Анализ и проектирование безопасности при чрезвычайной ситуации на "любом предприятии" (желательно горном)

Введение

Обеспечение безопасных условий труда на горных предприятиях считается
одной из важных задач инженерной работы. Своевременное предостережение аварийных обстановок и происшествий требует от горных инженеров познаний о возможных опасностях, умения их узнавать, вести контроль состояния среды, рассматривать и предсказывать безопасность условий труда.

В условиях происшедшей чрезвычайной ситуации горный инженер должен уметь:
принять решение по мерам спасения людей;
разработать методы ликвидации аварийной ситуации в начальной стадии и предотвратить её развитие;
организовать действия людей в условиях развывшейся аварии.

Для того чтобы обеспечить такие действия, горный инженер должен знать:

способы прогнозирования чрезвычайных ситуаций;
классификацию аварий по природе, причинам и поражающим факторам; методы расчёта параметров аварии и защитных сооружений;
технические характеристики средств ликвидации аварий и зашиты при них;
методики оценки размеров опасных зон и выбора адекватных в данной ситуации мер защиты.

В работе приводится информация о природе, видах, причинах и поражающих факторах аварий в условиях горного производства. В настоящем исследовании представлены способы проектирования параметров аварийных ситуаций и произведён анализ необходимых данных для выполнения расчётов.
1. АВАРИИ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

В текущее время горнодобывающая индустрия занимает одно из основных положений в экономике Российской Федерации. Также, этот вид производства предполагает вероятную опасность, как для работающего персонала, так и для живущего поблизости населения. Практически все горнодобывающие предприятия относятся к опасным производственным объектам и поэтому, их работа регламентируется ФЗ №116 « о промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Этим законом предусмотрено на любом горнодобывающем предприятии иметь проекты ликвидации всех вероятных аварий, кроме того создавать специализированные подразделения для их ликвидации и иметь фонд денежных средств, для локализации трагедии и ликвидации ее результатов. Систематизация аварий нужна для более быстрой ликвидации.

Более распространёнными считаются трагедии на угольных шахтах, где фиксируется подавляющее большинство аварий посреди горных предприятий, считаются взрывы горючего газа и угольной пыли, пожары от самовозгорания угля и от наружных источников тепла, обрушения горных пород, неожиданные выбросы горных пород и газа, горные удары, прорывы в действующие горные выработки воды и пульпы.

Авария - внезапное единое либо выборочное повреждение оборудования, горных выработок, построек, разных приборов, сопровождаемое долгим (обычно, более смены) нарушением производственного процесса, работы участка либо предприятия, сооружения в общем. Трагедии постоянно связаны с финансовыми убытками; в некоторых случаях сопровождаются травмами людей.

Часто авария - это последствие неверных шагов персонала предприятий, нарушения в процессе использования режимов, норм и параметров, установленных правилами технической эксплуатации, правилами безопасности, инструкциями, руководствами, нормативными документами. Это кроме того несвоевременное проведение осмотров и ремонтов. Вместе с этим аварии возникают из-за конструктивных недостатков оборудования, недостаточной его надёжности, несоответствия оборудования и материалов требованиям ГОСТов. Причиной аварий могут быть также стихийные природные явления (пожары, взрывы, землетрясения, лавины, наводнения и др.).
2. ПОДЗЕМНЫЕ ПОЖАРЫ

К подземным пожарам относятся все случаи горения и возникновения в горных выработках продуктов горения, также случаи горения устьев стволов, шурфов и штолен, надшахтных построек и сооружений, когда продукты горения либо огонь могут просочиться в шахту при обычном либо реверсивном вентиляционном режиме.

Основными поражающими факторами при пожарах являются отравление
продуктами горения, мощное тепловое воздействие и удушье из-за недостатка кислорода.

Особенная опасность подземных пожаров содержится в способности быстрого распространения продуктов горения по ходу вентиляционной струи, вследствие чего огромные объёмы выработок могут загазовываться в маленький промежуток времени. При всем этом создаётся угроза не только лишь для жизни людей, оказавшихся в выработке, где произошёл пожар, но и для тех людей, которые присутствуют в выработках, находящихся по ходу вентиляционной струи.

Подземные пожары по причинам появления могут быть экзогенного и
эндогенного происхождения. Экзогенные пожары появляются от внешних термических действий. Эндогенные пожары происходят традиционно вследствие самовозгорания угля, сланцев, руд, неких материалов и веществ (ветошь, стружки, опилки, масла).

При примерно одинаковом соотношении случаев эндогенных и экзогенных пожаров ущерб и количество человеческих жертв в несколько раз выше от
последних. Основная причина этого заключается в месте развития экзогенного пожара, которое обычно находится на свежей струе.

Потому процесс горения случается с большой скоростью и будет сопровождаемым завышенной угрозой загазования продуктами горения и роста температуры воздуха выработок, в каких пребывают люди, за маленький промежуток времени. Место развития эндогенных пожаров – произведённые пространства, склады материалов, свалки отходов. Тут главная проблема содержится в своевременном обнаружении загорания и ликвидации пожара на ранних стадиях его развития.
2.1 Обнаружение эндогенного подземного пожара и поиски пожарных очагов
2.1.1 Значение своевременного обнаружения пожара
Для удачной и неопасной борьбы с подземными пожарами главное
значение имеет их своевременное обнаружение, в результате чего ужимается до минимального количества период времени, на протяжении которого может быть спасение всех людей, находящихся в выработках, также ликвидация, как самой трагедии, так и её результатов.

Время, необходимое на обнаружение пожара, зависит от его характера. Экзогенные пожары, происходящие в выработках, где находятся люди, обычно обнаруживаются ими немедленно по таким признакам, как огонь, дым, запах продуктов горения и высокая температура.
Вовремя найти эндогенные пожары существенно сложнее, потому что данные пожары традиционно появляются в недоступных местах и проявляются по обозначенным выше признакам в развившейся стадии, когда их тушение связано с большими трудностями, а время от времени и невозможно. В схожих критериях главное значение для удачной борьбы имеет раскрытие источника пожара на ранней стадии его развития. Для обнаружения эндогенных пожаров исходный период времени используются косвенные показатели и специальные способы.
2.1.2 Методика обнаружения эндогенного пожара и определения его фазы по пожарным коэффициентам
Газоаналитический способ базируется на анализе проб рудничного воздуха, состав которого испытывает определённые конфигурации, определяющие присутствие и состояние пожара. В том числе и на самых ранних стадиях развития эндогенного пожара происходит сокращение соде ржания воздуха и повышение содержания углекислого газа в воздухе. Затем при дальнейшем его развитии начинают появляться окись углерода и другие примеси.
2.2Оценка устойчивости вентиляции наклонной выработки при пожаре
2.2.1 Воздействие тепловой депрессии на режим проветривания
При появлении пожара случается нагрев воздушной струи, что вызывает возникновение тепловой депрессии. В случае если очаг пожара размещен в вертикальной либо наклонной выработке, по которой перемещается поднимающаяся струя, термическая депрессия совпадает по направлению с депрессией вентилятора и увеличивает тягу воздуха, создавая стойкий вентиляционный режим. В случае если по выработке поток идёт вниз, то тепловая депрессия будет противодействовать работе вентилятора, что имеет возможность привести к опрокидыванию вентиляционной струи. В результате возможно изменение режима проветривания части вентиляционной сети или создание неустойчивого режима движения воздуха в отдельных выработках

. Это может привести к загазированию продуктами горения рабочих участков и затруднить выход людей при пожаре.

Значение тепловой депрессии находится в зависимости от места пожара, его стадии и размеров, температуры в источнике пожара, скорости перемещения нагретых газов, вышины нагреваемого столба воздуха. Есть разные формулы для её определения, надёжность расчётов по которым зависит от точности вводимых при этом шахтных характеристик. При таковой небезопасной аварийной ситуации, как пожар, лучше принимать на вооружение методологии, которые позволяют стремительно с минимальным количеством исходных данных и в то же время корректно найти величину тепловой депрессии.

Наибольшего внимания с учётом вышеизложенного заслуживает методика
упрощённого расчёта тепловой депрессии, разработанная с учётом имеющихся на шахте данных о вентиляционном режиме и характеристике выработки, в которой возник пожар.

Для оценки направления перемещения воздуха в пожарной выработке следует знать значение и символ депрессии, создаваемую вентилятором главного проветривания. Она ориентируется замерами при проведении воздушно-депрессионных съёмок либо расчётным методом.
3. ВЗРЫВЫ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Взрыв в горных выработках быть может представлен как процесс, состоящий из последующих шагов: воспламенение горючей смеси; появление воз-
душной ударной волны (ВУВ) при взрыве; распространение данной волны в воздушной среде. В исходный период времени распространение ВУВ проходит не стационарно и приводит к появлению детонационной волны, за которой появляется релаксационная зона.

ВУВ при взрыве владеет огромным запасом энергии и способна распространяться по горным выработкам на значительные расстояния,
разрушая по пути крепь, вентиляционные и изоляционные постройки, оборудование, механизмы и воздействуя на людей. В этой связи взрыв в шахте оценивается 3-мя главными факторами: давлением на фронте ВУВ, временем действия лишнего давления в волне и временем нарастания давления во фронте волны от атмосферного до наибольшего.

Характер поражения людей ВУВ зависит от вышеизложенных параметров,
однако необходимо учитывать воздействие ещё и косвенных факторов, так как вслед за фронтом ВУВ с большой скоростью движется спутный поток воздуха.

При всем этом может быть образование прямо за зонами избыточного давления зон разрежения. Что и ведёт, кроме прямого отрицательного воздействия на человека, к изменению режимов проветривания рабочих участков и нестационарным газодинамическим действиям. В результате может случится вывод горючих газов из произведённых пространств лав и, как следствие, поступление горючих газов в рабочую зону, способное привести, к тому же, к новым взрывам.
При разработке мер защиты от ударных волн при взрывах и обрушениях
нужна оценка ослабляющих их энергию параметров горных выработок с учётом их характеристик, конфигурации и протяжённости.
Учёт вышеперечисленных особенностей ударных волн нужен при расчёте характеристик взрывоустойчивости защитных построек и определении границ безопасных для человека зон при действии схожих опасных причин.
3.1 Определение скорости ударной волны и воздушного потока в зоне взрыва
3.1.1 Ударные воздушные волны в горных выработках

После возникновения фронта взрывной ударной волны длится
ускоренное перемещение по выработке области сжатия на протяжении некоторого времени. В дальнейшем распространение детонационной волны по выработке продолжается с постоянной, определённой для любого газового состава скоростью, превосходящей скорость звука.

При всем этом прямо за фронтом ударной волны распространяется так называемый спутный поток воздуха. Скорость его перемещения в отдельных случаях очень значительна и достигает нескольких десятков метров за секунду, что сопрягается с опасностью для жизни людей на пути его распространения. Ударная воздушная волна может также привести к значимым дефектам коммуникаций и оборудования.
При строительстве защитных сооружений в горных выработках необходимо определить параметры ударных волн в месте их возведения с точки зрения оценки находящихся там людей.
3.2 Определение давления в фронте взрывной ударной волны
3.2.1 Избыточное давление, вызываемое ВУВ
Ключевыми факторами, описывающими режим распространения ВУВ в
горных выработках после остановки горения, считаются: давление и время действия волны сначала участка перемещения. При всем этом значение ключевого небезопасного фактора – лишнего давления меняется от нескольких десятков килограмм сил на квадратный сантиметр (что при действии на человеческий организм приводит к травмам, несопоставимым с жизнью) до безопасного для человека значения.

На величину избыточного значения оказывают влияние геометрические
размеры выработки:

длина, форма и размеры поперечных сечений;
тип крепи;
длина пути, пройдённого волной;
наличие местных сопротивлений;
извилистость и загромождённость выработок;
температура воздуха и его состав.

Поэтому при ведении горно-спасательных работ для выбора оптимальных с
точки зрения безопасности путей вывода людей, при угрозе взрыва зачастую необходимо определить величину избыточного давления в отдельных выработках.

При этом необходимо оперативно и в то же время объективно и полно учесть все вышеперечисленные факторы, влияющие на величину избыточного
давления.
4. ЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

При изоляции аварийных участков от рабочих зон, также от мест проведения спасательных и аварийно-восстановительных работ используются разные разновидности изоляционных защитных построек. Главное их предназначение – локализация и предупреждение распространения опасных и вредоносных причин в горных выработках. К этим факторам относятся взрывная ударная волна, пожарные газы, жидкие флюиды (вода, глина, пульпа). Соответственно защитные постройки разделяются на взрывозащитные, противопожарные и гидроизоляционные.
По сроку эксплуатации защитные постройки разделяются на кратковременные и постоянные. Кратковременные защитные постройки применяются при аварийных ситуациях и для создания подходящих условий при сооружении постоянных. Постоянные защитные постройки рассчитываются на долгий срок службы зависимо от назначения выработок, где они строятся.
5. АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

Все горные выработки по методам их вентиляции при обычных режимах
принципиально разделяются на две главные категории. К первой относятся
выработки, проветриваемые за счёт общешахтной депрессии (сквозной
струёй), ко второй – проветриваемые при помощи трубопровода и вентилятора местного проветривания (тупиковые выработки). При аварийных ситуациях проветривание выработок делается этими же методами. Основные отличия аварийных режимов вентиляции от штатных заключаются в возможностях:

изменения количества и направления подачи воздуха (например, при реверсивном или усиленном режимах);
прекращения подачи воздуха в подземное сооружение в целом или на отдельный участок (соответственно при нулевом режиме, режиме закорачивания или изоляции аварийного участка).
При всем этом главный целью всех аварийных режимов вентиляции считается подача такого количества воздуха в места нахождения людей, которое обеспечило бы их безопасный выход при эвакуации либо во время выполнения спасательных и аварийно-восстановительных работ в зоне трагедии.
6. ЛИКВИДАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ АВАРИЙ

Действия по ликвидации аварий можно поделить на меры по ликвидации
аварий в исходной стадии, меры по предотвращению развития трагедии и меры по устранению результатов аварии. При всем этом нужно подразумевать, что за маленький срок, на протяжении которого развивается подземная катастрофа, нередко не осуществимо создать начальные мероприятия по спасению людей и устранить её в исходной стадии.

Поэтому вступление в действие начальных мер борьбы с катастрофой обязано выполняться по заранее разработанному проекту ликвидации трагедии (ПЛА). Данный план состоит из общей части (диспозиции), оперативной части и приложений