層次分析法在爆破飛石傷人事故中的應用

王志偉，郭偉平

(中交一公局貴安綜合保稅區建設項目部， 貴州 貴陽 550031)

?

層次分析法在爆破飛石傷人事故中的應用

王志偉，郭偉平

(中交一公局貴安綜合保稅區建設項目部， 貴州 貴陽 550031)

在爆破施工事故中，爆破飛石產生的人生傷害事故占整個爆破事故的比率大，對爆破施工現場安全構成了嚴重威脅。通過對爆破中飛石傷人事故的分析，建立爆破施工產生飛石傷人事故的層次分析模型。運用層次分析法對建立的模型進行分析，得出導致巖土爆破飛石事故的主要因素，并提出控制這些因素的有效措施。

層次分析法；爆破飛石；風險分析；有效措施

0 前 言

在巖土爆破施工中發生爆破飛石事故主要有人為和非人為兩因素。人為因素包括：在爆破施工技術上存在不足及缺陷、現場爆破施工員違規操作、工程技術人員理論與現場實際情況不結合，以及施工經驗與應變能力不足、相關現場管理人員把關不嚴等。非人為因素則有爆破器材質量不合格等。

根據相關資料表明，在我國所有爆破施工作業中產生飛石造成的人員傷亡事故占整個爆破事故的20%左右[1]。因此，通過研究爆破施工作業中產生飛石原因，并提出有效合理的相關措施控制爆破飛石產生。為此，根據飛石造成人身傷害原因建立相應層次分析法事故模型，并運用層次分析法對其進行相關分析，對爆破現場施工提供相應的爆破飛石防護措施具有一定指導作用。

1 層次分析法

1.1 原 理

層次分析法主要是對構建的模型進行定性與定量分析相結合的一種分析方法，而不是只針對定性和定量中的一種分析方法。其原理是通過將一個復雜問題分解為多個不同層次及不同因素，對其同層次中兩兩因素指標的相對重要程度進行一個比較判斷。通過兩兩因素判斷比較來建立所對應的矩陣，并且分析計算出矩陣中的最大特征值和其對應的特征向量，得出模型中不同元素的權重值，從而來判斷各元素之間的重要性[2-3]。

1.2 判斷矩陣的建立及檢驗

通過對相同層次之間其中一個元素與其他不同元素相對重要性進行比較，然后運用相應規范的標度將它們的重要性用數字形式表示出來，建立判斷矩陣。矩陣中不同元素的取值大小以及相對應含義見表1。

表1 判斷矩陣的取值和含義

根據相關經驗及專家意見，現在假定建立的判斷矩陣為A=(aij)n×n，其中：aij>0，aji=1/aij，aii=1。因此，從以上性質可看出，建立的判斷矩陣是斜對稱。在填寫矩陣內各因素對應取值時，一般首先填寫矩陣對稱線上的aii=1部分，后再只需要填寫矩陣中兩個上、下三角形中的元素即可。

1.3 確定權重

(1)

1.4 一次性檢驗

(1) 在參考專家意見下利用1～9標度法進行比較，確定同一層次之間以及不同層次之間因素的重要性，并給該因素相應的分值。

(2) 建立相應的矩陣，計算其權向量，并對其進行相關一致性檢驗。

表2 判斷矩陣一致性取值

(3) 運用公式(2)～公式(4)計算一致性比例CR并進行判斷[4-5]，當CR小于0.1時，判斷矩陣的一致性是能夠接受；當CR大于0.1時，判斷矩陣一致性要求不符合，必須對重新所建立的判斷矩陣進行修正。

(2)

(3)

(4)

2 巖土爆破飛石傷人事故

2.1 層次分析模型建立

全面系統地考慮巖土爆破飛石傷人事故的相關因素，構建了巖土爆破飛石相應的層次分析模型，主要包含3個層次(分別為目標層、準則層、方案層)，見圖1。

圖1 巖土爆破飛石傷人事故模型

2.2 建立判斷矩陣及檢驗分析

(1) 建立A-B之間的判斷矩陣并對其進行檢驗分析。A-B之間的判斷矩陣如表3，進行歸一化處理后權重W=(w1，w2，w3)=(0.1047，0.6370，0.2583)；最大特征值λmax=3.0386；CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0193；CR=CI/RI=0.0371<0.1。因此，該判斷矩陣的一致性是可以接受的。

表3 A-B判斷矩陣

(2) 建立B1-C之間的判斷矩陣并對其進行檢驗分析。B1-C之間的判斷矩陣如表4，進行歸一化處理后權重W=(w1，w2，w3，w4，w5)=(0.3772，0.2859，0.1095，0.0830，0.1444)；最大特征值λmax=5.1954；CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0489；CR=CI/RI=0.0437<0.1。因此，該判斷矩陣的一致性是可以接受的。

表4 B1-C判斷矩陣

(3) 建立B2-C之間的判斷矩陣并對其進行檢驗分析。B2-C之間的判斷矩陣如表5，進行歸一化處理后權重W=(w1，w2，w3，w4)=(0.5205，0.2010，0.0776，0.2010)；最大特征值λmax=4.0624；CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0214；CR=CI/RI=0.024<0.1。因此，該判斷矩陣的一致性是可以接受的。

表5 B2-C判斷矩陣

(4) 建立B3-C之間的判斷矩陣并對其進行檢驗分析。B3-C之間的判斷矩陣如表6，進行歸一化處理后權重W=(w1，w2，w3，w4)=(0.0659，0.3421，0.1840，0.3421，0.0659)；最大特征值λmax=5.0072；CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0018；CR=CI/RI=0.0016<0.1。

2.3 層次總排序

總排序是指矩陣中下一層每個因素對上一層相對應因素權重。其分析是從上至下、一一合成。經過分析可得出不同指標層及整體權重數值，見表7。

表6 B3-C判斷矩陣

表7 層次總排序

通過計算得出總排序的CI=0.0192；RI=0.9735；CR=CI/RI=0.0197<0.1。因此，建立的判斷矩陣其整體一致性是可以接受。

由層次總排序結果可以表明：各因素層次總排序數大小關系為：裝藥量過大(C6)>堵塞長度不夠(C7)=堵塞質量差(C9)>覆蓋防護不夠(C13)=警戒線安全距離不夠(C11)>警戒口無守衛(C8)>工作人員警戒不足(C12)>未探明地質結構(C1)>抵抗線不合理(C2)>警戒線設置不全(C10)>設計起爆順序有誤(C5)>設計堵塞長度不夠(C3)>設計單耗過大(C4)。

2.4 爆破飛石的控制與防護措施

根據層次總排序，可以從以下幾個主要方面進行控制與防護[6-8]。

(1) 嚴格控制裝藥量。在裝藥過程中，必須嚴格按設計要求裝藥，裝藥過多，消耗炸藥，裝藥過少，則可能造成礦石無法爆破下來。

(2) 爆區覆蓋。對爆破區域用相關覆蓋材料進行防護，覆蓋材料必須要求韌性較好、重量大、強度大等，最好是覆蓋材料能相互連接成一個整體，增加其重量及面積?？蓪⑺心苓M行覆蓋的防護材料用鐵絲全部連成一個整體，增加覆蓋強度。

(3) 設立警戒區。向爆破區域四周增大警戒范圍，爆破時在警戒區域內不得無關人員逗留，爆破警戒人員對警戒區域內進行清查，結束后警戒人員全部撤出爆破警戒區域。

(4) 加強技術控制。優化爆破參數、加強地質結構探測、提高堵塞質量、設計合理的抵抗線等措施進行技術控制。

3 結 語

通過對建立的模型進行分析，其結果可以看出：權重最大的因素為裝藥量過大(C6)，該因素是導致大多數爆破飛石傷人事故的最主要原因；堵塞質量(C7)以及堵塞長度(C9)在爆破事故中占得比重也較大，略小于裝藥量過大(C6)；其次為覆蓋防護不夠(C13)以及警戒線安全距離不夠(C11)的問題，其中，不少爆破飛石傷亡事故由于警戒過程中安全警戒距離不夠導致。通過飛石傷人事故進行分析，可得出導致爆破施工產生飛石的每個基本因素所占權重，為現場實際爆破施工中進行高效的安全警戒工作，以及為預防、減少爆破飛石事故的發生提供指導作用。

[1]賈玉潔,馬 欣,石金泉,等.基于層次分析法的礦山爆破飛石傷人事故風險分析[J].安全與環境工程,2011,18(1):41-44.

[2]秦書玉.煤礦安全數學分析方法與預測[M].北京:煤炭工業出版社,2003.

[3]郭金玉,張忠彬,孫慶云.層次分析法的研究與應用[J].中國安全科學學報,2008,18(5):148-152.

[4]袁 梅,王作強,張義平.基于模糊數學—層次分析的露天礦深孔爆破效果評價研究[J].礦業研究與開發,2010,30(10)：81-84.

[5]周 強,廟延剛,張智宇,等.工程爆破安全評價指標體系及權重賦值研究[J].采礦技術,2008,8(3)133-135.

[6]任 翔,韋愛勇.爆破飛石的控制與防護[J].采礦技術,2005,5(1)80-81.

[7]任 翔,郭學彬.工程爆破飛石及其控制[J].西部探礦工程,2005,12(12):181-182.

[8]具書宇,馮海鵬,王澤剛.土石方工程中防止爆破飛石控制的技術措施[J].山西建筑,2012,38(9)112-114.(收稿日期：2015-12-03)

王志偉(1983-)男，工程師，主要從事爆破工程管理工作，Email:278272737@qq.com。