Общие сведения о пожарах и взрывах

Пожары и взрывы являются распространенными чрезвычайными событиями в индустриальном обществе. Пожары и химические взрывы объединяет то, что в их основе лежит процесс горения. Отличие взрыва от пожара заключается в том, что при взрыве скорость распространения пламенного горения достигает 10−100 м/с, температура — несколько тысяч градусов, давление газов (в ударной волне) возрастает во много раз.

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

Сущность горения была открыта в 1756 г. великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Своими опытами он доказал, что горение — то химическая реакция соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Поэтому, чтобы протекал процесс горения, необходимы следующие условия:

• • наличие горючего вещества (кроме горючих веществ, применяемых в производственных процессах, и горючих материалов, используемых, а интерьере жилых и общественных зданий, значительное количество горючих веществ н горючих материалов содержится в конструкциях зданий);
• • наличие окислителя (обычно окислителем при горении веществ бывает кислород воздуха; кроме него окислителями могут быть химические соединения, содержащие кислород в составе молекул: селитры, перхлораты, азотная кислота, окислы азота и химические элементы: фтор, бром, хлор);
• • наличие источника воспламенения (открытий огонь свечи, спички, зажигалки, костра или искры).

Отсюда следует, что пожар можно прекратить, если из зоны горения исключить одно из перечисленных условий.

Процесс горения зависит от того, из каких деталей, конструкций и материалов они выполнены, каковы их размеры и планировка.

Негорючее вещество (материал, конструкция) — неспособное гореть.

Трудно горючее вещество (материал, конструкция) — способное горсть под воздействием источника зажигания, но неспособное самостоятельно гореть после его удаления.

Горючее вещество (материал, конструкция) — способ-вое гореть после удаления источника зажигания: а) трудно воспламеняющееся — способное воспламеняться только под воздействием мощного источника; б) легковоспламеняющееся — способное воспламеняться от кратковременного воздействия источников зажигания с низкой анергией (пламени, искры).

Виды пожаров.

Существует пять видов пожаров:

• 1. Горение твёрдых веществ — к этой категории относится дерево, текстиль, резина и так далее. Когда подобное вещество достигает своей точки возгорания, оно разлагается на химические элементы, часть из которых соединяется с кислородом и воспламеняется.
• 2. Горение жидких веществ — к этой категории относятся такие горючие жидкости как бензин, соляр, алкоголь, смола и так далее.

Горючие вещества проходят три стадии процесса горения:

• — вспышка — уровень температуры, при котором жидкость выделяет количество паров, достаточное для возникновения горючей смеси. Для того, чтобы такая смесь загорелась, необходимо присутствие источника зажигания, удалив который горение прекратится.
• — точка воспламенения — уровень температуры, при котором жидкость непрерывно выделяет пары в объёме, достаточном для образования горючей смеси. В случае присутствия источника зажигания возникнет пламя, даже если удалить источник зажигания.
• — точка возгорания — уровень температуры, при котором горючая смесь из паров жидкости и воздуха загорается даже в том случае, когда поблизости нет огня. В соответствии с температурой «вспышки» определяется чувствительность вещества к возгоранию. Чем ниже температура «вспышки», тем чувствительней данное вещество к возгоранию.
• 3. Горение, связанное с электротоком — любой пожар, в котором электричество играет активную или пассивную роль.
• 4. Горение газов — к этой категории относятся все горючие газы: водород, ацетилен и т. д. Горючие газы в определённых смесях способны привести к взрыву.
• 5. Горение лёгких металлов — к этой категории относятся такие металлы как магний, литий и алюминий, а также их сплавов.

Классификация пожаров и горючих веществ По типу:

• — индустриальные (пожары на заводах, фабриках и хранилищах.)
• — бытовые пожары (пожары в жилых домах и на объектах культурно-бытового назначения).
• -природные пожары (лесные, степные, торфяные и ландшафтные пожары).

Пожар опасен для человеческого организма как непосредственно — поражение в результате воздействия огня и высоких температур, так и косвенно — в побочных эффектах пожара (удушье вследствие вдыхания дыма или крушение здания из-за высокой температуры, расплавляющей его фундамент).

Пожар может стать чрезвычайным событием сам по себе, либо быть вызванным иным бедствием (землетрясение, распространение опасных веществ и так далее). Ущерб, причинённый крупным пожаром, требует долгого восстановительного периода (восстановление сожжённого леса может занять несколько десятков лет), а может быть и необратимым.

Взрыв— физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме (по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

Виды взрывов.

Взрыв — это весьма быстрое изменение химического (физического) состояния взрывчатого вещества, сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием большого количества газов, создающих ударную волну, способную своим давлением вызывать разрушения.

Взрывчатыми веществами (ВВ) — особые группы веществ, способные к взрывчатым превращениям в результате внешних воздействий.

Различают взрывы:

• 1. Физический — высвобождающаяся энергия является внутренней энергией сжатого или сжиженного газа (сжиженного пара). Сила взрыва зависит от внутреннего давления. Возникающие разрушения могут вызываться ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара (Пример: разрушение резервуаров со сжатым газом, паровых котлов, а также мощные электрические разряды)
• 2. Химический — взрыв, вызванный быстрой экзотермической химической реакцией, протекающей с образованием сильно сжатых газообразных или парообразных продуктов. Примером может служить взрыв дымного пороха, при котором происходит быстрая химическая реакция между селитрой, углем и серой, сопровождающаяся выделением, значительного количества теплоты. Образовавшиеся газообразные продукты, нагретые за счет теплоты реакции до высокой температуры, обладают высоким давлением и, расширяясь, производят механическую работу.
• 3. Атомные взрывы. Быстропротекающие ядерные и ли термоядерные реакции (реакции деления или соединения атомных ядер), при которых освобождается очень большое количество теплоты. Продукты реакции, оболочка атомной или водородной бомбы и некоторое количество окружающей бомбу среды мгновенно превращается в нагретые до очень высокой температуры газы, обладающие соответственно высоким давлением. Явление сопровождается колоссальной механической работой.

Химические взрывы подразделяются на конденсированные и объемные взрывы.

А) Под конденсированными взрывчатыми веществами понимаются химические соединения и смеси, находящиеся в твердом или жидком состоянии, которые под влиянием определенных внешних условий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу. Такое химическое превращение ВВ принято называть взрывчатым превращением.

Возбуждением взрывчатого превращения ВВ называется инициированием. Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему с определенной интенсивностью необходимое количество энергии (начальный импульс), которая может быть передана одним из следующих способов:

• — механическим (удар, накол, трение);
• — тепловым (искра, пламя, нагревание);
• — электрическим (нагревание, искровой разряд);
• — химическим (реакции с интенсивным выделением тепла);взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детонатора или соседнего заряда).

Конденсированные ВВ подразделяются на группы:

Чрезвычайно опасные вещества Нестабильны. Взрываются даже в самых малых количествах. Трихлорид азота; некоторые органические перекисные соединения; ацетиленид меди, образующийся при контакте ацетилена с медью или медесодержащим сплавом Первичные ВВ.

Менее опасные вещества. Инициирующие соединения. Обладают очень высокой чувствительность к удару и тепловому воздействию. Используются в основном в капсулях-детонаторах для возбуждения детонации в зарядах ВВ. Азид свинца, гремучая ртуть.

Вторичные ВВ (бризантные ВВ).

Возбуждение детонации в них происходит при воздействии сильной ударной волны. Последняя может создаваться в процессе их горения или с помощью детонатора. Как правило, ВВ этой группы сравнительно безопасны в обращении и могут храниться в течение длительных промежутков времени. Динамиты, тротил, гексоген, октоген, централит.

Метательные ВВ, пороха.

Чувствительность к удару очень мала, относительно медленно горят.

Баллиститные пороха — смесь нитроцеллюлозы, нитроглицерина и других технологических добавок.

Загораются от пламени, искры или нагрева. На открытом воздухе быстро горят. В замкнутом сосуде взрываются. На месте взрыва черного пороха, содержащего азотнокислый калий, серу и древесный уголь в отношениях 75:15:10, остается остаток, содержащий углерод.

Классификацию взрывов можно произвести и по типам химических реакций:

Реакция разложения — процесс разложения, который дают газообразные продукты Окислительно-восстановительная реакция — реакция, в которой воздух или кислород реагирует с восстановителем Реакция смесей — пример такой смеси — порох.

Б) Объемные взрывы бывают двух типов:

Взрывы облака пыли (пылевые взрывы) рассматриваются как взрывы пыли в штольнях шахт и в оборудовании или внутри здания. Такие взрывоопасные смеси возникают при дроблении, просеве, насыпке, перемещении пылящих материалов. Взрывоопасные пылевые смеси имеют нижний концентрационный предел взрываемости (НКПВ), определяемый содержанием (в граммах на кубический метр) пыли в воздухе. Так для порошка серы НКПВ составляет 2,3 г/м3. Концентрационные пределы пыли не являются постоянными и зависят от влажности, степени измельчения, содержания горючих веществ.

В основе механизма пылевых взрывов на шахтах лежат относительно слабые взрывы газовоздушной смеси воздуха и метана. Такие смеси считаются уже взрывоопасными при 5%-ной концентрации метана в смеси. Взрывы газовоздушной смеси вызывают турбулентность воздушных потоков, достаточных для того, чтобы образовать пылевое облако. Воспламенение пыли порождает ударную волну, поднимающую еще большее количество пыли, и тогда может произойти мощный разрушительный взрыв.

Меры, применяемые для предупреждения пылевых взрывов: вентиляция помещений, объектов, увлажнение поверхностей, разбавление инертными газам (СО 2, N2) или порошками силикатными.

Пылевые взрывы внутри зданий, оборудования чаще всего происходят на элеваторах, где из-за трения зернышек при их перемещении образуется большое количество мелкой пыли.

Взрывы паровых облаков — процессы быстрого превращения, сопровождающиеся возникновением взрывной волны, происходящие на открытом воздушном пространстве в результате воспламенения облака, содержащего горючий пар.

Такие явления возникают при утечке сжиженного газа, как правило, в ограниченных пространствах (помещениях), где быстро растет та предельная концентрация горючих элементов, при которой происходит воспламенение облака.

Меры, применяемые для предупреждения взрывов паровых облаков: сведение к минимуму использования горючего газа или пара, отсутствие источников зажигания, расположение установок на открытом, хорошо проветриваемой местности.

Основные поражающие факторы пожара: непосредственное воздействие огня (горение); высокая температура и теплоизлучение; газовая среда; задымление и загазованность помещений и территории токсичными продуктами горения. На людей, находящихся в зоне горения, воздействуют, как правило, одновременно несколько факторов: открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, падающие части строительных конструкций, агрегатов и установок.

Открытый огонь очень опасен, но случаи его непосредственного воздействия на людей редки. Чаще они страдают от лучистых потоков, испускаемых пламенем. Установлено, что при пожаре в сценической коробке зрелищного предприятия лучистые потоки опасны для зрителей первых рядов партера уже через полминуты после возгорания.

Температура среды. Наибольшую опасность Для людей представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению верхних дыхательных путей, Удушью и смерти. Так, воздействие температуры выше 100 °C приводит к потере сознания и гибели через несколько минут. Опасны также ожоги кожи.

Несмотря на большие успехи медицины в их лечении, у человека, получившего ожоги второй степени на 30% поверхности тела, мало шансов выжить.

Токсичные продукты горения. При пожарах в современных зданиях, построенных с применением полимерных и синтетических материалов, на человека могут воздействовать токсичные продукты горения. Наиболее опасен из них оксид углерода. Он в 200— 300 раз лучше вступает в реакцию с гемоглобином крови, чем кислород, вследствие чего у человека наступает кислородное голодание. Он становится равнодушным и безучастным к опасности, у него наступают оцепенение, головокружение, депрессия, нарушается координация движений, а затем происходят остановка дыхания и смерть.

Потеря видимости вследствие задымления. Успех эвакуации людей при пожаре может быть обеспечен лишь при их беспрепятственном движении в нужном направлении. Эвакуируемые обязательно должны четко видеть эвакуационные выходы или указатели выходов. При потере видимости движение людей становится хаотичным, каждый человек движется в произвольно выбранном направлении. В результате этого процесс эвакуации затрудняется, а затем может стать неуправляемым.

Пониженная концентрация кислорода. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов концентрация кислорода в воздухе уменьшается. Между тем понижение ее даже на 3% вызывает ухудшение двигательных функций организма. Опасной считается концентрация кислорода меньше 14%: при ней нарушаются мозговая деятельность и координация движений.

Пожары нередко являются причиной возникновения вторичных факторов поражения, не уступающих иногда по силе и опасности воздействия самому пожару. К ним можно отнести взрывы нефтеи газопроводов, резервуаров с горючими веществами и аварийно химически опасными веществами, обрушение элементов строительных конструкций, замыкание электрических сетей.

Основные поражающие факторы взрыва: ударная волна, представляющая собой область сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью; осколочные поля, создаваемые летящими обломками строительных конструкций, оборудования, взрывных устройств, боеприпасов.

Вторичными поражающими факторам и взрывов могут быть воздействие осколков стекол и обломков разрушенных зданий и сооружений, пожары, заражение атмосферы и местности, затопление, а также последующие разрушения (обрушения) зданий и сооружений.

Продукты взрыва и образовавшаяся в результате их действия воздушная ударная волна способны наносить человеку различные по тяжести травмы, в том числе смертельные.

В зонах I и II действия взрыва происходит полное поражение людей: разрыв на части, обугливание под действием расширяющихся продуктов взрыва, имеющих очень высокую температуру.

В зоне III поражение людей вызывается и непосредственным, и косвенным воздействием ударной волны. При ее непосредственном воздействии основной причиной появления у людей травм служит мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, переломы и травмы. Кроме того, ударная волна может отбросить человека на значительное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) различные повреждения.

Наиболее тяжелые повреждения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий в положении стоя.

Поражения, возникающие под воздействием ударной волны, подразделяют на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные).

Поражение людей, находящихся в момент взрыва в зданиях и сооружениях, зависит от степени их разрушения. Так, например, при полном разрушении здания обычно погибают все находящиеся в нем люди. При сильных и средних разрушениях может выжить примерно половина людей, а остальные получают травмы различной тяжести, так как многие могут оказаться под обломками конструкций, а также в помещениях с заваленными и разрушенными путями эвакуации.

При пожарах и взрывах люди получают термические и механические травмы. Характерны ожоги верхних дыхательных путей, тела, черепно-мозговые травмы, множественные переломы и ушибы, комбинированные поражения.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

При слабых разрушениях зданий гибель людей маловероятна. Однако некоторые из них могут получить травмы различной тяжести.