Occupational safety risk analysis in underground mining sector

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2020Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Graduate School, 2020Tüm dünyada artan farkındalığa ve alınan önlemlere rağmen, madencilik faaliyetlerinde yaşanan iş kazaları ve hastalıkları kabul edilebilecek düzeyde değildir. Özellikle ülkemizde yaşanan kazalar ve kaybedilen hayatlar, ülkemiz madenciliği ile ilgili risk araştırmalarının gerekliliğini göstermektedir. Çalışma kapsamında, ülkemiz madenciliği mesleki güvenlik riski analizi için uygun bir metodoloji oluşturulması hedeflenmiştir. Doğru metodolojilerle gerçekleştirilen risk analizlerinin çıktıları, risk azaltma ve ortadan kaldırma politikalarının geliştirilmesinde doğru stratejilerin oluşturulmasını sağlayacaktır. Maden faaliyetleri süresince, resmi olarak kayıtlara geçen geçici ya da kalıcı iş görememe durumlarının yanı sıra kayıtlara işlenmeyen pek çok yaralanma da meydana gelmektedir. Bu sebeple, maden mesleki güvenliği üzerine risk analizi yapabilmek için, öncelikle mesleki güvenliğe aykırı büyün olayların ortaya çıkarılması ve tümünün çalışmaya dahil edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Kazalarla ilişkili risk önleme stratejilerinin geliştirilebilmesi için kazaların nedensel incelemelerinin yapılması gerekir. Bayes ağları, kazaların nedensellikleri ile birlikte ele alınabilmesinde işlevsel bir araç olduğundan, çalışma kapsamında kullanılan ana yöntem olmuştur. Nedensel ilişkilerin belirlenmesinde kullanılan kavram olasılıktır. Olasılıklar, gerçekleşmesi doğrudan tespit edilemeyen belirsiz durumlar hakkında sayısal ifadeler sunar. Birbirleri ile nedensel ilişki içinde oldukları bilinen olaylara dair şartlı olasılık verileri, geçmiş veriler üzerinde yapılacak incelemelerle ya da deneysel gözlemlerle ortaya çıkarılır. Bu iki yöntemin de kullanılabilir olmadığı alanlarda risk incelemeleri için uzman yargıları mecburi veri kaynağı olarak görülür. Uzman yargıları ile olasılık çıkarımlamanın, bilimsel prensiplere uygunluğunun sağlanması, ayrı bir araştırma konusu olarak kabul edilir. Çünkü, bir konu hakkında her uzmanın farklı değerlendirme yapabilmesi ya da uzmanların aynı konu için farklı açılardan farklı değerlendirmeler yapabilmesi, değerlendirmelerin ancak nadiren resmi bir fonksiyona dayandırılabileceğini gösterir. Ancak literatürde karmaşık problemlerin çözümü için uzman fikirlerinin kullanımına güvenme ihtiyacının giderek artacağı da belirtilmektedir. Uzman yargılarının bilimsel çalışmalarda kullanılabilmesi için bilişsel düşünce ve nedensellik ile ilişkili konuları ele alan literatürde, uzman yargılarıyla sağlanan verilerin bilimsel rasyonelliği için gerekli şartlar ortaya koyulmuştur. Uzman yargılarının bilimselliğinin kabulü konusunda en önemli unsurun, uzmanların yanlı yargılarının fark edilmesi olduğu belirtilir. Sübjektif olasılık çıkarımı için var olan tekniklerin incelenmesinin ardından, analizin kapsamı, uzmanların olasılık bilgisi ve analist-uzman iş birliği seviyesine bağlı olarak, her çalışma için uygun yöntemin değişkenlik gösterebileceği görülmüştür. Bu sebeple, çalışma kapsamında "analist tarafından ilişkili karşılaştırmalarla tutarlılığı çıkarım süresince kontrol edilen, grupsal ve doğrudan olasılık çıkarım yöntemi" geliştirilmiştir. Yapılan sorgulamalar sonrasında yeraltı madeni mesleki güvenliği ile ilişkili 15 ana olay belirlenmiş ve bu olayların hata ağaçları ile nedensel incelemeleri yapılmıştır. Olayların ortaya çıkarılan nedensel ilişkilerinin, Bayes ağına aktarılmasının ardından, uzman yargıları ile bilimsel prensiplere uygun bir şekilde çıkarımlanan olasılık değerleriyle ağ parametreleri belirlenmiş ve ağ içindeki olayların gerçekleşme olasılıkları Bayes Teorisi'ne uygun bir şekilde hesaplanmıştır. Yeraltı madeninde, mesleki güvenlik ile ilişkili olayların yaşanmasında etkili kök nedenler, "iş sağlığı ve güvenliği eğitimi, denetimi ve planlaması, kayaç yapısı, çalışan dikkati ve çalışma zemini" olarak belirlenmiştir. Kök nedenlere dair yapılan duyarlılık analizleri sonucunda en etkili nedenlerin iş sağlığı ve güvenliği eğitimi, denetimi ve planlamasını içine alan yönetimsel unsurlar olduğu görülmüştür. Diğer yandan çeşitli senaryolar oluşturularak, olayların farklı varsayımlar altında meydana gelme olasılıklarındaki değişkenlikler izlenmiştir. "Fiziksel zorlanma" ve "düşme" olaylarının en iyi senaryo altında dahi gerçekleşmesi beklenirken, en kötü senaryo altında çalışanların %90'ının "akciğer rahatsızlığı" yaşamasının beklenmesi, çalışmanın en çarpıcı sonuçlarından kabul edilebilir. Son yıllarda gözlenen teknolojik gelişmeler madencilik sektörü için büyük avantajlar sunmasına rağmen, maden kaza sıklıklarının azalmadığı görülmektedir. Bunun nedeni, madencilikte gelişmiş teknolojik ekipman kullanımının, kömür madenleri dışında tam olarak sağlanamamış olmasıdır. Dolayısıyla, çalışma kapsamında teknolojik ekipman kullanımının, yeraltı madenciliği mesleki güvenlik riskine etkisinin incelenmesine de karar verilmiştir. Maden ekipman teknolojileri; manuel, mekanizasyon ve otomasyon seviyeleri altında detaylı bir şekilde incelenmiştir. Farklı teknolojik ekipmanlarla sürdürülmesi mümkün faaliyetler belirlenmiş ve bu ekipmanların Bayes ağına dahil edilmesi sağlanmıştır. Böylelikle farklı teknolojik ekipman kullanımına bağlı senaryolar geliştirilerek, analizleri yapılmıştır. Çalışma kapsamında ele alınan olayların farklı şiddetlerde çıktılarının olması, olayların şiddetleri ile birlikte ele alınmasını gerektirmiştir. İş görememe gün sayıları temel alınarak olayların şiddet derecelendirmeleri yapılmıştır. Kimi olayların kalıcı iş görememe-ölüm çıktısına sebep olması beklenirken, kimi olayların 0-3 gün iş görememeye neden olması beklenir. Bu yüzden olaylarla ilgili her türlü inceleme ve risk önleme stratejileri geliştirirken, olayların beklenen şiddet çıktılarıyla birlikte ele alınmaları önemlidir. Faaliyetlerin gerçekleştirilme sürelerinin farklı olması ve çalışanlarını farklı seviyelerle olay risk-etki alanları içinde bırakması nedeni ile, olayların faaliyet çalışanlarını maruz bıraktıkları risk ağırlıkları belirlenmiştir. Böylelikle yeraltı madeni faaliyetlerinin, mesleki güvenlik açısından istenmeyen olaylara elverişliliği konusunda, risk seviyelerini ortaya çıkaran bütünsel belirlemelerde bulunulmuştur. Sonuç olarak, risk değerlenmesi konusunda her sistemin içinde bulunduğu şartlara göre kendi doğasını yaratacağı kabul edildiğinden, çalışma kapsamında mesleki güvenlik riski analizi için kapsamlı bir metodoloji geliştirilmiştir. Yeraltı madenciliği faaliyetleri temel alınarak uygulaması yapılan metodolojinin, literatür bulguları ve işletmenin sınırlı sayıdaki kaza kayıtlarını destekler nitelikte sonuçlar sunduğu görülmüştür. Gelecek çalışmalar için, oluşturulan metodolojinin farklı sektörlerdeki süreç risk değerlendirmelerinde kullanılabileceği düşünülmektedir.Despite the increasing awareness and precautions are taken all over the world, occupational accidents and diseases due to mining activities are not an acceptable level. Especially the accidents and lost lives in Turkey show the necessity of risk analysis related to mining. Within the scope of this study, it is aimed to propose a suitable methodology for mining occupational safety risk analysis. The outcomes of the risk evaluations carried out with the right methodologies will provide the right strategies for the development of risk mitigation and elimination policies. During the mining activities, there are official records for temporary or permanent incapacities due to accidents, but there are also many unrecorded injuries. For this reason, it is considered that addressing any incidents that could potentially harm workers in risk analysis would be a more accurate approach for mining occupational safety review. Because the negative effects of underground mines related to occupational health and safety issues are spread to a much wider range than recorded accidents. Regardless of the recording situation or the frequency and severity of the events, all incidents that may harm employees are accepted as accidents within the scope of the study. Causal investigations of these accidents need to be done in order to develop risk prevention strategies. Causal definitions provide the root causes of accidents, in other words, the ways in which they occur. This provides a much more effective basis for research than risk scoring by directly determining probability and severity for dangerous events. After determining the conditions that cause the accidents, these conditions must be dynamically modeled. In risk analysis, dynamic modeling of risk will take into account the interdependencies. Bayes networks have been the main method used in the study, as they are a functional tool to deal with the causality of accidents. The concept used in determining causal relationships is probability. Probabilities provide numerical statements about uncertain situations, the realization of which cannot be directly detected. Conditional probability data on events known to have a causal relationship with each other are revealed by examinations or experimental observations on historical data. In areas where these two methods are not available, expert judgments are considered a compulsory data source for risk investigations. The elements of "risk, uncertainty and expert judgments form an important triangle in the risk investigations without statistical data. Ensuring the appropriateness of probability inference and scientific principles with expert judgments is considered as a separate research subject. Because the fact that each specialist can make different evaluations about a subject or experts can make different evaluations for the same subject from different perspectives shows that evaluations can only be rarely based on a formal function. However, it is stated in the literature that the need to rely on the use of expert judgments for the solution of complex problems will gradually increase. Necessary conditions for the scientific rationality of the study data have been revealed after the literature reviews on cognitive thinking and causality for the use of expert judgments in scientific studies. It is stated that the most important factor in the acceptance of the scientific judgment of the expert judgments is the recognition of the biased judgments of the experts. After examining the techniques available for subjective probability elicitation, it was found that the appropriate method for each study could vary depending on the scope of analysis, the probability knowledge of the experts and the level of analyst-expert cooperation. For this reason, within the scope of the study, "group and direct probability inference method, whose consistency with the related comparisons with the analyst is controlled during the extraction period" is developed. Consistency of subjective probability data based on personal knowledge and experience is the most important factor for the reliability of risk analysis. Therefore, consistency controls were performed in three different methods for the probability values elicitated by the experts during and after the inference process. Following the inquiries, 15 main events related to the underground mine occupational safety have been identified and causal investigations of these incidents have been made with error trees. After transferring the causal relationships of the events to the Bayes network, the network parameters and probability values determined in accordance with scientific principles were determined in accordance with the expert judgments and the probability of the events within the network was calculated in accordance with the Bayes Theory. The root causes that are effective in experiencing events related to occupational safety in the underground mine are identified as "occupational health and safety training, control and planning, rock structure, employee attention, and work ground". With the sensitivity analysis of root causes identified in the study, it was determined that the most effective reasons were not related to the employee but the managerial elements created within the scope of the study. It is seen that education, supervision and planning elements related to occupational health and safety have a very strong effect on the occurrence of accidents. On the other hand, various scenarios are created, and variations in the probability of events occurring under different assumptions are monitored. The findings that "Physical strain" and "falls" are expected to occur even under the best scenario and 90% of the workers in the worst scenario are expected to experience "lung disturbance" can be accepted as the most remarkable consequences of the analysis. Although the technological developments observed in recent years offer great advantages for the mining sector, the frequency of mine accidents does not decrease. This is because the use of advanced technological equipment in mining has not been fully achieved, except for coal mines. Therefore, how the occupational safety of the underground mining, mostly managed by manual activities, will be affected by technological developments is included in the risk analysis as evaulation of the risk control options. Mining equipment technologies have been studied in detail under manual, mechanization and automation levels. Activities that can be maintained with different technological equipment are determined and also these are included in the Bayes network as risk control options. Thus, scenarios related to the use of different technological equipment are developed and analyzed. The fact that the events discussed within the scope of the study have consequences at different levels required that the events be handled together with their severities. For this reason, accident severity levels were specified based on the number of days of incapacity. While some accidents are expected to result in permanent disability-death, some accidents are expected to result in 0-3 days incapacity. Therefore, it is important to ensure that all types of investigations and risk prevention strategies related to accidents are handled with the expected different consequences. The risk weights of the events that the employees exposed to the activity employees are determined due to the different duration of the activities and leaving their employees within the event risk-impact areas with different levels. Thus, holistic determinations were made regarding the suitability of underground mining activities for unwanted events in terms of occupational safety, revealing the risk levels. As a result, a comprehensive methodology has been developed for occupational safety risk analysis within the scope of the study, since it is accepted that each system will create its own nature according to the conditions in which risk assessment is in place. It has been observed that the methodology applied based on underground mining activities offers results supporting the literature findings and the limited number of accident records of the enterprise. For future studies, it is considered that the methodology created can be used in process risk assessments in different sectors.DoktoraPh.D