Обоснование пожаровзрывоопасности объекта

 

Для обоснования пожаровзрывоопасности объекта исследования, т.е. для определения категории наружной установки, чем и является магистральный нефтепровод, по пожарной опасности необходимо провести расчеты по определению:

- горизонтальных размеров зон, ограниченных газопаровоздушной смесью с концентрацией горючего выше НКПР, при аварии с разливом нефти;

- избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей газов и паров с воздухом в открытом пространстве;

- интенсивность теплового излучения при пожаре пролива нефти;

- индивидуального и социального рисков.

3.4.1 Определение горизонтальных размеров зон, ограничивающих газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени, при аварии с разливом нефти

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) – минимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Невозможность воспламенения горючей смеси при концентрации ниже НКПР объясняется малым количеством горючего вещества и избытком воздуха.

В соответствии с [17] определяются размеры зон, ограниченных НКПР газов и паров:

 

, (3.1)

, (3.2)

 

где m- масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, 1881 кг (см. раздел 2 пункт 2.4.7);

r_п - плотность паров нефти при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³;

р_н - давление насыщенных паров нефти при расчетной температуре, кПа;

К - коэффициент (К =  для ЛВЖ);

Т - продолжительность поступления паров нефти в открытое пространство, 3600 c;

С_НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени паров нефти, 1,1 % (об.).

Плотность паров нефти при расчетной температуре [17]:

 

 (3.3)

 

где М – молярная масса, кг/кмоль;

V₀ – мольный объем (равен 22,4 м³/кмоль);

t₁ – расчетная температура, ºС (расчетная температура принимается равной 19˚С).

 

= 2, 57 кг/м³.

 

Плотность паров нефти при расчетной температуре по формуле (3.3) составляет 2,57 кг/м³.

Размеры зон, ограниченных НКПР газов и паров по (3.1) и (3.2):

 

= 88 м;

= 3,5 м.

 

Граница зоны, ограниченной НКПР по горизонтали будет проходить на расстоянии 88 м от места разрушения трубопровода, а по вертикали на высоте 3,5 м от поверхности земли.

 

3.4.2 Определение избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей газов и паров с воздухом в открытом пространстве

При реализации сценария аварии с разливом нефти и горением газопаровоздушной смеси развивается избыточное давление, воздействующее на людей, здания, сооружения и вызывающее повреждения и разрушения различной степени.

Величина избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей [43]:

 

, (3.4)

 

где p₀ – атмосферное давление, p₀= 101 кПа;

r- расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака до д. Минзитарово, r = 600 м;

m_пр – приведенная масса паров, кг;

Приведенная масса паров нефти определяется по формуле:

 

, (3.5)

 

где - удельная теплота сгорания пара, = 4,3∙10⁷ кДж/кг;

- константа, равная 4,52∙10⁶ Дж/кг;

m_п – масса паров нефти, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг;

Z – коэффициент участия паров в горении, Z = 0,1,

 

= 1790 кг

 

Избыточное давление по формуле (3.4):

 

= 2 кПа

 

Величина импульса волны давления:

 

, (3.6)

= 30 Па∙с.

 

Таким образом, д. Минзитарово, расположенная на расстоянии 600 метров от нефтепровода, не попадает в зону разрушений.

 

3.4.3 Определение интенсивности теплового излучения при пожаре пролива нефти

При реализации сценария аварии с разливом нефти, сопровождающегося пожаром пролива, возникает опасность воздействия теплового излучения на соседние объекты и персонал.

Интенсивность теплового излучения пожара [17]:

 

, (3.7)

 

где Е_f – среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м²;

F_q – угловой коэффициент облученности;

τ – коэффициент пропускания атмосферы.

 

Высота пламени рассчитывается по формуле [17]:

 

,    (3.8)

 

где d – эффективный диаметр пролива, равный 80 м (см. раздел 2 пункт 2.4.4);

m – удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м²∙с). Для нефти m = 0,04 кг/(м²∙с);

ρ_в – плотность окружающего воздуха, равная 1,29 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с;

Значение высоты пламени согласно (3.8):

 

= 15 м.

 

Угловой коэффициент облученности определяется по формуле:

 

, (3.9)

 

где

 

, (3.10)

 

где h = 2∙H/d = 2∙15/80=0,375,

S₁ = 2∙r/d, (r – расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта).

S₁ = 2∙600/80=15;

А = (h² + S₁² + 1)/(2∙S₁) = (0,375² +15² +1)/(2∙15)=7,5.

 

Согласно формуле 3.10:

 

0,0046 , (3.11)

 

где B = (1+S₁²)/(2∙S₁) = (1+15²)/(2∙15)=7,5

Согласно формуле 3.11:

 

0,01

 

Согласно формуле (3.9) угловой коэффициент облученности F_q равен:

 

0,011

 

Коэффициент пропускания атмосферы определяют по формуле [17]:

 

τ = exp[-0,7∙10^-4∙(r-0,5∙d)] (3.12)

τ = exp[-0,7∙10^-4∙(600-0,5∙80)]=0,9616

 

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени Е_f для нефти равна 10 кВт/м².

Учитывая данные расчетной ситуации, интенсивность теплового излучения q по формуле (3.7) равна:

 

q = Е_f ∙ F_q ∙ τ = 10∙0,011∙0,9616= 0,11 кВт/м².

 

Таблица 3.2 - Предельно допустимая интенсивность теплового излучения пожаров проливов ЛВЖ и ГЖ

Степень поражения	Интенсивность теплового излучения, кВт/м2
Без негативных последствий в течение длительного времени	1,4
Непереносимая боль через 20–30 с Ожог 1-й степени через 15–20 с Ожог 2-й степени через 30–40 с Воспламенение хлопка-волокна через 15 мин	7,0
Воспламенение древесины с шероховатой поверхностью (влажность 12 %) при длительности облучения 15 мин	12,9
Воспламенение древесины, окрашенной масляной краской по строганной поверхности; воспламенение фанеры	17,0

 

Время выгорания [17]:

 

, (3.13)

 

где m – масса нефти, разлившейся в результате аварии, кг;

F – площадь пролива, м²;

 - удельная массовая скорость выгорания,  = 0,04 кг/(м²∙с),

 

.

 

Таким образом, время выгорания нефти составит 848 с, что примерно составляет 14 минут. Интенсивность теплового излучения на расстоянии 600 м, где находится д. Минзитарово, не представляет опасности, так же деревня не попадает и в зону разрушений.

Определим индивидуальный и социальный риски.

Оценка риска

 

Под риском понимают относительную частоту возникновения нежелательного события [17]. В данном случае под оценкой риска понимается процедура нахождения индивидуального и социального риска для участка МНП УБКУА, в защитной зоне которого проживает население деревни Минзитарово Иглинского района.

 

3.5.1 Оценка индивидуального риска

Настоящий метод применим для расчета индивидуального риска (далее – риска) на наружных технологических установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей и тепловое излучение.

Вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывается по формуле[17]:

 

Q (A) ⁼ Q_ав ·Q (A)_ст, (3.14)

 

где Q (A)_ст – статистическая вероятность развития аварии определяемая по таблице 3.3;

Q_ав– вероятность разгерметизации нефтепровода и выброса горючего вещества в течении года.

Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления:

 

Q_с.д = 1,35 · 10^-2 · 0,0119 = 1,6 · 10^-4 год ^-1.

 

Вероятность воспламенения пролива:

 

Q_в.п = 1,35 · 10^-2 · 0,0287 = 3,8 · 10^-4 год ^-1.

 

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

 

Таблица 3.3 - Статистические вероятности различных сценариев развития аварии

Сценарий аварии	Вероятность	Сценарий аварии	Вероятность
Факел Огненный шар Горение пролива Сгорание облака	0,0574 0,7039 0,0287 0,1689	Сгорание с развитием избыточного давления   Без горения Итого	0,0119   0,0292 1

 

Согласно расчетам, избыточное давление Dр и импульс i волны давления, на расстоянии 600 м составляют:

 

Δр = 2 кПа,

i = 30 Па · с.

 

Значение интенсивности теплового излучения от пожара пролива нефти на расстоянии 600 м составляет: q_п = 0,11 кВт/м².

Для приведенных значений поражающих факторов определяются значения "пробит"-функции Р_r,:

 

Р_r = 5 – 0,26 ln (V), (3.15), где

 (3.16)

 

Δp – избыточное давление, Па,

i – импульс волны давления, Па · с.

= = 153∙10⁷.

Р_r = 5 – 0,26 ln 153∙10⁷ = 0,2.

 

Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется по формуле [17]:

 

Р_r = -14,9 + 2,56 ln (t · q^1,33), (3.17)

 

где q – интенсивность теплового излучения, кВт/м² ,

t – эффективное время экспозиции, с.

t определяется:

t = tо + x/v, (3.18)

 

где tо — характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с);

х — расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м²), м;

v — скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 1 м/с);

 

t = 5+600/1 = 605 с,

 

"Пробит"-функции Р_r для пожара проливов ЛВЖ и ГЖ:

 

Р_r = -14,9 + 2,56 ln (t · q^1,33) = -14,9 + 2,56 ln (605 · 0,11^1,33) = -6,02.

 

Для указанных значений "пробит"-функции по таблице 3.4 условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна:

Q^СД = 0; Q^П = 0.

 

Индивидуальный риск R, год^-1, определяется по формуле [17]:

 

, (3.19)

 

где  – условная вероятность поражения человека,

Q – вероятность реализации, год^-1;

R = 1,6 · 10^-4 · 0 + 3,8 · 10^-4 · 0 = 0 год^-1 .

Индивидуального риска при данной ЧС нет .

 

Таблица 3.4 – Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от Р_r

Условная вероятность поражения, %	Рr
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,90	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
–	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

 

Анализируя результаты можно сделать заключение, что, индивидуального риска нет, что соответствует требованиям ГОСТ 12.1.010-76 по обеспечению уровня безопасности 10^-6.

 

3.5.2 Оценка социального риска

Так как в д.Минзитарово, расположенной на расстоянии 600 метров от магистрального нефтепровода УБКУА, где произошла ЧС с выходом нефти и возгоранием паров нефти, проживает 1000 человек, то необходимо определить и социальный риск.

Ожидаемое число погибших человек определяется по формуле [17]:

 

, (3.20)

 

где  - условная вероятность поражения человека (см. раздел 3 пункт 3.4.1),

 - число человек в зоне воздействия поражающих факторов.

Результаты вычисления приведены в таблице 3.5.

 

Таблица 3.5 - Результаты вычислений, необходимые для определения социального риска

Расстояние от трубопровода, м	Число человек в зоне	Условные вероятности поражения человека (средние по зонам)		Ожидаемое число погибших человек
		·102	·102	Nс.д	Nп
600	1000	0	0	0	0

 

Социальный риск S рассчитывается по формуле:

 

 (3.21)

 

где l — число ветвей логической схемы.

Таким образом:  год^-1 .

Социального риска так же нет, что связано с удалением деревни от трубопровода.

Таким образом, наружной установке МНП УБКУА присваивается категория Ан по пожаровзрывоопасности, так как размеры зон, ограниченные нижним концентрационным пределом распространении пламени, превышают рамки 30 м (см. пункт 3.3.1) [36].

 

4. Планирование аварийно-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайной ситауции, вызванной аварией на магистральном нефтепроводе

 

Планирование мероприятий по локализации и ликвидации разлива нефти на территории РБ осуществляется в соответствии с приказом МЧС России № 242 "О дальнейшем совершенствовании работы в области предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов", постановлениями Правительства РФ № 613 и № 240 "О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации".

Планирование АСДНР при ликвидации ЧС необходимо для установления последовательности и порядка проведения мероприятий в кратчайшие сроки, с использованием минимально достаточного числа сил и средств. Задачами планирования работ по ликвидации разлива нефти является определение:

- порядка и особенностей проведения АСДНР;

- видов технических средств, которые необходимо задействовать для успешной ликвидации ЧС;

- количества технических средств;

- числа сил (личного состава формирований РСЧС), привлекаемых к ликвидации ЧС;

- подразделений, которые необходимо привлечь для проведения работ, районов их расположения [64].

В разделе используются данные теоретического обоснования работы, а так же результаты расчетов, выполненные в разделе "Анализ возможных чрезвычайных ситуаций на магистральном нефтепроводе" (объем разлива нефти, площадь загрязнения, количество нефти, впитавшейся в грунт и др).

 

4.1 Прогноз обстановки, которая может сложиться в результате чрезвычайной ситуации

 

В результате сложившейся ЧС с разливом нефти в приземном слое воздуха образовалась концентрация паров нефти, которая начала гореть, источником зажигания явился пал сухой травы. В 600 метрах от места прорыва нефтепровода располагается деревня Минзитарово, население которой составляет 1000 человек, из которых никто не пострадает.

 

4.2 Развитие и состояние дорожной сети в зоне ЧС

 

Поскольку ЧС произошла на пересечении МНП с автодорогой, аварийно-восстановительная бригада (АВБ) и пожарные подразделения прибывают к месту ЧС по автодороге с асфальтовым покрытием IV категории.

Развитие и состояние дорожной сети в зоне ЧС оценивается как хорошее.

 

4.3 Наличие водоисточников в зоне чрезвычайной ситуации

 

В деревне Минзитарово функционирует центральное водоснабжение, вода в котором соответствует требованиям к качеству воды на различные нужды для подачи потребителям, т.е. полностью подходит как для питьевых, так и для технических нужд [11, 12, 70]. Для тушения пожара используется вода из речки Лобовка, протекающей в 350 метрах от места ЧС. В условиях рассматриваемой ЧС вода требуется для тушения пожара, а так же для питья и удовлетворения личных нужд личного состава формирований РСЧС, ликвидирующих ЧС.

 

4.4 Районы расположения формирований, выдвигаемых в район чрезвычайной ситуации

 

К месту ЧС прибывают необходимые технические средства из ЛПДС "Черкассы".

Для регулирования дорожного движения привлекается патрульная рота (ГИБДД), расположенная в с. Иглино.

Для тушения пожара привлекаются пожарные подразделения Иглинского района РБ и Калининского района г.Уфы.

Для оказания при необходимости первой медицинской помощи привлекается скорая помощь Иглинского района.

Карта местности, с обозначенными на ней маршрутами прибытия сил и средств, представлена в приложении Д.

 

4.5 Описание имеющихся сил и средств для ликвидации последствий чрезвычайной ситуации

 

МНП УБКУА на участке Улу-Теляк -Черкассы обслуживается аварийными бригадами ЛПДС "Черкассы".

По состоянию на 01.01.08 г. численность аварийной бригады составляла:

ЛПДС "Черкассы" -25 человек, место аварийно-восстановительного пункта - ЛПДС "Черкассы" [20].

Ответственным за информирование и взаимодействие с общественностью является начальник ЛПДС "Черкассы".

На ЛПДС "Черкассы" имеется аварийный запас труб диаметром 219х8 мм, общей длиной 66 метров, марка стали 20 ГОСТ 8732 – 78.

В бригаду ЛПДС "Черкассы" входит один санитарный пост составом из 4 человек. Оснащение поста: носилки санитарные-1 шт., санитарные сумки-4 шт.

В блоке подсобно-производственного и обслуживающего персонала предусматривается установка шкафчиков для медицинских аптечек с необходимым набором медикаментов и перевязочных материалов.

Обеспечение рабочих и служащих, находящихся на ликвидации ЧС, медицинскими средствами индивидуальной защиты организовываются за счет запасов объектов и ближайших лечебных заведений, а также аптек [20].

В боевом расчете пожарного депо на ЛПДС "Черкассы", имеется 2 пожарных автомобиля АЦ-5-40 (шасси ЗИЛ-131), в резерве- 1 пожарный автомобиль АЦ- 5-40 (шасси "Урал-375 Н").

Оперативная связь с местом аварии или повреждения, которые могут возникнуть на участках магистральных нефтепроводов обслуживаемых ЛПДС ''Черкассы" Уфимского ПО осуществляется с помощью раций установленных на аварийных автомашинах:

- ЗИЛ-131 гос. № В 014 ЕВ (позывной "МЫС" -18)

- УАЗ-469 гос. № 2884 БАВ (позывной ^"МЫС"-46) [20].

Перечень защитных средств на ЛПДС "Черкассы" и техническое оснащение аварийно-восстановительной бригады (АВБ) ЛПДС "Черкассы" приведены в приложении Е.

 

4.6 Порядок проведения аварийно – спасательных и других неотложных работ в зоне чрезвычайной ситуации

 

После сообщения дежурному машинисту о ЧС к месту аварии выдвигается оперативная группа. Прибыв к месту ЧС, для предотвращения выхода нефти из трубопровода закрывает линейные задвижки, о характере ЧС сообщается диспетчеру ЛПДС, начальнику ЛДПС. Так же одновременно к месту ЧС прибывают пожарные подразделения для тушения пожара из с. Иглино, м-на Шакша и ЛПДС "Черкассы".

Диспетчер сообщает о ЧС во все структуры, согласно схеме оповещения приведенной в приложении Ж на рисунке Ж6.

На трейлерах доставляется необходимая техника. Одновременно устанавливается надежная связь с диспетчером.

В зависимости от повреждения бригада подготовляет котлован, размеры которого должны обеспечить свободный доступ к трубопроводу для выполнения сварочных работ. Котлован тщательно очищают от нефти.. Прежде чем начинать сварочные работы, надо добиться, чтобы нефть не поступала из трубопровода.

При ликвидации повреждения основное — остановить выход нефти из трубы. После перекрытия задвижек необходимо приступить к локализации и ликвидации горения паров нефти, после чего приступают непосредственно к ликвидации повреждения. До начала огневых (сварочных) работ берут пробу воздуха в котловане (в дальнейшем постоянный контроль концентрации паров нефти в воздухе) для определения содержания в нем паров нефти. Анализ воздуха производится переносным портативным газоанализатором. Производится ремонт трубопровода. После оппрессовки, трубопровод нагружают рабочим давлением, закапывают [39].

Загрязненный слой грунта срезается и вывозится на шламонакопитель, расположенный в с.Иглино в 10 км от места ЧС. Чистый грунт либо покупается либо завозится с участков, отведенных по договоренности администрацией района. Площадка разравнивается.

После завершения работ формирования отбывают на место базирования [69].

Схема размещения технических средств при ликвидации ЧС, вызванной аварией с разливом нефти и возгоранием паров нефти приведена на рисунке 4.1.

 

11

1 - МНПП УБКУА; 2- место ЧС (1718 км МНП УБКУА); 3- граница разлива нефти; 4- жилые застройки (д. Минзитарово); 5- аварийные машины; 6- бульдозер; 7- экскаватор; 8- автосамосвал; 9- бензовозы; 10- линия оцепления; 11- пожарные автоцистерны; 12- сборно-разборные трубопроводы; 13- передвижная автозаправочная станция; 14 – автодорога "Иглино-Павловка"; 15 – гидранты, расположенные в д. Минзитарово.

Рисунок 4.1 - Схема размещения технических средств при ликвидации ЧС, вызванной аварией с разливом нефти и возгоранием ее паров

 

Все аварийно-спасательные и другие неотложные работы должны выполняться в строгой последовательности для обеспечения выполнения работ в максимальные сроки и в полном объеме [69]. Блок-схема последовательности выполнения работ по ликвидации ЧС приведена на рисунке 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Блок-схема ликвидации ЧС, вызванной аварией с разливом нефти и возгоранием ее паров

 

Линейный график выполнения работ по ликвидации ЧС приведен в таблице 4.3 [69].

 

 

Таблица 4.3 - График выполнения работ при ликвидации ЧС, вызванной аварией с разливом нефти

Наименование процесса	Кол-во ЛС, чел.	Продол. процесса, час	Время начала мероприятия, час	Время заверш. мероприятия, час	Часы
					1		2		3		4		5		6		7		8
					Минуты
					30	60	30	60	30	60	30	60	30	60	30	60	30	60	30	60
Оповещение оператора, руководства ЛПДС, диспетчера УПО, вызов ПЧ	1	1	16ч 50м	17ч 50м
Разведка района аварии	3	7	17ч 50м	24ч 50м
Информирование населения, ПМП	9	2	17ч 50м	19ч 50м
Организация МТО формирований	6	7	17ч 50м	24ч 50м
Локализация и ликвидация пожара	74	2	17ч 50м	19ч 50м
Срезание загрязненного грунта	4	5	19ч 50м	24ч 50м
Вывоз загрязненного грунта и ввоз чистого грунта	3	5	19ч 50м	24ч 50м
Выравнивание грунта	2	40 мин	24ч 10м	24ч 50м
Ремонт поврежденного трубопровода	4	3	20ч 20м	23ч 20м

 

 

4.7 Определение сил и средств формирований РСЧС, необходимых для ликвидации чрезвычайной ситуации

 

В данном разделе производится выбор техники, необходимой для ликвидации аварии, определяется число сил и средств, которые необходимо привлечь для успешной ликвидации рассматриваемой ЧС.

Выбор вида технического средства проводится исходя из содержания мероприятия АСДНР. Исходя из этого, для всех мероприятий, проводимых с целью ликвидации ЧС, подобрана соответствующая техника (см. табл.4.2)

 

Таблица 4.2 – Техника, необходимая для проведения АСДНР

Наименование мероприятия	Техника, необходимая для проведения мероприятия
Тушение пожара	Пожарные автомобили
Оказание медицинской помощи пострадавшим	Автомобили скорой помощи
Доставка необходимой техники	Грузовые автомобили, седельные тягачи
Срезание загрязненного нефтью слоя грунта	Бульдозеры
Погрузка загрязненного грунта	Экскаваторы
Вывоз загрязненного грунта	Автосамосвалы
Ввоз чистого грунта	Автосамосвалы
Выравнивание грунта	Бульдозеры
Ремонт трубопровода	Специальная техника

 

Потребное количество различных видов техники определяется исходя из объема выполняемых работ и производительности каждой единицы техники [21].

Число сил (личного состава формирований РСЧС) – исходя из количества техники, времени, необходимого на проведение определенного вида работ и условий ЧС [77].

Так же необходимо определить количество времени, необходимое для прибытия подразделений на место ЧС.

 

4.7.1 Расчет времени выдвижения формирований из мест дислокации в зону ЧС

Рассчитаем время выдвижения пожарных отделений, бригады ЛПДС "Черкассы" (карта местности с обозначенными маршрутами движения подразделений приведена в приложении Д).

Исходные данные для расчета времени выдвижения пожарных отделений:

Места нахождения пожарных частей, которым необходимо прибыть на место ЧС:

 - команда пожаротушения с. Иглино ПЧ- 79, расположенная в 10 км от места чрезвычайной ситуации, (выезд на 4-х машинах).

- команда пожаротушения м-н Шакша ПЧ- 35, расположенная в 28 км от места чрезвычайной ситуации, (выезд на 4-х машинах).

- команда пожаротушения ЛПДС "Черкассы" ПЧ-60, расположенная в 35 км от места чрезвычайной ситуации, (выезд на 2-х машинах).

Время свободного развития пожара [22]:

 

τсв = τд.с. + τсб + τсл + τб.р., (4.1)

 

где τд.с. – время до сообщения о пожаре. Равно времени от начала возникновения пожара до сообщения о нем в пожарную часть. Это время колеблется в пределах 8-12 мин;

τсб - время сбора личного состава по тревоге. Это время принимается по нормативным показателям для работников противопожарной службы, но не более одной минуты;

τсл - время следования на пожар. Определяется практически при наибольшей интенсивности движения транспорта или по формуле:

 

τсл = L·60 / Vсл (4.2)

 

где L - расстояние от пожарной части до объекта, км;

Vсл - средняя скорость движения пожарного автомобиля, км/час, для сельской местности принимается равной 30 км/час;

τб.р - время боевого развертывания, которое принимается от 6 до 8 мин.

Подставим исходные данные:

- Команда пожаротушения с. Иглино ПЧ- 79, расположенная в 10 км от места чрезвычайной ситуации.

 

τсл = L·60 / Vсл = 10·60/30 = 20 мин

τсв = τд.с. + τсб + τсл + τб.р. = 12 + 1 + 20 + 8 = 41 мин.

 

- Команда пожаротушения м-н Шакша ПЧ- 35, расположенная в 28 км от места чрезвычайной ситуации.

 

τсл = L·60 / Vсл = 28·60/30 = 56 мин

 

- Команда пожаротушения ЛПДС "Черкассы" ПЧ-60, расположенная в 35 км от места чрезвычайной ситуации.

 

τсл = L·60 / Vсл = 35·60/30 = 70 мин

 

Таким образом, в течении 70 минут после сообщения о пожаре все пожарные формирования прибудут в зону ЧС.

Учитывая то, что аварийно-восстановительная бригада ЛПДС "Черкассы" расположена в 35 км от места ЧС, найдем время ее выдвижения в зону ЧС (скорость движения принимается 60 км/час):

τсл = L·60 / Vсл = 35·60/60 = 35 мин

 

Следовательно, через 50 мин после сообщения об утечки нефти и начала пожара бригада ЛПДС "Черкассы" прибудет на место ЧС.

Учитывая то, что скорая помощь с.Иглино расположена в 10 км от места ЧС, найдем время ее выдвижения в зону ЧС (скорость движения принимается 60 км/час) [22]:

 

τсл = L·60 / Vсл = 10·60/60 = 10 мин

 

Через 10 минут, после вызова скорая помощь будет на месте ЧС.

Определив время следования подразделений на место ЧС, определим необходимое количество сил и средств для ликвидации ЧС.

 

4.7.2 Расчет сил и средств пожаротушения

Существует четыре способа тушения пожаров: охлаждения, разбавления, изоляции и химического торможения реакций.

Для тушения легко воспламеняющейся жидкости целесообразно применить способ изоляции слоем пены средней кратности [22].

Для ликвидации пожара привлекаются отделения пожарных частей с. Иглино, м-на Шакша, а так же ЛПДС "Черкассы".

Пожарное водоснабжение производится из речки Лобовка, протекающей в 350 метрах от места ЧС.

Определим количество стволов и отделений для ликвидации горения нефти.

Для расчета примем следующие исходные данные:

– площадь пожара примем равной площади пролива нефти, т.е. 5024 м²;

– интенсивность подачи раствора пенообразователя I_тр = 0,08л/(м²с).

 

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

 

, (4.3)

 

где q_гпс – расход раствора пенообразователя для ГПС-600 принимается равным 6 л/с (технические характеристики ГПС-600 приведены в приложении И).

Требуемый расход раствора пенообразователя рассчитывается по формуле:

 

Q_тр= S_п× I_тр,, (4.4)

 

где S_п – площадь пожара, м²;

 I_тр – интенсивность подачи раствора пенообразователя, (для ЛВЖ с t_всп£ 28 ° принимается 0,08 л/(м²с));

Требуемое количество пенообразователя для тушения пожара определяют по формуле:

 

W_ПО =N _ГПС × q _ГПС × tн × 60K, (4.5)

 

где q _ГПС – расход пенообразователя через генератор, 6 л/с;

N_ГПС – количество генераторов пены;

tн – нормативное время тушения пожара, принимается равным 10 мин;

К – коэффициент запаса, принимается равным 3.

Требуемое количество отделений на тушение пожара определяется по формуле [22]:

 

N_отд=N_ст / n_{ст. отд.}, (4.6)

где N_ст – общее количество стволов;

n_{ст. отд.} – количество стволов ГПС, которое может подать отделение.

Подставим исходные данные:

Количество генераторов пены средней кратности типа ГПС:

 

 шт.

 

Требуемый расход раствора пенообразователя:

 

Q_тр= S_п× I_тр= 5024× 0,08 = 132 л/с.

 

Количество пенообразователя для тушения пожара:

 

W_ПО =N _ГПС × q _ГПС × tн × 60K = 20 × 6 × 10 × 60× 3 = 237600 л.

 

Количество отделений на тушение пожара:

 

N_отд=N_ст / n_{ст. отд.} = 20/2 = 10 отделений.

 

Следовательно, для тушения горящих паров нефти потребуется:

– 10 отделений пожарной части, общей численностью 40 человек, для ликвидации пожара, а также руководитель тушения пожара (командир команды) – 1, зам.командира команды – 1.

Таким образом, общее количество сил, привлекаемых для локализации и тушения пожара, составляет 42 человека, требуемое количество пожарных автомобилей АЦ-5-40 (шасси ЗИЛ-433104) - 6 единиц и АЦ-5-40 (шасси КАМАЗ-43253) – 4 единицы. Технические характеристики АЦ-5-40 (шасси ЗИЛ-433104) и АЦ-5-40 (шасси КАМАЗ-43253) приведены в приложении И в таблицах И2 и И3 соответственно.

После ликвидации горения паров нефти на месте ЧС остается дежурить пожарная автоцистерна ПЧ-60 ЛПДС "Черкассы" в связи с вероятность повторного возгорания паров нефти во время работ по ликвидации ЧС [40].

 

4.7.3 Расчет сил и средств для рекультивации загрязненных земель

При горении разлившейся нефти большая часть ее сгорит, а часть необходимо удалить с поверхности земли с помощью механического снятия с поверхности загрязненного грунта [6]. Таким образом, необходимо определить потребное количество техники для срезания части загрязненной почвы и ее вывоза, а затем и количество техники для ввоза чистого грунта.

Для определения количества сил и средств для рекультивации загрязненных земель необходимо вычислить количество:

- бульдозеров для срезания грунта;

- экскаваторов для погрузки грунта, а так же и для вскрытия поврежденного участка трубопровода;

- автосамосвалов для вывоза загрязненного грунта и привоза чистой почвы.

а) Расчет количества бульдозеров для срезания загрязненного грунта

Эксплуатационная среднечасовая производительность бульдозера определяется объемом разработанного и перемещенного грунта в плотном теле, м^3 /ч:

 

 (4.11)

 

где V_ф – фактический объем призмы волочения грунта впереди отвала, м³;

k_у – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (при работе на подъемах от 5 до 15% k_у уменьшается от 0.67 до 0.4, при работе на уклонах от 5 до 15% k_у увеличивается с 1.35 до 2.25) [6].

 

 _; м³ (4.12)

 

где В, Н – соответственно длина и высота отвала; для бульдозера ДЗ–110 на базе трактора Т–170: В = 4,43 м и Н = 1,2 м;

k_р – коэффициент разрыхления грунта (для растительного грунта равен 3…4);

К_пр –коэффициент, зависящий от характера грунта в призме волочения (связности, коэффициента разрыхления) и от отношения высоты отвала Н к ширине В; для бульдозера ДЗ-110 Н/В=0,3, отсюда К_пр = 0,8 (связный грунт)

Т_ц - длительность цикла, с;

 

Т_ц=t_р+t_п+t_ох+t_с+t_о (4.13),

 

где t_р - время необходимое для формирования призмы волочения, с;

 

с; (4.14)

 

l_р - длина пути резания, равная 7 м;

v₁ - скорость движения бульдозера при копании грунта, равная 0,4…0,5 м/с (уточняется по характеристике базовой машины с учетом буксования движителей);

t_п - время, необходимое на перемещение грунта на требуемое расстояние, с;

 

с; (4.15)

 

l_п - длина участка перемещения грунта, м;

v₂ - скорость движения бульдозера при перемещении грунта, равная 0,9…1,0 м/с (уточняется по характеристике базового шасси с учетом буксования движителей) [6, 31];

t_ох - время обратного холостого хода бульдозера, с;

 

с; (4.16)

 

v₃ - скорость движения трактора в обратном направлении, равная 1,1…2,2 м/с (уточняется по характеристике базового шасси);

t_с - время на переключение скоростей, равное 4…5 с;

t_о - время на опускание отвала, равное 1…2с.

 

Т_ц=t_р+t_п+t_ох+t_с+t_о = 14 + 10 + 8,5 + 4 + 2 = 38,5 с.

 м³

 м³/час

 

В рассматриваемой ЧС площадь разлива нефти составляет 5024 м³, а высота срезаемого грунта составляет 20 см, найдем объем грунта, который необходимо срезать.

 

м³

 

Рассчитаем время работы бульдозера:

 

ч

 

Таким образом, для выполнения работы за 6 часов, что является нормативом для данных работ при разлитии нефти, необходимо 9/6 = 2 бульдозера ДЗ–110 на базе трактора Т–170 [46]. Техническая характеристика бульдозера ДЗ–110 на базе трактора Т–170 приведена в приложении И в таблице И4.

б) Расчет количества экскаваторов для вскрытия трубопровода и погрузки загрязненного грунта

1) Рассчитаем количество экскаваторов для вскрытия трубопровода [6, 31].

Продолжительность цикла копания:

 

t_ц = t_к+ t_п+ t_в+ t_пз = 10+11+3+10 = 34 с; (4.17)

 

где t_к – продолжительность копания, равная 6-10 с;

t_п – продолжительность поворота на выгрузку, равная 7 – 11с;

t_в – продолжительность выгрузки, равная 1 – 3 с;

t_пз – продолжительность поворота в забой, равная 7 –10 с.

Наибольшее возможное число циклов в минуту:

 

п_Т = 60/t_ц = 60/34 = 1,8 раз/мин. (4.18)

 

Теоретическая производительность экскаватора:

 

П_о = q п =0,25·108 =27 м³/ч (4.19)

где n=1,8·60=108 раз/ч – расчетное число рабочих циклов,

q – геометрическая емкость ковша, м³; для экскаватора ЭО-2621 q = 0,25 м³.

Техническая производительность[6, 31]:

 

 м³/ч. (4.20)

 

где п_Т – наибольшее возможное число циклов в минуту при данных условиях грунта и забоя;

К_Н – коэффициент наполнения ковша, равный 1,05;

К_р - коэффициент разрыхления грунта, равный 1,20 [55, 56].

Эксплуатационная производительность:

 

П_Э=П_Т · К_В ·К_м = 24 · 0,75 · 0,86 = 15,5 м³/ч, (4.21)

 

где К_В – коэффициент, учитывающий использование экскаватора по времени; К_В =0,75 при работе в транспорт;

К_м – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста; К_м = 0,86.

Рассчитаем объем грунта, который необходимо убрать для вскрытия трубопровода в месте утечки, и время на его уборку [55, 56].

Исходные данные:

- глубина залегания трубопровода - 1 м, для расчета примем 2 м, т.к для работ по восстановлению трубопровода необходимо расстояние ниже трубопровода на 0,5 метров;

- длина участка, который необходимо отрыть – 10 м;

- ширина участка, который необходимо отрыть – 2,5 м.

 

Так как диаметр трубопровода составляет 500 мм и необходимо освободить от грунта участок длиной 10 метров, определим объем, который занимает сам трубопровод:

 

 м³

 

где r – радиус трубопровода, равный 0,25 м,

l – длина участка трубопровода, освобождаемого от грунта.

Таким образом, объем грунта, который необходимо убрать для вскрытия трубопровода в месте утечки, равен:

 

 м³

 

Таким образом, для вскрытия трубопровода необходимо 48 / 15,5 = 3,1 часа и, следовательно, 1 экскаватор ЭО-2621, техническая характеристика которого приведена в приложении И в таблице И5.

2) Рассчитаем количество экскаваторов для погрузки загрязненного грунта.

Так как объем загрязненного грунта, который необходимо погрузить в самосвалы, составляет значительную величину (1005 м³), то для этой работы необходимо привлечь экскаваторы ЭО-33211 с геометрическим объемом ковша 1,5 м³ [6, 31].

Продолжительность цикла копания:

 

t_ц = t_к+ t_п+ t_в+ t_пз = 10+11+3+10 = 34 с;

 

где t_к – продолжительность копания, равная 6-10 с;

t_п – продолжительность поворота на выгрузку, равная 7 – 11с;

t_в – продолжительность выгрузки, равная 1 – 3 с;

t_пз – продолжительность поворота в забой, равная 7 –10 с.

Наибольшее возможное число циклов в минуту:

 

п_Т = 60/t_ц = 60/34 = 1,8 раз/мин.

 

Теоретическая производительность экскаватора:

 

П_о = q п =1,5·108 = 162 м³/ч

 

где n=1,8·60=108 раз/ч – расчетное число рабочих циклов

q – геометрическая емкость ковша, м³; для экскаватора ЭО-33211 q = 1,5 м³.

Техническая производительность:

 

 м³/ч.

 

где п_Т – наибольшее возможное число циклов в минуту при данных условиях грунта и забоя;

К_Н – коэффициент наполнения ковша, равный 1,05;

К_р - коэффициент разрыхления грунта, равный 1,20 [6, 31].

Эксплуатационная производительность:

 

П_Э=П_Т · К_В· К_м = 141,75 · 0,75 · 0,86 = 91,4 м³/ч,

 

где К_В – коэффициент, учитывающий использование экскаватора по времени; К_В =0,75;

К_м – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста; К_м = 0,86.

Таким образом, для погрузки загрязненного грунта потребуется 1005 / 91,4 = 11 часов для 1 экскаватора, а так как эти работы необходимо выполнить в течении 6 часов, то поэтому потребуется 11 / 6 = 2 экскаватора ЭО-33211 для погрузки загрязненного грунта и столько же для погрузки чистого. Поэтому всего потребуется 4 ЭО-33211. Техническая характеристика ЭО-33211 приведена в приложении И в таблице И6.

в) Расчет количества автосамосвалов для вывоза загрязненного грунта и привоза чистой почвы [6, 31]

Рассчитаем количество и модель самосвалов для вывоза загрязненного грунта и привоза чистой почвы в возможно короткие сроки. По таблице 4.3 выбираем рациональную грузоподъемность автосамосвала КрАЗ-256Б1 Р_а =18 т при объеме ковша экскаватора 1,5 м³ и дальности перемещения грунта 10 км.

Эмпирический коэффициент, учитывающий дальность возки грунта:

 

, (4.22)

 

где S_а – дальность возки, км;

 

;

 

Коэффициент, учитывающий объемную массу груза, для грунта плотностью 1,4 т/м³ (растительный грунт) и производительности экскаватора П_э=91,4 м³/ч:

 

 

- эмпирический коэффициент, учитывающий объемную массу грунта.

Производительность одного автосамосвала, м³/ч:

 

 (4.23)

 м³/ч.

 

Потребное количество автосамосвалов [6, 31]:

 

 шт. (4.24)

 

Для проверки определяется масса грунта, набираемая в ковш за одно черпание, при объеме ковша экскаватора q=1,5 м³, коэффициенте наполнения ковша k_H=1,05, коэффициенте разрыхления k_р=1,2:

 

т (4.25)

 

Число ковшей загружаемых в автосамосвал будет равно (округленно):

 

 

Коэффициент использования грузоподъемности автосамосвала:

 

,

 

т.е. k_a≤1.1 и выбранный автосамосвал подходит для произведения заданной работы.

 

Таблица 4.3 - Рациональная грузоподъемность автосамосвалов

Дальность перемещения грунта, км	Объем ковша экскаватора, м3
	0.4	0.65	1.0	1.25	1.5	2.5
0.5	4.5	4.5	7	7	10	-
1.0	7	7	10	10	10	12
1.5	7	7	10	10	12	18
2.0	7	10	10	12	18	18
3.0	7	10	12	12	18	27
4.0	10	10	12	18	18	27
5.0	10	10	12	18	18	27

 

Таким образом, для вывоза загрязненного грунта и привоза чистой почвы понадобится 21 автосамосвал КрАЗ-256Б1, техническая характеристика которого приведена в приложении И в таблице И7.

Для организации рекультивации загрязненных земель понадобится [6, 31]:

- 2 бульдозера ДЗ–110 на базе трактора Т–170;

- 1 экскаватор ЭО-2621 и 4 экскаватора ЭО-33211;

- 21 автосамосвал КрАЗ-256Б1.

Так как работа напряженная и связана с пребыванием на местности, загрязненной нефтью и ее парами то, работа проводится в две смены, поэтому потребуется 56 водителей.

На основании пунктов 4.8.2 – 4.8.4 составлена сводная таблица 4.4 сил и средств, задействованных в ликвидации ЧС.

 

Таблица 4.4 - Сводная таблица сил и средств, задействованных в тушении пожара и рекультивации земли

Вид работ	Объем работ	Время на выполнение, мин	Силы, чел	Средства, ед. техники	Место базирования
Тушение пожара	5024 м2	-	42	АЦ-5-40 (шасси ЗИЛ-433104) – 6 ед, АЦ-5-40 (шасси КАМАЗ-43253) – 4 ед.	м-н Шакша, с. Иглино, ЛПДС "Черкассы"
Срезание загрязнен- ного слоя грунта	1005 м3	360	4	Бульдозер ДЗ-110 на базе трактора Т-170 – 2 ед.	ЛПДС "Черкассы"
Погрузка и разгрузка грунта	2010 м3	360	10	Экскаваторы ЭО – 2621 – 1 ед, ЭО-33211 – 4 ед.	ЛПДС "Черкассы"
Вывоз и завоз грунта	2010 м3	360	42	КрАЗ-256Б1 – 21 ед.	ЛПДС "Черкассы"
Итого	-	360	98	38	-

 

Таким образом, в проведении работ по тушению пожара и рекультивации земли задействовано 38 единиц техники и 98 человек.

Так же для организации АСДНР необходимо привлечь:

- связистов - 2 чел.;

- повара – 1 чел.;

- работников службы собственной безопасности – 8 чел.;

- работников линейной эксплуатационной службы (ЛЭС) – 4 чел.;

- инженерно-технических работников центральной ремонтной службы – 10 чел;

- патрульную группу – 3 чел.;

- водителей для выезда патрульной группы, аварийно-восстановительной бригады, для доставки продуктов питания – 4 чел.

Таким образом, для организации АСДНР в полном объеме необходимо задействовать еще 32 человека. И в общей сложности в работах по ликвидации ЧС примут участие 130 человек.

 

4.8 Завершение аварийно-спасательных и других неотложных работ

 

Руководитель АСДНР принимает доклады руководителей работ на участках о результа