Чрезвычайные ситуации, связанные с применением сжиженных углеводородных газов (стр. 3 )

2.1 Расчет параметров завала

Завалы различных типов зданий характеризуются показателями. Показатели завалов зданий являются определяющими параметрами при выборе технологии спасательных работ. Показатели можно свести к двум группам:

а) показатели, непосредственно характеризующие завал;

б) показатели, характеризующие обломки завала [53].

К показателям, непосредственно характеризующим завал, относятся:

– дальность разлета обломков;

– высота завала;

– площадь, находящаяся под завалом;

– объемно-массовые характеристики завалов;

– структура завалов по весу обломков, составу строительных элементов и арматуры.

К показателям, характеризующим обломки завала, относят:

– вес обломков;

– геометрические размеры;

– структуру и содержание арматуры [53].

На Уфимской газонаполнительной станции здания представлены из кирпича, одноэтажные и двухэтажные.

2.1.1 Расчетная схема завала

Основными данными для построения расчетной схемы завала являются размеры основания зданий А и В, высота завала h и дальность разлета обломков L. Характерными геометрическими показателями завала также являются длина, ширина и площадь завала.

Основными факторами, определяющими высоту завала, являются этажность здания и величина действующего давления во фронте воздушной ударной волны. Чем больше давление, тем дальше разлетаются обломки, что приводит к уменьшению высоты завала. На рисунке 2.1.1 представлена расчетная схема образования завала при взрыве вне здания [53].

Направление волны

Направление волны

Направление волны

Направление волны

Рисунок 2.1.1 – Расчетная схема образования завала при взрыве вне здания [53]

На рисунке 2.1.2 представлена расчетная схема образования завала при различных давлениях во фронте воздушной ударной волны [53].

Н1, hn, l1,ln – соответственно высота и длина здания; ∆Р1, ∆Рi, ∆Рn – значения давлений (∆Р1 < ∆Рi < ∆Рn)$ В – размер здания. Рисунок 3.4.2 – Расчетная схема образования завала при различных давлениях во фронте воздушной ударной волны

Расчетные схемы завалов зависят от воздействия поражающего фактора. Принимается, что при взрыве вне здания обломки смещаются по направлению действия воздушной ударной волны [53].

Характерный размер завала при взрыве вне здания равен:

Азав = А + L, (2.1.1)

Взав = В + L, (2.1.2)

где А, В, Н – длина, ширина и высота здания;

L – дальность разлета обломков. При авариях со взрывом для оперативного прогнозирования завалов рекомендуется принимать L=H.

Азав, Взав – длина и ширина завала.

Высота завала рассчитывается из условия равенства объема образовавшегося завала:

, (2.1.3)

и объема обелиска в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.1.2:

, (2.1.4)

Площадь завала определяется по формуле:

Sзав = (А + L) ∙ (B + L), (2.1.5)

где g – объем завала на 100 м3 объема здания. Для производственных зданий одноэтажного среднего типа составляет 16м3 [53].

Произведем расчеты завала для зданий, получающих полные разрушения.

Дополнительные данные для расчетов:

– параметры наполнительного цеха: длина – 43,3 м, ширина – 18,4 м, высота – 5,3 м; количество персонала в цехе – 12 человек.

– параметры здания компрессорной: длина – 5 м, ширина – 3 м, высота – 2,7 м; количество человек – 1 [36].

Длина и ширина завала при разрушении здания наполнительного цеха составят:

Азав = 43,3 + 5,3 = 48,6

Взав = 18,4 + 5,3 = 23,7

По формуле (2.1.1) определим объем завала:

Высоту завала определяем по формуле (2.1.2):

Площадь завала составит:

Sзав = (43,3 + 5,3) ∙ (18,4 + 5,3) = 1151,8 м2.

Аналогично определяем параметры завала при разрушении здания компрессорной:

– длина и ширина завала составят: 7,7 м и 5,7 м, соответственно;

– объем завала: 6,5 м3;

– высота завала: 1,0 м;

– площадь завала: 43,9 м2.

Таким образом, объем завала при полном разрушении наполнительного цеха составит 650 м2, при полном разрушении компрессорного цеха – 6,5 м3.

2.1.2 Структура и объемно-массовые характеристики завала

Структура завала влияет как на способы выполнения АСР, так и на состав сил и средств, привлекаемых для ликвидации последствий взрыва. Основными показателями, характеризующими структуру завала, являются распределение обломков по весу, составу элементов (материала) и содержанию арматуры.

Структура завалов по весу обломков – процентное содержание в завале различных типов обломков. Данные о структуре завала по весу обломков представлены в таблице 2.1.1.

Таблица 2.1.1 – Структура завалов по весу обломков (%) [53]

Тип здания	Тип обломков по весу
Очень крупные больше 5 т	Крупные от 2 до 5 т	Средние от 0,2 до 2 т	Мелкие до 0,2 т
Производственные одноэтажные	60	10	5	25

Структура завалов по составу элементов – процентное содержание в завалах обломков из различного материала. Данные о структуре завала по составу элементов представлены в таблице 2.1.2

Таблица 2.1.2 – Структура завалов по составу элементов (%) при разрушении зданий [53]

Состав элементов	Здания производственные со стенами из кирпича
Кирпичные глыбы, битый кирпич	25
Обломки железобетонных и бетонных конструкций	55
Деревянные конструкции	3
Металлические конструкции	10
Строительный мусор	7

Структура завалов по составу арматуры – содержание арматуры в различных сечениях завала. Данные о структуре завала по составу арматуры, представленные в таблице 2.1.3.

Таблица 2.1.3 – Структура завала по содержанию арматуры [53]

Тип здания	Содержание арматуры в пределах контура здания на 1 пог. м. завала, см2	Сортамент арматуры на 1 пог. м. завала
Производственные одноэтажные среднего типа	25	Æ 12¸14 – 12 ед. Æ 32¸36 – 1 ед.
Производственные многоэтажные	30	Æ 12¸14 – 16 ед. Æ 36¸40 – 1 ед.

Показатели по содержанию арматуры в завале используются при планировании распределения технических средств, используемых для резки металла [53].

Поскольку в районе полных и средних разрушений нет высоких зданий, проходящие в данной зоне проезды остаются неповрежденными и препятствий для прохождения техники нет. Следовательно, нет необходимости привлекать дополнительные силы и средства для обеспечения прохода формирований к эпицентру аварии.

2.2 Прогнозируемая численность и структура санитарных потерь среди персонала

Численность персонала УГНС, определена набором выполняемых услуг, трудоемкостью работы, режимом эксплуатации и составляет 35 человек. Сведения о персонале УГНС представлены в разделе 2. Площадь, занимаемая предприятием 14000 м2 [36].

Отсюда плотность персонала: 35/14000 = 2 ∙ 10-3 чел/м2.

На основании анализа материалов случившейся аварии основным фактором, оп­ределяющим потери, согласно ГОСТ Р 22.0.07-95, является ударная волна от взрыва и тепловое излучение при пожаре пролива.

При воздействии избыточного давления, границы зоны полных разрушений находится в радиусе Rполн = 30 м, площадь зоны: Sполн= π · 302 полн = 3,14 · 302 = 2826 м2, погибнет 100% людей, число погибших Nполн = 2826 м2 · 2 ·10-3 чел/м2 = 6 человек.

Зона средних разрушений находится в радиусе Rсильн = 50 м, площадь зоны 7850 м2, погибает 60% людей, число погибших – 15 человек;

Таким образом, в зоне ЧС погибнет 21 человек. Остальные 14 человек попавшие в зону поражения, получат поражения различной степени тяжести. Первоочередное жизнеобеспечение населения осуществлять не целесообразно, так как часть пострадавших будет отправлена в места постоянного проживания, а часть при необходимости будут эвакуированы в лечебные учреждения[18].

3 Расчет сил и средств привлекаемых для проведения работ по ликвидации ЧС, вызванной разгерметизацией АЦ для перевозки СУГ

В данном разделе рассматривается организация АСДНР при ликвидации последствий ЧС, последовательность и организация проведения мероприятий в кратчайшие сроки и с привлечением минимально необходимых сил и средств выполнение работ по ликвидации данной ЧС.

В результате чрезвычайной ситуации на Уфимской газонаполнительной станции создается опасность жизни и здоровью людей, окружающей среде, а предприятию наносится значительный материальный ущерб. Поэтому, для уменьшения числа потерь, сокращения масштабов чрезвычайной ситуации, эффективного и своевременного выполнения АСДНР важно заблаговременное планирование проведения мероприятий АСДНР в зоне ЧС.

Исходя из параметров зон воздействия поражающих факторов ЧС, на УГНС необходимо проведение следующих мероприятий представленных на рисунке 3.

Рисунок 3 – Основные мероприятия, выполняемые в ходе ликвидации ЧС на УГНС

3.1 Районы расположения формирований и время их выдвижения в зону чрезвычайной ситуации

После получения сигнала об аварии на Уфимской газонаполнительной станции в первую очередь в зону ЧС выдвигаются силы постоянной готовности ГУ АСС РБ, АСО МУ УГЗ г. Уфы, Аварийно-ремонтная группа «Уфагаз», Аварийно-техническая группа МУП «Уфаводоканал», Пожарная часть №26, №14 , БСМП больниц №8, №18, ожогового центра г. Уфы. Время их готовности, после получения сигнала от дежурного диспетчера предприятия о возникновении ЧС составляет 3 минуты. Затем выдвигаются силы и средства для наращивания основных сил и средств.

Сводную колонну организовывать нецелесообразно, так как зона ЧС находится в городской зоне.

Время прибытия формирований из мест дислокации в зону ЧС с боевым развертыванием определяется по формуле:

t = tд. с. + tсб + tсл + tб. р. , [13] (3.1.1)

где tд. с. – время до сообщения о пожаре, мин. Равно времени от начала возникновения пожара до сообщения о нем в пожарную часть. Принимается равным 5 мин. [13];

tсб – время обработки информации и сбора личного состава по тревоге (принимается не более 1 мин. [13]);

tсл – время следования на пожар, мин. Определяется практически при наибольшей интенсивности движения автотранспорта или по формуле:

tсл = L ∙ (60/Vсл), [13] (3.1.2)

где L – расстояние от места дислокации формирования до объекта определены в таблице 4.3, км;

Vсл – средняя скорость движения автомобиля, км/ч. Принимается равной 40 км/ч [13];

tб. р – время боевого развертывания, которое принимается от 3 до 5 мин [13].

Время прибытия подразделения ЦПСО ГУ АСС РБ:

t = 5 + 1 + (4,5 ∙ 60/40) + 4 = 16 мин.;

Аналогично рассчитывается время прибытия для других формирований, которое представлено в таблице 3.1.

Расстояние от места дислокации формирований до объекта представлено в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Расстояния от места базирования формирований до УГНС

№ п/п	Наименование формирования	Расстояние от места базирования, км	Время прибытия t, мин
1.	ГУ АСС РБ	4,5	16
2.	АСО МУ УГЗ г. Уфы	11,5	27
3.	Ожоговый центр г. Уфы	12,7	29
4.	Больница №18	12,7	29
5.	Больница №8	5,3	18
6.	Аварийно-ремонтная группа «Уфагаз»	18,4	38
7.	Аварийно-техническая группа МУП «Уфаводоканал»	9,3	24
8.	Пожарная часть №26, №14	1,2	12

При ликвидации ЧС формирования РСЧС развертываются на безопасном расстоянии перед УГНС. В целях безопасности перекрывается улица Бирский тракт силами МВД по РБ. Объездная дорога организуется по проселочной дороге.

3.2 Определение потребного количества медицинского персонала

Для оказания помощи пострадавшим и их эвакуации в лечебные учреждения привлекаются медицинские формирования.

По получению сигнала об аварии к месту аварии прибывают силы медицинского обеспечения – бригады экстренной медицинской помощи подстанции скорой медицинской помощи Орджоикидзевского района г. Уфы, больниц №8, №18 и ожогового центра г. Уфы.

Количество отрядов первой медицинской помощи (ПМП), численность врачей и среднего медицинского персонала отрядов ПМП определяются:

nпмп = Nсп / 100

Nвр = 8 · nпмп (3.2)

Nсм = 38 · nпмп

где nпмп – количество отрядов ПМП.

Nсп = 14 чел. – численность санитарных потерь;

Nвр – численность врачей;

Nсм – численность среднего медицинского персонала.

Так как количество пострадавших меньше 100 человек, то примем количество требуемого медицинского персонала за треть от нормы [44].

nпмп = 14/100 = 1 ед.

Nвр = (8·1)/3 = 3 чел.

Nсм = (38·1)/3 = 13 чел.

Для оказания медицинской помощи необходимо: 3 врача, 13 человек среднего медицинского персонала. Пострадавших, нуждающихся в госпитализации, эвакуируют в больницы №8, №18 и ожоговый центр г. Уфы.

Результаты расчетов представлены в таблице 3.5.

3.3 Определение численности личного состава формирований для деблокирования пострадавших из-под завалов

Для извлечения пострадавших из–под завалов создаются спасательные механизированные группы, а также звенья ручной разборки завалов.

Количество личного состава для комплектования механизированных групп может быть определено по следующей зависимости:

, (3.3.1)

где Nсмг – численность личного состава, необходимого для комплектования спасательных механизированных групп;

Vзав – объем завала разрушенных зданий и сооружений;

Пз – трудоемкость по разборке завала, чел. ч/м3, принимается равная 1,8 чел. ч/м3;

Т – общее время выполнения спасательных работ в часах. Длительность разборки завала Т = 9 ч.;

Кз – коэффициент, учитывающий структуру завала, Кз = 0,65;

Кп – коэффициент, учитывающий погодные условия, Кп = 1,0;

Кс – коэффициент, учитывающий снижение производительности в темное время суток. Кс = 1,5 [53];

Так как АСДНР ведутся в 2 смены, рассчитаем Nсмг работающих ночью и днем. соответственно, одна из смен работает в темное время суток.

При известном количестве людей, находящихся в завале, можно определить объем завала для извлечения пострадавших по формуле (в соответствии с [36]):

Vзав = 1,25 ∙ Nзав ∙ hзав, (3.3.2)

где Nзав – количество людей, находящихся в завале;

hзав – высота завала, м;

Vзав – объем завала, который необходимо разобрать для извлечения пострадавших из-под завала, м3.

Коэффициент 1,25 учитывает увеличение объем разбираемого завала за счет невозможности оборудования шахты указанных размеров (осыпание завала, извлечение крупных обломков и т. п.) [53].

Объем завала, который необходимо разобрать для извлечения пострадавших из-под завала составит:

– для наполнительного цеха составит: Vзав = 1,25 ∙ 12 ∙ 1 = 15 м3;

– для компрессорной: Vзав = 1,25 ∙ 1 ∙ 1 = 1,25 м3.

Тогда общий объем, который необходимо разобрать, составит 16,25 м3.

Численность личного состава спасательной механизированной группы составит:

Nсмг = [(16,25 ∙ 1,8/9) ∙ 0,65 ∙ 1,0 ∙ 1,0] + [(16,25 ∙ 1,8/9) ∙ 0,65 ∙ 1,0 ∙ 1,5] = 25 чел.

Количество формируемых спасательных механизированных групп рассчитывается по формуле:

nсмг = Nсмг/23, (3.3.3)

nсмг = 25/23 = 1 группа

В соответствии с расчетами, количество формируемых спасательных механизированных групп – 1 группа с личным составом численностью 25 человек.

Общее количество спасательных звеньев (nр. з) ручной разборки, при этом составит:

, (3.3.4)

где n – количество смен в сутки при выполнении спасательных работ  (2 смены);

к – коэффициент, учитывающий соотношение между механизированными группами и звеньями ручной разборки, к = 2 [53].

nр. з = 2·2·1 = 4 ед.

Количество личного состава для укомплектования звеньев ручной разборки (Nрз), в этом случае, определяется как произведение их количества на численность:

, (3.3.5)

Nрз = 7·4 = 28 чел

Таким образом, для проведения АСДНР при ликвидации ЧС на УГНС необходима 1 группа механизированной разборки завала (личный состав – 25 человек) и 4 звена ручной разборки общей численностью 28 человек. Группы механизированной и ручной разборки завала формируются на основе мобильной группы инженерной техники Орджоникидзевского района г. Уфы и аварийно-спасательных формирований ЦПСО ГУ АСС РБ и АСО г. Уфы [36]. Укомплектованность данных звеньев спасательными техникой и инструментами представлена в таблице 3.6.

Результаты расчетов представлены в таблице 3.5.

3.4 Расчет необходимых сил и средств пожаротушения

При локализации и ликвидации пожара пролива проводится пенная атака.

В соответствии со сценарием, представленным в разделе 2, от воздействия огненного шара на территории УГНС произошло возгорание административного здания.

Для защиты склада ГСМ от возгорания проводится охлаждение здания водой.

В качестве огнетушащего вещества, используются вода и пена. Подача воды осуществляется при помощи насосно-рукавных систем.

Подают воздушно-механическую пену поэтапно по мере сосредоточения на пожаре расчетного количества сил и средств. Пенные струи можно использовать в комбинации с водя­ными, при этом для тушения верти­кальных поверхностей используют водяные струи, для разлитого СУГ – пенные.

Немедленно обесточивается электрооборудование всех зданий на территории станции. Одновременно включается орошение парка резервуаров хранения сжиженных газов [13].

1. Тушение пожара пролива [13].

Исходные данные для расчета: площадь пролива – S = 56,1 м2.

На непосредственное тушение СУГ требуемый расход огнегасительных средств Qтр определяется по формуле:

Qр-ратр=Iтр ·Sпож, (3.4.1)

Iтр – требуемая интенсивность подачи пены (по раствору), л·с-1·м-2, принимается равной 0,05 л·с-1·м-2 [13];

Sпож – расчетная площадь тушения, м2.

Qр-ратр =0,05·56,1 = 3 л/c

Требуемое количество генераторов пены средней кратности типа ГПС рассчитывается по формуле:

, (3.4.2)

где qгпс – расход раствора пенообразователя для ГПС-600 принимается равным 6 л/с.

Nгпс = 3/6=1 ГПС-600

При тушении пожаров жидкостей пенами необходимо сосредоточить у места пожара и подготовить к действию расчетное количество и резерв пенообразующих средств [13].

Требуемое количество пенообразователя для тушения пожара определяют по формуле:

Wпо= NГПС· qГПСпо · τр ·60 Kз, (3.4.3)

где NГПС – число ГПС-600;

qГПСпо – расход пены от ГПС-600, 6 л/с или 0,36 м3/мин;

τр – нормативное время тушения, составляет 10 минут;

Kз – коэффициент запаса, принимают равным 3.

Соответственно, требуемое количество пенообразователя составит:

Wпо=1· 0,36· 10· 60·3= 648 л.

2. Определение требуемого расхода огнетушащих средств на защиту склада ГСМ и тушение административного здания [13].

Расход воды на охлаждение (защиту) склада ГСМ определяют по формуле:

, (3.4.4)

где S – площадь защищаемой поверхности, м2. Согласно [19], площадь склада составляет 300 м2.

Jтр – требуемая интенсивность подачи огнегасительного вещества на единицу площади. Требуемая интенсивность подачи огнегасительного вещества на единицу площади Jтр =0,07 л/сек∙м2 [13].

Следовательно, расход воды на охлаждение (защиту) склада ГСМ составит:

Расход огнетушащих средств для тушения пожара в административном здании определяется аналогично по формуле (3.4.4)

3. Определение требуемого количества технических средств тушения [13].

Количество автомобилей в зависимости от количества стволов определим по формуле:

Na = , (3.4.5)

где Qн – расчетная производительность насоса. Расчетная производительность насоса, согласно [13], Qн=15 л/сек.