Пожаро- и взрывоопасные объекты. Классификация взрывчатых веществ. Газовоздушные и пылевоздушные смеси. Ударная волна и её параметры. Мето

Могут быть взрывы в жилых помещениях, когда люди забывают выключить газ. Взрывы происходят на газопроводах при  плохом контроле за их состоянием и несоблюдении требований техники безопасности при их эксплуатации. К тяжелым последствиям приводят взрывы рудничного газа в шахтах.

1. Газовоздушные смеси. Серьёзную опасность представляют собой также взрывы паровых (газовых) облаков. Такие явления возникают при утечке газа либо испарении горючих жидкостей в ограниченных пространствах (помещениях), где быстро растет концентрация горючих элементов до предельной, при которой происходит воспламенение облака. Взрывы газовоздушных смесей могут происходить в:

- помещениях вследствие утечки газов из бытовых приборов;

- ёмкостях их хранения и транспортировки (спецрезервуарах, газгольдерах, цистернах, танках — грузовых отсеках танкеров);

- глубинных горных выработках;

- природной среде вследствие повреждений трубопроводов, труб буровых скважин, при интенсивных утечках сжиженных и горючих газов.

Горючие газы могут воспламеняться или взрываться, если они смешаны  в определенных соотношениях с воздухом и нагреты не ниже температуры  их воспламенения. Воспламенение и  дальнейшее самопроизвольное горение  газовоздушной смеси при определенных соотношениях газа и воздуха возможно при наличии источника огня (даже искры).

Различают нижний и верхний пределы  взрываемости — минимальное и максимальное процентное содержание газа в смеси, при которых может произойти воспламенение ее и взрыв.

По химической сущности взрыв газовоздушной смеси — процесс очень быстрого (мгновенного) горения, приводящий к образованию продуктов горения, имеющих высокую температуру) и резкому возрастанию их давления.

Расчетное избыточное давление при  взрыве таких смесей следующее: природный  газ — 0,75 МПа, пропана и бутана — 0,86, водорода — 0,74, ацетилена — 1,03 МПа. В практических условиях температура  взрыва не достигает максимальных значений и возникающие давления ниже указанных, однако они вполне достаточны для разрушения не только обмуровки котлов, зданий, но и металлических емкостей, если в них произойдет взрыв.

Пределы взрываемости смесей горючих газов с воздухом различны и зависят от химического свойства газов.

Основной причиной образования  взрывных газовоздушных смесей является утечка газа из систем газоснабжения и отдельных ее элементов (неплотность закрытия арматуры, износ сальниковых уплотнений, разрывы швов газопроводов, негерметичность резьбовых соединений и т. д.), а также несовершенная вентиляция помещений, топки и газоходов котлов и печей, подвальных помещений и различных колодцев подземных коммуникаций. Задачей эксплуатационного персонала газовых систем и установок является своевременное выявление и устранение мест утечек газа и строгое выполнение производственных инструкций по использованию газообразного топлива, а также безусловное качественное выполнение планово-предупредительного осмотра и ремонта систем газоснабжения и газового оборудования.

Статистика 150 аварий в России и  в странах СНГ в 1970-1989 гг. показывает, что в 42,5% случаев взрывов облаков  газопаровоздушных смесей участвовали углеводородные газы (аммиак, хлор, фреоны), в 15,5% - пары легковоспламеняющихся жидкостей, в 18% - водород, в 5,3% случаев - пыль органических продуктов.

Из 150 крупных взрывов 84 произошло  в технологической аппаратуре, 66 - в атмосфере. В 73 случаях при  взрывах были серьезные разрушения зданий, сооружений и различного оборудования промышленных предприятий.

2. Пылевоздушные  смеси. Взрывы пыли (пылевоздушных смесей — аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, в горных выработках шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при её взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.

Взрыву больших объемов пылевоздушных  смесей, как правило, предшествуют небольшие  местные хлопки и локальные взрывы внутри шахт, оборудования и аппаратуры. При этом возникают слабые ударные  волны, создающие турбулентные потоки и поднимающие в воздух большие  массы пыли, накопившиеся на поверхности  пола, стен и оборудования.

По данным зарубежных источников, из 1120 взрывов пылевоздушных смесей на производствах, 540 произошли при  работах с зерном, мукой, сахаром  и другими пищевыми продуктами, 80 - с металлами, 63 -с угольной пылью  на установках дробления топлива, 33 - с серой, 61-в химической и нефтеперерабатывающей  промышленности.

4. Ударная волна и её параметры

Ударная волна - основной поражающий фактор ядерного взрыва. Большинство разрушений и повреждений зданий, сооружений и оборудования объектов полиграфии (ОЭ), а также поражение людей обусловлено, как правило, воздействием воздушной ударной волны (ВУВ). В то же время защитить объекты полиграфии от ВУВ гораздо труднее, чем от других поражающих факторов. В зависимости от того, в какой среде распространяется волна - в воздухе, воде или грунте, ее называют воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой зону сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны  от центра взрыва со сверхзвуковой  скоростью. Передняя граница волны  называется фронтом воздушной ударной  волны.

Ударная волна имеет: 1. Фазу сжатия; 2. Фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе разрежения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия - во фронте волны.

На рисунке показано изменение давления воздуха в какой-либо фиксированной точке пространства при прохождении через нее ударной волны (время действия измеряется в секундах). Как видно из рисунка, в момент прихода ударной волны давление повышается от нормального - (атмосферного) p0 до максимального во фронте воздушной ударной волны pф . В дальнейшем по мере продвижения ударной волны давление падает ниже атмосферного.

Изменение давления в фиксированной  точке на местности в зависимости  от времени и действия ударной  волны на местные предметы: 1 - фронт  ударной волны; 2 - кривая изменения  давления.

Основными параметрами ударной  волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление Δpф , скоростной напор Δpск, время действия ударной волны tу.в., скорость фронта ударной волны Cф.

Избыточное давление во фронте воздушной  ударной волны Δpф - это разница между максимальным давлением воздуха во фронте ударной волны pф и атмосферным давление p0 :

Δpф = pф - p0

Единицей физической величины избыточного  давления в системе СИ является паскаль (Па) (внесистемная единица - кгс/см2; 1 кгс/см2 ≈ 100 кПа).

Избыточное давление в данной точке  зависит от расстояния до центра взрыва мощности ядерного боеприпаса q измеряемой тротиловым эквивалентом в тоннах, килотоннах или мегатоннах (т, кт, Мт), и вида взрыва.

Одновременно с прохождением ударной  волны происходит перемещение воздуха  с большой скоростью. Причем в  фазе сжатия воздух движется от центра взрыва, а в фазе разрежения - к  центру.

Скоростной напор Δpск - это динамические нагрузки, создаваемые потоками воздуха, движущимися в волне. Как и избыточное давление, скоростной напор измеряется в паскалях (Па). Он зависит от плотности воздуха, скорости воздушных масс и связан с избыточным давлением ударной волны.

Разрушающее (метательное) действие скоростного  напора заметно сказывается в  местах с избыточным давлением более 50 кПа, где скорость перемещения  воздуха более 100 м/с.

Время действия воздушной ударной  волныtу.в. - это время действия избыточного давления. Величина tв.у. зависит главным образом от мощности взрыва q и измеряется в секундах.

На распространение воздушной  ударной волны и ее разрушающее  и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в  районе взрыва, а также метеоусловия.

Рельеф местности может усилить  или ослабить действие ударной волны. Так, на передних (обращенных в сторону  взрыва) склонах возвышенностей и  в лощинах, расположенных вдоль  направления движения волны, давление выше, чем на равнинной местности. При крутизне склонов (угол наклона  склона к горизонту) 10-15° давление на 15-35% выше, чем на равнинной местности; при крутизне склонов 15-30° давление может увеличиться в 2 раза.

На обратных по отношению к центру взрыва склонах возвышенностей, а  также в узких лощинах и  оврагах, расположенных под большим  углом к направлению распространения  волны, возможно уменьшение давления волны  и ослабление ее поражающего действия. При крутизне склона 15-30° давление уменьшается в 1,1-1,2 раза, а при  крутизне 45-60° - в 1,5-2 раза.

В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Вместе с тем в глубине леса (на расстоянии 50-200 м и более от опушки в зависимости от густоты  леса) наблюдается значительное снижение скоростного напора.

 

 

 

5. Методика оценки возможного ущерба производственному зданию и технологическому оборудованию при промышленном взрыве

Единая межведомственная методика оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и террористического  характера разработана на основе обобщения проводимых ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) многолетних исследований по анализу  и управлению риском ЧС техногенного и природного характера, а так  же работ других ведущих научно-исследовательских  и проектных учреждений. Единая межведомственная методика оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и террористического характера предназначена для обеспечения информацией по оценке ущерба руководителей субъектов Российской Федерации и специалистов органов, специально уполномоченных решать задачи гражданской обороны, задачи по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций при органах исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

Методика может использоваться при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию и эксплуатации производственных комплексов, в состав которых входят расположенные на обособленной территории или обеспечивающие единый технологический процесс  опасные производственные объекты, гидротехнические сооружения, транспортные средства, осуществляющие перевозку  опасных грузов, объекты использования  атомной энергии, аварии на которых  при их эксплуатации могут привести к причинению вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и  окружающей природной среде. Методы прямого счета, как правило, отражают все элементы в цепи причинно-следственных связей, формирующей экономический ущерб у объектов экономики. Они предполагают оценку эффектов, возникающих между всеми звеньями этой цепи и калькуляцию различных составляющих потерь объекта экономики, выраженных в стоимостной форме. Подходы к оценке ущерба от ЧС, основанные на использовании методов прямого счета достаточно широко применимы при оценке потерь объектов от техногенных аварий и природных катастроф, террористических актов. Это связано с тем, что объекты (территориально-природные комплексы, предприятия, места проживания), несущие ущерб от такого рода событий, обычно характеризуются достаточно четкой структурой, стоимость элементов которой поддается более или менее точной оценке. При этом обычно потери элементов удается связать с силой события (мощностью землетрясения, силой взрыва, продолжительностью пожара). Для получения обоснованных и объективных оценок ущерба от ЧС (учитываются причины и факторы появления ущерба) используется метод прямого счета, что предопределяет и высокую точность полученных на их основе оценок ущерба. Однако эти методы достаточно трудоемки и громоздки, требуют большого объема исходной информации. Вследствие этого их применение на практике не всегда возможно.

Заключение

Безопасность любой деятельности для каждого человека и окружающей его среды, а также для общества в целом должна рассматриваться  с учетом всех экономических, социальных и экологических последствий.

Развитие техносферы ведет к повышению не только качества жизни, но и уровня опасности для жизнедеятельности человека. Антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие размеры, что человек сам стал жертвой своей техногенной деятельности. Снижение качества среды обитания негативно отражается на эффективности труда и отдыха, продолжительности жизни, состоянии здоровья. В современной техносфере формируются такие факторы условий труда и жизни человека, которые начинают превышать адаптационные, физиологические и психологические возможности человека.

Нередко условия труда работающих не отвечают санитарно-гигиеническим  нормативам по уровню содержания вредных  веществ в воздухе рабочей  зоны, шума, вибрации, параметрам микроклимата и другим показателям. Вредные и  опасные производственные факторы  становятся причиной профессиональной заболеваемости, уровень которой  в России за последние годы возрос почти вдвое, а число лиц с  профессиональной патологией стало  самим высоким в мире.

В соответствии с прогнозом Минэкономразвития  России существующая тенденция к  сокращению численности работающих, занятых в основных отраслях производства, сохранится, и в ближайшие 10–15 лет  она составит 50,1 млн. человек, около 7 млн. из которых будет занято на работах с вредными и опасными условиями труда. При этом общие потери рабочей силы за 2006–2015 гг. составят более 10 млн. человек.

В связи с демографическим кризисом следует главный экономический  вывод: требуется существенное (в  несколько раз) повышение производительности труда. Поэтому необходимы не только глубокая модернизация производства, но и создание для работающих безопасных условий труда. Рост профессиональных заболеваний и несчастных случаев на производстве со смертельными исходами свидетельствует об отсутствии ответственности и экономической заинтересованности работодателей за выполнение правил по охране труда и здоровья работников.

В последние десятилетия для  всех промышленно развитых стран  характерно нарастание опасностей и  угроз в природно-техногенной  сфере. По мере развития техносферы на первое место вышли чрезвычайные ситуации техногенного характера, которые составляют до 75% от общего их количества. В результате различных чрезвычайных ситуаций ежегодно в мире погибает около 3 млн. человек, а материальные потери составляют от 50 до 100 млрд. долл. в год.

Техногенные и природные чрезвычайные ситуации являются существенными источниками  риска для жизнедеятельности  населения. Поэтому необходимым  условием достижения безопасности жизнедеятельности является компетентность людей в мире опасностей и способах защиты от них. Это достижимо только в результате обучения и приобретения опыта на всех этапах образования и практической деятельности человека. Мир опасностей вполне познаваем и у человека есть достаточно средств и способов защиты от связанных с ними угроз. Недостаточное внимание человека к проблемам природной и, особенно техногенной безопасности, склонность к риску и пренебрежению опасностью во многом связаны с ограниченными знаниями человека о мире опасностей и негативных последствиях их проявления. Поэтому в обеспечении устойчивого безопасного развития большую роль играет профессиональная подготовка лиц, принимающих управленческие решения, то есть руководителей законодательной и исполнительной власти, предприятий и организаций всех форм собственности. Поскольку часто главным виновником чрезвычайных ситуаций в конечном счете оказывается конкретный человек, его образование, воспитание и самосознание являются важными факторами, влияющими на риск чрезвычайных ситуаций.