PHA-物元法綜合評價在工程爆破安全評價中的應(yīng)用*

張淋怡 ，池恩安 ，趙明生 ，王基禹，杜煉(.貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院， 貴州 貴陽 55005；.保利新聯(lián)爆破工程集團有限公司， 貴州 貴陽 55005；.貴州省勞動保護科學(xué)技術(shù)研究院， 貴州 遵義市 56000)

0 引言

爆破安全評價是爆破作業(yè)項目的必要環(huán)節(jié)[1]。在施工前進行爆破安全評價可以有效消除爆破安全隱患和降低事故發(fā)生的概率。

PHA和物元法被廣泛應(yīng)用于爆破安全評價。PHA能夠分析整個爆破工藝中存在的危險因素、產(chǎn)生原因、造成的事故后果[1]。物元模型的建立避免了主觀權(quán)重對評價結(jié)果影響過于明顯，使評價結(jié)果更為客觀，準(zhǔn)確。沙瑋[2]運用PHA探討海島型石化項目工程爆破過程中的危險因素，羅毅等[3]將物元理論應(yīng)用在臺階爆破方案優(yōu)選評價中。本文提出PHA-物元法的工程爆破安全綜合評價方法來定性分析工程爆破中存在的危險因素，并制定對應(yīng)的控制措施、定量評價工程爆破的安全等級，實現(xiàn)過程控制。

1 PHA綜合安全評價方法分析

運用PHA辨識工程爆破作業(yè)過程中的危險源，根據(jù)系統(tǒng)工程原理和工程爆破流程，劃分系統(tǒng)和子系統(tǒng)，對子系統(tǒng)進行危險性分析[4]。工程爆破PHA具體分析流程如圖1所示，首先建立PHA評價指標(biāo)體系，其次通過AHP來確定各指標(biāo)的權(quán)重，最后運用物元法來定量評價工程爆破的安全等級。

圖1 PHA評價指標(biāo)體系

1.1 工程爆破系統(tǒng)PHA分析

按照PHA分析步驟，依據(jù)系統(tǒng)工程原理和工程爆破工藝流程，將整個工程爆破劃分為爆破管理、爆破設(shè)計、爆破施工和爆破環(huán)境等4個Ⅰ級系統(tǒng)，詳細劃分如圖1所示。

依據(jù)安全系統(tǒng)工程和工程爆破流程劃分工程爆破系統(tǒng)后，運用PHA對Ⅱ級系統(tǒng)進行危險性分析，找出危險因素及其風(fēng)險等級[5]。通常PHA將風(fēng)險分為4個等級：1級（安全的）、2級（臨界的）、3級（危險的）、4級（破壞性的）。針對工程爆破每個Ⅱ級系統(tǒng)分析結(jié)果見表1、表2、表3、表4。

表1 爆破管理系統(tǒng)PHA分析

表2 爆破設(shè)計系統(tǒng)PHA分析

表3 爆破施工系統(tǒng)PHA分析

表4 爆破環(huán)境系統(tǒng)PHA分析

1.2 臺階爆破安全評價指標(biāo)體系

在PHA分析的基礎(chǔ)上，運用AHP將工程爆破安全評價指標(biāo)體系劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、要素層3個層次[7]，從上到下分別用A、B、C表示3個層次，同一層次各要素用數(shù)字1、2、3……從左至右依次表示（見圖1）。

1.3 評價指標(biāo)權(quán)重計算

依據(jù)已建立的PHA評價指標(biāo)體系，計算判斷矩陣的特征向量W及其對應(yīng)最大特征值λmax。

依據(jù)平均隨機一致性指標(biāo)值，若檢驗系數(shù)＜0.1，則通過一致性檢驗[8]，Ⅰ級單元權(quán)重指標(biāo)W=(0.1250.3750.3750.125)，λmax=4，檢驗系數(shù)=0，Ⅱ級指標(biāo)權(quán)重，見表5。

表5 Ⅱ級評價指標(biāo)權(quán)重

2 建立工程爆破安全物元評價模型

2.1 待評價物元的確定

工程爆破安全評價的物元矩陣：

式中，R工程爆破安全評價的物元矩陣；N0為工程爆破安全評價的指標(biāo)；cn為工程爆破安全評價各元素的特征，vn表示N0關(guān)于cn的量值。

2.2 經(jīng)典域和節(jié)域的確定

經(jīng)典域是將要評價的指標(biāo)進行分級，然后將各指標(biāo)描述為定性和定量綜合測度的物元模型。用以下矩陣描述經(jīng)典域和節(jié)域：

中，Rj為工程爆破安全評價第i個評價等級的物元矩陣；Noj為劃分的第j個評價等級；Ci為第i個指標(biāo)；經(jīng)典域：X0ji表示Noj關(guān)于指標(biāo)Ci的取值范圍。

Noj的節(jié)域：如上式中X0j1，X0j2，X0j3，X0jn關(guān)于c1，c2，c3，……，cn的取值范圍，記為X0jn=（j=1，2，3，n）。

2.3 關(guān)聯(lián)度和綜合關(guān)聯(lián)度的計算

工程爆破安全評價指標(biāo)對于各評價等級的歸屬度用關(guān)聯(lián)度這一概念來表示，用kj(vi)來描述可拓集合的關(guān)聯(lián)度。kj(vi)的數(shù)學(xué)表達式為：

其中，i=1，2，3，……，n；j=1，2，3，……，n；ρ(vi,X0ji)表示為vi與經(jīng)典域之間的距，ρ(vi,Xpi)表示為X0ji與節(jié)域區(qū)間的距。

綜合關(guān)聯(lián)度計算，

上式中λi為第i個指標(biāo)的權(quán)重，j為評價結(jié)果的等級。

2.4 評價等級的確定

最大隸屬度原則：

則關(guān)聯(lián)度最大的那個指標(biāo)則屬于等級j。

3 應(yīng)用實例

3.1 待評價物元的確定

貴州省某土石方工程，整個工程挖方約698萬m3，填方約75萬m3，石方爆破約540萬m3，以該工程爆破為對象，建立工程爆破安全評價體系，采用專家評分（百分制）的方法，取5位專家對每一個Ⅱ級指標(biāo)的進行打分的平均值為最終得分來對該工程石方爆破進行安全評價。工程爆破安全評價的待評物元R0如式（6）所示。

3.2 經(jīng)典域和節(jié)域的確定

將爆破安全等級劃分為1級破壞性的、2級危險的、3級臨界的、4級安全的4個等級[9?10]。

各Ⅱ級指標(biāo)的經(jīng)典域和節(jié)域見表6。

3.3 關(guān)聯(lián)度和綜合關(guān)聯(lián)度的計算

表7和表8分別為得出的II級指標(biāo)和I級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重以及式(4)即可以得到該工程爆破安全的評價結(jié)果，見表10。

表6 Ⅱ級指標(biāo)量化值

3.4 評價等級的確定

由表10可知，K1(P0)=?0.4094，K2(P0)=?0.2552，K3(P0)=?0.1415，K4(P0)=?0.1752。由式（5）可知，Kj(P0)=K3(P0)=?0.1415，評價模型結(jié)論表明：貴州某地工程爆破安全評價等級為3級。

4 結(jié)論

（1）本文提出的PHA-物元法的工程爆破安全綜合評價方法可以快速分析整個爆破工藝中存在的危險因素、產(chǎn)生原因、造成的事故后果和控制措施。

（2）通過計算各Ⅱ級指標(biāo)的權(quán)重得出，工程爆破施工安全影響因素的指標(biāo)順序為：裝藥、抵抗線合理性 、炸藥單耗、填塞、安全檢查。

（3）PHA-物元法的工程爆破安全綜合評價方法應(yīng)用于貴州某地工程爆破項目，得出該工程爆破項目安全評價等級為3級，與該工程實際情況相符。實例證明該安全綜合評價方法具有很好的準(zhǔn)確性和可行性。

表7 Ⅱ級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

表8 準(zhǔn)則層指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

表9 綜合關(guān)聯(lián)度