Провести анализ поражающих факторов взрыва и расстояния обеспечивающее безопасность промышленных зданий при взрыве 5000 кг тротила

По изложенным причинам в технической литературе представлен достаточно широкий спектр расчетных соотношений для определения значений ΔP, каждое из которых имеет свою сферу применения и назначение. Например, для воздушного взрыва, для наземного взрыва, для малых расстояний от места взрыва, для значительных расстояний от места взрыва, для относительно небольших зарядов ВВ, для крупных зарядов ВВ и т. д.

Базовым соотношением при расчетах избыточного давления во фронте волны ∆PФ по известным данным приведенного радиуса взрыва, (прямая задача) используемым при аварийных взрывах, принято (эмпирическое) соотношение, полученное на основании обработки большого статистического материала отечественным исследователем М. А. Садовским.

Основное уравнение (формула) Садовского широко используется при проведении практических расчетов как для наземных, так и для воздушных взрывов и имеет вид [6]:

(5).

где определяется из (3), (4).

а1, а2, а3 — коэффициенты приведения.

Величины коэффициентов a1, a2 и а3 зависят от того, на каком расстоянии от эпицентра взрыва находится преграда (сооружение) при воздушном взрыве или это был взрыв наземный. Значения этих коэффициентов для тротила приведены в табл. 4.

Таблица 4 — Значения коэффициентов формулы Садовского (при расчетах давления в МПа) Характер взрыва а1 а2 а3 Взрыв в воздухе при R<H 0,84 2,7 7 Взрыв в воздухе при R>H и наземный взрыв 1,06 4,3 14.

При необходимости решать обратную задачу, т. е. определять расстояние от места взрыва по заданному значению ∆PФ, можно либо решать уравнение третьей степени (4) относительно, либо воспользоваться соотношением:

(6).

Формула (6) дает хорошее совпадение с результатами точного решения уравнения (5) и для значений в интервале от 2 до 12 ошибка не превышает 10%. При этом расхождение тем больше, чем больше ∆PФ.

Удельный импульс I определяется по соотношению.

(кПа · с) (7).

где ∆P (t) — функция, характеризующая изменение избыточного давления во фронте ударной волны за период времени от 0 до τ + .

Кроме приведенных соотношений для расчета значений избыточного давления во фронте ВУВ (воздушной ударной волны) и удельного импульса в технической литературе имеются соотношения для расчета значений и других параметров ударной волны: максимальное давление разряжения, длительность фазы разряжения, скорость распространения ударной волны, давление скоростного напора, температура во фронте ударной волны и др., однако в данной работе эти соотношения не рассматриваются.

5. Расчет мощности взрыва и построение графика зависимости ударной волны от расстояния Исходные данные:

Провести расчет мощности взрыва и расстояния, обеспечивающего безопасность промышленных зданий при взрыве 5000 кг тротила.

Вид взрыва — наземный.

Наименование ВВ: Тротил Наименование подстилающей поверхности: асфальт (принимаем для промышленного района) Масса вещества, кг: 5000,0.

Коэффициент подстилающей поверхности: 0,9 (табл.

3).

Решение:

Поскольку ВВ — тротил, мощность взрыва принимаем.

MT = 5000 кг.

Используя формулы (4) и (5), находим выражение для избыточного давления во фронте ударной волны ΔРф (кПа).

(8).

Используя формулу (8), определим избыточное давление во фронте ударной волны для различных расстояний и полученные значения сведем в таблицу 5.

Таблица 5 — Зависимость избыточного давления ударной волны от расстояния.

R 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 250 250 ΔPф 721,68 142,54 63,11 37,7 26,13 19,75 15,77 13,08 11,15 9,71 9,71 9,71.

По данным таблицы 4 построен график зависимости избыточного давления ударной волны от расстояния (рис.

6).

Рисунок 6 — График зависимости избыточного давления ударной волны от расстояния.

Избыточные давления, при которых наступают различные степени разрушений одного из возможных типов зданий, приведены в таблице 6.

Таблица 6 — Действие ∆PФ на объекты и людей Класс зоны разрушения Избыточное давление.

Δ Рф, кПа Зона разрушений Характеристика зоны поражения 1 > 100 Полных Разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений, включая подвалы, процент выживания людей: — для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 30%; - для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 0% 2 70 Сильных Разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах, деформация перекрытий нижних этажей. Возможно ограниченное использование сохранившихся подвалов после расчистки входов. Процент выживания людей: — для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 85%: — для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 2% 3 28 Средних Разрушение главным образом второстепенных элементов (крыш, перегородок и дверных заполнений). Перекрытия, как правило, не обрушаются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки обломков и произведения ремонта.

Процент выживания людей: для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений -94% 4 14 Слабых Разрушение оконных и дверных заполнений и перегородок. Подвалы и нижние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использования после уборки мусора и заделки проемов. Процент выживания людей: — для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 98%; - для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 90% 5 ≤ Расстекления Разрушение стекольных заполнений. Процент выживших людей — 100%.

Таким образом, согласно приведенных расчетов при наземном взрыве 5000 кг тротила в зоне промышленных зданий зоны разрушений имеют такие значения:

Полных — до 56 м Сильных — от 56 до 72 м Средних — от 72 до 117 м Слабых — от 117 до 185 м Расстекления — более 500 м.

Выводы В данной работе проведен анализ поражающих факторов взрыва и расчет расстояния, обеспечивающего безопасность промышленных зданий при взрыве 5000 кг тротила. Основные результаты решения данного задания можно сформулировать следующим образом:

рассмотрены основные понятия по теории взрыва;

проанализированы виды и рецептура промышленных взрывчатых веществ;

определены методики расчета поражающих факторов взрыва;

проведен расчет мощности взрыва и построение графика зависимости ударной волны от расстояния.

Таким образом, цель работы достигнута Ударная волна любых взрывов при производственных авариях вызывает большие людские потери и разрушения элементов сооружений. Размеры зон поражения от взрывов возрастают с увеличением их мощности.

Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависят от: мощности (тротилового эквивалента) взрыва; технической характеристики сооружений объекта (конструкция, прочность, размер и др.), планировки объекта (рассредоточение сооружений), характер застройки, ландшафта местности (рельеф, грунты, залесенность), метеорологические условий (направление и сила ветра, влажность, температура, наличие осадков).

Список литературы

Авдеев Ю. Г., Копылов А. Б. Управление взрывной технологией. Новые предложения — Тула: Тул

ГУ, 2008. — 110 с.

Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Изд-во Юрайт, 2011. — 680 с.

Богданов Е. В. Взрывчатые вещества отечественного и иностранного производства — Домодедово: Всероссийский институт повышения квалификации сотрудников МВД России, 2001 — 15 с.

Обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций: учебник в 3-х частях: Часть 2. Инженерное обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций: в 3-х книгах: Книга 1. Способы и средства инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайных ситуаций / Под общ. ред. С.К. Шойгу/ Г. П. Саков, М. П. Цивилев, И. С. Поляков и др. — М.: :ЗАО «ПАПИРУС», 1998. — 404 с.

Синогина Е.С., Архипов В. А., Шереметьева У. М. Методы и средства борьбы с терроризмом. Учебное пособие — Томск: 2012.

Электронный ресурс. Режим доступа.

http://koi.tspu.ru/koi_books/sinogina/.

Фирсов М. В. Взрывные нагрузки на различные преграды. Лекция — М.: Военно-Инженерный Университет, 2001 — 22с.

Эпов Б. А. Основы взрывного дела — М.: Воениздат, 1974 — 224 с.

Юртушкин В. И. Чрезвычайные ситуации: защита населения и территорий/ Учебное пособие. — М.: КНОРУС, 2009. — 368 с.

Приложение, А Основные характеристики взрывчатых веществ.

Таблица А.1 — Характеристики инициирующих взрывчатых веществ Наименование ВБ Внешняя характеристика Удельный вес Скорость детонации, м/с Чувствительность к прострелу пулей, растворимость в воде Способность возбуждения детонации Химическое взаимодействия с металлом Примечания Гремучая ртуть Мелкокристаллическое сыпучее вещество белого или серого цвета, ядовитое 4,42 4850.

Взрывается; растворяется плохо Ударом, трением и тепловым воздействием, наиболее чувствительна к внешним воздействиям Взаимодействует с алюминием Снаряжение капсюлей-детонаторов из меди и мельхиора Азид свинца Мелкокристаллическое вещество белого цвета 4,7−4,8 4800.

Взрывается; растворяется плохо Ударом, трением и действием огня, менее чувствительна чем гремучая ртуть Взаимодействует с медью и ее сплавами Снаряжение капсюлей-детонаторов из алюминия Тенерес (ТНРС) Мелкокристаллическое несыпучее вещество темно-желтого цвета 3,08 5000.

Взрывается; растворяется незначительно К удару чувствительность ниже чему гремучей ртути и азида свинца. По чувствительности к трению занимает среднее положение между гремучей ртутью и азидом свинца Не взаимодействует 8 капсюлей-детонаторов для обеспечения инициирования Таблица А.2 — Характеристики бризантных взрывчатых веществ повышенной мощности Наименование ВВ Внешняя характеристика Удельный вес Скорость детонации, м/с Бриэантность, мм Фугасность, мм Чувствительность к прострелу пулей, растворимость в воде Способность возбуждения детонации Химическое взаимодействие с металлом Примечания ТЭН Кристаллическое вещество белого цвета 1,77 8400 24 500 Взрывается. Нерастворим Взрывом любого инициирующего и бризантного ВВ Не взаимодействует Снаряжение капсюлей-детонаторов и детонирующих шнуров: в качестве промежуточных детонаторов Гексоген Мелкокристаллическое вещество белого цвета, без вкуса и запаха 1,8 8380 24 400 Может взрываться; чувствительность ниже ТЭН. Не гигроскопичен, не растворим в воле Взрывом любого инициирующего и бризантного ВВ Не взаимодействует Снаряжение капсюлей-детонаторов и для изготовления пластичного ВВ и кумулятивных зарядов Тетрил Кристаллическое вещество ярко-желтого цвета, солоноватое, без запаха 1,78 7700 10 300 Может взрываться; чувствительность ниже ТЭН, а и гексогена. Не гигроскопичен, не растворим в воде Взрывом любого инициирующего и бризантного ВВ Не взаимодействует Изготовление промежуточных детонаторов и для снаряжения некоторых капсюлей-детонаторов Таблица А.3 — Характеристики бризантных взрывчатых веществ нормальной мощности Наименование ВВ Внешняя характеристика Удельный вес Скорость детонации, м/с Бриэантность, мм Фугасность, мм Чувствительность к прострелу пулей, растворимость в воде Способность возбуждения детонации Химическое взаимодействие с металлом Примечания Тротил Кристаллическое вещество светло-желтого до коричневого цвета Горьковатое на вкус 1,66 6990 13 285 Не взрывается Не гигроскопичен, не растворим Прессованный и порошкообразный — капсюлем-детонатором: литой и чешуированный — промежуточным детонатором бризантного ВВ Не взаимодействует Основное бризантное ВВ. применяемо е для производства и снаряжения боеприпасов Пикриновая кислота Кристаллическое вещество желтого цвета, горькое на вкус; пыль раздражает дыхательные пути 1,81 7200 16 335 Может взорваться. Чувствительность несколько выше тротила; растворяется слабо Прессованный и порошкообразный — капсюлем-детонатором: литой — промежуточным детонатором бризантного ВВ Взаимодействует, образуя пикраты (кроме олова) Для снаряжения некоторых боеприпасов Пластичное ВВ (Пла-стит-4) Однообразная тестообразная масса светло-кремового цвета Легко деформируется усилиями рук 1.4 7000 21 280 Как правило не взрывается. Чувствительность выше тротила Не гигроскопичен, не растворим Взрывом капсюля-детонатора и любого бризантного ВВ Не взаимодействует Для изготовления зарядов требуемой формы при подрывных работах.