田水承 ，張德桃

（1.西安科技大學 安全科學與工程學院，陜西 西安 710054；2.西安科技大學 教育部西部礦山開采及災(zāi)害治理重點實驗室，陜西 西安 710054）

井下的不良環(huán)境因素可能會引起礦工心理和生理的變化，繼而降低人體的神經(jīng)反應(yīng)和行為動作等能力，最終可能導致他們的行動與行為出現(xiàn)偏差，甚至錯誤，即產(chǎn)生人的不安全行為。國內(nèi)外許多學者探討了環(huán)境因素對人不安全行為的影響。如田水承[1]研究表明噪聲對風險感知水平能力較低的礦工安全行為能力的影響程度較大。李敏[2]，白煜坤[3]探討了噪聲水平對人不安全行為的影響規(guī)律。Neal[4]通過實驗證明高溫環(huán)境會降低實驗人員的安全意識。據(jù)研究表明在非高溫的煤礦礦井中，噪聲是對礦工行為影響最嚴重的因素，但是在高溫礦井中，高溫則是首要影響因素[5]。為防控礦工的不安全行為，選取高溫和噪聲這2種比較嚴重的環(huán)境因素作為實驗變量，定量分析它們對礦工不安全行為的影響機理。

1 實驗指標的選取及測量方法

引發(fā)礦工在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生不安全行為的原因有很多，但其中最重要因素是礦工安全行為能力的不足[6]。另外根據(jù)事故傾向理論表明人的安全行為能力越高，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生不安全行為的概率就會越低[7]。因此通過高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境對礦工安全行為能力的影響實驗來探討這2種環(huán)境因素對礦工不安全行為產(chǎn)生的影響機理。研究和評估礦工的安全行為能力，分析外界環(huán)境因素（高溫、噪聲）與它的影響程度，就需要選取適當?shù)臏y評指標。而目前有些學者，如付世萃[8]把人反應(yīng)速度、運動協(xié)調(diào)行和操作熟練程度作為衡量木工安全行為能力水平的評價指標。萬祥云[9]把決策能力、反應(yīng)能力和運動能力作為安全行為能力的衡量指標。綜上，選取生理指標和行為能力指標作為衡量礦工在高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境影響下的安全行為能力水平的測評指標。

1）生理測量指標的選取。人的行為就是人的心理活動的外在表現(xiàn)。人的心理活動引發(fā)行為，而在實施行為的過程和達到行為目的同時也會產(chǎn)生不同的心理活動[10]。而人的心理和生理是密不可分的，不同的心理狀態(tài)會導致人體生理的不同反應(yīng)，而生理的變化也會反饋影響人的心理。由此可以推測人的生理變化與人的不安全行為之間也是存在一定的聯(lián)系。因此選取與安全行為能力有關(guān)的生理指標，并通過分析這些指標在不同實驗環(huán)境下的變化，就可以間接分析出環(huán)境因素對礦工安全行為能力的影響規(guī)律。目前對安全行為能力研究選取的生理指標主要有以下幾項：心率、呼吸率、皮膚電、血壓、腦電、體溫等。參照前人所選取的生理指標并結(jié)合實驗?zāi)康暮蛯嶒灥木唧w條件，選取心率、呼吸頻率2個生理指標作為實驗測量的指標，以探究高溫和噪聲2種環(huán)境因素對礦工不安全行為的影響。

2）行為能力指標的選取。煤礦井下的生產(chǎn)空間狹窄，周圍環(huán)境復雜，需要礦工具有良好的動作穩(wěn)定性、動作反應(yīng)能力、應(yīng)急能力、身體協(xié)調(diào)能力等能力。基于相關(guān)研究[8-9]，實驗選取協(xié)調(diào)能力和反應(yīng)能力2種指標來評測礦工的行為能力水平。協(xié)調(diào)能力指標是通過實驗對象操作BD-V-302型雙手調(diào)節(jié)器的出錯次數(shù)來衡量，反應(yīng)能力指標是通過實驗對象操作多項反應(yīng)時測試儀的反應(yīng)時間來衡量。

2 實驗研究

2.1 實驗對象

實驗選取15名采礦專業(yè)的研究生作為實驗對象，都具有煤礦實習經(jīng)歷，對煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境都較為熟悉。按照實驗先后順序從“1”到“15”對15名實驗對象依次進行編碼。

2.2 實驗儀器

實驗所使用的儀器有：Equivital 2動態(tài)生命體征監(jiān)測系統(tǒng)、BD-V-509多項反應(yīng)時測試儀、BD-V-302型雙手調(diào)節(jié)器、噪聲計、溫度計、音響、空調(diào)、空氣加熱器。

2.3 實驗條件

根據(jù)對高溫和噪聲的界定[11-12]，并結(jié)合我國煤礦井下高溫和噪聲的實際情況，利用音響、空調(diào)以及空氣加熱器在實驗室模擬了2種實驗環(huán)境：正常環(huán)境（輕音樂，分貝范圍 30～50 dB，溫度 24～26 ℃）；高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境（煤礦井下采集的噪音，聲音分貝范圍 90～95 dB，溫度 35～37 ℃）

2.4 實驗的主要內(nèi)容及流程

1）首先在正常環(huán)境下，對15名實驗對象進行協(xié)調(diào)能力和反應(yīng)能力實驗，讓實驗對象先后分別使用雙手調(diào)節(jié)器和BD-V-509多項反應(yīng)時測試儀，并記錄實驗對象的出錯次數(shù)和反應(yīng)時間。

2）其次在模擬井下高溫聯(lián)合噪聲的環(huán)境下，對15名實驗對象再次進行協(xié)調(diào)能力和反應(yīng)能力實驗，并記錄實驗對象的出錯次數(shù)和反應(yīng)時間。

3）同時使用Equivital 2動態(tài)生命體征監(jiān)測系統(tǒng)，測量15名實驗對象在正常環(huán)境及高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境下心率和呼吸率的變化。

3 實驗數(shù)據(jù)的處理分析

3.1 實驗數(shù)據(jù)的變化分析

對實驗所得的生理指標數(shù)據(jù)和行為能力指標數(shù)據(jù)進行分析，求出了實驗對象在正常環(huán)境-高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境下的心率、呼吸率、出錯次數(shù)及反應(yīng)時間4個指標的增長率（圖1）。

圖1 實驗4個指標增長率

15名實驗對象的心率、呼吸率、出錯次數(shù)及反應(yīng)時間的增長率都為正值，且出錯次數(shù)的增長幅度大，表明高溫和噪聲這2種環(huán)境因素對實驗對象的4個測量指標都起著促進提升的作用。

3.2 實驗數(shù)據(jù)的顯著性分析

通過SPSS19.0軟件，對在正常環(huán)境-高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境下實驗對象的生理指標和行為能力指標數(shù)據(jù)進行配對樣本T檢驗，分析心率、呼吸率、出錯次數(shù)及反應(yīng)時間4個指標在實驗對照組中的變化是否具有顯著性，配對樣本T檢驗結(jié)果見表1。

表1 配對樣本T檢驗結(jié)果

表1配對樣本T檢驗結(jié)果所示：在置信水平為95%下，正常環(huán)境—高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境的配對樣本T檢驗的雙側(cè)概率值P都等于0，小于0.01的顯著水平，說明實驗對象的心率、呼吸率、出錯次數(shù)及反應(yīng)時間4個指標在正常環(huán)境—高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境的實驗對比組下的差異性非常顯著。表明高溫和噪音2種環(huán)境因素對實驗對象的心率和呼吸率的影響較大，增大了實驗對象的失誤次數(shù)，降低實驗對象反應(yīng)能力，使實驗對象的反應(yīng)變得遲緩。

3.3 實驗數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析

相關(guān)分析是用于研究各指標之間是否存在某種依存關(guān)系，并探討具體有依存關(guān)系的相關(guān)方向以及相關(guān)程度。為了探討生理指標和行為能力指標的變化是否存在一定的關(guān)聯(lián)性，應(yīng)用SPSSl9.0軟件對心率增長率、呼吸率增長率、反應(yīng)時間增長率及出錯次數(shù)增長率4個指標之間進行相關(guān)分析結(jié)果（表2）。

表2 4個指標增長率相關(guān)性分析結(jié)果

由表2可知，心率增長率和呼吸率增長率的相關(guān)性在0.01的顯著水平（雙邊檢驗）上非常顯著，相關(guān)性系數(shù)為0.835；心率增長率和反應(yīng)時間增長率的相關(guān)性在0.05的顯著水平（雙邊檢驗）上非常顯著，相關(guān)性系數(shù)為0.561；呼吸增長率和出錯次數(shù)的增長率的相關(guān)性在0.05的顯著水平（雙邊檢驗）上非常顯著，相關(guān)性系數(shù)為0.613。上述結(jié)果表明：心率分別和呼吸率及反應(yīng)時間之間的增長變化存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系，呼吸率和出錯次數(shù)之間增長變化存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系。

3.4 個體安全行為能力的評估分析

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，提出一個無量綱函數(shù)，即個體安全行為能力函數(shù)，用字母f表示。f值的大小可以用來評估個體的安全行為能力大小，fi的計算方法如下：

式中：hij為每位實驗對象在高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境下測量的4種實驗指標數(shù)據(jù)；qij為每位實驗對象在正常環(huán)境下測量的4種實驗指標數(shù)據(jù)；n為實驗對象總?cè)藬?shù)，n＝15；j為實驗測量指標的種類個數(shù)，j＝1，2，3，4；i為實驗對象編號，i＝1，2，…，n。

個體安全行為能力函數(shù)f的大小以0值正常標準，當f的數(shù)值大于0時，說明實驗對象在實驗環(huán)境變量影響下的生理指標和行為能力指標的總體波動大于正常水準。表明高溫和噪聲對實驗對象的安全行為能力影響較大，同時f的數(shù)值越大，實驗對象的安全行為能力越低；當f的數(shù)值小于0時，表明實驗對象在實驗環(huán)境變量影響下的生理指標和行為能力指標的總體波動大于正常水準，證明了高溫和噪聲對實驗對象的安全行為能力影響較小，同時f的絕對值越大，代表實驗對象的安全行為能力越高。通過式（1）計算得出所有15名實驗對象的f值后，在excel中進行了曲線繪制，f值曲線如圖2。

編號為 2#、3#、4#、5#、10#、11#、13#的實驗對象的安全行為能力函數(shù)f的數(shù)值都為負數(shù)，表明他們的安全行為能力較好，對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性更好，產(chǎn)生不安全行為的概率較低。而其他實驗對象在高溫和噪聲環(huán)境的安全行為能力函數(shù)f的數(shù)值都為正數(shù)，表明他們的安全行為能力較差，容易受環(huán)境因素的影響產(chǎn)生不安全行為。

圖2 f值曲線圖

4 結(jié)語

1）實驗對象的心率、呼吸率、出錯次數(shù)、平均反應(yīng)時等安全行為能力指標在實驗前后均有顯著變化。表明高溫和噪聲會導致實驗對象的心率、呼吸率和出錯次數(shù)增加、反應(yīng)時間延長，使實驗對象的安全行為能力降低，增大實驗對象不安全行為發(fā)生的概率。

2）高溫聯(lián)合噪聲環(huán)境會影響實驗對象不安全行為的產(chǎn)生，其內(nèi)在原因是影響了實驗對象的生理指標，外在原因是降低了實驗對象的行為能力，而內(nèi)在的生理指標變化與外在行為能力的降低存在一定的關(guān)聯(lián)性。

3）當煤礦在選用井下礦工時，可以用函數(shù)f值來測評礦工在特殊環(huán)境下的安全行為能力水平。根據(jù)擇優(yōu)錄取的原則選擇安全行為能力水平較高的礦工來從事生產(chǎn)環(huán)境較差的工作，這樣就有利于降低環(huán)境因素對礦工個體安全行為的影響。