基于事故報(bào)告挖掘的礦工不安全行為管控

呂月穎，季嘉琪，陳修杰，王文浩，苗德俊

（山東科技大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266590）

近年來(lái)煤礦安全形勢(shì)有很大改善，百萬(wàn)噸死亡率逐年下降，但煤礦事故仍時(shí)有發(fā)生，整體安全形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，其中人因因素在事故致因中的比例約70%。國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者在人因管控方面從微觀層面的神經(jīng)機(jī)制[1]角度到宏觀層面上安全監(jiān)管機(jī)制[2]分析均有研究，但現(xiàn)有研究往往忽略行為產(chǎn)生的誘發(fā)規(guī)律，制定管控策略治標(biāo)不治本。因此，有必要在宏觀的基礎(chǔ)上，對(duì)人因規(guī)律進(jìn)行研究，協(xié)助資源合理配置，提高人因管控效率。對(duì)事故原因進(jìn)行深層次研究是預(yù)防事故發(fā)生的重要手段之一[3]。事故報(bào)告作為在事故發(fā)生后專(zhuān)業(yè)人員考察事故現(xiàn)場(chǎng)搜集資料形成的細(xì)節(jié)還原度、可信度以及真實(shí)性普遍較高的文本數(shù)據(jù)，可作為事故人因研究的文本數(shù)據(jù)。葉貴等[4]、李鈺等[5]充分利用結(jié)合建筑事故報(bào)告，對(duì)建筑行業(yè)安全預(yù)控提供參考。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，利用文本挖掘技術(shù)研究事故報(bào)告成為可能。目前，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域延伸[6]。趙明靜[7]借用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析等研究城市物流公共安全事故，預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并提出風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制，借助關(guān)聯(lián)分析溯源事故原因。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究事故致因機(jī)理和隱患風(fēng)險(xiǎn)已成為事故致因研究新方法。為此，通過(guò)收集2015 年到2021 年的煤礦事故報(bào)告，借用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，自然語(yǔ)言分析技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)研究導(dǎo)致事故發(fā)生的人因因素，按照分層思想由大到小、從上至下，進(jìn)行人因關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，為提高礦山安全水平提供數(shù)據(jù)支撐。

1 煤礦事故人因分析流程

在國(guó)家應(yīng)急管理局網(wǎng)站、各省份煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)等網(wǎng)站進(jìn)行事故報(bào)告收集處理，繼而開(kāi)展煤礦人因關(guān)聯(lián)規(guī)則研究。分析流程如下：①對(duì)事故報(bào)告進(jìn)行Gephi 網(wǎng)絡(luò)分析，分析煤礦事故現(xiàn)狀；②運(yùn)用WordCloud 分析確定監(jiān)督、管理、生產(chǎn)3 個(gè)層面上事故人因管控方向，LDA 分析深度挖掘煤礦事故人因；③采用Apriori 算法[8]挖掘煤礦事故人因間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)模式，探究事故發(fā)生的人因規(guī)律性。

2 煤礦事故報(bào)告處理

事故報(bào)告涵蓋煤礦事故中所存在的主要不安全行為。通過(guò)收集、人工查閱處理后，共獲得符合要求的事故報(bào)告391 篇，事故報(bào)告數(shù)據(jù)整理見(jiàn)表1，篇幅有限，只體現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)。

表1 事故報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（部分）Table 1 Accident report statistics（department）

2.1 事故報(bào)告初步分析

將事故報(bào)告中的事故時(shí)間、等級(jí)、類(lèi)型、省份、地點(diǎn)和工種進(jìn)行Gephi 網(wǎng)絡(luò)分析，事故報(bào)告網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)如圖1。

圖1 事故報(bào)告網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)圖Fig.1 Incident reporting network contact diagram

1）事故等級(jí)。一般事故占總事故等級(jí)的79.54%，頂板事故在事故類(lèi)型中占比30.4%；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖節(jié)點(diǎn)連接，一般事故相比其他類(lèi)型事故事故地點(diǎn)更加多樣，如綜采工作面、采煤工作面、掘進(jìn)工作面、主斜井、井底車(chē)場(chǎng)等；較大事故主要發(fā)生在綜采工作面、采煤工作面、掘進(jìn)工作面等地；重大事故發(fā)生地點(diǎn)主要是在各類(lèi)工作面以及主斜井和運(yùn)輸巷道。頂板事故在一般、較大事故中尤為突出，根據(jù)事故回溯，重視“問(wèn)頂敲幫”等措施可以在一定程度上避免一般頂板事故的發(fā)生，而在預(yù)防重大煤礦事故發(fā)生時(shí)，瓦斯事故是重點(diǎn)關(guān)注事故類(lèi)型。

2）事故類(lèi)型。通過(guò)事故報(bào)告網(wǎng)絡(luò)分析，確定管控地點(diǎn)以各類(lèi)工作面為主，瓦斯事故由于其在重大、特別重大事故中的高占比，成為重點(diǎn)管控對(duì)象，一般事故以及頂板事故事故因其在事故等級(jí)和事故類(lèi)型分析中出現(xiàn)較頻繁成為日常監(jiān)督管理重點(diǎn)。

2.2 WordCloud-LDA 研究

WordCloud-LDA 分析前需先進(jìn)行文本分詞，將文本分解為若干個(gè)獨(dú)立的詞語(yǔ)，為提升分詞效果，在基礎(chǔ)詞典基礎(chǔ)上，擴(kuò)充專(zhuān)用詞典及停用詞詞典，將“勞動(dòng)組織”、“違規(guī)施工”等分至專(zhuān)用詞典，“僅有”、“全部”、“其它”等分至停用詞詞典。根據(jù)文本分詞形成的高頻詞匯和逆文檔概率對(duì)報(bào)告中的直接原因、間接原因進(jìn)行WordCloud-LDA 研究。

2.2.1 WordCloud 分析

1）直接原因詞。直接原因詞云圖如圖2，圖中字體的大小代表出現(xiàn)頻率的多少。工作面作為事故主要發(fā)生地點(diǎn)在圖中著重突出；應(yīng)力、支架、頂板等詞比較突出，表明頂板事故在事故類(lèi)型中比例較大；而違章、違規(guī)、違反、操作、不當(dāng)?shù)赛c(diǎn)明事故人因具體形式。

圖2 直接原因詞云圖Fig.2 Direct causes word cloud

2）間接原因詞。間接原因詞云圖如圖3。管理、現(xiàn)場(chǎng)、落實(shí)、不到位、教育、生產(chǎn)、履行、培訓(xùn)等詞說(shuō)明在間接原因中主要存在監(jiān)督、管理層面不足。

圖3 間接原因詞云圖Fig.3 Indirect cause word cloud

綜上所述，直接原因多數(shù)與生產(chǎn)層面人因息息相關(guān)，間接原因往往涉及到煤礦管理、監(jiān)督層面人因管控不足，因此明確煤礦事故人因需從監(jiān)督、管理、生產(chǎn)層面3 個(gè)層面展開(kāi)管控。

2.2.2 直間接原因主題分析

進(jìn)一步對(duì)直接間接原因文本挖掘，利用Python語(yǔ)言針對(duì)分詞結(jié)果進(jìn)行LDA 主題分析，并從直接原因及間接原因中分析出7 個(gè)主題和4 個(gè)主題，通過(guò)對(duì)主題的分析研究歸納總結(jié)其主題含義，并由此來(lái)獲取相應(yīng)的人因因素，結(jié)果如下：

1）直接原因。危險(xiǎn)現(xiàn)象重視不足、專(zhuān)業(yè)技能不足、違章違法操作、現(xiàn)場(chǎng)管理人員違章指揮、應(yīng)急不足、無(wú)安全措施、爆破作業(yè)不標(biāo)準(zhǔn)。

2）間接原因。安全生產(chǎn)管理落實(shí)不到位、安全管理制度執(zhí)行不到位、安全思想教育培訓(xùn)不到位、日常監(jiān)督檢查不嚴(yán)。

2.3 煤礦事故人因因素體系

WordCloud 分析確定3 個(gè)層面事故人因管控方向，LDA 分析深度挖掘直接、間接原因文本后，參照事故人因理論、煤礦事故報(bào)告，構(gòu)建由監(jiān)督層面、管理層面、生產(chǎn)層面3 個(gè)一級(jí)因素，以及安全監(jiān)督計(jì)劃制定不科學(xué)、缺乏有效的安全監(jiān)管機(jī)制等22 個(gè)二級(jí)因素的煤礦事故人因因素體系。煤礦事故人因因素體系見(jiàn)表2。

表2 煤礦事故人因因素體系Table 2 Human factors system for coal mine accidents

3 煤礦事故人因關(guān)聯(lián)規(guī)則研究

在煤礦事故人因因素體系上添加事故類(lèi)型、事故等級(jí)2 個(gè)參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，事故等級(jí)從一般事故至特別重大事故，由L1～L4表示；事故類(lèi)型中頂板、運(yùn)輸、其它、放炮、水災(zāi)、火災(zāi)、瓦斯及機(jī)電事故由T1～T8表示。確定每件事故是否存在所判因素，若存在當(dāng)前因素則編碼為“1”，若不存在則編碼為“0”，為減少主觀評(píng)判影響，本數(shù)據(jù)由3 位統(tǒng)計(jì)者同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如有差異，則通過(guò)分析來(lái)決判差異部分。

按 照［S1，S2，…，S6，E1，E2，…，E8，P1，P2，…，P8，L1，L2，L3，L4，T1，T2，…，T8］將每一個(gè)事故報(bào)告其轉(zhuǎn)變?yōu)? 個(gè)長(zhǎng)度為34 的一維矩陣形成391×34 的矩陣—煤礦事故人因矩陣集MAHCS（Mine Accident Human Causes Set），每1 行代表1 個(gè)具體事故的人因信息。

對(duì)MACLS 進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。選擇2 組最小的支持度和置信度閾值，分別為0.1、0.2，Apriori 算法推算出583 575 條規(guī)則。

依托于置信度和支持度，在設(shè)定的置信度基礎(chǔ)上，選取滿(mǎn)足提升度大于1 的數(shù)據(jù)，結(jié)合事故數(shù)據(jù)報(bào)告分析，從事故等級(jí)和事故類(lèi)型2 個(gè)角度選取一般事故和頂板事故進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析研究，從規(guī)則中分別提取出后項(xiàng)為L(zhǎng)1、T1的關(guān)聯(lián)規(guī)則，依照提升度，提取關(guān)聯(lián)規(guī)則。一般事故關(guān)聯(lián)規(guī)則見(jiàn)表3，頂板事故關(guān)聯(lián)規(guī)則見(jiàn)表4。

表3 一般事故關(guān)聯(lián)規(guī)則Table 3 General accident association rules

表4 頂板事故關(guān)聯(lián)規(guī)則Table 4 Roof accident association rules

規(guī)則1～規(guī)則3 為：管理層安全思想教育不到位時(shí)，生產(chǎn)中職工常出現(xiàn)不安全心理、違章違法操作，對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)象重視不足等問(wèn)題，容易發(fā)生一般事故；規(guī)則4 為在管理層安全思想不到位，生產(chǎn)中制定的安全技術(shù)措施實(shí)施管控不到位情況下，職工較容易產(chǎn)生不安全心理以及違章違法行為，導(dǎo)致一般事故發(fā)生；規(guī)則5 為當(dāng)日常檢查不嚴(yán)，對(duì)職工安全教育管控不到位的前提下，當(dāng)生產(chǎn)時(shí)存在違章違法操作時(shí)，通常伴隨一般事故的發(fā)生。

規(guī)則1～規(guī)則3 指出：管理層面出現(xiàn)隱患排查、整改跟蹤不力，技術(shù)措施制定、管控不到位、安全檢查人員、設(shè)備配備不充分，安全思想教育不到位等問(wèn)題時(shí)，職工往往會(huì)對(duì)危險(xiǎn)現(xiàn)象重視不足且經(jīng)常出現(xiàn)違章違法操作，并最終導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生；規(guī)則4、規(guī)則5 表明管理制度、技術(shù)措施、思想教育以及相關(guān)設(shè)備人員不足的情況下，違章違法操作問(wèn)題出現(xiàn)的頻次也會(huì)增多。

綜上所述：針對(duì)事故人因的管控應(yīng)從監(jiān)督、管理、生產(chǎn)3 層面同時(shí)展開(kāi)，日常監(jiān)督不斷、制度指定、措施實(shí)施、思想在線、人員遵章守紀(jì)的情況下層層管控[9-10]。

4 結(jié) 語(yǔ)

在深入研究文本數(shù)據(jù)挖掘方法和事故誘發(fā)機(jī)制基礎(chǔ)上，對(duì)事故報(bào)告文本數(shù)據(jù)進(jìn)行WordCloud-LDA分析，構(gòu)成由監(jiān)督-管理-生產(chǎn)3 個(gè)一級(jí)因素，安全監(jiān)管計(jì)劃制定不科學(xué)，缺乏有效的安全監(jiān)管機(jī)制等22 個(gè)二級(jí)因素組成的煤礦事故人因因素體系。通過(guò)煤礦事故人因矩陣集的Apriori 關(guān)聯(lián)分析，從不安全監(jiān)督、不安全管理和不安全生產(chǎn)3 個(gè)層面針對(duì)一般事故及頂板事故，找出人因因素間的規(guī)律性，為相應(yīng)職工管控措施的實(shí)施提供了依據(jù)和基礎(chǔ)。