用事故树分析法研究爆破作业中的安全问题★

于 秋 张勤彬 李晓泉 曹邦君 吴 聪

(广西大学资源与冶金学院，广西 南宁 530004)



·建筑业管理与政策研究·

用事故树分析法研究爆破作业中的安全问题★

于 秋 张勤彬 李晓泉*曹邦君 吴 聪

(广西大学资源与冶金学院，广西 南宁 530004)

采用事故树相关理论，对爆破事故的原因进行定性分析，通过求解最小割集、最小径集和结构重要度，得出了预防爆破事故发生的有效措施，为爆破施工安全管理提供了依据。

事故树，爆破事故，预防措施，结构重要度

0 引言

近年来，随着我国经济的飞速发展，爆破工程行业在为我国道路建设、矿业开采、城市拆除等众多领域做出卓越贡献的同时，所面临的安全问题也不容小视；研究表明，在我国伤亡事故中，包括爆破在内的爆炸事故占总伤亡事故的2/5以上[1]。尽管我国近年来爆破作业质量和爆破安全技术有了很大的提高，但爆破事故仍时有发生，给人们的生命安全和财产安全带来了巨大的威胁。因此，利用事故树法分析爆破事故发生的原因，进而提出合理的安全技术及管理对策显得尤为重要。

1 爆破施工安全现状

1.1 爆破事故的潜在危险

爆破施工是利用炸药爆炸释放出大量能量来破坏介质，本身存在较多的危险有害因素，如爆破飞石、爆破冲击波、爆破震动、噪声、扬尘和有毒气体等[2]。爆破事故的发生不是偶然的，它是人、物、环境和管理等因素综合作用的结果[3]。

1.2 爆破事故的主要类型

1)爆破飞石对人和物造成伤害和损失；2)爆破冲击波伤人伤物；3)爆破震动对建、构筑物的损坏；4)爆破产生的噪声、扬尘、有毒气体中毒等；5)雷管早爆、迟爆、拒爆等不正常起爆[4]。

2 事故树的建立

爆破事故的发生分为正常爆破事故和非正常爆破事故两大类，为了更加直观地看出爆破事故各因素之间的逻辑与层次关系，以爆破事故为顶上事件，以雷管拒爆、雷管早爆、爆破飞石伤人、爆破冲击波伤人伤物、爆破震动损坏建(构)筑物和有毒气体中毒为中间事件，从上往下层层分析原因，直到找出事故的基本事件；为了保证研究结果更加具备一般性和普遍性，排除一些次要因素。在绘制事故树的过程中，排除主观因素，尽可能做到客观性、真实性。

2.1 爆破事故树基本事件分析

2.1.1 雷管拒爆

在爆破作业时，由于各种原因导致起药包瞎火和炸药部分或全部未爆的现象[5]。雷管拒爆发生的主要原因是起爆电源故障、炸药问题和爆破网路设计不合理。雷管拒爆是极其危险的，如果处理方法不当，将会给人和物带来重大危害。

2.1.2 雷管早爆

雷管早爆是爆破事故中比较常见的情况，究其原因，既有操作失误、网路设计不合理，也有电流控制的问题。一旦达到起爆状态就会发生爆炸，轻则影响爆破事故的进行，重则造成严重的人员伤亡、财产损失事故[6]。

2.1.3 爆破飞石

爆破飞石为在爆破施工中从爆破点抛掷到空中或沿地面抛掷的杂物、砂石、泥土、碎石或其他物质[7]。爆破飞石主要有三个方面的危害：爆破飞石伤人、飞石损坏建(构)筑物和飞石破坏设施、设备，但最大的危害是爆破飞石伤人[8]。本文采用轨迹交叉理论，从人、物、环境和管理因素进行分析，得出爆破飞石伤人的基本事件有：工作人员装过量药、人员误入警戒区等人的不安全行为；报警器故障、起爆电路失误等物的不安全状态；环境的不安全条件，如警戒线设置不合理；管理缺陷等。

2.1.4 爆破冲击波

炸药在介质中爆炸后瞬间膨胀，使周围空气猛烈震动形成的巨大冲击；爆破冲击波对人和建(构)筑物的威胁极大，事故发生的主要原因是警戒工作缺陷、设计堵塞长度不够和堵塞质量差等。

2.1.5 爆破震动

爆破震动也是爆破安全中主要问题之一，它主要是对建(构)筑物造成损害，其产生的原因主要是前期设计、审核出现问题和后期施工问题。

2.1.6 有毒气体

在爆破事故中产生的主要有毒气体是一氧化碳和氮氧化物，如果炸药中含有硫或硫化物时，爆炸时还会产生硫化氢等有毒气体，当人体吸入一定量有毒气体后，就会产生头痛、呕吐和四肢无力等症状，如果吸入过多，会导致死亡。造成有毒气体中毒的原因是炸药和操作存在问题，加之通风不良，最终导致中毒事故的发生。

2.2 爆破事故树

爆破事故树见图1，事故树中对应的基本事件见表1。

表1 事故树中对应的基本事件

2.3 最小割集

能够引起顶上事故发生的最低限度的基本事件的数量叫做最小割集，每一个最小割集代表一种事故可能路径，最小割集越多，则发生事故的可能性越大，系统就越危险。

用布尔代数法求解图1的最小割集如下：

T=C1(M1+M2+M3)=C1(M9+M10+M11+M12+M4+M5+X1+M6+M7+M8)=C1[C2(M14+M15+M16+M17)+X20+X21+X17+X18+X19+X14+M13+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13]=C1[C2(X22+X23+X24+X25+X26+X27+X28+X29)+X20+X21+X17+X18+X19+X14+X15+X16+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13]。

得到最小割集共28组，列举如下：

{C1,C2,X22},{C1,X2},{C1,X7},{C1,X5},{X1,C1},{C1,X3},{C1,X4},{C1,X6},{C1,X9},{C1,X11},{C1,X8},{C1,X10},{C1,X12},{C1,X13},{C1,X20},{C1,X17},{C1,X14,X15},{C1,X14,X16},{C1,X18},{C1,X19},{C1,X21},{C1,C2,X24},{C1,C2,X26},{C1,C2,X28},{C1,C2,X23},{C1,C2,X25},{C1,C2,X27},{C1,C2,X29}。

2.4 最小径集

径集：又称通集，即如果事故树中某些基本事件不发生，则顶上事件不发生，这些基本事件的集合就是径集，它反映系统的安全性，最小径集的数目就是事故的预防途径。同样利用布尔代数法化简事故树后求得最小径集数目共5组，列举如下：

{X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}；

{C1}；

{X1,C2,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X17,X18,X19,X20,X21}；

{X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}；

{X1,C2,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21}。

2.5 结构重要度

不考虑基本事件发生的概率是多少，仅从事故树结构上分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度。基本事件的结构重要度越大，它对顶上事件的影响程度越大。结构重要度的求解方法很多，此处用最小割集计算。

结构自由度大小如下：

I[C1]>I[C2]>I[X1]=I[X2]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X17]=I[X18]=I[X19]=I[X20]=I[X21]>I[X14]>I[X15]=I[X16]=I[X22]=I[X23]=I[X24]=I[X25]=I[X26]=I[X27]=I[X28]=I[X29]。

值的大小：

I[X1]=I[X2]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X17]=I[X21]=I[X19]=I[X20]=I[X18]=0.500 000 000 00。

I[C1]=0.999 999 785 181。

I[X14]=0.437 500 000 000。

I[X15]=I[X16]=I[X22]=I[X23]=I[X24]=I[X25]=I[X26]=I[X27]=I[X28]=I[X29]=0.250 000 000 000。

I[C2]=0.899 887 084 961。

3 事故树分析

1)从上述计算结果可知，有最小割集28组，即导致爆破事故的基本事件有28个，这些因素相互作用都会导致事故的发生，因此系统较为危险，应当引起高度重视。

2)从事故树结构可知，事故树总门数为18个，其中或门17个，占总门数的比例为94.4%，与门1个，所占比例为5.6%，由此说明爆破事故很容易发生。

3)从最小割集和最小径集分析，最小割集28组，最小径集5组，由此说明发生爆破事故的可能途径有28条，但预防措施只有5条。同时，最小割集包含的基本事件少，除了{C1}之外，最小径集包含的基本事件却很多，说明爆破事故容易发生而且难控制，系统较危险。

4 预防爆破事故的措施

爆破工程作业必须严格按照《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国爆破安全管理条例》执行，使用符合国家标准的爆破方法与器材[10]。

4.1 预防爆破飞石伤人的对策

1)了解周围环境条件，爆破点应当远离高压线和射频源，同时大雾天，雨天禁止爆破。

2)爆破飞石产生的原因复杂，要合理选择爆破方向，尽量使爆破点远离居住区，一旦飞石飞出警戒区，伤害也不至于太大。

3)加强警戒人员的培训与管理，产生的飞石给人造成伤害，很大程度上是从业人员的失职和侥幸心理作祟。企业应当加强安全管理，配备专职警戒人员，让他们恪尽职守，做好分内的事。

4)设置警报器和其他起爆信息的设施，并且将声音调制最大，必要时增设报警器，务必使所有人获取起爆信息。

4.2 预防爆破冲击波事故的措施

1)严格确定设计的各项参数，设置合理的堵塞长度和质量。2)保证施工质量，正确进行药包布置和防护。3)认真落实安全管理工作，警戒线的设置与信号要明确。

4.3 预防爆破震动破坏建筑物的措施

1)准确勘测周围环境条件，保证合理的爆源距离和周围建筑物的抗震能力。2)保证钻孔质量和炮孔填充，同时采用合理的预处理方案。

4.4 预防有毒气体中毒的方法

1)严格控制一次起爆的药量，爆破产生的有毒气体与药量成正比，因此严格控制药量，可以有效地减少有毒气体的量。

2)控制炸药的外壳材料和重量，受潮或者变质的炸药都很容易生成有毒气体。

3)控制氧平衡，氧含量过少就会产生较多一氧化碳。

4)保证堵塞质量和堵塞的长度，使炸药在高温高压的状态下充分反应，有效降低有毒气体含量。

5)注意通风。

4.5 预防雷管早爆和拒爆的对策

1)规范操作，使用同种品牌的雷管与导火索。2)使用合格雷管，使用前专业人员进行认真检查，防止雷管受潮或变质。3)加强安全管理制度，对从业人员进行培训，并且必须持证上岗。

5 结语

1)通过事故树分析法对爆破事故的定性分析，使事故发生的原因层次分明，条理清晰的呈现出来，使安全生产工作更加高效、更有侧重地进行。爆破事故产生的原因有雷管拒爆、雷管早爆、爆破飞石伤人、爆破冲击波伤人伤物、爆破震动损坏建(构)筑物和有毒气体中毒等。

2)任何事故都有其发生、发展和消除的过程，因此是可以预防的。从事故树分析可知，发生爆破事故的可能途径有28条，预防途径仅5条，系统是较为危险的。通过结构重要度确定了各个基本事件的危险程度，其中{C1}最大，{C2}次之，即它们对顶上事件的影响大，换一个角度来看，如果保护装置越靠近顶上事件，则能起到的保护作用越强，就能有效预防事故的发生。

3)因此企业应当加强现场施工管理，防止人与物出现在危险区域，完善相应的法律法规，对从业人员进行安全培训，增强责任感与使命感，同时杜绝侥幸、冒险和从众等危险心理。此外，应提高爆破器材的可信度，认真落实设计、审核和施工的每一环节，熟悉周边地理位置与环境条件，最大限度将危险消灭在萌芽状态。

[1] 王玉杰.爆破工程[M].武汉：武汉理工大学出版社,2009.

[2] 宋富国,赵瑞玺.爆破事故分析和安全技术措施[J].露天采煤技术,2001(1):57-59.

[3] 胡国忠,王宏图,贾剑春，等.高耸构筑物拆除爆破的安全分析及控制研究[J].重庆建筑大学学报,2006,28(2):66-69.

[4] 李科斌,谢兴华,邱明灿，等.事故树在高耸构筑物爆破事故预防中的应用[J].爆破,2013(3):147-151.

[5] 王文才,张世明,周连春，等.大型露天金属矿爆破的事故树分析[J].金属矿山,2010(4):163-166.

[6] 刘汉高.拆除爆破工程安全评价体系的研究[D].唐山：河北理工大学，2008.

[7] 富崇彦.爆破作业中飞石危害的预防[J].世界采矿快报,2000，16(12):468-470.

[8] 张义平,曾照凯,吴 刚，等.事故树分析法在爆破飞石事故分析中的应用[J].金属矿山,2010(3):122-125.

[9] 张景林,崔国璋.安全系统工程[M].北京：煤炭工业出版社,2002.

[10] 郭建国,宋世杰,崔益嘉.基于事故树理论的非金属矿山爆破事故致因分析[J].工业安全与环保,2009(2):22-23.

The research on safety problems of blasting accident by fault tree analysis★

Yu Qiu Zhang Qinbin Li Xiaoquan* Cao Bangjun Wu Cong

(CollegeofResourcesandMetallurgy,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)

The blasting accident cases were analyzed qualitatively by the relatively fault tree theory. Based on this, the minimum cut set, path set and structure importance were found out, then effective measures can be taken to prevent blasting accidents. It provides relatively theoretical basis for blasting safety management.

fault tree, blasting accident, preventive measures, structure importance

1009-6825(2016)32-0232-03

2016-09-05★：广西大学大学生创新基金资助项目

于 秋(1996- )，女，在读本科生； 张勤彬(1994- )，男，在读硕士

李晓泉(1972- )，男，博士，副教授

TU751.9

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