ОЦІНКА НАСЛІДКІВ АВАРІЇ НА ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНОМУ ОБ’ЄКТІ  01.11.2013 23:19

ОЦІНКА НАСЛІДКІВ АВАРІЇ НА ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНОМУ ОБ’ЄКТІ

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

Навчальною метою заняття є надати студентам практику з розв’язання типових задач з оцінки наслідків аварії на вибухонебезпечному об’єкті, формулювання висновків та визначення заходів захисту виробничого персоналу в умовах надзвичайної ситуації.

        

         ЛІТЕРАТУРА: Демиденко Г.П. и др. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения. Справочник.- К.: Вища школа, 1989. С. 87 – 131.

 

УМОВА.  На відстані L від виробничого цеху розташований об'єкт, на якому знаходяться Q тон вибухонебезпечної речовини. Під час можливої аварії з вибухом цех може опинитись в осередку ураження.

 

         ЗАВДАННЯ. Оцінити можливі наслідки впливу на цех аварії на вибухонебезпечному об'єкті згідно з вихідними даними, які наведені в додатку 5, відповідно до заданого варіанту.

 

Під час оцінки обстановки розв’язати такі задачі:

Задача 1. Визначити, в яку зону руйнувань може потрапити цех.

Задача 2. Визначити, які очікуються руйнування елементів цеху.

Задача 3. Визначити, яка очікується пожежна обстановка в районі розташування цеху.

Задача 4. Визначити, як може вплинути вибух на виробничий персонал цеху.

Задача 5. Розробити рекомендації, спрямовані на недопущення або зменьшення ураження людей та руйнування елементів цеху.

 

         ЗВІТНІСТЬ. Звіт про виконану роботу подається викладачу на стандартних аркушах нелінованого паперу формату А4 по формі:

 

ОЦІНКА ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНОЇ ОБСТАНОВКИ

 

Група, прізвище та ім‘я студента, варіант.

1. Ступінь руйнування елементів цеху.

2. Прогнозований характер пожеж.

3. Ступінь можливих уражень виробничого персоналу.

4. Висновки і рекомендації.

 

Зразок підсумкової таблиці 3.1

 

Зона руйнування	Елементи цеху	Ступінь руйнування	Пожежна обстановка	Ступінь ура ження людей
∆ Рф , кПа	1. Будівля 2. Верстати 3. Трубопроводи 4. Кабельні лінії 5.Контрольно-вимірювальна апаратура

ВИСНОВКИ

1.                                                             3.

2.                                                             4.

 

МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ

Особливо небезпечними за своїми наслідками є аварії на вибухонебезпечних об'єктах. До вибухонебезпечних відносять не лише об'єкти, на яких виробляють або зберігають вибухові речовини (тротил, тетрил, гексоген та ін.), а і ті, на яких утворюються вибухонебезпечні суміші з повітрям горючих речовин у дрібно-дисперсійному стані (вугільний пил, деревинне борошно, цукрова пудра та ін.).

Найчастіше вибухають суміші з повітрям вуглеводневих сполук (метану, пропану, бутану) та їх похідних.

Наслідками таких вибухів є руйнування будівель, споруд, обладнання, пожежі, ураження людей.

 

ДЕЯКІ ТИПОВІ ЗАДАЧІ

Задача 1. Визначення ступеню руйнувань елементів цеху під час вибуху.

Задача 2. Визначення очікуваного характеру пожеж.

Задача 3. Оцінка можливих уражень виробничого персоналу

 

Задача 1. Визначення ступеню руйнувань

елементів цеху під час вибуху

Ступінь руйнувань будівель, споруд, обладнання залежить від їх міцності та величини надмірного тиску (∆Р_ф) ударної хвилі. Величина надмірного тиску, в свою чергу, залежить від кількості (Q) вибухової речовини та відстані від досліджуваної точки до центру вибуху (L).

Під час вибуху газоповітряної суміші вуглеводневих продуктів створюється осередок ураження, який поділяють на три зони.

Зона І детонаційної хвилі знаходиться в межах хмари вибуху і має радіус

,    м                                                        (3.1)

де      Q, т - кількість вуглеводневого продукту.

В межах цієї зони надмірний тиск ∆Рф=1700кПа.

Зона II дії продуктів вибуху охоплює територію, де після вибуху знаходяться продукти газоповітряної суміші внаслідок її детонації, і має радіус

,    м                                                    (3.2)

Надмірний тиск в межах цієї зони розраховується за формулою:

+50,    кПа                                        (3.3)

де      L, м - відстань від центру вибуху до обраної точки в межах зони II.

Зона IIIдії повітряної ударної хвилі. Надмірний тиск в цій зоні може бути розрахований за формулою:

,    кПа                       (3.4)

де      L, м - відстань від центру вибуху до обраної точки в межах зони III,

або може визначатись за допомогою графіків (рис.3.1, 3.2).

Під час вибуху вибухової речовини (тротилу, тетрилу, гексогену та ін.) залежність надмірного тиску від кількості вибухової речовини і відстані до центру вибуху є різною для різних речовин. Так, під час вибуху тротилу

,    кПа (3.5)

де      L, м - відстань від центру вибуху.

Для розрахунків надмірного тиску під час вибуху інших вибухових речовин використовують поправочні коефіцієнти

,       (3.6)

         В наведену вище формулу підставляється значення

                                               Q = К_вр • Q_вр ,                                        (3.7)

де      Q _вр - кількість відповідної вибухової речовини,т.

 

        0,1     0,2 0,3   0,5      1        2    3 4 5       10      20        50      100  200      500     1000      3000       10000

 

Рис.3.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості пропану і відстані до центру вибуху.

         Безпечну відстань та безпечну кількість вибухонебезпечної речовини  при наявності значення надмірного тиску можна визначити за допомогою графіків (рис.3.1 та3.2).

Рис.3.2. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і відстані до центру вибуху.

Після того, як визначено величину надмірного тиску, що очікується в районі цеху, можна оцінити ступінь руйнувань будівлі та інших елементів цеху (додаток 1).

 

Приклад.

Умова.Визначити можливий ступінь руйнування будівлі цеху зі збірного залізобетону, що знаходиться на відстані 800 м від сховища, де зберігаються 300 т зрідженого пропану.

Розв'язання:

1) 3 графіків (рис.3.1) знаходимо величину надмірного тиску ударної хвилі на відстані L=800 м від центру вибуху 300 т пропану. Це буде ∆Рф =25 кПа.

2) 3 додатку 1 визначаємо, що будівля зі збірного залізобетону від ударної хвилі з надмірним тиском 25кПа отримає середні руйнування (додаток 2).

Висновок: Під час аварії на об'єкті з вибухом 300 т пропану будівля цеху може отримати середні руйнування.

З додатку 2 визначаємо, що це: руйнування даху, внутрішніх перегородок, вибиті двері та вікна, у капітальних стінах можливі тріщини.

 

Задача 2. Визначення очікуваного характеру пожеж.

Внаслідок вибухів на промислових об'єктах можуть виникати окремі або суцільні пожежі.

Окрема пожежа виникає в окремій будівлі чи споруді.

Суцільна пожежа характеризується тим, що упродовж 1-2 годин вогонь охоплює до 90% всіх будівель і споруд об'єкту.

Очікуваний характер пожеж з урахуванням наведених чинників можна визначити за допомогою табл. 3.2.

 

 

Можлива пожежна обстановка після вибуху

Таблиця 3.2

	Характер забудови та категорія пожежної безпеки виробництва	Ступінь вогнестійкості будівель	DРф, кПа	Очікувана обстановка
				Упродовж перших 30 хв	Через 1-2 години після вибуху
1	Міська забудова або виробництво В, Г, Д категорій пожежної безпеки	IV, V   III   I, II	10-20   >20   20-50	Окремі пожежі	Суцільні пожежі при щільності забудови: Щ>10%   Щ>20%   Щ>30%
2	Виробництво А і Б категорій пожежної безпеки	I - V	10-50	Окремі пожежі, що швидко перетворюються в суцільні і супроводжуються вибухами та руйнуванням виробничого устаткування

Ймовірність виникнення та розповсюдження пожежі залежить від таких чинників:

• · ступеню руйнувань будівель і споруд під час вибуху;
• · категорії пожежної безпеки виробництва (додаток 3);
• · ступеню вогнестійкості будівель і споруд (додаток 4);
• · щільності забудови об'єкту (Щ);метеорологічних умов та ін.

ПРИМІТКА: Щільність забудови об'єкту визначається за формулою

Щ=(Sз/Sт)100%,                                               (3.8)

де      Sз - загальна площа всіх забудов об'єкту; S_Т - площа території об'єкту.

Приклад:

Умова: Визначити можливу пожежну обстановку після вибуху, якщо в районі розташування столярного цеху очікується надмірний тиск ударної хвилі 30кПа. Будівля цеху цегляна з границею вогнетривкості несучих стін - 2 год, а перекриття 0,75 год. Щільність забудови ділянки об'єкту 23%.

         Розв'язання:

1) Визначаємо категорію пожежної безпеки виробництва.

З додатку 3 знаходимо, що столярний цех відноситься до категорії В пожежної безпеки виробництва.

2) Визначаємо ступінь вогнестійкості будівлі цеху.

З додатку 4 знаходимо, що цегляна будівля (матеріал незгоряємий) з наведеним значенням границі вогнетривкості стін та перекрить має III ступінь вогнестійкості.

3) Оцінюємо можливу пожежну обстановку на ділянці, де розташований цех:

3 табл. 3.2 визначаємо, що для виробництва категорії В, ІІІ ступеню вогнестійкості будівель, при надмірному тиску 30 кПа і щільності забудови більше 20% можна очікувати в перші 30 хв. окремі пожежі, які за 1 - 2 год. можуть перерости в суцільну.

Висновок: Після вибуху в районі столярного цеху очікуються окремі пожежі з подальшим переростанням їх у суцільну пожежу.

 

 

Задача 3. Оцінка можливих уражень виробничого персоналу

 

Ударна хвиля може уразити людей. Безпосередньо впливає на людей надмірний тиск ударної хвилі. Залежно від величини надмірного тиску люди можуть отримати травми, які поділяються на легкі, середні, важкі та надважкі (табл. 3.3).

 

Ступінь ураження людей в залежності від надмірного тиску

Таблиця 3.3

№ п/п	∆РФ, кПа	Ступінь травм	Характер уражень
1	20..40	Легкі	Легка контузія організму, часткова втрата слуху, вивих кінцівок
2	40..60	Середні	Середні контузії, ураження органів слуху, кровотеча з носу і вух, переломи кінцівок
3	60..100	Важкі	Сильні контузії, ураження внутрішніх органів і мозку, важкі переломи кісток
4	>100	Надважкі	Від отриманих травм більшість людей гине

 

Непрямий вплив ударної хвилі проявляється через ураження людей уламками зруйнованих будівель і споруд, розбитим склом та іншими предметами. Радіус непрямого впливу на людей перевищує радіус безпосереднього впливу і досягає зон з надмірним тиском 3 кПа.

Приклад.

Умова: Визначити можливі ушкодження людей, які працюють у цегляній одноповерховій будівлі цеху, якщо під час вибуху величина надмірного тиску ударної хвилі в районі цеху 23 кПа.

         Розв'язання:

1) Оцінюємо ступінь ураження незахищених людей (в будівлі цеху) від надмірного тиску ударної хвилі. (ударна хвиля через вибиті вікна і двері потрапляє в приміщення і уражає людей, які там знаходяться). 3 табл.З визначаємо, що при ∆Рф=23 кПа люди можуть отримати легкі травми.

2) Оцінюємо ступінь руйнування самої будівлі цеху.

З додатку 1 знаходимо, що одноповерхова цегляна будівля при ∆Рф=23 кПа може отримати середні руйнування. З додатку 2 визначаємо, що при середніх руйнуваннях вибито вікна і двері, зруйновано дах і внутрішні капітальні перегородки. Це викличе непряму дію ударної хвилі на виробничий персонал.

         Висновок: Завдяки безпосередній і непрямій дії ударної хвилі виробничий персонал може отримати легкі травми та пошкодження уламками скла і елементами зруйнованих конструкцій цеху.

 

4. Загальні висновки і рекомендації

Підбиваючи підсумки проведених досліджень, треба відповісти на такі питання:

1. В яку зону руйнувань може потрапити цех? (таблиця 3.5).

2. Які очікуються руйнування елементів цеху?

3. Яка пожежна обстановка може скластися в районі розташування цеху?

4. Які можливі ураження виробничого персоналу цеху? Відповіді на ці питання занести в підсумкову таблицю (таблиця 3.4):

 

Таблиця 3.4

Зона руйнування	Елементи цеху	Ступінь руйнування	Пожежна обстановка	Ступінь ураження людей
∆РФ = 23 кПа Зона середніх руйнувань	1. Будівля 2. Верстати 3. Трубопроводи 4. Кабельні лінії 5. Контрольно-вимірювальна апаратура.	Середні Слабкі Слабкі Слабкі Сильні	Окремі пожежі з переходом в суцільні	Легкі травми та пошкодження уламками скла і елементами зруйнованих конструкцій (обладнання)

 

Зони руйнувань

Таблиця 3.5

∆РФ,кПа	Назви зон руйнувань
10 - 20	зона слабких руйнувань
20 – 30	зона середніх руйнувань
30 – 50	зона сильних руйнувань
більше 50	зона повних руйнувань

 Рекомендації, спрямовані на зменшення впливу вибуху, можуть бути такими:

1) укріпити будівлю установленням додаткових колон, ферм, підкосів;

2) надійно закріпити верстати на фундаменті, установити захисні ковпаки або навіси;

3) прокласти під землею трубопроводи та кабельні лінії;

4) створити запас контрольно - вимірюваної апаратури;

5) установити на вікнах захисні металеві сітки, щоб розбите скло не потрапляло до приміщення цеху;

6) порушити питання перед відповідними органами про перенесення вибухонебезпечного об'єкту на більшу відстань, або зменшення запасу вибухової речовини до безпечної кількості (3 додатку 1 треба визначити, при якому надмірному тиску елементи цеху не отримають руйнування, і з графіків, рис.3.2 знайти безпечну відстань L при заданому Q, а також безпечну кількість речовини Q при заданій відстані L).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1
Ступінь руйнування об’єкта в залежності від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф, кПа
№ п\п	Елементи об’єкта	Ступінь руйнувань
		слабкі	середні	сильні	повні
1. Виробничі, адміністративні будівлі та споруди
1	Бетонні та залізобетонні будинки та споруди антисейсмічної конструкції	25-35	80-120	150-200	200
2	Споруди з легким металевим каркасом і безкаркасні конструкції	10-20	20-30	30-50	50-70
3	Споруди зі збірного залізобетону	10-20	20-30	30-40	40-60
4	Складські цегляні будинки	10-20	20-30	30-40	40-50
5	Адміністративні багатоповерхові будівлі з металевим або залізобетонним каркасом	20-30	30-40	40-50	50-60
6	Цегляні малоповерхові будівлі (один-два поверхи)	8-15	15-25	25-35	35-45
7	Цегляні багатоповерхові будівлі (три поверхи та більше)	8-12	12-20	20-30	30-40
2. Деякі види обладнання
1	Верстати важкі	25-40	40-60	60-70	≥ 70
2	Верстати середні	15-25	25-35	35-45	≥ 45
3	Верстати легкі	6-10	10-15	15-25	≥ 25
4	Крани та кранове обладнання	20-30	30-50	50-70	≥70
5	Стрічкові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді	5-6	6-10	10-20	20-40
6	Ковшові конвеєри в галереї на залізобетонній естакаді	8-10	10-20	20-30	30-50
7	Електродвигуни потужністю від 2 до 10 кВт, відкриті	30-50	50-70	70-80	80-90
8	Трансформатори від 100 до 1000 кВ	20-30	30-50	50-60	≥60
9	Генератори на 100-300 кВт	30-40	50-60	60-80	≥80
10	Відкриті розподільчі пристрої	15-25	25-35	35-45	≥45
11	Масляні вимикачі	10-20	20-30	30-40	≥40
12	Контрольно-вимірювальна апаратура	5-10	10-20	20-30	30
3.Комунально-енергетичні мережі та споруди
1	Газгольдери та наземні резервуари хімічних речовин	15-20	20-30	30-40	40
2	Наземні металеві резервуари та ємності	30-40	40-70	70-90	90
3	Кабельні підземні мережі	200-300	300-600	600-1000	1500
4	Кабельні наземні мережі	10-30	30-50	50-60	60
5	Трубопроводи наземні	20	50	130	―
6	Трубопроводи на металевих або залізобетонних естакадах	20-30	30-40	40-50	―

 

Додаток2

Характеристика ступеню руйнувань об’єктів внаслідок дії ударної хвилі

№ п\п	Ступінь руйну- вань	Виробничі та адміністративні будівлі	Промислове обладнання (верстати, конвеєри, генератори та ін.)
1	Слабкі	Руйнування заповнень дверних та віконних прорізів, зривання покрівлі даху	Пошкодження окремих елементів обладнання, важелів управління, вимірювальних приладів
2	Середні	Руйнування даху, легких внутрішніх перегородок, в капітальних стінах з'являються тріщини	Пошкодження і деформація основних деталей, електропроводки, приладів автоматики, тріщини в трубопроводах
3	Сильні	Значна деформація несучих конструкцій, руйнування більшої частини перекрить і стін	Зсув фундаменту і деформація верстатів, тріщини в деталях, розриви в кабельних мережах і трубопроводах
4	Повні	Зруйновані усі несучі конструкції та перекриття	Обладнання зруйноване і відновленню не підлягає, руйнування опор електропередач і трубопроводів на значних ділянках

Додаток3

Категорії виробництва за пожежною небезпекою

Категорія	Види виробництва
А	Цехи обробки металевого натрію і калію, водневі станції, склади балонів з горючими газами, склади бензину, приміщення стаціонарних кислотних і лужних акумуляторів та ін.
Б	Цехи по виготовленню вугільного пилу і деревинного борошна, цехи обробки синтетичного каучуку, мазутні господарства електростанцій та ін.
В	Деревообробні цехи, цехи текстильної та паперової промисловості, склади паливно-мастильних матеріалів, закриті склади вугілля, приміщення для зберігання автомобілів та ін.
Г	Ливарні цехи, кузні, зварювальні цехи, цехи гарячої прокатки металів, цехи термічної обробки металів, головні корпуси електростанцій та ін.
Д	Механічні цехи холодної обробки металів, інструментальні цехи, цехи холодної переробки м'ясо-молочної продукції, насосні та водоприймальні пристрої електростанцій та ін.

Додаток 4

Характеристика ступеню вогнестійкості будівель і споруд

Ступінь	Елементи будівель
	Несучі стіни	Перекриття міжповерхові, на горищі	Перегородки (несучі)
I	Незгоряємі, 3 год	Незгоряємі, 1,5 год	Незгоряємі, 1 год
II	Незгоряємі, 2,5 год	Незгоряємі, 1 год	Незгоряємі, 0,25 год
III	Незгоряємі, 2 год	Важкозгоряємі, 0,75 год	Важкозгоряємі, 0,25 год
IV	Важкозгоряємі, 0,5 год	Важкозгоряємі, 0,25 год	Важкозгоряємі, 0,25 год
V	Згоряємі	Згоряємі	Згоряємі

 

Примітка до додатку 4: Цифрами позначено границю вогнестійкості, що визначається часом від початку впливу вогню на конструкцію до моменту виникнення у ній наскрізних тріщин або досягнення температури 200°C на її протилежній поверхні.

Додаток 5

Вихідні дані для прогнозування і оцінки наслідків при аварії на вибухонебезпечному об¢єкті

	Найменування та одиниці виміру	Варіанти
		1	2	3		4	5	6	7		8		9	10		11		12
1	Відстань від цеху до місця аварії (вибуху), км	1,1	1,0	1,0		0,9	0,7	0,8	0,7		0,6		0,5	0,45		0,8		0,7
2	Тип вибухової речовини	ПРОПАН				ТРОТИЛ									ТЕТРИЛ
3	Маса вибухової речовини, т	1000	800	600		400	200	1000	800		600		500	200		1000		800
4	Характеристики елементів цеху
	будівля (1-2-х поверхова)	Цегляна			Зі збірного залізобетону							З металевим каркасом					Безкар касний
5	Границі вогнетривкості, год.
	несучих стін	2,5	2,0	2,5		2,0	2,5	0,5	2,0		0,5		2,0	0,5		2,0		0,5
	несучих перегородок	0,25	0,25	0,25		0,25	0,25	0,25	0,25		0,25		0,25	0,25		0,25		0,25
6	Обладнання
	верстати	важкі		середні			легкі		середні				легкі			середні
	трубопроводи	наземні				на естакадах				наземні							на естакадах
	кабельні лінії	наземні
	контрольно-вимірювальна апаратура	в наявності
7	Категорія виробництва з пожежної безпеки	Б	В	Г		Д	Б	В	Г		Д		Б	В		Г		Д
8	Щільність забудови, %	10	20	30		20	10	20	30		20		10	20		20		30

 

	Найменування та одиниці виміру	Варіанти
		13	14	15		16	17	18		19	20	21	22		23	24
1	Відстань від цеху до місця аварії (вибуху), км	0,6	0,5	0,45		0,8	0,7	0,6		0,55	0,7	0,6	0,6		0,7	0,5
2	Тип вибухової речовини	ТЕТРИЛ				ПІКРИНОВА КИСЛОТА					ГЕКСОГЕН
3	Маса вибухової речовини, т	600	500	200		1000	800	600		500	800	600	500		700	200
4	Характеристики елементів цеху
	будівля (1-2-х поверхова)	З легким метале-вим каркасом			Зі збірного залізобетону				З металевим каркасом					Цегляна
5	Границі вогнетривкості, год.
	несучих стін	2,0	0,5	2,0		2,5	2,0	2,0		0,5	2,5	2,5	2,0		2,0	0,5
	несучих перегородок	0,75	0,25	0,75		1,0	0,75	0,75		0,25	1,0	1,0	0,75		0,75	0,25
6	Обладнання
	верстати	важкі		середні			легкі			середні		важкі			легкі
	трубопроводи	наземні				на естакадах				наземні			на естакадах
	кабельні лінії	наземні
	контрольно-вимірювальна апаратура	в наявності
7	Категорія виробництва з пожежної безпеки	Б	В	Г		Д	Б	В		Г	Д	Б	В		Г	Д
8	Щільність забудови, %	10	20	30		20	10	20		30	20	10	20		20	30