Основные понятия. К пожаро- и взрывоопасным объектам экономики относится большинство эле­ментов хозяйственного комплекса страны

К пожаро- и взрывоопасным объектам экономики относится большинство эле­ментов хозяйственного комплекса страны. Источниками пожаров и взрывов являются: емкости с легковоспламеняющимися, горю­чими или ядовитыми веществами; склады взрывоопасных и силь­но дымящих составов; взрывоопасные технологические установ­ки, коммуникации, разрушение которых приводит к пожарам, взрывам и загазованности территории; железные дороги и др.

При оценке планировки территории предприятий определяется влияние плотности и типа застройки на возможность возникновения и рас­пространения пожаров и на образование завалов.

Пожаром называют неконтролируемое горение, развиваю­щееся во времени и пространстве, опасное для людей и нанося­щее материальный ущерб. Пожарная и взрывная безопасность – это система организационных и технических средств, направ­ленная на профилактику и ликвидацию пожаров и взрывов.

Таким образом, для протекания процесса горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя и источ­ника зажигания (импульса). Чаще всего окислителем является кислород воздуха, но его роль могут выполнять и некоторые другие вещества: хлор, фтор, бром, йод, оксиды азота и др.

Источниками зажигания могут служить случайные искры различного происхождения (электрические, возникшие в резуль­тате накопления статического электричества, искры от газо- и электросварки и т.д.), нагретые тела, перегрев электрических контактов и др.

Различают полное и неполное горение. Процессы полного горения протекают при избытке кислорода, а продуктами реак­ции являются вода, диоксиды серы и углерода, т. е. вещества, не способные к дальнейшему окислению. Неполное горение про­исходит при недостатке кислорода, продуктами реакции в этом случае являются токсичные и горючие (т. е. способные к даль­нейшему окислению) вещества, например, оксид углерода, спирты, альдегиды, кетоны и др.

По скорости распространения пламени различают следую­щие виды горения: дефлаграционное (скорость распространения пламени – десятки метров в секунду), взрывное (сотни метров в секунду) и детонационное (тысячи метров в секунду). Для пожа­ров характерно дефлаграционное горение.

Принято различать бедные и богатые горючие смеси в зави­симости от соотношения горючего и окислителя. Бедные смеси содержат в избытке окислитель, а богатые – горючее.

Процессы возникновения горения следующие:

• вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопрово­ждающееся образованием сжатых газов;

• возгорание – возникновение горения под действием ис­точника зажигания;

• воспламенение – возгорание, сопровождающееся появле­нием пламени;

• самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания;

• самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) пре­вращение, сопровождающееся выделением энергии и образо­ванием сжатых газов, способных производить механическую работу.

При пожаре на людей воздействуют следующие опасные факторы: повышенная температура воздуха или отдельных пред­метов, открытый огонь и искры, токсичные продукты сгорания (например, угарный газ), дым, пониженное содержание кисло­рода в воздухе, взрывы и др.

Основные показатели пожарной опасности:

Температура самовоспламенения – минимальная температура вещества или материала, при которой происходит резкое увели­чение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением.

Температура воспламенения –это минимальная температура вещества или материала, при которой они выделяют горючие пары и газы с такой скоростью, что при наличии источника за­жигания возникает устойчивое горение. После удаления этого источника вещество продолжает гореть.

Температура вспышки (t _всп) – это минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть от источника. Температура вспышки используется для характеристики всех горючих жидкостей по пожарной опасности. По этому показате­лю все горючие жидкости делятся на два класса: легковоспламе­няющиеся (ЛВЖ), к которым относятся жидкости с температу­рой вспышки до 61°С (бензин, ацетон, этиловый спирт и др.) и горючие (ПК) с температурой вспышки выше 61°С (масло, мазут, формалин и др.).

Для количественной характеристики горючести веществ и материалов используют показатель возгораемости В

, (8.1)

где Q _и–количество теплоты, полученный от источника поджигания;

Q ₀ – количество теплоты, выделяемой образцом при горении в процессе испытания.

Если величина В более 0,5, то материалы относят к сгорае­мым, для трудносгораемых В = 0,1¸0,5, а для несгораемых – В менее 0,1.

Основными причинами пожаров на производстве являются на­рушение технологического режима работы оборудования, неис­правность электрооборудования, плохая подготовка оборудова­ния к ремонту, самовозгорание различных материалов и др.

Большинство пожаров связано с горением твердых материа­лов, хотя начальная стадия пожара обычно связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, которых в современном производстве предостаточно. Образование пламени связано с газо­образным состоянием вещества. Даже при горении твердых или жидких веществ происходит их переход в газообразное состояние. Этот процесс перехода для жидких веществ заключается в простом кипении с испарением у поверхности, а для твердых– с образо­ванием продуктов достаточно низкой молекулярной массы, спо­собных улетучиваться с поверхности твердого материала и попа­дать в область пламени (явление пиролиза).

Из-за воздействия так называемого «светового импульса» про­исходит загорание или устойчивое горение конкретных материа­лов. Возможная пожарная обстановка оценивается комплексно с учетом воздействия ударной волны и величины «светового импуль­са», огнестойкости сооружений, категории их пожаро- и взрыво­опасное.

В соответствии с требованиями строительных норм и правил (СНиП 2.09.01-85) все строительные материалы и конструкции делятся по возгораемости на группы:

ü несгораемые, которые под действием огня или высокой тем­пературы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (камень, железобетон, металл);

ü трудно сгораемые материалы, которые под действием огня и высокой температуры с трудом воспламеняются; тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, а при его отсутствии горение или тление прекращается (глиносоломенные смеси, асфальтобетон);

ü сгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют (древеси­на, картон).

Под огнестойкостью понимают сопротивляемость строения огню, что характеризуется группой горючести и пределом огне­стойкости (СНиП 2.01.02-85). Самыми опасными являются соору­жения, выполненные из сгораемых материалов. Но даже если со­оружение выполнено из несгораемых материалов, оно выдержи­вает воздействие огня определенное время. Предел огнестойкости конструкции определяется временем (в часах), в течение которого не появляются сквозные трещины, сама конструкция не теряет несущей способности, не обрушивается и не нагревается до тем­пературы выше 200°С на противоположной от огня стороне. По степени огнестойкости сооружения бывают:

I и II степени огнестойкости – основные конструкции та­ких сооружений выполнены из несгораемых материалов;

III степени огнестойкости – строения с каменными стена­ми и деревянными оштукатуренными перекрытиями;

IV степени огнестойкости – деревянные оштукатуренные дома;

V степени огнестойкости – деревянные строения.

Согласно принятым нормам все объекты – в соответствии с характером технологического процесса по пожаро– и взрывоопас­ное – делят на категории (ГОСТ 12.1.004-91, ОНТП 24-96):

§ категория А (взрыво– и пожароопасные) – горючие газы, ЛВГЖ с температурой вспышки ниже 28°С в количестве, достаточном для образования ТВС и УВВ с избыточным дав­лением более 5 кПа;

§ категория Б (взрыво– и пожароопасные) – горючие пыли, волокна, ЛВГЖ с температурой вспышки выше 28°С в ко­личестве, достаточном для образования взрывоопасных ГВС и УВВ с избыточным давлением более 5 кПа;

§ категории В1...В4 (пожароопасные) – горючие и трудногорю­чие материалы, способные при взаимодействии с водой, кис­лородом воздуха или другими веществами только гореть;

§ категория Г – негорючие материалы в горячем состоянии, при обработке которых выделяется световая энергия, искры или пламя;

§ категория Д – предприятия по холодной обработке и хра­нению металла и других несгораемых материалов.

Существенное значение имеет зонирование территорий, ко­торое заключается в группировании на территории предприятий, цехов и участков с повышенной пожарной опасностью в опреде­ленных местах (с подветренной стороны). Кроме того, необхо­димо учитывать рельеф местности. Например, склады и резер­вуары с горючим надо располагать в низких местах, чтобы при возникновении пожара разлившаяся горючая жидкость не могла стекать к низлежащим зданиям и сооружениям.

Для того чтобы огонь при пожаре не распространялся с од­ного здания на другое, их располагают на определенном рас­стоянии друг от друга. Это расстояние называют противопожар­ным разрывом. Для различных категорий зданий противопожар­ные разрывы составляют 9—18 м.

Для защиты от пожара в зданиях устраивают противопожар­ные преграды, т. е. конструкции с нормируемым пределом огне­стойкости, препятствующие распространению огни из одной части здания в другую. К этим преградам, имеющим предел огнестойкости не менее 2,5 ч, относятся стены, перегородки, пе­рекрытия, двери, ворота, окна и др.

Взрывчатые вещества – это химические соединения или сме­си, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за рас­ширения и огромного давления способны произвести ме­ханическую работу.

Взрывчатые вещества можно разделить на группы:

- инициирующие, которые обладают огромной чувствитель­ностью к внешним воздействиям (удар, накол, нагрев) и используются для подрыва основного заряда ВВ;

- бризантные – менее чувствительные к внешним воздействи­ям. Они имеют повышенную мощность, подрываются в ре­зультате детонации;

- метательные – это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.

Характеристики взрывчатых веществ: чувствительность к внешним воздействиям (удар, свет); теплота превращения при взрыве; скорость детонации; бризантность (мощность), которая зависит от скорости де­тонации; футасность (работоспособность).

Часто причиной пожаров и взрывов является образование топ­ливо–, паро– или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возника­ют как следствие разрушения емкостей с газом, коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. Особенно опасными потенциальными источниками взрывов могут оказаться предприятия высокой пожаро– и взрывоопасное категорий А и Б. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключа­ется истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво– или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м³ воздуха содержится 21 л про­пана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание.

Ударная воздушная волна (УВВ) – наиболее мощный поража­ющий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникно­вению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные про­дукты взрыва при стремительном расширении производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до значительно­го давления и плотности, нагревая до высокой температуры. Такое сжатие происходит во все стороны от центра взрыва, образуя фронт УВВ. Вблизи центра взрыва скорость распространения УВВ в не­сколько раз превышает скорость звука. Но по мере движения ско­рость ее распространения падает. Снижается и давление во фронте. В слое сжатого воздуха, называемого фазой сжатия УВВ, наблюдаются наибольшие разрушительные последствия. По мере движения давление во фронте УВВ падает и в какой-то момент достигает атмосферного, но будет продолжать уменьшаться из-за снижения температуры. При этом воздух начнет движение в обрат­ном направлении, то есть к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется зоной разрежения.

Параметры УВВ:

1. Избыточное давление. Определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением. При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон.

2. Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка). Облада­ет метательным действием. Совместное воздействие этих двух параметров УВВ приводят к разру­шениям объектов и человеческим жертвам.

3. Время распространения УВВ.

4. Продолжительность действия фазы сжатия на объект.

При непосредственном поражении УВВ наносит людям крайне тяжелые, тяжелые, средние или легкие травмы.

· Крайне тяжелые травмы (обычно несовместимые с жизнью) возникают при воздействии избыточного давления величи­ной свыше 100 кПа.

· Тяжелые травмы (сильная контузия организма, поражение внутренних органов, потеря конечностей, сильное кровоте­чение из носа и ушей) возникают при избыточном давле­нии 100...60 кПа.

· Средние травмы (контузии, повреждения органов слуха, кровотечение из носа и ушей, вывихи) имеют место при избыточном давлении 60...40 кПа.

· Легкие травмы (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) наблюдаются при избыточном давлении 40...20 кПа.

Эти же параметры УВВ приводят к разрушениям, характер ко­торых зависит от нагрузки, создаваемой УВВ, и реакции предмета на действия этой нагрузки. Поражения объектов, вызванные УВВ, можно характеризовать степенью их разрушений.

Зона полных разрушений. Восстановить разрушенные объекты невозможно. Массовая гибель всего живого. Занимает до 13% всей площади очага поражения. Здесь полностью разрушены строения, до 50% противорадиационных укрытий, до 5% убежищ и подземных коммуникаций. На улицах образуются сплошные зава­лы. Сплошных пожаров не возникает из-за сильных разрушений, срыва пламени ударной волной, разлета воспламенившихся об­ломков и засыпки их грунтом. Эта зона характеризуется величиной избыточного давления свыше 50 кПа.

Зона сильных разрушений занимает площадь до 10% очага пора­жения. Строения сильно повреждены, убежища и коммунальные сети сохраняются, 75% укрытий сохраняют свои защитные свой­ства. Есть местные завалы, зоны сплошных пожаров. Зона харак­теризуется избыточным давлением 0,3...0,5 кг/см² (30...50 кПа).

Зона средних разрушений наблюдается при избыточном давле­нии 0,2...0,3 кг/см² (20...30 кПа) и занимает площадь до 15% очага поражения. Строения получают средние разрушения, а защитные сооружения и коммунальные сети сохраняются. Могут быть мест­ные завалы, участки сплошных пожаров, массовые санитарные потери среди незащищенного населения.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлени­ем 0,1...0,2 кг/см² (10...20 кПа) и занимает до 62% площади очага поражения. Строения получают слабые повреждения (разрушения перегородок, дверей, окон), могут быть отдельные завалы, очаги пожаров, а у людей — травмы.

За пределами зоны слабых разрушений возможны нарушения остекления и несущественные разрушения.