2.2. Промышленные взрывы.

Тяжелыми чрезвычайными техногенными ситуациями являются аварийные взрывы.

ВЗРЫВ – это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества. Он приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружающие тела (ГОСТ Р22.0.08-96).

Основными параметрами поражающих факторов взрыва являются:

• воздушная ударная волна – избыточное давление в ее фронте;

• осколочные поля – создаваемые летящими обломками разного рода объектов;

• в основе взрыва лежит, чаще всего, экзотермическая (с выделением тепла) химическая реакция взрывающегося вещества с окислителем (либо кислородом воздуха, либо с химически связанным кислородом).

В результате взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, гибель или ранение людей, возникают пожары, утечка опасных веществ из поврежденного оборудования. Вторичными последствиями взрывов являются поражения людей, находящихся внутри обрушенных зданий и сооружений, их погребение под обломками. При взрывах люди получают термические и механические повреждения. Характерны черепно-мозговые травмы, переломы, ушибы, комбинированные повреждения.

Горение - химическая реакция окисления горючих веществ, протекающее сравнительно медленно (по сравнению с взрывом), но с большим выделением тепловой энергии.

Взрывы происходят за счет освобождения: химической энергии (главным образом взрывчатых веществ), внутриядерной энергии (ядерный взрыв), электромагнитной энергии (искровой разряд), энергии сжатых газов (при превышении давления предела прочности сосуда и т.п.).

Особенно большая потенциальная опасность взрывов существует на взрывоопасных объектах.

Конденсированные взрывчатые вещества. Взрывы конденсированных взрывных веществ, т.е. вещества находящиеся в твердом или жидком состоянии, которые под влиянием определенных внешних условий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению. Взрыв распространяется по взрывчатому веществу с большой переменной скоростью, измеряемой сотнями или тысячами метров в секунду. Химические превращения, которые при этом имеют место, называются - взрывчатые превращения. Для того чтобы произошел взрыв, необходим переход взрывчатого вещества в детонационный режим.

Детонация - передача энергии от источника (детонатора) основному взрывчатому веществу. Взрыв произойдет при определенной скорости детонации (превышающей скорость звука, составляет 1000-9000 м/с, температура при этом достигает десятков тысяч градусов по Цельсию), если скорость ниже то взрыва не будет, а будет спокойное горение.

Все взрывчатые вещества (ВВ) применяемые в производстве, делятся на три основные группы: инициирующие ВВ, бризантные ВВ, метательные ВВ.

Классификация конденсированных взрывчатых веществ:

1. Первичные ВВ (инициирующие ВВ). Из них готовят детонаторы, обладают очень высокой чувствительностью к удару и тепловому воздействию (гремучая ртуть, азид свинца);

2. Вторичные ВВ (бризантные ВВ) . Детонация происходит при воздействии достаточно сильной ударной волны, которая может создаваться в процессе их горения или с помощью детонатора. Обладают большой разрывной силой, разрушают здания, военную технику. Используют для подрывных работ разного назначения. Как правило, ВВ этой группы сравнительно безопасны в обращении и могут храниться в течение длительных промежутков времени (динамиты, тротил, гексоген).

3. Метательные ВВ (пороха). Слабо реагируют на механические удары, но загораются от искры, пламени или нагрева. В закрытом сосуде взрываются (порох, ракетные топлива).

Объемные взрывы и особенности их горения.

К ним относятся:

1. взрывы газо-пара-воздушной смеси ГПВС;

2. взрывы пыли-воздушной смеси ПЛВС.

ГПВС – взрыв возможен в замкнутом пространстве и на открытой местности (утечка газа бытового, взрыв на шахте, взрывается метан, взрыв резервуаров с большим количеством сжатого газа, взрыв газопровода).

ПЛВС – взрыв только в замкнутом пространстве (мукомольное производство, производство сахара, взрыв угольной пыли на шахтах, некоторых пластмасс, порошкообразных красителей).

Особенности объемных взрывов:

1. Окислителем всегда служит кислород.

2. Концентрация горючего газа или пыли в смеси должна быть в диапазоне между нижним и верхним пределами концентрации (утечка газа ниже предела - не будет взрыва (мало горючего), утечка газа с концентрацией выше предела – будет пожар, т.к не хватит кислорода для реакции.

Пример: бытовой газ: 24% до 56 % - диапазон взрываемости.

3. Взрывоопасные ПЛВС могут возникать спонтанно, (слежавшаяся пыль может взорваться).

Физические взрывы. Основной причиной их образования является не химическая реакция, а физический процесс, обусловленный высвобождением внутренней энергии сжатого или сжиженного газа. Физический взрыв может произойти в случае, например, падения переносного баллона с газом, взрыв ядерного реактора.

Независимо от вида взрыва основным поражающим фактором его является ударная волна.

Воздушной ударной волной называется область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

При оценке состояния объекта нас интересует:

избыточное давление , кПа (кгс/см²) на определенном расстоянии (интересующем нас) R, м (км) от центра взрыва, которое затем сравнивается с прочностными характеристиками интересующего объекта.

Характер изменения давления в данной точке при прохождении через нее ударной волны показ на рис.3.3. На фазе сжатия (время ) давление падает после прохождения переднего фронта, затем возникает фаза разряжения ( ). В большинстве случаев поражающее и разрушающее действия ударной волны определяются параметрами фазы сжатия.

Р

ис. 3.3. Изменение давления в данной плоскости при прохождении ударной волны.

Избыточное давление во фронте ударной волны

, где:

- определяет степень разрушения;

- атмосферное давление

Предельные значения давления , вызывающих различные степени разрушений отдельных элементов здания приведены в таблице 3.3.

Характеристика разрушений зданий

таблица 3.1.

, кПа	Разрушаемые элементы зданий
0,5-3,0	Частичное разрушение остекления
3-7	Полное разрушение остекления
12	Перегородки, оконные и дверные рамы
15	Перекрытия
30	Кирпичные и блочные стены
70	Металлические колонны
90	Железобетонные колонны

К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, относят: массу и тип взрывчатого вещества, расстояние взрыва до объекта.

Для оценки силы взрыва используют термин – тротиловый эквивалент.

ТРОТИЛОВЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ – ( грамм, тонн, килотонн) это такое количество тола (тротила), который обладает таким же разрушительным действием, как конкретное количество разорвавшегося вещества Q:

, где

- коэффициент

- задается.

Значения для некоторых веществ, приведены в таблице 3.4.

таблица 3.4.

Взрывчатое вещество	к
Тротил	1
Гексоген	1,3
Аммиачная селитра	0,7
Угольная пыль	0,03
Порох	0,66

Быстротечность процесса не позволяет предпринять какие-либо реальные действия по спасению, защите здоровья и жизни человека в момент взрыва, поэтому основное внимание должно уделяться профилактике взрывов, оказанию помощи пострадавшим, ликвидации последствий взрывов, предотвращению распространения пожаров и возникновению паники.

Синдром сдавливания. У человека, долгое время находящегося в завале, придавленного тяжелыми плитами, без поступления крови травмируются ткани. В результате в месте травмы накапливаются токсичные продукты жизнедеятельности организма. Если груз с пострадавшего убрать сразу после обнаружения, токсины пойдут в кровь, почки не справляются – наступает смерть. Поэтому, при обнаружении пострадавшего, сначала работают медики, через капельницу вводят специальные препараты, затем освобождают от сдавливающих арматур.

В завале:

не поддаваться панике, не падать духом;

попытаться приспособиться к обстановке;

по мобильному телефону связаться со службой спасения 112;

подавать сигнал о помощи голосом, стуком;

помните, человек способен выдержать жажду до 5 суток и голод до 45 суток.

Практическая работа №1

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЗРЫВОВ И ПОЖАРОВ

Методика оценки поражающего действия взрывов и пожаров - на этой методике основан расчет практической работы №1.

При оперативном прогнозировании обстановки принято рассматривать четыре степени разрушения зданий и сооружений – слабые, средние, сильные и полные. И соответственно четыре степени поражения людей – легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Характеристика степени разрушения зданий

Степени разрушения	Характеристика разрушения
Слабые	Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.
Средние	Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Здание выводится из строя, но может быть частично восстановлено.
Сильные	Разрушение большей части несущих конструкций. Остаются перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно.
Полные	Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные). Образуется завал. Здание восстановлению не подлежит.

Степени разрушения зданий от избыточного давления при взрывах ВВ и горючих смесей

Типы зданий	Степени разрушения и избыточные давления, кПа
	слабые	средние	сильные	полные
железобетонные малоэтажные	10-20	20-30	30-50	70-90
складские помещения с металлическим каркасом	5-10	10-20	20-35	35-45

Степень поражения людей от избыточного давления

Потери людей различают:

• на санитарные потери - живы, но требуется медицинская помощь;

• безвозвратные потери - летальный исход;

Степень поражения	Избыточное давление кПа	Степень повреждений
Легкие	20-30	характеризуются легкой контузией, ушибами и вывихами;
Средние	30-40	характеризуются травмами мозга с потерей человеком сознания, повреждением органов слуха, переломами и вывихами конечностей;
Тяжелые	40-50	сопровождаются травмами мозга с длительной потерей сознания, повреждением внутренних органов, тяжелыми переломами конечностей и т.д.
крайне тяжелые	 50	случаи с летальным исходом чаще всего.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

ОЧАГ ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВАХ И ПОЖАРАХ

Это территория, на которой в результате воздействия различных поражающих факторов могут иметь место: жертвы среди людей, различные разрушения, заражения местности, связанные с радиацией.

Очаги поражения могут быть простыми или сложными (комбинированные):

простые - 1 поражающий фактор;

сложные - несколько поражающих факторов (промышленный взрыв привел к утечке газа).

Форма очага:

• круглые (при взрывах или землетрясении);

• полосные (ураган, смерч);

• неправильной формы (при пожаре).

ОЧАГ ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ

Внешняя граница Центр взрыва

очага поражения

Зона полных разрушений

на внешней границе ΔРф =50кПа

Потери людей составляют 100%,

смертельные исходы 90%;

разрушаются здания – полное;

зона занимает 0,15 S площади

зона сильных разрушений

ΔРф =30-50кПа. Потери людей

составляют 100% ,

с мертельные исходы 60%;

р

R₁

R₂

азрушаются здания 40%;

зона занимает 0,15 S площади.

з

R₃

она среднего разрушения

ΔРф =20-30кПа. Потери людей

составляют - 60% ;

смертельные исходы 20%;

р азрушаются здания – частичное;

з

R₄

она занимает 0,15 S площади.

зона слабых разрушений

ΔРф =10-20кПа. Потери людей

составляют 15% , смертельные исходы -

случайные, разрушения зданий – слабое;

зона занимает 0,55 S площади.

Рис. 1 Очаг поражения при взрыве

Если предприятие попадает в зону полных, сильных, средних, разрушений необходимо останавливать производство.

РАДИУСЫ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ ДЛЯ ВЗРЫВА С ТРОТИЛОВЫМ ЭКВИВАЛЕНТОМ В q= 1 тонну

Зона разрушения R,м

Полное разрушение 40

Сильное 55

Среднее 70

Слабое 110

Если нет справочника по оценке поражающего действия взрывов, то R- зоны можно определить по закону - подобия при взрывах

ЗАКОН ПОДОБИЯ ПРИ ВЗРЫВАХ

Радиусы зон поражения для 2-х взрывов разной мощности относятся между собой, как корни кубические из их тротиловых эквивалентов.

На законе подобия основана методика расчетно- графического определения последовательности взрывов. Для этой методики необходим план (карта - местности) с нанесенными на них интересующими объектами.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ВЗРЫВА

Исходные данные необходимые для использования расчетно-графического метода:

• время и место взрыва;

• тип и количество взорвавшегося вещества Q кг, т;

• характеристика зданий и сооружений (материал из которых выполнено здание, степень его огнестойкости, степень взрыво и пожароопасности производства).

• количество людей на производстве и степень их защиты (есть ли убежище, индивидуальные средства защиты)

Расчетно – графический метод позволяет произвести оценку последствий промышленного взрыва по 3-м параметрам:

1. потери людей (общие и безвозвратные);

2. степень разрушения зданий и сооружений;

3. возможность вторичных взрывов и пожаров.

После оценки делаем вывод о степени работоспособности предприятия после взрыва – 3 степени:

• Предприятие полностью теряет работоспособность (общие потери людей более 30%. Хотя бы один из основных цехов, лимитирующих производство оказался в зоне полных и сильных разрушений. Возможность вторичных пожаров и взрывов высокая.

• Предприятие частично теряет работоспособность (общие потери людей от 12- 30%). Хотя бы один из основных цехов, лимитирующих производство, оказался, в зоне средних разрушений. Возможность вторичных пожаров и взрывов сохраняется.

• Предприятие сохраняет работоспособность (общие потери людей меньше 12%). Не один из основных цехов, лимитирующих производство, не попадает в зону полных и сильных разрушений. Возможность вторичных пожаров и взрывов отсутствует.

Определение вторичных взрывов и пожаров:

если здание и сооружение от 3 до 5 степени огнестойкости попадают в зону полных и сильных разрушений, то вероятность вторичных взрывов и пожаров высокая. Если производственные участки 4 и 5 степени попадают в зону средних разрушений, то вероятность вторичных взрывов и пожаров сохраняется.

Кроме этого надо учесть степень взрыво-пожаро-опасности А-Д (если участок производства имеет степень от А-Б и попадает в зону полных, сильных и средних разрушений, то вероятность вторичных пожаров высокая, если часть производства категории А оказывается в зоне средних разрушений, то вероятность вторичного пожара сохраняется.

16