安全工程专业课程设计-敞开式防护土堤设计（雷管库）.doc

2018届安全工程专业课程设计中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名:学 号：学 院:环境与安全工程学院专 业:安全工程题 目:敞开式防护土堤设计（雷管库）指导教师： 职称: 讲师 2018 年1 月 14 日 目 录1绪论12安全距离22.1安全距离的定义22.2安全距离的重要意义22.3爆炸物类别和等级22.4计算敞开式防护土堤设计（雷管库）与周围建筑之间的安全距离42.5地形对安全距离的影响53防护土堤73.1防护土堤的安全防护作用73.2建筑物的破坏等级与防护土堤的关系73.3防护土堤的设置形式83.4设计敞开式防护土堤84总结10参考文献11附录1122 1绪论火炸药及其制品工厂具有易燃易爆危险性，其危险品生产工库房与其他生产工库房及周围民用建筑要有一定的安全距离。若安全距离选得不当一旦发生爆炸事故就会给人民财产带来巨大的损失。总之，安全距离是工厂防爆及防止爆炸灾害扩大，减轻事故损失的重要措施之一，是危险品生产工厂在设计，建厂，改建，扩建是必须考虑的问题。当然小于安全距离的地带称为危险地带，但大于安全距离的地带也并不是绝对安全的，它只物被破坏的程度不超过规定所允许的限度罢了1。由于爆炸破坏诸因素中冲击波的破坏作用最显著，作用距离最远，是能够保证建筑故我们主要讨论防护冲击波的安全距离问题。影响安全距离的因素很多，从发生事故的建筑物考虑主要有：A该工房的爆炸危险等级，其中危险品的感度和药量B该工房的防护情况，如有无防护土堤等C该工房的建筑结构，如有无泄漏面，屋盖是否可燃材料等。从被保护的建筑物考虑有：a该工房的爆炸危险等级b该工房的安全设防标准c该工房的建筑结构和防护情况d地形条件等。 通过本设计，了解安全距离对有爆炸危险工厂、库房的重要意义，掌握防护土堤的安全防护作用、设置防护土堤的重要作用以及防护土堤的设置形式。2安全距离2.1安全距离的定义所谓安全距离、是指当炸药或其他制品发主爆炸事故时、由爆炸中心到能保护人身安全补对建筑物的豉坏被限制在允许的限度内的最小距离。因而安全距离又称最小允许距离，这样定义的安全距离实际包括防冲击波安全距离、防殉爆安全距离、防地震波安全距离和其它安全距离.如防护爆炸后固体飞散物的安全距离等等。安全距离的问题很重要。因为炸药这种含有巨大能量的物质，如果使用得当，可以在军事上或工农业建设上发挥有益的作用但是如果使用不当，或者在制造、加工、运输、储存过程中不注意安全。就可能发生爆炸事故。如果发生爆炸事故的工房与周围建筑拘之间没有适当的安全距离.就会造成全厂覆没的严重后果2。2.2安全距离的重要意义 安全距离是工厂防爆及防止爆炸灾害扩大、减轻事故损失的重要措施之一，是危险品生产工厂在设计、建厂、改建、扩建时必须考虑的问题。当然小于安全距离的地带称为危险地带，但大于安全距离的地带也并不是绝对安全的，它只是能够保证建筑物被破坏的程度不超过规定所允许的限度罢了。安全距离的问题很重要。因为炸药这种含有巨大潜能的物质，如果使用得当，可以在军事上或工农业建设上发挥有益的作用；但是如果使用不当，或者在制造、加工、运输、储存过程中不注意安全，就可能发生爆炸事故。如果发生爆炸事故的工(库)房与周围建筑物之间没有适当的安全距离，就会造成全厂覆没的严重后果。由于爆炸事故的严重危害，多少年来人们对它给予了充分的关注，国内外都制定了有关安全规范，明确规定了危险建筑物之间，危险建筑物到住宅区、铁路、公路、其他工厂企业、村庄等地方的安全距离。然而规范条文都很简要，要弄明白条文为什么那么规定，其中的道理还是挺深的。2.3爆炸物类别和等级危险作业工房和储存危险品的库房，按其发生意外事故的难易和事故时对邻近建筑物的破坏程度，分为A、B、C、D四大类和A1、A2、A3、B、C1、C2、D七个等级3。(1)爆炸危险类（A1、A2、A3）级A级建筑物的特点是其中生产或储存的物料具有爆炸性，而生产工艺或设施又无法把爆炸事故的破坏作用限制在局部范围内。这类建筑物中一旦发生爆炸事故，本建筑物可能遭到严重破坏或完全摧毁，并对周围建筑物也能产生较大破坏能力，为了减少这类工房在发生事故时对周围建筑物的破坏，在A级建筑物外面应修筑防护土堤。A级建筑物到其他建筑物的距离与其中存在的危险品药量有关，药量越多，距离越远。对A级建筑物，根据其中生产或储存的危险品的爆炸性能又分为A1、A2、A3三个级别。A2级是指制造、加工或储存梯恩梯及相当于梯恩梯爆炸威力的炸药的工房或库房；A1级是其中有威力高于梯恩梯(如黑索今等)的炸药的工房或库房A,级是其中有威力低于梯恩梯(如黑火药等)的炸药的工房或库房。例如，导爆索生产中的黑索今或太安准备工房为A1级工房；硝铵炸药生产中的梯恩梯粉碎、轮碾机热混等工房为A2级工房；导火索生产的黑火药粉准备工房为A3级工房。(2)次爆炸危险类(B级)B级建筑物内生产、加工或储存的仍是有爆炸性的危险品，但由于某些特定条件而降了其发生事故的可能性，或减轻了发生事故时的破坏能力。这些特定条件如：危险性作业是在抗爆小室内或装甲防护下进行的。如雷管制造的引火药配制、引火药头制造、炸药准备、雷管装配、包装等危险性作业即如此。它们一旦发生爆炸事故时，破坏作用仅仅限制在抗爆小室或防护装甲之内。危险品处于不利于爆炸的介质中。如制造二硝基重氮酚、雷汞等起爆药时，将产品暂存于水中，使其爆炸危险性已大大降低了。危险品已装入金属或非金属壳体中，仅进行外表修饰等加工。如对已装了炸药的炮弹弹丸进行涂漆加工；对已卷制好的导爆索、导火索进行外观检验和盘索等，虽属危险作业，但发生爆炸事故的几率已大大减小了。危险品数量较少，即使发生爆炸事故，其破坏能力也较小。如雷汞、二硝基重氮酚等起爆药制造及真空干燥等工房均属此类。（3） 火灾危险类（C1、C2级）C级建筑物的特点是其中生产或储存的产品能自燃或能强烈地燃烧，造成火灾，在某些情况下甚至可由燃烧转变成爆炸。能发生由燃烧转化成爆炸的划为C1级，只发生燃烧事故的划为C2级。(4)起火危险类(D级)D级建筑物的特点是其中的危险品一旦起火，虽能强烈燃烧，但燃烧的激烈程度比之C级要轻得多，一般来说燃烧只是局部的，如果扑救及时，不致造成火灾，对周围建筑物的威胁比C级要小。例如，硝铵炸药制造的硝酸铵粉碎、干燥、筛选，黑火药制造的硫碳二成分混合、硝酸钾干燥、粉碎等均属D级工房。2.4 计算库房(雷管库1000个电雷管)与周围建筑之间的安全距离2.4.1安全距离的计算公式计算危险品爆炸产生得冲击波对库房周围建筑物的安全距离的公式，主要是根据大量地爆炸试验所得的数据，参考历史上爆炸事故所造成的破坏作用，经数学处理后而得到的4。库房(雷管库1000个电雷管)与周围建筑之间的安全距离可用公式（2.1）计算。 (2.1)式中 R雷管库与雷管库或雷管库与炸药库之间的最小安全距离（m）；K殉爆安全系数，如表2.1； N库房内存放的雷管个数（个）。表2.1 殉爆安全系数K值库房种类K值防护条件双方均无土堤一方有土堤双方均有土堤雷管库与炸药库0.060.040.03雷管库与雷管库0.100.0670.05必须指出，上面介绍了安全距离计算法，但在实际应用中，还要考虑很多其它因素。如地形条件、交通情况和建筑物的结构等因素。因此，在实践中要参考有关资料进行综合考虑。2.4.2库房(雷管库1000个电雷管)安全距离计算由表2.1取得K值，用公式（2.1）计算库房(雷管库1000个电雷管)与周围建筑之间的安全距离，结果如表2.2所示表2.2 安全距离R（米）库房种类R（米）防护条件双方均无土堤一方有土堤双方均有土堤雷管库与炸药库1.91.31.0雷管库与雷管库3.22.11.62.5地形对安全距离的影响安全距离公式，是在平坦的地形条件下进行爆炸试验得出的结论。倘若爆炸是在山区、丘陵或周围地形变化较大的条件下进行的，则由于空气冲击波遇到障碍物时的反射作用，使冲击波的压力增强，并沿较小阻力的方向传播，因而地形条件对安全距离的影响很大。从试验资料和事故分析得知，当危险建筑物处在有利地形时，如处在小山凹中，与其他建筑物之间有小山包相隔，则安全距离可适当缩短当遇到不利地形时，如危险建筑物与其他建筑物同处于一条山谷中，中间无小山包相隔，则安全距离要适当的增加，这种情况在山地爆炸试验中已得到证实。例如，爆炸在一个山脚下进价由于冲击波在山壁上的反射，山前冲击波强度有很大增加但在山背后，由于山的阻挡和背面山坡对冲击波的稀疏作用，冲击波强度有很大降低。因而，山前安全距离比平地要有所增加，以后安全距离比平地要所减少5。在几种特定地形条件下(这是制造、加工爆炸危险品工厂在选择厂址时常遇到的几种地形)，安全距离的增减比例可参考如下数据：（1）当危险建筑物紧靠2030米高的山脚下布置，山的坡度为1025度时，危险建筑物与山背后建筑物之间的距离，与平坦地形相比，可适当减少1030%；（2）当危险建筑物紧靠3080米高的山脚下布置，山的坡度为2535度时，危险建筑物与山背后建筑物之间的距离，与平坦地形相比，可适当减少3050%；（3）在一个山沟中，一侧山高3060米，坡度为1025度，另一侧山高3080米，坡度为2530度，沟宽约100米左右，离，与平坦地形相比，应增加1050%；（4）在一个山沟中，一侧山高3060米，坡度为1025度，另一侧山高3080米，坡度为2536度，沟宽40100米，沟的纵坡为410%。沿沟纵深和沟的出口方向建筑物之间的距离，与平坦地形相比，应适当增加1040%。3防护土堤3.1防护土堤的安全防护作用为了缩短安全距离，减少厂房库区占地面积，在危险品生产工房或库房周围修筑防护土堤是有效的措施之一。修筑土堤的作用有三：一是可以阻挡爆炸火焰和冲击波向水平方向的直接冲击作用，防止相邻库房内的火炸药发生殉燃殉爆；二是可以拦截爆炸破片等飞散物；三是可以阻挡冲击波的传播，减弱冲击波对周围建筑物的破坏作用。至于防护土堤的有效作用究竟有多大，不同国家认识不同。苏联安全规范认为，有防护土堤可使安全距离缩短一半，而英国安全规范认为可缩短1/3。为了验证防护土堤的防护效果，我国进行了大量爆炸试验。试验结果说明，防护土堤对拦截破片飞散的效果很好，而对防护冲击波的作用则根据设置情况不同而不同。若土堤设在爆点周围，土堤的作用与对比距离有关：在较小的对比距离内，土堤不仅不起防护作用，反而使冲击波峰值超压增高，原因是冲击波越过土堤后在大约2H（H是堤高）的地方形成马赫反射，使冲击波的压力大为增强。当对比距离较大时，土堤才表现出防护作用。若土堤设在被保护建筑物周围，情况就大不相同了，土堤的防护作用特别更显，可使安全距离减少25%左右。若爆点和被保护建筑物双方均设防护土堤，则安全距离数值可再减少30%。3.2建筑物的破坏等级与防护土堤的关系从表3.1中数据可以看出，当爆炸点周围有土堤时，其达到一级破坏的对比距离比无土堤时要近10.8%，这对缩小出口距离、减少占地面积大为有利。但在对比距离较小的情况下，防护土堤的作用出现负值，这说明防护土堤不仅起不到防护冲力波的作用，反而会使冲击波得到增强。所以安全规范规定，A级建筑物外面应设置防护土堤，不管按公式计算结果，A级建筑物之间的安全距离应不小于35m，这就是为了使对比距离不至于过小，避开土堤对冲击波反射的区域。有时候炸药库之间的殉爆安全距离按公式计算出的数据相当于对比距离等于或小于2的情况，这就显得偏小，应增大到对比距离为4以上才好。表3.1建筑物的破坏等级与防护土堤的关系建筑物的破坏等级冲击波峰值超压（kg/cm2）相应的对比距离=R/防护土堤的作用（%）爆点有土堤爆点无土堤一级9.410.763.7-0.543.3防护土堤的设置形式防护土堤的设置形式主要根据建筑物的特点、运输要求、人员疏散和地形条件等来考虑。一般有敞开式、封闭式和混合式三种。一般来说，有爆炸危险的工房四面都应围以土堤，这就是封闭式。如果几个生产工房联系密切或由于运输量较大，为了方便人员和车辆出入，可采用混合式结构。敞开式防护土堤（见附图1）是在需要设防的方向修筑土堤，而没有居民和工房的安全地带方向不修土堤。3.4设计敞开式防护土堤 标准防护土堤的结构如图3.1。宜用土堆筑，不允许用重型块状材料和轻而可燃的材料堆筑，以防发生事故时重型块状材料飞出伤人或轻而可燃材料飞出引起火灾。当取土困难时，可在防护土堤的挡土墙高度以下砌筑块状材料(砖，条石等)。挡土墙的高度宜为1.5米左右，防护土堤的高度宜高出屋檐1米，最低不应低于屋檐的高度。顶宽要求1米，底宽不小于高度的1.5倍。单坡屋面以低屋檐计算土围高度。防护土堤的边坡应稳固，一般采用45到60坡度。厂区、库房应设刺网或围墙。刺网和围墙的高度不低于2米，距有爆炸危险的工房(库)不得小于40米。防护土围的边坡应稳定，其坡度应根据不同的土质材料确定。利用开挖的边坡兼做防护土围时，其表面应平整，边坡应稳定。防护土围内外的坡脚处，可砌筑高度不大于1米的挡土墙，但土围开口处的挡土墙高度可根据需要确定。土围只准用土填筑，但在取土困难地区，允许在防护土围的挡土墙高度以下填筑块状材料。为防止雨水冲刷，边坡上可植被地草或矮小灌木；内外坡底处用耐水材料修筑基础和挡土墙。防护土地与建筑物之司的距离宜取作33.5米，若建筑物前面需要有运输通道，那么修筑物与土堤之间的距离按使用要求确定。图3.1 标准土堤的立面结构 4总结根据安全距离的定义，以及安全距离对于工房生产，和危险场所的重要意义，新建、扩建、改建弹药专用建筑设施时，应根据