книги / Развитие теории анализа аварийной ситуации при хранении взрывчатыхз веществ

которые одновременно служат упором для крайних рядов снарядов. При хранении боеприпасов нескольких номенклатур или партий в одном хранилище между штабелями боеприпасов разных партий иноменклатур оставляются интервалыв 10 см.

Рис. 1.6. Схема проходов в хранилищах

Реактивные снаряды укладываются в штабеля только одной номенклатуры, одного года снаряжения или сборки, с одинаковым баллистическим индексом и весовым знаком. Высота штабеля с реактивными снарядами не должна быть больше 3 м для снарядов калибра до 200 мм и 2,5 м для снарядов калибра 200 мм и более.

Перечень упаковок для хранения боеприпасов достаточно широк. Это могут быть цинковые короба для хранения стрелковых боеприпасов, деревянные укупорки для авиационных бомб, специальные контейнеры с бронезащитой и без нее для хранения ракет различного класса и специальных боеприпасов. Особых условий хранения требуют боеприпасы специального назначения, для которых устанавливается определенный темпера- турно-влажностный режим и особые требования по размещению в хранилище.

Несколько иными являются требования к хранению взрывчатых веществ и материалов.

31

По назначению склады взрывчатых веществ разделяются на базисные и расходные. Общая вместимость базисных складов не ограничивается и должна устанавливаться с учетом того, что вместимость отдельного хранилища не должна превышать 420 т взрывчатых веществ. Общая вместимость всех хранилищ временного расходного склада взрывчатых материалов не должна превышать: взрывчатых веществ – 120 т, детонаторов – 150 тыс. шт., детонирующего шнура– 200 тыс. м, огнепроводного шнураи средств егоподжигания – неограничивается [9].

Допустимо хранение взрывчатых веществ в контейнерах на специальных открытых площадках. Площадки для контейнеров со взрывчатыми веществами могут сооружаться на территории складов взрывчатых веществ и как самостоятельные склады с контейнерными площадками. Вместимость контейнерных площадок должна приниматься аналогично установленной для хранилищ складов взрывчатых материалов. Кроме того, в организациях должны обеспечиваться условия для испытаний и уничтожения взрывчатых веществ и боеприпасов. В этих целях по проектам необходимо оборудовать полигоны и лаборатории, оснащенные соответствующими приборами и оборудованием [13].

В хранилищах складов взрывчатых материалов устанавливаются стеллажи для взрывчатых веществ и средств инициирования, они должны отстоять от стен не менее чем на 20 см, а от пола – не менее чем на 10 см [10]. Мешки, ящики с взрывчатыми веществами необходимо размещать на настилах. Высота штабеля не должна превышать 2 м. По ширине штабеля можно располагать не более двух ящиков, чтобы свободно обеспечивался подсчет мест.

Аварии, возникающие на складах, зачастую приводят к гибели людей, разрушениям и повреждениям хозяйственных объектов. Причем масштабы этих катастроф и, соответственно, размеры материального ущерба раз от раза возрастают. Есть ряд причин, способствующих росту этой «черной» статистики.

Как уже отмечалось выше, боеприпасы и взрывчатые вещества в процессе изготовления и эксплуатации не являются источником и причиной аварий при условии соблюдения требова-

32

ний безопасности и нормативно-технической документации. Однако при отступлении от указанных требований либо при воздействии каких-либо внешних аварийных факторов может произойти их инициирование и неминуемое уничтожение. Каждый вид внешнего воздействия (механическое, тепловое, электромагнитное и др.) характеризуется конкретными аварийными ситуациями, которые, как показывает опыт, являются причинами инициирования.

Наиболее вероятные причины аварий при хранении боеприпасов и взрывчатых веществ [14]:

воздействие поражающих элементов,

ударное воздействие,

тепловое воздействие,

электромагнитное воздействие,

разряд статического электричества,

химическое воздействие.

Вследствие этих аварийных воздействий возможны следующие типы аварий с боеприпасами и взрывчатыми вещества-

ми [14]:

механическое и тепловое повреждение,

сгорание,

взрыв в режиме нормальной детонации,

взрыв группы боеприпасов.

Можно выделить следующие поражающие факторы, сопровождающие аварийный взрыв боеприпаса:

воздушная ударная волна,

осколки боеприпасов и укупорки,

термическое воздействие.

Для того чтобы исключить возникновение аварийных ситуаций, необходимо обеспечить безопасное хранение боеприпасов и ВВ. Меры обеспечения безопасности можно разделить на технические и организационные [15].

Технические меры включают:

ограничения на материалы и оборудование хранилища (исключение пожароопасных материалов и лакокрасочных покрытий);

33

применение комплексных защитных устройств (использование защитных экранов, молниеотводов, пожарной сигнализации и т. д.)

оптимизация конструкции хранилища.

К организационным мерам относятся:

аттестация мест хранения (комплексная экспертиза на соответствие условий хранения требуемым параметрам);

соблюдение требований нормативной документации;

исключение возможности несанкционированных действий со стороны персонала и злоумышленников;

определение способа и порядка размещения боеприпасов

вхранилище;

оптимизация размещения хранилищ на территории арсе-

нала.

1.4.Экологические последствия аварийного взрыва группы боеприпасов в условиях хранения

При одновременном взрыве большого количества боеприпасов и ВВ нарушается экологическое и геоэкологическое состояние окружающей местности. Поэтому представляется важным рассмотреть экологические последствия, возникающие при аварийном взрыве большого количества боеприпасов. Очевидно, что основными факторами воздействия на окружающую среду в случае взрыва группы боеприпасов являются: механиче-

ское воздействие на верхний слой грунта, образование воронки и навала, воздействие воздушной ударной волны на прилегающий район, тепловое воздействие, действие продуктов взрыва и газопылевого облака на грунт и окружающую среду.

Вработах [16, 17] приведены результаты эксперимента по подрыву группы боеприпасов. На площадке в 50 м2 было выложено 123000 мин ТМ-57. Высота выкладки составляла около 7 м. Суммарная масса взрывчатого вещества – тротила – в минах составила около 900 т. Оболочки мин содержали около 50 тметалла.

Вэпицентре взрыва в зоне наибольшего механического повреждения верхнего слоя грунта образовались воронка и навал. Измеренные радиус, площадь и максимальная глубина воронки составили соответственно 47 м, 6940 м2 и 10 м. Поверхность,

34

которая не может быть восстановлена без специальной рекультивации, была оценена как площадь, ограниченная навалом грунта, равная около 130000 м2. Образование воронки привело к разрушению верхнего слоя грунта, изменению рельефа местности и нарушению верхних водоподстилающих слоев. Разрушение верхнего слоя грунта и изменения местного рельефа могут быть отнесены к нарушению геоэкологического характера.

За границей навала прослеживалось действие воздушной ударной волны (ВУВ), которая при своем прохождении воздействовала на поверхность грунта, создавая избыточное давление искоростной напор воздуха. На образование ВУВ расходуется до 70 % энергии взрыва боеприпаса. Параметры ударной волны рассчитываются по известным эмпирическим формулам М. А. Садовского. Площадь зоны остаточного воздействия, определяемая границей избыточного давления∆Р1 = 0,004 МПа, составляет [17]:

Воздействие ударной волны на участок с лесом проявляется в повале деревьев, срыве кроны и листьев. Зона необратимых повреждений лесного массива лежит в границах с избыточным давлением ∆Р1 = 0,03 МПа при скорости воздушного потока свыше 40–50 м/с на площади:

Избыточное давление 0,02–0,03 МПа является предельным для многих биологических объектов [17].

Тепловое воздействие взрыва определяется излучением огненного шара и теплообменом с нагретым ударной волной воздухом и продуктами взрыва. При потоке излучения не менее 10 кал/см2 (41,8 Дж/см2) могут загораться различные легко воспламеняющиеся материалы. Подъем пыли уменьшает вероятность образования очагов возгорания из-за экранировки потока излучения. Площадь зоны с наибольшей вероятностью возгорания по оценкам составляет 125000 м2.

Площадь зоны с наибольшей вероятностью возгорания сухого торфяника и хвойногосухостояпооценкам составляет [16]:

35

Образовавшееся при взрыве газопылевое облако, объем которого возрастал со временем до 109 м3 на 50-й секунде и до 1010 м3 на 500-й секунде, после взрыва перемещалось по ветру со скоростью 3–5 м/с. В направлении движения наблюдалось выпадение продуктов взрыва, крупных частиц и пыли на расстоянии до 1,5 км. С наветренной стороны граница выпадения твердых частиц имела радиус 0,3–0,5 км.

Толщина слоя осадков на границе их заметного выпадения 1–1,5 мм. Вдоль земли распространялась базисная волна, пыль от которой наблюдалась на расстоянии до 1,5 км от центра взрыва. Газовое облако на поверхности распространяется на площади [18, 19]:

В таблице 1.3 приведены возможные относительные границы поражения природных объектов в зависимости от избыточного давления, возникающего при взрыве. Показаны также абсолютные значения граничных расстояний для экспериментального взрыва тротила массой 1000 т.

Характерный состав продуктов взрыва тротила включает двуокись углерода СО2, окись углерода СО, азот N2, углерод С, окислы азота NO2, NO3, воду и ряд малых составляющих. Часть этих продуктов обычно адсорбируется в грунте.

При анализе последствий аварийного взрыва хранилищ с боеприпасами возникают вопросы, связанные с определением размеров возможных зон поражения персонала токсичными газами (СО, NO2). Рассмотрим основные фазы развития газового облака при взрыве на свободной поверхности заряда тротила массой 1000 т [18, 19]. Можно выделить три основных этапа развития газопылевого облака. Начальная стадия сопровождается образованием расширяющегося газового (огненного) облака, обычно имеющего форму полусферы и состоящего из высокотемпературных газов, и длится около 1 секунды до момента замедления и прекращения активного расширения облака. Считается, что к этому времени все реакции и горение вещества, находящегося в облаке, прекращаются, и концентрация окислов углерода и азота в нем будет максимальной. Ко второму этапу можно отнести подъем и расширение облака за счет интенсивного перемешивания с воздухом. Скорость подъема при этом составляет 20–30 м/с. Третий этап – это образование и подъем султана и газопылевого столба, имеющего характерную грибовидную форму. В этом виде облако поднимается на высоту 3–5 км и в дальнейшем рассеивается. Уже через минуту газ на поверхности земли практически отсутствует. К этому моменту основная масса газов поднимается на высоту около 1000 м. Зависимость высоты подъема облака Н от времени t имеет вид:

где m – масса ВВ, кг.

Поднимаясь, облако перемешивается с воздухом и увеличивается в объеме. При этом уменьшается концентрация токсичных компонентов продуктов взрыва. Зависимость объема газового облака V (м3) от времени и массы взрываемого ВВ имеет вид:

37

Формула (1.8) получена для объемов облаков, замеренных при экспериментах совзрывами ВВ массой от 10 до1000 ттротила.

В [18, 20] проведена оценка концентрации СО и NO2 в облаке в процессе его расширения. При взрыве, в зависимости от вида ВВ и условий взрывания, образуется различное количество токсичных газов. В таблице 1.4 приведены общие объемы газов Vo и объемы токсичных газов VT, образующихся при взрыве некоторых ВВ.

Для определения концентрации токсичных газов η (мг/л) в расширяющемся газовом облаке используется выражение [18]:

(1,25 кг/м3 для СО); M – масса газов (кг); V – объем облака для данного ВВ.

На рисунке 1.7 показана зависимость концентрации токсичных газов от времени при взрыве тротила массой 10, 100 и 1000 т. Пунктиром показано граничное значение (= 0,3 мг/л) концентрации окислов углерода, при которой допускается работа персонала в течение 30–60 мин [18, 19]. Видно, что даже при взрыве тротила массой 1000 т через 120 с концентрация токсичных газов в облаке становится практически безопасной. Кроме того, у поверхности концентрация газов должна быть еще

38

меньше из-за активного поступления вовлеченного воздуха в поднимающееся облако. На этот момент основная масса облака поднимется на высоту более 1000 м.

Рис. 1.7. Зависимость концентрации токсичных газов в облаке от времени при взрывах тротиловых зарядов массой 10 т (1), 100 т (2), 1000 т (3) соответственно, четырехграничное значение концентрацииокисловуглерода

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что при аварийном взрыве ВВ на поверхности земли маловероятно поражение персонала только токсичными газами, т. к. другие вредные факторы, в частности воздушная ударная волна, перекрывают границы действия газового облака. Поэтому при анализе последствий аварийного взрыва боеприпасов можно не рассматривать воздействие токсичных газов, образующихся при взрыве. Особенность подобных взрывов состоит в том, что максимальное воздействие на экологию района происходит на начальном этапе в локализованном районе и последствия взрыва могут проявиться со временем. Дальнейшее изучение экологического состояния в районе взрыва путем экологического мониторинга дает возможность уточнить отдаленные экологические последствия, что в конечном итоге позволит более полно представить экологическое состояние прилегающих районов [21, 22,

23, 24, 25].

39

1.5. Пути создания системы управления безопасностью на объектах хранения боеприпасов

и взрывчатых веществ

Управление безопасностью на объекте хранения можно рассматривать с использованием концепции приемлемого риска

икак системный подход к принятию решений по предупреждению или уменьшению опасности аварий для жизни и здоровья человека, ущерба имуществу и окружающей среде.

Современные объекты хранения боеприпасов и ВВ – это сложная система, которая характеризуется большим числом параметров, зачастую имеющих стохастическую природу. Динамичные по своей природе системы имеют иерархическую структуру и могут эффективно функционировать только при наличии соответствующей системы управления, способной учитывать внешние и внутренние аварийные воздействия. Таким образом, в рамках этой системы осуществляется непрерывное целенаправленное воздействие на объекты хранения, происходят процессы планирования, организации, регулирования и контроля, невозможные без четкой работы механизмов информационного, нормативно-методичес- кого, учетно-аналитического и экспертного обеспечения.

Всвою очередь, задача управления безопасностью РГЗ включает в себя сбор и анализ информации о безопасных условиях хранения боеприпасов, анализ риска (анализ опасности) и контроль безопасности. Очевидно, что и система управления безопасностью,

исистема управления риском фактически имеют один и тот же объект управления – объект хранениябоеприпасов и ВВ.

Исходя из этого, целесообразно при построении системы управления безопасностью на объектах хранения использовать потенциальные возможности уже действующих систем управления, в первую очередь возможности сбора и анализа информации (с последующей детализацией, дифференцированием) и контроля (надзора) за выполнением управленческих решений.

Переход к концепции приемлемого риска позволяет оценивать состояние объекта по риску. Риск является количественной мерой безопасности, что дает возможность более полно, объек-

40