器官的運動特性相適應，與操作任務要求相適應；同時，還應考慮由于采用個人防護裝備（如防護鞋、手套等）帶來的約束。操縱裝置應滿足以下安全人機學要求：1）操縱器的表面特征；2）操縱力和行程；3）操縱器的布置；4）操縱器的功能；5）操縱方向與系統過程的協調；6）防止附加風險。例如：設有多個擋位的控制機構，應有可靠的定位措施，防止操作越位、意外觸碰移位、因振動等原因自行移動；雙手操作式的操縱器應保證安全距離，防止單手操作的可能。

4.1.4 設置機械故障診斷裝置

為機械設備配置必要的機械故障診斷裝置，以便識別、預測和監視機械運動狀態，從而有效預防機械故障及機械傷害事故的發生。

4.2 機械設備使用階段的預防及對策

機械設備在使用階段對于機械傷害的預防及對策，從前期管理（選型、采購）、過程管理（驗收、安裝、使用、維修、保養）、特殊情況管理（改造、租賃、轉讓）三個方面展開[2][3]。

4.2.1 前期管理（選型、采購）

添置一款機械設備之前，一定要進行選型，包括了解機械設備的性能，機械設計與制造時本質安全技術措施的落實情況，安全防護裝置的配備情況，人員操作時的安全防護技術要求等等，同時要綜合考慮擬購設備的體積與擬安裝空間的對應關系。現場實地考察機械設備時，可以操縱操縱器，感覺一下操縱器的設計是否符合安全人機學的要求。把可能影響安全的因素提前了解清楚，并且趨利避害，選購合適的機械設備，最大程度地購置安全系數較高的機械，合理使用資金，為防止由質量方面造成機械傷害打下堅實的基礎。

4.2.2 過程管理（驗收、安裝、使用、維修、保養）

1）驗收

設備到場時要驗收，除了按照一般性驗收要求驗收外，在安全方面尤其要注意：安全技術資料必須齊全，安全防護裝置及隨帶的安全防護器具必須實物和清單一一對應。

2）安裝

（1）合理的布局。機械設備安裝時，要按設備安裝時的土建要求做好基礎，把設備安裝到位。首先要考慮設備的空間布局，考慮其與周圍其他設備或物體的安全距離，以免工作時相互干擾而引發機械傷害。 如果設備布局不合理或錯誤，操作者空間窄小，當工件、材料等飛出時，容易造成人員的傷害，造成意外事故。為此，應該滿足大、中、小型設備間距和操作空間的規定。

（2）合適的光環境和色彩環境。生產場所采光是生產必須的條件，如果采光不良，長期作業，容易使操作者眼睛疲勞，視力下降，產生誤操作，或發生意外傷亡事故；同時合理采光對提高生產效率和保證產品質量有直接的影響。色彩的心理、生理作用和習慣好惡，造成色彩對工效和情緒的特殊作用。因此在車間布局以及色視覺傳達設計中，要合理地運用色彩對人的情緒及行為的影響特性，來達到預防或減少機械傷害事故的發生。

（3）規范的通道和良好的地面。通道包括廠區主干道和車間安全通道。通道的一般要求：通道標記應醒目，畫出邊沿標記，轉彎處不能形成直角；通道路面應平整，無臺階、坑、溝；道路土建施工應有警示牌或護欄，夜間要有紅燈警示；危險地段需設置限速牌、指示牌和警示牌；各種通道必須有合適的寬度；生產場所地面平坦、清潔是確保物料流動、人員通行和操作安全的必備條件。

（4）適宜的微氣候環境。一般認為，溫度在21±3℃是舒適的溫度。舒適的濕度，一般為40%-60%。關于舒適的風速，據測定，在室外的舒適溫度范圍內，一般氣流速度為0.15M/S時，人即可感到空氣新鮮；在工作人數不多的房間里，空氣流動的最佳速度為0.3M/S。溫度、濕度、風速和熱輻射對人體的影響有時可以相互替代，某一條件的變化對人體的影響，可由另一條件的變化所補償[2]。例如，人體受熱輻射所獲得的熱量可以被低氣溫抵消，當氣溫增高時，若氣流速度加大，會使人體散熱增加，從而使人并不感到酷熱難耐。

3）使用、維護、保養

1）建立安全管理體系。在機械設備的使用過程中必須加強安全管理，推行職業健康安全管理體系，應該做好兩方面的工作：一是對人的管理，二是對組織與技術的管理。安全管理注重人的因素，強調對人的正確管理。這就要求在安全管理的工作中對勞動生產過程中的人的心理活動規律，以及他們在貫徹勞動保護和安全生產過程中的行為規范與行為模式等問題進行必要的分析和深入研究，層層落實安全生產責任制，針對機械傷害可能發生的原因，全面逐項的對危險源進行辯識，評價其危險程度。根據實際情況制定危險控制計劃和預防措施，這樣就形成了自我約束、自我激勵的良性循環，預防機械傷害。

2）進行機械設備綜合管理。機械設備的綜合管理，包括合理裝備、擇優選購、正確使用、精心維護、科學檢修等等；認真把握管理中的每一個環節才能把機械傷害降到最低限度。機械設備只有通過人的操作才能發揮作用，操作工人是機械的直接使用者，對于機械情況最為熟悉，管好、用好、避免機械傷害的目標是通過他們來實現的。因此，管好、用好、維修好機械，防止造成機械傷害不是安全管理部門少數專業人員所能解決的，還必須發揮使用者的管理作用，使專業管理建立在群眾管理的基礎上，才能收到良好的效果。

3）搞好安全教育培訓。安全教育是安全管理的核心，實踐證明，如果一個企業重視安全宣傳教育工作，增強企業領導的安全責任感，提高領導的安全知識水平和干部的管理水平，加強對工人的安全知識、技能和態度教育，就一定能大幅度減少傷害事故，安全意識與人們行為的高度融合大大降低了傷害事故發生的頻率。此外，反復深入地對機械操作人員和現場人員進行安全生產教育及思想教育，養成認真仔細的工作作風，克服冒險蠻干、急于求成、不講究方式方法的錯誤思想，是搞好安全生產的一項重要工作，也是避免機械傷害的一項重要措施。做好防范措施，使多發期的機械傷害降到最低。

4）充實知識，積極探索安全管理的新方向。隨著科學技術的發展，機械設備更新換代相當迅速，操作技術應隨著機械技術的變革而更新，所以，在管理方面必須開展有針對性的機械設備的安全管理方法和安全操作技術的探索和研究；在對機械操作人員的培訓中，應把新舊技術的不同要求、條件和訓練的方式等進行仔細地辨識和對比，使作業人員領悟操作的精髓所在；操作人員應針對每種機械，認真領會要點，把學到的理論知識融入到實際的操作中，達到理論與實踐的有機結合，絕不違章。這樣，告別傳統的機械設備安全管理模式，步入現代管理的新時代，機械傷害的頻次就能大大降低。

5）在機械的使用過程中，充分利用機械故障診斷系統，通過有效的人機互動來及早的預防機械故障及機械傷害事故的發生。另外機械在使用過程中定期檢查、按需修理，做好維護保養，及時修復存在隱患的部位，杜絕機械帶病作業。在維修方面應改變過去只注重機械功能的修理，而不考慮機械安全性能恢復的惡習。

4.2.3 特殊情況管理（改造、租賃、轉讓）

對于設備的改造、租賃、轉讓必須遵守相關的法律法規。

對于修復或改造的機械設備必須經過嚴格的檢查、驗收，技術性能和安全性能必須都達到設計的要求才能使用。對于租賃來的設備，出租方必須有合法的資質。進入施工現場的機械設備必須經過施工企業的嚴格驗收，按規范進行安裝，安裝完畢檢查合格后方可使用。對于塔機等特種設備的安裝必須由有安、拆資質的隊伍進行，現場機械的安裝必須充分考慮工作空間、環境安全，保證操作者能夠安全而有效地工作。對于設備的轉讓，轉讓方應該如實向被轉讓方交代設備的真實狀況，尤其是不能隱瞞設備的安全隱患等等。

4.3 機械設備后期管理階段的預防及對策

對于機械現狀已達到報廢條件的必須做報廢處理，不得轉讓，對于被列為淘汰產品之列的機械設備監護使用，該報廢的及時報廢。

應該報廢的設備，已經喪失了工作的機械可靠性（可靠性是指機器或其零部件在規定的使用條件下和使用期限內，執行規定功能而不出現故障的能力），此時機械設備已經處于全壽命周期的終結階段[1]。顯然，此時機械設備已經超出了規定的使用條件和規定期限，執行功能是否會出現故障已經不可預料，這就造成設備故障率高，維修成本大，易發生安全事故。這個時候，我們要及時地引進新設備，淘汰舊設備，不能抱絲毫僥幸心理去繼續使用。為此，需制定以下機械設備淘汰與報廢的技術標準：1）到設備使用年限，折舊已提足，技術性能已達不到國家規定和安全操作規程要求的。2）因事故等原因設備主要結構性能損壞嚴重，無修復可能或修復費用超過更新設備價60%的。3）能耗高，效率低，污染嚴重，經濟效益差，技術改造又不經濟的。4）國家和有關部門規定淘汰的。5）自制非標準專用設備，無繼續使用價值的。對于達到以上任一報廢條件的機械要堅決報廢。避免因使用這些已經喪失機械可靠性的設備而導致機械傷害事故的發生。

[1]倪冉、盧明銀.基于全壽命周期的礦井提升機安全管理系統[J].煤礦機械,2013,34(10):268-269.

[2]李克榮、劉銀順、周建新等.《安全生產管理知識》[M].北京:中國大百科全書出版社，2011，6-21.

[3]喻洪流、錢省三.醫療器械的全壽命質量與安全監管模式探討[J].醫療器械雜志—監管與測試,2006,30(2):120-122.