安全科学基础PPT课件

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1、吉林化工学院授课课件安全第一，预防为主2024/7/312课程教学简介一、课程的性质和目的安全工程学是安全专业的一门必修课。安全工程学课程主要介绍安全科学理论、安全科学的方法及其在安全工程中的应用。由于安全问题是社会共同关心和面临的一个迫切问题，因此，本课程所介绍的基本理论和方法可广泛地应用于工业领域。该课程教学的目的是通过对该课程的学习，掌握安全科学的基本理论与方法，为学习后续课程及相关课程打下坚实必要的基础，另一方面培养利用安全科学的方法论分析和解决实际问题的能力。安全第一，预防为主2024/7/313二、课程教学内容本课程主要讲授安全科学的基本理论及其在安全工程中的应用，其内容包括：安全

2、科学基础、安全生理和心理、安全系统工程、安全控制工程、安全人机环境工程、安全管理工程、安全经济。课程的难点为安全科学中涉及的基本理论。安全第一，预防为主2024/7/314三、课程教学的基本要求1主要以课堂讲授为主，并安排一定的课堂讨论。2课后布置适当的作业，以加深对基本概念的理解；熟练地运用所学理论进行分析和计算。3考核方法：期末闭卷考试。平时成绩占30%，平时成绩主要根据平时出勤、听课、完成作业、课堂讨论、提问等各环节进行综合评定。安全第一，预防为主2024/7/315四、建议教材与教学参考书1何学秋等，安全工程学，中国矿业大学出版社，20002赵云胜等译，安全科学导论，中国地质大学出版社

3、，19913曲和鼎等，安全软科学的理论与应用，天津科技翻译出版公司，1991安全第一，预防为主2024/7/3166中国安全科学学报杂志7安全与环境学报杂志8工业安全与环保杂志9安全杂志10工业安全与除尘杂志11现代职业安全杂志第一章 安全科学基础主讲教师：刘辉吉林化工学院环境与生物工程学院E-mail:Tel:15843267240（小号:610582）安全第一，预防为主2024/7/318本章主要内容第一节 安全问题与安全科学发展历程第二节 安全科学的哲学基础 第三节 安全科学定义、性质、对象分类 第四节 安全科学数理基础 第五节 安全科学的流变突变规律安全第一，预防为主2024/7/31

4、9第一节 安全问题与安全科学发展历程一、安全问题的提出 1.在古石器时代，人类的祖先挖穴而居，栖树而息，完全依附于自然。人类处于被动适应地位，面临的威胁主要来自雷、电、风等自然灾害及野兽的侵袭。 2.跨入农业社会后，人类逐渐摆脱大自然的束缚，开始改造自然，人为灾害开始越来越多，这一时期主要的安全问题来自自然灾害和人为灾害。 3.到了工业时代，人类开始利用技术创造文明，但技术的发展也给人类带来了灾难，具体包括以下几个方面：安全第一，预防为主2024/7/3110工业时代后人类面临的安全问题（一）大气污染问题 （二）核灾害（三） 化学污染问题（四）航空航天工业灾害（五）交通运输事故（六）工业、矿山

5、灾害 安全第一，预防为主2024/7/3111（一）大气污染问题随着地球上人口的急剧增加，人类经济增长的急速增大，地球上的大气污染日趋严重，其影响也日趋加深，出现所谓的全球环境问题。目前，全球性大气污染问题三个方面：温室效应：大气中某些痕量气体含量增加，而引起的地球平均气温上升的情况，则称温室效应。这类痕量气体，即叫温室气体，主要包括CO2、CH4、O3、N2O和氯氟烃（氟利昂）等，其中尤以CO2的温室作用最明显。酸雨：酸雨是指pH56的雨雪或其它方式形成的大气降水（如雾、露、霜），是一种大气污染现象。酸雨的危害主要是破坏森林生态系统，改变土壤性质与结构，破坏水生生态系统，腐蚀建筑物和损害人体

6、的呼吸道系统和皮肤。臭氧层耗竭 臭氧是大气中的微量气体之一，其主要浓集在平流层中20-25km的高空，即大气的臭氧层。臭氧层对保护地球上的生命界以及调节地球的气候都具有极为重要的作用。然而，近些年来，由于在平流层内运行的飞行器日益增多，人类活动产生的一些痕量气体如N0。和氯氟烃等进入平流层，使臭氧层遭到破坏，以致于在南极上空出现了“臭氧空洞”。安全第一，预防为主2024/7/3112安全第一，预防为主2024/7/3113（二）核灾害核的可怕之处在于 其放射性物质的辐射物，可以杀伤动植物的细胞分子，破坏人体的DNA分子并诱发癌症。核事故虽然很少但在历史上并不少见：1） 年月日，大火烧毁了英国温

7、斯克尔核综合设施的一座生产钚的反应堆的堆芯，向大气中放出放射性云雾。这次辐射泄漏导致数十人患癌症而死亡。2）年冬季，在苏联乌拉尔地区克什特姆城附近发生了一次严重事故。据首次披露这次事故情况的一位俄罗斯科学家估计，这次事故使数以百计的人因核辐射而患病死亡。 3）1年月日，美国的爱达荷福尔斯的一个核电站的一座实验反应堆发生事故，造成三名技术人员死亡。 4)年月日，苏联的第一艘核动力潜艇辐射泄漏，造成艇长和名乘员死亡。辐射泄漏的原因是潜艇的两座反应堆之一的控制系统中的一条管道破裂。安全第一，预防为主2024/7/31145）年月日，在宾夕法尼亚州的哈里斯堡附近的三英里岛发生了美国最严重的核电站事故。

8、反应堆之一部分熔化，使放射性气体泄入大气中，居民被迫撤离。 6） 年月。英国塞拉菲尔德核电站意外地把放射性废料排入爱尔兰海，导致环境保护主义者们要求关闭这座核电站。 7） 1986年4月26日，世界上最严重的核事故在苏联切尔诺贝利核电站发生。使辐射泄漏到欧洲很大一部分地区。爆炸的直接后果是人死亡，数十万人从这个地区撤离。 8） 年月日，一次爆炸摧毁了为苏联海军核动力舰艇服务的什科托沃舰船修理设施。这次事故造成人死亡，许多人因为遭受核辐射而在事后死亡。 9） 年月日，在美国俄克拉何马州的一座核电站，由于对核材料筒加热不当引起爆炸，造成一名工人死亡，人受伤。 10）近期，轰动世界的：2001年8月

9、12日，俄国库尔斯克号核潜艇沉没事件。安全第一，预防为主2024/7/3115(三） 化学污染问题它污染了空气和水源、侵蚀了土壤、扰乱了大气循环、化学循环和生物循环，使地球患上了“综合不适症”。如：备受关注的2005年11月13日吉林石化公司双苯厂爆炸事故引起的松花江水环境污染问题安全第一，预防为主2024/7/3116（四）航空航天工业灾害航空航天的发展不仅把地球变得更小，还是我们探索太空的手段，但是由于其对技术要求的精确性和稳定性，事故不断：1）前苏联宇航员科马洛夫，1967年4月24日乘联盟1号飞船返回地面时，因降落伞未打开，成为第一位为航天殉难的宇航员。2）1986年1月28日，美国挑

10、战者号航天飞机起飞时发生爆炸，7位宇航员全部遇难，成为迄今最大的一次航天灾难。 3）美国当地时间2003年2月1日上午(北京时间1日晚)，载有七名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球，但在着陆前发生意外，航天飞机解体坠毁，7名宇航员全部遇难。安全第一，预防为主2024/7/3117（五）交通运输事故山西沁源特大交通事故：2005年日时左右，沁源县第二中学的学生在公路上跑操，一辆带挂车的大货车撞向学生队伍酿成事故。共造成名学生和名教师遇难。2005年12月24日15时40分，内蒙古自治区巴彦淖尔市运通运输有限公司驾驶人王云驾驶蒙L07963号大客车，由巴彦淖尔

11、市临河区驶往鄂尔多斯市杭锦旗吉日嘎朗图镇渡口村，当车辆驶过吉日嘎朗图镇境内黄河浮桥驶上河滩后，在通过其中部分结冰河滩（正常状态为土路河滩，黄河涨水结冰形成冰面）时，车辆压破冰层沉入水中。经初步调查，该车乘载37人（核载29人），目前9人生还，25人死亡，其余3人下落不。安全第一，预防为主2024/7/3118摘自公安部统计结果：2005年，全国共发生道路交通事故450254起，比2004年减少67635起，下降13.1；造成98738人死亡，同比减少8339人，下降7.8；造成469911人受伤，同比减少10953人，下降2.3；直接财产损失18.8亿元，同比减少5.1亿元，下降21.2。万车

12、死亡率为7.6，比2004年减少2.3。8名分别来自澳大利亚、美国和英国的科学家就一项2000年公路安全蓝图的计划进行研究，估计在未来15年中，全世界将有600万人死于公路交通事故，35000万人因车祸受伤。这远远超过有史以来任何一年战争伤亡人数，或瘟疫死亡人数。安全第一，预防为主2024/7/3119汽汽车连环相撞相撞安全第一，预防为主2024/7/3120（六）工业、矿山灾害现代工业是一把“双刃剑”，不仅创造了巨大的财富，而且为人类带来了前所未有的各种灾害。它在很大程度上改变了灾害的原有属性，使许多自然灾害成为人为灾害，使许多危害程度轻的灾害上升为人类无法控制、造成巨大损失的灾难。煤矿开采

13、不但给环境带来了巨大灾害，也给采矿工作者造成了沉重伤害。技术在人类的生产和生活中越来越变的普及化、复杂化和大规模化，使得技术带来的益处与恶果之间的矛盾越来越激烈和尖锐，迫切需要发展一门新的交叉科学安全科学。安全第一，预防为主2024/7/3121摘自2005年全国煤矿安全生产状况简要分析及对策措施：2005年，全国煤矿共发生死亡事故3341起，死亡5986人。2005年煤矿仅百人以上的矿难就发生了4起：一是2月14日辽宁阜新孙家湾瓦斯爆炸；死亡214人。二是8月7日广东梅州大兴煤矿透水；死亡123人。三是11月27日黑龙江七台河东风煤矿煤尘爆炸；169人死亡四是12月7日河北唐山刘官屯煤矿瓦斯

14、爆炸。安全第一，预防为主2024/7/3122非煤矿山行业也事故多发。如，11月6日河北邢台石膏矿事故，死亡34人；11月13日中石油吉化双笨厂爆炸，还造成了水体污染；12月15日吉林辽源医院发生火灾，死亡40人；12月22日，四川都江堰修公路打隧道打出瓦斯来，发生瓦斯爆炸，死亡44人。安全第一，预防为主2024/7/3123安全现状（摘自文献数据）全球每年约有3 2 0 万人死于技术失控和失策导致的灾难，占死亡总人数的5.2% ；每死亡一人就有4人留下残疾，每年造成的直接经济损失高达国民生产总值的2.5% （损失指数）；每年要拿出国民生产总值3.5%用于应急救援。安全第一，预防为主2024/

15、7/3124我国是世界上灾害和安全问题最为严重的国家之一。2000年全国共发生各类事故81.6万起，死亡11万多人。按照国际通常使用的计算方法，造成经济损失约1600亿元，占当年G D P 的2左右。王政 (2001年03月13日:人民日报第十版 )，我国每年因各类事故造成的经济损失在1500亿元（约占GDP的2%）以上。-国家安全生产监督管理局国家安全生产科技发展规划（20042010）M北京：中国劳动社会保障出版社，2004 安全第一，预防为主2024/7/3125二、安全科学的发展历程 （一）我国安全科学的发展历程 （二）国外安全科学的发展历程 安全第一，预防为主2024/7/3126（

16、一）我国安全科学的发展历程我国安全科学的发展大体可分为两个阶段：第一阶段从建国初期到70年代末： 劳动保护的行政管理和业务监督都得到了较好的发展，从中央到地方都设立了专门机构并配备了相当数量的专职人员。安全科学研究和专业人才培养教育工作开始起步，科研机构仅有：劳动部劳动保护科学院研究所，卫生部劳动卫生研究所、冶金部安全技术研究所及煤炭科学院下设的部分研究室，研发人员仅1000余人。第二阶段从70年代末到现在 1、劳动保护的行政管理和宣传教育工作得到加强。 2、 到1983年全国建成安全类科研机构31所，研发人员达到4000余人； 3、高等安全专业教育发展速度加快，1984年7月高等学校工科专业

17、目录下达后，全国已有设置安全工程专业类高校30 余所；分布遍及煤炭、地质、石油、机械、化工、兵器行业。 4、并形成了本科、硕士、博士、博士后学历教育。安全第一，预防为主2024/7/31275、近年来安全工程专业发展迅猛，在1998年国家教育部高校本科专业目录中，安全工程专业（代号：081002）与环境工程专业（代号：081001）同属环境与安全类（代号：0810）一级学科。1）全国开办安全工程本科专业的高校已经达到75所，2）目前我国已有11所高校有安全技术及工程博士学位授予权，有33所高校有硕士学位授予权（不含科研院所），大多数开办安全工程专业的高校为普通院校；3）开办安全工程专业的高等院

18、校的类型很多，有军工、化工、石油、矿业、土木、交通、能源、环境、经济等，也证明了安全学科是一个涉及面极广的综合交叉科学；4）2005年全国安全工程专业本科生招生人数接近3900名。安全第一，预防为主2024/7/3128安全第一，预防为主2024/7/3129安全第一，预防为主2024/7/3130安全第一，预防为主2024/7/3131（二）国外安全科学的发展历程随着西方工业革命的发展，安全科学也逐步发展：1）起初，资本所有者把损害工人的生命和健康，压低工人的生存条件本身看作不变资本使用上的节约；2）后来不得不拿出一定资金改善工人的劳动条件；3）再来发展到系列的安全科学有关的组织和科研机构。

19、到70年代末，安全教育已经在美国发展起来,设立了卫生工程、安全工程、毒物学和安全教育方面的硕士和博士位。日本在研究安全方面虽起步较晚，但发展却较快。综上所述，安全科学的发展分为三个阶段：安全第一，预防为主2024/7/3132经验型阶段（事后反馈决策型）：长期以来，人们认为安全仅仅以技术形式依附于生产，从属于生产，仅仅在事故发生后进行调查研究、统计分析和采取整改措施，以经验作为科学，安全处于被动局面，人们对安全的理解与追求是自发的模糊的。安全第一，预防为主2024/7/3133事后预测型（预期控制型）：人们对安全有了新的认识，运用事件链分析、系统过程化、动态分析与控制等方法，达到防治事故的目的

20、。传统的安全技术建立在事故统计基础上，这基本属于一种纯反应式的。安全科学缺乏理性，人们仅仅在各种产业的局部领域发展和应用不同的安全技术，以至对安全规律的认识停留在相互隔离、重复、分散和彼此缺乏内在联系的状态。安全第一，预防为主2024/7/3134综合系统论（综合对策型）：认为事故是人、技术与环境的综合功能残缺所致，安全问题的研究应放在开放系统中，安全具有科学性、系统性、动态性的特点。从事故的本质中去防治事故，揭示各种安全机理并将其系统化、理论化，变成指导解决各种具体安全问题的科学依据，在这一阶段中安全科学不仅涉及人体科学和思维科学，而且涉及行为科学、自然科学、社会科学等所有大的科学门类。安全

21、第一，预防为主2024/7/3135第二节安全科学的哲学基础一、安全与危险的统一性与矛盾性;二、安全科学的联系观和系统观;三、安全中的质变与量变;四、安全问题的简单性、精确性和模糊性；五、安全事件的必然性和偶然性。安全第一，预防为主2024/7/3136一、安全与危险的统一性与矛盾性（一）安全的相对性1绝对安全状态不存在2安全标准是相对的3对安全的认识是不断深化的（二）危险的绝对性 危险存在于一切系统的任何时间和空间中。（三）安全与危险的矛盾统一性1对立性：安全度越高危险势就越小；安全度越小危险势就越大。2统一性：互相依存，共处统一体中 存在着向对方转化的趋势安全第一，预防为主2024/7/3

22、137二、安全科学的联系观和系统观客观世界普遍联系的是唯物辩证法观点之一。安全科学欲反映对安全与危险造成影响的因素的内在规律性，必须全面地分析各要素，利用各个学科已取得的成果，对开放的大系统进行分析和综合，找出安全的客观规律和实现途径。分析中要注意区分主要原因和次要原因，内因和外因、直接原因和间接原因等，在全面分析的基础上又要集中力量抓主要矛盾。在安全领域中，各种安全和危险要素很多，叠加在一起整体影响力会大大增加，所以为了实现系统总体功能向有利的方向发展，我们必须对各要素统筹兼顾，增加安全因子的整体功能，削弱危险因子的整体功能。决不能头痛医头、彼此隔离，那样会大大降低系统的安全功能。安全第一，

23、预防为主2024/7/3138三、安全中的质变与量变 哲学中的量变与质变，在安全科学中表现为流变与突变。-来自恩格斯在自然辩证法中的话。 统一性表现在三个方面：1流变与突变的相对性。离开了流变，就无所谓突变；离开了突变，流变也无从谈起。2流变与突变的层次性在不同物质层次上，流变和突变有具体表现形式。低层次的突变，高层次可能属于流变。3流变与突变的相互转化安全第一，预防为主2024/7/3139四、安全问题的简单性、精确性和模糊性（一）简单性和复杂性1简单性：（1）复杂系统可分解成简单要素、单元（2）复杂系统内外部的联系遵循简单的规律。2复杂性：安全系统中包含无穷多层次的矛盾，形成极为复杂的结构

24、和机制，与外部世界又有多种多样的联系，存在多种相互作用。安全第一，预防为主2024/7/3140（二）精确性和模糊性安全科学的认识，总是从模糊走向精确，模糊和精确是辨证统一的。模糊性可以说明精确性，适当的模糊反而精确。但是，模糊定性描述的边界太广，将会降低安全程度。 在具体情况下，有必要处理好精确性和模糊性的关系。安全第一，预防为主2024/7/3141五、安全事件的必然性和偶然性必然性就是客观事物的联系和发展中不可避免，一定如此的趋势。偶然性是在事物发展过程中由于非本质的原因而产生的事件，它在事物的发展过程中可能出现，也可能不出现，可以这样出现，也可以那样出现。比如：具有自燃倾向的煤在富氧和

25、蓄热的条件下必然自燃，但条件的具备带有很大的偶然性，且这种偶然性完全服从于火灾系统内部隐藏的必然性。 二者相互联系，相互依赖，在一定条件下相互转化。安全第一，预防为主2024/7/3142安全科学在分析认识问题上要做到 马克思哲学是世界观又是认识世界、改造世界的方法论，搞安全要以它为指导，做到：1 一切从实际出发2 在普遍联系中把握事物的本质3 在动态中把握安全规律4 矛盾分析法安全第一，预防为主2024/7/3143一、安全的科学概念1）“安”字指不受威胁，没有危险等，可谓无危则安；“全”字指完满、完整、齐备或指没有伤害、无残缺、无损坏、无损失等，可谓无损则全。显然，“安全”通常是指免受人员

26、伤害、疾病或死亡，或引起设备、财产破坏或损失的状态。2）Theconditionofbeingsafe;freedomfromdanger,risk,orinjury.-美国传统词典（双解）定义3）科学定义：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。第三节安全科学的定义、性质、对象及分类安全第一，预防为主2024/7/3144美国心理学家（A.B Maslow)认为安全是人类基本需求之一 自我实现自我实现 丰富知识，取得成就丰富知识，取得成就尊尊 重重 需需 求自尊、自信、取得承认求自尊、自信、取得承认 社交需求社交需求 希望成为集团或成员希望成为集团或成员 安全

27、安全 需求需求 希望无伤、不受伤希望无伤、不受伤生理生理 需求需求 衣、食、住、行衣、食、住、行安全第一，预防为主2024/7/3145二、安全科学(safety science)的定义 正如管理学虽然有100多年的理论和实践史，但其概念、定义仍不统一一样，安全科学从它诞生的那天起，安全工作者对安全科学的定义各有论述，也不统一。-库尔曼阐述：安全科学的主要目的是保持所使用的技术危害作用绝对的最小化，或至少使这种危害作用限制在允许的范围内。安全第一，预防为主2024/7/3146安全科学的最终目的是将应用现代技术所产生的任何损害后果(damage effects)控制在绝对的最低限度内，或者至少

28、使其保持在可容许的限度内这里所指的损害(damage)可以是技术引起的事故(accident）也可以是其他破坏(destruction)或损失(loss），例如，技术装备(technical installation)导致的环境污染所带来的破坏或损失。-安全科学导论中的原话。他把安全科学的研究对象定义在技术应用中的可能危险产生的安全问题。要求技术必须有一定的安全度（degree of safety）。安全第一，预防为主2024/7/3147-J.格森定义：安全科学研究人及技术和环境之间的关系，以建立这三者的平衡共生态（equilibrated sysbiosis）为目的。-刘潜定义：安全科学是

29、专门研究人们在生产及其活动中的身心安全（含健康、舒适、愉快乃至享受），以达到保护劳动者及其活动能力，保障其活动效率的跨门类、综合性的横断学科。安全第一，预防为主2024/7/3148-有学者认为：研究生产中人-机-环境系统，实现本质安全化及进行随机安全控制的技术和管理方法的工程学特指安全科学。-现今定义：安全科学是研究事物的安全与危险矛盾运动规律的科学。研究事物安全的本质规律，揭示事物安全相对应的客观因素及转化条件；研究预测、清除或控制事物安全与危险影响因素和转化条件的理论与技术；研究安全的思维方法和知识体系。安全第一，预防为主2024/7/3149 从以上的定义可以看出，随着安全工作的不断深

30、入，安全的定义在内涵和外延都在不断的发展，目前，安全定义的本质特征体现如下：（1）体现本质安全 从本质上达到事物或系统的安全最适化。 现今的安全科学要区别于传统的安全学问，要做到：变局部分散为整体综合，变事后归纳整理为事前演绎预测，变被动静态受制为主动动态控制。（2）体现理论性、科学性安全科学不是简单的经验总结或推测，要具有科学的理性，不但要研究实现安全目标的技术方法和手段，而且要研究安全的理论和策略。安全第一，预防为主2024/7/3150（3）体现学科交叉性把相关学科的理论和方法综合起来，形成系统的理论。要求注意吸收各个学科的成果。（4）体现研究对象的全面性安全科学的研究对象包括人类生存和

31、发展中面临的一切负效应。（5）体现人、经济、环境和技术功能最优化。安全第一，预防为主2024/7/3151三、安全科学的研究对象（1）安全科学的哲学基础研究安全科学的哲学观，以确立正确安全观和方法论。（2）安全科学的基本理论在马克思主义的指导下，应用现阶段各基础学科的成就，建立事务共有的安全本质规律（3）安全工程与技术研究安全的工程技术问题，如安全系统工程、安全管理工程，人机环境工程等（4）安全科学的经济规律安全第一，预防为主2024/7/3152四、安全科学的学科体系（重点）安全系统是人（men）技术(Technology)环境（Environment）构成的复合系统MET(图1-1)。安全

32、第一，预防为主2024/7/3153构成安全整体的组成部分安全三要素：人、物、人与物关系(man,substance,relationbetweenmanandsubstance)人安全人体物安全物质人与物的关系安全社会：表示了安全人与物在时间和空间上的联系安全第一，预防为主2024/7/3154安全四因素：安全人体：人体能对危害因素具有绝对的抵抗能力安全物质：物质对人绝无危害安全人与物关系（安全社会）：在时间、空间和能量上，人与物的关系呈和谐状态安全系统：在现有三要素基础上，通过信息的反馈、协调和控制，达到整体上的安全状态。安全第一，预防为主2024/7/3155MET系统概括了安全科学的研

33、究领域，包含7个基本子系统，各个子系统提出各个的安全命题： M（人子系统）：安全心理、安全生理、安全教育、安全行为。 E（环境境子系统）：物化环境（劳动卫生环境、防尘、防毒），理化环境（社会环境、社会伦理、社会经济、体制与管理等） T（技术子系统）：可靠性理论、安全技术（防火、防爆、机电安全、机械安全、运输安全等）安全第一，预防为主2024/7/3156MT（人机子系统）：人机关系、人机设计ME（人环境子系统）：人环境关系，职业病理，环境标T（机环境子系统）：环境监测，自动监控MET（人机环子系统）：安全系统工程，安全管理工程，安全法学，安全经济学。安全第一，预防为主2024/7/3157安全

34、科学技术的体系结构：（1）哲学层次是安全哲学（2）科学层次是安全科学（3）基础科学层次是安全学（4）安全技术科学层次安全学结合不同工程学分支形成的具体技术原理与方法。（5）工程技术层次是安全工程 五个层次的知识内容：纵向相互交叉，互为基础；横向相互联系，协同作用 安全第一，预防为主2024/7/3158安全科学哲学医学管理学环境学经济学社会学数理科学混沌理论系统论控制论信息论耗散结构流变论突变论协同学安全学安全技术科学安全工程科学安全工程学图图1-2 1-2 安全科学技术的学科体系安全科学技术的学科体系安全第一，预防为主2024/7/3159安全工程学涵盖了上述安全学、安全技术科学和安全工程科

35、学三个层次。由于安全科学是一门新兴学科，具有跨学科、交叉性、横断性、跨行业的特点，所以安全工程学的研究的问题也就具有广泛性。其研究对象如下所示：安全第一，预防为主2024/7/3160五、安全科学的学科分类（1）国务院学位委员会、国家教委（1997年6月颁布，重新调整后）国务院学位办，教育部研究生工作办公室授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录 教育部研究生工作办公室一级学科：矿业工程 (Mineral Engineering )（0819）二级学科：采矿工程 (Mining Engineering ) （081901 ） 矿物加工工程 (Mineral Processing Engi

36、neering) （ 081902）安全技术及工程 (safety technology and engineering ) （081903）无三级学科（科学研究方向）安全第一，预防为主2024/7/3161 (2) 教育部1998年发布的中国普通高等学校本科专业设置大全 教育部高等教育司（1998年发布专业目录，2001年发布专业设置大全） 11个学科门类：哲学、经济学、法律、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学（下设71个一级类，249个专业）一工学门类 (Category of Discipline: Engineering)（08）一级：环境与安全类 (Environment

37、and Safety)（0810） 环境工程 (Environmental Engineering)（081001）安全工程 (Safety Engineering)（081002） 安全第一，预防为主2024/7/3162（3）国家技术监管局（1992年11月1日）正式颁布的国标GB/T13745-92,即学科分类与代码，将“安全科学与技术”列为一级学科，由5个二级学科和27个三级学科组成安全第一，预防为主2024/7/3163六、安全科学基本原理（补充内容）搞好安全工作，必须依靠科学，依靠技术，在实际工作中灵活运用以下基本原理：事故可预防原理安全有限性原理安全相对性原理安全极向性原理安全第

38、一，预防为主2024/7/3164事故可预防原理安全科学的立足之点就是事故的发生是有规律性和可预防性安全科学就是防止事故灾害发生，尽可能减少事故灾害的损失，损失降低到最低限度。安全策略：安全第一，预防为主安全第一，预防为主2024/7/3165安全有限性原理1 -事故、危险绝对论技术发展和进步是有限的（逐步的）；安全的投入是有限的；事故和危害虽然是可预防的，是难以完全避免的。安全第一，预防为主2024/7/3166安全有限性原理2 -事故、危险绝对论人类在认识自然、改造自然的活动中受到许多社会和技术条件的限制，永远不可能穷尽地对客观世界的认识、完全掌握不断变化的客观世界的发展规律，因而认识总是

39、存在盲区和无知，其实践活动难免有盲目性和冒险性；安全第一，预防为主2024/7/3167安全有限性原理3人们会因为社会、心理、教育等因素的影响而不自觉地制造各种危险。安全第一，预防为主2024/7/3168安全有限性原理安全有限性原理3 3事故发生的概率可以趋于零，事故发生的概率可以趋于零，但不能绝但不能绝对等于零。对等于零。重要地是将事故控制在合理重要地是将事故控制在合理的范围之内。即预定的期望值，或社会的范围之内。即预定的期望值，或社会认可的目标值。认可的目标值。安全第一，预防为主2024/7/3169安全有限性原理安全有限性原理3 3煤炭企业百万吨死亡率煤炭企业百万吨死亡率1t)=1-F

40、(t)R(t)=-f(t) , dF(t)=-dR(t) 安全第一，预防为主2024/7/31107称随机变量x的数学期望为产品的平均寿命，记为，则有安全第一，预防为主2024/7/31108例1：设有一产品的寿命x服从指数分布，求平均寿命解: x服从指数分布，故有R(t)= 0其平均寿命为：安全第一，预防为主2024/7/31109（二）基本事件发生概率计算在系统安全分析及进行定量计算时，必须要首先知道基本事件的发生概率。基本事件的发生概率主要由设备的故障率和人的失误概率决定。对于一般可修复系统，安全第一，预防为主2024/7/311101.设备的故障率可以通过故障试验统计分析得到，但是在实

41、验条件下得到的数据，在实际应用中，设备由于受到温度、湿度、振动、冲击、压力及人为操作的影响，故障率应为：为实验条件下得到的故障率，k为严重系数，一般取值为110。2 人的失误率 通常，人的失误率在0.010.001之间，可乘一修正系数k(k=110)。安全第一，预防为主2024/7/31111对于不可修复系统，设备的单元故障概率为q=1-e-tt式中t设备运行时间例2：某风门200d需修理一次，每次修理时间8h，则有：MTBF=200（d）=20024=4800（h）MTTR=8(h)风门故障率为q=8/4808=0.0017安全第一，预防为主2024/7/31112安全科学的基本术语（补充）

42、1）安全安全是指免受不可接受的风险的伤害。不可接受(承受)风险的发生，通常会带来人员伤害或物的损失，避免此类事件发生的过程和结果可称为安全。2）危害危害是指可能带来人员伤害、疾病、财产损失或作业环境破坏的根源或状态。危害也可理解为危险源或事故隐患。从本质上讲，就是存在能量、有害物质和能量、有害物质失去控制而导致的意外释放或有害物质的泄漏、散发这两方面危害因素。对于危害因素的分类方法有多种，如按事故的直接原因进行分类，则可根据GBT1381692生产过程中的危险、危害因素分为六类：物理性、化学性、生物性、心理生理性、行为性及其他危害因素。此外，也可根据事故类别、职业病类别进行分类。安全第一，预防

43、为主2024/7/311133）事故事故是指造成主观上不希望出现的结果意外发生的事件。分为死亡、疾病、伤害、财产损失或其他损失共五大类。这里所说的疾病包括职业病和与工作有关的疾病。4）风险特定危害性事件发生的可能性与后果的结合就称为风险。风险可认为是潜在的伤害，可能致伤、致命、中毒、设备或财产等损害。风险具有两个特性，即可能性和严重性，如果其中任一个不存在，则认为这种风险不存在。如电击风险，如果能保证在有电击可能性的地方，不许人员进人，就可认为这个风险是并不存在的。风险性可按其严重程度进行分类，因而对系统的风险性应进行风险评价安全第一，预防为主2024/7/311145）职业病职业病是指企业、

44、事业单位和个体经济组织的劳动者在职业活动中，因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害物质等因素而引起的疾病。职业病的分类和目录由国务院卫生行政部门会同国务院劳动保障行政部门规定、调整并公布。6）风险评价评价风险程度并确定其是否在可承受范围的全过程称为危险度评价或安全评价。如果风险分析过程中发现系统中存在风险性，就必须估价它在系统运行中的可承受性，即评价其严重程度或可能性，以确认其是否在可承受的范围。安全第一，预防为主2024/7/311157）危害辨识识别危害的存在并确定其性质的过程，称为危害辨识。危害辨识就是确定危害的存在和性质，辨识时应识别出危害因素的种类与分布、伤害(危害)的方式、途径和性

45、质。对于用人单位来说，应辨识的主要部位为厂址、厂区平面布局、建筑物、生产工艺过程、生产机械设备、有害作业部位(粉尘、毒物、噪声、振动、辐射、高温、低温等)和管理设施、事故应急抢救设施及辅助生产生活卫生设施等。安全第一，预防为主2024/7/311168)危险因素、有害因素和事故隐患 在生产过程中存在着各种与人的安全和健康息息相关的因素，其中，能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素称为危险因素；能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损坏的因素，称为有害因素。事故隐患泛指现存系统中可导致事故发生的物的危险状态、人的不安全行为及管理上的缺陷。通常，通过检查、分析可以发现和察觉它们的存在。事故

46、隐患在本质上属于危险、有害因素的一部分。安全第一，预防为主2024/7/311179）系统安全在生产过程中，导致事故发生的原因是很多的，必须从系统的观点出发，运用系统的方法去分析、评价和消除系统中的危险，消除产生事故的根源，才能实现系统的安全。所谓系统安全，是指在系统使用期限内，应用安全科学的原理和方法，分析并排除系统要素的缺陷及可能导致灾害的潜在危险，使系统在整个寿命周期内保持最佳安全状态。10）劳动保护劳动保护是指依靠技术进步和科学管理，采取技术措施和组织措施，来消除劳动过程中危及人身安全和健康的不良条件和行为，防止伤亡事故和职业病危害，保护劳动者在劳动过程中的安全与健康。劳动保护实际上就

47、是站在政府的立场上，强调为劳动者提供人身安全与身心健康的保障。安全第一，预防为主2024/7/3111811）劳动安全健康 劳动安全健康是指以保护职工在劳动过程中的安全和健康为目的工作领域以及在法律、技术、设备、组织制度和教育等方面所采取的相应措施。劳动安全卫生与职业安全卫生作为同义词使用。12）安全信息安全信息是安全活动所依赖的资源，是按安全事物在时间和空间定性或定量的表达。安全信息类型分为一次安全信息和二次安全信息。一次安全信息是指生产过程中的人机环境客观安全性；二次安全信息包括安全法规、条例、政策、安全科学理论、总结、分析报告等。安全第一，预防为主2024/7/3111913）安全收益

48、安全收益即是安全产出。 安全的实现不但能减少或避免人员伤亡和财产损失，而且能通过维护和保护生产力，实现促进经济生产增值的功能。由于安全收益具有潜伏性、间接性、延长性、迟效性等特点，因此研究安全收益是安全经济的重要课题之一。14）安全目标管理 安全目标管理就是在一定时期内(通常为一年)，根据企业经营管理的总目标，从上到下地确定安全工作目标，并为达到这一日标制定一系列对策措施。开展一系列的组织、协调、指导、激励和控制活动。安全第一，预防为主2024/7/3112015）职业安全健康管理体系(OSHMS) 职业安全健康管理体系(Occupational Safety and Health Manag

49、ement System,OSHMS)是指为建立职业安全健康方针和目标并实现这些目标所制定的一系列相互联系或相互作用的要素管理体系。其运行模式按戴明模型，具体包括：计划(PLAN)、行动(DO)、检查(CHECK)、改进(ACT)等四个相关联的环节。安全第一，预防为主2024/7/3112116）绩效测量 绩效测量是OSHMS中的一个基本术语，是指用人单位根据职业安全健康方针、目标，在控制和消除职业安全健康风险方面所取得的可测量的结果，也可以说，绩效测量是职业安全健康管理活动和结果的测量。绩效测量可分为主动测量和被动测量两种。 绩效是职业安全健康管理体系运行的结果与成效。是根据安全健康方针、目

50、标、指标的要求控制危险危害因素得到的。因此，绩效可用各单位的安全健康方针、目标及指标的实现安全第一，预防为主2024/7/3112217）可承受风险 可承受的风险是OSHMS中的一个基本术语，是指根据用人单位的法律义务和职业安全健康方针，已将危害性事件发生的可能性与后果降至可接受的程度。 风险一般是不能转化为安全的，但可以通过减少风险的可能性或严重性或者两者均减小来降低风险的程度。安全第一，预防为主2024/7/3112318）“三同时“原则我国劳动法第五章第53条规定的劳动安全卫生设施必须符合同家规定的标准，并要求遵循“三同时”原则，即，“新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程

51、同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。19）“三不放过”原则 国务院第34号令规定：伤亡事故应在90日内结案；特殊情况下不超过180日；必须采取“三不放过”原则：原因分析不清，不放过；责任者和职工没有受到教育，不放过；没有防范措施，不放过。安全第一，预防为主2024/7/31124本节主要内容一、流变突变理论的背景知识二、安全流变突变的基本特征三、安全流变突变的基本理论四、安全流变突变理论的应用研究安全第一，预防为主2024/7/31125一、流变突变理论的背景知识“流变”（Rheology）一词来源于古希腊，意即万物皆流，万物皆变。“突变”（Mutation）有彻底改变的意思，最初是196

52、8年Thom在结构稳定性和形态发生学著作中提出的。表示事物发生了具有质的彻底改变。流变、突变综合起来形成了流变突变理论，描述了事物从诞生发展消亡的全部过程。安全第一，预防为主2024/7/31126（一）流变突变理论的物质观质中不仅包含定性的质，而且包含定量的质。物质世界在不断流变中突变。安全第一，预防为主2024/7/31127（二）流变突变理论的时空观一个事物的空间广延性和时间持续性是该事物的一种内在属性，同其它事物进行对比必须在同一个时空中。一切流变突变现象离不开空间内物质的相互作用。安全第一，预防为主2024/7/31128（三）流变突变理论的运动观事物的属性是在流变突变中显示出来的。

53、流变突变是一事物向另一事物转变的流程。安全第一，预防为主2024/7/31129二、安全流变突变的基本特征“安全流变与突变”就是事物在发展过程中安全与危险的矛盾运动过程。这一矛盾运动决定了各个阶段的安全状态。下面以一些典型例子说明“安全流变与突变”的基本特征。（一）矿山灾害（二）机械事故（三）社会变革（四）人的衰亡过程（五）安全流变突变论安全第一，预防为主2024/7/31130（一）矿山灾害1自燃火灾OA段：煤与氧气开始 接触氧化AB段：氧化速度减慢， 氧化程度加深 BD段：氧化速度加快D点：发生自燃火灾C点：人为设置的报警点安全第一，预防为主2024/7/31131（一）矿山灾害2.冒顶O

54、A段：刚掘出新巷道 变形速度递减段AB段：稳定段BD段：围岩压力等条件变化，变形速度加快，发生冒顶安全第一，预防为主2024/7/31132（一）矿山灾害3 煤与瓦斯突出OA段：损伤减速增加 阶段AB段：损伤稳定发展 阶段BC段：损伤加速段CD段：灾害发展阶段安全第一，预防为主2024/7/31133（二）机械事故OA段：初期零部件跑 合磨损段AB段：恒速磨损老化段BC段：与元器件寿命相关的加速磨损老化段C点：为机器临界磨损老化量。安全第一，预防为主2024/7/31134（三）社会变革或改革纵轴表示矛盾的激化程度OA段：新秩序建立过程中矛盾逐渐缓和阶段AB段：新秩序建立后矛盾的稳定发展阶段B

55、C段：旧的管理体制阻碍生产力发展后的矛盾加剧阶段C点：矛盾激化程度的突变点。安全第一，预防为主2024/7/31135（四）人的衰亡过程1.人的生命过程纵轴表示人体的衰老程度OA段：生命诞生到青春期阶段AB段：青春期到老年期阶段BC段：人体进入老年期的加速衰老阶段C点：生命衰亡的临界值安全第一，预防为主2024/7/31136（四）人的衰亡过程2.人的伤亡过程纵轴表示人体伤亡事故发生概率OA段：人体进入工作环境认识工作对象的过程AB段：熟悉环境后伤亡事故概率稳定增加阶段BC段：一些客观导致危险度增大阶段C点：危险度的临界值安全第一，预防为主2024/7/31137（五）安全流变突变论综上所述，

56、安全危险这一矛盾运动贯穿于事物存在的始终。并且受到内在因素和外在因素的制约。研究事物的流变突变运动，必须从危险因素中找到内在因素，通过研究内在因素的变化规律得到安全流变突变的基本规律，然后再考虑外在因素的影响。安全第一，预防为主2024/7/31138事物“安全流变与突变”的全过程为：当某一新事物诞生后的初期（OA阶段），其损伤量随时间呈减速递增，新秩序在此期间逐渐形成和完善。当新秩序发展到成熟阶段时（AB阶段），完善的新秩序使损伤量匀速缓慢增加。经过一个稳定增加的时期后，原秩序将再次向无序方向发展，进而使损伤量值开始加速增大（BC段）。任何事物都具有其固有的损伤量承受能力界限，超出此限后，事

57、物将发生安全突变。当原秩序破坏后，事物又开始回归到一个新的安全状态（O点）。安全第一，预防为主2024/7/31139三、安全流变突变的基本理论（一）安全流变突变的基本概念（二）安全流变突变的理论模型（三）安全流变突变的数学模型安全第一，预防为主2024/7/31140（一）安全流变突变的基本概念1、安全科学的状态概念1)安全事物的主体在某一限度内受到损伤的状态，该限度可以根据具体事物对安全度的要求来确定。2)危险事物的主体受损伤超过了某一限度的状态。3)事故事物的损伤量达到极限值而发生的原事物的局部或整体秩序紊乱与瓦解状态。自然界的事故状态称为灾害。安全第一，预防为主2024/7/31141

58、（一）安全流变突变的基本概念2、安全科学的本质概念1) 损伤事物在内、外因作用下随时间的破坏量2）安全度描述事物保持安全状态的概率值，S=1-Sb, Sb表示事物可能发生事故状态的概率,即是危险度。3）寿命极限事物仅在内因作用下损伤量达到极限值的时间， 或事物从诞生经理想环境过渡到事故发生所经历的时间。4）系统进行安全状态研究的对象，是一个或多个事物的集合。安全第一，预防为主2024/7/31142（一）安全流变突变的基本概念3、安全科学的过程概念1)秩序事物自身的组成、结构和内部运行规律2)安全突变事物从危险状态到事故状态的质变过程3)安全流变事物的损伤量随时间变化的量变过程安全第一，预防为

59、主2024/7/31143安全损伤（e）：事物在内外因的作用下随时间的破坏量。安全外因：影响事物安全程度的外部因素，指事物周围所有对事物本身有影响的集合作。安全内因：影响事物安全程度的内部因素，指事物内部结构、组成、形态等相互作用、相互影响的集合作。安全能：由事物的状态决定，反映事物运动形态变化的可能性，是事物安全质变和变形的公共度量。安全熵：促使事物向负效应方向转变的量度。安全功：是过程特征参量，反映事物状态变化的度量。安全第一，预防为主2024/7/31144损伤的滞后效应：当作用于事物的能量对事物损伤做功时，本质损伤不会立即出现，而产生一个弹性前效；当对损伤做功的能量消失后，损伤不会立即

60、停止，而还要延迟一段时间，这两个时间对安全预测很重要。安全势：指事物从一状态向另一状态转化的能力大小和趋势，是一种可能性的表述。安全潜力势：指事物达到安全最佳状态或理想状态的能力大小和趋势潜力损伤势：是指在事物的不断发展过程中，对事物达到安全最佳状态的能力和趋势损伤程度的反映。安全第一，预防为主2024/7/31145（二）安全流变突变的理论模型安全第一，预防为主2024/7/311461、物理模型：在对事物的安全流变突变特征有了定性认识的基础上,下面建立安全流变突变的物理模型。四组基本元件：1）安全可逆元件2）安全阻尼元件3）安全摩擦件4）安全质量体五个层次：1）外界广义力区2）可立即恢复损

61、伤区3）可缓慢恢复损伤区4）本质损伤区5）本质损伤加速区安全第一，预防为主2024/7/311471）安全可逆元件：在外界广义力作用下发生安全损伤变形，变形量遵循胡克定律，变形量的安全意义是可恢复安全损伤，用表示。式中：为可修复损伤广义作用力；为表征事物可修复损伤过程的系数；为可修复损伤。基本元件特征安全第一，预防为主2024/7/31148基本元件特征2）安全阻尼元件：在外界力作用下发生安全损伤，安全损伤速度与力成正比。安全阻尼元件用表示。式中：为引起永久损伤的广义力；为反映永久损伤过程的系数，表征事物永久损伤形成程度的系数；为永久损伤。安全第一，预防为主2024/7/31149基本元件特征

62、3）安全摩擦件：=常数，用表示。反映了事物抵抗外界影响的容度，当外界影响小时，事物内部的系统不损伤，摩擦件对系统起一个保护作用，相当于保护层；当外界影响大时，摩擦件开始运动产生永久损伤。安全第一，预防为主2024/7/31150基本元件特征4）安全质量体：用表示元件。该元件可以想象为具有一定质量的物体，但它的质量随损伤的增大而不断衰减。当外界的作用力大于初始摩擦力时，质量体可以运动，并且服从牛顿阻力定律，由于质量体质量不断减小，即使外界作用力不变，质量体的运动也要呈现加速趋势。质量体在安全科学中的意义是安全的边界密度，当外界或内部作用小时，质量体不运动，其他元件工作，系统只形成大量的可恢复损伤

63、和小部分永久损伤，系统的本质特征不会受影响；当外界或内部作用大时，质量体开始滑动，形成稳定的不可恢复的损伤，经过一段时间或一定的永久损伤后，安全边界密度值降低，内部永久损伤形成加速之势。安全第一，预防为主2024/7/31151安全流变-突变换型的五个层次l）外界广义力区S一切外部对事物有影响作用的总称，它通过事物内部而对事物起作用。当对于同一事物外界变化范围不大时，可以认为是相同的力作用，如研究人的寿命规律时，外部环境较稳定，生理、心理变化不大，可以按定常力作用下分析。安全第一，预防为主2024/7/311522）可立即恢复损伤区第一保护区，它由一个安全可逆元件构成，能对外界作用立即形成反应

64、，把作用能以可恢复损伤的形式存储起来，一旦外界作用消失，对事物的危险势也立即消失。安全第一，预防为主2024/7/311533）可缓慢恢复损伤区第二保护区，由安全阻尼和安全可逆两元件组成，它的特点是对作用力不能立即引起应有的损伤，有个时间滞后段，当外力消失后损失不能立即恢复，而是经过一段时间缓慢回复到原始位置。安全第一，预防为主2024/7/311544）本质损伤区事物内部不可修复的损伤区，由安全阻尼和摩擦件组成。当传到本质区的作用力较小时，摩擦件相当于一个保护事物的强度元件，抵抗外部的作用力量，而不产生事物的本质损伤；当传到本质区的作用力较大时，摩擦件消耗一部分外力，把剩余的力作用于阻尼元件

65、，形成本质损伤。安全第一，预防为主2024/7/311555）本质损伤加速区本质损伤加速区由质量体元件构成，是描述事物损伤开始加速的元件，如果外界作用超过某一定值，就会引起内部本质损伤加速元件运动。它能消化或吸收一部分外界作用，一开始它的消化或吸收能力为一定值，但运行一段时间后，安全质量体的质量随时间不断减小，是损伤的单调递减函数，即使在外界作用力不变的情况下，质量体形成的损伤也要加速。由于质量体的不断减小，保护事物免受加速损伤的能力逐渐降低，大量的外界力作用于事物的本质损伤加速区，事物的损伤速度越来越快，损伤程度越来越大，直到整个事物完全破坏。安全第一，预防为主2024/7/311562、数学模型在物理模型的基础上，我们建立数学模型：安全第一，预防为主2024/7/31157安全第一，预防为主2024/7/31158安全第一，预防为主2024/7/31159损伤：损伤：损伤：损伤：损伤速度：损伤速度：损伤速度：损伤速度：损伤加速度损伤加速度损伤加速度损伤加速度: : :安全第一，预防为主2024/7/31160在日常生活中，许多安全问题可以简化为两组元件的模型图，即第二与第四组元件共同构成事物的安全流变-突变模型。第一和第三组元件随时间变化关系比较稳定，可以认为是常数，它们的图形见图115，从图中可以清晰地看出用第二与第四组元件就可描述事物的流变状态。