книги / Развитие теории анализа аварийной ситуации при хранении взрывчатыхз веществ

Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Западно-Уральский институт экономики и права»

В. В. Ильин, В. В. Козлов, И. Т. Севрюков

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ АНАЛИЗА АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ

ПРИ ХРАНЕНИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Монография

Пермь 2012

1

УДК 622.61 ББК 68.801-46

И 46

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Баумана И. Ф. Кобылкин;

д-р техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник ЦНИИХМ А. В. Чураев

Ильин, В. В.

И 46 Развитие теории анализа аварийной ситуации при хранении взрывчатых веществ: монография / В. В. Ильин, В. В. Козлов, И. Т. Севрюков; НОУ ВПО «Зап.-Урал. ин-т экономики и права». – Пермь, 2012. – 187 с.

ISBN 978-5-89919-159-6

В монографии излагаются особенности развития и протекания взрывных процессов в условиях массового хранения боеприпасов и взрывчатых веществ, анализируется возможность прогнозирования аварийных ситуаций, исследуются пути минимизации их последствий и управления безопасностью при хранении рассредоточенных групп зарядов хранения.

УДК 622.61 ББК 68.801-46

Печатается по решению научно-методического совета НОУВПО«Западно-Уральскийинститутэкономикииправа»

2

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе в связи с изменением военно-техни- ческой политики нашего государства, сложной криминогенной обстановкой в стране остро встал вопрос повышения взрывобезопасности при хранении взрывчатых веществ (ВВ), боеприпасов как традиционного, так и специального снаряжения. Мировой опыт показывает, что интенсивность чрезвычайных ситуаций в местах хранения боеприпасов не снижается, а масштабы последствий и размеры ущерба имеют тенденцию к росту. Например, за 1977–1995 гг. на складах с взрывчатыми материалами в Российской Федерации произошло более 40 крупных пожаров, уничтожено около 10000 вагонов боеприпасов. Материальный ущерб составил более 35 млрд рублей. Проблема безопасного хранения боеприпасов и вооружений крайне актуальна и имеет системный характер. Резко снижают взрывобезопасность на арсеналах действия некоторых местных органов, нарушающих постановление Правительства РФ № 135 от 17 февраля 2000 г. о безопасных режимных зонах, особо опасных объектах. Вблизи них самовольно захватываются земли, ведется строительство. Кроме того, существует еще и кадровая проблема, связанная с сокращением численности Вооруженных сил РФ: значительно уменьшились штаты арсеналов и баз.

В настоящее время всего в стране в нескольких сотнях арсеналов, складов, баз хранится различных боеприпасов на 1,5 трлн рублей. 30 % боеприпасов находится в железобетонных хранилищах, 20 % – в кирпичных, около 10 % – в деревянных постройках 30–40-х гг., а примерно 40 % лежат под открытым небом.

В 70–80-х гг. прошлого века темпы производства боеприпасов в советской оборонной промышленности были таковы, что в войска и другие силовые структуры поступало около 40 тыс. условных вагонов боеприпасов и взрывчатых веществ. В то же время резко сократились ассигнования на возведение специальных хранилищ и арсеналов. В итоге в настоящее время храни-

3

лища и арсеналы всех силовых структур перегружены в среднем в 1,3–1,7 раза. Не удивительно, что при таком положении дел нарушены многие нормы и правила хранения взрывоопасных изделий. В связи с этим встает вопрос о возможности прогнозирования последствий и управления безопасностью хранения взрывчатых веществ и боеприпасов.

Это, безусловно, требует разработки новых методик прогнозирования чрезвычайных ситуаций с боеприпасами, поиска решений по управлению безопасностью в процессе хранения боеприпасов и взрывчатых веществ, а также развития представлений о характере протекания взрывных процессов при массовом взрыве. К сожалению, печальная статистика последних лет подтверждает эту необходимость: масштабные взрывы боеприпасов на складах в Санкт-Петербурге и Хабаровске в 2000 г., в Запорожье в 2004 г., взрывы на складах Тихоокеанского флота, на арсеналах в Ульяновске и Пугачево. Этот список можно продолжить. Как правило, все подобные чрезвычайные ситуации сопровождаются гибелью людей, многомиллионными финансовыми потерями, подрывом обороноспособности страны. Причины возникновения чрезвычайной ситуации могут быть самые разные: человеческий фактор, природные катаклизмы, техногенные аварии.

Известно, что при подобных авариях нарушается и экологическое равновесие. Результаты оценки экологической обстановки г. Владивостока после взрыва на арсенале Тихоокеанского флота 15 мая 1992 г. показали, что в пределах «следа» дымового потока существенно возросло содержание кадмия, циркония, кобальта, мышьяка, бария, стронция и ртути. В пределах изученной после взрыва арсенала территории средние значения концентрации кобальта, лития, фтора и ртути увеличилась более чем в два раза, кадмия и бария – в 1,7–1,8 раза, стронция – в 1,4 раза.

В настоящее время боеприпасы и взрывчатые вещества хранятся по одному или несколько изделий в укупорке, контейнерах, ящиках для хранения; как правило, в отдельных хранилищах, размещенных на территории базы хранения. На основании этого мы можем рассматривать заряды взрывчатого вещества

4

разнесенными в пространстве, но представляющими собой единую рассредоточенную группу зарядов (РГЗ), способную к взрыву как частично, так и полном объеме. В случае взрыва одного или группы зарядов поражающие факторы взрыва распространяются по пространству, разделяющему их, и оказывают инициирующее действие на близлежащие заряды. Таким образом, взрыву подвергается практически вся РГЗ, т. е. хранилище

ибаза в целом. Отсюда вытекает необходимость прогнозировать поведение твердых гетерогенных ВВ в опасных ситуациях при различных воздействиях на конструкцию боеприпаса, а также комплексно исследовать явления взрыва при массовом скоплении боеприпасов с целью поиска возможностей управления безопасностью их хранения.

Проблемам прогнозирования последствий взрыва, управления безопасностью хранения боеприпасов и взрывчатых веществ, а также последствиям группового взрыва посвящены исследования В. С. Гаваза, И. Б. Докутович, Т. М. Саламахина, В. А. Дьяченко, Г. А. Аминева, В. Н. Постнова и др. В то же время, несмотря на широкое освещение этого вопроса, отсутствует единая методология прогнозирования последствий развития чрезвычайной ситуации и управления безопасностью хранения РГЗ.

Если проанализировать различные аварии, то можно выделить ряд общих причин их возникновения: ошибки в проектах сооружений, ошибочные решения о местах постройки сооружений и арсеналов, нарушение режимов эксплуатации боеприпасов, недостаточная подготовка персонала. Но анализ случившихся аварий, владение статистическими данными не решает всех проблем. Необходимо уметь находить слабые звенья в технологии хранения боеприпасов и взрывчатых веществ, прогнозировать, как будут развиваться события, вызванные аварией,

ивозможно ли ими управлять.

Возникновение и развитие чрезвычайных ситуаций определяется множеством факторов, и на практике не представляется возможным оперировать всеми сразу. Ввиду этого возникает необходимость проанализировать какой-либо отдельный этап жизненного цикла боеприпаса и ВВ.

5

Прогнозирование и управление являются главными составляющими в деле противодействия чрезвычайным ситуациям при хранении групп боеприпасов. Результаты прогнозов позволяют проанализировать возможности управления безопасностью для принятия уполномоченными органами решений, направленных на снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций и смягчение их последствий, что позволяет сократить количество человеческих жертв и уменьшить материальный ущерб.

Необходимо отметить, что существующий уровень управления безопасностью при хранении боеприпасов и взрывчатых веществ значительно отстает от современных научно-техничес- ких достижений. Это обусловлено недостаточным использованием моделей по прогнозированию последствий чрезвычайных ситуаций, информационных технологий для оценки риска и управления безопасностью. Характеристики последствий аварийного взрыва группы боеприпасов можно получить только методами математического моделирования. Таким образом, необходимо разработать математические модели взрывных процессов, модели прогнозирования последствий взрыва, процессов распространения поражающих факторов на объекте хранения боеприпасов и взрывчатых веществ.

Разработка моделей прогнозирования и управления безопасностью в РГЗ позволит:

прогнозировать поведение отдельного боеприпаса и РГЗ

вчрезвычайной ситуации;

определять виды и параметры критических аварийных воздействий на боеприпасы;

анализироватьвозможные риски негативных воздействий;

принимать решения по управлению безопасностью хранения рассредоточенной группы зарядов;

выработать рекомендации по минимизации последствий аварийного взрыва.

6

Раздел 1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ХРАНЕНИЯ

РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ГРУПП БОЕПРИПАСОВ КАК ИСТОЧНИКОВ ТЕХНОГЕННОЙ

ИЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

1.1.Рассредоточенная группа боеприпасов как объект техногенной опасности

Причины чрезвычайных ситуаций в техногенной сфере могут быть самыми разными. В любом случае, независимо от первопричины, эти ситуации обязательно имеют свои последствия, поскольку требуют мобилизации финансовых и материальных ресурсов, ведут к прекращению или дезорганизации функционирования объектов, в ряде случаев требуют эвакуации населения.

В Российской Федерации 45 тыс. опасных объектов различного типа и разных форм собственности. Из них только в промышленности более 8000 взрывопожароопасных объектов. В зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью людей в случае возникновения техногенных чрезвычайных ситуаций (ЧС) проживает около 80 млн человек, т. е. 55 % населения страны. Численность городского населения составляет почти 75 % общей численности населения страны, и только 15 % граждан проживают на территории, на которой нет опасных объектов. Наибольшую опасность в техногенной сфере представляют транспортные аварии при перевозке опасных грузов, аварии с выбросом химически и биологически опасных веществ, взрывы и пожары на объектах хранения боеприпасов, гидродинамические аварии, аварии на электроэнергетических системах и очистных сооружениях.

От аварий на опасных объектах ежегодно в России получают вред 200 тыс. человек, а погибает в результате аварий и катастроф, включая дорожно-транспортные происшествия, более 50 тыс. человек. Общий экономический ущерб от ЧС в год достигает 6–7 % валового внутреннего продукта (ВВП) страны. За последние 30 лет в нашей стране пострадало более 10 млн чело-

7

век, из них погибло более 600 тыс. человек. Суммарный экономический ущерб за этот период сопоставим со среднегодовым ВВП России. Средний годовой рост социальных и экономических потерь от природных и техногенных ЧС за этот период составил: по числу погибших – 4,3 %, пострадавших – 8,6 % и материальному ущербу – 10,4 % [1].

Возможность крупных техногенных катастроф в промышленных центрах России в настоящее время реальна как никогда. Возрастающая концентрация запасов горючих, радиоактивных, токсичных и взрывчатых веществ в непосредственной близости от жилой зоны поселков и городов, возрастающие масштабы социальной напряженности, отсутствие достаточных сил и эффективных систем реагирования на ЧС – всё это таит в себе опасность катастроф регионального и трансграничного масштабов.

Статистика свидетельствует, что чрезвычайные ситуации техногенного характера возникают не только в силу нарушения технологического процесса производства (хранения), но и в значительной мере под воздействием целого ряда природных процессов, которые определяют степень потенциальной опасности возникновения ЧС. Сохраняющаяся тенденция ежегодного роста количества и масштабов последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий заставляет искать новые решения проблемы защиты населения и территорий от ЧС. В силу этого появляется актуальная проблема – формирование системы прогнозирования и управления безопасностью потенциально опасных баз хранения боеприпасов и взрывчатых веществ.

Экономический механизм обеспечения промышленной и экологической безопасности определен соответствующей норма- тивно-правовой базой. Он основывается на федеральных законах «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», «Об отходах производства и потребления», «О безопасности гидротехнических сооружений», «Об использовании атомной энергии» и др.

Обеспечение защиты населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера является одной из важнейших задач государственной политики РФ в области национальной

8

безопасности, обеспечения развития страны. В этой связи главная задача в области обеспечения техногенной и экологической безопасности – это создание новой идеологии противодействия техногенным и экологическим катастрофам и разработка на ее основе государственной стратегии в области снижения рисков и смягчения последствий ЧС, т. е. осуществление комплекса мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения ЧС, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь.

Основными факторами опасности являются [1]:

техногенные, обусловленные деятельностью людей (чрезмерными выбросами и сбросами в окружающую среду отходов хозяйственной деятельности в условиях ее нормального функционирования и в аварийных ситуациях; чрезмерным вовлечением в хозяйственный оборот природных ресурсов; иными, связанными с хозяйственной деятельностью негативными процессами, актами или решениями);

экологические, обусловленные причинами природного характера (неблагоприятными для жизни человека физикохимическими характеристиками атмосферы, воды, почв, функциональными характеристиками экосистемы, природными бедствиями и катастрофами);

социально-экономические, обусловленные причинами социального, экономического, психологического характера (недостаточным уровнем питания, здравоохранения, образования, обеспечения материальными благами; нарушенными общественными отношениями, недостаточно развитыми социальными структурами);

военные, обусловленные работой военной промышленности (транспортировкой и хранением взрывоопасных материалов и оборудования, испытанием образцов оружия и его уничтожением, функционированием военных объектов и всего комплекса военных средств в случае военных действий).

При изучении проблемы обеспечения безопасности человека, общества и природной среды воздействие этих факторов

9

разделить невозможно. Все эти факторы и их воздействия приходится рассматривать комплексно, с учетом их взаимного влияния и связей иерархического характера.

Опасность – это явления, процессы, объекты, способные в определенных условиях наносить ущерб здоровью человека косвенно или непосредственно, т. е. вызывать нежелательные последствия.

Таким образом, термин «опасность» описывает возможность осуществления некоторых условий технического, природного и социального характера, при наличии которых могут наступить неблагоприятные события и процессы: например, аварии на промышленных предприятиях, природные катастрофы или бедствия, экономические или социальные кризисы.

Чрезвычайные ситуации могут быть связаны как с исключительными воздействиями (ударными нагрузками, ураганами, наводнениями, пожарами), так и с неблагоприятным сочетанием обычных нагрузок с весьма малой вероятностью появления. Исходной причиной аварии могут служить крупные ошибки, допущенные при проектировании, расчете, изготовлении, монтаже, эксплуатации и техническом обслуживании, а также при сочетании этих ошибок с неблагоприятными внешними условиями, не зависящими от технического персонала.

Наиболее типичной причиной происшествия являются следующие: ошибка человека или отказ технологического оборудования, недопустимое внешнее воздействие, случайное появление опасного фактора; неисправность (или отсутствие) предусмотренных на этот случай средств защиты или неточные действия людей в данных условиях; воздействие опасных факторов на незащищенные элементы оборудования, человека или окружающую их среду. Классификация чрезвычайных ситуаций приведена на рис. 1.1.

Доля исходных предпосылок, вызванных ошибочными и несанкционированными действиями человека, составляет 50–80 %, тогда как доля технических предпосылок – 15–25 %. Среди факторов, непосредственно приводящих к аварийности и травматизму,

выделяются слабые практические навыки работающих в нестандартных ситуациях, неумениеправильнооценитьобстановку [2].

10