层次分析法在爆破飞石伤人事故中的应用

王志伟，郭伟平

(中交一公局贵安综合保税区建设项目部， 贵州 贵阳 550031)



层次分析法在爆破飞石伤人事故中的应用

王志伟，郭伟平

(中交一公局贵安综合保税区建设项目部， 贵州 贵阳 550031)

在爆破施工事故中，爆破飞石产生的人生伤害事故占整个爆破事故的比率大，对爆破施工现场安全构成了严重威胁。通过对爆破中飞石伤人事故的分析，建立爆破施工产生飞石伤人事故的层次分析模型。运用层次分析法对建立的模型进行分析，得出导致岩土爆破飞石事故的主要因素，并提出控制这些因素的有效措施。

层次分析法；爆破飞石；风险分析；有效措施

0 前 言

在岩土爆破施工中发生爆破飞石事故主要有人为和非人为两因素。人为因素包括：在爆破施工技术上存在不足及缺陷、现场爆破施工员违规操作、工程技术人员理论与现场实际情况不结合，以及施工经验与应变能力不足、相关现场管理人员把关不严等。非人为因素则有爆破器材质量不合格等。

根据相关资料表明，在我国所有爆破施工作业中产生飞石造成的人员伤亡事故占整个爆破事故的20%左右[1]。因此，通过研究爆破施工作业中产生飞石原因，并提出有效合理的相关措施控制爆破飞石产生。为此，根据飞石造成人身伤害原因建立相应层次分析法事故模型，并运用层次分析法对其进行相关分析，对爆破现场施工提供相应的爆破飞石防护措施具有一定指导作用。

1 层次分析法

1.1 原 理

层次分析法主要是对构建的模型进行定性与定量分析相结合的一种分析方法，而不是只针对定性和定量中的一种分析方法。其原理是通过将一个复杂问题分解为多个不同层次及不同因素，对其同层次中两两因素指标的相对重要程度进行一个比较判断。通过两两因素判断比较来建立所对应的矩阵，并且分析计算出矩阵中的最大特征值和其对应的特征向量，得出模型中不同元素的权重值，从而来判断各元素之间的重要性[2-3]。

1.2 判断矩阵的建立及检验

通过对相同层次之间其中一个元素与其他不同元素相对重要性进行比较，然后运用相应规范的标度将它们的重要性用数字形式表示出来，建立判断矩阵。矩阵中不同元素的取值大小以及相对应含义见表1。

表1 判断矩阵的取值和含义

根据相关经验及专家意见，现在假定建立的判断矩阵为A=(aij)n×n，其中：aij>0，aji=1/aij，aii=1。因此，从以上性质可看出，建立的判断矩阵是斜对称。在填写矩阵内各因素对应取值时，一般首先填写矩阵对称线上的aii=1部分，后再只需要填写矩阵中两个上、下三角形中的元素即可。

1.3 确定权重

(1)

1.4 一次性检验

(1) 在参考专家意见下利用1～9标度法进行比较，确定同一层次之间以及不同层次之间因素的重要性，并给该因素相应的分值。

(2) 建立相应的矩阵，计算其权向量，并对其进行相关一致性检验。

表2 判断矩阵一致性取值

(3) 运用公式(2)～公式(4)计算一致性比例CR并进行判断[4-5]，当CR小于0.1时，判断矩阵的一致性是能够接受；当CR大于0.1时，判断矩阵一致性要求不符合，必须对重新所建立的判断矩阵进行修正。

(2)

(3)

(4)

2 岩土爆破飞石伤人事故

2.1 层次分析模型建立

全面系统地考虑岩土爆破飞石伤人事故的相关因素，构建了岩土爆破飞石相应的层次分析模型，主要包含3个层次(分别为目标层、准则层、方案层)，见图1。

图1 岩土爆破飞石伤人事故模型

2.2 建立判断矩阵及检验分析

(1) 建立A-B之间的判断矩阵并对其进行检验分析。A-B之间的判断矩阵如表3，进行归一化处理后权重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，该判断矩阵的一致性是可以接受的。

表3 A-B判断矩阵

(2) 建立B1-C之间的判断矩阵并对其进行检验分析。B1-C之间的判断矩阵如表4，进行归一化处理后权重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，该判断矩阵的一致性是可以接受的。

表4 B1-C判断矩阵

(3) 建立B2-C之间的判断矩阵并对其进行检验分析。B2-C之间的判断矩阵如表5，进行归一化处理后权重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，该判断矩阵的一致性是可以接受的。

表5 B2-C判断矩阵

(4) 建立B3-C之间的判断矩阵并对其进行检验分析。B3-C之间的判断矩阵如表6，进行归一化处理后权重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 层次总排序

总排序是指矩阵中下一层每个因素对上一层相对应因素权重。其分析是从上至下、一一合成。经过分析可得出不同指标层及整体权重数值，见表7。

表6 B3-C判断矩阵

表7 层次总排序

通过计算得出总排序的CI=0.0192；RI=0.9735；CR=CI/RI=0.0197<0.1。因此，建立的判断矩阵其整体一致性是可以接受。

由层次总排序结果可以表明：各因素层次总排序数大小关系为：装药量过大(C6)>堵塞长度不够(C7)=堵塞质量差(C9)>覆盖防护不够(C13)=警戒线安全距离不够(C11)>警戒口无守卫(C8)>工作人员警戒不足(C12)>未探明地质结构(C1)>抵抗线不合理(C2)>警戒线设置不全(C10)>设计起爆顺序有误(C5)>设计堵塞长度不够(C3)>设计单耗过大(C4)。

2.4 爆破飞石的控制与防护措施

根据层次总排序，可以从以下几个主要方面进行控制与防护[6-8]。

(1) 严格控制装药量。在装药过程中，必须严格按设计要求装药，装药过多，消耗炸药，装药过少，则可能造成矿石无法爆破下来。

(2) 爆区覆盖。对爆破区域用相关覆盖材料进行防护，覆盖材料必须要求韧性较好、重量大、强度大等，最好是覆盖材料能相互连接成一个整体，增加其重量及面积。可将所有能进行覆盖的防护材料用铁丝全部连成一个整体，增加覆盖强度。

(3) 设立警戒区。向爆破区域四周增大警戒范围，爆破时在警戒区域内不得无关人员逗留，爆破警戒人员对警戒区域内进行清查，结束后警戒人员全部撤出爆破警戒区域。

(4) 加强技术控制。优化爆破参数、加强地质结构探测、提高堵塞质量、设计合理的抵抗线等措施进行技术控制。

3 结 语

通过对建立的模型进行分析，其结果可以看出：权重最大的因素为装药量过大(C6)，该因素是导致大多数爆破飞石伤人事故的最主要原因；堵塞质量(C7)以及堵塞长度(C9)在爆破事故中占得比重也较大，略小于装药量过大(C6)；其次为覆盖防护不够(C13)以及警戒线安全距离不够(C11)的问题，其中，不少爆破飞石伤亡事故由于警戒过程中安全警戒距离不够导致。通过飞石伤人事故进行分析，可得出导致爆破施工产生飞石的每个基本因素所占权重，为现场实际爆破施工中进行高效的安全警戒工作，以及为预防、减少爆破飞石事故的发生提供指导作用。

[1]贾玉洁,马 欣,石金泉,等.基于层次分析法的矿山爆破飞石伤人事故风险分析[J].安全与环境工程,2011,18(1):41-44.

[2]秦书玉.煤矿安全数学分析方法与预测[M].北京:煤炭工业出版社,2003.

[3]郭金玉,张忠彬,孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报,2008,18(5):148-152.

[4]袁 梅,王作强,张义平.基于模糊数学—层次分析的露天矿深孔爆破效果评价研究[J].矿业研究与开发,2010,30(10)：81-84.

[5]周 强,庙延刚,张智宇,等.工程爆破安全评价指标体系及权重赋值研究[J].采矿技术,2008,8(3)133-135.

[6]任 翔,韦爱勇.爆破飞石的控制与防护[J].采矿技术,2005,5(1)80-81.

[7]任 翔,郭学彬.工程爆破飞石及其控制[J].西部探矿工程,2005,12(12):181-182.

[8]具书宇,冯海鹏,王泽刚.土石方工程中防止爆破飞石控制的技术措施[J].山西建筑,2012,38(9)112-114.(收稿日期：2015-12-03)

王志伟(1983-)男，工程师，主要从事爆破工程管理工作，Email:278272737@qq.com。