БЖД. Учебное пособие Санкт Петербург 2014 удк 355. 58 0758 ббк 68. 9 я 73 б 69 Рецензенты
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
Тема 3. Аварии на пожаро – взрывоопасных объектах 3.1. Пожаро- и взрывоопасные объекты. Пожаро- и взрывоопасные объекты – предприятия, на которых производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или продукты, приобретающие при определенных условиях способность к возгоранию или взрыву. В России имеется свыше 8 тыс. пожаро- и взрывоопасных объектов. Наиболее часто аварии со взрывами и пожарами происходят на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности, а также складах боеприпасов. Они приводят к серьезным последствиям: разрушению промышленных и жилых зданий, поражению производственного персонала и населения, значительным материальным потерям. На предприятиях, производящих порох, ракетное твердое топливо, взрывчатые вещества, пиротехнические средства и составы, а также продукцию на их основе, возможны еще более масштабные происшествия с массовым поражением работников предприятий и населения близлежащих населенных пунктов, разрушением промышленных объектов, складов и арсеналов. Классификация многих пожаро- и пожаровзрывоопасных зданий определяется принятым на практике категорированием помещений. Кроме промышленных объектов, имеющих здания, к пожаровзрывоопасным объектам следует отнести стационарные и подвижные цистерны и суда для перевозки легковоспламеняющихся жидкостей и сжиженных горючих газов, морские нефтехранилища, танкеры с легковоспламеняющимися жидкостями, нефтепроводы, газопроводы, морские нефтедобывающие платформы, нефтяные и газовые скважины, угольные шахты и другие объекты. К пожароопасным относят объекты, имеющие в своем составе горючие и трудно горючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), которые могут гореть самостоятельно после удаления источника зажигания. Это помещения, здания, сооружения, транспортные средства, леса, торфяники, посевы созревших зерновых культур и многое другое. По классификации Российской академии естественных наук и Московского института пожарной безопасности пожаро- и взрывоопасные объекты относятся к 3-му классу по основному виду опасности. К ним относятся: 1. Предприятия нефтяной промышленности; 2. Предприятия газовой промышленности; 3. Предприятия угольной промышленности; 4. Предприятия сланцевой промышленности; 5. Газовые и нефтяные скважины; 6. Угольные шахты; 7. Морские нефтедобывающие платформы; 8. Предприятия добывающей промышленности прочие; 9. Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности; 10. Предприятия нефтехимической промышленности; 11. Предприятия газоперерабатывающей промышленности; 12. Предприятия химической промышленности; 13. Предприятия медицинской промышленности; 14. Предприятия металлургической промышленности; 15. Предприятия машиностроения; 16. Объекты ядерной энергетики; 17. Теплоэлектростанции и теплоэлектроцентрали; 18. Энергетические объекты коммунального хозяйства; 19. Энергетические объекты прочие; 20. Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности; 21. Предприятия деревообрабатывающей промышленности; 22. Цеха изготовления древесной пыли; 23. Цеха изготовления угольной пыли; 24. Цеха изготовления сахарной пудры; 25. Размолочные отделения мельниц; 26. Элеваторы; 27. Предприятия по производству боеприпасов, взрывчатых веществ, порохов и твёрдотопливных ракетных двигателей; 28. Предприятия промышленности прочие; 29. Склады нефти и жидких нефтепродуктов; 30. Склады горюче-смазочных материалов; 31. Наземные, подземные и полуподземные резервуары с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами; 32. Морские эстакадные, полупогруженные и подводные нефтехранилища; 33. Железнодорожные эстакады для слива и налива легковоспламеняющихся жидкостей; 34. Открытые нефтеловушки и пруды-отстойники с плавающей нефтяной пленкой; 35. Автозаправочные станции; 36. Газозаправочные станции; 37. Склады химических реактивов; 38. Склады химических средств защиты растений; 39. Склады кинопленки; 40. Ракетные комплексы; 41. Склады боеприпасов, взрывчатых веществ и твёрдотопливных ракетных двигателей: 42. Склады взрыво- и пожаровзрывоопасной продукции прочие; 43. Железнодорожные цистерны с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами; 44. Автомобильные цистерны с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами; 45. Морские суда с нефтью и нефтепродуктами; 46. Речные суда с нефтью и нефтепродуктами; 47. Морские суда со сжиженными газами; 48. Транспортные средства с боеприпасами, взрывчатыми веществами и ракетной техникой; 49. Боевые корабли и подводные лодки; 50. Транспортные средства с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами прочие; 51. Нефтепроводы; 52. Газопроводы; 53. Базы сжиженного газа 54. Продуктопроводы прочие; 55. Взрыво- и пожаровзрывоопасные объекты прочие; 56. Пожароопасные объекты с большим количеством людей (крупные производственные, административные, общественные и жилые здания, зрительные залы и т.д.); 57. Пожароопасные объекты с большими материальными ценностями (музеи, библиотеки, выставочные залы и т.д.); 58. Пожароопасные объекты с большим количеством домашних животных и птицы; 59. Склады пожароопасной продукции; 60. Большие лесные массивы; 61. Большие торфяники; 62. Посевы созревших зерновых на больших площадях; 63. Пожароопасные объекты прочие; 64. Транспортные средства, перевозящие взрыво- и пожароопасные грузы. 3.2.Поражающие факторы, возникающие в результате взрывов. Поражающие, опасные и вредные факторы взрыва вызывают поражения людей и наносящие вред их здоровью, разрушения зданий, сооружений и наносящие вред окружающей среде. Взрыв – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Виды взрывов представления в табл. 3.1 Взрывоопасные явления характеризуются следующими поражающими факторами: - воздушной ударной волной, возникающей в результате любого взрыва газо-воздушных смесей, резервуаров с перегретой жидкостью и резервуаров под давлением; - светового излучения – излучения в диапазоне ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучений и вызывающее возгорания, воспламенения, возникает в результате любого взрыва; - тепловым излучением пожаров и разлетающимися осколками; - действием токсичных веществ, которые применялись в технологическом процессе или образовались в ходе пожара или других аварийных ситуаций. Таблица 3.1 Виды и энергия взрывов
В результате возникновения поражающих, опасных вредных факторов складывается обстановка, под которой понимают совокупность их воздействия на территорию района, населенного пункта, организации, оказывающих влияние на безопасность жизнедеятельности работников организаций и населения. 3.2.1.Ударная волна. Ударная волна возникает в результате различных взрывов и вызывает разрушения зданий, сооружений, различных коммуникаций и поражения людей. Ударная волна возникает в результате любого взрыва и представляет собой область резкого и сильного сжатия среды, которое (сжатие) распространяется во все стороны с очень высокой скоростью. Мощность взрыва оценивается количеством взрывчатого вещества в килограммах (кг), тоннах (т), килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Из рис. 3.1 видно, что взрыв произошел в момент времени t1 и его избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рфс течением времени (расстояния) падает до атмосферного Р0 в момент времени t2, и в течение времени t2 – t3 избыточное давление меньше атмосферного и приближается к атмосферному. Избыточное давление во фронте ударной волны определяется выражением ∆Рф = Рмакс – Р0.  Рис. 3.1. Параметры воздушной ударной волны Избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф = Рмакс – Р0 и измеряется в кГс/см2 или паскалях (Па), где 1кГс/см2 = 100 кПа. Избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф зависит от величины тротилового эквивалента для твердых взрывчатых веществ (За эталон принимается взрыв тринитротолуола – ТНТ), расстояния до эпицентра (точки) взрыва и определяется по эмпирической формуле ∆Рф = 105 (qув )1/3/R +410(qув2 )1/3/R2 +1370qув/R3 , кПа, где: qув =q /2 (q – тротиловый эквивалент твердого взрывчатого вещества), кГ; R – расстояние до эпицентра взрыва, м. Избыточное давление во фронте ударной волны оказывает на людей, сооружения ударное воздействие и объекты испытывают давление со всех сторон. В результате объект испытывает удар, резко встряхивается, опрокидывается и сжимается со всех сторон. Все элементы испытывают перегрузки и если это давление выше критического, предельного для данного объекта, то он получает различные повреждения, вплоть до полного разрушения. Величины предельных значений можно получить в технических справочниках. Особенностью избыточного давления во фронте ударной волны является его способность затекать через проемы внутрь зданий, сооружений. Давление скоростного напора Рск. Скоростной напор – торможение движения масс воздуха препятствием на пути распространения ударной волны, т.е. тех масс воздуха, которые следуют за передним фронтом ударной волны. В результате создается динамическая нагрузка и скоростной напор старается отбросить препятствие со своего пути – метательное действие скоростного напора. Измеряется в кГс/см или кПа и рассчитывается по эмпирической формуле Рск = 2,5 ∆Рф / (∆Рф + 7 Ро). Давление скоростного напора всегда положительно. При небольших значениях ∆Рф величина Рск примерно равна 0,5 ∆Рф, при больших значениях ∆Рф величина Рск увеличивается, но всегда меньше ∆Рф. Фаза сжатия τ+ - время, в течение которого давление во фронте ударной волны выше атмосферного Ро. Величина τ+ измеряется в секундах и зависит от тротилового эквивалента q, кг и расстояния до точки взрыва R, м. В фазе сжатия массы воздуха двигаются от эпицентра взрыва. По окончании действия фазы сжатия объект попадает в фазу разрежения τ-, когда давление во фронте ударной волны ∆Рф меньше атмосферного Ро. В фазе сжатия массы сжатого воздуха двигаются в сторону эпицентра взрыва. Скорость распространения ударной волны. Скорость распространения ударной волны может определяться по формуле Vск = 5 ∆Рф/ (7 Ро) + Со/ [1 + 6 ∆Рф / 7 Ро]1/2 , где Со = 340 м/с – скорость распространения ударной волны в воздухе и Со = 1500м/с – скорость распространения ударной волны в воде. Действие ударной волны на людей, здания, сооружения. Ударная волна может оказывать прямое или косвенное воздействие на препятствие. При прямом ударная волна оказывает непосредственное воздействие на объект, а при косвенном на объект действуют обломки зданий, сооружений, конструкций, падающие стволы деревьев, крупные ветки. Поражающее действие косвенного воздействия наступает при меньших значениях избыточного давления во фронте УВ. При прямом воздействие ударной волны человек может получить травмы 4-х степеней тяжести: - легкие – при избыточном давлении 20 - 40 кПа, характеризуются ушибами, вывихами конечностей, легкими контузиями, временным повреждением слуха; - средние – при избыточном давлении 40 - 60 кПа, характеризуются серьёзными контузиями, сопровождающиеся тошнотой, рвотой, повреждением органов слуха, кровотечениями из носа, ушей, переломами конечностей; - тяжелые – при избыточном давлении 60 - 100 кПа, характеризуются серьёзными контузиями с рвотой, рвотой с кровью, сильными и многочисленными переломами, сильными носовыми и ушными кровотечениями; - крайне тяжелые травмы наступают при избыточном давлении более 100 кПа, которые, как правило, приводят к летальному исходу. Прямое воздействие ударной волны на здания, сооружения, элементов объекта в зависимости от величины давления, вызывают различные механические повреждения, которые подразделяются на полные, сильные, средние и слабые. Защита от воздействия ударной волны. Если объект расположен открыто, то на него действует избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф и скоростной напор Рск. При заглублении объекта на него действует только давление во фронте ударной волны способность «затекать», «обтекать» объект, а поэтому лучшей защитой для человека являются различные убежища, укрытия. Здания, сооружения, электронная аппаратура должны конструироваться так, чтобы вторичных поражающих факторов было как можно меньше, а для прямого воздействия ударной волны их предел устойчивости должен быть как можно выше. Для повышения устойчивости функционирования электронная аппаратура к воздействию ударной волны необходимо использовать различные виды амортизации аппаратуры, крепления ее к стенам, полам, потолкам, между собой с целью защиты от воздействия ударной волны. Наиболее важные элементы целесообразно разносить по месту расположения. Аппаратуру, обеспечивающую наиболее важные каналы связи, необходимо располагать в защитных сооружениях, т.е. в подвалах, убежищах. В результате взрывов образуются зоны поражения, разрушения, радиусы которых определяются избыточным давлением во фронте ударной волны: - зона полных разрушений - избыточное давление на внешней границы зоны более 50 кПа. Зона характеризуется поражением незащищенных людей от воздействия вторичных поражающих факторов, полным разрушением зданий, сооружений, частичным разрушением коммунально – энергетических сетей (КЭС), технологических сетей, части противорадиационных укрытий (ПРУ), в населенных пунктах образуются сплошные завалы, уничтожаются леса, возникают пожары. - зона сильных разрушений - избыточное давление на внешней границы зоны составляет 30 кПа, т.е. зона лежит в пределах 50 - 30 кПа и характеризуется поражением незащищенных людей до 90% от воздействия вторичных поражающих факторов, зданий, сооружений в зависимости от прочностных характеристик. В населенных пунктах образуются местные и сплошные завалы, образуются завалы в лесах, в населенных пунктах возгораются 50% зданий и сооружений, сохраняются убежища и противорадиационные укрытия. - зона средних разрушений образуется между 30 и 20 кПа на границах зоны. Зона характеризуется потерями людей до 20% от действия вторичных поражающих факторов, разрушениями зданий и сооружений в зависимости от прочностных характеристик, образованием местных и очаговых завалов, сплошными пожарами и сохранением коммунально – энергетических сетей, убежищ и ПРУ. - зона слабых разрушений лежит в пределах 20 - 10 кПа и характеризуется отдельными разрушениями зданий, сооружений, возникновением отдельных пожаров. Особенности взрыва горюче-воздушных смесей. К горюче – воздушным смесям (ГВС) относятся пары жидких горючих веществ, различные виды пыли (древесная, угольная, текстильная и пр.), которые в смеси с кислородом воздуха способны взрываться с выделением энергии. Отличие ГВС от твердых взрывчатых веществ заключается в том, что в каждой молекуле обычного взрывчатого вещества, например ТНТ (тротилнитротолуол), содержится кислород, необходимый для окислительного процесса (Взрыв – это окислительный процесс с выделением энергии взрывного характера). Так в формуле пороха содержится порядка 42% кислорода и взрыв происходит без доступа воздуха из внешней среды (орудийный снаряд, винтовочный патрон и пр.). Для обеспечения условий взрыва ГВС необходим кислород, который берется из окружающего воздуха. Так для взрыва пропиленоксида требуется 62% кислорода от общей массы вещества и, следовательно, масса взрывчатого вещества будет больше на 62%, а поэтому и мощность взрыва ГВС будет больше взрыва ТНТ при прочих равных условиях. Для взрыва ГВС необходимо создание детонирующего состава, масса которого должна составлять 1% от массы ГВС. Детонирующая масса должна находиться в парообразном или аэрозольном состояниях. При воспламенении создаются условия для взрыва всей массы ГВС. При сравнении взрыва ТНТ со взрывом ГВС видим, что выделяемая энергия в ккал/с для керосина в 9,3 раза, пропиленоксида в 7,2 раза, алюминиевого порошка в 6,7 раза выше, чем при взрыве ТНТ. Расчет избыточного давления во фронте ударной волны ∆Рф при известных массе ГВС Q, т, расстоянии R, м, можно воспользоваться эмпирическими формулами в зависимости от коэффициента k: при k<2 ∆Рф = 233,3/(1+29,8k3 )1/2 -1, кПа при k >2 ∆Рф =22/k(lgk +0,158)1/2 , кПа где k – коэффициент, зависящий от Q, т, R, м. Коэффициент «k» определяется по формуле k = 0,014 R/Q1/3 . На взрывоопасных объектах в случаях разрушения емкостей с жидким топливом, при взрывах текстильной, древесной, угольной и другой пыли, при разрушении продуктопроводов возникают 3 зоны поражения: I зона – зона бризантного действия в пределах облака ГВС с примерно одинаковым избыточным давлением во фронте ударной волны равным 170 кПа. В этой зоне имеет место сплошной пожар за счет разлива топлива; II зона – зона действия продуктов взрыва, где избыточное давление во фронте ударной волны резко падает и на внешней границе составляет 30 кПа, а радиус этой зоны определяется соотношением RII = 1,7 R , м; Ш зона – зона слабых разрушений с избыточным давлением во фронте ударной волны на внешней границе 10 кПа, т.е. охватывает зоны средних и слабых разрушений, возникающих в случае взрыва ТНТ. Радиусы зон разрушений зависят от массы продукта Q, т и для дизельного топлива составляют примерно: для Q=10 т RI = 40м, RII = 68м, для Q=100т RI = 90м, RII = 153м, для Q = 500т RI = 150м, RII =255м, для Q = 1000т RI = 190м, RII = 323м. Еще одной особенностью взрыва ГВС является небольшой световой импульс. |