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(jīng)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(jù)國家礦山安全監(jiān)察局統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(shù)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(yè)的安全和發(fā)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(fā)現(xiàn)，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(quán)重和關(guān)聯(lián)函數(shù)；張寧等[7]以Ge Nie 為平臺，通過貝葉斯網(wǎng)絡構(gòu)建瓦斯爆炸事故致因模型，指出瓦斯含量超標、法律法規(guī)不健全等因素是誘發(fā)瓦斯爆炸事故的關(guān)鍵因素。

綜上所述，現(xiàn)階段關(guān)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(xiàn)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(tài)效應，不能深入揭示多重因素耦合作用下，瓦斯爆炸事故發(fā)生的內(nèi)在機制?；诖?，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(tài)視角探究引致瓦斯爆炸的多元組態(tài)，以期為降低瓦斯爆炸事故風險提供參考和借鑒。

1 模型構(gòu)建

扎根理論質(zhì)性研究方法由社會學家Glaser 和Strauss 于1967 年創(chuàng)立，其主要宗旨是基于研究問題出發(fā)，在系統(tǒng)收集原始分析資料的基礎(chǔ)上，通過找尋反映問題本質(zhì)的概念，建立概念之間的聯(lián)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(gòu)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(guān)鍵在于從資料分析中發(fā)現(xiàn)理論。因此，原始資料的獲取顯得至關(guān)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(fā)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(yè)進行調(diào)研，通過與30 位從業(yè)人員（包括22 名礦工和8 名管理人員）進行現(xiàn)場訪談后，將訪談內(nèi)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(jié)構(gòu)化的分析材料，因此，篩選出與研究主題相關(guān)的文段是開放式編碼的關(guān)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(jié)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(chǔ)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(guān)系，以此建立主范疇和次范疇之間的聯(lián)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(tǒng)分析后，經(jīng)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(jié)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(gòu)建理論模型?；谠碚摲治鼋Y(jié)果，構(gòu)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(shù)思想，通過整合定性分析和定量研究2 種方法的優(yōu)勢，能夠深入辨析引致某一結(jié)果的多重變量組態(tài)，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(tài)效應。

2.2 案例選擇與數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(qū)不同，以保證案例樣本的多樣性?；谝陨习咐x取標準，最終選取2013—2020 年發(fā)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(shù)據(jù)主要源于煤礦安全網(wǎng)。

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(jié)果變量選取

將瓦斯爆炸事故后果的嚴重性定為結(jié)果變量。參考安全生產(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(gòu)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(guī)范、安全文化、系統(tǒng)設備、工作環(huán)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(guī)定要求進行作業(yè)，例如違章爆破、帶電作業(yè)、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(fā)生概率。

2）組織制度。組織制度主要考察組織中部門機構(gòu)和安全制度是否健全，例如組織機構(gòu)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(jiān)管部門安全監(jiān)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(jiān)察失責等都會影響瓦斯爆炸發(fā)生概率。

4）安全規(guī)范。安全規(guī)范主要考察企業(yè)在生產(chǎn)活動中是否遵守安全作業(yè)規(guī)定和國家法律法規(guī)，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(xiàn)概率。

6）系統(tǒng)設備。系統(tǒng)設備主要考察井下安全系統(tǒng)與設備運行的可靠性，例如煤電鉆/電纜產(chǎn)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(fā)瓦斯爆炸事故的重要原因。

7）工作環(huán)境。工作環(huán)境主要考察礦工所處工作場所的安全性，例如作業(yè)現(xiàn)場照明不足、瓦斯抽放設計不合理、通風設計不符合規(guī)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(jié)果變量依照二分歸屬原則賦值為“1”或“0”。當事故報告出現(xiàn)上述條件變量或滿足結(jié)果變量條件時賦值為1，反之為0。

3 數(shù)據(jù)分析與實證結(jié)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(guān)系分析，判斷各條件變量是否為結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(gòu)型分析。

3.2 條件變量組態(tài)分析

QCA 分析結(jié)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(jié)果的普適性和啟示性較好。因此，在參考Ragin 提出的結(jié)果呈現(xiàn)形式基礎(chǔ)上，將中間解和簡約解同時出現(xiàn)的條件變量視為核心條件，只在中間解出現(xiàn)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(jù)6 條因果組合路徑的構(gòu)型結(jié)構(gòu)，將引致瓦斯爆炸事故發(fā)生的6 條路徑歸納為3 種類型，條件組態(tài)結(jié)果見表6。

表6 條件組態(tài)結(jié)果Table 6 Configuration results of conditions

1）外因主導型：系統(tǒng)設備*安全規(guī)范*安全管理*組織制度+系統(tǒng)設備*工作環(huán)境*安全規(guī)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(tǒng)設備作為核心條件出現(xiàn)，組織制度、安全管理、安全規(guī)范和工作環(huán)境作為支持條件發(fā)揮重要作用。通過觀察路徑1 和路徑5 的條件變量組態(tài)發(fā)現(xiàn)，這2 條路徑解釋事故產(chǎn)生的機制主要是從直接原因出發(fā)，認為瓦斯積聚或引爆火源是引發(fā)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(tǒng)設計不合理、瓦斯抽放設備數(shù)量不足或設備未運轉(zhuǎn)、瓦斯監(jiān)測/監(jiān)控系統(tǒng)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?qū)е碌摹Ｐ烀懒岬萚10]在相關(guān)研究中也指出生產(chǎn)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(nèi)因主導型：安全文化*安全規(guī)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(guī)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(tài)發(fā)現(xiàn)，該條路徑解釋事故的發(fā)生機制主要是從深層原因出發(fā)，認為瓦斯爆炸事故的發(fā)生是由于組織管理內(nèi)部原因?qū)е碌模ㄟ`反安全規(guī)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(nèi)因主導型風險因素雖然不能對瓦斯爆炸事故的發(fā)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(fā)問題的重要途徑，這些風險因素推動著其他風險因素的發(fā)展和變化。

3）內(nèi)外聯(lián)動型：個人因素*工作環(huán)境*組織制度*安全文化*安全規(guī)范*+個人因素*工作環(huán)境*組織制度*安全規(guī)范*安全管理+個人因素*工作環(huán)境*組織制度*系統(tǒng)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(huán)境、組織制度作為核心條件出現(xiàn)，系統(tǒng)設備、安全管理、安全規(guī)范、安全文化作為支持條件發(fā)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(tài)發(fā)現(xiàn)，在這3 種組合路徑中，既有諸如“組織制度”、“安全管理”這些內(nèi)部變量發(fā)揮作用，也有諸如“系統(tǒng)設備”、“工作環(huán)境”這些外部變量產(chǎn)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(tài)路徑也更加符合我國瓦斯爆炸事故發(fā)生的組合模式。

另外，對比表6 中的6 條路徑發(fā)現(xiàn)，組織制度、安全管理以及安全規(guī)范3 個條件變量在6 條路徑中出現(xiàn)了5 次。其中，安全管理和安全規(guī)范5 次出現(xiàn)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(xiàn)，但其較高的出現(xiàn)頻率依然值得重視，這表明安全管理和安全規(guī)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(xiàn)3 次，邊緣條件出現(xiàn)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(guān)鍵影響作用。綜上所述，認為組織制度、安全管理以及安全規(guī)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(tǒng)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(guān)設備與系統(tǒng)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(tǒng)，建全瓦斯監(jiān)測/監(jiān)控系統(tǒng)，將區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)與煤炭開采設備和開采系統(tǒng)繼續(xù)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(yè)的組織管理工作是控制瓦斯爆炸風險的關(guān)鍵。諸如構(gòu)建科學的管理方法、建立安全的井下環(huán)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(nèi)容。例如，煤礦安全管理人員可以通過構(gòu)建VR 模擬訓練平臺對礦工進行安全教育和培訓。傳統(tǒng)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(yè)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(yè)技術(shù)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(yè)技能。

5 結(jié) 語

通過對瓦斯爆炸案例進行分析，總結(jié)了瓦斯爆炸事故產(chǎn)生的影響因素及組態(tài)路徑。研究發(fā)現(xiàn)，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(tài)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(guī)范3 個因素是引發(fā)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(tài)路徑中發(fā)揮著重要影響作用。