PHA-物元法綜合評價在工程爆破安全評價中的應用*

張淋怡 ，池恩安 ，趙明生 ，王基禹，杜煉(.貴州大學礦業學院， 貴州 貴陽 55005；.保利新聯爆破工程集團有限公司， 貴州 貴陽 55005；.貴州省勞動保護科學技術研究院， 貴州 遵義市 56000)

0 引言

爆破安全評價是爆破作業項目的必要環節[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生的概率。

PHA和物元法被廣泛應用于爆破安全評價。PHA能夠分析整個爆破工藝中存在的危險因素、產生原因、造成的事故后果[1]。物元模型的建立避免了主觀權重對評價結果影響過于明顯，使評價結果更為客觀，準確。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]將物元理論應用在臺階爆破方案優選評價中。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，并制定對應的控制措施、定量評價工程爆破的安全等級，實現過程控制。

1 PHA綜合安全評價方法分析

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

圖1 PHA評價指標體系

1.1 工程爆破系統PHA分析

按照PHA分析步驟，依據系統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、爆破設計、爆破施工和爆破環境等4個Ⅰ級系統，詳細劃分如圖1所示。

依據安全系統工程和工程爆破流程劃分工程爆破系統后，運用PHA對Ⅱ級系統進行危險性分析，找出危險因素及其風險等級[5]。通常PHA將風險分為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級系統分析結果見表1、表2、表3、表4。

表1 爆破管理系統PHA分析

表2 爆破設計系統PHA分析

表3 爆破施工系統PHA分析

表4 爆破環境系統PHA分析

1.2 臺階爆破安全評價指標體系

在PHA分析的基礎上，運用AHP將工程爆破安全評價指標體系劃分為目標層、準則層、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字1、2、3……從左至右依次表示（見圖1）。

1.3 評價指標權重計算

依據已建立的PHA評價指標體系，計算判斷矩陣的特征向量W及其對應最大特征值λmax。

依據平均隨機一致性指標值，若檢驗系數＜0.1，則通過一致性檢驗[8]，Ⅰ級單元權重指標W=(0.1250.3750.3750.125)，λmax=4，檢驗系數=0，Ⅱ級指標權重，見表5。

表5 Ⅱ級評價指標權重

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；cn為工程爆破安全評價各元素的特征，vn表示N0關于cn的量值。

2.2 經典域和節域的確定

經典域是將要評價的指標進行分級，然后將各指標描述為定性和定量綜合測度的物元模型。用以下矩陣描述經典域和節域：

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；經典域：X0ji表示Noj關于指標Ci的取值范圍。

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

2.3 關聯度和綜合關聯度的計算

工程爆破安全評價指標對于各評價等級的歸屬度用關聯度這一概念來表示，用kj(vi)來描述可拓集合的關聯度。kj(vi)的數學表達式為：

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

綜合關聯度計算，

上式中λi為第i個指標的權重，j為評價結果的等級。

2.4 評價等級的確定

最大隸屬度原則：

則關聯度最大的那個指標則屬于等級j。

3 應用實例

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 經典域和節域的確定

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級指標的經典域和節域見表6。

3.3 關聯度和綜合關聯度的計算

表7和表8分別為得出的II級指標和I級指標的關聯度。結合各指標的權重以及式(4)即可以得到該工程爆破安全的評價結果，見表10。

表6 Ⅱ級指標量化值

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，評價模型結論表明：貴州某地工程爆破安全評價等級為3級。

4 結論

（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級指標的權重得出，工程爆破施工安全影響因素的指標順序為：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確性和可行性。

表7 Ⅱ級指標關聯度

表8 準則層指標關聯度

表9 綜合關聯度