高温联合噪声对矿工不安全行为的影响研究

田水承 ，张德桃

（1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054；2.西安科技大学 教育部西部矿山开采及灾害治理重点实验室，陕西 西安 710054）

井下的不良环境因素可能会引起矿工心理和生理的变化，继而降低人体的神经反应和行为动作等能力，最终可能导致他们的行动与行为出现偏差，甚至错误，即产生人的不安全行为。国内外许多学者探讨了环境因素对人不安全行为的影响。如田水承[1]研究表明噪声对风险感知水平能力较低的矿工安全行为能力的影响程度较大。李敏[2]，白煜坤[3]探讨了噪声水平对人不安全行为的影响规律。Neal[4]通过实验证明高温环境会降低实验人员的安全意识。据研究表明在非高温的煤矿矿井中，噪声是对矿工行为影响最严重的因素，但是在高温矿井中，高温则是首要影响因素[5]。为防控矿工的不安全行为，选取高温和噪声这2种比较严重的环境因素作为实验变量，定量分析它们对矿工不安全行为的影响机理。

1 实验指标的选取及测量方法

引发矿工在生产过程中产生不安全行为的原因有很多，但其中最重要因素是矿工安全行为能力的不足[6]。另外根据事故倾向理论表明人的安全行为能力越高，在生产过程中产生不安全行为的概率就会越低[7]。因此通过高温联合噪声环境对矿工安全行为能力的影响实验来探讨这2种环境因素对矿工不安全行为产生的影响机理。研究和评估矿工的安全行为能力，分析外界环境因素（高温、噪声）与它的影响程度，就需要选取适当的测评指标。而目前有些学者，如付世萃[8]把人反应速度、运动协调行和操作熟练程度作为衡量木工安全行为能力水平的评价指标。万祥云[9]把决策能力、反应能力和运动能力作为安全行为能力的衡量指标。综上，选取生理指标和行为能力指标作为衡量矿工在高温联合噪声环境影响下的安全行为能力水平的测评指标。

1）生理测量指标的选取。人的行为就是人的心理活动的外在表现。人的心理活动引发行为，而在实施行为的过程和达到行为目的同时也会产生不同的心理活动[10]。而人的心理和生理是密不可分的，不同的心理状态会导致人体生理的不同反应，而生理的变化也会反馈影响人的心理。由此可以推测人的生理变化与人的不安全行为之间也是存在一定的联系。因此选取与安全行为能力有关的生理指标，并通过分析这些指标在不同实验环境下的变化，就可以间接分析出环境因素对矿工安全行为能力的影响规律。目前对安全行为能力研究选取的生理指标主要有以下几项：心率、呼吸率、皮肤电、血压、脑电、体温等。参照前人所选取的生理指标并结合实验目的和实验的具体条件，选取心率、呼吸频率2个生理指标作为实验测量的指标，以探究高温和噪声2种环境因素对矿工不安全行为的影响。

2）行为能力指标的选取。煤矿井下的生产空间狭窄，周围环境复杂，需要矿工具有良好的动作稳定性、动作反应能力、应急能力、身体协调能力等能力。基于相关研究[8-9]，实验选取协调能力和反应能力2种指标来评测矿工的行为能力水平。协调能力指标是通过实验对象操作BD-V-302型双手调节器的出错次数来衡量，反应能力指标是通过实验对象操作多项反应时测试仪的反应时间来衡量。

2 实验研究

2.1 实验对象

实验选取15名采矿专业的研究生作为实验对象，都具有煤矿实习经历，对煤矿井下生产环境都较为熟悉。按照实验先后顺序从“1”到“15”对15名实验对象依次进行编码。

2.2 实验仪器

实验所使用的仪器有：Equivital 2动态生命体征监测系统、BD-V-509多项反应时测试仪、BD-V-302型双手调节器、噪声计、温度计、音响、空调、空气加热器。

2.3 实验条件

根据对高温和噪声的界定[11-12]，并结合我国煤矿井下高温和噪声的实际情况，利用音响、空调以及空气加热器在实验室模拟了2种实验环境：正常环境（轻音乐，分贝范围 30～50 dB，温度 24～26 ℃）；高温联合噪声环境（煤矿井下采集的噪音，声音分贝范围 90～95 dB，温度 35～37 ℃）

2.4 实验的主要内容及流程

1）首先在正常环境下，对15名实验对象进行协调能力和反应能力实验，让实验对象先后分别使用双手调节器和BD-V-509多项反应时测试仪，并记录实验对象的出错次数和反应时间。

2）其次在模拟井下高温联合噪声的环境下，对15名实验对象再次进行协调能力和反应能力实验，并记录实验对象的出错次数和反应时间。

3）同时使用Equivital 2动态生命体征监测系统，测量15名实验对象在正常环境及高温联合噪声环境下心率和呼吸率的变化。

3 实验数据的处理分析

3.1 实验数据的变化分析

对实验所得的生理指标数据和行为能力指标数据进行分析，求出了实验对象在正常环境-高温联合噪声环境下的心率、呼吸率、出错次数及反应时间4个指标的增长率（图1）。

图1 实验4个指标增长率

15名实验对象的心率、呼吸率、出错次数及反应时间的增长率都为正值，且出错次数的增长幅度大，表明高温和噪声这2种环境因素对实验对象的4个测量指标都起着促进提升的作用。

3.2 实验数据的显著性分析

通过SPSS19.0软件，对在正常环境-高温联合噪声环境下实验对象的生理指标和行为能力指标数据进行配对样本T检验，分析心率、呼吸率、出错次数及反应时间4个指标在实验对照组中的变化是否具有显著性，配对样本T检验结果见表1。

表1 配对样本T检验结果

表1配对样本T检验结果所示：在置信水平为95%下，正常环境—高温联合噪声环境的配对样本T检验的双侧概率值P都等于0，小于0.01的显著水平，说明实验对象的心率、呼吸率、出错次数及反应时间4个指标在正常环境—高温联合噪声环境的实验对比组下的差异性非常显著。表明高温和噪音2种环境因素对实验对象的心率和呼吸率的影响较大，增大了实验对象的失误次数，降低实验对象反应能力，使实验对象的反应变得迟缓。

3.3 实验数据的相关性分析

相关分析是用于研究各指标之间是否存在某种依存关系，并探讨具体有依存关系的相关方向以及相关程度。为了探讨生理指标和行为能力指标的变化是否存在一定的关联性，应用SPSSl9.0软件对心率增长率、呼吸率增长率、反应时间增长率及出错次数增长率4个指标之间进行相关分析结果（表2）。

表2 4个指标增长率相关性分析结果

由表2可知，心率增长率和呼吸率增长率的相关性在0.01的显著水平（双边检验）上非常显著，相关性系数为0.835；心率增长率和反应时间增长率的相关性在0.05的显著水平（双边检验）上非常显著，相关性系数为0.561；呼吸增长率和出错次数的增长率的相关性在0.05的显著水平（双边检验）上非常显著，相关性系数为0.613。上述结果表明：心率分别和呼吸率及反应时间之间的增长变化存在着明显的正相关关系，呼吸率和出错次数之间增长变化存在着明显的正相关关系。

3.4 个体安全行为能力的评估分析

根据实验数据分析，提出一个无量纲函数，即个体安全行为能力函数，用字母f表示。f值的大小可以用来评估个体的安全行为能力大小，fi的计算方法如下：

式中：hij为每位实验对象在高温联合噪声环境下测量的4种实验指标数据；qij为每位实验对象在正常环境下测量的4种实验指标数据；n为实验对象总人数，n＝15；j为实验测量指标的种类个数，j＝1，2，3，4；i为实验对象编号，i＝1，2，…，n。

个体安全行为能力函数f的大小以0值正常标准，当f的数值大于0时，说明实验对象在实验环境变量影响下的生理指标和行为能力指标的总体波动大于正常水准。表明高温和噪声对实验对象的安全行为能力影响较大，同时f的数值越大，实验对象的安全行为能力越低；当f的数值小于0时，表明实验对象在实验环境变量影响下的生理指标和行为能力指标的总体波动大于正常水准，证明了高温和噪声对实验对象的安全行为能力影响较小，同时f的绝对值越大，代表实验对象的安全行为能力越高。通过式（1）计算得出所有15名实验对象的f值后，在excel中进行了曲线绘制，f值曲线如图2。

编号为 2#、3#、4#、5#、10#、11#、13#的实验对象的安全行为能力函数f的数值都为负数，表明他们的安全行为能力较好，对恶劣环境的适应性更好，产生不安全行为的概率较低。而其他实验对象在高温和噪声环境的安全行为能力函数f的数值都为正数，表明他们的安全行为能力较差，容易受环境因素的影响产生不安全行为。

图2 f值曲线图

4 结语

1）实验对象的心率、呼吸率、出错次数、平均反应时等安全行为能力指标在实验前后均有显著变化。表明高温和噪声会导致实验对象的心率、呼吸率和出错次数增加、反应时间延长，使实验对象的安全行为能力降低，增大实验对象不安全行为发生的概率。

2）高温联合噪声环境会影响实验对象不安全行为的产生，其内在原因是影响了实验对象的生理指标，外在原因是降低了实验对象的行为能力，而内在的生理指标变化与外在行为能力的降低存在一定的关联性。

3）当煤矿在选用井下矿工时，可以用函数f值来测评矿工在特殊环境下的安全行为能力水平。根据择优录取的原则选择安全行为能力水平较高的矿工来从事生产环境较差的工作，这样就有利于降低环境因素对矿工个体安全行为的影响。