Обеспечение взрывобезопасности при ликвидации весеннего затора на реке

- пары ртути и свинца.

Кислородный баланс это отношение избытка или недостатка кислорода с составе взрывчатого вещества к его количеству, необходимому для полного окисления горючих элементов вещества. Желательно, чтобы при реакции взрыва образовались наименее опасные для организма человека вещества (пары воды, азот, углекислый газ).

Когда в составе взрывчатого вещества недостаток кислорода по сравнению с необходимым при взрыве образуется угарный газ - имеет место отрицательный кислородный баланс.

Когда взрывчатое вещество содержит избыток кислорода (положительный кислородный баланс) при взрыве образуются окислы азота, кроме того, при взрыве взрывчатого вещества с нулевым кислородным балансом выделяется максимум энергии.

4) Сейсмовзрывная волна (сотрясательное действие) взрыва проявляется только при взрывах, происходящих внутри грунта, скальной породы или льда, которые за пределами зоны разрушения претерпевают упругие колебания. Характер этих колебаний (период, амплитуда и скорость распространения) зависит от мощности взрыва и свойств среды.

Колебания среды в свою очередь вызывают колебания сооружений, расположенных в этой среде или на ее поверхности, что может привести к образованию трещин в сооружении или его разрушению.

2.2 Расчет безопасных расстояний при взрыве заряда массой 5 кг

При производстве взрывных работ в любой обстановке основное внимание должно уделяться безопасности работ и мерам обеспечения безотказности взрыва. Безотказность взрыва зависит от качества подготовки и должной проверки всех зарядов, взрывных сетей и устройств и содержания их полной исправности [13]. Безопасность выполнения взрывных работ зависит от строгого соблюдения мер, обеспечивающих безопасность лиц, непосредственно подготавливающих и производящих взрывы, посторонних лиц и населения, а также сооружений, расположенных вблизи места взрыва. Эта безопасность определяется расстоянием, на которое распространяется действие взрыва, выражающееся в непосредственном действии расширяющихся продуктов взрыва, действии ударной воздушной волны, в сейсмическом действии взрыва и в разлете кусков раздробленной взрывом среды.

2.2.1 Безопасные расстояния по действию воздушной ударной волны

Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением (Ро), измеряется в Паскалях (Па). Избыточное давление во фронте ударной волны рассчитывается по формуле:

кПа (2.2)

где: ?Рф - избыточное давление, кПа;

qэ - тротиловый эквивалент взрыва (qэ = 0,5·q = 0,5·5 = 2,5 кг, q - мощность взрыва, 5 кг);

R - расстояние от центра взрыва, 8 м.

При защите сооружений от разрушения их ударной воздушной волной не всегда имеется возможность выдержать такие безопасные расстояния, на которых объект не получит никаких повреждений.

Безопасные расстояния по действию воздушной ударной волны определяются в зависимости от веса заряда, рассчитаем для зоны растекления:

м, (2.3)

где С - вес (масса) заряда Аммонита 6ЖВ, 5 кг;

kв - коэффициент, зависящий от веса заряда, его расположения и характера допустимых повреждений в окружающих сооружениях (т.е. допустимой степени безопасности); применяется по таблице А.1 в Приложении А [12].

Для зоны слабых разрушений:

м, (2.4)

для зоны средних разрушений:

м, (2.5)

для зоны сильных разрушений:

м, (2.6)

для зоны полных разрушений:

 м, (2.7)

Минимальное безопасное расстояние для человека по действию на него ударной волны рассчитывается по формуле

м, (2.8)

где С вес (масса) заряда, кг.

При подсчете по формуле величина избыточного давления примерно равно 0,1 кгс/см2 и гарантирует получение контузии и другие травмы.

Если взрывные работы проводятся при отрицательной температуре воздуха, безопасное расстояние, определенное по формулам (2.3) - (2.8), должно быть увеличено не менее чем в 1,5 раза. Но так как взрывные работы на реке Белая проводятся в светлое время суток при положительных температурах, можно пренебречь увеличением безопасных расстояний.

2.2.2 Безопасные расстояния, исключающие передачу детонации от одного заряда взрывчатого вещества к другому

Ударная воздушная волна на некоторых расстояниях, сохраняя еще значительную мощность, способна вызвать детонацию во встретившемся на ее пути взрывчатом веществе. Иногда это явление бывает полезным и может быть использовано для взрывания нескольких "пассивных" зарядов взрывчатого вещества от взрыва одного "активного" заряда, взрываемого зажигательной трубкой или электродетонатором.

Однако в большинстве случаев приходится, наоборот, оберегать один заряд от взрыва соседнего заряда, т.е. располагать его на таких расстояниях, при которых был бы невозможен его взрыв. В этом случае расчет безопасного расстояния ведется по формуле

м, (2.9)

где С - вес (масса) активного заряда, кг;

D - наименьший линейный размер пассивного заряда, равный ширине заряда или удвоенной его высоте, м;

Кd - коэффициент, зависящий от свойства активного и пассивного зарядов ВВ и их расположения (таблица А.2 Приложение А).

2.2.3 Безопасные расстояния по разлету осколков

Для расчета безопасных расстояний по разлету осколков за безопасное расстояние был принят удвоенный минимально допустимый радиус опасной зоны при взрыве наружного заряда.

м, (2.10)

Параметры сейсмовзрывной волны не рассчитываются, т.к. принимается, что заряд поверхностный [12].

Таким образом, из расчетов следует, что ближайший к месту проведения работ населенный пункт Муксиново не попадает в зону действия поражающих факторов. Однако безопасные расстояния не соблюдены по действиям на людей, ликвидирующих затор и на ящик с оставшимися зарядами Аммонита 6ЖВ массой 35 кг (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Зоны воздействия поражающих факторов на окружающую среду, взрывников и ящик с зарядами

При таком взрыве получили серьезные травмы головы два взрывника, находившихся в зоне средних разрушений. Ящику со взрывчатыми материалами передалось инициирующее действие и произошла детонация взрывчатых веществ [7].

Рассчитаем параметры взрыва ящика с Аммонитом 6ЖВ, если масса взрывчатых веществ в нём равна 35 кг.

2.3 Определение параметров взрыва Аммонита 6ЖВ массой 35 кг

Расстояния воздействия воздушной ударной волны условно делят на пять зон. Используя формулу (2.3.) и таблицу А.1 Приложения А, определим радиусы зоны растекления, в которой избыточное давление во фронте ударной волны равно менее 10 кПа:

м, (2.11)

Зона слабых разрушений (10…20 кПа), в которой будут наблюдаться частичные повреждения рам, дверей, нарушение штукатурки и внутренних легких перегородок:

 м, (2.12)

Зона средних разрушений (20…30 кПа), которой присущи разрушения внутренних перегородок, рам, дверей, бараков, сараев и т.п.:

м, (2.13)

Зона сильных разрушений имеет следующие характеристики: разрушение малостойких каменных и деревянных зданий, опрокидывание железнодорожных составов, повреждение линий электропередачи, давление во фронте ударной волны от 30…50 кПа, радиус действия равен:

м, (2.14)

Зона полных разрушений, характеризуемая проломом прочных кирпичных стен, полным разрушением коммунальных и промышленных сооружений, повреждение мостов и железнодорожного полотна:

м, (2.15)

Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) рассчитывается по формуле (2.2):

кПа

где: ?Рф - избыточное давление, кПа;

qэ - тротиловый эквивалент взрыва (qэ = 0,5·q = 0,5·35 = 17,5 кг, q - мощность взрыва, 35 кг);

R - расстояние от центра взрыва, 3 м.

По формуле (2.10) минимальное безопасное расстояние для человека по действию на него ударной волны рассчитаем по формуле:

м,

Безопасное расстояние по разлету осколков рассчитывается согласно пункту 2.2.2 и за безопасное расстояние принимается удвоенный минимально допустимый радиус опасной зоны при взрыве наружного заряда.

м, (2.16)

Находим импульс волны давления i по формуле:

i = 123• (34,6)0,66 / 3 = 425,2 Па с, (2.17)

Исходя из проведенных расчетов, бригада взрывников попадает в зону избыточного давления, приводящего к летальному исходу. Обстановка по действию поражающих факторов нанесена на карту, приведенную на рисунке 2.3 [13,15].

Рисунок 2.3 - Обстановка в зоне ЧС, вызванной взрывом ящика с Аммонитом массой 35 кг

Таким образом, учитывая рисунок 2.2 и вышеизложенные расчеты можно судить о действии поражающих факторов на инфраструктуру поселка Муксиново, а также на команду взрывников, в том числе автомобиль, находящийся на берегу.

Так как здания в поселке Муксиново, попадающие в зону растекления, преимущественно деревянные одноэтажные, то степень их разрушения определяется разбитыми стеклами и развалившимися старыми гнилыми сооружениями. Автомобиль, стоящий на берегу, также попадает в зону растекления и может передать механическое воздействие на взрывчатые материалы внутри кузова, что может привести к пожару и взрыву. Команда взрывников получает смертельные травмы, несовместимые с жизнью.

3. Расчет безопасных расстояний при хранении взрывчатых веществ на складе ЗАО "Бурибаевский гок"

Взрывобезопасность необходимо обеспечивать не только при проведении взрывных работ, но и при хранении взрывчатых веществ на складах. Основным подходом в решении данной проблемы является обеспечение безопасных расстояний на стадии проектирования месторасположения хранилища до близлежащих населенных пнуктов.

Согласно "Инструкции по определению безопасных расстояний при взрывных работах и хранении взрывчатых материалов", склад взрывчатых веществ должен располагаться на безопасном расстоянии от ближайшего населенного пункта при условии, что во взрыве будет участвовать вся масса хранимых взрывчатых веществ [8].

Наибольшее количество вещества, способного участвовать во взрыве определяется массой взрывчатых материалов, находящихся во всех хранилищах склада, и составляет 120,3 тонн при максимальной загрузке.

Целью данного раздела является - расчет безопасных расстояний от склада взрывчатых веществ до близлежащих населенных пунктов, оценка риска возникновения такого взрыва.

3.1 Безопасные расстояния по действию воздушной ударной волны на здания и сооружения

По месту расположения относительно земной поверхности склады взрывчатых материалов разделяются на поверхностные, полууглубленные, углубленные и подземные.

К поверхностным относятся склады, основания хранилищ которых расположены на уровне поверхности земли; к полууглубленным - склады, здания хранилищ которых углублены в грунте ниже земной поверхности не более чем на карниз; к углубленным - у которых толща грунта над хранилищем составляет менее 15 м, и к подземным - у которых толща грунта соответственно - более 15 м.

В зависимости от срока эксплуатации склады разделяются на:

- постоянные - 3 года и более,

- временные - до трех лет,

- кратковременные - до одного года, считая эти сроки с момента завоза взрывчатых материалов.

По назначению склады взрывчатых материалов разделяются на базисные и расходные.

Безопасные расстояния по действию ударной воздушной волны при выборе местоположения складов взрывчатых материалов и тому подобных мест хранения взрывчатых материалов, а также при выборе мест размещения иных объектов в отношении складов взрывчатых материалов могут приниматься согласно формулам (2.3) - (2.10).

При расчете радиусов действия воздушной ударной волны принято выделять пять характерных зон по степени безопасности:

1) зона расстекления, в которой отсутствуют повреждения, но могут быть разбиты стекла (первая степень безопасности);

2) зона слабых разрушений, в которой происходит полное разрушение застекления, частичные повреждения рам, дверей, нарушение штукатурки и внутренних легких перегородок (вторая степень безопасности);

3) зона средних разрушений, в которой происходит разрушение внутренних перегородок, рам, дверей, бараков, сараев (третья степень безопасности);

4) зона сильных разрушений, в которой разрушаются малостойкие конструкции (четвертая степень безопасности);

5) зона полных разрушений [8,12].

Расчет безопасных расстояний по действию воздушной ударной волны на здания и сооружения производится согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах ПБ 13-407-01, по формулам:

для зоны растекления:

м, (3.1)

для зоны слабых разрушений:

м, (3.2)

для зоны средних разрушений:

м, (3.3)

для зоны сильных разрушений:

м, (3.4)

для зоны полных разрушений:

м, (3.5)

где кв - коэффициент, значение которого зависит от условий расположения и массы заряда, а также от степени допускаемых повреждений зданий и сооружений (принимается по таблице А.1 Приложения А);

С - масса заряда взрывчатого вещества, 112300 кг.

Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) рассчитывается по формуле (2.1):

кПа

где: ?Рф - избыточное давление, кПа;

qэ - тротиловый эквивалент взрыва (qэ = 0,5·q = 0,5·112300 = 56,150 кг, q - мощность взрыва, 112300 кг);

R - расстояние от центра взрыва до близлежащей деревни Макан, м.

Таким образом, полученные в результате расчетов расстояния нанесены на карту на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Зоны действия избыточного давления воздушной ударной волны

Ближайший населенный пункт деревня Макан попадает в первую зону безопасности. Остальные безопасные расстояния не превышают фактические, значит при ЧС, вызванной взрывом на складе взрывчатых веществ, здания и сооружения деревни Макан получат повреждения пятой степени, т.е. незначительные случайные повреждения застекления.

3.2 Оценка возможности возникновения аварии

Оценка риска аварии проводится по "Методическим указаниям по проведению анализа риска опасных производственных объектов Госгортехнадзора РФ" [11].

Возможные аварии на объекте ранжируют по тяжести последствий (катастрофические, критические, некритические и с пренебрежимо малыми последствиями), в соответствие которым, в виде таблицы, ставятся вероятности их реализации в год на данном объекте.

Категории аварий в соответствии с ГОСТ Р 27.310-93 трактуются следующим образом:

- катастрофический - приводит к смерти людей, потере объекта, наносит невосполнимый ущерб окружающей среде (категория А);

- критический (некритический) - угрожает (не угрожает) жизни людей, потере объекта, окружающей среде (категория В);

- с пренебрежимо малыми последствиями - не относится ни к одной из предыдущих категорий.

Применительно к случаю взрыва на складе ОАО "Бурибаевский ГОК" частоты (вероятности) и тяжесть аварии трактуются следующим образом:

Частая авария - происходящая несколько раз в год на складе взрывчатых материалов.

Вероятная авария - единичные случаи за все время существования объекта.

Возможная авария - единичные случаи на аналогичных объектах в горнорудной промышленности.

Редкая авария - единичные случаи в истории аналогичных объектов в мире.

Практически невероятная авария - принципиально возможная, хотя в мировой практике не имевшая прецедентов.

Для нашего случая ни одна из аварий к "катастрофическому исходу" не приводит, так как население и близлежащие населенные пункты не страдают даже в случае взрыва всей массы взрывчатого вещества на складе.

Наиболее опасный вариант аварии - взрыв взрывчатых материалов после загорания в хранилищах или автомобиле, когда угроза жизни не является неизбежной и существует возможность эвакуации, отнесем к критическому случаю [5,11].

К некритическому случаю отнесем сгорания взрывчатых материалов на складе или в автомобиле, приводящие к существенным повреждениям автомобиля или хранилищ и оборудования склада.

Случаи предотвращенных аварий отнесем к авариям с пренебрижимо малыми последствиями.

Учитывая статистику об авариях, а также то, что за годы функционирования объекта аварий на нем не зарегистрировано, ожидаемую частоту аварий в год оценим следующим образом:

- частая ( Р = 1 ),

- вероятная авария - случаи предотвращенных аварий (0,01 < P < 1),

- возможная авария - случаи аварийного сгорания хранящихся и перевозимых промышленных взрывчатых материалов, которые наблюдались неоднократно в отечественной и мировой практике (0,0001 < P < 0,01),

- редкая авария - случаи взрыва, которые регистрируются как единичные случаи в мировой практике хранения промышленных ВМ (0,000001 < Р < 0,0001),

- практически невероятная (Р < 0,000001).

Результаты анализа риска представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Матрица "вероятность-тяжесть последствий" аварий на складе взрывчатых материалов.

Из таблицы 3.1 видно, что риск функционирования склада ОАО "Бурибаевский ГОК" является условно приемлемым, количественный анализ риска не обязателен.

Проведение количественного анализа риска для какого-либо объекта имеет целью обосновать внесение изменений в существующую практику функционирования объекта, чтобы довести риск до приемлемого. В данном случае это типовой объект, сооруженный по типовому проекту, и размещен в соответствии с требованиями ЕПБ при ВР [8]. В связи с этим необходимость в количественном анализе риска возникает лишь при неблагополучном положении на складах такого типа в целом по отрасли.

Таким образом, существующее состояние безопасности на складе ВМ данного типа позволяет ограничиться качественным анализом риска.

4. Оценка индивидуального и социального риска

Оценка индивидуального риска позволяет проанализировать необходимость проведения возможных и достаточных мер для уменьшения взрывной опасности [11]. Индивидуальный риск - характеризует вероятность (частота) возникновения опасных факторов пожара и взрыва, возникающая при аварии в определенной точке пространства. Характеризует распределение риска.

4.1 Метод оценки индивидуального риска

Вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле:

Q(A) = Qав Q(A)ст, (4.1)

где Qав - вероятность взрыва единичного заряда Аммонита 6ЖВ, принимается равным 10-5;

Q(A)ст - статистическая вероятность развития аварии определяют по таблице 4.1

Таблица 4.1 - Статистические вероятности различных сценариев развития аварии

, (4.2)

где QП -- условная вероятность поражения человека;

Q(A) -- вероятность реализации аварий;

п -- число ветвей логической схемы.

Условная вероятность поражения человека избыточным давлением, развиваемым при взрыве 35 кг Аммонита 6ЖВ QП и.д. определяется по таблице 4.2. Для чего в начале определяется "пробит"-функция Рr, которая рассчитывается по формуле:

Рr = 5 - 0,26ln(V), (4.3)

, (4.4)

= 6,47

Рr = 5 - 0,26ln(6,47) = 4,515

Тогда из таблицы 4.2 получаем, что условная вероятность поражения человека равна 30%.

Таблица 4.2 - Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от Рr

Страницы: 1, 2, 3, 4