基于ISM-MICMAC 的煤礦工人違章行為影響因素研究

王天瑜，春思帆

（中原工學院 能源與環境學院，河南 鄭州 451191）

近年來，隨著煤礦機械化、信息化、智能化的快速發展，我國煤礦安全生產狀況明顯改善。但是，礦井頂板、瓦斯、透水等事故依舊屢有發生，煤礦安全生產形勢依然嚴峻[1-2]。2021 年“8·14”青海柴達爾煤礦頂板事故，工人違章冒險清淤，強行挑頂作業，導致頂板抽冒，造成20 人死亡，直接經濟損失5 391.02萬元[3]。據相關文獻統計，在所有導致煤礦重大事故的直接原因中，人為因素所占比例高達97.67%，其中，礦工違章行為占人為因素的比例為55.37%[4]。因此從煤礦工人違章行為出發，準確識別影響違章行為的主要因素，探明各因素間的相互作用機理，對于控制煤礦事故發生具有非常重要的意義。在此背景下，國內外學者對煤礦工人違章行為進行了大量的研究并已取得一定的成果[5-11]。現有研究在一定程度上反映了影響因素之間的作用關系，但并未對各因素間的作用機理進行更深層次的研究。解釋結構模型（ISM）利用人們的實踐經驗和知識，劃分系統因素層級結構；交叉影響矩陣相乘法（MICMAC）運用矩陣相乘原理，定量計算系統因素的驅動力和依賴度大小，繪制象限分類圖，識別系統中的高驅動力和高依賴性因素，分析因素間的驅動-依賴關系。鑒于此，運用ISM 和MICMAC 相結合的方法，深入研究礦工違章行為的影響因素及其相互之間的作用機理，進而為減少煤礦工人違章行為提供針對性的預防對策，實現有效控制煤礦事故發生的目的。

1 ISM-MICMAC 分析方法

1.1 ISM 模型

ISM 模型將人的實踐經驗與計算機編程相結合，最終將系統構造成一個多級遞階的解釋結構模型[11]，具體步驟如下：

1）確定系統因素集合S。S=｛S1，S2，…，Sn，｝，其中：Si（i＝1，2，…，n）為第i 個因素；n 為因素的個數。

式中：aij為矩陣A 中的元素，且若i=j，則aij=0。

3）計算可達矩陣M。根據布爾矩陣運算法則，當鄰接矩陣A 符合下式時，即可確定其可達矩陣M。

式中：M 為可達矩陣；A 為鄰接矩陣；I 為單位矩陣。

4）劃分層級關系。根據可達矩陣M，確定各因素的可達集P（Si）、先行集Q（Si）和交集C（Si）。其中，P（Si）為M 中第i 行值為1 的列因素的集合；Q（Si）為M 中第i 列值為1 的行因素的集合；C（Si）為P（Si）與Q（Si）的交集。當C（Si）滿足P（Si）∩Q（Si）=P（Si）條件時，即可確定第1 層級因素。在可達矩陣M 中劃去第1 層級因素相對應的行和列，得到新的可達矩陣，重復上述步驟，可確定第2 層級因素。依次類推，可得到其他層級因素。

5）構建解釋結構模型。依據以上計算及分析，構建系統因素的多級遞接結構模型。

1.2 MICMAC 方法

采用ISM 模型，劃分系統因素層級，從宏觀上指明各因素的層級排位。通過MICMAC 方法，計算各因素的驅動力與依賴度大小，并繪制象限圖，可以更直觀地明晰各因素在系統中的地位及作用。根據可達矩陣M，依次計算各因素的驅動力值Di和依賴度值Rj，即：

式中：Mij為可達矩陣M 中的元素；i 為元素所在行；j 為元素所在列；Di反映因素Si的解決可以推動其他因素解決的程度；Rj反映因素Sj的解決依賴于其他因素解決的程度。

2 煤礦工人違章行為影響因素識別

2.1 違章事故統計

選取近5 年來的134 起煤礦事故案例為樣本，對工人違章行為所造成的礦井瓦斯、頂板、水災、火災及煤塵等事故進行分類統計，煤礦工人違章事故統計見表1。

表1 煤礦工人違章事故統計Table 1 Statistics of violation accidents of coal miners

分析結果表明：工人違章行為所導致的事故占事故總數的58.96%，是引發煤礦瓦斯、頂板、火災等事故的主要原因。此外，對其中79 起工人違章事故案例進行分析發現，涉事煤礦在作業工人、環境條件、企業管理及組織氛圍等方面尚存在諸多不足之處。

2.2 違章行為影響因素指標體系

以煤礦工人違章行為作為研究對象，在對79 起工人違章事故調查報告進行分析的基礎上，結合文獻資料調研[4-7,11]及專家咨詢等方法，最后確定影響煤礦工人違章行為的主要因素，包括個人、環境、管理及組織4 個層面共16 個因素，影響因素指標體系見表2。

表2 違章行為影響因素指標體系Table 2 Index system of influencing factors of violation behaviors

3 影響因素ISM-MICMAC 分析

3.1 影響因素ISM 模型構建

3.1.1 違章行為影響因素集合S 和建立鄰接矩陣

煤礦工人違章行為影響因素集合S 共包含16個因素，違章行為影響因素指標體系見表2。通過文獻調研[4-7,11]和業內訪談咨詢，確定煤礦工人違章行為影響因素之間有無直接影響關系，并依據式（1）建立鄰接矩陣A。

3.1.2 計算可達矩陣

可達矩陣用于說明各因素之間是否存在相互作用關系。依據鄰接矩陣A，由式（2），利用Matlab 軟件即可求得可達矩陣M。

3.1.3 劃分層級關系

依據ISM 層級劃分方法，經計算得到的違章行為影響因素分級表見表3。根據以上分析，得到的影響因素多級遞接結構模型如圖1。

圖1 影響因素多級遞階結構Fig.1 Multi-level hierarchical structure of influencing factors

表3 影響因素分級表Table 3 Grading table of influencing factors

3.1.4 影響因素ISM 模型

可將違章行為影響因素劃分為4 級3 階的多級遞接結構，L1為表層直接因素，L2和L3為中層間接因素，L4為深層根本因素。

1）表層直接因素。表層直接因素全部集中于個人因素，是最直觀、最易被發現的因素。安全知識技能缺乏、安全意識水平不高、安全行為習慣不佳、自保互保意識不足將會直接影響煤礦工人的行為，導致違章事故的發生。

2）中層間接因素。中層間接因素包括個人因素、環境因素及管理因素。該類因素通過作用于表層直接因素，推動其發展及變化，繼而影響煤礦工人的行為；同時也被深層根本因素所影響。此類因素是承上啟下的一組因素，并且與表層及深層因素之間關系復雜，是防治煤礦工人違章行為的重點及難點。

3）深層根本因素。深層根本因素涉及管理因素和組織因素，是表層直接因素和中層間接因素的根本因素。這類因素只有通過直接或間接因素才可對煤礦工人的行為產生影響，是隱性的、不易感知的因素，因而常常被人們所忽視。該類因素是煤礦工人違章行為產生的源頭，若對其缺乏足夠的重視，很難從根源上預防和控制煤礦工人的違章行為。

3.2 影響因素MICMAC 分析

3.2.1 MICMAC 象限劃分

根據可達矩陣M，由式（3）和式（4），計算得到的各影響因素的驅動力值和依賴度值見表4。據此，以驅動力和依賴度的平均值作為分界線，繪制的16個影響因素的象限分類圖如圖2。

圖2 影響因素驅動力-依賴度分類Fig.2 Classification of dependence-driving force of influencing factors

表4 影響因素驅動力值和依賴度值Table 4 Driving force values and dependence values of influencing factors

3.2.2 MICMAC 結果分析

通過MICMAC 分析，將16 個影響因素分為以下幾類：

1）第1 象限的因素屬于自治簇。涵蓋的影響因素有：從業工齡S5、作業環境條件S6、設備設施條件S7、工作任務強度S8、安全教育培訓S11、安全監督檢查S12、違章處罰S13，均為ISM 模型的中層因素。此象限因素具有較低的依賴性和較低的驅動力，對表層及深層因素起著承上啟下的作用，對煤礦工人違章行為有著至關重要的影響。另外，安全監督檢查S12具有相對較強的驅動力，表明因素S12的解決可以較大程度地推動更低層次因素的解決。

2）第2 象限的因素屬于獨立簇。涉及的影響因素有：安全生產投入S9、安全管理制度S10、礦領導安全理念S14、管理者安全意識S15、企業安全氛圍S16，在ISM 模型中多為深層因素。該象限因素具有較高的驅動力和較低的依賴性，是影響煤礦工人違章行為的關鍵因素。若加強對這些因素的管理，將對表層及中層因素的解決產生積極的作用，因此應對其進行重點管控。

3）第3 象限的因素屬于聯系簇。此類因素具有較高的依賴性和較高的驅動力，其變化極易對其他因素產生作用及反作用。在該象限內沒有因素分布，表明在煤礦工人違章行為的影響因素中，不存在驅動力及依賴性都強的因素。

4）第4 象限的因素屬于依賴簇。包括的影響因素有：安全知識技能S1、安全意識水平S2、安全行為習慣S3、自保互保意識S4，均為ISM 模型的表層因素。該象限因素具有較高的依賴性和較低的驅動力，是影響煤礦工人違章行為的重要因素。如安全知識技能S1、安全意識水平S2、安全行為習慣S3、自保互保意識S4均受安全教育培訓的影響較大。

4 對策與建議分析

根據ISM 與MICMAC 分析可知，違章行為影響因素間有著復雜的相互作用關系，各個因素地位與作用也不盡相同。基于此，提出針對性的預防措施。

1）加大安全生產投入。礦領導應牢固樹立“以人為本，安全發展”的理念，加大安全生產投入。一方面，應改善工作場所的環境條件及設備設施條件，降低工作任務強度，促使煤礦工人養成良好的安全行為習慣，減少違章行為的發生；另一方面，應大力推進智能化礦山建設，使煤礦工人遠離作業現場，有效杜絕違章行為。

2）強化安全教育培訓。煤礦企業應建立健全安全管理制度，加強安全教育培訓管理，確保培訓時間充足、培訓力度得當、培訓內容具有針對性，嚴格培訓考核制度，著力提升煤礦工人的個人安全能力，有效治理違章行為。

3）加強安全監督檢查。企業管理者應提高安全意識，重視作業現場的安全監督檢查工作，及時發現并糾正違章行為，嚴格執行違章處罰制度，助益于培養煤礦工人的安全意識及安全習慣，有效控制違章行為。

5 結 語

1）煤礦工人違章行為影響因素之間存在著多層遞接邏輯關系。安全知識技能S1、安全意識水平S2、安全行為習慣S3、自保互保意識S4是引起違章行為的表層直接因素；從業工齡S5、作業環境條件S6、設備設施條件S7、工作任務強度S8等是引起違章行為的中層間接因素；安全管理制度S10、礦領導安全理念S14、管理者安全意識S15、企業安全氛圍S16是引起違章行為的深層根本因素。

2）煤礦工人違章行為影響因素可分為自治簇、獨立簇和依賴簇。安全知識技能S1、安全意識水平S2、安全行為習慣S3、自保互保意識S4屬于依賴簇，具有較強的依賴性，需要依賴其他因素的解決而被解決。安全生產投入S9、安全管理制度S10、礦領導安全理念S14、管理者安全意識S15、企業安全氛圍S16屬于獨立簇，具有較強的驅動力，對其他因素的解決具有積極的推動作用，應對其重點管控。

3）煤礦企業應從安全生產投入、教育培訓、監督檢查等方面入手，加強對礦領導安全理念、管理制度、管理者安全意識等違章行為影響因素的治理，有效控制、預防和杜絕違章行為的發生。