AMD安 学原理 高等院校安全工程专业教材 高等院校安全工程专业教学指导委员会编 煤炭工业出版社
前 安全生产是我国的一项基本国策,是保护劳动者安全健康,保证囯民经济建设持续发 展的基本条件。如何保证工业安全生产,多年来一直为从事工业生产和安全管理的人们所 关注,也是世界各国迫切需要硏究和解决的课题。尤其是近凡十年来,由于科学技术和工 业生产的迅猛发展,生产规模日趋扩大,生产过程日益自动化,生产中的安全问題日见频 发。另外,传统的安全工作方法由于不善于掌握事故发生的内在规律和对事故发生的预测 已很难适应现代安全生产及安全管理工作的要求。其结果是在世界各国的工业生产中不断 发生灾难性的重大事故,造成严重的人身伤亡和巨大的经济损失。这种安全工作与现代化 生产不相适应的严重情况,迫使从事安全工作的专家、学者和管理人员去寻求一种对系统 的安全性可以进行定性与定量评价,能够对事故的发生进行预测的新的安全工作方法;以 便事先给有关人员提岀警示,及时采取有效的预昉措施,减少或笏止事故的发生;安全科 学正是在这种新形势的要求下应运而生的一门新兴学科 在当今社会步入新世纪的开端,随着工业建设,科学技术的迅猛发展,安全科学也随 之日趋成热。安全科学是专门研究事故现象,事故本质及其运动变化規徫.以达到预昉、控 制或减少事故的一门科学。《安全学原理》是以安全科学为基础,以事故致因理论为核心 论述人的因素、物的因素和环境的因素的控制原理和方法。因此,也可以概括地说安全学 原理是研究安全问题的安全观、安全认识论、安全方法论、安全社会原理和安全经济原理 的一:课程 安全学原理》是安全工程专业主要基础课之一,也是相近专业学生学习和了解安全工 程知识的入门课程。使学生通过本谍程的学习,在掌握安全学基本原理的基础上,能够树立 起正确的安全观,运用正确的安全方法指导和开展安全领域中的科学研究、学习与工作,并 在工作中贯彻“安全第一·预肪为主”的指导方针,为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。 术书编审工作是在高等院校安全工程专业教学指导委员会的直接领导下进行的,从教 材大纲的编制、审定及其与相关教材内容的划定,均由安全工程专业教学指导委员会反复 讨论究成。作者严格遵照大纲的规定与要求,结合近年来的教学实践和研究工作,编写了 这本《安全学原理》教材。全书共分六章,内容主要包括五个方面,即绪论,安全观,安 全认识论,安全方法论,安全社会原理和安全经济原理;其中第一章,第二章第三节,第 章,第四章,第五章第二、四节和第六章由林柏泉教授负责編写,第二章第一、二、四节,第五 章第一、三节由张人伟副教授负贲编写,全书由林柏泉和王省身教授负責统编,王省身教授 负责策划,周心权教授负責总审。本书在内容选材和文字叙述上力求做到概念准确、原理简 明、深入浅出和通俗易懂,以便于学生学习和掌握。 本书在编写过桯中参阅了大量的有关资料,在此,谨对原作者表示最诚挚的谢意 由于編者水平有服,书中疏漏和错误在所难免,敬请不吝赐教 编者 年8月18日
录 第一章绪论…… 第一节安全的基本概念及特征… 果和争中中中中,,、· 、安全科学的概念及其认识……………… 安全的基玄特征 第二节安全科学的学科体系及其与相关学科的关系 安全科学的学科体系 24668 安全科学的学科分类… 安全科学的主要研兖内谷… 四、安全科学与其他相关学科的关系 第三节安全科学的发展… 10 安全科学的由米 二、安全科学的发展 第々节安全科学的研究对象…… 1245 思亐题 参亐文献 第二章安全观 第一节安全科学的指导思想 第二节安全本质及安全第一原理 18 安全的本质 18 安仝的规律………………………………………… 安全第一原理 第三节安全价值观…… …22 安全价值的定义及内容 安全价值与生产价值的关系 安全价值的观念件 第四节大安全观…………… 、树立科学大安全观的时代背鼠 科学大安全观的内容 大安全学科体系 思考题 参亐文献………………………………………… 32
第三章安全认识论………… 3 笫一节安全的自然属性和社会属性、安全与事故的关系…… 第二节事故的基本特征…… 第三节事故模式理论… 事故及其影响因素 事故模式理论 38 第四节事故的预防原则……… 、事故法则… 15 二、事故的预防原则 思考题 参考文献………… 第四章安全方法论………………… 第一节本质安全化方法 降低事故发生概率的搢施 389 降低事故严重度的措施 第二节人机匹配法… 防止人的不安全行为 ……………50 防止物的不安全状态 三、人机相互匹配… 第三节生产安全管理一体化方法… 、全面安全管理 安全目标管理 第四节系统方法 系统工程 采用系统工程的方法解决安全问题的理由… 第五节安全教育方法…… 、安全教育的原娴和作用… 安全教育方法………………………………………………68 第六节安全经济方法… 研究安全经济的基本方法…………………………… 二、安仝经济的特点 173 鸡七节高技术系统安全管理方法………… 考题 考文献 第五章安全社会原理 第一节安全文化与企业安全文化
安全文化… 企业安全文化… 三、公共安全文化 第二节安全的社会效应………… 95 安全与社会的稳定直接相关…… 安全工作的重要竹及所面临的挑战…… 96 第三节安全科学与社会科学 第四节安全法规与法制 98 安全法规………………………………………………………………:98 安全法制…… 安全生产及基本要求… ……………1106 思考题 …107 参考文献 第六章安全经济原理………………………………… 10 第一节安全投资与生产投资的关系……………… rIo 安全投资的定量分析 …………110 影响安全投资的因素分析… 113 安全投资合理比例的确定… 第二节安全投资与安全效益…………………………… 115 一、甚木概念 二、安全投资与安全效益的关系 第三节安全效益评价 ……118 安全经济统讨指标体系 119 二、安全经济评价指标 安全经济效益的计量方法 四、安全效益的实际统计和计算 冮、提高安全效益的基本途径… 第四节职业伤害事故经济损失规律与安全经济决策 128 、职业伤害事故经济损失规律 128 安全技术措施费的筹集与管理 134 安全设备、设施的折旧方法…… ···· 四、“利益成本”分析决策方法……… 136 安全投资的风险决策… 六、安全投资的综合评分决策法 140 思题 参考文献
第一章绪论 安全,是人类生存和发展的最基本要求,是生命与健康的基本保障;一切生活、生产 活动都源于生命的存在,如果人们失去了生命,也就失去了一切,所以安全就是生命。从 人类对科学需要的角度来说,科学大致有两个方面:一是人类为满足物质生活和社会文化 生活的需要,而对物质生产和精神生产及其规律进行的认识活动和认识的结果,我们称其 为生产科学;二是人类为保全自己身心的需求,而对客观事物及其规律进行的认识活动和 认识的结果,我们称其为安全科学(我国也有称其为“劳动保护科学”的,以下同)。在这 里,“安全”是广义的,其中包含着人的健康、舒适、愉快乃至亨受。由于安全现象极为普 遍地存在于人类生产和生活的所有活动时间和空间领域,使之司空见惯,反而不易被人们 认识其中统一的科学规律性。同时,尽管这门科学和人类利益联系极为密切,但人们对其 研究的甚少,更缺乏自觉。因此,需要人们广泛地进行研究,以认识和掌握其中的科学规 律性,使人们能够更安全地工作和生活。 第一节安全的基本概念及特征 目前,一般认为,安全通常是指各种事物对人不产生危害、不导致危险、不造成损失、 不发生事故、运行正常、进展顺利的状态。即,安全是指使人的身心不受到危害、感到有 保障、太平、圆满等的事物存在与变化状态。安全与否是从人的身心需求的角度或着眼点 提出来的;是针对与人的身心存在状态(包括键康状况)直接或间接相关的事或者物而言 对于与人的身心存在状态无关的事物来说,根本不存在安全与否的问题。此外,对于该事 物自身可靠性问题,有人习惯性地归人“安全"的范畴,严格地讲不恰当,因为该问题不能界 定在安全科学所研究的安全内涵和外延范围之内。这里所指“相关的客观事或者物”的外延 包括人的躯体和心理存在状态,也包括造成这种存在状态的各种外界客观事物的保障条件。 人的躯体和心理存在状态”是着眼于外界客观事物(或称环境因素)作用下的存在状 态。如果只是单纯着眼于人自身内部的话,它属于医学并被医学界界定为“健康”。关于健 康的概念,早在1948年就被世界卫生组织做了定义并取得了科学界的公认:“健康是在躯 体、精神和社会上的一种完满状态,而不仅仅是没有疾病和虚弱。”因此,安全首先是指外 界条件使人处于健康状况。具体地说,安全是指在外界不利因素作用下,使人的躯体及其 生理功能免受损伤、毒害或威胁,以及使人的心理不感到惊恐、危机或害怕,并能使人健 康、舒适和高效能地进行生产、生活、参与各种社会活动。而不仅仅是使人处于一种不死、 不伤或不病的存在状态。另一方面,安争亦指使人的身心处于健康、舒适和高效能活动状 态的客观保障条件,即物质的或者与物质相联系的客观保障因素。我们将人的存在状态和 事物的保瘴条件有机地结合起来,就得出了整个安全的科学概念:安全是人的身心免受外 界(不利)因素影响的存在态(包括健康状况)及其保障条件。换句话说,人的身心存 在的安全状态及其事物保障的安全条件构成安全的整体。人的身心安全程度及其事物保障
的可靠程虔构成安仝度(即安全量)的概念。确立安全量的概念是确立安仝的科学概念的 具体表现,也是安全达到科学分析高度的必要前提 安全分为狭义安全与广义安全。狭义安全是指某一领域或系统中的安全,如生产安全 机械安仝、矿业安全、交通灾全、消防安全、航笮安仝、建筑安仝、核工业安全等,狭义 安全具有技术安全的含义·即人们通常所说的某一领域或系统中的安全技术问题。广义安 全,即大安全,是以某一领域或系统为主的技术安全扩展到生活安全与生存安全领域,形 成生产、生活、牛存领域的大安全,广义安全是余民、全社会的安全 、安全科学的概念及其认识 前面已经说明了“安全”,是指人的身心免受外界(不利)因素影响的存在状态(包括 健康状况)及其保障条件、“科学”是人类认识和揭示客观事物的本质及其运动、变化规律 的活动过程及其系统的成果,最终目的是解决客观事物是什么和为什么的道理。安全科学 是认识和揭示人的身心免受外界(不利)因素影响的安全状态及保障条件与其转化规律的 学问:即,安全科学是专门研究安全的本质及其转化规律和保障条件的科学 人类诞生以来,就离不开生产和安全这两大堪本需求。然而,人类对安全的认识却长期 落后于对佧产的认识、随着生产力和科学技术的高度发展,保障安全的必要性、迫切性和实现 安仝的可能性都在同步增长:人类对安全认识的历史发展过程,大致可以分为四个阶段 第一个阶段是工业革命前,生产力和仅有的自然科学都处于白然和分散发展的状态,人 类对自身的安全问题还未能自觉地去认识和主动采取专门的安全技术措施,从科学的高度 米看,还处于尢知(不自觉)的安全认识阶段。 第二阶段是工业革命后生产中巳使用大型动力机械和能源,导致生产力和危害因素 的同步增长(如:汽车的发明,导致交通半故的增长:采矿业的发展,导致矿业灾害事故 的增加)迫使人们对这些局部人为危害问题不得不进行深人认识并采取专门的安全技术措 施,于是发展到局部的安全认识阶段 第三阶段是由于形成了军事工业、航空工业、特别是原子能和航天技术等复杂的大生 产系统和机器系统,局部的安全认识和单一的安全技术措施已无法解决这类生产制造和设 备运们系统巾的安全问题,必须发展与生产力相适应的生产系统、安全技术措施,于是进 人系统的安全认识阶段 第四个阶段是当今的生产和科学技术发展,特别是扃科技的发展,静态的系统安全技 术揹和系统的安仝认识即系统安仝工程理论,已不能很好地解决动态过程中随机发生的 安全问题,必须吏深人地采取动态的安全系统工稈技术措施和进行安全系统认识。这就是 当前在进人动态的安仝认识阶段,这个阶段不仅耍创立安全科学,还要使安全科学与技 术在人类的大科学技术整体中确立自己独立的科学技术体系,在人类整个生产、生活以及 生存过程中显示出它的F大作用 安全科学虽然是20世纪80年代才开始在国内外兴起,但发展很快。它的诞生首先是 以它圬学科理论刊物出版和世界性学术会议召开为标志。1974牛美国最早出版《安全科学 文摘丶杂志,1981年德国安全专家库尔曼发長《安全科学导论》专著(德文版)1990年 9月在德国科隆市举行了第一次世界安全科学大会,1991年1月中国劳动保护科学技术学 会创办了这个学科的理论刊物《中面安全科学学报》并向国内外公开发行,同年5月,由
1个国家17名编委共同编辑,并已出版14年之久的园际性刊物《职业事故杂志》在荷兰 宣布改名为《安令科学}再就是高等阬校三级学位(博士、硕十和学士)学科、专业教育 的确立·我国设置安余工程专业的普通高等院校有50多所,自1986年中国矿业大学获得 安全技术及工程博土、硕十学位授予权以米、到日前为止,安仝L程类研究生并具有硕士 学位授予杈的院校有21所、博学位授予权的院校有6所、有3个博士后流动站,1996年 中国矿业大学安全技术及工程学科承担了国家“211T程”重点学科设项H,1999年中 冈矿业大学还获准设置国家长江学者特聘教授设岗学科(安全技术及工程)、202年中国矿 业大学安全技术及工程学科和西安科技学院安全技术及⊥程学科被批准为国家级重点学 科。安仝工程、卫生T程、职业!生医学以及安仝系统T程和安全管理工程等程技术与 技术科学两个安全科学技术层次,在国内外也都已逐步走向成熟并开始向基础科学和哲学 层次升华.初步提出了安全科学的学科体系,奠定了安个科学进一步发展的良好基础 安全[程中的儿个基本概念 安全指标 安全指标是指:在一定的条件下,个生产(或生活)系统,在完成其功能的过程中 所产生的事故损失的可接受水平 2.本氏安全化 本质安全化一般是针对某…个系统(或设施)而言,是表明该系统的安全技术与安全 管理水平已达到了本部门当代的基本要求,系统可以较为安全可靠的运行;但并不表明该 系统绝对不会发生事故。其原因为: (1)本质安全化的程度是相对的,不同的技术经济条件有不同的本质安全化水平,当 代本质安全化并不是绝对本质安全化。由于技术经济的原因,系统的许多方面尚末安全化, 事故隐患仍然仔在·事故发的可能性并未彻底消除,只是有了将事故损失控制在被接受 程度上的可能性。 ()生广是一个动态过程,许多情况事先难以预料。人的作业还会因健康或心理原因 引起某种失误·机具及设备也会因日常检査时未能发现的缺陷产生临时性故障,环境条件 也会由于自然的或人为的原因而发牛变化,因此·人机环境系统日常随机的一般性事 故挝失并未彻底消除。 3.危捡物质 一种物质或若干种物质的混合物,由于它的化学、物理或毒性特性,使其具有易导致 火灾、爆炸或中毒的危险物质 4.重事欤 上业活动屮发生的重大火灾、爆炸或毒物泄漏事故,并给现场人员或公众带来严重危 害,或付财产造成重大损失·对环境造成严重污染的事故称之为重大事故 5.重不危险源 长明地或临时地生产、加工、搬运、使用或储有危险物质且危险物质的数呈等于或 超过国家法律、法枧和相关标准规定的一种或类特定危险物质的单元(或设施)称为重 大危险源 6.安全评价 安仑评价是指对于一个生产(或生活)系统存在的危险性进行的定性和定量分析,得
出系统发生危险性的可能性及其后果严重程度的评价。在安全评价过程中可以有:系统安 全评价、随机安全评价等 系统安全评价的对象、,可以是一个人机环境系统,也可以是其中某一个子系统。对 于介业的系统安仝评价就足对企业人一机一环培系统木质安全化程度的评价,其标准就是 对该企业所属行业客观的人一机一环境系统木质安全化程度的控制水平。原机电工业部颁 布的《机械工厂安全性评价标准》即属于命业系统安全评价标准。 系统安全评价是系统安全管理的起点,也是它的归宿。生产系统通过实行系统安全评 价,找出问題并整改、运行一个时期后,又需第二次评价,当其行业的技术经济条件有较 明显提高时,就需修订和提高安全评价标准,如此不断评价,生产系统的本质安全程度将 不断提高,使安全生产形成最佳的良好循环 随机安全评价是对于生产过程中随机事故进行的危险性评价。随机安全评价需结合具 体生产工作作危险性预先分析,根据分析结果,确定对人一机一环境系统应采取的安全措 施·这种对事故的预先分析订以是对朱产中危险点作预先分析,即根据危险的性质确定安 全管理的对策及定时检查的时间问隔:也可以对每日具体的作业任务进行危险性预先分析 然后确定作业安全的技术及管理措施随机安全评价是日营安全管理T作的主要依据之 有危验 生产(或生活)中离不开能量,同吋能量也是造成生产(或生活)灾害的必要条件。能 量寓于生宀的物质条件(设备、物料等)中,不同的设备及物料中保有的害能量是不同 的、保有同样能量的设备及物料,当发生事故时,能最自由释放的形式也不相同。因此,造 成灾害的程度各不相同 固有危险度是指一个生产(或牛活)系统,由于自身功能的需要必须具备某些设备及 物料·其设备及物料失控时可能造成灾害的严重稈度 有危险度可以用两个参数来确定 (1)设备及物料单位计量具有的致害能力 2)系统中拥有各种设备及物料的容量 个生产(或生活)系统中,拥有大量的设备及物料,不必对其全部进行计算,一般 只选拦致害能力较大的设备及物料作计算依据 之须指出,固有危险度是对系统自身存在危险性的一种量化描述,在分析其致害能力 时并未考虑某台设备防护、保护功能的强弱,及对物料控制技术的高低和环境影响因素等 外因、文巾固有危险度是在不考虑系统本质安全化程度时,对系统中自身物质条件危险性 进行的分析 显然系统固有危险度是实现其本质安全化时的重要依据之一,越是固有危险度大的系 统·《其本质安全化程度的要求也应越高。因此,固有危险度应是系统安全评价中前一项 重要响参数 、安全的基本特征 安仝科学是研究安全的本质及其运动规律的科学,安全的本质是实现人物一环境之 间的相互协调,要认识安全的本质,首先就需要探讨其基本持征,安全的基本特征主要表 现为:
安全的必要性和普遍性 安全是人类生存的必要前提,安全作为人的身心状态及其保障条件是绝对必要的。而 人和物遭遇到人为的或天然的危害或损坏极为常见,因此,不安全因素是客观存在的。人 类生存的必要条件首先是安仝,如果生命安全都不能保障,生存就不能维持,繁衍也无法 进行。实现人的安全又是普遍需要的。在人类活动的切领域,人们必须尽力减少失误、降 低风险,尽量使物趋向本质安仝化,使人能控制和减少灾害,维护人与物、人与人、物与 物相互间协调运转,为生产活动提供必要的基础条件,发挥人和物的牛产力作用。 2,安全的随机性 安全取次于人、物和人与物的关系协调·如果尖调就会岀现危害或损坏。安全状态的 存在和维持时间、地点及其动态平衡的方式等都带有随机忙。因前保障安全的条件是相对 的、限定在某个时空,条件变了,安全状态也会发生变化,故实现安全们其局限怍和风险 性 3.安全的相对性 安仝标准是相对的,因为人们总是逐步揭示安全的运动规律,提高对安全本质的认识 向安全本质化逐渐逼近。影响安全的因素很多、以明显和潜隐形式表征客观(宏观)安全 安全的内涵引申程度及标准严格程度取决于:人们的生理和心理承受的范围,科技发展的 水平和政治经济状况,社会的伦理道德和安仝法学观念,人民的物质和精神文明程度等现 实条件安全标准应当成为保护公众的安仝规范,并以严格的枓学依据为基础。公众接受 的相对安全与本质安全之间有差距,现实安全标准是有条件的、相对的,并随着社会的物 质和精砷文明程度提高而提高 1.安全的局部稳定性 无条件地追求绝对安全,特别是巨系统的绝对安全是不可能的。但有条件地实现人的 局部安全或追求物的木质安全化,则是可能的、必须的。只要利用系统工程原理调节、控 制安伞旳要素,就能实现局部稳定的安全。安全协调运转正如可靠性及工作寿命一样,有 一个可复量的范闱、其范围由安仝的局部稳定性所决定 5.安全的经济性 安全与否,直接与经济效益的增长或损失相关。保障安全的必要经济投入是维护劳动 者的生玍流动能力的基条件,包括安全装置、安全技能培训、防护设施、改善安全与卫 生作业条件、防护川品等方面的投人,是保障和冉生产力的前提:安全科学技术(含安 全管理作为第一生产力,不仅可提高生产效率,而且对维护和保障生产安全运转、人的 生命和健康具有重要作用。它作为生产力投入有其馈赠性的经济价值,包括创造的立品本 身的安全性能冋样含有安仝的潜在经济价值,另-·方亩安全保障不出现危险、伤害和损坏 〈本身就减少了经济负效益)等于创造了经济效益。 6.安全的复杂性 安全与否取决」人、物、环境及其相关系的协调,实际上形成了人(主体)一机 对象)-环境(条件)运转系统,这是一个自然与社会结合的开放性巨系统。在安全活动 屮、由于人的主导作用和本质属性,包折人的思维、心理、生理等因素以及人与社会的关 系、即人的生物性和社会性,使安全问题具有极大的复杂性、安全科学的着眼点是从维护 人的安全角度去研究某系统的状态,最终使该系统成为安全系统
