Пример 3. Расчет избыточного давления во фронте ударной волны для взрывоопасных ППОО, находящихся во внутренних водах

Проведем расчет для комплексного захоронения ВВ в районе Дудинки.

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с комплексным захоронением ВВ в реке Енисей в районе Дудинки. ППОО - Комплексное захоронение ВВ (Регистрационный номер в Реестре ППОО N 0200.00001) затоплено возле Дудинского морского порта (Красноярский край), правый берег реки Енисей в 230 милях от устья, 1998 г. (69°24' с.ш. 86°07' в.д.)

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности согласно Реестру ППОО - взрывоопасность.

По данным Реестра ППОО на объекте находится 10 контейнеров с ВВ массой 42,9 т. Состав ВВ - граммонит, гранулит, гранулотол. Основные энергетические показатели в области применения гранулированных неводоустойчивых ВВ предназначены для взрывания горных пород средней крепости и в крепких горных породах в сухих и во влажных условиях. Согласно ГОСТ 21987-76. "Вещества взрывчатые промышленные. Гранулиты. Технические условия" к ним относятся: Граммониты 79/21 и 82/18; Гранулиты АС-4, АС-8, С-2 и Игданиты.

Основные характеристики гранулированных неводоустойчивых ВВ приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики гранулированных неводоустойчивых ВВ

Показатели

Граммонит

79/21-В

Гранулиты

Игданит

АС-8

АС-4

С-2

М

Кислородный баланс, %

0,02

0,34

0,41

0,06

0,14

0,12

Теплота взрыва, ккал/кг

1030

1248

1080

917

920

920

Объем газов, л/кг

895

847

907

935

980

980

Полная идеальная работа взрыва, ккал/кг

850

955

870

755

755

755

Насыпная плотность, г/см3

0,8 - 0,85

0,85 - 0,9

0,85 - 0,9

0,8 - 0,85

0,8 - 0,82

0,8 - 0,9

Работоспособность, см3

360 - 370

410 - 430

390 - 410

320 - 330

320 - 330

320 - 330

Бризантность заряда, мм: в стальном кольце

20 - 25

22 - 28

22 - 26

15 - 22

18 - 22

15 - 20

Скорость детонации, км/с

3,2 - 4,0

0,3 - 3,6

2,6 - 3,5

2,4 - 3,0

2,5 - 3,6

2,2 - 2,8

Критический диаметр, мм: в стальной оболочке

15 - 20

18 - 25

20 - 25

25 - 30

15 - 20

25 - 30

Минимальная масса промежуточного детонатора, г.

2 - 3

5 - 10

5 - 10

20 - 30

10 - 15

20 - 30

Гранулотол - гранулированное водоустойчивое промышленное ВВ, состоящее из тринитротолуола промышленных сортов, в зависимости от примесей и влажности выпускается различных марок. В СССР выпускался до 1983 г. I и II сорта, а в соответствии с ГОСТ 25857-83 выпускаются марки А и Б.

Основные характеристики гранулированного водоустойчивого ВВ Гранулотол приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики гранулированных водоустойчивых ВВ

Характеристика

Гранулотол сухой

Гранулотол водонаполненный

Кислородный баланс, %

74,0

?

Теплота взрыва, ккал/кг

870

980

Объем газов, л/кг

750

1045

Тротиловый_эквивалент

1,0

1,13

Бризантность в стальном кольце, мм

24 - 26

25 - 30

Скорость_детонации в бумажной оболочке, км/с

4,0 - 4,6

5,0 - 5,5

Скорость детонации в стальной оболочке, км/с

5,0 - 5,2

5,5 - 6,0

Критический диаметр в бумажной оболочке, мм

60 - 80

25 - 30

Критический диаметр в стальной оболочке в воде, мм

10 - 15

5 - 10

Марка А - для изготовления граммонитов и водосодержащих ВВ, для проведения взрывных работ во всех климатических районах России и для поставки на экспорт;

Марка Б - для изготовления водосодержащих ВВ и для проведения взрывных работ во всех климатических районах России, кроме районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к ним.

Основное отличие марки Б от марки А по составу - содержание воды (2% и 1% соответственно).

Цвет светло-желтый. Насыпная плотность около 1,0 г/см3. Гранулы сферические, обычный размер гранул 2 - 4 мм, допускается до 15% гранул менее 2 мм и до 10% больше 4 мм. Обладают низкой слеживаемостью, хорошей сыпучестью в сухом и мокром состоянии, практически не пылят при заряжании. Во влажном состоянии не электризуются. Гранулы хорошо тонут и распределяются в воде, что обеспечивает стабильность заряжания в обводненных условиях. Негигроскопичны, морозоустойчивы. При повышенном содержании влаги могут смерзаться на морозе.

В сухом виде химически устойчив, в кислой среде устойчивость снижается незначительно, а в щелочной - заметное снижение. В щелочной среде гранулы и раствор окрашиваются в темно-красный цвет. Под воздействием ультрафиолетового излучения гранулы буреют.

Поскольку в исходных данных неизвестен точный количественный состав затонувшего ВВ (по весу каждого ВВ в общей массе ВВ), поэтому расчет ведем по наиболее энергонасыщенному ВВ - Гранулиту АС-8. Его теплота взрыва - 1248 ккал/кг (5225 кДж/кг). Принимаем, что все ВВ состоят из Гранулита АС-8 в количестве 42.9 т. В тротиловом эквиваленте - 48.7 x 103 кг.

Глубина в месте затопления составляет 25 м.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим мгновенный взрыв всей массы ВВ на ППОО и распространение ударной волны от взрыва по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

Объектами воздействия определяются люди, находящиеся в воде, суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 400 м. Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры порта г. Дудинка - составляет 1600 м. Также на космоснимках (рисунок 1.4) видно, что в месте затопления находятся суда на рейдовой стоянке.

В качестве критерия возникновения ЧС принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение вреда здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве критерия опасности подводного взрыва для человека согласно подпункту 9.2 Методических рекомендаций принимаем избыточное давление во фронте ударной волны 00000142.wmz - для смертельного поражения и 00000143.wmz - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 3.

Таблица 3. Исходные данные для расчетов

1.

Объект (регистрационный номер в Реестре ППОО)

Комплексное захоронение ВВ (N 0200.00001)

Обозначение

2.

Вид опасности

Взрывоопасность

3.

Место затопления, год затопления

Дудинский морской порт (Красноярский край), правый берег реки Енисей в 230 милях от устья, 1998 г.

4.

Глубина затопления, м

25*

h*

5.

Вид ВВ

Граммонит; гранулит; гранулотол

6.

Масса ВВ, т.

42,9*

m

7.

Расстояние до ближайшего берега

400 м

r1

8.

Расстояние до ближайших объектов инфраструктуры (порт Дудинка (Норникель)

1600 м

r2

По формуле (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r1 = 400 м (до ближайшего берега Енисея):

00000144.wmz

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как 00000145.wmz.

Рассчитаем избыточное давление в акватории порта "Норникель", расположенного на расстоянии от затопленных ВВ r2 = 1600 м.

00000146.wmz

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такое избыточное давление воздействует на людей, находящихся в воде в акватории порта в обычной одежде, и наносит вред их здоровью 00000147.wmz.

Рассчитаем границы зон действия избыточного давления во фронте ударной волны для нанесения вреда здоровью и смерти человека. Результаты расчетов представлены на рисунке 1.

Рассчитаем по выражениям Таблицы 9.6 раздела 9 Методических рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ.

Повреждения днищ судов возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 213.6 м;

пробоина в первом днище на расстоянии от ВВ до 175,6 м;

пробоина во втором днище на расстоянии от ВВ до 81,5 м;

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 81,5 м;

пробоина в борту на расстоянии от ВВ до 99,1 м;

пробоина в первой переборке на расстоянии от ВВ до 29 м.

00000148.jpg

Рисунок 1. Зоны действия поражающих факторов ударной волны

для человека

Расчеты показывают, что взрыв затопленных ВВ представляет опасность повреждения для судов в случае их нахождения от центра взрыва на расстоянии, начиная с 213 метров и менее.

На рисунке 1 показаны зоны действия поражающих факторов ударной волны для человека. Красным показана зона действия 00000149.wmz, с радиусом поражения 1039,29 м - смертельная для человека, лиловым показана зона действия 00000150.wmz, с радиусом поражения 7833,05 м - опасные для здоровья человека.

Опасность для судов представлена на рисунке 2. Согласно таблице 9.6 Методических рекомендаций в бежевой зоне действия 00000151.wmz радиусом поражения 84,34 м - пробоина в борту, в оранжевой зоне действия 00000152.wmz с радиусом поражения 213,6 м - вмятины и водотечность первого днища судов.

00000153.jpg

Рисунок 2. Зоны действия поражающих факторов ударной волны

для судов

Оценка сейсмического воздействия подводного взрыва на здания и сооружения, расположенные в береговой зоне

Исходными данными для расчета являются координаты эпицентра очага взрыва, количество ВВ в эпицентре, тип грунтов в возможной области сейсмического воздействия, координаты и типы зданий в береговой зоне и их текущее техническое состояние.

Определить безопасное расстояние Rs по сейсмическому воздействию по формуле:

00000154.wmz,

Ks - коэффициент, учитывающий тип грунтов, для водонасыщенных грунтов Ks = 25;

Kz - коэффициент, учитывающий тип зданий принимаем 1,5 для 2 - 3-этажных кирпичных зданий;

m - вес заряда в кг.

00000155.wmz.

Безопасное расстояние не превышает расстояния до зданий и сооружений, расчет сейсмического воздействия не требуется.

Этап: Установление опасности ППОО

Из рисунка видно, что зоны действия поражающих факторов ударной волны при наиболее опасном сценарии затрагивают зоны, в которых потенциально могут находиться люди в воде, объекты береговой и прибрежной инфраструктуры, в дополнение к этому эпицентр взрыва (полученный по координатам в Реестре ППОО) находится в акватории рейдовой стоянки судов и может нанести значительные повреждения бортам и днищу судов.

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена зонами воздействия ударной волны от взрыва на человека и суда. ЧС возникнет в случае нахождения людей в воде, а также повреждения судов, в границах соответствующих рассчитанных зон действия давления ударной волны. Масштаб ЧС неизвестен, так как нельзя однозначно установить количество потенциально пострадавшего населения.