- собственно затор, или голова затора (2) – многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению;

- хвост затора (1) – примыкающее к затору однослойное скопление льдин вверх по течению (в зоне подпора) [1].

Длина головной части затора (замок + голова) обычно превышает ширину реки в 3…5 раз. На этом участке скопление льда имеет максимальную толщину (от 3…5 до 10…12 м). Длина всего затора (с хвостом) на крупных реках может достигать нескольких десятков километров; на средних реках – от одного до нескольких километров.

Протяженность затора

1 - хвостовая часть (хвост) затора; 2 - головная часть (голова) затора; 3 - нижняя кромка (нижняя граница) затора; 4 – верхняя кромка (верхняя граница) затора; 5 - замок затора; 6 - невскрывшийся ледостав; 7 - открытая вода

Рисунок 1.2 - Продольный разрез затора

Заторные явления характеризуются двумя поражающими факторами - подъем уровня воды и гидродинамическое давление воды.

Непосредственная опасность затора льда заключается в резком и значительном подъеме уровня воды в реке, при котором вода и лед выходят из берегов, затопляя и заваливая льдом прилегающую местность, населенные пункты, объекты экономики, сети коммуникаций, сельскохозяйственные земли и т.п. Вследствие этого состав основных характеристик последствий заторных наводнений такой же, как и при наводнениях от паводков и весенних половодий. Однако масштабы этих последствий более тяжелые, так как эти наводнения происходят при более низких температурах воздуха [29].

При разрушении заторов (особенно мощных) вниз по течению устремляется волна прорыва с большим содержанием взломанного потоком льда, что нередко приводит к затоплению ниже лежащих участков местности и разрушению дорог, мостов и других инженерных сооружений.

Кроме того, дополнительную опасность при заторах представляют навалы льда на берегах и в пойме высотой до 10…15 м. Большие массы льда давят на сооружения, ломают и сдвигают их; медленное таяние льда затрудняет проведение аварийно-восстановительных работ, сдерживает выполнение сельскохозяйственных работ.

Главными показателями, определяющими величину ущерба при заторах являются те же, что и при наводнениях: максимальный заторный уровень и интенсивность его подъема, длительность затора и затопления, площадь и глубина за топления, скорость нарастания расходов воды, правильность и своевременность прогноза и проведения предупредительных и аварийно-спасательных мероприятий, организованность спасательных служб и населения [1].

1.3 Взрывной метод, как наиболее универсальный по борьбе с заторообразованием

Борьба с заторами заключается в предотвращении их образования, снижении вероятных последствий или ликвидации уже образовавшихся заторов. Проблема борьбы с заторами решается тремя путями:

а) путем заблаговременного прогнозирования места образования затора, его мощности и своевременного принятия мер;

б) путем принятия предупредительных мер по управлению процессом образования льда и его стоком, т.е. по установлению или ослаблению причин и условий возникновения заторов (недопущению затора);

в) путем непосредственной борьбы с уже образовавшимися заторами и с заторными подъемами уровня воды (разрушение затора) [1, 27].

При установлении на основе многолетних наблюдений характеристики типа затора появляется возможность правильного прогнозирования максимального заторного уровня воды, выбора наиболее эффективных предупредительных мероприятий и способов разрушения уже образовавшегося затора.

В случае формирования затора следует спустить воду в обход затора, для чего необходимо устройство обводного канала или канала в теле затора путем применения взрывов с предварительным освобождением русла ниже затора ото льда. B случае невозможности спуска воды необходимо принять меры по разрушению затора (взрывами, бомбометанием, аэрогидродинамическими установками) при условии освобождения ото льда участка реки ниже затора.

В настоящее время известны и применяются на практике несколько методов борьбы с заторными явлениями и ликвидации ЧС, вызванных ими (таблица 1.3).

Определение наиболее эффективного метода и способа воздействия на процесс заторообразования и средств защиты от заторов базируется на результатах анализа местных условий наводнения, а также на результатах сравнения ожидаемого ущерба со стоимостью мероприятия [27]. В таблице 1.2 представлены методы ликвидации заторообразований.

Таблица 1.2 – Методы борьбы с заторами

Борьба с заторами льда – дело весьма трудное как по условииям производства работ, так и потому, что река не может вскрыться без заторов, если они для нее характерны. В общем случае заторов нельзя избежать, их можно лишь несколько ослабить или переместить на другое место. Конечно, все сказанное относится не ко всем заторным участкам рек и не к каждому году. Главное, к чему необходимо стремиться при борьбе с заторами – это регулирование стока ледового материала, вот почему взрывной метод является наиболее рентабельным в таком случае.

Основные правила проведения взрывного метода: закладывание заряда в замок затора (иногда несколько зарядов) и взрывание наружными зарядами нагромождение торосистого льда вверх по течению.

Такой метод часто используют при ликвидации мощных скоплений льда весной на р. Белая у д.Сыртланово и с. Охлебинино, на р. Уфа у с. Верхний Суян, на р. Чермасан у д.Новоюмраново. В районе возможных формирований ледовых заторов находится 108 населенных пунктов на 24 реках [4].

1.4 Характеристика реки Белой в районе населенных пунктов Охлебинино, Муксиново и Бельский

Река Белая берёт своё начало в болотах к востоку от горы Иремель (Южный Урал). Протекая по обширной пойме, изобилующей старицами, река образует много излучин и разбивается на рукава. Правый берег на большей части протяжения более возвышен, чем левый. Питание— главным образом снеговое. Средний годовой расход воды— 858 м³/сек. Река замерзает, как правило, во второй декаде ноября, вскрывается — в середине апреля. Длина реки 1430 км. Площадь бассейна 142 тыс. м². Течет с юга на север, насчитывает более 10 крупных притоков и множество мелких, имеет различные резкие и крутые повороты, сужения и расширения, многочисленные острова и уклоны от 10%. Такая структура благоприятно сказывается для весенних заторообразований [31]. Створ р. Белая – с. Охлебинино ежегодно подвергается весеннему паводочному затоплению, однако специфическое строение русла на крутом повороте в данном створе способствует образованию заторов, тем самым увеличивая вероятность поднятия уровня реки и затопления населённых пунктов, расположённых выше по течению. На рисунке 1.2 представлен космический снимок затороопасного участка реки Белая.

Рисунок 1.2 – Космический снимок створа р.Белая - с.Охлебинино

На рисунке 1.2 видно, что при поднятии заторного уровня возможно затопление сразу двух населённых пунктов – д. Муксиново и п. Бельский, причем с. Охлебинино находится на возвышенности, поэтому в зону подтопления не попадёт.

Во избежание заторного наводнения в данных населенных пунктах необходимо проведение взрывных работ по ликвидации образовавшегося затора.

1.5 Характеристика взрывчатого вещества Аммонит № 6ЖВ, используемого при ликвидации заторов

В современной практике ликвидации заторов наиболее распространенное применение нашло взрывчатое вещество Аммонит № 6 ЖВ - порошкообразное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество, характерной особенностью которого является использование в его составе водоустойчивой селитры марки ЖВ. Допустимая влажность 0,5%, предельно-допустимая концентрация пыли при работе 1 мг/м³. Чувствительность к удару определяется высотой падения двухкилограммового заряда с высоты от 60 см. Температура вспышки 312°С. Тротиловый эквивалент 0,35. Скорость детонации 1,5 - 2,2 км/сек. При хранении большими массами при повышенной температуре может произойти самовозгорание с развитем теплового взрыва. Взрыв селитры может возникнуть при ее горении так как для реакции кислород воздуха не требуется. Поэтому на складах хранения Аммонита температура помещения не должна превышать 30°С.

Точные состав аммонита №6ЖВ: 79% аммиачной селитры и 21% тротила или 70% аммиачной селитры, 24%алюминиевой пудры и 6% дизельного топлива или машинного масла [12,14].

Предназначен для взрывания пород средней крепости в сухих и обводненных забоях, а также эффективен при борьбе с весенними заторообразованиями. Надежно детонирует от капсюль-детонатора и электродетонатора, заряжание только ручное. Засыпка взрывчатого вещества из мешков в скважины производится через металлическую воронку с сеткой, вставленную в устье скважины для отвода статического электричества. Ручное рыхление слежавшегося в мешках взрывчатого вещества выполняется деревянной кувалдой.

При перевозке и хранении необходимо оберегать от воздействия огня и нагревания, а также от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

В случае загорания при ликвидации пожара в качестве средств тушения применять распыленную воду, пену, углекислотные огнетушители. Запрещается применять песок и кошму.

При хранении в бумажной упаковке гарантийный срок хранения 3 месяца.

1.6 Статистика аварийных ситуаций при хранении, транспортировке и использовании взрывчатого вещества Аммонит 6ЖВ

Для анализа основных причин развития взрыва Аммонита 6ЖВ и расчета вероятности аварийного взрыва при ликвидации затора необходимо отметить наиболее крупные аварии, связанные с обращением данного вещества.

Одна из крупнейших техногенных аварий произошла на руднике "Расвумчорр" ОАО "Апатит" 10 декабря 2008. Для производства массового взрыва было завезено 30 тонн гранулита АС-8 производства ОАО "Промсин-тез", 2424 кг патронов аммонита 6ЖВ диаметром 90 мм и детонирующий шнур ДШЭ-12 длиной 2500 м. Взрывчатые материалы были разгружены и складированы в транспортной сбойке (ТС) на специально подготовленные стеллажи.

Зарядная машина МЗКС-160 №1 находилась в вентиляционно-транспортном орте (ВТО-11) в районе сопряжения с буродоставочным штреком (БДШ-114), в котором располагалась резервная зарядная машина МЗКС-160 №4.

Загрузку взрывчатых веществ в бункер зарядной машины МЗКС-160 №1 осуществляли вручную: к зарядной машине подносили мешок с взрывчатыми веществами, вскрывали его и содержимое засыпали в бункер. До момента аварии было заряжено 13 480 кг гранулита АС, 8,270 кг аммонита 6ЖВ, 540 м ДШЭ-12.

По данным сейсмостанции, в половину девятого вечера произошел несанкционированный взрыв ВВ в бункере зарядной машины МЗКС-160 №1. По мощности он соответствовал взрыву примерно 9 кг ВВ в тротиловом эквиваленте. В результате взрыва ударной воздушной волной, кусками горной породы и осколками зарядного оборудования были смертельно травмированы 6 человек (трое работали на зарядной машине и трое разгружали взрывчатые вещества, находились в непосредственной близости от места взрыва) [30].

На момент взрыва в буровом штреке (БШ-18) и вентиляционно-транспортной сбойке (ВТС-11) находились два звена. Первое в составе 5 чел. с кабины самоходной установки "Мультимек 1000" №32 заряжало скважины и оказывало помощь при зарядке (оттаскивали зарядный шланг). Второе звено, состоящее из 3 чел., закончив заряжание, ожидало команду на продувку зарядного шланга. Один человек находился в кабине "Мультимек 1000" № 32. От воздействия ударной взрывной волны произошло падение рабочих с кабины самоходной установки "Мультимек 1000" №32. Горный мастер, убедившись в том, что все, работавшие на зарядке скважин, живы, дал указание взять самоспасатели и срочно двигаться за ним. Группа из 7 чел. начала перемещаться по ВТС-11 и далее по буровому орту (БО-15).

Вследствие взрыва произошло возгорание мешков с гранулитом АС-8 в транспортной сбойке. Горение распространялось вдоль штабеля в сторону вентиляционной обходной сбойки (ВСО-11) по исходящей струе.

Когда основная группа рабочих отошла от мешков с гранулитом АС-8 примерно на 40 м, горение достигло стеллажа с патронированным аммонитом 6ЖВ и тары с ДШ, которые, подвергаясь сильному тепловому воздействию, загорелись. Далее возгорание передалось на мешки с гранулитом АС-8, поэтому вероятно произошла его вспышка, которая распространилась в сторону идущих по ВСО-11 мастера и рабочих. Подобное возможно, так как температура вспышки гранулита АС-8 равна 260°С, что значительно ниже температуры в зоне пожара. В результате 6 человек получили баротравму легких, один из них — черепно-мозговую травму. Все они скончались.

На основании осмотра места аварии членами комиссии под председательством руководителя Управления по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Мурманской области, протокола регистрации сейсмических событий на Расвумчоррском руднике 11.12.08, проведенных экспериментов по взрыву детонационного шнура в подземных выработках рудника, установлено, что с 20 ч до 22 ч не могло быть более одного взрыва. Наиболее вероятный инициатор взрыва в бункере пневматической зарядной машины МЗКС — искра, которая вызвала вспышку образовавшейся при загрузке бункера воздушной смеси с тонкодисперсным алюминием.

Возможными причинами возникновения искры могли стать:

- механическое воздействие в случае принудительного открывания клапана при его заклинивании из-за налипания алюминиевой пудры на шток пневмоцилиндра привода клапана;

- попадание посторонних предметов при засыпке взрывчатого вещества в бункер;