книги / Развитие теории анализа аварийной ситуации при хранении взрывчатыхз веществ

Рис. 1.1. Классификация чрезвычайных ситуаций

Рассредоточенная группа зарядов, безусловно, является источником техногенной опасности, и возникновение происшествий в ходе хранения боеприпасов – это следствие появления и развития причинной цепи предпосылок, приводящих к потере управления процессом, высвобождению энергии взрыва и воздействия ее на людей, оборудование и окружающую среду. Инициаторами и составными звеньями причинной цепи происшествия являются ошибочные и несанкционированные действия людей, неисправности и отказы используемой техники, а также нерасчетные внешние факторы (рис. 1.2).

Объектом исследования и совершенствования безопасности хранения боеприпасов является система «человек – техника – внешняя среда», а предметом изучения – объективные закономерности возникновения и прогнозирования происшествий при функционировании таких систем [2].

11

Рис. 1.2. Анализ рассредоточенной группы боеприпасов как источника техногенной опасности

1.2.Использование методологии анализа

иоценки риска для обеспечения безопасности хранения рассредоточенных групп боеприпасов

Методологическое обеспечение анализа риска – это совокупность методов, методик и программных средств, позволяющих всесторонне выявить опасности и оценить риск чрезвычайной ситуации, источником которой может быть потенциально опасный объект. Выполнение требований к методологическому обеспечению анализа опасностей и риска необходимо для повышения точности и объективности результатов исследования

12

опасностей объекта, а также для повышения эффективности выработки мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуа-

ций [2].

При решении комплексных вопросов безопасности широко применяется методология риска, основу которой составляет определение последствий и вероятности нежелательных событий. Используя количественные показатели риска, можно в принципе «измерять» потенциальную опасность и даже сравнивать опасности различной природы. При этом в качестве показателей опасности обычно понимают индивидуальный или социальный риск гибели людей или, в общем случае, причинения определенного ущерба [1, 2].

Обычно анализ риска рассматривают как часть системного подхода к принятию управленческих решений, процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности для жизни человека, ущерба имуществу и окружающей среде, называемого управляемым риском.

На сегодняшний день оценка риска является единственным аналитическим инструментом, позволяющим определить факторы риска, их соотношение и на этой базе очертить приоритеты деятельности по его минимизации.

Несмотря на различие в подходах к последовательности этапов процесса управления риском, можно выделить три общие составляющие этого процесса: анализ информации о безопасности, анализ риска и контроль безопасности. Анализ риска ба-

зируется на собранной информации и определяет меры по контролю безопасности системы, поэтому основная задача анализа риска заключается в том, чтобы обеспечить рациональное основание для принятия решений в отношении риска.

Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий и их сочетание. Анализ риска проводится по общей схеме (рис. 1.3).

Первое, с чего начинается любой анализ риска, – это планированиеи организация работ. Поэтому напервом этапе необходимо:

указать причины и проблемы, вызвавшие необходимость проведения риск-анализа;

13

определить анализируемую систему и дать ее описание;

установить источники информации о безопасности сис-

темы;

указать исходные данные и ограничения, обуславливающие пределы риск-анализа;

четко определить цели риск-анализа и критерий приемлемого риска.

Рис. 1.3. Схема оценки риска

Следующий этап анализа риска – идентификация опасностей. Основная задача – выявление (на основе информации о данном объекте, результатов экспертизы и опыта работы подобных систем) и четкое описание всех присущих системе опасностей. Здесь же проводится предварительная оценка опасностей с целью выбора дальнейшего направления деятельности:

14

прекратить дальнейший анализ ввиду незначительности опасностей;

провести более детальный анализ риска;

выработать рекомендации по уменьшению опасностей. В принципе процесс риск-анализа может заканчиваться уже

на этапе идентификации опасностей. При необходимости после идентификации опасностей переходят к этапу оценки риска, на котором идентифицированные опасности должны быть оценены на основе критериев приемлемого риска, чтобы идентифицировать опасности с неприемлемым уровнем риска, что является основой для разработки рекомендаций и мер по уменьшению опасностей. При этом критерий приемлемого риска и результаты оценки риска могут быть выражены как качественно, так и количественно.

Согласно классическому определению оценка риска включает в себя анализ частоты и анализ последствий. Однако когда последствия незначительны или частота крайне мала, достаточно оценить один параметр. Для анализа частоты обычно используются:

исторические данные, соответствующие по типу системы, объекта или вида деятельности;

статистические данные по аварийности и надежности оборудования;

логические методы анализа «деревьев событий» или «деревьев отказов»;

экспертная оценка с учетом мнения специалистов в данной области.

Анализ последствий включает оценку воздействий на людей, имущество или окружающую среду. Для прогнозирования последствий аварийного взрыва РГЗ необходимы модели аварийных процессов в ходе хранения группы боеприпасов, понимание их сущности и сущности поражающих факторов, воздействующих на боеприпас, т. к. нужно оценить физические эффекты нежелательных событий (пожаров, взрывов, выбросов токсичных веществ) и использовать критерии поражения изучаемых объектов воздействия.

15

На этапе оценки риска анализируют возможную неопределенность результатов, обусловленную вероятностным характером событий и ошибками персонала, а также принятых допущений, применяемых при расчете моделей процесса аварийного взрыва группы боеприпасов. Анализ неопределенности – это перевод неопределенности исходных параметров и предположений, использованных при оценке риска, в неопределенность результатов.

Разработка рекомендаций по уменьшению риска является заключительным этапом анализа риска. Рекомендации могут признать существующий риск приемлемым или указывать меры по уменьшению риска, т. е. меры по его управлению. Меры по управлению риском могут иметь технический, эксплуатационный или организационный характер.

До настоящего времени анализ безопасности проводился на основе методологии абсолютной безопасности, предполагающей, что все расчеты должны проводиться на основе наиболее неблагоприятных условий. В рамках такого подхода считалось, что наличие запаса, например увеличенного расстояния между группами боеприпасов, гарантирует безопасность объекта. При этом игнорировалось маловероятное, но возможное сочетание неблагоприятных факторов, которое могло привести к аварийному взрыву. Техногенные катастрофы показали, что концепция абсолютной безопасности неадекватна вероятностной природе аварий, порождаемых как раз маловероятным фактором. Можно ожидать, что по мере увеличения срока эксплуатации сложных объектов уже нельзя пренебрегать развитием аварийных ситуаций, ассоциируемых с частотой возникновения в 10–3–10–4 аварий в год, т. к. в силу вероятностного закона больших чисел наступление нежелательного события (аварии) для таких систем становится вполне вероятным. Это обстоятельство привело

ксмене концепции абсолютной безопасности на современную методологию приемлемого риска [2, 3].

Участившиеся аварии стимулировали развитие вероятно-

стных методов анализа безопасности. Известны два подхода

кнормированию в области обеспечения безопасности: детерминированный и вероятностный.

16

Детерминированный подход основан на определенной количественной дифференциации и распределении чрезвычайных ситуаций, технологических процессов, зданий и сооружений по степени опасности на категории и классы. Классификация может осуществляться по параметру, характеризующему потенциальную энергию взрыва, опасные характеристики, и параметрам технологических процессов, количества пораженных и пострадавших, а также разрушающим последствиям пожара и взрыва. При этом назначаются конкретные количественные границы этих категорий и классов. Примерами действующих в РФ нормативных документов, носящих детерминированный характер, являются нормы пожарной безопасности, правила устройства электроустановок (ПУЭ), общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств и др. Детерминированный метод расчета предполагает сравнение каких-либо параметров с заранее заданными данными. Принимая в расчетах худшие варианты развития событий, приводящие к аварийной ситуации, указывают конкретные условия расчетов и возможные допущения, что оправдывает сравнимость результатов. К достоинствам детерминированного подхода относятся: достаточный для различных реальных ситуаций набор необходимых сведений, сравнительная простота использования методов категорирования, высокая степень завершенности элементов этих методов и однозначность решения задач категорирования, выбор мероприятий защиты, регламентированных нормами применительно к установленным категориям. Недостатком этого подхода является ограниченная возможность варьирования при определении категорий и то, что нередко его применение обусловливает затруднения по применению прогрессивных проектных решений и излишние затраты на реализацию этих решений.

Вероятностный подход основан на концепции допустимого риска с расчетом вероятности достижения определенного уровня безопасности и предусматривает недопущение воздействия опасных факторов с вероятностью, превышающей норматив-

мальный вариант обеспечения безопасности. Он основан на количественной зависимости между опасными факторами, приносимым материальным ущербом, и вероятностью реализации опасных факторов с учетом защитных мер. С помощью вероятностных методов можно находить оптимальные технические решения для конкретных объектов. Однако этот подход более сложен и требует много дополнительных сведений (например, статистические данные о пожарах и взрывах для однотипных объектов, сведения о надежности оборудования и систем), которые, как правило, отсутствуют.

Использование вероятностного подхода можно рассмотреть на примере возникновения взрывоопасной ситуации при хранении боеприпасов. Модель возникновения аварийной ситуации с боеприпасами при нерегламентированном внешнем воздействии описывает условия и обстоятельства, создающие возможность этого воздействия, идает оценку еевозникновения соотношением [3]:

где Рbi – вероятность нерегламентированного воздействия на боеприпас на этапе хранения; Рpi – вероятность попадания поражающего элемента в боеприпас при нерегламентированном воздействии; Рii – вероятность инициирования боеприпаса.

В связи с тем, что нерегламентированное воздействие на боеприпас носит вероятностный характер, а также исходя из факта отсутствия статистики подобных событий, нормативные документы разрешают проводить эти расчеты по упрощенным зависимостям. На стадии первичного анализа предполагается экспоненциальное распределение, и вероятность события определяют по формуле:

где λi – интенсивность событий, 1/год.

Обеспечив нормированную вероятность отсутствия взрыва, можем считать объект взрывозащищенным. Однако провести вероятностные расчеты представляется не всегда возможным из-за отсутствия достоверных статистических данных.

18

1.3.Возможные причины инициирования

иусловия обеспечения безопасности при хранении типовых боеприпасов и взрывчатых веществ

Для правильного выбора направлений и методов борьбы со взрывными явлениями важно знать основные причины, приводящие к возникновению взрывных процессов и определяющие характер их развития. Эти данные могут быть получены из анализа причин аварий и изучения характера протекания взрывных процессов при хранении взрывчатых веществ.

Ущерб от взрывов и пожаров при хранении боеприпасов

ивзрывчатых веществ (ВВ) растет во всех индустриально развитых странах. Причинами этого являются: расширение масштабов производства и, как следствие, накопление в одном месте большого количества взрывчатых веществ и боеприпасов, перегрузки человеческого организма, приводящие к неосторожности

инебрежности, усложнение технологических процессов и оборудования, воздействие природных факторов.

Статистический анализ более 3000 аварий разного класса – от элементарных вспышек до техногенных катастроф, имевших место при хранении и производстве боеприпасов и ВВ, – показал, что основныепричины, приведшие к ним, следующие (табл. 1.1) [1, 2].

Анализ непосредственных причин, приводящих к возникновению начального импульса взрывного превращения только в условияххранения, позволяетрасположить ихв следующем порядке:

19

ударное воздействие – 65–90 %;

разряд статического электричества – 5–30 %;

термическое разложение – 5–10 %.

Таким образом, главной причиной являются механические воздействия на боеприпасы и ВВ при импульсных и длительных нагрузках. Понятно, что большинство исследований возможных причин возникновения начального очага взрывчатого превращения посвящено именно изучению чувствительности к механическим воздействиям.

Изучение механизма инициирования взрыва боеприпасов и ВВ при механических воздействиях проводилось в следующих направлениях [3]:

экспериментальный анализ явлений, протекающих в ВВ под влиянием внешних воздействий;

теоретические исследования процессов трансформации механической энергии в тепловую, с учетом разновидности протекающих деформаций (трение, хрупкое разрушение, пластическое течение и т. п.) и количественной оценки разогревов;

изучение чувствительности сложных гетерогенных систем к механическим воздействиям, а также анализ особенностей механизма их инициирования.

К сожалению, мало внимания уделялось вопросам, имеющим наибольшее значение при хранении боеприпасов и ВВ,

аименно:

выявлению связи чувствительности ВВ к простым начальным импульсам с эксплуатационной безопасностью;

изучению развития взрывных процессов при массовом хранении боеприпасов и взрывчатых веществ.

Общепринятая теория механизма развития взрыва при различном инициировании ВВ, в том числе и при механических воздействиях, разработана учеными Н. Н. Семеновым, Ю. Б. Харитоном, Я. Б. Зельдовичем, К. К. Андреевым, А. Ф. Беляевым, В. К. Боболевым и др. Исходя из теории развития взрыва при механическом инициировании, что представляет наибольший интерес, схему его развития можно представить следующим образом (рис. 1.4) [4]:

20