礦工不安全狀態評價指標體系的構建與分析

田水承，孫璐瑤，唐藝璇，胥 靜，陳小繩

(1.西安科技大學 安全科學與工程學院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學 安全與應急管理研究所，陜西 西安 710054；3.陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司，陜西 榆林 719300)

0 引 言

當礦工長期處于井下惡劣復雜環境中，并伴隨著繁重的體力、腦力勞動時，會導致礦工容易處于疲勞、不良情緒、感知失常等不安全狀態，造成事故的潛在隱患。隨著技術、設備的進步，其安全性日益提高，然而由于人在生理、心理和精神等方面的特點和極限，人的因素存在較大的差異、不穩定性和難控制性。因此，為了保證礦工的安全作業，需要對其狀態進行綜合評價，建立科學全面的礦工不安全狀態評價指標體系是監測評估人員不安全狀態的基礎，是有效預防礦工發生不安全行為的重要途徑。

近年來，眾多學者針對煤礦領域人的因素做了很多研究。陰東玲等通過構建煤礦人員不安全行為影響因素的貝葉斯網絡，發現個人準備狀態差是導致其發生不安全行為的最直接原因[1]。WANG等認為個體內因主要包含個性氣質、生理因素、心理因素、認知能力等11個因素[2]。邢寶君等通過建立安全注意力衰減的SEM模型，認為安全注意力配置與安全素質、工作年限、受教育程度、安全意識、安全心理、安全知識顯著相關[3]。袁曉芳等認為礦工工齡、學歷和是否歷經過煤礦事故等因素等都會對應急反應能力產生影響[4]。人格特征影響著員工的心理狀態[5]，劉晟等通過心理測量法掌握了礦山動力機械操控員工的核心心理素質構成狀況，探討了其心理水平的區分標準[6]。高志揚、林健等重點分析了礦工心理、生理狀態，認為疲勞、僥幸心理、情緒心理對礦工的影響最為顯著[7-8]。田水承、王新平、李乃文等均研究了疲勞對人的影響，認為疲勞是影響人員行為的重要因素[9-11]。FANG，WANG等認為安全認知對員工的安全行為的影響更加重要，可以通過安全教育培訓來提高人員的安全認知水平[12-13]。李國瑞發現礦工的智力節律低于其他行業人員，體力節律低潮期多且長，情緒節律易變且變化幅度大于體力節律[14]。綜上所述，學者們主要是從個體素質、生理因素、心理因素和行為能力水平4個方面來探討人的因素。個體內因是復雜繁多的，人員的不安全狀態是由多種因素相互作用、相互影響產生的，目前大多數研究集中于單一因素的影響或者影響因素之間的聯系，對于人的因素的研究不夠全面系統，針對礦工自身狀態的研究不夠深入。因此，本研究通過文獻分析法建立礦工不安全狀態的評價指標體系，并結合層次分析法和熵權法確定了各指標的組合權重，利用該指標體系評價礦工的狀態。

1 構建礦工不安全狀態評價指標體系

1.1 不安全狀態與不安全行為的關系

目前大多研究集中于人的不安全行為與物的不安全狀態，所謂物的不安全狀態就是曾經引起或者可能引起事故的物的狀態，文中借用此概念并結合葉龍對于人的安全性評價的定義，文中認為人的不安全狀態主要是指影響人員安全狀況的生理、心理素質以及行為能力水平的狀態[15-16]。人的狀態對于是否發生不安全行為、能否及時識別作業區域的危險因素并進行針對性整改影響巨大。

人的不安全行為是造成大多數事故發生的直接原因[17]。不安全行為的實施主體是人，人的狀態會影響人員的行為。外界因素的變化會使人的狀態隨之改變，使人員處于疲勞、不良情緒等不安全狀態，從而產生不安全行為，如圖1所示。

圖1 不安全狀態與不安全行為的關系

礦工的不安全狀態先于人的不安全行為，它是導致其發生不安全行為的必要條件，也就是說，當礦工產生不安全行為時，其自身一定處于不安全狀態。由此可見，人員的狀態與不安全行為、事故之間存在著很大的關系，應該從人員狀態的角度出發，去防止人員發生不安全行為。

1.2 評價指標提取

目前，針對礦工的不安全狀態研究較少，對其不安全行為的研究較多。本研究主要是從行為主體自身角度出發，聚焦遺傳特征、人格傾向性、安全知識、行為能力、心理與生理狀態等方面，強調行為主體自身的屬性對行為決策的決定性作用，文中所研究的不安全狀態更偏向即時的礦工狀態，它會導致礦工更容易發生沖動和無意識的不安全行為。因此，在選擇礦工不安全狀態的評價指標時，主要從不安全行為影響因素中人的因素入手討論。

使用中國知網CNKI數據庫檢索文獻，時間跨度從2015年至2020年，以“主題=(礦工and不安全行為)and主題=(影響因素or指標體系)”為檢索式進行精確檢索，包括博碩士論文及期刊文獻，共有64條檢索結果，刪除重復及相關性不強文章后，共篩選出28篇文獻作為研究對象，詳細閱讀這28篇文獻，借鑒文獻[18-23]中關于礦工個體因素的相應指標，并結合煤礦生產實際，整理出礦工不安全狀態的評價指標集合。遵循指標設置的科學性、全面性、可測性和精簡性原則，通過專家打分法完成了礦工不安全狀態的評價指標的篩選，最終建立了包含4個一級指標，17個二級指標的礦工的不安全狀態評價指標體系，如圖2所示。

圖2 礦工不安全狀態評價指標體系

1)個體特征層面，包括：礦工年齡和工齡，影響礦工的生理狀態和對于工作知識技能的熟練程度；性格，影響人員對自身不安全行為的控制能力；學歷水平，影響礦工對安全知識技能的理解等。

2)心理因素，包括：情緒，主要指負性情緒，它是個體感受到的消極情感體驗[24]，當礦工處于焦慮、恐懼、憂郁、沮喪等不良情緒時更易發生不安全行為[25]；安全心理主要包括僥幸心理、從眾心理、麻痹心理、逞能心理等；安全態度是指礦工在工作過程中對安全生產方面具有的價值判斷和心理傾向，影響其對于安全規章制度的遵守；安全認知是指礦工對工作危險的認知，礦工的安全認知水平低下會導致其更容易發生無意識不安全行為。

3)生理因素，包括：體力疲勞，礦工工作常伴隨著長時間的重體力勞動，極易產生體力疲勞；腦力疲勞，是指進行長時間復雜的腦力勞動，會導致生理功能低下，產生疲勞感；生理感知，五覺，在作業過程中影響較大的主要包括視覺和聽覺；身體健康狀況，僅指在身體健康方面的狀況；生物節律，分為情緒、體力、智力周期，會從人體內部自動調節和控制人員的行為和活動。

4)能力水平，包括應急反應能力，指對突發安全狀況的處置能力；風險感知能力，指對作業過程中風險的特征和嚴重性做出的主觀判斷；安全知識技能，指礦工對煤礦安全生產知識和工作技能的了解情況；行為能力，包括肢體協調能力、反應能力、空間感覺能力、注意力集中能力等。

2 評價指標的權重分析

本研究的評價對象是礦工的狀態情況，能夠得到的定量信息較少。綜合考慮賦權方法的優勢與局限性，采用主觀賦權與客觀賦權相結合的方法來確定各指標的權重。

2.1 層次分析法確定權重

層次分析法所需要的定量數據信息較少，能夠從評價者的角度分析評價對象的本質，是一種主觀賦權方法[26]。共選取10位從事煤礦安全管理方向的資深專家，要求各位專家結合自身的認知和經驗對各評價指標進行打分，其中有3位專家是從事相關研究并且具有高級職稱的高校老師，3位是具有豐富工作經驗的安全管理人員，4位是具有10年以上煤礦工作經驗的一線工作人員。選中的專家具有一定的代表性且具有豐富的工作經驗。確定權重的步驟如下。

2.1.1 構造判斷矩陣

由專家通過1～9標度法確定同層次指標的相對重要度之比，具體賦值見表1。首先完成一級指標元素組的兩兩比較，即U1，U2，U3，U4的兩兩比較；然后依次完成一級指標元素組內二級指標的成對比較，即可構造所有的判斷矩陣。

表1 專家賦值參考表

2.1.2 一致性檢驗及指標局部排序

利用公式(1)、公式(2)分別計算判斷矩陣的最大特征值λmax和一致性指標CR，當CR<0.1時，將最大特征值及對應的特征向量W進行歸一化處理，即可得到該層次中所有評價指標相對重要性的權重值。

判斷矩陣A的最大特征值

(1)

一致性指標

(2)

式中Wi為判斷矩陣按行相乘并進行歸一化后得到的權重值；n為判斷矩陣的階數，RI可通過查表進行取值。以某位專家對一級指標因素的打分結果為例，則判斷矩陣

通過計算得到U1，U2，U3，U4的權重分別為0.091 3，0.245 8，0.609 5，0.091 3。

2.1.3 指標全局排序

將一級指標權重W1與二級指標相對于一級指標的權重W2相乘得到二級指標對于目標層的權重W，即W=W1*W2。

2.2 熵權法確定權重

熵權法是根據同一指標狀態值之間的差異程度來對指標進行客觀定權的方法，反映了該指標在評價過程中貢獻有用信息的多少[27]。采用紙質問卷與電子問卷相結合的方式隨機對100位煤礦及相關從業人員進行問卷調查，得到有效問卷96份，熵權法確定權重的步驟如下。

1)對原始數據進行標準化處理，將所有數據轉化為0～1之間的數，消除物理量的影響。

(3)

式中xij為第i位人員的第j個評價指標值(i=1，2，3,…,96；j=1，2，3,…,17)。

2)無量綱計算

(4)

3)熵值計算

(5)

4)評價指標的權重計算。

(6)

2.3 組合賦權

使用AHP-熵權法對各指標進行組合賦權，能夠確保權重的客觀性。熵權層次分析法確定綜合權重的計算公式

(7)

式中CWj為第j項指標的綜合權重；cj為第j項指標由AHP法確定的權重；sj為第j項指標有由熵權法確定的權重。通過上述計算過程得到各評價指標對目標層的權重，見表2。

表2 評價指標對目標層的權重結果

通過熵權層次分析法確定了礦工不安全狀態各個維度和評價指標的權重，權重越高的指標在礦工不安全狀態評價中所占比重越大，也就是在評價和監測人員狀態時應重點監測和防控的關鍵性指標。根據表2的權重結果可得，生理因素的權重最大，而個體特征的權重最小，各一級指標對礦工不安全狀態影響程度排序為：生理因素>心理因素>能力水平>個體特征。說明生理因素在評價人員狀態時最重要，心理因素其次，與文獻[28]研究結果相同。另外，礦工的生理和心理狀態經常受到工作環境、家庭因素、突發事件、工作時長等的影響，容易發生變化，而個體特征和能力水平由先天性格、原生家庭、長期的教育培訓等決定的，不易發生突變，這也是生理、心理因素權重較大，而個體特征、能力水平權重較小的原因之一。因此，為了預防人員發生不安全行為，在評價和監測人員狀態時，應重點關注礦工的生理、心理狀況。生理指標中體力疲勞、身體健康狀況對礦工的狀態影響較大，心理因素中各指標的權重相差不多，4項指標均需要重點監測，在個體特征和能力水平維度，只有風險感知能力具有較大權重，其余指標權重均較小，需要著重培養和提高礦工的風險感知能力。令人意外的是安全知識技能所占的權重僅為1.955%，眾多研究均認為安全知識技能對于煤礦管理十分重要，文中認同該指標的重要性，只是對于礦工的即時安全狀態的影響較小，只有通過長期的安全教育培訓才能夠提高礦工的安全知識技能，因此在監測和評價人員狀態時安全知識技能所占比重較少。另外追溯原始問卷，發現安全管理人員及專家多認為安全知識技能很重要，而煤礦一線工人多認為不是很重要，這反映了礦工普遍存在僥幸、憑經驗工作等不安全心理，更應該加強日常的安全教育培訓。

3 實例分析

采用上述評價指標體系，以某一煤礦采煤機司機為例，參考文獻[29]將評價結果分為5個等級，邀請8名熟悉礦工工作的安全管理者對其進行評價，被評礦工年齡為42歲，工齡15年，高中學歷。統計每項指標在每個評價等級上的隸屬度，計算結果見表3。

由表3可得，權重集合為

表3 評價指標權重及隸屬度計算表

W=[3.038%，4.695%，…，1.955%，2.720%]

評價相對于指標集U的隸屬度所構成的模糊評判矩陣為

該名礦工的不安全狀態綜合評價向量為

基于模糊評價法對各二級指標的評價結果,見表4。

表4 評價結果

該結果表明被測礦工的不安全狀態評價結果為中等水平，觀察專家對該名礦工的評分可以知道，該名礦工的生理狀態較差，處于疲勞狀態，另外存在一些不良情緒和不安全心理，說明該礦工需要進行一定的休息調整并且應該加強安全教育培訓，消除不安全心理，才能保證作業的安全進行。該評價結果與實際情況有較高的一致性，應及時對二級指標評價結果和綜合評價結果處于中等水平以下(不包含中等)的人員進行調節干預，可以有效預防不安全行為，提升工作安全水平，降低事故發生概率。

4 結 論

1)界定了不安全狀態的內涵。結合前人對于人的安全性評價的研究成果及物的不安全狀態的定義，認為人的不安全狀態是指影響人員安全狀況的生理、心理素質以及行為能力水平的狀態。

2)建立了礦工不安全狀態評價指標體系。首先定義了不安全狀態，并從個體特征、心理因素、生理因素、能力水平4個方面建立了礦工不安全狀態評價指標體系，結合AHP-熵權法確定各指標權重，認為煤礦企業應該更加重視礦工生理和心理狀態的調節，其中，體力疲勞、風險感知能力、身體健康狀況在評價人員的狀態時占據決定性地位。

3)礦工不安全狀態評價指標體系是科學合理的。結合模糊評價法進行實例分析，某礦工的狀態評價結果為中等水平，生理狀態處于較差水平，與實際情況符合，說明本研究建立的礦工不安全狀態評價體系能夠幫助煤礦企業篩選出處于不安全狀態的人員。為了進一步提高礦工不安全狀態評價的有效性，未來將從人體生理信號角度，更加客觀、可靠的判斷和預警人員的不安全狀態，使該評價指標體系更加成熟廣泛地應用于實際評價工作。