基于SNA 的煤礦安全生產(chǎn)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)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(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院，江蘇 徐州 221000；2.中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 徐州設(shè)計(jì)院，江蘇 徐州 221000）

近年來我國煤礦生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展形勢向好，但煤礦安全生產(chǎn)仍存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)及不確定性。不少學(xué)者在煤礦安全生產(chǎn)方面做了研究。寧小亮[1]在分析全國煤礦事故發(fā)生規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)頂板事故在總事故中占比最高，并提出瓦斯、頂板、運(yùn)輸是控制煤礦事故總量的關(guān)鍵；白彥龍等[2]、于躍光[3]利用HFACS 方法以及卡方檢驗(yàn)與讓步分析得出了煤礦一般事故的發(fā)生途徑；林永明[4]通過話題模型得出了不安全行為的相關(guān)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(yīng)用扎根理論分析出了礦工不安全狀態(tài)受個(gè)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(zhì)較低，設(shè)備技術(shù)不發(fā)達(dá)是造成事故多發(fā)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(jīng)驗(yàn)等是引起MSHA 礦山事故的主要原因。煤礦生產(chǎn)過程中各風(fēng)險(xiǎn)因素在項(xiàng)目全壽命周期中相互影響，相互制約，形成復(fù)雜的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)。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(jìn)行單獨(dú)分析，較少的研究會(huì)將與事件相關(guān)的因素構(gòu)建成一個(gè)科學(xué)的煤礦安全事故原因網(wǎng)絡(luò)，并找出原因網(wǎng)絡(luò)中起控制作用的因素。因此，應(yīng)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法（Social Network Analysis，SNA）對煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)行整體網(wǎng)絡(luò)和個(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析。

1 研究方法

社會(huì)網(wǎng)絡(luò)指的是作為節(jié)點(diǎn)的社會(huì)行動(dòng)者(social actor）及節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的集合。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析通過測量與調(diào)查系統(tǒng)中各部分的特征與相互之間的關(guān)系，將其用網(wǎng)絡(luò)的形式表示出來，然后分析其關(guān)系的模式與特征。煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)成一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間形成關(guān)系路徑，這些關(guān)系路徑對研究整體風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮著重要作用。

通過對煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素網(wǎng)絡(luò)的分析可以分為關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的識別以及關(guān)鍵影響路徑的識別。其中，關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的識別可分為整體網(wǎng)絡(luò)分析以及個(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析。整體網(wǎng)絡(luò)分析中包括整體風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與塊模型分析，個(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析中包括點(diǎn)的度數(shù)中心度分析、點(diǎn)的中間中心度分析以及關(guān)鍵影響路徑的識別。

2 數(shù)據(jù)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(fā)生的省份、時(shí)間、單位，引起事故發(fā)生的直接原因與間接原因，事故類別、事故等級以及事故發(fā)生的經(jīng)過，再利用Excel 與ACCESS 數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(gè)樣本中提取到了與事故有關(guān)的30 個(gè)原因，可以分類為人員、管理、技術(shù)、設(shè)施、環(huán)境這5個(gè)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(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的識別后，構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素之間影響關(guān)系的鄰接矩陣。在矩陣中，如果列因素會(huì)對行因素產(chǎn)生影響，則兩因素的交點(diǎn)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(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化，煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)如圖2。接近網(wǎng)絡(luò)中心的點(diǎn)與其他但的聯(lián)系較多，如R3、R24等，說明這些風(fēng)險(xiǎn)因素處在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的核心位置，與其他風(fēng)險(xiǎn)因素的聯(lián)系較多，應(yīng)當(dāng)著重控制；反之，如R7、R21、R30等位于風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)的邊緣位置，與其他風(fēng)險(xiǎn)因素的聯(lián)系較少，相互影響作用較小。根據(jù)圖2 還可以看出各風(fēng)險(xiǎn)因素之間不僅會(huì)直接相互影響，還會(huì)通過其他風(fēng)險(xiǎn)因素間接影響。

圖2 煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Coal mine safety production risk network

3.2 整體網(wǎng)絡(luò)分析

“塊模型”是指將整體風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險(xiǎn)因素根據(jù)一定的規(guī)則劃分為離散的子集，用來研究網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)。一個(gè)圖可以分割為相互獨(dú)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(gè)離散的塊。 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)分塊結(jié)果見表2，8×8 的塊模型密度矩陣如圖3。

表2 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)分塊結(jié)果Table 2 Block results of risk network

圖3 風(fēng)險(xiǎn)模型塊密度矩陣Fig.3 Block density matrix of risk models

根據(jù)塊模型理論，如果塊之間交叉點(diǎn)的密度值大于整體網(wǎng)絡(luò)密度值，則將該點(diǎn)的塊模型密度替換為1，反之為0。通過軟件計(jì)算，得到整體網(wǎng)絡(luò)密度為0.200，將大于0.200 的數(shù)值替換為1，小于0.200的數(shù)值替換為0，即可得到煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)塊模型像矩陣。

其中整體網(wǎng)絡(luò)密度是網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際存在的關(guān)系總數(shù)與可以存在的最大的關(guān)系總數(shù)的比值。代表了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個(gè)因素之間關(guān)系的緊密程度，關(guān)系越緊密，密度值越大。計(jì)算公式如下：

式中：D 為整體網(wǎng)絡(luò)密度值；K 為網(wǎng)絡(luò)圖中實(shí)際關(guān)系總數(shù)；n 為在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

參考Burt 提出的結(jié)構(gòu)洞理論，認(rèn)為處于關(guān)鍵位置的塊不僅可以發(fā)出關(guān)系，還可以接受關(guān)系，其中，處于關(guān)鍵位置的塊中內(nèi)部聯(lián)系緊密的塊更可能位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)塊模型像矩陣可以得出：塊1 的發(fā)生關(guān)系為6，接受關(guān)系為2，與自身關(guān)系為1；塊7 發(fā)生關(guān)系為1，接受關(guān)系為5，與自身關(guān)系為1；塊8 發(fā)生關(guān)系為2，接受關(guān)系為4，與自身關(guān)系為1。因?yàn)閴K1、塊7、塊8 既能發(fā)生關(guān)系又能接受關(guān)系，并且與自身關(guān)系為1，即自身聯(lián)系緊密，所以塊1、7、8 處于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，需要重點(diǎn)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(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析

個(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析主要是通過軟件計(jì)算出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素位于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心程度，進(jìn)而判斷出位于風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵位置的風(fēng)險(xiǎn)因素。通過計(jì)算點(diǎn)的度數(shù)中心度以及中間中心度，并取排名前20%的影響因素作為關(guān)鍵因素，進(jìn)一步分析得到煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵因素。

3.3.1 點(diǎn)的度數(shù)中心度計(jì)算與分析

在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)險(xiǎn)因素的節(jié)點(diǎn)度可以分為出度與入度，出度表示有向風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)圖中某點(diǎn)作為起點(diǎn)的次數(shù)，入度表示有向風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)圖中某點(diǎn)作為終點(diǎn)的次數(shù)。出度高的節(jié)點(diǎn)叫做Authority，這類節(jié)點(diǎn)權(quán)威性較高，即對其他點(diǎn)影響力較強(qiáng)或者輸出信息較多。入度高的點(diǎn)稱為Hub，這類節(jié)點(diǎn)作為中介，從其他節(jié)點(diǎn)獲取的信息較多。利用Ucinet 6.0 軟件計(jì)算所得出的度位于前6 的影響因素見表3。

從表3 數(shù)據(jù)可以得出管理制度不到位R3、安全生產(chǎn)投入少R6、員工素質(zhì)低R24、安全意識薄弱R17、教育培訓(xùn)不到位R1、安全監(jiān)督不到位R2具有較大的點(diǎn)出度，其中管理制度不到位具有最大的點(diǎn)出度為24，說明在有向風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)圖中有24 條路徑從該節(jié)點(diǎn)出發(fā)，與其他各因素之間的聯(lián)系較多。這些風(fēng)險(xiǎn)因素需要在煤礦安全生產(chǎn)管理過程中重點(diǎn)把握。

表3 風(fēng)險(xiǎn)因素的節(jié)點(diǎn)度Table 3 Node degree of risk factors

3.3.2 點(diǎn)的中間中心度計(jì)算與分析

在網(wǎng)絡(luò)圖中，點(diǎn)的中間中心度用來研究1 個(gè)點(diǎn)在多大程度上位于其他2 個(gè)點(diǎn)的中間，是一種控制能力指數(shù)。若點(diǎn)的中間中心度較高，表明該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，接近網(wǎng)絡(luò)的核心。重點(diǎn)控制這類節(jié)點(diǎn)，將有效減少煤礦安全事故的發(fā)生。網(wǎng)絡(luò)中任意一點(diǎn)i 的中間中心度Di：

式中：Di為任意一點(diǎn)i 的中間中心度；pjk（i）為點(diǎn)i 能有多大的能力控制點(diǎn)j 與點(diǎn)k 之間的聯(lián)系；bjk為點(diǎn)j 與點(diǎn)k 之間路徑的個(gè)數(shù)；bjk（i）為bjk中經(jīng)過點(diǎn)i的個(gè)數(shù)；n 為在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

把風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)點(diǎn)的求和就得到點(diǎn)i 的中間中心度。通過Ucinet 6.0 軟件對30 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行中間中心度計(jì)算，選取中間中心度前6 進(jìn)行分析，風(fēng)險(xiǎn)因素的中間中心度見表4。

表4 風(fēng)險(xiǎn)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(guān)聯(lián)的中介，在整個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)圖中占據(jù)中心位置，具有較強(qiáng)的控制傳導(dǎo)作用。其中R24員工素質(zhì)低、R15安全技術(shù)措施不到位、R1教育培訓(xùn)不到位、R6安全生產(chǎn)投入少、R2安全監(jiān)督不到位具有較強(qiáng)的控制其他因素交互的作用，扮演連接多個(gè)因素的中間角色，在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)該重點(diǎn)控制。

4 煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)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(wǎng)絡(luò)中的路徑，若該線處于其他兩線中間的程度越大，則計(jì)算得出的線的中間中心度越大。線（a→b）的中間中心度的計(jì)算如下：

式中：Da→b為線（a→b）的中間中心度；pjk（a→b）為關(guān)系a→b 能有多大的能力控制點(diǎn)j 與點(diǎn)k 之間的聯(lián)系；bjk為點(diǎn)j 與點(diǎn)k 之間的路徑的個(gè)數(shù)；bjk（a→b）為bjk中經(jīng)過關(guān)系a→b 的個(gè)數(shù)；n 為在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

把風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中pjk（a→b）的每條線求和得到關(guān)系a→b 的中間中心度。利用Ucinet 6.0 計(jì)算線的中間中心度，得到30×30 的矩陣，選取計(jì)算值較高的前6 個(gè)進(jìn)行分析，關(guān)鍵影響路徑識別結(jié)果見表5。

表5 關(guān)鍵影響路徑識別Table 5 Key impact path identification

根據(jù)表5 可以得到：R2安全監(jiān)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(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的其他路徑；R6安全生產(chǎn)投入少到R2安全監(jiān)督不到位的關(guān)聯(lián)度次之。結(jié)合以上的分析可以得到，大多數(shù)關(guān)鍵影響路徑和前部分識別出的處于關(guān)鍵位置的風(fēng)險(xiǎn)因素有關(guān)，因此可以通過控制關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素來提高對煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)管理的能力。

5 建議分析

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

2）完善煤礦生產(chǎn)過程中的管理制度，包括對人員、機(jī)械、環(huán)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(qiáng)全員安全生產(chǎn)意識，充分貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的安全方針。管理制度包括安全生產(chǎn)責(zé)任制、安全生產(chǎn)會(huì)議制、安全生產(chǎn)例檢制、領(lǐng)導(dǎo)干部現(xiàn)場帶班制等，將管理制度有效地落實(shí)。

3）要加強(qiáng)對員工的教育培訓(xùn)，提高員工的職業(yè)素養(yǎng)以及安全意識，讓員工認(rèn)識到安全生產(chǎn)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(shí)也能較好地處理突發(fā)狀況?？梢远ㄆ陂_展相關(guān)知識課堂，設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)措施來激發(fā)員工學(xué)習(xí)的熱情。

4）加強(qiáng)對隱患的排查，防微杜漸，定期檢查及更新機(jī)器設(shè)備，定期檢測煤礦內(nèi)的瓦斯含量、通風(fēng)狀況等，將危險(xiǎn)扼制在搖籃中。

6 結(jié) 語

研究分析了與煤礦安全生產(chǎn)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素，其中包括對風(fēng)險(xiǎn)因素以及風(fēng)險(xiǎn)因素之間關(guān)系的識別，對風(fēng)險(xiǎn)因素的整體網(wǎng)絡(luò)分析、個(gè)體網(wǎng)絡(luò)分析以及關(guān)鍵影響路徑識別。結(jié)合對風(fēng)險(xiǎn)因素的塊模型分析，點(diǎn)的度數(shù)中心度和點(diǎn)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(xùn)不到位、員工素質(zhì)低、安全技術(shù)措施不到位、安全投入少以及安全監(jiān)督不到位等6 個(gè)因素是煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素，并找出煤礦安全生產(chǎn)關(guān)鍵影響路徑，據(jù)此提出了針對性的建議。