2.1. Идентификаторы травмирующих и вредных факторов

Под идентификацией понимают процесс обнаружения и установления количественных, временных, пространственных и иных характеристик, необходимых и достаточных для разработки профилактических и оперативных мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности.

В процессе идентификации выявляют:
- номенклатуру опасностей;
- вероятность проявления опасностей;
- пространственную локализацию (координаты) опасностей;
- возможный ущерб и другие параметры.

Главным является установление причины проявления опасностей.

Причины характеризуют совокупность обстоятельств, благодаря которым опасности проявляются и вызывают те или иные нежелательные последствия (травмы, заболевания, гибель, ущерб и т.д.).

Опасность, причины, следствия являются основными характеристиками таких событий как несчастный случай, чрезвычайная ситуация, пожар.

Триада "опасность-причины-нежелательные последствия" - это логический процесс развития, реализующий потенциальную опасность в реальный ущерб (последствия).

Одна и та же опасность может реализовываться в нежелательное событие через разные причины. Понятие "опасность" включает в себя степень незащищённости при наличии источника опасности.

Источник опасности - это явление, процесс, предмет, содержащий повреждающие факторы.

Повреждающий (травмирующий) фактор - это явление, предмет, собственно причиняющее повреждение.

Примеры источников опасности и повреждающих факторов даны в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Источники опасностей и повреждающие факторы

Источник опасности Опасность
(потенциальное чепе)
Повреждающий фактор
Сосуд с газом под давлением - Механический взрыв
- Утечка из сосуда
- Летящие осколки
- Токсичный газ
Электроустановка Замыкание на корпус Электрический ток
Подъёмный кран Обрыв троса Падающий груз
Нагретый коллектор Повреждение изоляции Повышенная температура
Ядерная установка - Попадание в запретную зону
- Взрыв тепловой
Радиация
Взрывоопасная смесь Химический взрыв Ударная волна

2.1.1. Потенциальная опасность производственных процессов и технических средств. Причины отказов

Опасность или степень незащищенности можно уменьшить. Например, изоляция электрического провода или установка защитного ограждения на движущиеся, вращающиеся части машин уменьшают степень незащищённости, но источник опасности остаётся.

Полное отсутствие опасности - это такое идеальное состояние, которое очень редко удаётся реализовать на практике.

Человеческая практика даёт основание утверждать, что всякая деятельность потенциально опасна. Потенциальность опасности заключается в скрытом, неявном характере проявления при определённых, нередко трудно предсказуемых условиях.

Суть опасности заключается в том, что возможно такое воздействие на человека, которое приводит к травмам, заболеваниям, ухудшению самочувствия и другим нежелательным последствиям.

Подавляющее большинство несчастных случаев возникает по причине ошибки человека.

Ошибка человека - это такое действие (или бездействие), которое привело к выходу за допустимые пределы параметров выполняемой деятельности или её результата. Ошибка может быть умышленной и неумышленной. Ошибки могут привести к нарушению режима функционирования системы, вызывать аварии и несчастные случаи, а могут обходиться без отрицательных последствий.

Надёжность работы человека определяется его способностью в течение определённого периода времени в данных нормальных условиях выполнять все возложенные на него функции по достижению заданных целей. В психологии принято разделять надёжность человека на базовую и прагматическую.

Базовая надёжность обусловлена устойчивыми врождёнными качествами человека, способствующими его успешности в данной деятельности.

Прагматическая надёжность показывает, как человек фактически работает на практике. Она зависит от его обученности, тренированности, отношения к выполняемой работе и т.п.

Надёжность деятельности человека оценивается с точки зрения его способности к достижению поставленной цели.

Безопасность деятельности оценивается с точки зрения недопущения его повреждения в ней.
По аналогии с отказом техники вводят понятие "отказ человека".

Отказ человека - это переход его в такое состояние, когда он становится неспособным выполнять возложенные на него в данной деятельности функции. Он может произойти из-за ошибки, после которой стало невозможно продолжать деятельность, или из-за нарушения процесса жизнедеятельности человека .

Характеристика безопасности определяет:
- способность человека не создавать опасные ситуации;
- способность противодействовать опасностям.

Вероятность безопасного функционирования системы Ч-М-С определяется отсутствием (нулевым значением) техники, человека, среды.

Вероятность отказа системы Ч-М-С определяется выражением:

qчмс = qч * qм * qс
(2.1.1)
где:
- вероятность отказа человека;
  - вероятность отказа машины;
  - вероятность отказа среды.

Из этого выражения следует, что qчмс =1 при условии = = =1, т.е. для отказа системы в целом необходимо, чтобы в ней наступил отказ всех её элементов. Это означает, что травмирование лиц, участвующих производственном процессе, наступает тогда, когда опасное действие исполнителя (отказ) совпадает во времени и в пространстве с опасным состоянием машины и среды.

Надёжность техники оказывает существенное влияние на безопасность. Отказы техники могут происходить по следующим причинам:
- конструктивно-производственные недостатки;
- некачественное обслуживание и ремонт;
- моральный и физический износ.

Отказ человека может произойти под воздействием психофизиологических опасных и вредных производственных факторов, в результате которых развивается утомление.

К отказу могут привести эмоциональные перегрузки, стресс, перенапряжение анализаторов, отклонения в состоянии здоровья, недостаточная обученность.

Отказ среды - это такое состояние внешних условий, при которых создаётся угроза функционированию системы Ч-М-С:
- неблагоприятные метеоусловия (микроклимат);
- стихийные бедствия (гроза, ураган, ливень);
- техногенные аварии (взрыв, пожар и т.п.).

2.1.2. Понятие о риске. Методы определения риска

Риск - это количественная оценка опасности, частота реализации опасностей.

Количественная оценка - это отношение тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определённый период:

R = n / N
(2.1.2)
где:
R - риск;
  n - число неблагоприятных последствий за год;
  N - максимально возможное число неблагоприятных последствий за год.

Например, определить риск быть ввергнутым в дорожно-транспортное происшествие, если ежегодно погибает 60 тыс.чел., а численность населения 300 млн.чел. Риск равен:

R = 6 * 104 / 3 * 108 = 2 * 10-4

Принято различать риск индивидуальный и общий.

Индивидуальный риск - это ожидаемое значение ущерба человеку за интервал времени Т и отнесённое к группе людей численностью М человек:

Rи = И / (Т * М)
(2.1.3)
где:
Т - период времени, лет:
  И - ожидаемое значение ущерба;
  М - численность групп людей, чел.

Общий риск - это риск для группы людей, коллективный риск:

Rобщ = И / Т (2.1.4)

В таблице 2.1.1 приведены значения риска летальных исходов в год от действия негативных факторов.

Таблица 2.1.1

Риск летальный исходов


Индивидуальный риск, характеризующий опасность определённого вида для отдельного индивидуума.

Методы определения риска представлены схемой на рис.2.1.1.

Рис.2.1.1. Методы определения риска

Обеспечить нулевой риск в техносфере невозможно. Современный мир отверг концепцию абсолютной безопасности и пришёл к концепции приемлемого (допустимого) риска. Суть этой концепции заключается в стремлении к такой малой безопасности, которую приемлет общество в данный период времени.

Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет некий компромисс между уровнем безопасности и возможностями её достижения.

На рис.2.1.2 показан пример определения приемлемого риска. При увеличении затрат на безопасность технический риск снижается, а социальный растёт.

Рис.2.1.2. Приемлемый (допустимый) риск

Максимально приемлемым индивидуальным риском гибели обычно считается 10-6.

Анализ риска, обусловленного наличием источника вредного действия, состоит из этапа оценки риска и этапа управления риском (рис.2.1.3).

Этап оценки сопровождается исследованиями, в результате которых устанавливают, какие последствия вызывают разные дозы вредного фактора и в разных условиях. На этапе управления риском анализируют разные альтернативы и выбирают наиболее подходящие.

Рис.2.1.3. Схема анализа риска

В основе управления риском лежит методика сравнения затрат и получаемых выгод от снижения риска.

2.1.3. Определение зон действия негативных факторов

Границы постоянных опасных зон легко определяются, так как они не меняются в процессе выполнения работ. Границы переменных зон не имеют чётких очертаний в пространстве. Для создания безопасных условий необходимо найти максимальное расстояние, в пределах которого возможно воздействие на человека опасных факторов.

При работе на высоте опасной зоной считается участок, расположенный под рабочей площадкой. Его границы определяют по формуле:

Lбез = 0,3H, (2.1.5)
где:
H - высота, на которой ведутся работы, м.

Вблизи строящегося объекта безопасное расстояние должно быть больше расстояния, в пределах которого могут действовать опасности:

(2.1.6)
где:
Sc - эффективная площадь поперечного сечения падающего предмета, м2;
  g - ускорение свободного падения, м/c2;
  m - масса падающего предмета, кг;
  hп - высота падения предмета, м;
  V - горизонтальная составляющая скорости падения предмета, м/с.

При работе грузоподъёмной машины безопасное расстояние должно быть больше, чем расстояние отлёта груза Lбез > Lот.

(2.1.7)
где:
- высота подъёма груза, м;
  lc - длина ветви стропа, м;
  a - расстояние от центра тяжести груза до его края, м;
  a - угол между сторонами и вертикалью.

При пожаре размеры зоны теплового воздействия рассчитывают по соотношению, определяющему безопасное расстояние при заданном уровне интенсивности теплового излучения для человека:

(2.1.8)
где:
R - приведённый размер очага горения; (для горящих зданий R = (L*h)1/2), м;
  a - коэффициент, учитывающий геометрию очага;
  Q - удельная теплота пожара, кДж/м2 с;
  Iпр - критерий поражения человека Iпр=1,26 кДж/м2 с.

Радиус зоны действия продуктов взрыва (огненного шара) Rот можно рассчитать, зная вместимость резервуара с топливом, газом:

Rот = 1,7 * R1 (2.1.9)
где:
R1 - радиус зоны бризантного действия ,
  m - масса газовоздушной смеси, (ГВС) топливо воздушной смеси (ТВС) принимается равной 50% вместимости резервуара.

Радиус разброса ГВС, ТВС, ПВС в помещении рассчитывается по формуле:

(2.1.10)
где:
Vo - свободный объём помещения, м3.

Дальность разлёта осколков зданий, сооружений, оборудования при взрыве определяется из выражения:

Lmax = Vo2 / g (2.1.11)
где:
Vo - начальная скорость полёта осколков, м/с;
  g - ускорение свободного падения, м/с2.

Опасные зоны, образуемые крупными животными (быками, коровами и т.д.) , имеют следующие размеры:
- зона движения головой 60 см (диаметр);
- зона движения ног 135 см;
- зона движения хвоста 105 см;
- зона движения туловища - 170 см.

Опасные зоны образуемые более мелкими животными (свиньями, овцами и пр.) имеют следующие размеры:
- зона движения головы 30 см (диаметр)
- зона движения туловища 200х60см.

Границы опасных зон, в пределах которых возможно падение предметов с высоты, можно определить из таблицы.

Границы опасных зон вблизи движущихся частей машин и оборудования определяются в пределах 5 м, если другие повышенные требования отсутствуют в паспорте или в инструкции завода изготовителя.

Границы опасных зон, в пределах которых существует опасность поражения электрическим током, зависят от напряжения электроустановок.

2.1.4. Размеры и структура зон поражения. Очаги поражения и поражающие факторы производственных аварий

Территория, на которую воздействуют опасные и вредные факторы техногенной аварии, с расположенными на ней населением, животными, зданиями и сооружениями, инженерными сетями и коммуникациям называется очагом поражения.

Простой очаг возникает под воздействием одного поражающего фактора, например, разрушения от взрыва, пожара. Сложные очаги возникают в результате действия нескольких поражающих факторов. Например, взрыв на химическим предприятии влечёт за собой разрушения ,пожары, химические заражения местности.

Энергоносители, в первую очередь, углеводородные топлива, способны гореть и взрываться, т.е. создавать фугасные и тепловые поражающие поля.

Технологическое оборудование при действии на него тепловых и ударных нагрузок разрушается с образованием осколочных полей (разлетающихся обломков оборудования).

Химические вещества, имеющиеся на объекте, способны образовать токсические поражающие поля на больших площадях.

Одним из наиболее мощных поражающих факторов при авариях на пожаро-, взрывоопасных объектах является воздушная ударная волна. Она образуется в результате внезапного выделения в ограниченном пространстве большого количества энергии, что обусловливает значительное повышение температуры и давления. Следующее за тем быстрое расширение газов при взрыве в воздухе вызывает сильное его сжатие, порождая воздушную ударную волну. Она распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью, что вызывает сначала возникновение избыточного давления во фронте (передней границе) ударной волны, а затем разряжение с давлением ниже атмосферного.

Ударная волна является источником образования обломков строительных конструкций и осколков остекления, а также разрушения технологических установок.

К параметрам поражающих факторов фрагментов технологического оборудования относятся:
- кинетическая энергия разлёта;
- число фрагментов, образующихся при разрушении резервуаров, ёмкостей и т.п.;
- начальная скорость;
- дальность полёта.

Число фрагментов N в зависимости от объёма V можно определить по графику.

Масса фрагментов определяется их количеством и массой резервуара (установки) и может достигать нескольких десятков тонн.

Начальные скорости разлёта зависят от толщины стенок резервуара, его формы, объема и внутреннего давления. Они могут достигать сотен метров в секунду.

Дальность разлёта зависит от массы, размеров и начальной скорости. В среднем она может составлять до 500 метров, а в отдельных случаях и более километра.

Другим, не менее опасным, поражающим фактором является пожар.

Процесс горения на пожаро-, взрывоопасных объектах можно представить в виде двух взаимно накладывающихся процессов:
- процесса разгорания (нарастание интенсивности горения);
- процесса выгорания (снижения интенсивности горения до нуля).

Поэтому основными параметрами пожаров считают характеристики и количество горючей нагрузки.

Значительную опасность представляет такое явление, как огненный шар, наиболее часто встречающиеся при авариях на химически опасных объектах. Облако пара или ТВС, переобогащённое топливом и не способное объёмно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки и вытягиваться, образуя огненный шар, светящийся и излучающий тепло. Поднимаясь, огненный шар образует грибовидное облако, ножка которого - это сильное восходящее конвективное течение. Такое течение может всасывать отдельные предметы, зажигать их и разбрасывать на большой площади.

Последствия химических аварий характеризуются масштабом, степенью опасности и продолжительностью химического заражения. Для количественной оценки токсических нагрузок на человека используют ряд показателей, имеющих конкретные значения для каждого вещества. Основными являются доза, концентрация, токсодоза.

Последствия крупных производственных аварий приведены в табл.2.1.2.

Таблица 2.1.2

Характеристика поражающих эффектов

Наименование эффекта Возможный радиус поражения, км Объём эвакомероприятий, тыс.чел.
Фугасный и зажигательный 1 10
Осколочный 3 100
Токсический 10 500