基于ISM-MICMAC 的煤矿工人违章行为影响因素研究

王天瑜，春思帆

（中原工学院 能源与环境学院，河南 郑州 451191）

近年来，随着煤矿机械化、信息化、智能化的快速发展，我国煤矿安全生产状况明显改善。但是，矿井顶板、瓦斯、透水等事故依旧屡有发生，煤矿安全生产形势依然严峻[1-2]。2021 年“8·14”青海柴达尔煤矿顶板事故，工人违章冒险清淤，强行挑顶作业，导致顶板抽冒，造成20 人死亡，直接经济损失5 391.02万元[3]。据相关文献统计，在所有导致煤矿重大事故的直接原因中，人为因素所占比例高达97.67%，其中，矿工违章行为占人为因素的比例为55.37%[4]。因此从煤矿工人违章行为出发，准确识别影响违章行为的主要因素，探明各因素间的相互作用机理，对于控制煤矿事故发生具有非常重要的意义。在此背景下，国内外学者对煤矿工人违章行为进行了大量的研究并已取得一定的成果[5-11]。现有研究在一定程度上反映了影响因素之间的作用关系，但并未对各因素间的作用机理进行更深层次的研究。解释结构模型（ISM）利用人们的实践经验和知识，划分系统因素层级结构；交叉影响矩阵相乘法（MICMAC）运用矩阵相乘原理，定量计算系统因素的驱动力和依赖度大小，绘制象限分类图，识别系统中的高驱动力和高依赖性因素，分析因素间的驱动-依赖关系。鉴于此，运用ISM 和MICMAC 相结合的方法，深入研究矿工违章行为的影响因素及其相互之间的作用机理，进而为减少煤矿工人违章行为提供针对性的预防对策，实现有效控制煤矿事故发生的目的。

1 ISM-MICMAC 分析方法

1.1 ISM 模型

ISM 模型将人的实践经验与计算机编程相结合，最终将系统构造成一个多级递阶的解释结构模型[11]，具体步骤如下：

1）确定系统因素集合S。S=｛S1，S2，…，Sn，｝，其中：Si（i＝1，2，…，n）为第i 个因素；n 为因素的个数。

式中：aij为矩阵A 中的元素，且若i=j，则aij=0。

3）计算可达矩阵M。根据布尔矩阵运算法则，当邻接矩阵A 符合下式时，即可确定其可达矩阵M。

式中：M 为可达矩阵；A 为邻接矩阵；I 为单位矩阵。

4）划分层级关系。根据可达矩阵M，确定各因素的可达集P（Si）、先行集Q（Si）和交集C（Si）。其中，P（Si）为M 中第i 行值为1 的列因素的集合；Q（Si）为M 中第i 列值为1 的行因素的集合；C（Si）为P（Si）与Q（Si）的交集。当C（Si）满足P（Si）∩Q（Si）=P（Si）条件时，即可确定第1 层级因素。在可达矩阵M 中划去第1 层级因素相对应的行和列，得到新的可达矩阵，重复上述步骤，可确定第2 层级因素。依次类推，可得到其他层级因素。

5）构建解释结构模型。依据以上计算及分析，构建系统因素的多级递接结构模型。

1.2 MICMAC 方法

采用ISM 模型，划分系统因素层级，从宏观上指明各因素的层级排位。通过MICMAC 方法，计算各因素的驱动力与依赖度大小，并绘制象限图，可以更直观地明晰各因素在系统中的地位及作用。根据可达矩阵M，依次计算各因素的驱动力值Di和依赖度值Rj，即：

式中：Mij为可达矩阵M 中的元素；i 为元素所在行；j 为元素所在列；Di反映因素Si的解决可以推动其他因素解决的程度；Rj反映因素Sj的解决依赖于其他因素解决的程度。

2 煤矿工人违章行为影响因素识别

2.1 违章事故统计

选取近5 年来的134 起煤矿事故案例为样本，对工人违章行为所造成的矿井瓦斯、顶板、水灾、火灾及煤尘等事故进行分类统计，煤矿工人违章事故统计见表1。

表1 煤矿工人违章事故统计Table 1 Statistics of violation accidents of coal miners

分析结果表明：工人违章行为所导致的事故占事故总数的58.96%，是引发煤矿瓦斯、顶板、火灾等事故的主要原因。此外，对其中79 起工人违章事故案例进行分析发现，涉事煤矿在作业工人、环境条件、企业管理及组织氛围等方面尚存在诸多不足之处。

2.2 违章行为影响因素指标体系

以煤矿工人违章行为作为研究对象，在对79 起工人违章事故调查报告进行分析的基础上，结合文献资料调研[4-7,11]及专家咨询等方法，最后确定影响煤矿工人违章行为的主要因素，包括个人、环境、管理及组织4 个层面共16 个因素，影响因素指标体系见表2。

表2 违章行为影响因素指标体系Table 2 Index system of influencing factors of violation behaviors

3 影响因素ISM-MICMAC 分析

3.1 影响因素ISM 模型构建

3.1.1 违章行为影响因素集合S 和建立邻接矩阵

煤矿工人违章行为影响因素集合S 共包含16个因素，违章行为影响因素指标体系见表2。通过文献调研[4-7,11]和业内访谈咨询，确定煤矿工人违章行为影响因素之间有无直接影响关系，并依据式（1）建立邻接矩阵A。

3.1.2 计算可达矩阵

可达矩阵用于说明各因素之间是否存在相互作用关系。依据邻接矩阵A，由式（2），利用Matlab 软件即可求得可达矩阵M。

3.1.3 划分层级关系

依据ISM 层级划分方法，经计算得到的违章行为影响因素分级表见表3。根据以上分析，得到的影响因素多级递接结构模型如图1。

图1 影响因素多级递阶结构Fig.1 Multi-level hierarchical structure of influencing factors

表3 影响因素分级表Table 3 Grading table of influencing factors

3.1.4 影响因素ISM 模型

可将违章行为影响因素划分为4 级3 阶的多级递接结构，L1为表层直接因素，L2和L3为中层间接因素，L4为深层根本因素。

1）表层直接因素。表层直接因素全部集中于个人因素，是最直观、最易被发现的因素。安全知识技能缺乏、安全意识水平不高、安全行为习惯不佳、自保互保意识不足将会直接影响煤矿工人的行为，导致违章事故的发生。

2）中层间接因素。中层间接因素包括个人因素、环境因素及管理因素。该类因素通过作用于表层直接因素，推动其发展及变化，继而影响煤矿工人的行为；同时也被深层根本因素所影响。此类因素是承上启下的一组因素，并且与表层及深层因素之间关系复杂，是防治煤矿工人违章行为的重点及难点。

3）深层根本因素。深层根本因素涉及管理因素和组织因素，是表层直接因素和中层间接因素的根本因素。这类因素只有通过直接或间接因素才可对煤矿工人的行为产生影响，是隐性的、不易感知的因素，因而常常被人们所忽视。该类因素是煤矿工人违章行为产生的源头，若对其缺乏足够的重视，很难从根源上预防和控制煤矿工人的违章行为。

3.2 影响因素MICMAC 分析

3.2.1 MICMAC 象限划分

根据可达矩阵M，由式（3）和式（4），计算得到的各影响因素的驱动力值和依赖度值见表4。据此，以驱动力和依赖度的平均值作为分界线，绘制的16个影响因素的象限分类图如图2。

图2 影响因素驱动力-依赖度分类Fig.2 Classification of dependence-driving force of influencing factors

表4 影响因素驱动力值和依赖度值Table 4 Driving force values and dependence values of influencing factors

3.2.2 MICMAC 结果分析

通过MICMAC 分析，将16 个影响因素分为以下几类：

1）第1 象限的因素属于自治簇。涵盖的影响因素有：从业工龄S5、作业环境条件S6、设备设施条件S7、工作任务强度S8、安全教育培训S11、安全监督检查S12、违章处罚S13，均为ISM 模型的中层因素。此象限因素具有较低的依赖性和较低的驱动力，对表层及深层因素起着承上启下的作用，对煤矿工人违章行为有着至关重要的影响。另外，安全监督检查S12具有相对较强的驱动力，表明因素S12的解决可以较大程度地推动更低层次因素的解决。

2）第2 象限的因素属于独立簇。涉及的影响因素有：安全生产投入S9、安全管理制度S10、矿领导安全理念S14、管理者安全意识S15、企业安全氛围S16，在ISM 模型中多为深层因素。该象限因素具有较高的驱动力和较低的依赖性，是影响煤矿工人违章行为的关键因素。若加强对这些因素的管理，将对表层及中层因素的解决产生积极的作用，因此应对其进行重点管控。

3）第3 象限的因素属于联系簇。此类因素具有较高的依赖性和较高的驱动力，其变化极易对其他因素产生作用及反作用。在该象限内没有因素分布，表明在煤矿工人违章行为的影响因素中，不存在驱动力及依赖性都强的因素。

4）第4 象限的因素属于依赖簇。包括的影响因素有：安全知识技能S1、安全意识水平S2、安全行为习惯S3、自保互保意识S4，均为ISM 模型的表层因素。该象限因素具有较高的依赖性和较低的驱动力，是影响煤矿工人违章行为的重要因素。如安全知识技能S1、安全意识水平S2、安全行为习惯S3、自保互保意识S4均受安全教育培训的影响较大。

4 对策与建议分析

根据ISM 与MICMAC 分析可知，违章行为影响因素间有着复杂的相互作用关系，各个因素地位与作用也不尽相同。基于此，提出针对性的预防措施。

1）加大安全生产投入。矿领导应牢固树立“以人为本，安全发展”的理念，加大安全生产投入。一方面，应改善工作场所的环境条件及设备设施条件，降低工作任务强度，促使煤矿工人养成良好的安全行为习惯，减少违章行为的发生；另一方面，应大力推进智能化矿山建设，使煤矿工人远离作业现场，有效杜绝违章行为。

2）强化安全教育培训。煤矿企业应建立健全安全管理制度，加强安全教育培训管理，确保培训时间充足、培训力度得当、培训内容具有针对性，严格培训考核制度，着力提升煤矿工人的个人安全能力，有效治理违章行为。

3）加强安全监督检查。企业管理者应提高安全意识，重视作业现场的安全监督检查工作，及时发现并纠正违章行为，严格执行违章处罚制度，助益于培养煤矿工人的安全意识及安全习惯，有效控制违章行为。

5 结 语

1）煤矿工人违章行为影响因素之间存在着多层递接逻辑关系。安全知识技能S1、安全意识水平S2、安全行为习惯S3、自保互保意识S4是引起违章行为的表层直接因素；从业工龄S5、作业环境条件S6、设备设施条件S7、工作任务强度S8等是引起违章行为的中层间接因素；安全管理制度S10、矿领导安全理念S14、管理者安全意识S15、企业安全氛围S16是引起违章行为的深层根本因素。

2）煤矿工人违章行为影响因素可分为自治簇、独立簇和依赖簇。安全知识技能S1、安全意识水平S2、安全行为习惯S3、自保互保意识S4属于依赖簇，具有较强的依赖性，需要依赖其他因素的解决而被解决。安全生产投入S9、安全管理制度S10、矿领导安全理念S14、管理者安全意识S15、企业安全氛围S16属于独立簇，具有较强的驱动力，对其他因素的解决具有积极的推动作用，应对其重点管控。

3）煤矿企业应从安全生产投入、教育培训、监督检查等方面入手，加强对矿领导安全理念、管理制度、管理者安全意识等违章行为影响因素的治理，有效控制、预防和杜绝违章行为的发生。