Травмобезопасность в строительстве

Внешние процессы сопровождаются:

- образованием волн  сжатия за счёт расширения  в атмосфере природного газа, выброшенного под давлением из  разрушенного участка трубопровода (оборудования);

- образованием волн сжатия, образующихся при воспламенении газового шлейфа и расширении продуктов его сгорания;

- термическим воздействием  пожара на окружающую среду;

- образованием и разлётом  осколков (фрагментов) разрушенного  участка трубопровода (оборудования).

Обработка актов расследований аварий на газопроводах в соответствии с данными, приведенными в СТО РД Газпром. 39-1.10-084-2003 [14], произошедших за период с 1991 по 2000г., показала, что вероятность механического поражения различных реципиентов осколками труб значительно ниже вероятности воздействия других поражающих факторов, в первую очередь термического воздействия при воспламенении газа.

Рассмотрим как поражающий фактор волну сжатия, образующуюся за счёт расширения в атмосфере газа, выброшенного под давлением из разрушенного участка трубопровода (оборудования).

В момент разрушения участка  газопровода сначала реализуется  только энергия сжатого газа.  Воспламенение газа если и происходит, то с определённой задержкой и  уже вне полости трубопровода, после смешения газа с воздухом до определённых величин  (5÷15 % объёма) и при одновременном появлении источника зажигания.

Для получения заведомо верхней оценки воздействия избыточного  давления воздушной волны сжатия, возникающей при разрушении газопровода, принимаются следующие положения:

1. Процессы расширения  сжатого газа и его возможного  воспламенения и сгорания в  атмосфере не синхронизированы, а смещены во времени, т.е.  энергии этих процессов при  расчётах энергетического потенциала  не суммируются.

2. Энергетические потенциалы указанных процессов могут быть выражены, согласно существующей практике, через тротиловый эквивалент взрыва конденсированного взрывчатого вещества (ВВ).

Рассмотрим поражающие факторы, связанные с воспламенением газа.

По результатам анализа статистики [14] установлено, что воспламенение природного газа при авариях на газопроводах в подавляющем большинстве случаев происходило непосредственно в месте их разрушения. Выявлено, что при авариях на суглинках и глинах воспламенение газа происходит значительно чаще, чем на слабых грунтах.  В зависимости от времени задержки воспламенения сам режим горения выброшенного газа может протекать по-разному.

На основании анализа причин возникновения аварий и факторов, влияющих на исходы аварий, а также с учётом несущей способности грунтов при разрыве на полное сечение газопровода-отвода возможны следующие (наиболее опасные) варианты развития аварии на АГРС и газопроводе-отводе:

 

Сценарий  № 1. Взрыв газа в технологическом блоке АГРС.

Разгерметизация технологического газопровода в помещении

блока редуцирования  и измерения расхода газа →

→ образование в помещении  взрывоопасной газовоздушной смеси  →

→ при возникновении  источника зажигания – взрыв  →

→ избыточное давление во фронте ударной волны →

→ разрушение технологического блока, повреждение оборудования,

     возможно (при  нахождении на территории АГРС) поражение персонала.

 

Сценарий  № 2. Взрыв газа при разрушении газопровода-отвода.

     Разрыв  подземного газопровода-отвода на  полное сечение:

→ образование котлована в «нормальном» грунте →

→ образование волн сжатия за счёт расширения в атмосфере

     природного  газа, выброшенного под давлением  из разрушенного

     участка  трубопровода → 

→ воздействие ударной  волны на окружающую среду →

→ истечение газа в  виде симметричной (условно) полусферы →

→ «раннее» воспламенение  с образованием ударной волны  →

→ воздействие ударной  волны на окружающую среду.

Узел приёма метанола (УПМ),  узел одоризации и узел  сбора  конденсата относятся к  участкам первой категории.  Анализ аварий на подобных объектах позволяет сделать выводы о наиболее вероятных сценариях развития аварий на этих объектах:

Сценарий  № 3. Разлив метанола.

     Перекачивание  метанола из автоцистерны в  ёмкость для метанола →

→ нарушение герметичности  оборудования или нарушение правил ТБ

→ разлив метанола на площадку узла приёма метанола →

→ испарение разлившегося метанола с подстилающей поверхности  →

→ заражение прилегающей  территории, интоксикация персонала  →

→ перенос вторичного облака в наиболее опасном направлении.

 

Сценарий № 4. Разлив одоранта.

     Перекачивание одоранта  из автоцистерны в ёмкость  для одоранта →

→ нарушение герметичности оборудования или нарушение правил ТБ

→ разлив одоранта на площадку с твёрдым  покрытием →

→ испарение разлившегося одоранта с подстилающей поверхности →

→ заражение прилегающей территории, интоксикация персонала →

→ перенос вторичного облака в  наиболее опасном направлении.

 

 

Сценарий № 5. Разлив и воспламенение конденсата.

     Перекачивание конденсата  из ёмкости для сбора в автоцистерну

→  нарушение герметичности  шланга или автоцистерны →

→  разлив  конденсата на  площадку с твёрдым покрытием →

→  воспламенение  конденсата → 

→  прямое огневое воздействие  на технологическое оборудование →

→  термическое  излучение  пожара

 

2.2.3. Расчет вероятных зон действия основных поражающих факторов при различных сценариях аварий

 

Анализ  опасностей  и  рисков,  расчёты  последствий  возможных  аварий  проводятся  в  соответствии  с  требованиями  МЧС РФ, Госгортехнадзора  РФ,  ОАО  ″Газпром″.    С  этой целью используются  физико-математические  модели  взрывов,  пожаров,  испарения  токсичных  веществ,  оценки  последствий  аварий  и   расчёты    зон  поражения  различной  степени  тяжести,  а  также  другие  модели  и  оценки,  нашедшие  отражение  в  специальных  нормативно-методических  документах  [14, 19-25].

Согласно возможным  сценариям, основными  поражающими  факторами  принимаются  термическое  излучение  пожара и  избыточное  давление  во  фронте  ударной  волны.  Зоны  действия  данных  поражающих  факторов  отображаются  концентрическими  кругами  или  эллипсами  с  центром  в  месте воспламенения или взрыва.   Параметры  этих  зон  определяются  расчётами  в  зависимости  от вида воспламенения или взрыва.

В  качестве  показателей  последствий  аварий  приняты  следующие  критерии:

-  степень  поражения   людей  от  термического  излучения   пожара;

-  степень  поражения   людей  от  избыточного давления  ударной  волны;

-  степень  разрушения  зданий, сооружений  и  транспорта  от  избыточного давления  ударной волны.

Термическое  воздействие  на  человека  при  возникновении  пожара  на  газопроводе  и  технологическом  оборудовании  связано  с  ожогами  и  последующими  биохимическими  изменениями  верхних  слоёв  кожного  покрова.   Степень  повреждения  кожи  при  воздействии  высоких  температур  зависит  не  только  от  величины,   но  и  от  длительности  термического  воздействия.

При  относительно  слабом  термическом  излучении  будет  повреждаться  только  верхний  слой  кожи  (эпидермис),  на  глубину  ≈ 1  мм.   Более  интенсивный  тепловой  поток  может  привести  к  поражению  не  только  эпидермиса,  но  и  дермы  (нижний  слой),  на  глубину  < 2 мм,  а  излучение  большей  интенсивности  будет  воздействовать  и  на  подкожный  слой,  на  глубину  > 2 мм.  Эти  три  уровня  соответствуют  принятым  категориям  ожогов   I,  II  и  III степеней.  Предельно  допустимые  значения  интенсивности  термического  излучения приведены  в  таблице   2.1, на основании которых делаются выводы  о  степени  поражения  людей  от  термического  излучения  пожара  после  аварий (сценарий № 5).

 Как свидетельствует  анализ  несчастных случаев   при пожарах в промышленности, активное (адекватное) поведение человека (попытка убежать из зоны опасности или использовать какие-либо укрытия) может весьма существенно снизить меру поражения.  Поскольку радиационный  тепловой поток от характерных огневых источников  убывает с увеличением расстояния  по  законам,  близким к ~ 1/x … 1/x²,  то при активном покидании человеком со скоростью ~ 2,5 м/с зоны негативного воздействия, полученная им интегральная тепловая нагрузка будет значительно  ниже, чем в случае пассивного поведения.

 

Таблица 2.5. Предельно допустимая  интенсивность термического  излучения  пожаров проливов ЛВЖ и ГЖ

№ п/п	Степень  поражения  человека,     в  зависимости   от  длительности  воздействия	Интенсивность термического излучения, кВт/м²
1.	Без  негативных  последствий  в  течение  длительного времени	1,4
	Без опасно для человека  в брезентовой одежде	4,2
2.	Ожог  I степени,  через  15 ÷ 20  с.	7,0
	Ожог II степени,  через  30 ÷ 40  с.	7,0
	Непереносимая  боль  через  20 ÷ 30  с.	7,0
3.	Непереносимая  боль  через  3 ÷ 5  с.	10,5
	Ожог  I степени,   через  6 ÷  8  с.	10,5
	Ожог II степени,   через  12 ÷ 16  с.	10,5
4.	Летальный исход с вероятностью 50 % через >200 с.	10,0 ÷ 12,0
	Летальный исход с вероятностью 50 %  через 70÷80 с.	44,5
5.	Летальный исход с вероятностью 100 % через  >200 с.	32,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 55÷60с.	75,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 30÷40с.	95,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 15÷20с.	160,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через   8÷10с.	340,0

 

Поражение  человека  от  избыточного  давления  ударной  волны,  возникающей  при  взрыве  газовоздушного  облака,  характеризуется  следующими  критериями:  кровоизлияния,  сотрясения,  контузии,  разрыв  барабанных  перепонок,  переломы,  гиперемия  сосудов, летальный  исход [14, 21, 26, 27].                

На  основании  данных,  приведённых  в  таблице  2.2,  делаются  выводы  о  степени  поражения  людей  от  избыточного  давления  ударной  волны,  возникающей  при расширении сжатого газа или  взрыве  газовоздушного  облака,  при  авариях  по  сценариям № 1 и 2.

 

Таблица  2.6.  Предельно допустимые  значения  избыточного давления ударной   волны,  воздействующей  на  человека

№	Степень   поражения   человека	Избыточное давление, кПа
1.	Разрывы  барабанных  перепонок,  небольшие  кровоизлияния  в  лёгкие (поражение  1-й  степени )	20
2.	Кроме  указанного  выше,  общее  сотрясение  организма,  болезненный  удар  по  голове,  межмышечное  кровоизлияние (поражение  2-й  степени)	50
3.	Давление,  трудно  переносимое  организмом,  вызывающее  состояние  контузии (поражение  3-й  степени)	70
4.	Переломы  рёбер,  гиперемия  сосудов  мягкой  мозговой  оболочки	100
5.	Порог  смертельного  поражения	200
6.	Летальный  исход  в   50%  случаев	350
7.	Безусловное  смертельное  поражение	500

Воздушная  ударная  волна, образующаяся при расширении в атмосфере газа, выброшенного под  давлением из разрушенного участка  газопровода или при  воспламенении  газовоздушного облака,   может  вызвать  разрушения или  повреждения  зданий  и  сооружений, систем  электро-,  газо-  и водоснабжения,  транспортных  средств и других  объектов.  Степень разрушения  определяется  величиной избыточного давления,  расстоянием до  центра  аварии,  характеристиками  объектов,   а также условиями взаимодействия  с  ними   ударной  волны.  Следует  подчеркнуть,  что  в  случае  нахождения  людей  в  момент прохождения ударной волны  в  зданиях,  сооружениях  или  рядом  с  другими  объектами,  перечисленными  выше, поражение человека может  наступить  от  механического  воздействия  за  счёт  разрушений  уже  при  избыточном  давлении  30÷50  кПа.