基于csQCA 的煤礦瓦斯爆炸事故影響因素及路徑研究

袁曉芳 ，朱明杰 ，孫林輝

（1.西安科技大學 管理學院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學 人因與管理工效學研究中心，陜西 西安 710054）

煤礦事故主要包括水害、頂板、瓦斯、放炮、機電、火災、運輸以及其他事故，其中瓦斯事故因其破壞性強、人員傷亡多、經濟損失大等特點成為眾多煤礦事故類型中控制的重點[1]。據國家礦山安全監察局統計數據顯示，2010—2020 年，因瓦斯爆炸事故死亡2 762 人，約占煤礦事故死亡人數的27.1%[2]。由此可見，瓦斯爆炸事故不僅給煤炭開采工作帶來了嚴重危害，并制約著我國煤炭行業的安全和發展。

目前，已有學者對瓦斯爆炸事故的影響因素進行研究。CHEN 等[3]通過事故案例分析發現，通風設施和機電設備管理混亂是造成瓦斯爆炸事故的主要原因；PATTERSON 等[4]、葉光莉[5]指出，人為因素在瓦斯爆炸事故中起著主導作用；魯錦濤等[6]基于三類危險源理論，歸納出瓦斯爆炸的14 個影響因素，并通過灰色—物元評估模型計算了各影響因素的權重和關聯函數；張寧等[7]以Ge Nie 為平臺，通過貝葉斯網絡構建瓦斯爆炸事故致因模型，指出瓦斯含量超標、法律法規不健全等因素是誘發瓦斯爆炸事故的關鍵因素。

綜上所述，現階段關于瓦斯爆炸事故影響因素的研究逐漸深入，研究體系也在不斷充實完善。但是，瓦斯爆炸事故形成的誘因復雜多變，現有研究多考慮單個因素對瓦斯爆炸的影響，往往忽略了多個因素的組態效應，不能深入揭示多重因素耦合作用下，瓦斯爆炸事故發生的內在機制。基于此，試圖借助扎根理論厘清瓦斯爆炸事故的影響因素，并基于組態視角探究引致瓦斯爆炸的多元組態，以期為降低瓦斯爆炸事故風險提供參考和借鑒。

1 模型構建

扎根理論質性研究方法由社會學家Glaser 和Strauss 于1967 年創立，其主要宗旨是基于研究問題出發，在系統收集原始分析資料的基礎上，通過找尋反映問題本質的概念，建立概念之間的聯系，進而上升到理論問題。將采用扎根理論的研究范式，逐步構建瓦斯爆炸事故風險影響因素模型。

1）資料選取。扎根理論的關鍵在于從資料分析中發現理論。因此，原始資料的獲取顯得至關重要。獲取原始資料的途徑主要包括：①收集典型瓦斯爆炸事故案例，通過選取2005—2021 年期間發生的40 起典型瓦斯爆炸事故報告作為原始資料；②實地走訪了3 所煤礦企業進行調研，通過與30 位從業人員（包括22 名礦工和8 名管理人員）進行現場訪談后，將訪談內容整理為文本作為原始資料的補充。

2）開放式編碼。由于文獻樣本大多是非結構化的分析材料，因此，篩選出與研究主題相關的文段是開放式編碼的關鍵。以Nvivo 軟件作為輔助編碼工具，通過對原始資料進行逐詞逐句閱讀、比較、合并后，最終得到30 個初始概念。開放式編碼結果見表1。

表1 開放式編碼Table 1 Open coding

3）主軸式編碼。主軸式編碼是在開放式編碼基礎上，通過聚類分析找尋開放式編碼形成的概念之間的類屬關系，以此建立主范疇和次范疇之間的聯系。得到的13 個主范疇見表2。

表2 主軸式編碼Table 2 Axial coding

4）選擇式編碼。對13 個主范疇進行系統分析后，經過反復歸納和整理，從13 個主范疇編碼中高度抽象出7 個核心范疇，結合近年來我國瓦斯爆炸事故的特點，最終確定的7 個核心范疇見表3。

表3 選擇式編碼Table 3 Selective coding

5）構建理論模型。基于扎根理論分析結果，構建的瓦斯爆炸事故風險影響因素模型如圖1。

圖1 瓦斯爆炸事故風險影響因素模型Fig.1 Influencing factors model of risk of gas explosion accident

2 研究設計

2.1 研究方法

定性比較分析（Qualitative Comparative Analysis，QCA）基于集合論和布爾代數思想，通過整合定性分析和定量研究2 種方法的優勢，能夠深入辨析引致某一結果的多重變量組態，適用于中小樣本案例研究[8]。目前，QCA 主要包括清晰集QCA（csQCA）、模糊集QCA（fsQCA）和多值集QCA（mvQCA）。鑒于所有的變量均為二分變量，故采用清晰集QCA 探究瓦斯爆炸事故影響因素的組態效應。

2.2 案例選擇與數據收集

為保證研究的信度與效度，制定了樣本選擇標準：①所選案例樣本必須為煤礦瓦斯爆炸事故，且事故類型須為較大及以上煤礦事故；②為保證數據的可靠性，所選案例樣本必須有完整的事故報告；③所選案例盡量地區不同，以保證案例樣本的多樣性。基于以上案例選取標準，最終選取2013—2020 年發生的20 起典型瓦斯爆炸事故案例作為研究樣本，煤礦瓦斯爆炸事故案例樣本見表4。其中包括較大事故8 起，重大事故12 起。案例數據主要源于煤礦安全網。

表4 煤礦瓦斯爆炸事故案例樣本Table 4 Cases of coal mine gas explosion accidents

2.3 變量選取與賦值

2.3.1 結果變量選取

將瓦斯爆炸事故后果的嚴重性定為結果變量。參考安全生產事故劃分等級[9]，其將一般事故描述為造成3 人以下死亡或直接經濟損失在1 000 萬元以下。按照此標準，將“事故造成3 人以上死亡且直接經濟損失在1 000 萬元以上”作為事故嚴重性的衡量標準。

2.3.2 條件變量選取

基于構建的瓦斯爆炸事故影響因素模型，將個人因素、組織制度、安全管理、安全規范、安全文化、系統設備、工作環境作為條件變量。

1）個人因素。個人因素主要考察井下礦工是否按照規定要求進行作業，例如違章爆破、帶電作業、瓦斯漏檢等行為可能會導致明火或者瓦斯積聚，進而影響瓦斯爆炸發生概率。

2）組織制度。組織制度主要考察組織中部門機構和安全制度是否健全，例如組織機構不健全、安全制度不完善、管理無序混亂等問題都是導致瓦斯爆炸事故的重要原因。

3）安全管理。安全管理主要考察組織安全投入以及監管部門安全監督是否到位，例如井下安全管理人員配備不足或不合理、上級公司對其所屬煤礦安全監察失責等都會影響瓦斯爆炸發生概率。

4）安全規范。安全規范主要考察企業在生產活動中是否遵守安全作業規定和國家法律法規，例如以包代管、越界盜采、未按圖紙施工等行為都會增加瓦斯爆炸事故風險。

5）安全文化。安全文化主要考察礦工的安全教育與培訓水平以及組織的安全氛圍，安全教育不明顯、安全培訓不到位等都會影響礦工不安全行為出現概率。

6）系統設備。系統設備主要考察井下安全系統與設備運行的可靠性，例如煤電鉆/電纜產生電火花、機械設備故障失爆、瓦斯檢測儀失準、電線短路、通風機故障等都是引發瓦斯爆炸事故的重要原因。

7）工作環境。工作環境主要考察礦工所處工作場所的安全性，例如作業現場照明不足、瓦斯抽放設計不合理、通風設計不符合規程等都會直接影響瓦斯爆炸事故風險。

2.3.3 變量賦值標準

立足案例資料，將條件變量和結果變量依照二分歸屬原則賦值為“1”或“0”。當事故報告出現上述條件變量或滿足結果變量條件時賦值為1，反之為0。

3 數據分析與實證結果

3.1 單變量必要條件

對案例樣本進行賦值和編碼后，在fsQCA3.0軟件中運行。首先對單個條件變量進行必要關系分析，判斷各條件變量是否為結果變量的必要條件，主要以一致性水平作為必要條件的重要檢測標準。一般而言，若某個條件變量為結果變量的必要條件，則其一致性水平應大于0.9。單因素必要條件檢驗結果見表5。

表5 單因素必要性分析Table 5 Necessity analysis of single factor

由表5 可知：7 個條件變量的一致性水平均小于0.9，這表明所選取的7 個條件變量中的任一單一變量對結果變量的獨立解釋能力都較弱。因此，有必要將7 個條件變量組合起來進行構型分析。

3.2 條件變量組態分析

QCA 分析結果中存在簡約解、中間解和復雜解3 種解。鑒于中間解將具有重要意義的邏輯余項納入解中，由此得到最終結果的普適性和啟示性較好。因此，在參考Ragin 提出的結果呈現形式基礎上，將中間解和簡約解同時出現的條件變量視為核心條件，只在中間解出現的條件變量視為邊緣條件，在7 個條件變量的交互作用下，最終形成了6 條因果組合路徑。根據6 條因果組合路徑的構型結構，將引致瓦斯爆炸事故發生的6 條路徑歸納為3 種類型，條件組態結果見表6。

表6 條件組態結果Table 6 Configuration results of conditions

1）外因主導型：系統設備*安全規范*安全管理*組織制度+系統設備*工作環境*安全規范*安全管理（其中*為并的含義），對應于表6 中的路徑1和路徑5。在這2 條路徑下，系統設備作為核心條件出現，組織制度、安全管理、安全規范和工作環境作為支持條件發揮重要作用。通過觀察路徑1 和路徑5 的條件變量組態發現，這2 條路徑解釋事故產生的機制主要是從直接原因出發，認為瓦斯積聚或引爆火源是引發瓦斯爆炸的主要誘因，而瓦斯積聚或引爆火源則是由于井下通風系統設計不合理、瓦斯抽放設備數量不足或設備未運轉、瓦斯監測/監控系統未安裝或未使用、采掘機電設備失爆、防火防爆設備失效等原因導致的。徐美玲等[10]在相關研究中也指出生產設施因素往往是導致瓦斯積聚或引爆火源的較為直接的因素。

2）內因主導型：安全文化*安全規范*安全管理*組織制度，對應于表6 中的路徑2。在該條路徑下，組織制度、安全管理、安全規范和安全文化作為支持條件，對于瓦斯爆炸事故的形成具有重要影響作用。通過觀察路徑2 的條件變量組態發現，該條路徑解釋事故的發生機制主要是從深層原因出發，認為瓦斯爆炸事故的發生是由于組織管理內部原因導致的，包括違反安全規范、組織制度混亂、安全文化缺失以及安全管理存在問題等。需要說明的是，內因主導型風險因素雖然不能對瓦斯爆炸事故的發生起到直接影響作用，但其仍是解決當前瓦斯爆炸事故頻發問題的重要途徑，這些風險因素推動著其他風險因素的發展和變化。

3）內外聯動型：個人因素*工作環境*組織制度*安全文化*安全規范*+個人因素*工作環境*組織制度*安全規范*安全管理+個人因素*工作環境*組織制度*系統設備*安全文化*安全管理，對應于表6 中的路徑3、路徑4 和路徑6。在這3 條路徑下，個人因素、工作環境、組織制度作為核心條件出現，系統設備、安全管理、安全規范、安全文化作為支持條件發揮重要作用。通過觀察路徑3、路徑4 和路徑6 的條件變量組態發現，在這3 種組合路徑中，既有諸如“組織制度”、“安全管理”這些內部變量發揮作用，也有諸如“系統設備”、“工作環境”這些外部變量產生影響。換而言之，這3 條路徑兼顧了瓦斯爆炸的直接原因和深層原因。因而，這3 條組態路徑也更加符合我國瓦斯爆炸事故發生的組合模式。

另外，對比表6 中的6 條路徑發現，組織制度、安全管理以及安全規范3 個條件變量在6 條路徑中出現了5 次。其中，安全管理和安全規范5 次出現均為邊緣條件。雖然這2 個條件變量并不是以核心條件出現，但其較高的出現頻率依然值得重視，這表明安全管理和安全規范2 個條件變量對于瓦斯爆炸事故的形成及其后果嚴重性具有重要影響作用。組織制度作為核心條件出現3 次，邊緣條件出現2 次。這表明組織制度條件變量對于事故的形成及其后果嚴重性程度具有關鍵影響作用。綜上所述，認為組織制度、安全管理以及安全規范3 個條件變量是引致瓦斯爆炸事故的深層次原因。

4 對策分析

1）系統設備因素是導致瓦斯爆炸事故較為直接的原因。因此，做好井下相關設備與系統的安全管理工作是控制瓦斯爆炸風險的重要前提。具體而言，礦井和井下各個工作面應建立可靠的通風系統，建全瓦斯監測/監控系統，將區塊鏈、大數據、云計算、物聯網、人工智能等新技術與煤炭開采設備和開采系統繼續深度融合。

2）組織管理因素是導致瓦斯爆炸事故更為深層次的原因。因此，做好煤礦企業的組織管理工作是控制瓦斯爆炸風險的關鍵。諸如構建科學的管理方法、建立安全的井下環境、營造良好的安全文化、實施有效的教育培訓等，都是組織管理的重要工作內容。例如，煤礦安全管理人員可以通過構建VR 模擬訓練平臺對礦工進行安全教育和培訓。傳統上對礦工進行安全教育和培訓的主要模式是開辦講座和案例分析，可能無法有效提高礦工的安全意識和專業技能。而借助VR 模擬培訓平臺對礦工進行安全隱患識別培訓、專業技術技能培訓、事故救援培訓模擬等，有助于切實提高礦工的安全意識和專業技能。

5 結 語

通過對瓦斯爆炸案例進行分析，總結了瓦斯爆炸事故產生的影響因素及組態路徑。研究發現，瓦斯爆炸事故是由多種因素相互作用、相互耦合形成，任何單一因素對瓦斯爆炸事故的形成及其后果不具備決定性的解釋力。因此，通過條件組態分析，有效識別出了誘致瓦斯爆炸事故形成的6 條路徑并劃分為3 種類型。此外，組織制度、安全管理以及安全規范3 個因素是引發瓦斯爆炸的深層次原因，這三者的變化組合分別在不同組態路徑中發揮著重要影響作用。