基于csQCA 的煤矿瓦斯爆炸事故影响因素及路径研究

袁晓芳 ，朱明杰 ，孙林辉

（1.西安科技大学 管理学院，陕西 西安 710054；2.西安科技大学 人因与管理工效学研究中心，陕西 西安 710054）

煤矿事故主要包括水害、顶板、瓦斯、放炮、机电、火灾、运输以及其他事故，其中瓦斯事故因其破坏性强、人员伤亡多、经济损失大等特点成为众多煤矿事故类型中控制的重点[1]。据国家矿山安全监察局统计数据显示，2010—2020 年，因瓦斯爆炸事故死亡2 762 人，约占煤矿事故死亡人数的27.1%[2]。由此可见，瓦斯爆炸事故不仅给煤炭开采工作带来了严重危害，并制约着我国煤炭行业的安全和发展。

目前，已有学者对瓦斯爆炸事故的影响因素进行研究。CHEN 等[3]通过事故案例分析发现，通风设施和机电设备管理混乱是造成瓦斯爆炸事故的主要原因；PATTERSON 等[4]、叶光莉[5]指出，人为因素在瓦斯爆炸事故中起着主导作用；鲁锦涛等[6]基于三类危险源理论，归纳出瓦斯爆炸的14 个影响因素，并通过灰色—物元评估模型计算了各影响因素的权重和关联函数；张宁等[7]以Ge Nie 为平台，通过贝叶斯网络构建瓦斯爆炸事故致因模型，指出瓦斯含量超标、法律法规不健全等因素是诱发瓦斯爆炸事故的关键因素。

综上所述，现阶段关于瓦斯爆炸事故影响因素的研究逐渐深入，研究体系也在不断充实完善。但是，瓦斯爆炸事故形成的诱因复杂多变，现有研究多考虑单个因素对瓦斯爆炸的影响，往往忽略了多个因素的组态效应，不能深入揭示多重因素耦合作用下，瓦斯爆炸事故发生的内在机制。基于此，试图借助扎根理论厘清瓦斯爆炸事故的影响因素，并基于组态视角探究引致瓦斯爆炸的多元组态，以期为降低瓦斯爆炸事故风险提供参考和借鉴。

1 模型构建

扎根理论质性研究方法由社会学家Glaser 和Strauss 于1967 年创立，其主要宗旨是基于研究问题出发，在系统收集原始分析资料的基础上，通过找寻反映问题本质的概念，建立概念之间的联系，进而上升到理论问题。将采用扎根理论的研究范式，逐步构建瓦斯爆炸事故风险影响因素模型。

1）资料选取。扎根理论的关键在于从资料分析中发现理论。因此，原始资料的获取显得至关重要。获取原始资料的途径主要包括：①收集典型瓦斯爆炸事故案例，通过选取2005—2021 年期间发生的40 起典型瓦斯爆炸事故报告作为原始资料；②实地走访了3 所煤矿企业进行调研，通过与30 位从业人员（包括22 名矿工和8 名管理人员）进行现场访谈后，将访谈内容整理为文本作为原始资料的补充。

2）开放式编码。由于文献样本大多是非结构化的分析材料，因此，筛选出与研究主题相关的文段是开放式编码的关键。以Nvivo 软件作为辅助编码工具，通过对原始资料进行逐词逐句阅读、比较、合并后，最终得到30 个初始概念。开放式编码结果见表1。

表1 开放式编码Table 1 Open coding

3）主轴式编码。主轴式编码是在开放式编码基础上，通过聚类分析找寻开放式编码形成的概念之间的类属关系，以此建立主范畴和次范畴之间的联系。得到的13 个主范畴见表2。

表2 主轴式编码Table 2 Axial coding

4）选择式编码。对13 个主范畴进行系统分析后，经过反复归纳和整理，从13 个主范畴编码中高度抽象出7 个核心范畴，结合近年来我国瓦斯爆炸事故的特点，最终确定的7 个核心范畴见表3。

表3 选择式编码Table 3 Selective coding

5）构建理论模型。基于扎根理论分析结果，构建的瓦斯爆炸事故风险影响因素模型如图1。

图1 瓦斯爆炸事故风险影响因素模型Fig.1 Influencing factors model of risk of gas explosion accident

2 研究设计

2.1 研究方法

定性比较分析（Qualitative Comparative Analysis，QCA）基于集合论和布尔代数思想，通过整合定性分析和定量研究2 种方法的优势，能够深入辨析引致某一结果的多重变量组态，适用于中小样本案例研究[8]。目前，QCA 主要包括清晰集QCA（csQCA）、模糊集QCA（fsQCA）和多值集QCA（mvQCA）。鉴于所有的变量均为二分变量，故采用清晰集QCA 探究瓦斯爆炸事故影响因素的组态效应。

2.2 案例选择与数据收集

为保证研究的信度与效度，制定了样本选择标准：①所选案例样本必须为煤矿瓦斯爆炸事故，且事故类型须为较大及以上煤矿事故；②为保证数据的可靠性，所选案例样本必须有完整的事故报告；③所选案例尽量地区不同，以保证案例样本的多样性。基于以上案例选取标准，最终选取2013—2020 年发生的20 起典型瓦斯爆炸事故案例作为研究样本，煤矿瓦斯爆炸事故案例样本见表4。其中包括较大事故8 起，重大事故12 起。案例数据主要源于煤矿安全网。

表4 煤矿瓦斯爆炸事故案例样本Table 4 Cases of coal mine gas explosion accidents

2.3 变量选取与赋值

2.3.1 结果变量选取

将瓦斯爆炸事故后果的严重性定为结果变量。参考安全生产事故划分等级[9]，其将一般事故描述为造成3 人以下死亡或直接经济损失在1 000 万元以下。按照此标准，将“事故造成3 人以上死亡且直接经济损失在1 000 万元以上”作为事故严重性的衡量标准。

2.3.2 条件变量选取

基于构建的瓦斯爆炸事故影响因素模型，将个人因素、组织制度、安全管理、安全规范、安全文化、系统设备、工作环境作为条件变量。

1）个人因素。个人因素主要考察井下矿工是否按照规定要求进行作业，例如违章爆破、带电作业、瓦斯漏检等行为可能会导致明火或者瓦斯积聚，进而影响瓦斯爆炸发生概率。

2）组织制度。组织制度主要考察组织中部门机构和安全制度是否健全，例如组织机构不健全、安全制度不完善、管理无序混乱等问题都是导致瓦斯爆炸事故的重要原因。

3）安全管理。安全管理主要考察组织安全投入以及监管部门安全监督是否到位，例如井下安全管理人员配备不足或不合理、上级公司对其所属煤矿安全监察失责等都会影响瓦斯爆炸发生概率。

4）安全规范。安全规范主要考察企业在生产活动中是否遵守安全作业规定和国家法律法规，例如以包代管、越界盗采、未按图纸施工等行为都会增加瓦斯爆炸事故风险。

5）安全文化。安全文化主要考察矿工的安全教育与培训水平以及组织的安全氛围，安全教育不明显、安全培训不到位等都会影响矿工不安全行为出现概率。

6）系统设备。系统设备主要考察井下安全系统与设备运行的可靠性，例如煤电钻/电缆产生电火花、机械设备故障失爆、瓦斯检测仪失准、电线短路、通风机故障等都是引发瓦斯爆炸事故的重要原因。

7）工作环境。工作环境主要考察矿工所处工作场所的安全性，例如作业现场照明不足、瓦斯抽放设计不合理、通风设计不符合规程等都会直接影响瓦斯爆炸事故风险。

2.3.3 变量赋值标准

立足案例资料，将条件变量和结果变量依照二分归属原则赋值为“1”或“0”。当事故报告出现上述条件变量或满足结果变量条件时赋值为1，反之为0。

3 数据分析与实证结果

3.1 单变量必要条件

对案例样本进行赋值和编码后，在fsQCA3.0软件中运行。首先对单个条件变量进行必要关系分析，判断各条件变量是否为结果变量的必要条件，主要以一致性水平作为必要条件的重要检测标准。一般而言，若某个条件变量为结果变量的必要条件，则其一致性水平应大于0.9。单因素必要条件检验结果见表5。

表5 单因素必要性分析Table 5 Necessity analysis of single factor

由表5 可知：7 个条件变量的一致性水平均小于0.9，这表明所选取的7 个条件变量中的任一单一变量对结果变量的独立解释能力都较弱。因此，有必要将7 个条件变量组合起来进行构型分析。

3.2 条件变量组态分析

QCA 分析结果中存在简约解、中间解和复杂解3 种解。鉴于中间解将具有重要意义的逻辑余项纳入解中，由此得到最终结果的普适性和启示性较好。因此，在参考Ragin 提出的结果呈现形式基础上，将中间解和简约解同时出现的条件变量视为核心条件，只在中间解出现的条件变量视为边缘条件，在7 个条件变量的交互作用下，最终形成了6 条因果组合路径。根据6 条因果组合路径的构型结构，将引致瓦斯爆炸事故发生的6 条路径归纳为3 种类型，条件组态结果见表6。

表6 条件组态结果Table 6 Configuration results of conditions

1）外因主导型：系统设备*安全规范*安全管理*组织制度+系统设备*工作环境*安全规范*安全管理（其中*为并的含义），对应于表6 中的路径1和路径5。在这2 条路径下，系统设备作为核心条件出现，组织制度、安全管理、安全规范和工作环境作为支持条件发挥重要作用。通过观察路径1 和路径5 的条件变量组态发现，这2 条路径解释事故产生的机制主要是从直接原因出发，认为瓦斯积聚或引爆火源是引发瓦斯爆炸的主要诱因，而瓦斯积聚或引爆火源则是由于井下通风系统设计不合理、瓦斯抽放设备数量不足或设备未运转、瓦斯监测/监控系统未安装或未使用、采掘机电设备失爆、防火防爆设备失效等原因导致的。徐美玲等[10]在相关研究中也指出生产设施因素往往是导致瓦斯积聚或引爆火源的较为直接的因素。

2）内因主导型：安全文化*安全规范*安全管理*组织制度，对应于表6 中的路径2。在该条路径下，组织制度、安全管理、安全规范和安全文化作为支持条件，对于瓦斯爆炸事故的形成具有重要影响作用。通过观察路径2 的条件变量组态发现，该条路径解释事故的发生机制主要是从深层原因出发，认为瓦斯爆炸事故的发生是由于组织管理内部原因导致的，包括违反安全规范、组织制度混乱、安全文化缺失以及安全管理存在问题等。需要说明的是，内因主导型风险因素虽然不能对瓦斯爆炸事故的发生起到直接影响作用，但其仍是解决当前瓦斯爆炸事故频发问题的重要途径，这些风险因素推动着其他风险因素的发展和变化。

3）内外联动型：个人因素*工作环境*组织制度*安全文化*安全规范*+个人因素*工作环境*组织制度*安全规范*安全管理+个人因素*工作环境*组织制度*系统设备*安全文化*安全管理，对应于表6 中的路径3、路径4 和路径6。在这3 条路径下，个人因素、工作环境、组织制度作为核心条件出现，系统设备、安全管理、安全规范、安全文化作为支持条件发挥重要作用。通过观察路径3、路径4 和路径6 的条件变量组态发现，在这3 种组合路径中，既有诸如“组织制度”、“安全管理”这些内部变量发挥作用，也有诸如“系统设备”、“工作环境”这些外部变量产生影响。换而言之，这3 条路径兼顾了瓦斯爆炸的直接原因和深层原因。因而，这3 条组态路径也更加符合我国瓦斯爆炸事故发生的组合模式。

另外，对比表6 中的6 条路径发现，组织制度、安全管理以及安全规范3 个条件变量在6 条路径中出现了5 次。其中，安全管理和安全规范5 次出现均为边缘条件。虽然这2 个条件变量并不是以核心条件出现，但其较高的出现频率依然值得重视，这表明安全管理和安全规范2 个条件变量对于瓦斯爆炸事故的形成及其后果严重性具有重要影响作用。组织制度作为核心条件出现3 次，边缘条件出现2 次。这表明组织制度条件变量对于事故的形成及其后果严重性程度具有关键影响作用。综上所述，认为组织制度、安全管理以及安全规范3 个条件变量是引致瓦斯爆炸事故的深层次原因。

4 对策分析

1）系统设备因素是导致瓦斯爆炸事故较为直接的原因。因此，做好井下相关设备与系统的安全管理工作是控制瓦斯爆炸风险的重要前提。具体而言，矿井和井下各个工作面应建立可靠的通风系统，建全瓦斯监测/监控系统，将区块链、大数据、云计算、物联网、人工智能等新技术与煤炭开采设备和开采系统继续深度融合。

2）组织管理因素是导致瓦斯爆炸事故更为深层次的原因。因此，做好煤矿企业的组织管理工作是控制瓦斯爆炸风险的关键。诸如构建科学的管理方法、建立安全的井下环境、营造良好的安全文化、实施有效的教育培训等，都是组织管理的重要工作内容。例如，煤矿安全管理人员可以通过构建VR 模拟训练平台对矿工进行安全教育和培训。传统上对矿工进行安全教育和培训的主要模式是开办讲座和案例分析，可能无法有效提高矿工的安全意识和专业技能。而借助VR 模拟培训平台对矿工进行安全隐患识别培训、专业技术技能培训、事故救援培训模拟等，有助于切实提高矿工的安全意识和专业技能。

5 结 语

通过对瓦斯爆炸案例进行分析，总结了瓦斯爆炸事故产生的影响因素及组态路径。研究发现，瓦斯爆炸事故是由多种因素相互作用、相互耦合形成，任何单一因素对瓦斯爆炸事故的形成及其后果不具备决定性的解释力。因此，通过条件组态分析，有效识别出了诱致瓦斯爆炸事故形成的6 条路径并划分为3 种类型。此外，组织制度、安全管理以及安全规范3 个因素是引发瓦斯爆炸的深层次原因，这三者的变化组合分别在不同组态路径中发挥着重要影响作用。