基于HAZOP与模糊理论的台阶爆破安全综合评价.pdf

第37卷第1期 2020年3月 Vo l . 37 No . 1 Ma r. 2020 bMg do i 10. 3963/j. issn . 1001 - 487 X. 2020.01 ・ 023 基于HAZOP与模糊理论的台阶爆破安全综合评价 叶海旷2,付威志李宁二王李管寫涛“2,王其洲“2 1.武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉430070；2.矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，武汉430070； 3.中南大学资源与安全工程学院，长沙410083 摘 要针对台阶爆破安全影响因素具有模糊性且难以量化的特点，提出了一种耦合危险性与可操作性分 析HAZOP和模糊理论的综合评价方法。首先通过建立HAZOP评价指标体系辨识台阶爆破中存在的危险 因素，分析危险因素产生的原因和造成的后果，运用层次分析法AHP确定各评价指标的权重；然后基于模 糊理论对台阶爆破作业安全进行定量描述，得到台阶爆破安全评分等级；最后以贵州省某土石方工程为例， 验证了该综合评价方法的科学性和实用性。 关键词台阶爆破；HAZOP；模糊算法；层次分析法；定量评价 中图分类号TD608 文献标识码A 文章编号1001 -487 X202001 -0152 - 07 Comprehensive uation of Bench Blasting Safety based on HAZOP 。 表2爆破管理单元HAZOP分析表 Table 2 HAZOP analysis for blasting operations manag ement unit n级单元引导词原因后果措施 技术水平No无证上岗 不了解爆破流程,不能正 确使用爆破设备及材料 加强作业人员安全教育 与培训 安全培训Less 三级教育、工种教育等不缺乏基本的安全常识，违实行岗前培训与考核制 符合要求章作业，造成事故度 安全责任制No 规章制度缺失、未按最新 要求制定 管理人员失职引发爆破 事故 落实安全责任制 检查制度Pa rt Of 未制定检查制度或检查 制度制定不合理 安全风险意识不足 制定详细严格的检查制 度,并落实 操作规程Pa rt Of安全操作规程不完善易引发事故加强作业人员操作培训 表3爆破设计单元HAZOP分析表 Table 3 Analysis of blasting operation desig n unit HAZOP II级单元 引导词 S s 蔽 安全设计依据 Pa rt Of 现场勘察与 数据采集 Pa rt 0 爆破参数设计 Reverse、 Ot her t ha n 预防保护措施 n T No、Less 安全核算 Pa rt Of 地质资料不详尽、不符合国家标 准 设计人员对爆破对象没有一定 的了解，现场勘察也是敷衍了事 延时、堵塞长度理、单响药量、起 爆方向、孔网设计参数、单耗选 取、抵抗线、起爆顺序不合理 预防保护措施设计缺少或不符 合要求 理论计算及公式的核实不到位 易发生爆破事故 爆破方案设计有误 造成爆破飞石事故 地震效应事故或产生有 毒气体和粉尘 爆破效果不好，容易发生 爆破事故 进行工程现场踏勘，严格按照 国标、行标与规范进行 详细掌握工程地质条件，进行 施工预处理 多方论证参数设置，制定严谨 施工方案 进行重复多次检验，确定预防 保护措施安全有效 做好理论演算和数据校准工 作 表4爆破施工单元HAZOP分析表 Table 4 HAZOP analysis for blasting production construction unit n级单元引导词原因后果措施 钻孔Less、Pa rt Of 钻孔长度或倾斜度不达标、打残眼、未对 环炮孔进谟测量验收 爆破飞石事故、残眼残留 炸药爆炸事故 严格按照设计方案逐孔 进行检查 装药 Less、Mo re、 Ot her t ha n 装药量过大或过小、装药工艺不合理或 未按规定装药，未严格检查起爆器材 地震效应、飞石 严格按照施工方案进 行,加强监管力度 堵塞Ot her t ha n堵塞长度、密实度不达标飞石、冲孔 严格按照施工方案，加 强炮孔堵塞检查 联网Ot her t ha n 未检查网路连接、起爆工艺不合理或未 按规定起爆，完成网路连接后，是否进 行再次检查并点算雷管、炸药用量 容易发生早爆、拒爆等爆 破事故 重复多次进行检验，确 保网路准确 防护警戒 Less、Pa rt Of、 Ot her t ha n 警戒范围不达标、未清场或清场不彻 底、爆信号不符合要求、未采取必要的 减震措施、未设置警示标志、警戒区内 未设置专职守卫人员、过早解除警戒 伤人事故、损坏机械设备 制定防护方案，指定负 责人，落实安全生产责 任制 第37卷第1期叶海旺，付威志，李宁，等基于HAZOP与模糊理论的台阶爆破安全综合评价155 12台阶爆破安全评价指标体系台阶爆破安全评价指标体系 基于HAZOP流程分析的基础上，运用AHP中 递阶层次结构理论，台阶爆破安全评价指标体系划 分为目标层、准则层、要素层三个层次，从上到下分 别用A、B、C表示三个层次，同一层次各要素用数字 1.2,3从左至右依次表示,准则层B]丄2、艮，要 素层C[ CC15 见表1 o 13评价指标权重计算评价指标权重计算 AHP是系统工程中常用的赋权方法，依据已建 立的台阶爆破安全评价指标体系，按照层次分析法 分析流程，构造两两比较判断矩阵，利用MATLAB 软件计算判断矩阵的最大特征值入““及其对应的特 征向量礦，作一致性检验,平均随机一致性指标RI 值依据表5选取，若检验系数C7 0. 1,则构造的矩 阵通过了 一致性检验，从四量化各指标的权 重mm , I级单元权重指标帀0. 294 0. 353 0. 353,爲 3,CR 0, H级指标权重，如表6所 ZJ* O 表5平均随机一致性指标RI Table 5 Averag e random consistency indicator RI n1234 5 6 7 891011 RI000.580.90 1.12 1.24 1.32 1.411.451.491.51 表6评价指标权重 Table 6 Weig ht of uation index 二级指标权重值陷特征值入碍检验系数CR 0. 307 C20. 231 C30. 1545.0000. 000 C40. 17 7 Cs0. 131 C60. 152 C70. 102 C80. 3965. 1440. 036 C90. 27 1 Go0. 07 9 Cn0. 138 c120. 260 130. 2605.0100. 002 C140. 260 C“0. 082 14模糊综合评判模糊综合评判 根据台阶爆破现场情况，评价因素U｛U1 U2 ,其中E为评价指标体系中的各评价 因素,评语等级的论V ｛ V2 v3 曲｛优 良中差劣｝，因素S对评语片隶属度需要通过隶 属函数实现,要素层各评价因素的论域为实数集,选 择偏大型梯形模糊分布作为隶属度函数，如式1 所示,多个专家对要素层打分,将分值通过隶属度函 S 计算出其隶属度,其中％为专家打分,依据表7 中隶属度与评价指标的关系求出其评价等级，依次 得出要素层的评价向量。 .0 , 90 表7隶属度与评价等级的关系 Table 7 Relationship between membership deg ree and uation level 隶属度函数评价等级 S兀1优 2 亍WS（） 1良 1 2 丁ws（x） y中 0 s（）-差 S（） 0劣 例如，设有k个专家参与打分，对某二级指标有 局人认为“优”某专家对该指标的打分为91分，由 S 可求得其隶属度为“优”,k2人认为“良”，， 有饥人认为“劣”，且弘 k，进而计算出该指标 ;1 的隶属度为｛半 模糊综合评价数学模型的建立，一级指标 i 1,2,3,有/个二级指标,建立一级评价指标的 模糊关系矩阵R,,由模糊关系矩阵亿并结合二级指 标权重行列式Wc,依据式3进行模糊综合评价,得 到一级模糊评价矩阵N[N.,N2,N3r ,依据式4 对一级评价指标进行模糊综合评价得到台阶爆破评 价结果F。 156爆破2020年3月 R, 「讥加raj 2 “边 ra2 - raj \ . N 出。亿弘,他,弘 3 F Wbo N 4 式中R矩阵为专家评价打分构成；。为模糊算 子,进行模糊变换时要选择适宜的模糊合成算子,选 用在运算时兼顾各因素的M ，㊉算子[16471 o 为了能客观判定台阶爆破安全性等级,对评语 等级进行赋值,提高评价结果的科学性和可信度,令 S , 55 65 75 85 95,建立台阶爆破安全性 体系总得分数学模型，得到被评价对象的分值I则， 将分值与S对比，确定隶属等级。 5 叫丫化 s 5 [1 2应用实例 贵州省某土石方工程，整个工程飾约648万后, 填方约55万n ,石方爆破约500万m3,以该工程台 阶爆破为对象，建立台阶爆破安全评价体系，依据 15位专家学者对评价体系中各因素的打分计算各 因素的隶属度,对该工程石方爆破进行评价,汇总统 计结果，依据式1,计算二级指标隶属度，如表8 所示。 表8指标隶属度统计 Table 8 Indicator membership statistics 二级 指标 S i 劣 52 差 S s 中 s4 良优 000.30.60. 1 Q00.50.30. 10. 1 Q00.30.40.20. 1 c400.40.40. 10. 1 00.60.20. 10. 1 C60000.40.6 C700.40.40. 10. 1 Cs0000.40.6 C90.20.40.20. 10. 1 Cw00.60.20. 10. 1 C“00. 10. 10.60.2 C1200. 10.20.50.2 C“ 00.20.20.50. 1 C1400. 1 0.20.30.4 C1500.30.20.30.2 根据表8得岀二级评价矩阵坨 -000.30.60.1- 00.50.30.10.1 00.30.40.20.1 00.40.40.10.1 0.60.20.10.1- -0000.40. 00.4 0.40.10. R2 0000.40. 0.2 0.4 0.20.10. L 0 0.6 0.20.10. -00. 10. 10.60.2-| 00. 10.20.50.2 r3 00.20.20.50.1 00. 10.20.30.4 S 0.30.20.30.2J 根据表6,式3可得 Wo R1 00.311 0.3100.26 N2W2o R2 0.054 0.197 0.111 0.264 0.374 他二町。堆二0 0. 142 0. 186 0. 446 0. 226 田式4得 F Wo N 0.019 0.212 0.196 0.331 0.242 由式5得系统整体评分 5 U 若“F S； 采用加权平均法进行计算，得出系统整体评分 u为80. 65, I级指标单元得分7 5. 83、82. 07、 82.56,系统整体评分对应安全级别为“中”，该工程 台阶爆破存在风险，爆破管理单元得分较低，运用 HAZOP分析方法对爆破管理单元进行分析发现该 项目各类人员岗位职责和技术操作细则不完善，安 全标准不明确,检查制度未彻底落实，未建立安全监 督网络，对于管理人员和作业人员未进行经常性安 全教育。 3结论 1 针对台阶爆破的特点，引入了以系统工程 为基础的HAZOP危险性评价方法,将台阶爆破划 分为3个I级单元15个II级单元，利用引导词找出 爆破工艺中存在的危险因素，并对危险因素产生的 原因、导致的后果及采取的控制措施等进行分析。 2 基于HAZOP分析，建立了台阶爆破安全评 价指标体系，引用AHP确定各评价因素的权重，运 用模糊算法确定了台阶爆破安全等级，以事故预防 代替事故处理。 3 基于HAZOP的台阶爆破安全性模糊综合 第37卷第1期叶海旺，付威志，李 宁，等 基于HAZOP与模糊理论的台阶爆破安全综合评价157 评价,应用于某土石方爆破工程,能够识别台阶爆破 流程中潜在的风险，定量评价安全等级，具有很好的 准确性和实操性。 参考文献参考文献References [1] 屈金坡，孟军良,齐朝鹏预先危险分析方法在常峪铁 矿的应用[J].矿冶工程,2015,35424-26. [1 ] QU Jin -p o, MENG Jun -l ia n g, QI Zha o -p en g. 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