PHA-物元法综合评价在工程爆破安全评价中的应用*

张淋怡 ，池恩安 ，赵明生 ，王基禹，杜炼(.贵州大学矿业学院， 贵州 贵阳 55005；.保利新联爆破工程集团有限公司， 贵州 贵阳 55005；.贵州省劳动保护科学技术研究院， 贵州 遵义市 56000)

0 引言

爆破安全评价是爆破作业项目的必要环节[1]。在施工前进行爆破安全评价可以有效消除爆破安全隐患和降低事故发生的概率。

PHA和物元法被广泛应用于爆破安全评价。PHA能够分析整个爆破工艺中存在的危险因素、产生原因、造成的事故后果[1]。物元模型的建立避免了主观权重对评价结果影响过于明显，使评价结果更为客观，准确。沙玮[2]运用PHA探讨海岛型石化项目工程爆破过程中的危险因素，罗毅等[3]将物元理论应用在台阶爆破方案优选评价中。本文提出PHA-物元法的工程爆破安全综合评价方法来定性分析工程爆破中存在的危险因素，并制定对应的控制措施、定量评价工程爆破的安全等级，实现过程控制。

1 PHA综合安全评价方法分析

运用PHA辨识工程爆破作业过程中的危险源，根据系统工程原理和工程爆破流程，划分系统和子系统，对子系统进行危险性分析[4]。工程爆破PHA具体分析流程如图1所示，首先建立PHA评价指标体系，其次通过AHP来确定各指标的权重，最后运用物元法来定量评价工程爆破的安全等级。

图1 PHA评价指标体系

1.1 工程爆破系统PHA分析

按照PHA分析步骤，依据系统工程原理和工程爆破工艺流程，将整个工程爆破划分为爆破管理、爆破设计、爆破施工和爆破环境等4个Ⅰ级系统，详细划分如图1所示。

依据安全系统工程和工程爆破流程划分工程爆破系统后，运用PHA对Ⅱ级系统进行危险性分析，找出危险因素及其风险等级[5]。通常PHA将风险分为4个等级：1级（安全的）、2级（临界的）、3级（危险的）、4级（破坏性的）。针对工程爆破每个Ⅱ级系统分析结果见表1、表2、表3、表4。

表1 爆破管理系统PHA分析

表2 爆破设计系统PHA分析

表3 爆破施工系统PHA分析

表4 爆破环境系统PHA分析

1.2 台阶爆破安全评价指标体系

在PHA分析的基础上，运用AHP将工程爆破安全评价指标体系划分为目标层、准则层、要素层3个层次[7]，从上到下分别用A、B、C表示3个层次，同一层次各要素用数字1、2、3……从左至右依次表示（见图1）。

1.3 评价指标权重计算

依据已建立的PHA评价指标体系，计算判断矩阵的特征向量W及其对应最大特征值λmax。

依据平均随机一致性指标值，若检验系数＜0.1，则通过一致性检验[8]，Ⅰ级单元权重指标W=(0.1250.3750.3750.125)，λmax=4，检验系数=0，Ⅱ级指标权重，见表5。

表5 Ⅱ级评价指标权重

2 建立工程爆破安全物元评价模型

2.1 待评价物元的确定

工程爆破安全评价的物元矩阵：

式中，R工程爆破安全评价的物元矩阵；N0为工程爆破安全评价的指标；cn为工程爆破安全评价各元素的特征，vn表示N0关于cn的量值。

2.2 经典域和节域的确定

经典域是将要评价的指标进行分级，然后将各指标描述为定性和定量综合测度的物元模型。用以下矩阵描述经典域和节域：

中，Rj为工程爆破安全评价第i个评价等级的物元矩阵；Noj为划分的第j个评价等级；Ci为第i个指标；经典域：X0ji表示Noj关于指标Ci的取值范围。

Noj的节域：如上式中X0j1，X0j2，X0j3，X0jn关于c1，c2，c3，……，cn的取值范围，记为X0jn=（j=1，2，3，n）。

2.3 关联度和综合关联度的计算

工程爆破安全评价指标对于各评价等级的归属度用关联度这一概念来表示，用kj(vi)来描述可拓集合的关联度。kj(vi)的数学表达式为：

其中，i=1，2，3，……，n；j=1，2，3，……，n；ρ(vi,X0ji)表示为vi与经典域之间的距，ρ(vi,Xpi)表示为X0ji与节域区间的距。

综合关联度计算，

上式中λi为第i个指标的权重，j为评价结果的等级。

2.4 评价等级的确定

最大隶属度原则：

则关联度最大的那个指标则属于等级j。

3 应用实例

3.1 待评价物元的确定

贵州省某土石方工程，整个工程挖方约698万m3，填方约75万m3，石方爆破约540万m3，以该工程爆破为对象，建立工程爆破安全评价体系，采用专家评分（百分制）的方法，取5位专家对每一个Ⅱ级指标的进行打分的平均值为最终得分来对该工程石方爆破进行安全评价。工程爆破安全评价的待评物元R0如式（6）所示。

3.2 经典域和节域的确定

将爆破安全等级划分为1级破坏性的、2级危险的、3级临界的、4级安全的4个等级[9−10]。

各Ⅱ级指标的经典域和节域见表6。

3.3 关联度和综合关联度的计算

表7和表8分别为得出的II级指标和I级指标的关联度。结合各指标的权重以及式(4)即可以得到该工程爆破安全的评价结果，见表10。

表6 Ⅱ级指标量化值

3.4 评价等级的确定

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，评价模型结论表明：贵州某地工程爆破安全评价等级为3级。

4 结论

（1）本文提出的PHA-物元法的工程爆破安全综合评价方法可以快速分析整个爆破工艺中存在的危险因素、产生原因、造成的事故后果和控制措施。

（2）通过计算各Ⅱ级指标的权重得出，工程爆破施工安全影响因素的指标顺序为：装药、抵抗线合理性 、炸药单耗、填塞、安全检查。

（3）PHA-物元法的工程爆破安全综合评价方法应用于贵州某地工程爆破项目，得出该工程爆破项目安全评价等级为3级，与该工程实际情况相符。实例证明该安全综合评价方法具有很好的准确性和可行性。

表7 Ⅱ级指标关联度

表8 准则层指标关联度

表9 综合关联度