Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Безопасность жизнедеятельности

ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ ПРИ ПОЖАРАХ И ВЗРЫВАХ НА ОБЪЕКТАХ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Общие сведения о пожарах и взрывах на объектах

Пожары и взрывы чаще всего являются следствиями аварий, катастроф и стихийных бедствий. В ряде случаев они сами становятся источниками ЧС. Одной из наиболее масштабных таких ситуаций является катастрофа в Башкирии 3 июня 1989 г., когда взрывом газового облака, образовавшегося в результате аварии на трубопроводе, проходившем рядом с железной дорогой, бьшо уничтожено два пассажирских поезда, что привело к гибели 720 человек, еще 780 были тяжело травмированы.

Пожары. Пожар представляет собой неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Возникновение и развитие процесса горения возможны при наличии горючего материала, окислителя (его роль обычно исполняет кислород воздуха) и источника возгорания. Горючее может находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии, а также в виде аэрозольного облака (мелкодисперсной пыли или тумана).

Источником возгорания чаще всего является искра или пламя, однако в ряде случаев оно может происходить и без источника в результате самовозгорания или самовоспламенения. Под самовозгоранием понимают свойства некоторых горючих веществ воспламеняться без источника воспламенения от одного контакта с окислителем (воздухом, водой или другим веществом). При этом горение может начинаться при температуре 10—20 °С. Самовоспламенение — это процесс самоускорения реакции окисления с выделением тепла и переходом ее в фазу горения. Температура возгорания при самовоспламенении для большинства горючих материалов составляет несколько сотен градусов (для древесины 250—400 °С).

В пространстве, где развивается пожар, можно выделить три зоны: горения; теплового воздействия, где нельзя находиться без специальной тепловой защиты (температура на внешней границе этой зоны составляет 60—70 °С), и задымления с опасностью для жизни и здоровья. Интенсивность горения при пожаре зависит от скорости поступления в зону горения кислорода из окружающей среды.

Поражающие факторы пожара

Нагрев тепловым потоком выражается в ожогах открытых частей тела, легких и дыхательных путей (табл. 4.3.1).

Тепловой удар проявляется головной болью, рвотой, потерей сознания.

Таблица 4.3.1

Воздействие теплового потока на открытые участки тела человека

Степень ожоговой травмы

кДж/м2

кал/см2

Характеристика травмы

Первая

80-160

2-4

Покраснение кожи

Вторая

160-400

4-10

Пузыри, возможна потеря трудоспособности

Третья

400-600

10-15

Омертвение кожи

При обширных пора- жениях возможен смертельный исход

Четвертая

600

15

Омертвение кожи и глубоких тканей

Задымление, помутнение воздуха, угарный газ и опасные дымы вызывают отравление людей угарным газом и другими токсичными веществами, потерю ориентации в зоне пожара.

Взрыв гремучей смеси оксида углерода с кислородом воздуха (1:2) создает мощную взрывную ударную волну и вызывает стремительное распространение пожара по внутренним помещениям.

Паника вызывает необдуманные поступки людей, приводящие к увечьям или смерти (выбрасывание из окон, давка в коридорах и т.п.).

Падение горящих конструкций, образование провалов и пр. приводят к гибели, ожогам и увечьям.

Критерии, характеризующие пожар

Величина теплового потока (пожарная нагрузка) — количество тепловой энергии на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению ее распространения. Единицы измерения теплового потока: джоуль на квадратный метр (Дж/м2) и калория на квадратный сантиметр (кал/см2):

Из данных табл. 4.3.2 видно, что величина теплового потока, необходимая для воспламенения того или иного материала, зависит не только от его структуры, но и от цвета (окраски).

Величина теплового потока, необходимая для воспламенения горючих материалов

п/п

Наименование материала

Величина теплового потока

Дж/м2

кал/см2

1

Темная ткань, автомобильная резина, доски, окрашенные в черный цвет

240-400

6-10

2

Солома, стружка, бумага

326-480

8-12

3

Доски некрашеные

480-640

12-16

4

Доски, окрашенные в белый цвет

1600-1800

40-45

Скорость распространения пожара (пламени) по поверхности горючего материала зависит от вида материала, его способности к возгоранию, скорости газового потока и других факторов.

С увеличением температуры скорость распространения пожара возрастает, и при достижении температуры самовоспламенения поверхность материала вспыхивает почти мгновенно. При распространении пламени по вертикальным поверхностям скорость его движения вверх в 8—10 раз выше, а вниз — вдвое меньше средних значений (табл. 4.3.3).

Таблица 4.3.3

Среднее значение скорости распространения пожара (пламени)

Горючие материалы

Скорость распространения пламени

Легковоспламеняющиеся горючие жидкости

30 м/мин

Деревянные покрытия

1 м/мин

Пустоты деревянных конструкций

2 м/мин

Концентрации оксида углерода и других продуктов сгорания. Единицы измерения их концентраций в воздухе: миллиграммы на литры (мг/л) и миллиграммы на куб. метры (мг/м3).

Оксид углерода и целый ряд АХОВ образуются на пожаре в результате сгорания естественных и синтетических материалов. Их высокие концентрации дают до 70% смертельных случаев, возникающих в результате этой ЧС. Так, например, смертельные отравления оксидом углерода могут наступить при вдыхании его в концентрации 2—3 мг/м3 в течение 30—60 мин и при концентрации 6 мг/м3 — за 5—10 мин (табл. 4.3.4).

Температура продуктов горения. Повышение температуры в зоне теплового воздействия может привести к ожогам гортани и легких. Критическая температура для человека, находящегося в зоне задымления, + 60... + 70 °С.

Токсичные продукты горения

Горючий материал

Образующееся ток- сичное вещество

Смертельные концентрации через 5—10 мин

проценты

мг/м3

Органическое стекло, винил- пласт, пластикат, целлулоид

Оксид углерода

0,5

6,0

Винилпласт, пластикат, каучук

Хлористый водород

0,3

4,5

Фторопласт

Фосген

0,005

0,25

Линолеум

Сероводород

0,08

1,1

Аминопласт, капрон

Синильная кислота

0,2

0,2

Классификация пожаров (схема 4.3.1)

По виду горящего материала пожары делятся на классы Л, В, С. При пожарах класса Л горят твердые вещества, класса В — жидкости и класса С — газы; по источнику возгорания — на возникающие от вспышки и в результате самовозгорания либо самовоспламенения;

Схема 4.3.1. Классификация пожаров

по признаку изменения площади — на распространяющиеся и ^распространяющиеся; по масштабу — на отдельные пожары, когда горит одно сооружение (здание); сплошные пожары — одновременное горение преобладающего числа зданий и сооружений на участке застройки; массовые пожары — совокупность отдельных и сплошных пожаров.

При слабом ветре, низкой влажности и сплошной застройке зданиями низкой пожаростойкости (горении нефтепродуктов на большой площади) массовый пожар может перерастать в огневой шторм, представляющий собой образование одного гигантского турбулентного факела с радиальным притоком воздуха к центру пожара. Скорость восходящего при этом потока может достигать 60—100 км/ч, притока воздуха извне — 50-60 км/ч, а температура в центре пожара доходить до 1000 °С и более.

По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой пожары могут быть внутренними (в ограждении) и открытыми (на открытой местности), а также представлять собой тление и горение в завалах (развалинах) зданий повышенной и высокой огнестойкости после мощного взрыва, приведшего к разрушению здания и пожару.

Внутренние пожары. Большинство пожаров внутри помещений связано с горением твердых материалов и начинается с возгорания, инициируемого открытым пламенем. Постепенно за счет увеличения температуры и интенсификации газообмена горение усиливается и из локального переходит в общее. При достижении температуры в 100 °С начинается разрушение остекления, возрастает приток кислорода, пламя вырывается наружу и может перебрасываться на соседние постройки. Распространение горения возможно также за счет теплового излучения и переброса искр и горящих элементов (головней). Отдельные головни могут перебрасываться на расстояния до 150-200 м.

Причинами гибели людей при внутреннем пожаре в 10—15% случаев являются ожоги, в 3—5% — обрушения и падение горящих конструкций, и 60—70% смертельных случаев приходится на отравление угарным газом и токсичными продуктами горения, что связано с их высокими концентрациями и быстрым распространением по коридорам и лестничным клеткам. Опасность для человека наступает уже через 0,5—6 мин после начала пожара, поэтому эвакуация из горящих помещений должна осуществляться немедленно.

Критическое время эвакуации определяют по температуре внутри помещения (до 60 °С), по образованию опасных концентраций вредных веществ (исходят из средней скорости распространения продуктов сгорания по коридорам (30 м/мин)) и по потере видимости (опасным считается задымление при видимости не более 3 м).

К открытым пожарам относятся пожары на складах древесины, на газовых и нефтяных разработках, лесные, торфяные и другие пожары, возникающие на открытых участках местности. Общей их особенностью является отсутствие накопления тепла в газовом пространстве зоны горения. Теплообмен происходит со всем окружающим воздухом, газообмен более интенсивен. Все процессы на открытом пожаре в значительной степени зависят от интенсивности и направления ветра, влажности воздуха и других метеоусловий. Зона теплового воздействия определяется в основном лучистым тепловым потоком, так как конвекционные тепловые потоки уходят вверх. За исключением лесных и торфяных пожаров, зона задымления тушению пожаров существенно не препятствует.

Взрывы. Взрыв — это быстро протекающий процесс химического или физического превращения вещества, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей, нанести ущерб экономике и окружающей среде, а также стать источником ЧС.

Большинство взрывов имеет химический характер, представляющий собой по сути процесс горения, протекающий с огромной скоростью (сотни м/с). Энергоносителями таких взрывов могут быть твердые, жидкие и газообразные вещества, а также аэрозоли и аэровзвеси горючих веществ (пыль, туман) в воздухе. Некоторые твердые и жидкие взрывчатые вещества (ВВ) имеют окислитель в своем составе и потому могут взрываться в условиях отсутствия кислорода (воздуха).

К взрывам, обусловленным физическими процессами, относятся взрывы сжатых газов и перегретого пара. Обычно взрывы такого рода встречаются достаточно редко, в основном при авариях. Примером взрыва, обусловленного физическими процессами, является взрыв парогазовой смеси на Чернобыльской АЭС. К физическим взрывам относится также явление физической детонации — взрыв при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной существенно превосходит другую.

Специфическую разновидность взрыва представляет собой объемный взрыв газовоздушных смесей и аэровзвесей, которому всегда предшествует образование объемного облака, где горючий компонент присутствует в смеси с окислителем (кислородом воздуха) в определенной концентрации. Как уже упоминалось ранее, оксид углерода образует взрывчатую смесь с воздухом в соотношении 1:2. Взрыв оксида углерода часто бывает на пожаре, когда при открывании дверей (окон) в горящее помещение, где образовалось большое количество оксида углерода, создается резкий приток кислорода.

Энергия сгорания многих парогазовых смесей при объемном взрыве во много раз превосходит энергию сгорания твердых веществ, а скорость распространения ударной волны в пределах облака ВВ может достигать 1—3 км/с, что обусловливает огромную разрушительную силу объемных взрывов. Кроме того, проникая в помещения через окна и проемы, облако ВВ может поражать людей и производить разрушения внутри помещений и за преградами.

И наконец, особо следует выделить ядерный взрыв, представляющий собой процесс быстрого освобождения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме. Ядерные взрывы обладают наибольшим поражающим и разрушающим действием[1] (схема 4.3.2).

Схема 4.3.2. Классификация взрывов

Причинами взрывов могут быть резкие воздействия (удар, сжатие), изменение температуры (искра), химическая реакция, ударная волна другого взрыва и т.п.

Поражающие факторы взрыва

Ударная волна — воздействие резкого возрастания давления и температуры воздуха.

Давление скоростного напора воздуха и, как результат, — ущерб (поражение), наносимый за счет метательного действия скоростного напора (обломками конструкций, камнями, осколками и т.д.).

Тепловое воздействие как следствие возгорания в очаге взрыва.

Сейсмическое воздействие. При мощных подземных взрывах возможно сейсмическое воздействие взрыва.

Критерии, характеризующие взрыв Избыточное давление во фронте ударной волны (Д/ф) — это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны (Ртах) и нормальным атмосферным давлением (Р0):

Единицы измерения избыточного давления — Паскаль (Па) и килограмм на квадратный сантиметр (кг/см2):

Давление скоростного напора во фронте ударной волны ск) — динамическая нагрузка, создаваемая потоком масс воздуха, следующих за фронтом ударной волны. Оно находится в прямой зависимости от плотности и скорости воздуха за фронтом ударной волны.

Поражение людей при взрыве может явиться результатом как прямого, так и косвенного воздействия ударной волны. Характер и степень поражения людей зависят от степени их защищенности; на человека, находящегося за укрытием, воздействует в основном избыточное давление ударной волны. Травмы и контузии при взрыве могут носить характер крайне тяжелых, тяжелых, средней тяжести и легких поражений (табл. 4.3.5).

Таблица 4.3.5

Характер и степени поражения людей ударной волной

Характер

поражений

АР., кПа

Ф’

Воздействие на организм

Крайне тяжелые

Более 100

Крайне тяжелые травмы и контузии, возможен смертельный исход

Тяжелые

60-100

Сильная контузия всего организма, тяжелые переломы, внутренние кровоизлияния

Средней тяжести

40-60

Травмы головы с потерей сознания, переломы и вывихи конечностей, потеря слуха

Легкие

20-40

Легкая контузия, вывихи и ушибы

Осколочные поля. Избыточное давление, не превышающее 10 кПа, считается безопасным для укрытых людей, однако открыто расположенные люди могут получать поражения за счет летящих камней и осколков стекла даже при избыточном давлении 2 кПа и более, а при давлении 10 кПа травмы за счет метательных действий ударной волны могут носить характер тяжелых и смертельных.

Ущерб, причиняемый ударной волной зданиям и сооружениям, может носить характер полных, сильных, средних и слабых разрушений (табл. 4.3.6).

Табл и ца 4.3.6

Характер разрушений в зависимости от избыточного давления ударной волны

Вид

разрушений

Д/ф, кПа

Характер разрушений

Полные

Свыше 50

Разрушение всех элементов здания, включая несущие конструкции всех этажей

Сильные

30-50

Разрушение несущих конструкций верхних и деформация конструкций всех этажей

Средние

20-30

Разрушаются второстепенные элементы здания, основные деформируются либо разрушаются частично

Слабые

10—20

Разрушение кровли, внутренних перегородок, окон, дверей

При полных и сильных разрушениях восстановление и использование зданий невозможны; при средних и слабых — возможны после капитального, среднего или текущего ремонта.

Воздействие ударной волны на городские здания может быть проиллюстрировано последствиями взрыва двух вагонов с ВВ (более 120 т) на станции Свердловск-Сортировочная 4 октября 1989 г. (табл. 4.3.7).

Таблица 4.3.7

Разрушения на ст. Свердловск-Сортировочная при взрыве вагонов со 104 т ВВ

п/п

Расстояние от центра взрыва, м

Д/ф, кПа

Характер разрушений

1

До 300

33

Полное разрушение всех зданий

2

300-500

15

Разрушение деревянных и сильная деформация кирпичных стен

3

500-1000

15-3,3

Разрушение кровли, легких перегородок, полное разрушение оконных рам

4

1000-1500

3,3-2,2

Частичное разрушение легких перегородок и оконных рам

5

1500-2000

2,2-1,7

Частичное разрушение оконных рам, разрушение большинства стекол

6

2000-3000

1,7-М

Сильное разрушение остекления

7

3000-4000

1,1-0,82

Значительное разрушение остекления

8

4000-5000

0,82-0,66

Отдельные разрушения слабо закрепленных стекол

Диаграмма сравнения воздействия ударной волны на людей и строения показывает, что человек, защищенный от воздействия вторичных поражающих факторов взрыва, способен выжить там, где прочные здания разрушаются полностью (рис. 4.3.1).

Общие сведения о пожаровзрывоопасных объектах. Характеристика ПВОО. К пожаровзрывоопасным объектам (П ВОО) относятся такие

Диаграмма воздействия ударной волны на людей, здания и сооружения

Рис. 4.3.1. Диаграмма воздействия ударной волны на людей, здания и сооружения

промышленные объекты и транспортные средства, на которых производится, хранится или перевозится продукция, способная к возгоранию и (или) взрыву.

К таким объектам могут быть отнесены:

  • • предприятия, связанные с добычей, производством, переработкой или хранением легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ (АВВОВ);
  • • специальный транспорт или продуктопроводы, используемые для транспортировки АВВОВ;
  • • шахты, горные выработки и тоннели, где могут образовываться взрывоопасные смеси (газов, угольной пыли и пр.);
  • • хранилища боеприпасов, АВВОВ, а также места нахождения не- разорвавшихся боеприпасов (ВВ).

По степени огнестойкости[2] все здания и сооружения подразделяются на пять степеней:

  • 1-я степень — все конструктивные элементы здания несгораемые или с высокой степенью огнестойкости (1,5—3 ч);
  • 2-я степень — все конструктивные элементы несгораемые, но с меньшей степенью огнестойкости (1,5—2,5 ч);
  • 3-я степень — основные несущие конструкции несгораемые (1—2 ч), а междуэтажные, чердачные перекрытия и внутренние стены — трудносгораемые (0,25—0,75 ч);
  • 4-я степень — все конструкции трудносгораемые (0,25—0,5ч);
  • 5-я степень — все конструкции сгораемые.

Особую категорию ПВОО составляют предприятия, на которых в результате пылеобразования могут образовываться пылевоздушные смеси (ПВС), способные к взрыву: мукомольные, сахарные, текстильные производства и пр. При этом взрыв возможен только при концентрациях пыли не ниже определенного предела (для сахара и угля — 35 г/м3) и создании пылевого облака. Пыль, находящаяся в слоях (отложениях) на полу, на стенах, воспламеняется при температуре 250-300 °С; и чем толще слой, тем ниже температура воспламенения пыли. В слое сначала возникает тлеющее горение, а затем, если пыль поднимается в воздух, происходит взрыв. При этом взрыв пыли обладает свойствами объемного с давлением 500—700 кПа. Опасность взрыва тем выше, чем мельче частицы пьши.

  • [1] Характеристики ядерного взрыва подробно рассматриваются в гл. 7.
  • [2] Степень огнестойкости определяется временем, которое материал конструкцииможет выдержать без возгорания.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы