Обеспечение взрывобезопасности при ликвидации весеннего затора на реке

Основные правила проведения взрывного метода: закладывание заряда в замок затора (иногда несколько зарядов) и взрывание наружными зарядами нагромождение торосистого льда вверх по течению.

Такой метод часто используют при ликвидации мощных скоплений льда весной на р. Белая у д.Сыртланово и с. Охлебинино, на р. Уфа у с. Верхний Суян, на р. Чермасан у д.Новоюмраново. В районе возможных формирований ледовых заторов находится 108 населенных пунктов на 24 реках [4].

1.4 Характеристика реки Белой в районе населенных пунктов Охлебинино, Муксиново и Бельский

Река Белая берёт своё начало в болотах к востоку от горы Иремель (Южный Урал). Протекая по обширной пойме, изобилующей старицами, река образует много излучин и разбивается на рукава. Правый берег на большей части протяжения более возвышен, чем левый. Питание-- главным образом снеговое. Средний годовой расход воды-- 858 м?/сек. Река замерзает, как правило, во второй декаде ноября, вскрывается -- в середине апреля. Длина реки 1430 км. Площадь бассейна 142 тыс. м2. Течет с юга на север, насчитывает более 10 крупных притоков и множество мелких, имеет различные резкие и крутые повороты, сужения и расширения, многочисленные острова и уклоны от 10%. Такая структура благоприятно сказывается для весенних заторообразований [31]. Створ р. Белая - с. Охлебинино ежегодно подвергается весеннему паводочному затоплению, однако специфическое строение русла на крутом повороте в данном створе способствует образованию заторов, тем самым увеличивая вероятность поднятия уровня реки и затопления населённых пунктов, расположённых выше по течению. На рисунке 1.2 представлен космический снимок затороопасного участка реки Белая.

Рисунок 1.2 - Космический снимок створа р.Белая - с.Охлебинино

На рисунке 1.2 видно, что при поднятии заторного уровня возможно затопление сразу двух населённых пунктов - д. Муксиново и п. Бельский, причем с. Охлебинино находится на возвышенности, поэтому в зону подтопления не попадёт.

Во избежание заторного наводнения в данных населенных пунктах необходимо проведение взрывных работ по ликвидации образовавшегося затора.

1.5 Характеристика взрывчатого вещества Аммонит № 6ЖВ, используемого при ликвидации заторов

В современной практике ликвидации заторов наиболее распространенное применение нашло взрывчатое вещество Аммонит № 6 ЖВ - порошкообразное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество, характерной особенностью которого является использование в его составе водоустойчивой селитры марки ЖВ. Допустимая влажность 0,5%, предельно-допустимая концентрация пыли при работе 1 мг/м3. Чувствительность к удару определяется высотой падения двухкилограммового заряда с высоты от 60 см. Температура вспышки 312°С. Тротиловый эквивалент 0,35. Скорость детонации 1,5 - 2,2 км/сек. При хранении большими массами при повышенной температуре может произойти самовозгорание с развитем теплового взрыва. Взрыв селитры может возникнуть при ее горении так как для реакции кислород воздуха не требуется. Поэтому на складах хранения Аммонита температура помещения не должна превышать 30°С.

Точные состав аммонита №6ЖВ: 79% аммиачной селитры и 21% тротила или 70% аммиачной селитры, 24%алюминиевой пудры и 6% дизельного топлива или машинного масла [12,14].

Предназначен для взрывания пород средней крепости в сухих и обводненных забоях, а также эффективен при борьбе с весенними заторообразованиями. Надежно детонирует от капсюль-детонатора и электродетонатора, заряжание только ручное. Засыпка взрывчатого вещества из мешков в скважины производится через металлическую воронку с сеткой, вставленную в устье скважины для отвода статического электричества. Ручное рыхление слежавшегося в мешках взрывчатого вещества выполняется деревянной кувалдой.

При перевозке и хранении необходимо оберегать от воздействия огня и нагревания, а также от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

В случае загорания при ликвидации пожара в качестве средств тушения применять распыленную воду, пену, углекислотные огнетушители. Запрещается применять песок и кошму.

При хранении в бумажной упаковке гарантийный срок хранения 3 месяца.

1.6 Статистика аварийных ситуаций при хранении, транспортировке и использовании взрывчатого вещества Аммонит 6ЖВ

Для анализа основных причин развития взрыва Аммонита 6ЖВ и расчета вероятности аварийного взрыва при ликвидации затора необходимо отметить наиболее крупные аварии, связанные с обращением данного вещества.

Одна из крупнейших техногенных аварий произошла на руднике "Расвумчорр" ОАО "Апатит" 10 декабря 2008. Для производства массового взрыва было завезено 30 тонн гранулита АС-8 производства ОАО "Промсин-тез", 2424 кг патронов аммонита 6ЖВ диаметром 90 мм и детонирующий шнур ДШЭ-12 длиной 2500 м. Взрывчатые материалы были разгружены и складированы в транспортной сбойке (ТС) на специально подготовленные стеллажи.

Зарядная машина МЗКС-160 №1 находилась в вентиляционно-транспортном орте (ВТО-11) в районе сопряжения с буродоставочным штреком (БДШ-114), в котором располагалась резервная зарядная машина МЗКС-160 №4.

Загрузку взрывчатых веществ в бункер зарядной машины МЗКС-160 №1 осуществляли вручную: к зарядной машине подносили мешок с взрывчатыми веществами, вскрывали его и содержимое засыпали в бункер. До момента аварии было заряжено 13 480 кг гранулита АС, 8,270 кг аммонита 6ЖВ, 540 м ДШЭ-12.

По данным сейсмостанции, в половину девятого вечера произошел несанкционированный взрыв ВВ в бункере зарядной машины МЗКС-160 №1. По мощности он соответствовал взрыву примерно 9 кг ВВ в тротиловом эквиваленте. В результате взрыва ударной воздушной волной, кусками горной породы и осколками зарядного оборудования были смертельно травмированы 6 человек (трое работали на зарядной машине и трое разгружали взрывчатые вещества, находились в непосредственной близости от места взрыва) [30].

На момент взрыва в буровом штреке (БШ-18) и вентиляционно-транспортной сбойке (ВТС-11) находились два звена. Первое в составе 5 чел. с кабины самоходной установки "Мультимек 1000" №32 заряжало скважины и оказывало помощь при зарядке (оттаскивали зарядный шланг). Второе звено, состоящее из 3 чел., закончив заряжание, ожидало команду на продувку зарядного шланга. Один человек находился в кабине "Мультимек 1000" № 32. От воздействия ударной взрывной волны произошло падение рабочих с кабины самоходной установки "Мультимек 1000" №32. Горный мастер, убедившись в том, что все, работавшие на зарядке скважин, живы, дал указание взять самоспасатели и срочно двигаться за ним. Группа из 7 чел. начала перемещаться по ВТС-11 и далее по буровому орту (БО-15).

Вследствие взрыва произошло возгорание мешков с гранулитом АС-8 в транспортной сбойке. Горение распространялось вдоль штабеля в сторону вентиляционной обходной сбойки (ВСО-11) по исходящей струе.

Когда основная группа рабочих отошла от мешков с гранулитом АС-8 примерно на 40 м, горение достигло стеллажа с патронированным аммонитом 6ЖВ и тары с ДШ, которые, подвергаясь сильному тепловому воздействию, загорелись. Далее возгорание передалось на мешки с гранулитом АС-8, поэтому вероятно произошла его вспышка, которая распространилась в сторону идущих по ВСО-11 мастера и рабочих. Подобное возможно, так как температура вспышки гранулита АС-8 равна 260°С, что значительно ниже температуры в зоне пожара. В результате 6 человек получили баротравму легких, один из них -- черепно-мозговую травму. Все они скончались.

На основании осмотра места аварии членами комиссии под председательством руководителя Управления по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Мурманской области, протокола регистрации сейсмических событий на Расвумчоррском руднике 11.12.08, проведенных экспериментов по взрыву детонационного шнура в подземных выработках рудника, установлено, что с 20 ч до 22 ч не могло быть более одного взрыва. Наиболее вероятный инициатор взрыва в бункере пневматической зарядной машины МЗКС -- искра, которая вызвала вспышку образовавшейся при загрузке бункера воздушной смеси с тонкодисперсным алюминием.

Возможными причинами возникновения искры могли стать:

- механическое воздействие в случае принудительного открывания клапана при его заклинивании из-за налипания алюминиевой пудры на шток пневмоцилиндра привода клапана;

- попадание посторонних предметов при засыпке взрывчатого вещества в бункер;

- накопление статического электричества в массе взрывчатого вещества в процессе его засыпки в бункер зарядной машины.

При выполнении работ, предусмотренных проектом на массовый взрыв, установлен ряд отступлений от проектной документации. Так, места складирования взрывчатых веществ, завезенных на блок для заряжания, изменены без внесения соответствующих дополнений в проект массового взрыва [30].

Ознакомившись с проектно-технической документацией, заключениями экспертных комиссий, осмотрев место аварии, опросив очевидцев и должностных лиц, комиссия предполагает, что данная авария обусловлена следующими возможными техническими и организационными причинами. Искровой разряд, возникший вследствие накопления статического электричества в массе взрывчатого вещества внутри бункера пневматической зарядной машины МЗКС-160 № 1, вызвал вспышку воздушной смеси с алюминиевой пудрой, находившейся в гранулите АС-8, с переходом ее в детонацию. Подтверждение этого -- сплошное налипание дисперсного алюминия на внутренней поверхности зарядного шланга, обнаруженное комиссией при осмотре места взрыва. На Расвумчоррском руднике ОАО "Апатит" выявлена низкая технологическая дисциплина, выразившаяся в ослаблении производственного контроля за организацией и производством массовых взрывов в подземных условиях и отступлениях от проектно-технической документации.

Причиной инициирования взрыва может также послужить механическое воздействие при транспортировке и тепловое воздействие пожара. Так, например, в 1960 г около г. Трасквуда (США) в результате крушения железнодорожного состава из-за повреждения вагонной буксы пострадали два вагона, груженных аммиачной селитрой, упакованной в мешки. Возник сильный пожар, в результате которого затем произошел взрыв.

Так же вследствие пожара в 1973 г. на складе аммиачной селитры в штате Оклахома (США), которая хранилась навалом, произошел взрыв. Погибло 5 человек. В следующем же году произошла похожая техногенная авария на складе фирмы "Атлас Паудер" (США), где возник пожар, который привел в последствии к взрыву селитры [29].

7 июня 1988 г. произошел взрыв трех металлических железнодорожных вагонов, груженных взрывчатыми веществами в районе ж.д. станции Арзамас - 1. В вагонах находился груз: гекфол - 30т, октоген - 27т, аммонал - 26т, аммонит - 5т, тротил - 30т. Искра от тепловоза попала в средний вагон, который был после ремонта и заново окрашен изнутри. Возник пожар, затем горение перешло во взрыв. Погибло 93 человека. Образовалась воронка 70?30?7 м. Произошло частичное разрушение зданий в радиусе 200…300 м. Разрушение остекления происходило на расстоянии до 2000 м.

В следствие неустановленной причины в районе г. Сасово (Рязанская область) 12 апреля 1989 г. произошел аварийный взрыв аммиачной селитры. Селитра массой около 100т, упакованная в бумажные мешки, складировалась навалом с автотранспорта на заливном торфяном лугу. Перед взрывом было отмечено появление сильного запаха аммиака, что могло свидетельствовать о реакции, происходящей в массе селитры. Кроме того, по метеоусловиям не отрицается возможность активизации атмосферного эликтричества. При взрыве никто не пострадал. Образовалась воронка диаметром 28 м и глубиной 4 м.

На складе ВМ "Эстонсланец" 25 апреля 1990 г. в процессе приготовления металлизированного взрывчатого вещества в смесительно-зарядной машине "Автосмеситель" возникло загорание, и через 10 секунд произошел взрыв. Четыре человека погибли и трое были ранены. В автосмесителе находилось 50 л дизельного топлива и 150 кг аммиачной селитры. При добавлении порошка АДМ-50 началось газовыделение и произошло возгорание смеси. В объединении до этой аварии было аналогичным способом произведено 425 т взрывчатого вещества. Причины взрыва окончательно не выявлены.

В 90-х годах на карьере комбината "Анипемза" в Армении при ликвидации пробки в скважине с помощью бурового станка произошел взрыв 200 кг аммонита 6ЖВ. Пробка возникла из-за недостаточного измельчения аммонита.

Другая авария произошла на одном из карьеров нерудных материалов Минстроя Узбекистана при разделке негабарита произошел аварийный взрыв в результате того, что один из рабочих наступил на пачку аммонита с электродетонатором.

Анализ происшедших аварий показывает, что основными причинами этих аварий являлись:

- горение взрывчатого вещества в результате пожара оборудования где, они находились, или при непосредственном поджоге их (в большинстве случаев вышеупомянутых аварий);

- механическое воздействие (авария при воздействии на взрывчатое вещество бурильным инструментом или при транспортировке);

- медленное разложение (саморазогрев) в большой массе при наличии примесей органического происхождения (случай в Сасове Рязанской области);

- неправомерные действия персонала [5,30].

1.7 Моделирование аварийной ситуации и анализ сценариев ее развития

Не смотря на проведенные предупредительные мероприятия подъем заторного уровня в створе р. Белая - с. Охлебинино достиг 4 метров, что привело к затоплению д. Муксиново. По исходным данным замок затора расположился в районе водомерного поста р. Белая - с.Охлебинино, головная часть (нагромождение торосистого льда) и хвост (скопление мелкобитого льда) имеют длину около 5 километров. Схема ледовой обстановки и зоны затоплений представлены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Ледовая обстановка на реке Белая а районе населенных пунктов Охлебинино, Муксиново и Бельский

Согласно подписанному договору на проведение взрывных работ по ликвидации весеннего затора на место ЧС прибывает команда взрывников из 5 человек ОАО "Бурибаевский ГОК".

Расстановка зарядов опирается на принцип безопасных расстояний между зарядами. Если фактическое расстояние между закладываемым зарядом и ещё неподготовленными ко взрыву взрывчатыми материалами меньше радиуса действий поражающих факторов взрыва, то существует вероятность несанкционированного детонирования всего запаса взрывчатых веществ [7,15].

При ликвидации весеннего затора на реке Белая не были соблюдены безопасные расстояния взрыва для взрывников и ящика с взрывчатыми материалами. Вследствие передачи детонации от заряда взрывчатого вещества к ящику взрывчатых веществ произошла детонация с последующим взрывом 35 кг аммонита 6ЖВ.

Дерево отказов такого сценария приведено на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Дерево "отказов" для события "Взрыв аммонита"

Рассчитаем вероятность возникновения взрыва аммонита. Для этого сначала определим вероятности событий Б, В и Г. Исходные вероятности определены экспертным методом.

Вероятность реализации события Г:

Р(Г) = 1 - (1 - 2·10-3) · (1 - 7·10-4) · (1 - 2·10-3) · (1 - 4·10-6) = 4,7·10-3

Вероятность возникновения детонации (событие Б) равна:

Р(Б) = 2,1·10-6 · 4,7·10-3 = 9,86·10-7

Вероятность механического воздействия поражающих факторов других взрывов (В):

Р(В) = 2,1·10-6 · 4·10-3 = 8,4·10-7

Вероятность головного события, аварийного взрыва аммонита, равна:

Р(А) = 1 - (1- 8,2·10-4) · (1- 9,86·10-7) · (1- 9·10-6) · (1- 8,4·10-7) = 8,2·10-2

Значит, вероятность несанкционированного взрыва аммонита при проведении взрывных работ по ликвидации весеннего затора равна 8 раз в тысячу лет.

Таким образом, в данном разделе изучены специфика заторных наводнений и методы ликвидации последствий таких наводнений. Определен наиболее эффективный и универсальный способ борьбы с заторообразованием - взрывной метод. В качестве взрывчатого вещества при таких аварийно-спасательных и других неотложных работах используют Аммонит 6ЖВ [12].

При работе с поверхностными зарядами следует соблюдать технику безопасности и безопасные расстояния, учитывающие зону действия поражающих факторов взрыва. Зачастую такие расстояния не соблюдаются, что приводит к взрыву ящика с запасами взрывчатых веществ и получению травм взрывников, участвующих в ликвидации.

Также рассмотрены основные причины несанкционированных взрывов при обращении Аммонита 6ЖВ. Используя анализ причин, спроектировано дерево "отказов". Рассчитана вероятность наступления события, выбранного за наиболее опасное при проведении взрывных работ.

В следующем разделе необходимо рассчитать безопасные расстояния при проведении ликвидации затора на реке Белая и зоны действия поражающих факторов взрыва Аммонита 6ЖВ.

2. Расчет безопасных расстояний при проведении взрывных работ по ликвидации весеннего затора

Исходя из вышеизложенного сценария, необходимо рассчитать безопасные расстояния для зданий сооружений, людей и других зарядов Аммонита 6ЖВ.

Прогноз обстановки в зоне ЧС служит основой для принятия четких и скоординированных действий по ликвидации. Также на основе данных об обстановке можно рассчитать индивидуальный и социальный риск.

Цель данного раздела - определить безопасные расстояния и зоны воздействия поражающих факторов, количество людей и зарядов, попадающих в эту зону.

2.1 Поражающие факторы взрыва Аммонита 6ЖВ

Для практического применения в качестве промышленных взрывчатых веществ пригодны только такие индивидуальные химические вещества или смеси, которые способны к самораспространению в них реакции взрыва от соответствующего инициирующего импульса. Современные взрывчатые вещества представляют собой химические соединения (гексоген, тротил и др.), или механические смеси (аммиачно - селитренные и нитроглицериновые ВВ).

Основные свойства взрывчатых веществ определяются взрывчатыми и физико-химическими характеристиками.

Взрывчатые характеристики Аммонита 6ЖВ:

- теплота взрыва - 950 ккал/кг;

- температура продуктов взрыва 2600°С;

- скорость детонации - 5000 м/с;

- бризантность (способность взрывчатых веществ дробить прилегающую к нему среду) - 10-12 мм;

- работоспособность (фугасность проявляется в форме выброса грунта из воронок, образование полостей в грунтах и рыхление их) - 350 см3;

Физико-химические характеристики:

- чувствительность к механическим и тепловым воздействиям;

- химическая и физическая стойкость;

- плотность.

Основными поражающими факторами при взрыве Аммонита 6ЖВ являются:

1) Воздушная ударная волна - слой сжатого воздуха, оторвавшийся от продуктов взрыва за счет полученной энергии и двигающийся самостоятельно со сверхзвуковой скоростью [7,15].

Увлеченный и двигающийся за фронтом ударной волны воздух оставляет за собой область разряжения, в которой давление падает ниже атмосферного.

В фазе сжатия среда перемещается в направлении распространения волны, в фазе расширения в обратном. Детонация объясняется распространением ударной волны во взрывчатом веществе. Ударная волна возбуждается начальным импульсом. Распространение взрыва во взрывчатом веществе происходит со скоростью 1…9 км/сек. За фронтом волны происходит мгновенное разогревание частиц взрывчатого вещества пузырьков газа между ними, в результате чего возникает интенсивная реакция с выделением тепла, энергия которой поддерживает распространение ударной волны и его детонацию.

На фронте ударной волны в заряде взрывчатого вещества возникают давления в десятки раз превышающие прочность межатомных связей. Ударная волна разрушает молекулы вещества. Освободившись от первоначальных межатомных связей нагретые до высокой температуры горючие элементы углерод, водород, азот, и др. вступают, в зоне за фронтом ударной волны, в бурную химическую реакцию с выделением тепла и превращением взрывчатого вещества в газообразное состояние. За фронтом ударной волны движется фронт расширения продуктов взрыва, а к центру заряда - фронт разрежения. Энергия, выделяющаяся при реакции, догоняет фронт ударной волны и подпитывает его не давая затухнуть.

Совокупность ударной волны и прилегающей к ней зоны взрывчатого превращения ВВ называется детонационной волной.

Устойчивость (скорость) детонации зависит от:

- характеристики ВВ;

а) тип ВВ, из каких элементов состоит;

б) степень раздробленности (дисперсности);

в) плотность ВВ в заряде.

- диаметра заряда;

- условий взрывания (наружный или внутренний заряд, наличие забойки)

Критический диаметр заряда (Дкр) - диаметр заряда ниже, которого детонация становится неустойчивой. С увеличением диаметра заряда больше критического скорость детонации увеличивается до определенного значения диаметра заряда называемого предельным [10,12,13].

Полная работа взрыва - это работа ВВ при дальнейшем увеличении диаметра которых скорость детонации не увеличивается. На рисунке 2.1 представлена зависимость скорости детонации от диаметра ВВ.

Рисунок 2.1 - График зависимости скорости детонации от диаметра взрывчатого вещества (ВВ)

Критический диаметр детонации Аммонита 6ЖВ 100 мм и т.к. это смесевое взрывчатое вещество, скорость детонации будет меньше, чем у однородного взрывчатого вещества.

2) Разлет осколков, обломков и кусков грунта существенно зависит от веса заряда взрывчатого вещества, материала разрушаемого (перебиваемого) взрывом объекта и расположения заряда на объекте.

Очевидно, чем больше вес взрываемого заряда взрывчатого вещества, тем больше и разлет осколков; при этом мелкие осколки (куски), обладая меньшей массой, из-за сопротивления воздуха быстрее будут терять приобретенную ими скорость, чем осколки более крупные.

Расположение заряда на разрушаемом объекте сказывается тем, что в сторону, противоположную той, на которой размещен наружный заряд, осколки будут разлетаться дальше. Наименьшая дальность разлета будет в ту сторону, с которой расположен у объекта наружный заряд. При внутренних зарядах, если не принято специальных мер к направлению разлета основной массы разрушаемого объекта, разлет осколков происходит равномерно во все стороны [7].

Ниже приводятся некоторые данные по практически установленной дальности разлета осколков. Величина этой дальности и принимается в качестве минимального безопасного расстояния от очага взрыва - при взрывании льда и грунта на дне водоема - 100 м.

Зависимость между глубиной расположения заряда, его весом (по показателю действия взрыва) и максимальной дальностью разлета кусков, которая выражается формулой:

L = 140 · n ·, (2.1)

где L - дальность разлета отдельных кусков породы (грунта), м;

n - показатель действия взрыва;

h- глубина заложения заряда (линия наименьшего сопротивления), м.

3) Действие ядовитых газов, на которые приходится 5…10% от общего объема газообразных продуктов взрыва:

- окись углерода;

- окислы азота;

Страницы: 1, 2, 3, 4