張建彬 屈靜 張明星 殷冬培 王武明 楊妮 房宗杰 馬鑫堯

(1.中石油管道有限責(zé)任公司西部分公司 烏魯木齊 830012; 2.青島中油華東院安全環(huán)保有限公司 山東青島 266000)

0 引言

交叉作業(yè)是指在同一區(qū)域內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行兩項(xiàng)及以上數(shù)量的相互之間在時(shí)間或空間上具有影響的作業(yè)。交叉作業(yè)往往涉及不同的作業(yè)工種，導(dǎo)致作業(yè)雙方對(duì)作業(yè)危險(xiǎn)的管控產(chǎn)生疏漏，大大加劇了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。由于各行業(yè)內(nèi)均存在交叉作業(yè)的情況，也存在交叉作業(yè)隱患排查不利導(dǎo)致安全事故發(fā)生的案例。大家對(duì)交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控研究的關(guān)注度也不斷提高，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理方法進(jìn)行了大量研究分析，鄭霞忠等[1]界定危險(xiǎn)源工序影響空間和承災(zāi)體工序工作空間，探究交叉作業(yè)時(shí)間分布特征，建立基于實(shí)時(shí)位置信息的時(shí)空暴露風(fēng)險(xiǎn)量化模型。趙明華[2]為避免狹窄施工區(qū)域不同高程的上下交叉作業(yè)而引發(fā)生產(chǎn)安全事故，結(jié)合該工程特點(diǎn)對(duì)水電站升船機(jī)工程上下交叉作業(yè)管控措施進(jìn)行了研究。張向偉[3]針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目中交叉作業(yè)情況，設(shè)計(jì)了交叉作業(yè)控制模型子群算法，對(duì)作業(yè)中資源利用及配置情況進(jìn)行優(yōu)化，提高了工作效率和降低了事故風(fēng)險(xiǎn)。BAVAFAA A等[4]利用DEMATEL工具對(duì)建設(shè)項(xiàng)目中交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，確定出同一區(qū)域作業(yè)人員中，垂直交叉作業(yè)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)較大，并提出應(yīng)通過(guò)提高作業(yè)人員選拔標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。郝陽(yáng)[5]針對(duì)舾裝作業(yè)廣泛存在的交叉作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，針對(duì)作業(yè)中存在的互相影響大小提出了量化計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。上述分析可知現(xiàn)有對(duì)交叉作業(yè)的研究主要側(cè)重于建筑施工行業(yè)，針對(duì)石油行業(yè)壓氣站場(chǎng)中存在的交叉作業(yè)危險(xiǎn)程度的量化判定研究較少。本文建立交叉作業(yè)危險(xiǎn)交叉度分析定量評(píng)價(jià)模型，對(duì)于不同交叉作業(yè)危險(xiǎn)程度進(jìn)行量化分析，為交叉作業(yè)的安全管理提供理論依據(jù)。

1 交叉作業(yè)類(lèi)型分析

壓氣站場(chǎng)作業(yè)項(xiàng)目較多，不同工序之間存在不同形式的交叉。不同類(lèi)型的交叉過(guò)程對(duì)單個(gè)作業(yè)危險(xiǎn)程度的影響也差別較大[6-8]。由于對(duì)交叉作業(yè)分類(lèi)不明確導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員很難辨別出兩項(xiàng)作業(yè)交叉進(jìn)行中存在的危險(xiǎn)因素。通過(guò)對(duì)壓氣站場(chǎng)內(nèi)作業(yè)的分析，以作業(yè)中對(duì)空間影響程度為依據(jù)對(duì)壓氣站內(nèi)交叉作業(yè)的形式進(jìn)行如圖1所示的劃分。如圖1所示，假設(shè)三維空間內(nèi)存在C1—C55種不同的作業(yè)，按照單一作業(yè)對(duì)空間內(nèi)其他作業(yè)的影響關(guān)系進(jìn)行分析，可以確定出3種類(lèi)型的交叉方式。

圖1 空間內(nèi)交叉作業(yè)類(lèi)型判斷

由空間內(nèi)交叉作業(yè)類(lèi)型判斷圖分析可知，在空間內(nèi)以作業(yè)C1為基礎(chǔ)，作業(yè)C2—C5分別與其在不同空間受作業(yè)C1影響。在空間xoz平面內(nèi)作業(yè)C2位于作業(yè)C1垂直上方，作業(yè)C2進(jìn)行的過(guò)程中容易對(duì)C1處的作業(yè)人員造成高處落物等危險(xiǎn)，C1與C2為垂直交叉作業(yè)關(guān)系；其中作業(yè)C3與作業(yè)C1位于xoy平面內(nèi)，同樣受到作業(yè)C2的影響，也屬于垂直交叉作業(yè)關(guān)系。作業(yè)C1與作業(yè)C3、C4同處xoy平面內(nèi)，并且在作業(yè)C1的影響區(qū)域以?xún)?nèi)，此種類(lèi)型為水平交叉作業(yè)關(guān)系。作業(yè)C5與作業(yè)C1不處于相同水平或垂直作業(yè)平面，但作業(yè)C5仍處于作業(yè)C1的影響范圍內(nèi)，這種作業(yè)為相鄰交叉作業(yè)關(guān)系。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)類(lèi)型的分析可知，垂直交叉作業(yè)在施工中在空間及時(shí)間上均有重疊關(guān)系，相對(duì)其他類(lèi)型交叉作業(yè)事故后果更嚴(yán)重。

2 垂直交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)空間影響程度計(jì)算

交叉作業(yè)的開(kāi)展在時(shí)空范圍上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而垂直交叉作業(yè)在三維空間內(nèi)產(chǎn)生的影響更為嚴(yán)重。為確定垂直交叉作業(yè)對(duì)空間范圍內(nèi)的影響程度，對(duì)垂直作業(yè)的空間危險(xiǎn)源進(jìn)行建模，采用危險(xiǎn)區(qū)域及危險(xiǎn)能量的大小進(jìn)行判定。

2.1 垂直交叉作業(yè)空間危險(xiǎn)源分析

壓氣站廠房?jī)?nèi)行吊運(yùn)輸與地面設(shè)備維修為典型的垂直交叉作業(yè)，行吊作業(yè)的過(guò)程中極易與地面工作人員產(chǎn)生碰撞及高處落物導(dǎo)致的砸傷事故。行吊運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)地面造成潛在危險(xiǎn)的區(qū)域可以稱(chēng)為危險(xiǎn)空間S，危險(xiǎn)空間S的大小主要包含行吊正常服務(wù)的范圍，以及吊帶斷裂后的水平拋出覆蓋的范圍U。為確定行吊作業(yè)過(guò)程中在三維空間內(nèi)的影響范圍，根據(jù)壓氣站廠房?jī)?nèi)行吊施工作業(yè)空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況，以廠房地面為水平面、行吊運(yùn)行區(qū)域中心為原點(diǎn)，垂行吊水平運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸、行吊橫向運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽鴺?biāo)y軸，吊帶垂直吊起物體方向?yàn)閦軸，建立如圖2所示危險(xiǎn)空間三維坐標(biāo)系?？梢愿鶕?jù)行吊運(yùn)行空間在水平地面的投影與地面作業(yè)人員的工作區(qū)域確定出人員處于危險(xiǎn)空間內(nèi)的情況。

圖2 垂直交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)空間影響范圍分析

2.2 垂直交叉作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域及影響度計(jì)算模型建立

輸氣站場(chǎng)日常運(yùn)營(yíng)維搶修過(guò)程中，涉及較多垂直交叉作業(yè)。以上述分析的廠房吊裝作業(yè)及地面維修作業(yè)形成的同一空間內(nèi)的垂直交叉作業(yè)為例對(duì)交叉作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域大小及危險(xiǎn)量進(jìn)行建模計(jì)算。行吊在運(yùn)輸過(guò)程中極易發(fā)吊帶斷裂危險(xiǎn)，將被吊物體的動(dòng)能及勢(shì)能轉(zhuǎn)換為危險(xiǎn)能量釋放到影響區(qū)域內(nèi)，形成交叉作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域。當(dāng)其與澆筑倉(cāng)面的施工人員、機(jī)械設(shè)備等產(chǎn)生軌跡接觸時(shí)，就可能導(dǎo)致人機(jī)傷害。由圖2中建立的坐標(biāo)系可知，吊裝中物料在空間內(nèi)不斷運(yùn)動(dòng)，物料在任意時(shí)刻的三維空間位置坐標(biāo)可以用時(shí)間t描述為：

x=(t-1)x;y= (t-1)y+vy·t;z=z+vz·t

(1)

式中，vy及vz分別為物料在水平、豎直方向的運(yùn)動(dòng)速度，m/s。

當(dāng)物料高度為z并以vy在水平吊運(yùn)的過(guò)程中，發(fā)生物料脫鉤或吊帶斷裂事故時(shí)，物料以vy水平拋出，形成拋物運(yùn)動(dòng)。物料在拋物運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的水平運(yùn)動(dòng)距離可以描述為：

L=vy×(2z/g)0.5

(2)

將物料在坐標(biāo)系xoy平面內(nèi)的投影轉(zhuǎn)換成：

xa=(t-1)x=0.5d;xb=(t-1)x=-0.5d

(3)

yc=(t-1)y+vy-0.5d;yd=(t-1)y+vy-0.5d+L

(4)

垂直交叉作業(yè)在地面區(qū)域的影響空間范圍：

S+U=(xa+xb)×(yc+yd)

(5)

為反映出垂直交叉作業(yè)時(shí)，兩項(xiàng)作業(yè)在空間范圍內(nèi)的沖突大小，以吊裝作業(yè)在地面的動(dòng)態(tài)影響面積與地面作業(yè)人員活動(dòng)區(qū)域大小間的比值ζ為衡量指標(biāo)。垂直交叉作業(yè)中吊裝影響區(qū)域與地面作業(yè)區(qū)域存在包含和相交兩種情況，采用ζ分別建立相應(yīng)的計(jì)算模型。

當(dāng)兩項(xiàng)作業(yè)處于包含關(guān)系時(shí)，地面作業(yè)人員完全處于吊裝作業(yè)確定的影響區(qū)域內(nèi)，則垂直交叉作業(yè)對(duì)空間的影響度ζ可以計(jì)算為：

ζ=Q/(S+U) =(lx×ly)/(xa+xb)×(yc+yd)

(6)

3 垂直交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管控機(jī)制研究

交叉作業(yè)導(dǎo)致的危險(xiǎn)空間對(duì)工作人員有較強(qiáng)的危害，垂直交叉作業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)具有層次性、無(wú)規(guī)律性、易變性3個(gè)特點(diǎn)。兩項(xiàng)作業(yè)交叉進(jìn)行導(dǎo)致各自存在的風(fēng)險(xiǎn)因素出現(xiàn)交叉耦合影響，耦合交叉后的風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的危險(xiǎn)高于單純的兩種作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和。交叉作業(yè)處于不斷推進(jìn)的狀態(tài)，其整體處于動(dòng)態(tài)變化當(dāng)中，作業(yè)當(dāng)中的人、物、環(huán)境及管理狀態(tài)均有可能發(fā)生改變，因此風(fēng)險(xiǎn)狀況還常具有動(dòng)態(tài)性。基于垂直交叉作業(yè)對(duì)空間的影響程度以及交叉作業(yè)的特點(diǎn)，為降低作業(yè)進(jìn)行中危險(xiǎn)事故的發(fā)生率，提出垂直交叉作業(yè)管控措施。

3.1 垂直交叉作業(yè)影響空間危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)

作業(yè)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)作業(yè)過(guò)程中具有的潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行定性、定量或半定量分析，準(zhǔn)確判斷出作業(yè)進(jìn)行中發(fā)生危險(xiǎn)的可能性及影響程度，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提前進(jìn)行安全防控，降低事故率、減少損失從而獲取最優(yōu)的安全投資效益[9]。根據(jù)垂直交叉作業(yè)的特點(diǎn)，提出改進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，具體評(píng)價(jià)布置如下：

(1)危害因素的選擇。選擇需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的危害因素。

(2)確定可能導(dǎo)致的事件。對(duì)危害因素失控的成因進(jìn)行描述。

(3)潛在后果分析。分析可能發(fā)生的事件造成的后果。

(4)發(fā)生的可能性。采用改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法，預(yù)測(cè)可能后果發(fā)生的概率。

(5)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過(guò)潛在后果的分析和發(fā)生可能性的分析，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣判定該危害因素的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別是重大風(fēng)險(xiǎn)(紅色)、較大風(fēng)險(xiǎn)(橙色)、一般風(fēng)險(xiǎn)(黃色)和低風(fēng)險(xiǎn)(藍(lán)色)。低風(fēng)險(xiǎn)和較大風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)由各單位審查確認(rèn)，重大風(fēng)險(xiǎn)由公司專(zhuān)業(yè)處室審查確認(rèn)。

(6)殘余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。對(duì)于重大風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)考慮增加可作為獨(dú)立保護(hù)層的控制措施，在措施實(shí)施后進(jìn)行殘余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，重大風(fēng)險(xiǎn)的殘余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)由公司主管處室開(kāi)展。

由專(zhuān)家組成員按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可能性和嚴(yán)重度進(jìn)行評(píng)分，取分值集的平均值作為可能性和嚴(yán)重度的計(jì)算分值，用計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)值(R)來(lái)評(píng)價(jià)作業(yè)條件的危險(xiǎn)性等級(jí)。用公式來(lái)表示，則為：

R=S×P

(7)

式中，P表示事故發(fā)生的可能性分?jǐn)?shù)值，其具體取值如表1所示；S表示發(fā)生事故可能導(dǎo)致的后果嚴(yán)重性大小，取值如表2所示；R表示風(fēng)險(xiǎn)值大小，確定危險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表1 事故發(fā)生可能性(P)

表2 發(fā)生事故后果嚴(yán)重性(S)

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

3.2 垂直交叉作業(yè)危險(xiǎn)控制措施的確定

確定預(yù)防事故和風(fēng)險(xiǎn)削減的控制措施，包括現(xiàn)有措施、建議改進(jìn)措施、風(fēng)險(xiǎn)接受度、措施落實(shí)人等[10]?，F(xiàn)有措施是目前存在的控制風(fēng)險(xiǎn)措施，如果現(xiàn)有措施足夠控制風(fēng)險(xiǎn)，則不需要建議改進(jìn)措施，如果現(xiàn)有措施不充分，則需要考慮建議改進(jìn)措施，殘余風(fēng)險(xiǎn)是針對(duì)兩項(xiàng)措施執(zhí)行后，具體風(fēng)險(xiǎn)承受能力情況，一般在增加建議改進(jìn)措施后，殘余風(fēng)險(xiǎn)都是可接受的，如果殘余風(fēng)險(xiǎn)都不能接受，此項(xiàng)工作就需要重新評(píng)估，并慎重考慮是否要繼續(xù)工作任務(wù)。在考慮控制措施時(shí)，要注意控制措施的防護(hù)層次，具體優(yōu)先順序如圖3。

圖3 交叉作業(yè)危險(xiǎn)控制措施防護(hù)層次順序

3.3 垂直交叉作業(yè)危險(xiǎn)管控機(jī)制分析

按照交叉作業(yè)控制措施防護(hù)層順序降低交叉作業(yè)危害提出作業(yè)安全組織機(jī)構(gòu)、交叉作業(yè)審批流程、交叉作業(yè)流程協(xié)調(diào)及交叉作業(yè)執(zhí)行情況檢查與處罰4項(xiàng)基本控制措施。

3.3.1垂直交叉作業(yè)安全組織機(jī)構(gòu)及工作流程建立

垂直交叉作業(yè)安全生產(chǎn)事故的出現(xiàn)，很大程度上是由于兩項(xiàng)交叉作業(yè)間參與人員本區(qū)域內(nèi)作業(yè)單元工作分配不合理，安全責(zé)任劃分不明確；未能最大程度的發(fā)揮各工作單元的工作能力，同時(shí)監(jiān)督單位未能有效對(duì)兩項(xiàng)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行檢查。另外垂直交叉作業(yè)對(duì)于溝通要求較高，相互間缺少準(zhǔn)確高效的信息溝通，資料共享，以及未保證與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理及施工單位間的交流溝通，很容易造成事故的發(fā)生。解決垂直交叉作業(yè)現(xiàn)有問(wèn)題是確保作業(yè)安全的基礎(chǔ)，針對(duì)垂直交叉作業(yè)的特點(diǎn)提出了適用性更強(qiáng)、更為完善的垂直交叉作業(yè)組織結(jié)構(gòu)模式，如圖4所示。在進(jìn)行兩項(xiàng)作業(yè)前應(yīng)將所有參與建設(shè)單位、施工單位及監(jiān)理單位組織進(jìn)行作業(yè)前分析，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行聯(lián)合討論決策，使相互之間的作業(yè)影響降至可控范圍，并制定有利于整體安全的防控方案。同時(shí)，監(jiān)理單位在參與垂直交叉作業(yè)決策后對(duì)兩項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行同時(shí)監(jiān)管，提高兩項(xiàng)作業(yè)的信息交流及共享度。

圖4 垂直交叉作業(yè)安全組織機(jī)構(gòu)劃分

垂直交叉作業(yè)安全管理包含多項(xiàng)內(nèi)容，任何內(nèi)容出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，因此，壓氣站廠房?jī)?nèi)吊裝及地面維修作業(yè)中的每一項(xiàng)作業(yè)的流程都應(yīng)穩(wěn)定可靠。完善的單項(xiàng)作業(yè)流程材料，可以為垂直交叉作業(yè)組織結(jié)構(gòu)提供支持，為完善壓氣站垂直交叉作業(yè)的安全管理流程，提出了更為合理的垂直交叉作業(yè)安全管理工作流程，如圖5所示。

圖5 垂直交叉作業(yè)安全管理組織工作流程

3.3.2 垂直交叉作業(yè)雙向安全管控機(jī)制建立

垂直交叉作業(yè)除了存在上述的作業(yè)安全管理組織機(jī)構(gòu)不合理、作業(yè)流程不完善外，作業(yè)系統(tǒng)中的信息傳遞、命令執(zhí)行、執(zhí)行反饋等均存在偏差。垂直交叉作業(yè)進(jìn)行的過(guò)程中不能形成一個(gè)有機(jī)的整體，導(dǎo)致安全事故發(fā)生頻率增加。為徹底解決上述問(wèn)題，提出能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、反饋控制、調(diào)節(jié)偏差等多種功能的垂直交叉作業(yè)雙向安全管控機(jī)制。通過(guò)安全管控機(jī)制降低垂直作業(yè)安全管理中的誤差，增加每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)中監(jiān)督結(jié)果的共享與反饋，同時(shí)將建設(shè)單位、現(xiàn)場(chǎng)施工單位、一線(xiàn)施工人員及監(jiān)理單位有機(jī)結(jié)合，建立良好的配合關(guān)系。以建立的垂直交叉作業(yè)安全管理組織機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立如圖6所示垂直交叉作業(yè)雙向安全管理執(zhí)行機(jī)制。

圖6 垂直交叉作業(yè)雙向安全管理執(zhí)行機(jī)制

4 應(yīng)用分析

選取新疆西部管道公司連木沁作業(yè)區(qū)、王家溝作業(yè)區(qū)及鄯善作業(yè)區(qū)3個(gè)作業(yè)區(qū)在2020年1月到6月時(shí)間段內(nèi)對(duì)建立的安全管控機(jī)制效果進(jìn)行應(yīng)用分析，統(tǒng)計(jì)垂直作業(yè)產(chǎn)生的碰傷及砸傷事故發(fā)生數(shù)量與2019年1月到6月垂直交叉作業(yè)對(duì)應(yīng)事故數(shù)量進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果如圖7所示。

圖7 垂直交叉作業(yè)管控機(jī)制運(yùn)行前后事故發(fā)生數(shù)量

由圖7可以看出，作業(yè)區(qū)內(nèi)垂直交叉作業(yè)在采用雙向安全管理機(jī)制后，事故的發(fā)生數(shù)量明顯降低。但安全管理機(jī)制在運(yùn)行中需要一定的適應(yīng)過(guò)程，在運(yùn)行前期效果不突出。通過(guò)試驗(yàn)，垂直交叉作業(yè)管理機(jī)制需要進(jìn)行全面培訓(xùn)，將新的安全理念灌輸?shù)矫總€(gè)作業(yè)人員當(dāng)中，才能將垂直交叉作業(yè)危險(xiǎn)降低至完全可控范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

(1)在全面分析交叉作業(yè)類(lèi)型的基礎(chǔ)上，確定出垂直交叉作業(yè)事故發(fā)生特性，通過(guò)建立垂直交叉作業(yè)空間影響分析模型，推導(dǎo)出了適用于垂直交叉作業(yè)影響范圍定量計(jì)算方程。

(2)從垂直交叉作業(yè)事故發(fā)生可能性及事故發(fā)生后果出發(fā)，根據(jù)專(zhuān)家評(píng)分提出改進(jìn)的作業(yè)危險(xiǎn)事故可能性半定量計(jì)算方法。

(3)針對(duì)壓氣站垂直交叉作業(yè)中存在的組織方式、溝通及監(jiān)督機(jī)制不成熟、不合理的情況，建立了以協(xié)調(diào)管理溝通計(jì)劃為核心的垂直交叉作業(yè)安全雙向管控機(jī)制，并設(shè)計(jì)了安全組織結(jié)構(gòu)的工作流程。