ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 959
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5.Противопрожарная защита и тушение торфяных пожаров
5.1 Пожарная опасность торфа
Болота и заболоченные земли занимают в России примерно 2 млн. км2 , или около 12% территории. Наибольшая заболоченность в стране на Западно-Сибирской равнине, где сосредоточены крупнейшие массивы болот, которые охватывают территорию в 1 млн. км2. Заболоченность доходит до 70%, мощность торфяной залежи достигает 4-6 м, а местами 10 м и более. Это самый заболоченный район мира. Сильной заболоченностью отличается и север европейской части России. Крупные болотные массивы находятся в центральной части России на Мещерской низменности.
В болотах сосредоточены богатые ресурсы торфа, только в Западной Сибири его запасы превышают 100 млрд. т. Болота – важное звено круговорота воды на Земле, накопители и регуляторы пресной воды. Так, в болотах России сосредоточено более 1,5 тыс. км3 воды, в том числе несвязанной воды почти 350 км3.
По размерам добычи торфа Россия занимает первое место в мире; торф используется как топливо, а также в медицинских целях.
Торф – органическая порода, образующаяся в результате биохимического процесса разложения (отмирания и неполного распада) болотных растений при повышенной влажности и недостатке кислорода. Биохимические процессы, приводящие к образованию торфа, происходят в основном в верхнем (преимущественно до 0,5 м), так называемом торфогенном слое.
Растения, из которых состоит торф, в основном представляют собой сфагновые мхи. Эти растения не имеют ни корней, ни каких-либо структур, контролирующих водообмен. Они постоянно нарастают вверх, а нижняя часть их постепенно разлагается, превращаясь в торф. Таким образом, живая часть сфагнов постоянно наращивается сверху и отмирает снизу. Торфяник состоит из двух слоев. Верхний, очень неглубокий, известен под названием очес и состоит из живых растений сфагнума. Мощность его не более 30 см. Выпадающие осадки быстро проходят сквозь этот слой. Вся остальная масса торфяника, залегающая под очесом, называется торфом. Торф состоит из спрессованных остатков сфагнов и других болотных растений. Он обычно имеет цвет от светло-коричневого до черного, в зависимости от степени разложения: чем она выше, тем темнее торф. Вода сквозь торф движется крайне медленно, обычно не более 1 м в день.
Процесс накопления торфа происходит очень медленно. В среднем его скорость составляет 1 мм в год.
В нормальных условиях уровень воды, содержащейся в торфе, не опускается ниже его минерального ложа. Даже дренаж в большинстве случаев способен привести к осушению только верхней части торфяника, в то время как его нижняя часть всегда остается насыщенной водой.
Торфяные пожары – разновидность ландшафтных пожаров, возникающих спонтанно (за счет самовозгорания или при лесном пожаре).
Скорость подземного пожара может достигать до нескольких сот метров в сутки (обычно метры – десятки метров в сутки). В отличие от лесных пожаров на пересохших или искусственно осушенных болотах возникновение торфяного пожара возможно по причине самовозгорания при перегреве поверхности. Их отличительной чертой является длительность горения, которые может продолжаться месяцы и годы. На интенсивность горения атмосферные осадки влияют только на начальной стадии пожара или при малой мощности торфа. Когда же огонь проник внутрь торфяного горизонта, его распространение ограничивается только влажностью нижних и верхних слоев органического вещества. Масштабы торфяных пожаров не такие большие, как на лесных землях, лугах и в степях. Однако по своим последствиям, включая объемы выбросов углерода и других веществ, они сопоставимы с последними. Их тушение крайне затруднительно, а часто и невозможно, так как водоудерживающая способность торфа исключительно велика и для его увлажнения требуются большие объемы воды. Обычно пожары бывают в торфяниках, которые человек осушает для добычи торфа или повышения продуктивности заболоченного леса.
Теплотворная способность торфа выше, чем у древесины (табл. 5.1). Его более глубокие слои при горении выделяют больше калорий, чем верхние, менее разложившиеся. Поэтому, чем более осушена торфяная залежь, тем более интенсивно, с высокими температурами и выделением большего количества тепла будет развиваться пожар.
Пожарам подвержены практически все типы болот. Они накапливают в надземных и подземных слоях большие запасы органического вещества, которое не успевает разлагаться из-за низких температур.
Таблица 5.1
Теплотворная способность растительного органического вещества
| Тип органического вещества | Состав органического вещества, % | Теплотворная способность органического вещества, кал | ||
| Углерод | Водород | Кислород и азот | ||
| Древесина | 50 | 6 | 44 | 4500 |
| Торф слабо разложившийся | 55 | 6 | 39 | 5000 |
| Торф сильно разложившийся | 60 | 5,5 | 34,5 | 5700 |
| Бурый уголь | 70 | 5 | 25 | 6200 |
| Каменный уголь | 83 | 5 | 12 | 7900 |
| Уголь-антрацит | 96 | 2 | 2 | 8400 |
Критическая пожарная ситуация не возникает потому, что постоянно уровень грунтовых вод находиться близко от поверхности, а капиллярность обеспечивает поддержание влажности растений весь вегетационный период. Мхи обладают высокой гигроскопичностью; накапливают и удерживают воды в 10-25 раз больше собственного веса.
На болотах основа горючего материала составляет торф, поэтому подземный пожар чаще всего бывает без видимого огня.
Пожары на болотах не сильно зависят от действия внешней среды (ветер, атмосферные осадки) и сгорание доступного органического материала идет в глубине слоя более интенсивно. Сильные пожары отмечаются при горении искусственно осушенных мощных (до 6-8 м) торфяников южной тайги, а также бугристых торфяников северной тайги и лесотундры при низком залегании болотных вод. Мерзлота является лимитирующим фактором для распространения огня на болотах. Поэтому, например, в лесной зоне Восточной Сибири, несмотря на благоприятные условия возникновения подземных пожаров летом, они не имеют значительного распространения. Из-за близкого залегания вечно мерзлых грунтов торфяные пожары не имеют широкого распространения в тундровой зоне, где мощность торфа на болотах может достигать нескольких метров.
Торфяные пожары чаще всего бывают в местах добычи торфа, возникают обычно из-за неправильного обращения с огнем, от разрядов молнии или самовозгорания. Торфяные пожары являются результатом возгорания слоев торфа на различной глубине. Торф горит медленно, на всю глубину залегания. Выгоревшие места опасны, так как в них проваливаются техника, люди, дома.
Торф – сложная и неоднородная по химическому составу субстанция.В его составе присутствуют: целлюлоза, лигнин, битумы, фенолы. Торф способен к самовозгоранию. Происходит это за счет того, что в толще торфа под действием бактерий происходит выделение достаточно большого количества тепла, и он превращается в так называемый полукокс, с весьма высоким содержанием горючих газов и других летучих компонентов. Если в разогретую зону попадет небольшое количество свежего воздуха (для этого достаточно ветра средней силы), происходит самовозгорание. Горению часто сопутствует образование фенолов, креолина, карболениума. Загоревшись в условиях засухи, торф может гореть на большой глубине (до четырех метров) весьма долго. В среднем при горении выделяется около 3100 ккал/кг, а у полукокса эта величина достигает 6000 ккал/кг, в очаге горения температура может достигать 1000 0С.
Торфяные поля и штабеля торфа при определенных климатических условиях способны к самовозгоранию. По склонности к самовозгоранию торфа делятся на две группы: опасную и малоопасную, характеризующие сроки появления очагов самовозгорания и количество штабелей (караванов) пораженных им.
Пожарная опасность непосредственно на площади добычи фрезерного торфа определяется по психометрической разнице температур и скорости ветра. Она подразделяется на четыре категории: очень высокая; высокая; средняя и малоопасная. Характеристика категорий опасности приведена в табл. 5.2.
Таблица 5.2
| Психометрическая разность температур в 13 ч., 0С | Скорость ветра (м/с) для категории пожарной опасности | |||
| Очень высокая | высокая | средняя | малоопасная | |
| 9,9 | >12 | 8 - 11 | 5 - 6 | <5 |
| 7,5 – 9,8 | >14 | 10 - 13 | 7 - 9 | <7 |
| 5,8 – 7,4 | >16 | 12 - 15 | 9 - 11 | <10 |
| 2,5 – 4,9 | >18 | 14 - 17 | 11 - 13 | <12 |
В производственных цехах заводов по переработке торфа и изготовлению брикетов выделяется торфяная пыль, которая при определенных условиях может самовозгораться и даже взрываться.
Взрыв возможен если средний размер частиц не превышает 0,2 мм, влажность меньше 20%, зольность ниже 40%, а минимальная концентрация 0,12 кг/м3. Оптимальная концентрация торфяной пыли для взрыва составляет 1- 2 кг/м3, а содержание кислорода в объеме пылевого облака выше 16% . Взрыв является реакцией неполного горения торфяной пыли, причем в ней принимает участие только до 20% топлива. Максимальная скорость распространения пламени при сгорании торфяной пыли составляет 16 – 22 м/с (при оптимальной концентрации пыли в воздухе). Она резко снижается с уменьшением кислорода в воздухе, а при концентрации 16% приближается к нулю.
5.2. Возникновение и статистика пожаров торфа
Загорания торфа на полях добычи и в местах хранения происходят почти в течение всего года. Наибольшее число загораний приходится, какправило, на вторую половину второго квартала и первую половину третьего.
Причины воспламенения торфа могут быть самые различные: искры от паровозов, тракторов, электрические искры и неосторожное обращение с огнем, удары молнии, теплота солнечных лучей, трение. Чаще всего на современных торфопредприятиях происходит самовозгорание торфа.
Фрезерный торф, подсушенный и уложенный в штабеля, разогревается, а затем загорается. Саморазогревание торфа, происходящее под влиянием взаимосвязанных физических, биохимических и химических процессов, ведет к выделению большого количества тепла. В первые 30-40 дней после уборки хранимого в штабелях торфа температура увеличивается на 3-5 °С, в последующие 10-30 дней наблюдается ежедневное повышение ее на 0,5-4,5°С. При 60°С и более торф в течение нескольких дней превращается в обугливающуюся пористую сухую массу, которая по своему качеству похожа на полукокс. После начала самовозгорание торфа процесс резко ускоряется при проникновении в него кислорода воздуха.
Наибольшее число загораний от искр паровозов и тракторов наблюдается в период добычи торфа (май - август), когда на поверхности полей находятся оторванные от массива сухие торфяные куски. Температура искр достигает более 600°С. На паровозах они образуются из-за неполного сгорания топлива, что бывает связано с недостаточной подачей воздуха, из-за чрезмерной загрузки топки различным по качеству топливом, засоренности топки и дымовых труб золой и сажей.