Следы дефлаграционного горения и взрыва

Вспышки и взрывы могут предшествовать пожару и происходить в ходе его развития. Как правило, при расследовании пожара приходится устанаативать последовательность протекания этих явлений (взрыв - пожар или пожар - взрыв), причину вспышки (взрыва). В случае если имел место взрыв конденсированных взрывчатых веществ (ВВ), к осмотру места пожара следует привлекать экспертов-взрывотехников. Учитывая эти обстоятельства, крайне важно в процессе осмотра места пожара выявить, зафиксировать и оценить следы вспышки (взрыва).

Возможные на пожаре вспышки и взрывы могут быть классифицированы в соответствии со схемой (рис. 4.4).

Физические взрывы не связаны с химическими превращениями веществ и вызваны обычно увеличением или уменьшением давления в замкнутых системах, механическим их разрушением. Они могут происходить как до пожара, так и в ходе пожара вследствие нагрева герметически закрытых емкостей, баллонов, цистерн, технологических аппаратов и емкостей, содержащих газы или жидкости. При физическом взрыве четко выражен его эпицентр и механические разрушения разорвавшегося аппарата (емкости). Отдельные фрагменты взорвавшегося устройства могут быть обнаружены на значительном удалении от него.

Рис. 4.4. Вспышки и взрывы, возможные на пожаре

Горение конденсированных ВВ происходит в режиме взрыва и детонации, горение пылепарогазовоздушных смесей возможно в режиме как дефлаграции (вспышки), так и взрыва. По свидетельским показаниям дифференцировать эти явления невозможно (неподготовленный свидетель любой хлопок воспринимает как взрыв), поэтому установить природу произошедшего можно только по следам (последствиям) данных явлений.

Дефлаграционное горение (вспышка) распространяется по пыле-, газо- или паро-воздушной смеси со сравнительно низкой скоростью (несколько метров в секунду). Повышение давления в замкнутом объеме носит пространственно равномерный характер и в основном является следствием роста среднеобъемной температуры. Для углеводородно-воздушных смесей среднее давление повышается на 0,6-0,8 МПа, что может вызвать разрушение ограждающих конструкций здания (сооружения). Дефлаграция способна распространяться симметрично во все стороны от источника зажигания.

Кроме медленных дефлаграционных волн горения, в ППГВС могут возникать взрывные и детонационные волны. Первые распространяются по невозмущенной горючей смеси со скоростью менее 300 м/с, вторые - со скоростью более 300 м/с.

При взрыве, в отличие от вспышки, фронт давления и температуры быстро расширяется от места загорания, при этом формируется ударная волна.

Общее (фугасное) действие взрыва заключается в разрушениях под воздействием ударной волны. Наибольшее воздействие оказывает фронт давления при его прямом ударе в препятствие. Характер разрушений в зависимости от величины избыточного давления ударной волны давления приведен в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Зависимость повреждений при взрыве от избыточного давления ударной волны [26]

Ниже перечислены следы, указывающие на характер взрыва и позволяющие дифференцировать взрыв взрывного устройства и парогазовоздушной смеси.

Взрыв взрывного устройства с конденсированным ВВ:

- наличие отдельных элементов взрывного устройства (остатков оболочки, средств взрывания, взрывчатого вещества);

- наличие явно выраженной области максимальных локальных разрушений (обычно не более 1 м);

- следы осколочного воздействия на окружающих предметах (осколки неправильной формы с "рваными" краями, с трещинами, микрократерами и частицами взрывчатых веществ на внутренних поверхностях);

- разрушения и повреждения строительных материалов, растительности и других объектов (растрескивание, разволокнение, деформация, образование вмятин).

При бризантном действии взрыва (оно характерно в основном для конденсированных взрывчатых веществ) происходит интенсивное дробление и деформация тел, непосредственно примыкающих к месту взрыва [6, 27-29].

Взрыв парогазовоздушной смеси в помещении:

- равномерные разрушения;

- хаотичное (ненаправленное) перемещение предметов;

- отсутствие воронок;

- термические повреждения предметов обстановки и пострадавших.

Наиболее частой ситуацией, приводящей к взрыву парогазовоздушной смеси и последующему пожару, является утечка бытового газа или скопление в помещении паров ЛВЖ.

Термическое действие такого взрыва ярко выражено. Возможно возгорание материалов на всей площади, где произошло накопление взрывоопасной концентрации паров и газов. Локальная очаговая зона в этом случае может быть не выражена, как и эпицентр взрыва, характерный для конденсированных ВВ.

У людей и животных наблюдается преобладание термических поражений над взрывными - ожоги верхних дыхательных путей, обгорания волосяных покровов, ожоги кожи.

Специфическими признаками взрыва горючих парогазовоздушных смесей являются также:

- своеобразное действие ударной волны, приводящее к падению стен наружу, приподнятию потолков, скручиванию металлических балок; оконные рамы при взрыве газа оказываются вырванными (иногда с целыми стеклами) из своих креплений;

- беспорядочный характер разрушений, проявляющийся в толкающем и расталкивающем действии (перемещения предметов на различные расстояния и в разных направлениях, передвижка стен помещения или их бочкообразное выгибание). Стеклянные колбы ламп, в частности, неоновые трубки, могут остаться целыми, т. к. сдвигающая сила взрыва газа по сравнению с дробящим действием взрыва ВВ недостаточна для их разрушения;

- герметичные объекты малых размеров (консервные банки, аэрозольные баллончики и др.) чаще всего не разрушаются, может иметь место их раздувание за счет образования вакуума в помещении на заключительной стадии взрыва. Осколки оконных стекол по той же причине могут быть найдены внутри помещения, и они будут закопчены.

Дефлаграционное горение (вспышки) различной природы и взрывы возможны и в ходе пожара. К ним относятся явления, называемые общей вспышкой, обратной тягой (эффектом сауны), пробежкой пламени.

Общая вспышка

При горении в помещении газообразные продукты сгорания, включая твердые частицы дыма, поднимаются вверх, образуя в припотолочном слое раскаленное газо-дымное облако. Оно не только прогревает потолок и прилегающую к потолку часть стен, но и излучает мощный тепловой поток на расположенные внизу предметы и мебель. В определенный момент их поверхность, обращенная к потолку, нагревается до температуры самовоспламенения и происходит вспышка с загоранием предметов по всей площади комнаты. Площадь горения при этом мгновенно многократно возрастает. Общая вспышка сопровождается увеличением давления в помещении, может разрушаться оконное остекление с выбросом форса пламени из окон и дверей. Свидетелями этот процесс обычно трактуется как взрыв. Общая вспышка приводит к образованию множественных очагов горения по всему помещению, что в определенной степени затрудняет потом поиск очага пожара. В случае если горение ликвидировано достаточно быстро, эти разрозненные очаги можно наблюдать, причем загоревшиеся предметы имеют равномерное обугливание по поверхностям, обращенным к потолку.

Обратная тяга

Наблюдается обычно в небольших закрытых помещениях, где по причине не выключенного электронагревательного устройства и т.п. происходит термическое разложение (пиролиз) органических материалов. Продукты пиролиза могут поступать и из горящих смежных помещений. Концентрация горючих летучих продуктов в воздухе постепенно возрастает, достигая значений выше верхнего концентрационного предела распространения пламени (ВКПР). Температура в помещении также повышается, но вспышки не происходит, потому что она возможна лишь при концентрациях горючих газов в пределах от НКПР до ВКПР. При открывании двери или окна в помещение происходит разбавление газообразных продуктов пиролиза чистым воздухом, их концентрация снижается до пределов, когда возможна вспышка (взрыв), что сопровождается встречным выбросом пламени через открываемый проем (отсюда название "обратная тяга"). Последствия в помещении и вокруг него могут быть как при объемном взрыве.

Пробежка пламени

Распространение горения по газовой фазе, также образующейся при пиролизе в ходе пожара органических материалов, происходит в случае неполного сгорания летучих продуктов пиролиза, например в условиях ограниченной вентиляции, и их накопления до локальных концентраций выше НКПР в каком-либо объеме, обычно в припотолочном слое. При попадании в это облако источника зажигания (залет искр, выброс форса пламени из соседнего помещения, искры КЗ и т.д.) происходит воспламенение газовоздушной смеси. Горение обычно распространяется по газовой фазе по механизму дефлаграции, в отдельных случаях переходя во взрывное горение.

Пробежка пламени характерна для длинных коридоров гостиниц, общественных зданий, цехов, вентиляционных и лифтовых шахт.

После пробежки пламени наблюдается резкий рост температуры и давления, приводящий, в частности, к разрушению оконных стекол. Образуются множественные очаги горения по "трассе" пробежки пламени (в коридорах - обычно на потолке и верхних участках стен).

Так как пробежка происходит быстро (в течение секунд), воспламеняются легкогорючие материалы, способные загореться за столь короткий период огневого воздействия. Затем, по мере развития горения, отдельные вновь образовавшиеся очаги горения сливаются.

Пробежка пламени также обычно воспринимается свидетелями как взрыв.

Необходимо учитывать, что пробежка пламени значительно увеличивает скорость распространения пожара, т.к. скорость горения по газовой фазе многократно выше, чем по поверхности твердых материалов.