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.

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.

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.

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

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 м?/сек. Река замерзает, как правило, во второй декаде ноября, вскрывается -- в середине апреля. Длина реки 1430 км. Площадь бассейна 142 тыс. м². Течет с юга на север, насчитывает более 10 крупных притоков и множество мелких, имеет различные резкие и крутые повороты, сужения и расширения, многочисленные острова и уклоны от 10%. Такая структура благоприятно сказывается для весенних заторообразований [31]. Створ р. Белая - с. Охлебинино ежегодно подвергается весеннему паводочному затоплению, однако специфическое строение русла на крутом повороте в данном створе способствует образованию заторов, тем самым увеличивая вероятность поднятия уровня реки и затопления населённых пунктов, расположённых выше по течению. На рисунке 1.2 представлен космический снимок затороопасного участка реки Белая.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При хранении в бумажной упаковке гарантийный срок хранения 3 месяца.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Возможными причинами возникновения искры могли стать:

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

- попадание посторонних предметов при засыпке взрывчатого вещества в бункер;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

- неправомерные действия персонала [5,30].

1.7 Моделирование аварийной ситуации и анализ сценариев ее развития

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



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

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

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

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

Дерево отказов такого сценария приведено на рисунке 2.5.



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

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

Вероятность реализации события Г:

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

Вероятность возникновения детонации (событие Б) равна:

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

Вероятность механического воздействия поражающих факторов других взрывов (В):

Р(В) = 2,1·10^-6 · 4·10^-3 = 8,4·10^-7

Вероятность головного события, аварийного взрыва аммонита, равна:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.1 Поражающие факторы взрыва Аммонита 6ЖВ

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

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

Взрывчатые характеристики Аммонита 6ЖВ:

- теплота взрыва - 950 ккал/кг;

- температура продуктов взрыва 2600°С;

- скорость детонации - 5000 м/с;

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

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

Физико-химические характеристики:

- чувствительность к механическим и тепловым воздействиям;

- химическая и физическая стойкость;

- плотность.

Основными поражающими факторами при взрыве Аммонита 6ЖВ являются:

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

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

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

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

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

Устойчивость (скорость) детонации зависит от:

- характеристики ВВ;

а) тип ВВ, из каких элементов состоит;

б) степень раздробленности (дисперсности);

в) плотность ВВ в заряде.

- диаметра заряда;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

L = 140 · n ·, (2.1)

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

n - показатель действия взрыва;

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

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

- окись углерода;

- окислы азота;

- 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: ?Р_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.