基于SNA 的煤礦安全生產關鍵風險因素分析與對策

周建亮，朱 琰，苗晉維，艾雅譯，劉昌沛，岑泳琪

（1.中國礦業大學 力學與土木工程學院，江蘇 徐州 221000；2.中鐵上海設計院集團有限公司 徐州設計院，江蘇 徐州 221000）

近年來我國煤礦生產行業發展形勢向好，但煤礦安全生產仍存在著較大的風險及不確定性。不少學者在煤礦安全生產方面做了研究。寧小亮[1]在分析全國煤礦事故發生規律時發現頂板事故在總事故中占比最高，并提出瓦斯、頂板、運輸是控制煤礦事故總量的關鍵；白彥龍等[2]、于躍光[3]利用HFACS 方法以及卡方檢驗與讓步分析得出了煤礦一般事故的發生途徑；林永明[4]通過話題模型得出了不安全行為的相關要素在致因要素中的比重有所增加；田水承等[5]、張寧等[6]、宋英華等[7]、向鵬成等[8]通過應用扎根理論分析出了礦工不安全狀態受個體因素的影響最大；ARIF EMRE DURSUN[9]通過分析2010—2017年的土耳其地下瓦斯爆炸事故得出了煤礦安全與瓦斯控制管理不足，員工素質較低，設備技術不發達是造成事故多發的主要原因；RICHARD AMOAKO 等[10]利用邏輯分析的方法，找出了礦工的年齡、工作經驗等是引起MSHA 礦山事故的主要原因。煤礦生產過程中各風險因素在項目全壽命周期中相互影響，相互制約，形成復雜的社會網絡。但已有的研究大多只針對引起煤礦安全事故的一些具體原因進行單獨分析，較少的研究會將與事件相關的因素構建成一個科學的煤礦安全事故原因網絡，并找出原因網絡中起控制作用的因素。因此，應用社會網絡分析法（Social Network Analysis，SNA）對煤礦安全生產風險網絡分別進行整體網絡和個體網絡分析。

1 研究方法

社會網絡指的是作為節點的社會行動者(social actor）及節點間關系的集合。社會網絡分析通過測量與調查系統中各部分的特征與相互之間的關系，將其用網絡的形式表示出來，然后分析其關系的模式與特征。煤礦安全生產風險因素構成一個整體網絡，各個風險因素構成網絡中的節點，節點與節點之間形成關系路徑，這些關系路徑對研究整體風險網絡發揮著重要作用。

通過對煤礦安全生產風險因素網絡的分析可以分為關鍵風險因素的識別以及關鍵影響路徑的識別。其中，關鍵風險因素的識別可分為整體網絡分析以及個體網絡分析。整體網絡分析中包括整體風險網絡的構建與塊模型分析，個體網絡分析中包括點的度數中心度分析、點的中間中心度分析以及關鍵影響路徑的識別。

2 數據來源與處理

利用python 爬蟲的方法找到了2008—2019 年期間409 起煤礦安全事故，其中包括事故發生的省份、時間、單位，引起事故發生的直接原因與間接原因，事故類別、事故等級以及事故發生的經過，再利用Excel 與ACCESS 數據庫進行分類整理。選取總體安全事故中的特別重大事故以及重大事故共51例，并從51 個樣本中提取到了與事故有關的30 個原因，可以分類為人員、管理、技術、設施、環境這5個類別。事故原因見表1。

表1 事故原因Table 1 Causes of accidents

3 煤礦安全生產風險指標體系構建

3.1 風險網絡構建

在進行風險因素的識別后，構建煤礦安全生產風險因素之間影響關系的鄰接矩陣。在矩陣中，如果列因素會對行因素產生影響，則兩因素的交點處記為1，否則記為0。部分鄰接矩陣見圖1。

圖1 鄰接矩陣Fig.1 Adjacency matrix

利用Ucinet6.0 軟件中的Netdraw 工具將影響煤礦安全生產的風險因素進行網絡可視化，煤礦安全生產風險網絡如圖2。接近網絡中心的點與其他但的聯系較多，如R3、R24等，說明這些風險因素處在風險網絡中的核心位置，與其他風險因素的聯系較多，應當著重控制；反之，如R7、R21、R30等位于風險網絡的邊緣位置，與其他風險因素的聯系較少，相互影響作用較小。根據圖2 還可以看出各風險因素之間不僅會直接相互影響，還會通過其他風險因素間接影響。

圖2 煤礦安全生產風險網絡Fig.2 Coal mine safety production risk network

3.2 整體網絡分析

“塊模型”是指將整體風險網絡中的風險因素根據一定的規則劃分為離散的子集，用來研究網絡的總體結構。一個圖可以分割為相互獨立的子圖，即為塊。在Ucinet 6.0 軟件中，通過一定的操作將影響因素分塊，得到8 個離散的塊。 風險網絡分塊結果見表2，8×8 的塊模型密度矩陣如圖3。

表2 風險網絡分塊結果Table 2 Block results of risk network

圖3 風險模型塊密度矩陣Fig.3 Block density matrix of risk models

根據塊模型理論，如果塊之間交叉點的密度值大于整體網絡密度值，則將該點的塊模型密度替換為1，反之為0。通過軟件計算，得到整體網絡密度為0.200，將大于0.200 的數值替換為1，小于0.200的數值替換為0，即可得到煤礦安全生產風險網絡塊模型像矩陣。

其中整體網絡密度是網絡中實際存在的關系總數與可以存在的最大的關系總數的比值。代表了網絡內部各個因素之間關系的緊密程度，關系越緊密，密度值越大。計算公式如下：

式中：D 為整體網絡密度值；K 為網絡圖中實際關系總數；n 為在風險網絡中的節點個數。

參考Burt 提出的結構洞理論，認為處于關鍵位置的塊不僅可以發出關系，還可以接受關系，其中，處于關鍵位置的塊中內部聯系緊密的塊更可能位于網絡的中心位置。根據風險網絡塊模型像矩陣可以得出：塊1 的發生關系為6，接受關系為2，與自身關系為1；塊7 發生關系為1，接受關系為5，與自身關系為1；塊8 發生關系為2，接受關系為4，與自身關系為1。因為塊1、塊7、塊8 既能發生關系又能接受關系，并且與自身關系為1，即自身聯系緊密，所以塊1、7、8 處于網絡的中心位置，需要重點控制。其中塊1 為管理與人員綜合模塊，塊7 為管理模塊，塊8 主要為人員模塊。

3.3 個體網絡分析

個體網絡分析主要是通過軟件計算出各個風險因素位于整個網絡的中心程度，進而判斷出位于風險網絡中關鍵位置的風險因素。通過計算點的度數中心度以及中間中心度，并取排名前20%的影響因素作為關鍵因素，進一步分析得到煤礦安全生產風險關鍵因素。

3.3.1 點的度數中心度計算與分析

在風險網絡中，風險因素的節點度可以分為出度與入度，出度表示有向風險網絡圖中某點作為起點的次數，入度表示有向風險網絡圖中某點作為終點的次數。出度高的節點叫做Authority，這類節點權威性較高，即對其他點影響力較強或者輸出信息較多。入度高的點稱為Hub，這類節點作為中介，從其他節點獲取的信息較多。利用Ucinet 6.0 軟件計算所得出的度位于前6 的影響因素見表3。

從表3 數據可以得出管理制度不到位R3、安全生產投入少R6、員工素質低R24、安全意識薄弱R17、教育培訓不到位R1、安全監督不到位R2具有較大的點出度，其中管理制度不到位具有最大的點出度為24，說明在有向風險網絡圖中有24 條路徑從該節點出發，與其他各因素之間的聯系較多。這些風險因素需要在煤礦安全生產管理過程中重點把握。

表3 風險因素的節點度Table 3 Node degree of risk factors

3.3.2 點的中間中心度計算與分析

在網絡圖中，點的中間中心度用來研究1 個點在多大程度上位于其他2 個點的中間，是一種控制能力指數。若點的中間中心度較高，表明該節點與其他節點有較強的關聯性，接近網絡的核心。重點控制這類節點，將有效減少煤礦安全事故的發生。網絡中任意一點i 的中間中心度Di：

式中：Di為任意一點i 的中間中心度；pjk（i）為點i 能有多大的能力控制點j 與點k 之間的聯系；bjk為點j 與點k 之間路徑的個數；bjk（i）為bjk中經過點i的個數；n 為在風險網絡中的節點個數。

把風險網絡中的每個點的求和就得到點i 的中間中心度。通過Ucinet 6.0 軟件對30 個風險因素進行中間中心度計算，選取中間中心度前6 進行分析，風險因素的中間中心度見表4。

表4 風險因素的中間中心度Table 4 Intermediate centrality of risk factors

R3管理制度不到位的中間中心度最高，表明管理制度不到位是各因素相互關聯的中介，在整個社會網絡圖中占據中心位置，具有較強的控制傳導作用。其中R24員工素質低、R15安全技術措施不到位、R1教育培訓不到位、R6安全生產投入少、R2安全監督不到位具有較強的控制其他因素交互的作用，扮演連接多個因素的中間角色，在煤礦安全生產中應該重點控制。

4 煤礦安全生產風險路徑分析

線的中心度用于確定某線有多大的能力可以影響網絡中的路徑，若該線處于其他兩線中間的程度越大，則計算得出的線的中間中心度越大。線（a→b）的中間中心度的計算如下：

式中：Da→b為線（a→b）的中間中心度；pjk（a→b）為關系a→b 能有多大的能力控制點j 與點k 之間的聯系；bjk為點j 與點k 之間的路徑的個數；bjk（a→b）為bjk中經過關系a→b 的個數；n 為在風險網絡中的節點個數。

把風險網絡中pjk（a→b）的每條線求和得到關系a→b 的中間中心度。利用Ucinet 6.0 計算線的中間中心度，得到30×30 的矩陣，選取計算值較高的前6 個進行分析，關鍵影響路徑識別結果見表5。

表5 關鍵影響路徑識別Table 5 Key impact path identification

根據表5 可以得到：R2安全監督不到位到R3安全意識淡薄是線的中間中心度最大的影響路徑，即該路徑有較大的能力影響風險網絡中的其他路徑；R6安全生產投入少到R2安全監督不到位的關聯度次之。結合以上的分析可以得到，大多數關鍵影響路徑和前部分識別出的處于關鍵位置的風險因素有關，因此可以通過控制關鍵風險因素來提高對煤礦安全風險管理的能力。

5 建議分析

1）完善安全技術措施，其中包括巷道貫通安全技術措施、啟封密閉安全技術措施、巷道維修安全技術措施、重要設備安裝工程安全技術措施、采空區瓦斯抽放安全技術措施、地面儲煤場防滅火安全措施、煤礦探訪水鉆探施工安全技術措施等。在完善各項安全技術措施的同時要重視技術人員的工作是否到位，要注重各技術措施運用是否正確得當，是否嚴格遵循相關的技術手冊。

2）完善煤礦生產過程中的管理制度，包括對人員、機械、環境條件、材料等的全壽命周期全方位的管理。通過管理制度的完善，增強全員安全生產意識，充分貫徹“安全第一、預防為主”的安全方針。管理制度包括安全生產責任制、安全生產會議制、安全生產例檢制、領導干部現場帶班制等，將管理制度有效地落實。

3）要加強對員工的教育培訓，提高員工的職業素養以及安全意識，讓員工認識到安全生產的重要性，并且確保員工有足夠的能力做好自己的工作，同時也能較好地處理突發狀況。可以定期開展相關知識課堂，設置獎勵措施來激發員工學習的熱情。

4）加強對隱患的排查，防微杜漸，定期檢查及更新機器設備，定期檢測煤礦內的瓦斯含量、通風狀況等，將危險扼制在搖籃中。

6 結 語

研究分析了與煤礦安全生產有關的風險因素，其中包括對風險因素以及風險因素之間關系的識別，對風險因素的整體網絡分析、個體網絡分析以及關鍵影響路徑識別。結合對風險因素的塊模型分析，點的度數中心度和點的中間中心度的分析以及線的中心性的分析，確定了管理制度不到位、教育培訓不到位、員工素質低、安全技術措施不到位、安全投入少以及安全監督不到位等6 個因素是煤礦安全生產風險的關鍵因素，并找出煤礦安全生產關鍵影響路徑，據此提出了針對性的建議。