7.1. Общие сведения о пожарах и взрывах на объектах инфраструктуры и пожаровзрывоопасных объектах

7.1.1 Общие сведения о пожарах

В соответствии с принятыми определениями ЧС пожар-

неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Возникновение и развитие процесса горения возможно при наличии горючего материала, окислителя (его роль обычно исполняет кислород воздуха) и источника возгорания.

Горючее может находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии и 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 возгорания в результате самовозгорания или самовоспламенения. Под самовозгоранием понимают свойства некоторых горючих веществ воспламеняться при контакте с воздухом, водой или другим веществом. При этом горение может начинаться при температуре +10 — +20 °С. Самовоспламенение - это процесс ускорения 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 375—500 °С). Температура самовоспламенения у горючих веществ может быть различной (табл.7.1). Из растительных продуктов склонны к самовозгоранию сено, солома, клевер, листья, солод, хмель. Особенно подвержены самовозгоранию недосушенные растительные продукты, в которых продолжается жизнедеятельность растительных клеток за счет интенсивного окисления.

153

В пространстве, где развивается пожар, можно выделить три зоны:

−горения, где температура достигает многих сотен градусов;

−теплового воздействия, температура на внешней границе этой зоны составляет + 60 — +70 °С;

−задымления с опасностью для жизни и здоровья.

Интенсивность горения при пожаре на объекте инфраструктуры зависит от скорости поступления в зону горения воздуха из окружающей среды.

Рис. 7.1. Пожар в сельской местности

Поражающие факторы пожара

Поражающими факторами пожара являются:

− открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды, предметов и т. п.;

154

−токсичные продукты горения, дым;

−пониженная концентрация кислорода;

−падающие части строительных конструкций, агрегатов, установок;

−взрывы.

Температура пламени при горении на воздухе некоторых горючих веществ достаточно высока: древесины - 850-1400°С, нефтепродуктов в резервуаре – 1100-1300°С, сероуглерода - 2195°С, стеарина -640-940° С.°

Все тепло в процессе горения выделяется из пламени. Часть этого тепла расходуется на нагревание продуктов горения и становится источником для поддержания дальнейшего горения. Вторая часть его уносится в пространство в виде тепловых лучей, которые нагревают окружающие предметы, а некоторые из них - даже поджигают.

Открытый огонь очень опасен, т.к. воздействие пламени на тело человека вызывает ожоги. Еще большую опасность представляет тепловое излучение огня, которое может вызвать ожоги тела, глаз и др. При горении технологических установок интенсивность излучения тепла настолько велика, что человек без специальных средств защиты подойти к ним ближе, чем на 10 м, не может.

Вдыхание нагретого воздуха приводит к поражению и некрозу верхних дыхательных путей, удушью и смерти человека. При воздействии температуры свыше 100°С человек теряет сознание и гибнет через несколько минут.

Нагрев тепловым потоком выражается в ожогах открытых частей тела, легких и дыхательных путей. Несмотря на большие успехи медицины в их лечении, у пострадавшего, получившего ожоги второй степени (30% поверхности тела), мало шансов выжить. Время же, за которое человек получает ожоги второй степени, невелико: при температуре среды 71°С - 26 сек., 15 сек. - при 100°С. Исследованиями установлено, что во влажной атмосфере, типичной для пожара, вторую степень ожога вызывает температура значительно ниже указанной. Таким образом, температура

155

окружающей среды 60-70°С опасна для жизни человека, причем не только в горящем, но и смежных с ним помещениях, в которые попали продукты горения и нагретый воздух.

Но чаще всего люди на пожарах гибнут не от огня и высокой температуры, а из-за понижения концентрации кислорода в воздухе и отравления токсичными продуктами горения. В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом с содержанием кислорода 20,9%. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов уровень кислорода в воздухе помещения уменьшается. Понижение концентрации кислорода всего лишь на 3% вызывает ухудшение двигательных функций организма человека, а до 14%° - считается очень опасным.

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

Большую опасность для жизни людей представляют дымовые газы. Так, диоксид углерода СО2 в концентрации 3-4,5% становится опасным для жизни при вдыхании в течение нескольких минут. Обычно при пожарах в помещениях концентрация СО2 значительно превышает смертельную. Основным механизмом токсического воздействия СО2 на человека является блокирование гемоглобина крови, при этом нарушается поступление кислорода из легких в ткани, что приводит к кислородному голоданию. Человек теряется способность рассуждать, становится равнодушным, не стремится избежать опасности, у него наступает оцепенение, головокружение, депрессия, нарушение координации движений, а при остановке дыхания - смерть.

Во многих случаях дымовые газы содержат окислы азота, синильную кислоту, сероводород и другие токсичные вещества, действие которых даже в небольших концентрациях (окислы азота -0,025%, синильная кислота - 0,002%) приводит к смерти.

156

Дымовые газы особенно опасны, если при отделке помещений и изготовлении изделий применялись полимерные материалы и пластмассы. Например, при горении линолеума "Релин" выделяется сероводород и сернистый газ, при горении мягкой мебели, в которой использован пенополиуретан (поролон), - цианистый водород, который поражает нервную систему и оказывает смертельное действие при содержании его в воздухе более 0,03 %; при горении винипласта - хлористый водород (при его концентрации 4,5 мг/л смерть наступает через 5-10 мин) и оксид углерода; при горении капроновых тканей - цианистый водород. Очень опасно одновременное воздействие на органы дыхания различных токсичных веществ, даже если их концентрация (в отдельности) значительно ниже предельно допустимой.

Опасность полимерных материалов при пожаре зависит от температуры нагрева, количества кислорода в воздухе и других факторов. Их пожарная опасность при горении в условиях избытка кислорода в воздухе проявляется большим количеством тепла и дыма. А при недостатке кислорода, когда температура в помещении не достигла температуры самовоспламенения продуктов термического разложения материалов (450600 °С), опасные концентрации токсичных веществ в воздухе могут наступить раньше, чем опасная для человека температура. В состав синтетических материалов входят многие компоненты, поэтому при пожаре выделяются летучие металлосоединения, которые при вдыхании попадают в кровь и отрицательно действуют на нервную систему.

Насколько опасны токсичные продукты горения, наглядно показывает пример пожара, происшедшего в магазине одежды в г. Токио. Пожар вспыхнул не на 3 этаже, а в баре, расположенном на 7 этаже этого же здания, погибли 118 человек, из них 96 - от отравления токсичными продуктами горения, 22 человека выпрыгнули из окон. Многие люди потеряли сознание в течение первых 2-3 мин., а смерть наступила через 4-5 мин. после этого.

157

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).

1 кал/см2 = 4 ∙ 104 Дж/м2 = 40 кДж/м2.

Величина теплового потока, необходимая для воспламенения того или иного материала, зависит не только от его структуры, но и от цвета (табл.7.2).

Таблица 7.2 Величина теплового потока, необходимая для воспламенения материалов

Скорость распространения пожара (пламени) по поверхности горючего материала. Зависит от вида материала, его способности к возгоранию, скорости газового потока и других факторов (табл.7.3).

Примечание. С увеличением температуры скорость распространения пожара возрастает и при достижении температуры самовоспламенения поверхность материала вспыхивает почти мгновенно.

158

При распространении пламени по вертикальным поверхностям скорость его движения вверх в 8—10 раз выше, а вниз — вдвое меньше средних значений по горизонтали.

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 — -10 мин

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

Классификация пожаров

По виду горящего материала пожары делятся на классы А, В, С. При пожарах класса А горят твердые вещества, класса В — жидкости и класса С

— газы (прил. 7.1).

По источнику возгорания — делятся на возникающие от вспышки и в результате самовозгорания либо самовоспламенения.

По признаку изменения площади — на распространяющиеся и не 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

159

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, и 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 переходит из локального 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.

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

160