高溫聯合噪聲對礦工不安全行為的影響研究

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害治理重點實驗室，陜西 西安 710054）

井下的不良環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反應和行為動作等能力，最終可能導致他們的行動與行為出現偏差，甚至錯誤，即產生人的不安全行為。國內外許多學者探討了環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律。Neal[4]通過實驗證明高溫環境會降低實驗人員的安全意識。據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

引發礦工在生產過程中產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]。另外根據事故傾向理論表明人的安全行為能力越高，在生產過程中產生不安全行為的概率就會越低[7]。因此通過高溫聯合噪聲環境對礦工安全行為能力的影響實驗來探討這2種環境因素對礦工不安全行為產生的影響機理。研究和評估礦工的安全行為能力，分析外界環境因素（高溫、噪聲）與它的影響程度，就需要選取適當的測評指標。而目前有些學者，如付世萃[8]把人反應速度、運動協調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合噪聲環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。人的心理活動引發行為，而在實施行為的過程和達到行為目的同時也會產生不同的心理活動[10]。而人的心理和生理是密不可分的，不同的心理狀態會導致人體生理的不同反應，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系。因此選取與安全行為能力有關的生理指標，并通過分析這些指標在不同實驗環境下的變化，就可以間接分析出環境因素對礦工安全行為能力的影響規律。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合實驗目的和實驗的具體條件，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。煤礦井下的生產空間狹窄，周圍環境復雜，需要礦工具有良好的動作穩定性、動作反應能力、應急能力、身體協調能力等能力。基于相關研究[8-9]，實驗選取協調能力和反應能力2種指標來評測礦工的行為能力水平。協調能力指標是通過實驗對象操作BD-V-302型雙手調節器的出錯次數來衡量，反應能力指標是通過實驗對象操作多項反應時測試儀的反應時間來衡量。

2 實驗研究

2.1 實驗對象

實驗選取15名采礦專業的研究生作為實驗對象，都具有煤礦實習經歷，對煤礦井下生產環境都較為熟悉。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動態生命體征監測系統、BD-V-509多項反應時測試儀、BD-V-302型雙手調節器、噪聲計、溫度計、音響、空調、空氣加熱器。

2.3 實驗條件

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

2.4 實驗的主要內容及流程

1）首先在正常環境下，對15名實驗對象進行協調能力和反應能力實驗，讓實驗對象先后分別使用雙手調節器和BD-V-509多項反應時測試儀，并記錄實驗對象的出錯次數和反應時間。

2）其次在模擬井下高溫聯合噪聲的環境下，對15名實驗對象再次進行協調能力和反應能力實驗，并記錄實驗對象的出錯次數和反應時間。

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

3 實驗數據的處理分析

3.1 實驗數據的變化分析

對實驗所得的生理指標數據和行為能力指標數據進行分析，求出了實驗對象在正常環境-高溫聯合噪聲環境下的心率、呼吸率、出錯次數及反應時間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、出錯次數及反應時間的增長率都為正值，且出錯次數的增長幅度大，表明高溫和噪聲這2種環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 實驗數據的顯著性分析

通過SPSS19.0軟件，對在正常環境-高溫聯合噪聲環境下實驗對象的生理指標和行為能力指標數據進行配對樣本T檢驗，分析心率、呼吸率、出錯次數及反應時間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檢驗結果見表1。

表1 配對樣本T檢驗結果

表1配對樣本T檢驗結果所示：在置信水平為95%下，正常環境—高溫聯合噪聲環境的配對樣本T檢驗的雙側概率值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、出錯次數及反應時間4個指標在正常環境—高溫聯合噪聲環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，降低實驗對象反應能力，使實驗對象的反應變得遲緩。

3.3 實驗數據的相關性分析

相關分析是用于研究各指標之間是否存在某種依存關系，并探討具體有依存關系的相關方向以及相關程度。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聯性，應用SPSSl9.0軟件對心率增長率、呼吸率增長率、反應時間增長率及出錯次數增長率4個指標之間進行相關分析結果（表2）。

表2 4個指標增長率相關性分析結果

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

3.4 個體安全行為能力的評估分析

根據實驗數據分析，提出一個無量綱函數，即個體安全行為能力函數，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合噪聲環境下測量的4種實驗指標數據；qij為每位實驗對象在正常環境下測量的4種實驗指標數據；n為實驗對象總人數，n＝15；j為實驗測量指標的種類個數，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f的大小以0值正常標準，當f的數值大于0時，說明實驗對象在實驗環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的數值越大，實驗對象的安全行為能力越低；當f的數值小于0時，表明實驗對象在實驗環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f的數值都為負數，表明他們的安全行為能力較好，對惡劣環境的適應性更好，產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境的安全行為能力函數f的數值都為正數，表明他們的安全行為能力較差，容易受環境因素的影響產生不安全行為。

圖2 f值曲線圖

4 結語

1）實驗對象的心率、呼吸率、出錯次數、平均反應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、呼吸率和出錯次數增加、反應時間延長，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生的概率。

2）高溫聯合噪聲環境會影響實驗對象不安全行為的產生，其內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，而內在的生理指標變化與外在行為能力的降低存在一定的關聯性。

3）當煤礦在選用井下礦工時，可以用函數f值來測評礦工在特殊環境下的安全行為能力水平。根據擇優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環境較差的工作，這樣就有利于降低環境因素對礦工個體安全行為的影響。