基于潜在安全隐患时空特征的煤矿“四合一”安全管理方法

《Processes》：“Four-in-One” Coal Mine Safety Management Method for Coal Mines Based on Time and Space Characteristics of Potential Safety Hazards

　　

煤矿安全隐患具有显著的时空异质性、动态演化和多主体耦合特征。传统的以定期检查和事故整改为中心的安全管理模式难以实现主动风险识别和全过程控制。针对这一问题，本文基于安全隐患的时空演化规律，提出了一种面向隐患生命周期的多尺度协同“四合一”安全管理框架。该框架将系统安全理论与社会技术系统安全理念相结合，将安全隐患视为空间暴露、人员行为、组织管理和动态状态共同作用下的演化过程，构建了包括精准风险识别、主动人员参与、闭环责任治理和智能动态反馈在内的综合安全治理体系。通过整合“区域-点-数”（APN）风险分级方法、“双向风险购买”（TWR）激励机制、“六级六步三链”（SST）闭环管理模型和隐患预警系统（HAS），实现了风险识别、隐患治理和信息反馈的协同优化。基于2017年至2020年某煤矿安全隐患数据的应用验证表明，该方法增强了潜在风险识别能力，并有效减少了管理缺陷、不安全行为和不安全状态等主要隐患类型。研究结果表明，该框架克服了传统安全管理模式单一主体、静态检查和被动响应的局限性，促进了煤矿安全治理从隐患控制向风险预防、从人工经验管理向智能协同决策的转变，为提高复杂煤矿生产系统的安全韧性提供了新的理论方法。

**论文解读：基于安全隐患时空特征的煤矿“四合一”协同安全管理方法**

**研究背景与问题**
煤炭作为中国最重要的基础能源，在保障能源安全与推动工业化进程中具有不可替代的地位。然而，煤矿生产环境复杂、工艺流程多变、灾害类型多样，且人员、设备、环境与管理系统的耦合程度高，使得煤矿成为工业领域安全风险最高的行业之一。传统安全管理模式以定期检查、事故整改和事后问责为核心，本质上是一种基于事故结果的被动反应型模式，难以适应煤矿生产中风险的动态演化、隐患的空间迁移以及多主体耦合的复杂特征。现有研究多集中于单一影响因素分析或静态管理模型构建，对安全隐患在不同时间周期和空间区域内的演化规律关注不足，缺乏基于时空分布特征的精准、多主体协同控制方法。因此，如何实现安全隐患的精准识别、动态管控与根源治理，成为提升煤矿本质安全的关键科学问题。

**研究内容与结论**
针对上述问题，研究人员以SS煤矿（2015–2019年安全隐患数据库）为研究对象，提出了一种面向隐患生命周期的多尺度协同“四合一”安全管理框架。该框架基于安全隐患的时空演化规律，将隐患视为空间暴露特征、人员行为因素、组织问责机制与动态状态变化共同驱动的复杂演化实体，通过整合精准风险识别、主动员工参与、闭环责任治理与数字风险反馈，推动安全管理从“事故控制”向“风险预防控制”、从“人工监督”向“协同治理”转变。基于2017年至2020年SS煤矿安全隐患数据的应用验证表明，该方法在实施后呈现“短期增加—快速下降—稳定控制”的动态模式，短期内隐患数量上升并非安全状况恶化，而是由于激励机制（TWR）提升了员工识别潜在风险的能力，使以前未被发现的隐患充分暴露；随后通过闭环治理（SST）和动态预警（HAS）系统，隐患数量逐渐下降并趋于稳定。该框架有效减少了管理缺陷、不安全行为和不安全状态等主要隐患类型，克服了传统安全管理中单一主体、静态检查和被动响应的局限性，促进了煤矿安全治理从隐患控制向风险预防、从人工经验管理向智能协同决策的转变，为提高复杂煤矿生产系统的安全韧性提供了新的理论方法。该论文发表在《Processes》。

**关键技术方法**
研究人员主要采用了以下技术方法：（1）对应分析（Correspondence Analysis）——基于SS煤矿2015–2019年安全隐患数据，构建“隐患类型—季度”和“隐患类型—区域”的二维列联表，通过卡方检验和因子载荷矩阵分析，揭示安全隐患在时间（季度）和空间（区域）上的显著聚类特征，为后续管理框架提供依据。（2）“区域-点-数”（APN）风险分级方法——根据隐患的空间分布频率，将生产区域划分为A、B、C、D四类管理单元，并将风险对象分为I、II、III级关键点，实现差异化监管资源配置。（3）“双向风险购买”（TWR）激励机制——通过隐患价值评估与激励反馈，将员工安全行为转化为企业风险控制资源，提升一线人员主动识别风险的积极性。（4）“六级六步三链”（SST）闭环治理模型——建立岗位、班组、区队、专业科室、煤矿、集团公司六级责任体系，以及隐患排查、风险评估、整改实施、效果评价、复查确认、闭环销号六步流程，配合隐患发现链、责任落实链、整改验收链三链协同，实现隐患全过程可追溯管理。（5）隐患预警系统（HAS）——基于隐患数据库，对隐患位置、风险等级、责任方、整改期限、治理状态等进行结构化编码，根据风险等级和时间约束规则实施分级动态预警，实现安全信息的数字化管理。样本队列来源于SS煤矿2015–2019年安全隐患数据库，共1142条隐患记录。

**研究结果**
**2.1 SS煤矿潜在安全隐患分布**
通过对SS煤矿2015–2019年隐患数据统计，发现人的不安全行为占45.8%，物的不安全状态占31.2%，两者合计占77%，表明若能有效管控人与物，煤矿事故将得到有效控制。

**2.2 煤矿安全隐患时空分布的对应分析模型**
研究人员采用对应分析方法，对2018年1142条隐患记录进行建模。通过构建“隐患类型—季度”和“隐患类型—区域”的二维列联表，计算卡方距离和因子载荷矩阵。结果显示：“隐患类型—季度”的卡方检验达到显著水平（Sig. < 0.001），第一、第二维度累积解释度达91.8%，表明不同类型隐患在季度间分布具有显著时间相关性；第四季度隐患以运输类和“通风与防治”（VAP）为主，第三季度以机电、监控、盖板和其他为主，第二季度以水害为主，第一季度以消防安全为主。“隐患类型—区域”的卡方检验同样显著（p < 0.001），第一、第二维度累积解释度达98.5%；采煤工作面隐患以机电和其他为主，掘进巷道以消防安全、盖板和监控为主，辅助巷道以水害为主，其他区域以运输为主，VAP分布特征不明显。这表明安全隐患具有显著的时空特征，针对特定时间与区域对人和物进行重点排查，可最大限度降低隐患引发事故的概率。

**3. 基于隐患时空演化特征的“四合一”协同安全管理框架**
研究人员提出了“四合一”框架，包括：（1）APN精准风险识别机制——基于隐患空间分布与发生频率，构建“风险区域—关键点位—动态频次”三维识别模型，将生产区域分为A、B、C、D四类管理单元，风险对象分为I、II、III级关键点，实现安全监管资源从经验驱动向风险驱动转变。（2）TWR主动参与治理机制——通过隐患价值评估与激励反馈，将员工角色从“被监管者”转变为“风险管理参与者”，建立“员工识别风险—组织评估风险—系统治理风险”的协同机制。（3）SST全过程闭环治理机制——由“六级责任体系”“六步整改流程”“三链协调机制”组成，覆盖隐患从发现、评估、整改、验证到销号的全生命周期，实现可追溯管理。（4）HAS动态风险反馈机制——以隐患数据库为核心，对隐患位置、风险等级、责任方、整改期限、治理状态进行结构化编码，根据风险等级和时间约束规则实施分级预警，实现安全信息从人工处理向数据驱动转变。四个模块分别对应风险感知、行为调节、组织控制、信息反馈功能，形成多层次安全屏障。

**4. 讨论与结论**
讨论部分指出，该框架并非传统措施的简单组合，而是围绕隐患生命周期构建的多尺度协同治理模式。APN解决“风险在哪里”的空间定位问题，TWR解决“谁主动识别风险”的行为激励问题，SST解决“如何持续管理风险”的组织协调问题，HAS解决“如何快速响应风险”的动态反馈问题，四者形成“空间感知—行为驱动—组织协调—智能反馈”的安全治理链条。应用效果分析表明，实施“四合一”方法后，隐患数量呈现“短期增加—快速下降—稳定控制”的态势。短期增加源于TWR机制提升了员工识别能力，使隐藏问题充分暴露；随后通过APN优化资源配置、SST强化责任闭环、HAS加快反馈速度，隐患数量逐渐下降并稳定。管理缺陷、不安全行为、不安全状态三类隐患响应一致，而环境因素隐患因受地质条件影响波动较大，但总体呈下降趋势。该框架推动安全管理从被动“发现问题—整改问题”向“识别风险—主动干预—持续优化”的动态治理模式转变，有效提升了安全系统的感知能力、响应能力和韧性。

**研究结论翻译**
本文针对传统煤矿安全管理中风险识别滞后、责任链条不连贯、信息反馈不足等问题，基于安全隐患的时空演化规律，提出了一种面向隐患生命周期的多尺度协同“四合一”安全管理框架。该框架突破了传统的线性“检查—整改”治理模式，将安全隐患视为空间风险暴露、人员行为、组织管理和动态状态共同作用下的演化过程，建立了集精准风险识别、主动行为激励、闭环责任治理和动态信息反馈于一体的综合安全治理体系。实际验证表明，该“四合一”管控方法在治理人的不安全行为、物的不安全状态和管理缺陷方面取得了显著成效。主要结论如下：
（1）建立了整合APN风险分级管控、TWR主动参与机制、SST闭环治理模型和HAS动态预警系统的多维协同安全管理框架，实现了空间风险、人员行为、组织责任与数字信息的协同控制，推动煤矿安全管理从单因素治理向系统治理转变。
（2）建立了覆盖隐患全生命周期的动态闭环机制，有效衔接了风险识别、隐患治理和效果反馈，促进了安全管理从事后整改向主动预防、从经验驱动向数据辅助决策的转变，增强了安全管理系统的动态适应能力。
（3）提出了针对人因风险的主动治理机制，通过激励一线员工参与风险识别和隐患发现，强化了员工的安全责任感，将外部监督与内部自律相结合，有效提升了现场潜在风险的发现能力。
（4）构建了基于“数字技术赋能+组织协同治理”的智能矿山安全管理模式，克服了传统智能监控偏向设备状态感知的局限性，为智能矿山建设中人因风险、管理风险与设备风险的协同控制提供了新的理论框架和实践路径。