Трансформируемое архитектурное моделирование как способ минимизации пожарного риска в зданиях главных корпусов обогатительных фабрик

Шеметова Н.М., ведущий инженер сектора генплана и транспорта, отдел комплексного проектирования АО "Иргиредмет"

Каждое здание главного корпуса обогатительной фабрики – уникальный с точки зрения технологического процесса объект, и точно определить его пожарную опасность без разработанных объемно-планировочных решений сложно. При этом особенности процесса обогащения и оборудования в каждом производственном отделении, наличие большого количества пожарной нагрузки в помещениях, использование в работе реагентов и легковоспламеняющихся жидкостей влекут высокий риск возникновения аварийных ситуаций.

В целях повышения безопасного уровня эксплуатации главных корпусов и снижения риска пожаров на производстве в процессе проектирования применяется методика, разработанная в 2021 году в отделе архитектуры и строительства АО "Иргиредмет" (рис. 1). Она позволяет установить по технологической схеме обогащения уровень пожарной опасности объекта, назначить пожарно-технические характеристики здания, определить наиболее опасные сценарии пожара, провести расчет сил и средств для тушения пожара, выявить барьеры безопасности и принять решение о необходимости разработки специальных технических условий. Это дает возможность уже на начальном этапе проектирования минимизировать риск аварийных ситуаций, в том числе усовершенствовать архитектуру пожарной безопасности главных корпусов, и оптимизировать работу с документами, касающимися обеспечения пожарной безопасности объекта.

Рисунок 1. Основные задачи, поставленные при разработке методических рекомендаций определения пожарной опасности

Разработка методических рекомендаций

В первую очередь были проанализированы решения объектов аналогов и замечания экспертиз за последние пять лет, а также виды технологических схем обогащения и объемы добычи. Далее опытным путем были выведены средние значения основных параметров, влияющих на пожарную опасность объекта: функциональной пожарной опасности, степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности, категории по признаку взрывопожарной и пожарной опасности и прочих характеристик в соответствии с требованиями Федерального закона №123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".

В процессе работы были использованы идеи и возможности информационного моделирования (BIM), которое, помимо создания интеллектуальных моделей объектов, позволяет сохранять и корректировать данные в едином пространстве и визуализировать проектные решения.

В результате проведенных исследований в информационном пространстве была cпроектирована архитектурная модель главного корпуса, в которой хранятся необходимые данные для прогноза уровня пожарной опасности.

Трансформируя элементы собранной модели, специалисты на начальном этапе проектирования могут прогнозировать аварийные ситуации в конкретном здании. По технологической схеме обогащения в архитектурной модели формируется требуемый состав помещений, затем определяется пожарная опасность каждого помещения и здания в целом и принимается решение о необходимых барьерах безопасности для снижения уровня пожарного риска (рис. 2). Кроме того, для успешного прохождения экспертиз параметры архитектурной модели было решено дополнять рекомендациями.

Рисунок 2. Этапность работы с архитектурной моделью

Таким образом, применение методики на начальных этапах, еще до разработки в полном объеме планировочных и конструктивных решений, позволяет повысить безопасность пребывающего на объекте персонала, минимизирует неточности проектирования, улучшает качество проектной продукции, усиливает бренд компании и повышает доверие к ней заказчиков, что является одной из стратегических целей АО "Иргиредмет".

Имеющаяся база данных архитектурной модели постоянно дополняется. Значения показателей корректируются и уточняются по мере анализа каждого нового проекта в части оборудования, объемов производства, планировочных решений и замечаний экспертиз.

База архитектурной модели

В основе планировочных решений здания главного корпуса лежит технологическая схема обогащения, которая состоит из цепочки основных производственных процессов и изменяется в зависимости от выбранного в каждом конкретном случае вида процесса обогащения.

Сравнительный анализ технологических схем предприятий-аналогов показал, что элементы в технологических схемах однотипны и определяют состав помещений в зданиях. С учетом этого основой архитектурной модели является принципиальная схема обогащения, каждый элемент которой соответствует производственному отделению либо помещению.

Элементы, которые вычленяются из принципиальной схемы обогащения в соответствии с цепочкой технологических этапов, формируют технологическую схему главного корпуса (рис. 3).

Рисунок 3. Пример вычленения элементов технологической схемы флотационного обогащения из принципиальной схемы

Как говорилось выше, в процессе исследования было определено, что каждый элемент технологической схемы соответствует определенному помещению. таким образом, по технологической схеме в архитектурной модели специалист прогнозирует состав помещений (рис. 4).

Рисунок 4. Прогноз состава помещений главного корпуса с технологической схемой флотационного обогащения

Работа с элементами

По завершении прогнозирования состава помещений начинается работа с составляющими архитектурной модели. Каждое помещение в данном случае представляет собой элемент модели, которому с помощью информационного пространства назначаются определенные свойства, дополняется описание.

В процессе работы специалист оперирует данными о пожарной нагрузке, габаритах помещений, категориях по признаку взрывопожарной и пожарной опасности, наиболее опасных сценариях пожара, наличии систем противопожарной защиты, количестве сил и средств для тушения пожара по сценарию в определенном помещении, рекомендациями для прохождения экспертизы по каждому параметру.

Требуемая для прогноза параметров исходная информация уже учтена, поэтому для каждого помещения возможно, например, спрогнозировать категорирование элементов по признаку взрывопожарной и пожарной опасности, не имея при этом данных о габаритах помещения и полного перечня обращающихся веществ и материалов (рис. 5).

Рисунок 5. Прогноз категорирования помещений главного корпуса по технологической схеме флотационного обогащения

Исходя из рис. 5 можно сделать вывод о том, что категория здания по признаку взрывопожарной и пожарной опасности – не ниже В. Наиболее опасное помещение – реагентное отделение, по которому также возможно составить прогноз характеристик (рис. 6).

Рисунок 6. Прогнозные данные архитектурной модели о реагентном отделении

В архитектурной модели хранятся проанализированные ранее данные причинно-следственного моделирования по опасным сценариям аварий, что обеспечивает возможность получить на начальном этапе проектирования рекомендации по барьерам безопасности для минимизации риска наиболее опасных сценариев пожара (рис. 7).

Рисунок 7. Барьеры безопасности из базы данных архитектурной модели для минимизации риска пожара в результате пролива керосина в реагентном отделении

В архитектурной модели собраны варианты технологических схем, трансформируя которые в информационном пространстве, становится возможным прогнозировать пожарную опасность проектируемого в настоящий момент здания главного корпуса.

Преимущества методики

Обобщая сказанное, можно отметить, что применение архитектурной модели позволяет специалистам уже на начальном этапе проектирования прогнозировать:

• необходимость разделения здания на пожарные отсеки;

• пожарно-технические характеристики объектов и их габариты;

• категорирование по признаку взрывопожарной и пожарной опасности;

• наличие и размещение противопожарных преград;

• пределы огнестойкости конструкций, наличие и виды систем противопожарной защиты;

• опасные сценарии пожара, расчет сил и средств для тушения пожаров, необходимость разработки специальных технических условий.

Конечно, после разработки объемно-планировочных решений прогноз уточняется. При этом оперирование указанными выше прогнозными данными положительно влияет на скорость и качество проектирования.

Результаты и дальнейшее развитие

В 2022 году идея внедрения методических рекомендаций принесла первые результаты. Отмечено сокращение производственных потерь на 50 % и повышение качества проектных решений по обеспечению пожарной безопасности на 80 %. На 50 % возросла точность назначаемых пожарно-технических характеристик объектов. Количество вопросов экспертизы, связанных с определением пожарной опасности, снизилось на 67,5 % (рис. 8).

Рисунок 8. Результаты внедрения методических рекомендаций в процесс проектирования на декабрь 2022 года

Применяемая в АО "Иргиредмет" архитектурная модель пожарной опасности главных корпусов обогатительных фабрик позволила повысить качество выпускаемых решений по пожарной безопасности и снизить количество вопросов экспертизы к разделу 9 проектной документации "Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности".

При этом база данных постепенно продолжает расширяться. В будущем в нее планируется включить не только проанализированную информацию о новых зданиях главных корпусов, но и дополнить прогнозные данные по прочим проектируемым объектам горнодобывающих предприятий.

"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 10 (299), ОКТЯБРЬ 2023 ГОДА

© АО "Иргиредмет", 2024