Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Дипломная работа

Обеспечение взрывобезопасности при ликвидации весеннего затора на реке

Уфа 2009

Реферат

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ, КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЗРЫВ, ВОЗДУШНАЯ УДАРНАЯ ВОЛНА, МОЛНИЕЗАЩИТА, ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ.

Целью дипломной работы является разработка мер по обеспечению взрывобезопасности хранения взрывчатых веществ на складе ЗАО "Бурибаевский ГОК" и проведения взрывных работ по ликвидации весеннего затора на реке Белая.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить специфику заторных наводнений, взрывной метод ликвидации заторов на реках и взрывчатые вещества, используемые при таких работах;

- смоделировать аварийную ситуацию, происшедшую при проведении взрывных работ и проанализировать вероятность её возникновения;

- рассчитать безопасные расстояния при хранении и непосредственном использовании взрывчатых материалов;

- проанализировать риск возникновения техногенной аварии на складе взрывчатых материалов и оценить индивидуальный риск при проведении взрывных работ по ликвидации затора;

- спроектировать молниезащиту для склада взрывчатых веществ;

- рассмотреть основные мероприятия по обеспечению противовзрывной защиты и предложить новые способы противовзрывной безопасности при хранении и использовании взрывчатых материалов.

Пояснительная записка дипломной работы содержит 50 страниц, рисунка 4, таблиц 4, библиограф 25, приложений 9

Содержание

1. Прогнозирование обстановки в зоне ЧС, вызванной взрывом аммонита при проведении работ по ликвидации весеннего затора

1.1 Основные термины и определения

1.2 Специфика заторных наводнений

1.3 Взрывной метод, как наиболее универсальный по борьбе с заторообразованием

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

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

1.6 Характеристика объекта исследования

1.7 Моделирование аварийной ситуации и анализ сценариев ее развития

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

2.1 Поражающие факторы взрыва Аммонита 6ЖВ

2.2 Расчет безопасных расстояний

2.2.1 Безопасные расстояния по действию воздушной ударной волны

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

2.2.3 Безопасные расстояния по разлету осколков

2.3 Определение параметров взрыва Аммонита 6ЖВ массой 35 кг

3. Расчет безопасных расстояний при хранении взрывчатого вещества на складе ОАО "Бурибаевский гок"

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

3.2 Оценка возможности возникновения аварии

4. Оценка индивидуального риска

4.1 Метод оценки индивидуального риска

4.2 Метод оценки социального риска

5. Молниезащита, расчитанная для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский гок"

5.1 Методика проектирования зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

5.2 Расчет зоны защиты двойного стержневого молниеотвода для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК"

6. Мероприятия по обепечению противовзрывной защиты

6.1 Обеспечение противовзрывной защиты на складе взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК"

6.2 Обеспечение безопасности ведения взрывных работ

7. Патентная проработка

7.1 Способ и устройство для защиты конструкций

7.2 Способ защиты окружающей среды от продуктов взрыва

Введение

Среди всех опасных природных процессов наводнения отличаются не только масштабами воздействия поражающих факторов, но и продолжительностью. Хорошо спланированные, четко и своевременно проведенные мероприятия по ликвидации последствий обеспечивают возможность избежать больших потерь населения и значительно снизить экономический ущерб при чрезвычайных ситуациях, вызванных наводнениями любых видов.

Одним из наиболее рациональных и экономически обоснованных методов борьбы с заторными наводнениями является взрывной метод. Однако использование взрывчатых веществ небезопасно и существует риск возникновения аварийных ситуаций при любом виде обращения и использования взрывчатых веществ. По данным Ростехнадзора ежегодно от взрывов конденсированных взрывчатых веществ погибает около 100 человек.

Учитывая свойства применяемых взрывчатых веществ и технологии обращения с взрывчатыми материалами, важно обеспечивать безопасность хранения взрывчатых материалов и проведения взрывных работ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- рассчитать безопасные расстояния при хранении и непосредственном использовании взрывчатых материалов;

- спроектировать молниезащиту для склада взрывчатых веществ;

Одним из главных аспектов прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций, вызванных взрывом при хранении и использовании взрывчатых материалов является социально-экономический, заключающиеся в затратах на выплату компенсаций пострадавшим и утрате собственности, а также затратах на восстановление окружающей среды.

Экологический связан с ухудшением окружающей среды в результате действия избыточного давления во фронте воздушной ударной волны взрыва и смыва загрязняющих веществ в водные объекты.

Наводнение является опасным природным явлением, возможным источником чрезвычайной ситуации, если затопление водой местности причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей, сельскохозяйственных животных и растений [28].

Заторные наводнения на реках занимают особое место среди всех опасных природных явлений, наносящих материальный ущерб, так как им присуща чрезвычайная динамичность, неопределенность времени и места наступления, а также неоднозначность последствий, что затрудняет успешность их прогнозирования.

Существует два взаимодополняющих способа борьбы с заторообразованием: превентивные и оперативные мероприятия. Одним из эффективнейших методов по ликвидации затора является взрывной метод. Такие аварийно-спасательные работы осложняются тем, что приходится работать со взрывчатыми веществами, которые представляют особую опасность при использовании, хранении и транспортировке.

Целью данного раздела является анализ сценариев развития и прогноз обстановки в зоне ЧС при взрыве аммонита, используемого для ликвидации весеннего затора.

1.1 Основные термины и определения

Взрыв - быстропротекающий (сверхзвуковой) процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме и большого количества газов, способных выполнять механическую работу разрушения и перемещения окружающей среды. В результате, в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести или приводящая к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации.

Взрывчатое вещество - неустойчивые химические соединения или смеси, чрезвычайно быстро переходящие под действием определенного импульса в другие устойчивые вещества с выделением значительного количества тепла и большого объема газообразных продуктов, находящихся под большим давлением и, расширяясь, выполняющих ту или иную механическую работу.

Детонация – процесс возбуждения химического превращения ударной волной, движущейся по массе взрывчатых веществ со сверхзвуковой постоянной скоростью.

Инициирование – воздействие начального импульса и возбуждение во взрывчатом веществе взрывчатого превращения [12].

Затор – это весеннее многослойное скопление льда в русле реки, стесняющее (уменьшающее) ее живое сечение и вызывающее подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше его. Непосредственная опасность затора льда заключается в резком и значительном подъеме уровня воды в реке, при котором вода выходит из берегов и затопляет прилегающую местность.

Ликвидация ЧС — это аварийно-восстановительные и другие неотложные работы, проводимые при возникновении чрезвычайных ситуаций и направленные на спасение жизни и сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь, а также на локализацию зон чрезвычайных ситуаций, прекращение действия характерных для них опасных факторов.

Молниеотвод - устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю. В общем случае молниеотвод состоит из опоры; молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии; токоотвода, по которому ток молнии передается в землю; заземлителя, обеспечивающего растекание тока молнии в земле [16].

Уровень воды – высота водной поверхности над условной горизонтальной плоскостью (нулем графика) в см. Если этой плоскостью является поверхность моря, то уровень обычно выражается в метрах и называется абсолютной отметкой.

Чрезвычайная ситуация – обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь дли повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей (Федеральный закон "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера).

1.2 Специфика заторных наводнений

В ряду всех стихийных бедствий наводнения занимают лидирующее положение по числу повторов, охвату территорий и суммарному среднегодовому экономическому ущербу.

Наводнение - это временное затопление водой значительных участков суши. Наводнения приводят к быстрому затоплению обширных территорий; при этом травмируются и гибнут люди, сельскохозяйственные и дикие животные, разрушаются или повреждаются жилые, промышленные, подсобные здания и сооружения, объекты коммунального хозяйства, дороги, линии электропередачи и связи. Гибнет урожай сельхозпродуктов, изменяются структура почвы и рельеф местности, прерывается хозяйственная деятельность, уничтожаются или портятся запасы сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений, строительных материалов. В ряде случаев наводнения приводят к оползням, обвалам, селевым потокам [4,18].

Классифицируют наводнения по масштабу и причиненному ущербу: низкие (незначительный ущерб, 10% сельскохозяйственных угодий), высокие (ощутимый материальный и моральный ущерб, примерно 10-15% сельскохозяйственных угодий), выдающиеся (большой материальный ущерб, 50-70% сельскохозяйственных угодий, некоторые населенные пункты), катастрофические (огромный материальный ущерб, более 70% сельскохозяйственных угодий, множество населенных пунктов, промышленных предприятий и инженерных коммуникаций) [27].

Классификация наводнений по основным причинам возникновения отображены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Классификация наводнений по причине возникновения

На территории Республики Башкортостан самыми распространёнными причинами наводнений являются половодье и образование заторов. Уровни воды в реках в результате заторов могут превысить максимальные уровни весеннего половодья и, следовательно, возможно затопление (подтопление) населенных пунктов.

Для прогнозирования ЧС, вызванных заторными наводнениями необходим анализ процесса формирования заторов, условий и причин, а также последствий для населения и территории. В таблице 1.1 перечислены основные характеристики заторов.

Таблица 1.1 – Понятие заторов на реках

Характеристика

Затор

Определение

Скопление и нагромождение поверхностного битого льда в русле реки преимущественно во время весеннего ледохода, вызывающее уменьшение живого сечения русла и связанное с этим повышение уровня воды в водотоке выше данного нагромождения.

Состав

Крупно- и мелкобитые льдины.

Время образования

В конце зимы и весной во время весеннего ледохода.

Показатели максимальных уровней

Максимальный заторный уровень, как правило, превышает уровень весеннего половодья. Величина заторного подъема – это разность между уровнем воды при заторе и уровнем весеннего половодья, если бы затор отсутствовал.

Продолжительность высокого уровня

Держится обычно 0,5-1,5 суток. Хотя случается довольно продолжительные стояния высоких уровней – до 8-15 суток, в том числе на реках европейской части России – до 6-8 суток и до 12-15 суток в азиатской части.

Условия возникновения

- сохранение ледового покрова (или значительных ледяных полей) ниже участка реки, на котором начался ледоход;

- значительная прочность льда к моменту вскрытия;

- скорость течения воды при вскрытии (более 0,6 м/сек), способствующая торошению льда и подныриванию льдин под прочный ледяной покров;

- интенсивный ледоход;

- существенное изменение уклона водной поверхности (от большего к меньшему)

Причины образования

- невыполнение местными властями и населением плановых работ по предупреждению ледовых заторов;

- двойной или тройной осенний ледоход и высокий уровень воды в период замерзания реки, как правило, предшествующие заторообразованию;

- большой объем льда в русле, обусловленный низкими температурами замерзания;

- существенная зашугованность русла с осени (на 50-80%);

- повышенная толщина ледяного покрова к началу вскрытия реки (более 0,7 м);

- большая весенняя водность при холодной весне;

- интенсивное снеготаяние (5-7мм/сут) в верховьях, сопровождающееся выпадением дождей;

- образование затора льда на пике весеннего половодья или высокая волна половодья, следующая за образованием мощного затора, создающие наиболее опасную ситуацию;

- достижение поверхностной скорости течения воды значений 0,6…0,8 м/с и более, способствующей подныриванию льдин, их подсовам под неподвижный ледяной покров или торошению у кромки ледяного покрова;

- вторичное смерзание льда из-за резкого похолодания ;

- главной же причиной образования затора льда является задержка процесса вскрытия на реках, текущих с юга на север, когда кромка ледяного покрова весной смещается сверху вниз по течению [1].

Факторы образования

1. Гидрометеорологические (интенсивность развития половодья, последоваельность вскрытия участков реки, характер распределения толщины льда, интенсивность ослабления прочности льда, суровость климата, направление течения, предшествующий ледовый режим);

2. Геоморфологические (определяющие особенности строения русла в продольном, поперечном и плановых отношениях, характер поймы, долины, наличие русловых препятствий, перекатов, мелей, островов, узостей);

3. Факторы деятельности человека (различные водохозяйственные и гидротехнические сооружения, стесняющие русло, неправильные действия людей при проведении работ, влияющих на режим стока и интенсивность ледохода).

Обычно в строении затора выделяются три характерных участка (рисунок 1.2):

- замок или "основание" затора (5), представляющий собой покрытый трещинами ледяной покров, упершийся в кромку невскрывшегося ледостава (6), заклинивший русло реки;

- собственно затор, или голова затора (2) – многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению;

- хвост затора (1) – примыкающее к затору однослойное скопление льдин вверх по течению (в зоне подпора) [1].

Длина головной части затора (замок + голова) обычно превышает ширину реки в 3…5 раз. На этом участке скопление льда имеет максимальную толщину (от 3…5 до 10…12 м). Длина всего затора (с хвостом) на крупных реках может достигать нескольких десятков километров; на средних реках – от одного до нескольких километров.

Протяженность затора

1 - хвостовая часть (хвост) затора; 2 - головная часть (голова) затора; 3 - нижняя кромка (нижняя граница) затора; 4 – верхняя кромка (верхняя граница) затора; 5 - замок затора; 6 - невскрывшийся ледостав; 7 - открытая вода

Рисунок 1.2 - Продольный разрез затора

Заторные явления характеризуются двумя поражающими факторами - подъем уровня воды и гидродинамическое давление воды.

Непосредственная опасность затора льда заключается в резком и значительном подъеме уровня воды в реке, при котором вода и лед выходят из берегов, затопляя и заваливая льдом прилегающую местность, населенные пункты, объекты экономики, сети коммуникаций, сельскохозяйственные земли и т.п. Вследствие этого состав основных характеристик последствий заторных наводнений такой же, как и при наводнениях от паводков и весенних половодий. Однако масштабы этих последствий более тяжелые, так как эти наводнения происходят при более низких температурах воздуха [29].

При разрушении заторов (особенно мощных) вниз по течению устремляется волна прорыва с большим содержанием взломанного потоком льда, что нередко приводит к затоплению ниже лежащих участков местности и разрушению дорог, мостов и других инженерных сооружений.

Кроме того, дополнительную опасность при заторах представляют навалы льда на берегах и в пойме высотой до 10…15 м. Большие массы льда давят на сооружения, ломают и сдвигают их; медленное таяние льда затрудняет проведение аварийно-восстановительных работ, сдерживает выполнение сельскохозяйственных работ.

Главными показателями, определяющими величину ущерба при заторах являются те же, что и при наводнениях: максимальный заторный уровень и интенсивность его подъема, длительность затора и затопления, площадь и глубина за топления, скорость нарастания расходов воды, правильность и своевременность прогноза и проведения предупредительных и аварийно-спасательных мероприятий, организованность спасательных служб и населения [1].

1.3 Взрывной метод, как наиболее универсальный по борьбе с заторообразованием

Борьба с заторами заключается в предотвращении их образования, снижении вероятных последствий или ликвидации уже образовавшихся заторов. Проблема борьбы с заторами решается тремя путями:

а) путем заблаговременного прогнозирования места образования затора, его мощности и своевременного принятия мер;

б) путем принятия предупредительных мер по управлению процессом образования льда и его стоком, т.е. по установлению или ослаблению причин и условий возникновения заторов (недопущению затора);

в) путем непосредственной борьбы с уже образовавшимися заторами и с заторными подъемами уровня воды (разрушение затора) [1, 27].

При установлении на основе многолетних наблюдений характеристики типа затора появляется возможность правильного прогнозирования максимального заторного уровня воды, выбора наиболее эффективных предупредительных мероприятий и способов разрушения уже образовавшегося затора.

В случае формирования затора следует спустить воду в обход затора, для чего необходимо устройство обводного канала или канала в теле затора путем применения взрывов с предварительным освобождением русла ниже затора ото льда. B случае невозможности спуска воды необходимо принять меры по разрушению затора (взрывами, бомбометанием, аэрогидродинамическими установками) при условии освобождения ото льда участка реки ниже затора.

В настоящее время известны и применяются на практике несколько методов борьбы с заторными явлениями и ликвидации ЧС, вызванных ими (таблица 1.3).

Определение наиболее эффективного метода и способа воздействия на процесс заторообразования и средств защиты от заторов базируется на результатах анализа местных условий наводнения, а также на результатах сравнения ожидаемого ущерба со стоимостью мероприятия [27]. В таблице 1.2 представлены методы ликвидации заторообразований.

Таблица 1.2 – Методы борьбы с заторами

Метод

Суть метода

Искусственное ослабление льда

Использование радиационного тепла (зачернение льда); посыпка льда химикатами (понижение температуры плавления льда за счет распределения реагентов по его поверхности); замедление роста льда зимой (применение теплоизоляции из снега и т.п.).

Применение этих методов возможно как отдельно, так и в комплексе с ледоколами или ледорезными машинами.

Используя методы искусственного ослабления льда, следует учитывать, что отдельные виды веществ, применяемых для обработки поверхности льда, экологически опасны (например, зоошлаковые материалы). Поэтому следует стремиться к применению экологически безопасных материалов или ограничить площадь обработки поверхности льда химикатами.

Механический

Использование ледорезных машин и ледоколов

Образование искусственных заторов льда

Вскрытие участка реки при низких уровнях воды; увеличение толщины и прочности ледяного покрова к периоду вскрытия затороопасного участка реки; уменьшение ледопропускной способности русла реки путем искусственного его сужения; задержание льда посредством запаней и т.п.

Позволяет задерживать ледоход в правильно рассчитанных местах, на участках в достаточной степени удаленных от прибрежных населенных пунктов и объектов экономики, что обеспечивает нормальное вскрытие и очищение ото льда затороопасного участка реки.

Выправительные работы для предупреждения заторов

Дноуглубление, русловыпрямительные и ледорегулирующие работы

Взрывной

Широко применяются в оперативной борьбе с заторами на затороопасных участках путем закладки зарядов взрывчатых веществ (ВВ) на лед, в лед и под лед. Взрывные работы особенно необходимы для разрушения мощных заторов, когда другие способы их разрушения не дают положительных результатов, и когда время на проведение мероприятий по борьбе с заторами ограничено

Борьба с заторами льда – дело весьма трудное как по условииям производства работ, так и потому, что река не может вскрыться без заторов, если они для нее характерны. В общем случае заторов нельзя избежать, их можно лишь несколько ослабить или переместить на другое место. Конечно, все сказанное относится не ко всем заторным участкам рек и не к каждому году. Главное, к чему необходимо стремиться при борьбе с заторами – это регулирование стока ледового материала, вот почему взрывной метод является наиболее рентабельным в таком случае.

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 м³/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;

- сернистые газы;

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

кПа (2.2)

где: ΔР_ф - избыточное давление, кПа;

q_э - тротиловый эквивалент взрыва (q_э = 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;

К_d – 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 (Р_ф) рассчитывается по формуле (2.2):

кПа

где: ΔР_ф- избыточное давление, кПа;

q_э - тротиловый эквивалент взрыва (q_э = 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 к_в - 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 (Р_ф) рассчитывается по формуле (2.1):

кПа

где: ΔР_ф- избыточное давление, кПа;

q_э - тротиловый эквивалент взрыва (q_э = 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.

Авария

Ожидаемая частота возникновения в год

Катастрофический исход

Критический

исход

Некритический исход

Исход с пренебрежимо малыми последствиями

Частая

невозможна

Вероятная

1-0,01

невозможна

возможна, достаточен качеств.

анализ риска

Возможная

0,01 – 0,0001

невозможна

возможна, желателен количеств.

анализ риска

возможна, достаточен качеств.

анализ риска

Редкая

0,0001 – 0,0000 01

невозможна

возможна, желателен количеств.

анализ риска

возможна, достаточен качеств.

анализ риска

возможна, анализ риска не требуется

Практически невероятная

< 0,000001

возможна, желателен количеств.

анализ риска

возможна, достаточен качеств.

анализ риска

возможна, достаточен качеств.

анализ риска

возможна, анализ риска не требуется

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) = Q_ав·Q(A)_ст, (4.1)

где Q_ав – 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

Сценарий аварии

Вероятность

Безопасные расстояния меньше фактических, взрыв ящика с запасом Аммонита 6ЖВ не происходит

0,774

Безопасные расстояния превышают фактические, но взрыв ящика с взрывчатыми материалами не развивается

0,164

Безопасные расстояния превышают фактические, ящик с взрывчатыми материалами взрывается

0,062

Итого

Вероятность взрыва ящика с запасом взрывчатых материалов с образованием воздушной ударной волны:

Q_и.д = 10^-5 · 0,164 = 0,164·10^-5 год ^-1

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

Из расчетов раздела 2 на расстоянии 3 м избыточное давление Р составляет 285,9 кПа; импульс i волны давления – 425,2 Па · с;

Индивидуальный риск R, год^-1, определяют по формуле

, (4.2)

где Q_П — 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 Q_{П и.д.} определяется по таблице 4.2. Для чего в начале определяется "пробит"-функция Р_r, которая рассчитывается по формуле:

Р_r = 5 – 0,26·ln·(V), (4.3)

, (4.4)

= 6,47

Р_r = 5 – 0,26·ln·(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 Р_r

Условная

вероятность поражения, %

Р_r

2,67

2,95

3,12

3,25

3,36

3,45

3,52

3,59

3,66

3,72

3,77

3,82

3,90

3,92

3,96

4,01

4,05

4,08

4,12

4,16

4,19

4,23

4,26

4,29

4,33

4,36

4,39

4,42

4,45

4,48

4,50

4,53

4,56

4,59

4,61

4,64

4,67

4,69

4,72

4,75

4,77

4,80

4,82

4,85

4,87

4,90

4,92

4,95

4,97

5,00

5,03

5,05

5,08

5,10

5,13

5,15

5,18

5,20

5,23

5,25

5,28

5,31

5,33

5,36

5,39

5,41

5,44

5,47

5,50

5,52

5,55

5,58

5,61

5,64

5,67

5,71

5,74

5,77

5,81

5,84

5,88

5,92

5,95

5,99

6,04

6,08

6,13

6,18

6,23

6,28

6,34

6,41

6,48

6,55

6,64

6,75

6,88

7,05

7,33

–

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

7,33

7,37

7,41

7,46

7,51

7,58

7,65

7,75

7,88

8,09

По формуле (4.2) определяем индивидуальный риск:

R = 0,164·10^-5 · 0,3 = 4,92·10^-7 год^-1.

Из анализа расчетов следует, что индивидуальный риск равен 4,92·10^-7 год^-1 и лежит в промежутке 10^-8 год^-1< 4,92·10^-7 год^-1 < 10^-6 год^-1, т.е. использование взрывчатых веществ может быть реализовано только после проведения возможных и достаточных мер для уменьшения взрывоопасности.

4.2 Метод оценки социального риска

Для вычисления социального риска территория вокруг эпицентра взрыва делится на две зоны поражения. Для каждой из зон определяется средняя условная вероятность поражения человека и среднее число людей, находящихся в данной зоне, рассчитывается ожидаемое число погибших N. В случае если при любом варианте развития аварийной ситуации N меньше 10 (в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 социальный риск допускается оценивать по поражению не менее 10 человек), социальный риск принимается равным 0 [20].

5. Молниезащита склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский гок"

В соответствии с Федеральным Законом "О защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера" для обеспечения безопасности на складе взрывчатых веществ необходимо спроектировать молниезащиту [21].

Цель данного раздела заключается в расчете основных характеристик двойного стержневого молниеотвода.

5.1 Методика проектирования зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины L_max. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h₀, r₀) производится по формулам таблицы 5.1 для одиночных стержневых молниеотводов.

Таблица 5.1 - Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Надежность защиты р_з

Высота молниеотвода h, м

Высота конуса h₀, м

Радиус конуса r₀, м

0,9

От 0 до 150

0,87h

1,5h

0,99

От 0 до 30

0,8h

0,95h

От 30 до 100

0,8h

[0,95-7,1410^-4(h-30)]h

От 100 до 150

0,8h

[0,9-10^-3(h-100)]h

0,999

От 0 до 30

0,75h

0,7h

От 30 до 100

[0,75-4,2810^-4(h-30)]h

[0,7-1,4310^-3(h-30)]h

От 100 до 150

[0,72-10^-3(h-100)]h

[0,6-10^-3(h-100)]h

Размеры внутренних областей определяются параметрами h₀ и h_c, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L  L_c граница зоны не имеет провеса (h_c = h₀). Для расстояний L_c  L  L_max высота h_cопределяется по выражению:

(5.1)

Входящие в него предельные расстояния L_max и L_c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением [16,26].

Таблица 5.2 - Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Р_з

Высота молниеотвода h, м

L_max, м

L₀, м

0,9

От 0 до 30

5,75h

2,5h

От 30 до 100

[5,75-3,5710^-3(h-30)]h

2,5h

От 100 до 150

5,5h

2,5h

0,99

От 0 до 30

4,75h

2,25h

От 30 до 100

[4,75-3,5710^-3(h-30)]h

[2,25-0,01007 (h-30)]h

От 100 до 150

4,5h

1,5h

0,999

От 0 до 30

4,25h

2,25h

От 30 до 100

[4,25-3,5710^-3(h-30)]h

[2,25-0,01007 (h-30)]h

От 100 до 150

4,0h

1,5h

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

максимальная полуширина зоны r_х в горизонтальном сечении на высоте h_x:

(5.2)

длина горизонтального сечения L_x на высоте h_x  h_c:

(5.3)

причем при h_x < h_cL_x = L/2;

ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2r_cx на высоте h_x  h_c:

(5.4)

Пользуясь данной методикой можно спроектировать молниезащиту для склада Аммонита 6ЖВ ОАО "Бурибаевский ГОК".

5.2 Расчет зоны защиты двойного стержневого молниеотвода для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК"

Исходными данными для решения поставленной задачи являются:

Длина здания склада L = 100 м;

Высота молниеотвода h = 20 м;

Необходимая степень защиты Р_з = 0,999.

Из таблицы 5.1 определяются высота и радиус конуса защиты:

h₀ = 0,7 ∙ h = 0,7 ∙ 20 = 14 м,

r₀ = 0,6 ∙ h = 0,6 ∙ 20 = 12 м,

Из таблицы 5.2 определяются предельная величина L_max и величина L_c:

L_max = 4,25 ∙ h = 4,25 ∙ 20 = 85 м,

L_c = 2,25 ∙ h = 2,25 ∙ 20 = 45 м,

Учитывая условие L_c  L  L_max, можно определить высоту h_c:

h_c = м,

Определим длину и ширину горизонтального сечения на высоте h_х = 3 м (h_х< h_с):

l_x = L/2 = 100/2 = 50 м,

r_cx= м,

r_x = м,

Определим длину и ширину горизонтального сечения на высоте h_х = 10 м (h_х> h_с):

l_x = м,

r_x = м,

По данным расчетам на рисунке 5.2 приведен чертеж молниезащиты для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК".

Рисунок 5.2 – Молниезащита, рассчитанная для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК"

Таким образом, изучена методика проектирования стержневого молниеотвода и рассчитаны основные параметры двойного стержневого молниеотвода для склада взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК" [5].

Высота молниеотвода равна 20, высота молниеприемника - 6 метров, радиус защиты 12 м.

Данная молниезащита обеспечивает 0,999 надежность защиты.

6. Мероприятия по обепечению противовзрывной защиты

Противовзрывная безопасность обеспечивается как при хранении на складах взрывчатых веществ, так и при проведении взрывных работ по ликвидации весенних заторов. Важно отметить, что одним из самых распространенных методов обеспечения противовзрывной защиты – это соблюдение техники безопасности при обращении и хранении взрывчатых веществ, а также всевозможные технические решения по снижению риска возникновения аварийных ситуаций [29].

Целью данного раздела является разработка необходимых требований по обеспечению противовзрывной защиты.

6.1 Обеспечение противовзрывной защиты на складе взрывчатых веществ ОАО "Бурибаевский ГОК"

Для склада взрывчатых материалов емкостью 50 т и более должны разрабатываться декларация безопасности и план ликвидации аварий, определяющий порядок действий в аварийных ситуациях. Такие планы для складов (кроме подземных) подлежат утверждению юридическим владельцем склада, руководителем организации (шахты, рудника, карьера и т.п.) по согласованию с территориальными органами ГПС. Для подземных складов взрывчатых материалов меры по ликвидации возможных аварий должны включаться в общий План ликвидации аварий [5, 7].

Для предотвращения аварийных ситуаций на складе необходимо выполнять мероприятия по уменьшению риска их возникновения, а именно:

- проектировать хранилища с учетом требований пожарной безопасности (очистка территории склада и вокруг нее от растительности, применение по возможности негорючих материалов для оборудования помещений);

- содержать в технически исправном состоянии системы противопожарной безопасности, проводить их своевременную ревизию и ремонт;

- содержать в технически исправном состоянии систему молниезащиты, электроснабжения, проверять заземления, осуществлять своевременный ремонт;

- постоянные и временные склады взрывчатых материалов должны иметь два вида освещения - рабочее и резервное (аварийное).

- соблюдать требования по условиям хранения ВМ;

- строго ограничить пропускной режим на складе, обеспечить надежную охрану склада.

- содержать в технически исправном состоянии средства связи и проводить своевременный ремонт ограждения склада;

- организовывать аттестацию лиц, ответственных за проведение работ на складе взрывчатых материалов; проверять знания персонала норм ЕПБ при ВР и пожарной безопасности;

- вырубать на территории склада и запретной зоны вокруг него деревья и кустарники, а сухая трава, заросли, хворост и другие легковоспламеняющиеся предметы должны быть убраны.

- разрабатывать мероприятия по совершенствованию взрывного дела.

Кроме того, хранилища взрывчатых материалов постоянных складов должны устраиваться из несгораемых материалов.

При устройстве каркасно-засыпных стен и перегородок в качестве засыпки разрешается применять тощий бетон, шлак или пропитанные известковым молоком опилки.

Стены каркасно-засыпных и бревенчатых хранилищ взрывчатых материалов и перегородки должны быть покрыты несгораемым составом или оштукатурены с внутренней и наружной сторон. Деревянные потолки в хранилищах взрывчатых материалов должны быть оштукатурены или покрыты несгораемым составом [8,20].

В местностях с сухим климатом разрешается возведение глинобитных хранилищ, а также хранилищ из сырцового или саманного кирпича.

Крыши хранилищ должны быть сооружены из несгораемых материалов или покрыты несгораемым составом изнутри и снаружи.

Хранилища необходимо устраивать так, чтобы температура воздуха в них не могла подниматься выше 30°С. Каждое из хранилищ должно иметь чердачное помещение (при железобетонных перекрытиях устройство чердачных помещений не обязательно).

Для снижения действия поражающих факторов потенциально возможных ЧС, вызванных авариями было бы актуально:

- обеспечить периметр хранилища камерами наблюдения;

- прожекторы установить не только по внешнему контуру, но и на самой территории, для лучшего наблюдения за территорией склада;

- телефон и пункт радиосвязи установить как минимум в трех местах, а не в одном, как это существует в данный момент.

При проведении взрывных работ по охране объектов от повреждения ледоходом и паводковыми водами допускается кратковременное (не более 30 суток) хранение взрывчатых материалов на специальных площадках. Для производства массовых взрывов, геофизических и других разовых работ срок кратковременного хранения взрывчатых материалов не должен превышать 90 суток. При этом во всех случаях взрывчатые материалы необходимо размещать на деревянном настиле высотой не менее 20 см от земли и под навесом или брезентовым покрытием.

6.2 Обеспечение безопасности ведения взрывных работ

Взрывные работы требуют профессионального отбора и обязательной аттестации лиц, привлекаемых для ликвидации весенних заторов. Ежегодно в предпаводочный период группа взрывников в количестве 5 человек проверяется специальной комиссией на готовность к проведению взрывных работ. На основании чего выдается разрешение на проведение взрывных работ по ликвидации весенних заторообразований.

Непосредственно перед взрывом льда производится инструктаж лиц, занятых на взрывных работах.

Взрывание зарядов взрывчатых веществ должно проводиться по оформленной в установленном порядке технической документации (проектам, паспортам и т.п.). С такими документами персонал, осуществляющий буровзрывные работы, должен быть ознакомлен под роспись. Разовые взрывы зарядов в шпурах для доведения контура выработки до размеров, предусмотренных проектом, удаления навесов, выравнивания забоя, подрывки почвы выработки, расширения выработки при перекреплении и опытном взрывании, а также в целях ликвидации отказов разрешается проводить по схемам. Схема составляется и подписывается лицом технического надзора, осуществляющим непосредственное руководство взрывными работами, и на шахтах, опасных по газу или пыли, подлежит утверждению техническим руководителем шахты. В схеме указываются расположение шпуров, масса и конструкция зарядов, места расположения постов и укрытия взрывника, необходимые дополнительные меры безопасности. Со схемой под роспись должен быть ознакомлен взрывник (мастер-взрывник) [8].

По прибытию на место ликвидации необходимо провести разведку ледяного покрова и торосистых мест. Лед проверяется не менее чем двумя рабочими, которые двигаются на расстоянии 3…4 м друг от друга, идущий впереди проверяет пешней лед. Если пешня пробивает лед с одного удара, прекращается движение в этом направлении и выбирается другой путь. Передвижение по льду в туман, пургу, сильный снегопад запрещается.

Взрывник, находящийся на непрочном льду, должен быть в спасательном жилете, иметь багорик и легкую доску, по которой передвигается. Старший взрывник должен иметь спасательную веревку для оказания первой помощи пострадавшим.

Далее определяется безопасное расстояние для людей, которое зависит от вида работ, массы одновременно взрываемых зарядов и глубины их погружения в воду. Определив расстояние, взрывники укладывают в лодку или ящик не более 20 зарядов массой до 40 кг и укрывают их брезентом.

Заряды, боевики и детонаторы к лункам подносят только взрывники. Запрещается инициирование зарядов или сети детонационного шнура в пределах опасной зоны с мотокатера или моторной лодки.

Бросание зарядов на плывущие льдины, на участки уплотнения шуги или заторы с берега, либо непосредственно с защищаемого сооружения допускается в исключительных случаях. Такую работу может выполнять только взрывник, имеющий практический стаж на ледокольных работах не менее двух сезонов. Заряды необходимо бросать по одному.

Длина огнепроводного шнура (зажигательной трубки) бросаемых зарядов должна быть не менее 15 и не более 25 см.

При производстве взрывных работ обязательна подача звуковых, а в темное время суток, кроме того, и световых сигналов для оповещения людей. Запрещается подача сигналов голосом, а также с применением взрывчатых материалов.

Значение и порядок сигналов:

а) первый сигнал - предупредительный (один продолжительный). Сигнал подается при вводе опасной зоны;

б) второй сигнал - боевой (два продолжительных). По этому сигналу проводится взрыв;

в) третий сигнал - отбой (три коротких). Он означает окончание взрывных работ.

На заторах и льдинах во время взрывов находиться запрещено. На границах опасной зоны выставляют посты охраны, у них должны быть красные флажки. В необходимых случаях можно привлечь сотрудников милиции [8,13].

Таким образом, в разделе представлены основные требования взрывобезопасности при обращении взрывчатых веществ.

Рассмотрены технические решения по повышению устойчивости функционирования склада ОАО "Бурибаевский ГОК".

В следующем разделе будут предложены патентные проработки, позволяющие снизить вероятность возникновения взрыва при хранении и использовании взрывчатых веществ.

7. Патентная проработка, обеспечивающая безопасность обращения аммонита 6ЖВ

Современное общество все больше и больше старается оградить себя и окружающую природную среду от вредных влияний техносферы. Поэтому актуальны стали разработки новых веяний различных технологий. При защите населения и территории от взрывов конденсированных взрывчатых веществ, необходимо обеспечить безопасность при хранении и непосредственном использовании взрывчатых веществ [14]. Цель данного раздела – предложить новые методы для обеспечения безопасности склада взрывчатых веществ и проведения взрывных работ при ликвидации затора.

7.1 Способ и устройство для защиты конструкций

Способ защиты конструкций, содержащих взрывчатые вещества, заключается в подрыве дополнительного заряда взрывчатого вещества, который отличается тем, что перед защищаемой конструкцией (склад взрывчатых веществ) размещают экран, на его внутреннюю поверхность наносят взрывчатое вещество, которое при помощи каналов, заполненных взрывчатым веществом, соединяют с внутренней поверхностью основного взрывчатого вещества, прилегающего к метаемой пластине. Причем экран располагают по отношению к внешней поверхности основного взрывчатого вещества на расстоянии:

, (7.1)

, (7.2)

, (7.3)

где - расстояние между экраном и преградой;

х - расстояние от точки соударения тела с экраном до детонационного канала;

l0 - толщина экрана с нанесенным на него слоем ВВ;

l' - толщина основного заряда ВВ;

D - скорость детонационной волны в инициирующем ВВ;

- средняя скорость движения тела через экран и нейтральный слой (воздух, наполнитель) толщиной .

Данная конструкция позволяет защитить склад от механических воздействий, в частности передачи инициирующего действия от других взрывов. А также позволит защитить на некоторое время от начавшегося пожара [25].

7.2 Способ защиты окружающей среды от продуктов взрыва

Изобретение относится к средствам защиты от воздействия взрыва и предназначено для повышения безопасности вблизи взрывоопасных объектов в аварийных ситуациях. Техническим результатом изобретения является ослабление взрывной ударной волны и поглощение вредных диспергированных частиц при взрыве и может быть использовано при транспортировании и хранении взрывоопасных объектов, содержащих взрывчатые и радиоактивные вещества. Для этого создают преграду вокруг взрывоопасного объекта. Преграду выполняют в виде двух слоев, один за другим. При этом первый слой рассекателей размещают по радиусу на пути расходящихся от эпицентра продуктов взрыва (ПВ) с содержащимися в них опасными диспергированными частицами. Второй слой размещают на пути сформированных струйных течений с зазором по отношению к первому. Преграду из второго слоя выполняют из фрагментов-поглотителей (ФП), сорбирующих опасные вещества импактированием, и с радиальным смещением ФП по отношению к рассекателям первого слоя. Зазор между слоями рассекателей и ФП заполняют пеноаэрогелеобразующей массой, взаимодействующей с газовыми потоками. При этом аэробаллистические параметры, массу, количество и размеры ФП выбирают из соотношения:

, (7.4)

где V - средняя скорость разлета рассекателей, определяемая давлением продуктов взрыва, аэробаллистическим коэффициентом и массой каждого рассекателя и каждого ФП; N - количество рассекателей; - время газодинамической фильтрации (время прохода ПВ через слои); А - размер ФП, поглощающего вредные вещества, сконцентрированные газодинамическими струями, после прохождения первого слоя [25].

Рисунок 7.1 – Схема преград, позволяющих обеспечить безопасность окружающей среды при взрыве

Выводы

В ходе разработки дипломной работы:

- изучены специфика заторных наводнений, взрывной метод ликвидации заторов на реках и взрывчатые вещества, используемые при таких работах;

- смоделирована аварийная ситуация, происшедшая вследствие взрыва Аммонита 6ЖВ при проведении взрывных работ и проанализирована вероятность её возникновения;

- рассчитаны безопасные расстояния при хранении и непосредственном использовании взрывчатых материалов;

- проанализирован риск возникновения техногенной аварии на складе взрывчатых материалов и оценен индивидуальный риск при проведении взрывных работ по ликвидации затора;

- спроектирована молниезащита для склада взрывчатых веществ;

- рассмотрены основные мероприятия по обеспечению противовзрывной защиты и предложены новые способы противовзрывной безопасности при хранении и использовании взрывчатых материалов – защита конструкций и окружающей природной среды.

Список литературы

1. В.А. Вузин, А.Г. Василевский, А.Б. Векслер, Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках РФ и борьбе с ними, М., ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2008

2. Руднев А.С. Опыт борьбы с заторами льда на Лене. Труды КСГ, вып. 56, 1970

3. Попов Е.Г. Заторы льда и проблемы борьбы с ними. - Метеорология и гидрология, 1968, № 8

4. Фаухутдинов А.А., Методические рекомендации председателям противопаводковых комиссий муниципальных образований Республики Башкортостан по выполнению комплекса противопаводковых мероприятий, Уфа, 2006

5. Декларация промышленной безопасности "Базисный склад взрывчатых материалов ОАО "Бурибаевский ГОК", 2003

6. Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Учебник для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Издательский центр "Академия", 2003. — 336с

7. Безопасность взрывных работ в промышленности. М., Недра,1992 г.

8. Единые правила безопасности при взрывных работах, ПБ 13-407-01, М. ГУП "Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России". 2001 г.

9. Б.А.Эпов. Основы взрывного дела. М., 1974 г.

10. Защита населений и территорий в чрезвычайных ситуациях, под общей редакцией Фалеева М.И., ГУН ОБЛИЗДАТ, Калуга, 2001, - 207 с.

11. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов, РД 03-418-01, Госгортехнадзор РФ, 2001 г.

12. Методические указания для практических занятий по курсу "Тактика спасательных работ и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций". Составитель: Ю.М.Планида.

13. Руководство по подрывным работам (РПР-69), Воениздат, М-69.

14. Взрывчатые вещества: учеб. пособие Красногорская Н. Н., Эйдемиллер Ю. Н., Планида Ю. М, Ганцева Е. М. УГАТУ - Уфа: УГАТУ, 2006. - 78 с.

15. Методические рекомендации по проведению взрывных работ по ликвидации заторов, ЗАО "Бурибаевский ГОК", 2007 – 25 с.

16.СО 153-34.21.122-2003 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций"

17.ГОСТ Р 22.0.06-95 Источники природных чрезвычайных ситуаций. Поражающие факторы

18. ГОСТ Р 22.0.11-99 Предупреждение природных ЧС

19. ГОСТ Р 22.0.05-94 "Техногенные чрезвычайные ситуации",

20. ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов"

21. ФЗ РФ "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" от 18.12.2006 N 232-ФЗ

22. Постановление от 21 мая 2007 г. N 304 "О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера"

23. Красногорская Н.Н., Ганцева Е.М., Планида Ю.М., Эйдемиллер Ю.Н., Тезаурус, Уфа, 2003

24. http\\www.mchsrb.ru Отчёт о паводках за 2006, 2007 года

25. http\\www.fips.ru

26. Шойгу С.К., Обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации ЧС, 1, 2 и 3 книги, М., 1997

27. Электронное учебное пособие, Предупреждение и ликвидация ЧС

28. Учебник спасателя, МЧС РФ, М., 1998

29. Аварии и катастрофы, предупреждение и ликвидация последствий, М., 1996, Книга 2, - 321 с.

30. Годовой отчёт о деятельности федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2008 году, М, 2009

Приложение

Таблица Б.1 - Классификация взрывчатых материалов по группам совместимости

Группа совместимости

(опасности)

Вещества, изделия

Инициирующие взрывчатые вещества

Изделия, содержащие инициирующие взрывчатые вещества

Метательные взрывчатые вещества и другие дефлагирующие взрывчатые вещества или изделия, содержащие их (бездымный порох)

Вторичные детонирующие взрывчатые вещества; дымный порох; изделия, содержащие детонирующие взрывчатые вещества без средств инициирования и метательных зарядов (детонирующего шнура)

Изделия, содержащие вторичные детонирующие вещества без средств инициирования, но с метательным зарядом (кроме, содержащих легковоспламеняющуюся жидкость)

Изделия, содержащие вторичные детонирующие вещества, средства инициирования и метательные заряды, или без метательных зарядов

Пиротехнические вещества и изделия, содержащие их

Изделия, содержащие чрезвычайно нечувствительные детонирующие вещества

Вещества или изделия, упакованные или сконструированные так, что при случайном срабатывании любое опасное проявление ограничено самой упаковкой, а если тара разрушена огнем, то эффект взрыва или разбрасывания ограничен, что не препятствует проведению аварийных мер или тушению пожара в непосредственной близости от упаковки