用事故樹分析法研究爆破作業(yè)中的安全問題★

于 秋 張勤彬 李曉泉 曹邦君 吳 聰

(廣西大學資源與冶金學院，廣西 南寧 530004)

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·建筑業(yè)管理與政策研究·

用事故樹分析法研究爆破作業(yè)中的安全問題★

于 秋 張勤彬 李曉泉*曹邦君 吳 聰

(廣西大學資源與冶金學院，廣西 南寧 530004)

采用事故樹相關(guān)理論，對爆破事故的原因進行定性分析，通過求解最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度，得出了預防爆破事故發(fā)生的有效措施，為爆破施工安全管理提供了依據(jù)。

事故樹，爆破事故，預防措施，結(jié)構(gòu)重要度

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，爆破工程行業(yè)在為我國道路建設(shè)、礦業(yè)開采、城市拆除等眾多領(lǐng)域做出卓越貢獻的同時，所面臨的安全問題也不容小視；研究表明，在我國傷亡事故中，包括爆破在內(nèi)的爆炸事故占總傷亡事故的2/5以上[1]。盡管我國近年來爆破作業(yè)質(zhì)量和爆破安全技術(shù)有了很大的提高，但爆破事故仍時有發(fā)生，給人們的生命安全和財產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。因此，利用事故樹法分析爆破事故發(fā)生的原因，進而提出合理的安全技術(shù)及管理對策顯得尤為重要。

1 爆破施工安全現(xiàn)狀

1.1 爆破事故的潛在危險

爆破施工是利用炸藥爆炸釋放出大量能量來破壞介質(zhì)，本身存在較多的危險有害因素，如爆破飛石、爆破沖擊波、爆破震動、噪聲、揚塵和有毒氣體等[2]。爆破事故的發(fā)生不是偶然的，它是人、物、環(huán)境和管理等因素綜合作用的結(jié)果[3]。

1.2 爆破事故的主要類型

1)爆破飛石對人和物造成傷害和損失；2)爆破沖擊波傷人傷物；3)爆破震動對建、構(gòu)筑物的損壞；4)爆破產(chǎn)生的噪聲、揚塵、有毒氣體中毒等；5)雷管早爆、遲爆、拒爆等不正常起爆[4]。

2 事故樹的建立

爆破事故的發(fā)生分為正常爆破事故和非正常爆破事故兩大類，為了更加直觀地看出爆破事故各因素之間的邏輯與層次關(guān)系，以爆破事故為頂上事件，以雷管拒爆、雷管早爆、爆破飛石傷人、爆破沖擊波傷人傷物、爆破震動損壞建(構(gòu))筑物和有毒氣體中毒為中間事件，從上往下層層分析原因，直到找出事故的基本事件；為了保證研究結(jié)果更加具備一般性和普遍性，排除一些次要因素。在繪制事故樹的過程中，排除主觀因素，盡可能做到客觀性、真實性。

2.1 爆破事故樹基本事件分析

2.1.1 雷管拒爆

在爆破作業(yè)時，由于各種原因?qū)е缕鹚幇够鸷驼ㄋ幉糠只蛉课幢默F(xiàn)象[5]。雷管拒爆發(fā)生的主要原因是起爆電源故障、炸藥問題和爆破網(wǎng)路設(shè)計不合理。雷管拒爆是極其危險的，如果處理方法不當，將會給人和物帶來重大危害。

2.1.2 雷管早爆

雷管早爆是爆破事故中比較常見的情況，究其原因，既有操作失誤、網(wǎng)路設(shè)計不合理，也有電流控制的問題。一旦達到起爆狀態(tài)就會發(fā)生爆炸，輕則影響爆破事故的進行，重則造成嚴重的人員傷亡、財產(chǎn)損失事故[6]。

2.1.3 爆破飛石

爆破飛石為在爆破施工中從爆破點拋擲到空中或沿地面拋擲的雜物、砂石、泥土、碎石或其他物質(zhì)[7]。爆破飛石主要有三個方面的危害：爆破飛石傷人、飛石損壞建(構(gòu))筑物和飛石破壞設(shè)施、設(shè)備，但最大的危害是爆破飛石傷人[8]。本文采用軌跡交叉理論，從人、物、環(huán)境和管理因素進行分析，得出爆破飛石傷人的基本事件有：工作人員裝過量藥、人員誤入警戒區(qū)等人的不安全行為；報警器故障、起爆電路失誤等物的不安全狀態(tài)；環(huán)境的不安全條件，如警戒線設(shè)置不合理；管理缺陷等。

2.1.4 爆破沖擊波

炸藥在介質(zhì)中爆炸后瞬間膨脹，使周圍空氣猛烈震動形成的巨大沖擊；爆破沖擊波對人和建(構(gòu))筑物的威脅極大，事故發(fā)生的主要原因是警戒工作缺陷、設(shè)計堵塞長度不夠和堵塞質(zhì)量差等。

2.1.5 爆破震動

爆破震動也是爆破安全中主要問題之一，它主要是對建(構(gòu))筑物造成損害，其產(chǎn)生的原因主要是前期設(shè)計、審核出現(xiàn)問題和后期施工問題。

2.1.6 有毒氣體

在爆破事故中產(chǎn)生的主要有毒氣體是一氧化碳和氮氧化物，如果炸藥中含有硫或硫化物時，爆炸時還會產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，當人體吸入一定量有毒氣體后，就會產(chǎn)生頭痛、嘔吐和四肢無力等癥狀，如果吸入過多，會導致死亡。造成有毒氣體中毒的原因是炸藥和操作存在問題，加之通風不良，最終導致中毒事故的發(fā)生。

2.2 爆破事故樹

爆破事故樹見圖1，事故樹中對應的基本事件見表1。

表1 事故樹中對應的基本事件

2.3 最小割集

能夠引起頂上事故發(fā)生的最低限度的基本事件的數(shù)量叫做最小割集，每一個最小割集代表一種事故可能路徑，最小割集越多，則發(fā)生事故的可能性越大，系統(tǒng)就越危險。

用布爾代數(shù)法求解圖1的最小割集如下：

T=C1(M1+M2+M3)=C1(M9+M10+M11+M12+M4+M5+X1+M6+M7+M8)=C1[C2(M14+M15+M16+M17)+X20+X21+X17+X18+X19+X14+M13+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13]=C1[C2(X22+X23+X24+X25+X26+X27+X28+X29)+X20+X21+X17+X18+X19+X14+X15+X16+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13]。

得到最小割集共28組，列舉如下：

{C1,C2,X22},{C1,X2},{C1,X7},{C1,X5},{X1,C1},{C1,X3},{C1,X4},{C1,X6},{C1,X9},{C1,X11},{C1,X8},{C1,X10},{C1,X12},{C1,X13},{C1,X20},{C1,X17},{C1,X14,X15},{C1,X14,X16},{C1,X18},{C1,X19},{C1,X21},{C1,C2,X24},{C1,C2,X26},{C1,C2,X28},{C1,C2,X23},{C1,C2,X25},{C1,C2,X27},{C1,C2,X29}。

2.4 最小徑集

徑集：又稱通集，即如果事故樹中某些基本事件不發(fā)生，則頂上事件不發(fā)生，這些基本事件的集合就是徑集，它反映系統(tǒng)的安全性，最小徑集的數(shù)目就是事故的預防途徑。同樣利用布爾代數(shù)法化簡事故樹后求得最小徑集數(shù)目共5組，列舉如下：

{X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}；

{C1}；

{X1,C2,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X17,X18,X19,X20,X21}；

{X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}；

{X1,C2,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21}。

2.5 結(jié)構(gòu)重要度

不考慮基本事件發(fā)生的概率是多少，僅從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生的影響程度。基本事件的結(jié)構(gòu)重要度越大，它對頂上事件的影響程度越大。結(jié)構(gòu)重要度的求解方法很多，此處用最小割集計算。

結(jié)構(gòu)自由度大小如下：

I[C1]>I[C2]>I[X1]=I[X2]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X17]=I[X18]=I[X19]=I[X20]=I[X21]>I[X14]>I[X15]=I[X16]=I[X22]=I[X23]=I[X24]=I[X25]=I[X26]=I[X27]=I[X28]=I[X29]。

值的大小：

I[X1]=I[X2]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X17]=I[X21]=I[X19]=I[X20]=I[X18]=0.500 000 000 00。

I[C1]=0.999 999 785 181。

I[X14]=0.437 500 000 000。

I[X15]=I[X16]=I[X22]=I[X23]=I[X24]=I[X25]=I[X26]=I[X27]=I[X28]=I[X29]=0.250 000 000 000。

I[C2]=0.899 887 084 961。

3 事故樹分析

1)從上述計算結(jié)果可知，有最小割集28組，即導致爆破事故的基本事件有28個，這些因素相互作用都會導致事故的發(fā)生，因此系統(tǒng)較為危險，應當引起高度重視。

2)從事故樹結(jié)構(gòu)可知，事故樹總門數(shù)為18個，其中或門17個，占總門數(shù)的比例為94.4%，與門1個，所占比例為5.6%，由此說明爆破事故很容易發(fā)生。

3)從最小割集和最小徑集分析，最小割集28組，最小徑集5組，由此說明發(fā)生爆破事故的可能途徑有28條，但預防措施只有5條。同時，最小割集包含的基本事件少，除了{C1}之外，最小徑集包含的基本事件卻很多，說明爆破事故容易發(fā)生而且難控制，系統(tǒng)較危險。

4 預防爆破事故的措施

爆破工程作業(yè)必須嚴格按照《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《中華人民共和國爆破安全管理條例》執(zhí)行，使用符合國家標準的爆破方法與器材[10]。

4.1 預防爆破飛石傷人的對策

1)了解周圍環(huán)境條件，爆破點應當遠離高壓線和射頻源，同時大霧天，雨天禁止爆破。

2)爆破飛石產(chǎn)生的原因復雜，要合理選擇爆破方向，盡量使爆破點遠離居住區(qū)，一旦飛石飛出警戒區(qū)，傷害也不至于太大。

3)加強警戒人員的培訓與管理，產(chǎn)生的飛石給人造成傷害，很大程度上是從業(yè)人員的失職和僥幸心理作祟。企業(yè)應當加強安全管理，配備專職警戒人員，讓他們恪盡職守，做好分內(nèi)的事。

4)設(shè)置警報器和其他起爆信息的設(shè)施，并且將聲音調(diào)制最大，必要時增設(shè)報警器，務必使所有人獲取起爆信息。

4.2 預防爆破沖擊波事故的措施

1)嚴格確定設(shè)計的各項參數(shù)，設(shè)置合理的堵塞長度和質(zhì)量。2)保證施工質(zhì)量，正確進行藥包布置和防護。3)認真落實安全管理工作，警戒線的設(shè)置與信號要明確。

4.3 預防爆破震動破壞建筑物的措施

1)準確勘測周圍環(huán)境條件，保證合理的爆源距離和周圍建筑物的抗震能力。2)保證鉆孔質(zhì)量和炮孔填充，同時采用合理的預處理方案。

4.4 預防有毒氣體中毒的方法

1)嚴格控制一次起爆的藥量，爆破產(chǎn)生的有毒氣體與藥量成正比，因此嚴格控制藥量，可以有效地減少有毒氣體的量。

2)控制炸藥的外殼材料和重量，受潮或者變質(zhì)的炸藥都很容易生成有毒氣體。

3)控制氧平衡，氧含量過少就會產(chǎn)生較多一氧化碳。

4)保證堵塞質(zhì)量和堵塞的長度，使炸藥在高溫高壓的狀態(tài)下充分反應，有效降低有毒氣體含量。

5)注意通風。

4.5 預防雷管早爆和拒爆的對策

1)規(guī)范操作，使用同種品牌的雷管與導火索。2)使用合格雷管，使用前專業(yè)人員進行認真檢查，防止雷管受潮或變質(zhì)。3)加強安全管理制度，對從業(yè)人員進行培訓，并且必須持證上崗。

5 結(jié)語

1)通過事故樹分析法對爆破事故的定性分析，使事故發(fā)生的原因?qū)哟畏置?，條理清晰的呈現(xiàn)出來，使安全生產(chǎn)工作更加高效、更有側(cè)重地進行。爆破事故產(chǎn)生的原因有雷管拒爆、雷管早爆、爆破飛石傷人、爆破沖擊波傷人傷物、爆破震動損壞建(構(gòu))筑物和有毒氣體中毒等。

2)任何事故都有其發(fā)生、發(fā)展和消除的過程，因此是可以預防的。從事故樹分析可知，發(fā)生爆破事故的可能途徑有28條，預防途徑僅5條，系統(tǒng)是較為危險的。通過結(jié)構(gòu)重要度確定了各個基本事件的危險程度，其中{C1}最大，{C2}次之，即它們對頂上事件的影響大，換一個角度來看，如果保護裝置越靠近頂上事件，則能起到的保護作用越強，就能有效預防事故的發(fā)生。

3)因此企業(yè)應當加強現(xiàn)場施工管理，防止人與物出現(xiàn)在危險區(qū)域，完善相應的法律法規(guī)，對從業(yè)人員進行安全培訓，增強責任感與使命感，同時杜絕僥幸、冒險和從眾等危險心理。此外，應提高爆破器材的可信度，認真落實設(shè)計、審核和施工的每一環(huán)節(jié)，熟悉周邊地理位置與環(huán)境條件，最大限度將危險消滅在萌芽狀態(tài)。

[1] 王玉杰.爆破工程[M].武漢：武漢理工大學出版社,2009.

[2] 宋富國,趙瑞璽.爆破事故分析和安全技術(shù)措施[J].露天采煤技術(shù),2001(1):57-59.

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[4] 李科斌,謝興華,邱明燦，等.事故樹在高聳構(gòu)筑物爆破事故預防中的應用[J].爆破,2013(3):147-151.

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The research on safety problems of blasting accident by fault tree analysis★

Yu Qiu Zhang Qinbin Li Xiaoquan* Cao Bangjun Wu Cong

(CollegeofResourcesandMetallurgy,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)

The blasting accident cases were analyzed qualitatively by the relatively fault tree theory. Based on this, the minimum cut set, path set and structure importance were found out, then effective measures can be taken to prevent blasting accidents. It provides relatively theoretical basis for blasting safety management.

fault tree, blasting accident, preventive measures, structure importance

1009-6825(2016)32-0232-03

2016-09-05★：廣西大學大學生創(chuàng)新基金資助項目

于 秋(1996- )，女，在讀本科生； 張勤彬(1994- )，男，在讀碩士

李曉泉(1972- )，男，博士，副教授

TU751.9

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