Тушение пожара взрывным методом: направленным, ядерным и вакуумным

Ликвидация огня на больших площадях или в сложных условиях требует нестандартных методов. Тушение пожара взрывом – пример такого способа. Пожарные использовали вакуумные, направленные и даже ядерные взрывы в своей работе. С их помощью происходило тушение лесных пожаров, ликвидация огня на нефтяных и газовых скважинах, огневых штормов и т.д.

Общие сведения

На первый взгляд, тушение пожара взрывным методом – это фантастика. В результате взрыва пожар только усиливается, при попадании бомбы или снаряда в здание, оно загорается. Однако ученые с 1940-х годов проводят эксперименты по влиянию воздушной ударной волны (ВУВ) на распространение огня и получают положительные результаты.

Неоднократно наблюдалось, что под действием ВУВ происходит ликвидация очага возгорания. Однако полное тушение пожара не происходит даже при сильном взрыве (давление во фронте ВУВ создавалось до 2 кгс/см2). Ученые выявили, что необходимое условие для полного тушения пожара – продолжительность действия ВУВ должна быть не менее 0,6 сек. Давление при этом должно быть 0,5 кгс/см2.

Если продолжительность давления ниже, пламя сбивалось, но через короткий промежуток времени горение возобновлялось (подтверждение можно увидеть на многих видео в интернете). Давление во фронте ВУВ в 0,5 кгс/см2 продолжительностью 0,6 сек. – это параметры ядерного взрыва, что доказывает возможность применения технологий атомного взрыва в мирных целях.

Особенности способа

Взрывная волна по направлению своего движения сбивает горящее пламя. В результате у пожарных появляется время ближе подойти к эпицентру возгорания и тушить стандартными способами: водой, специальными составами. Порошки или пена при воздействии высокой температуры образуют негорючие инертные газы. Огонь перестает распространяться, локализуется и постепенно гаснет.

Возгорания на большой площади или в сложных условиях (например, на газовых или нефтяных месторождениях) требуют большого количества людских ресурсов (пожарных), техники (автомобильной и авиационной), создают высокие риски материального ущерба и гибели людей. Тушение пожаров направленным взрывом снижает эти риски, минимизирует человеческое участие.

Важно! Масштабные возгорания – чрезвычайная ситуация. Ликвидация требует разработки специальных планов, согласованных между разными службами и ведомствами. Отсутствие координации повышает риски взрывных работ, снижает эффективность метода.

Ядерный взрыв

Такой способ создает мощную (давление от 0,5 кгс/см2) и длительную (не менее 0,6 сек) ВУВ. Эти параметры в отличие от других взрывных технологий тушения пожаров обеспечивают полное погашение пламени. Однако у такого способа есть отрицательные экологические последствия.

В СССР в 1966 году был факт использования ядерного взрыва для тушения пожара на месторождении газа в Урта-Булаке. Данный опыт – уникальный в мире. План разрабатывали всесоюзные научные институты, работы выполняли лучшие специалисты. Это обеспечило положительный эффект от ядерного взрыва.

Технология до конца не изучена. Направлять взрыв, минимизировать экологические последствия, риски для людей, выполняющих работы современные ученые и специалисты не умеют. Чтобы широко применять такой способ требуется большое количество испытаний, изучение последствий и технологий работы с мирным атомом. Кроме того, запасы радиоактивных материалов на Земле ограничены, что требует бережного к ним отношения.

Направленный взрыв

Способ подразумевает закладку заряда, подрыв его и строительство отражающего экрана. Специалист направляет ВУВ в сторону экрана, расположенного под рассчитанным углом к горизонту. ВУВ отражается и снова направляется в сторону огня. В результате пламя постоянно сбивается, что ускоряет тушение.

Главный минус такого способа – деформация отражающего экрана. Из-за этого меняется угол отражения волны, снижается эффект. Продолжительность воздействия на огонь может оказаться недостаточной, чтобы полностью потушить пожар. Но ВУВ даст пожарным необходимое время, чтобы ближе подобраться к эпицентру и тушить пожар стандартными средствами.

На заметку. Такой способ наиболее эффективен для тушения лесных пожаров. Он помогает сбить пламя с верхних веток, создает возможность для точного сброса воды на деревья воздушными пожарными танкерами. Направленным взрывом создаются минеральные полосы для тушения пожара.

Вакуумный взрыв

В 1990-е годы была изобретена вакуумная бомба для тушения пожара, в 2000-е годы прошла первые испытания. В серийное производство не поступила. Для ее использования был разработан трехэтапный способ пожаротушения.

Вакуумная бомба состоит из пластикового корпуса, огнегасящего вещества, специального распылителя и стабилизатора для увеличения точности бомбометания. Технология тушения пожара вакуумным взрывом:

• Бомбардировщик сбрасывал снаряд в эпицентр возгорания (одновременно производилась наработка навыков бомбометания – снаряд недорогой, его можно применять для этих целей и тушение пожара);
• Бомба взрывалась, образовывалось облако огнегасящего вещества диаметром 30 м;
• Пламя сбивалось ВУВ и специальным составом;
• Пожарные танкеры доставляли в очаг воду или огнегасящий состав, эффективность сброса воды достигала 90%;
• Сотрудники и добровольцы пожарной охраны завершали тушение пожара.

Когда может применяться

Тушение пожаров взрывом применяется для ликвидации фонтанов возгораний на нефтяных и газовых скважинах или при лесных пожарах. Взрывную технологию разрешено использовать, если остальные способы пожаротушения признаны неэффективными.

Для применения взрывчатых веществ при тушении пожара, во-первых, должен быть разработан специальный проект. Создает его компания, состоящая в СРО и имеющая сотрудников и оборудование, необходимо для выполнения работ. Желательно, чтобы у сотрудников была нужная квалификация и опыт работы с взрывчатыми веществами. Рекомендуется использовать специальное ПО.

Количество заряда и вид взрывчатого вещества должны тщательно рассчитываться. Разработанный проект согласовывается региональными властями, органами Гостехнадзора и ГПН. Выполняет работы аккредитованная в МЧС и ФСБ компания, поскольку используются вещества, применяемые в военных целях.

Средства пожаротушения

Требования к взрывчатым веществам:

• Отсутствие детонации от толчка, удара и другого механического воздействия;
• Низкая чувствительность к воздействию огня или высоких температур;
• Образование большого объема инертных газов.

Применение легко детонирующего вещества может привести к преждевременному взрыву или неконтролируемым его последствиям. Это создает дополнительные риски, вместо тушения может быть достигнут обратный эффект.

Образование в результате взрыва большого объема инертных газов требуется для тушения пожара. Доступ кислорода к пламени перекрывается, что снижает интенсивность горения, пламя локализуется и постепенно гаснет. Таким требованиям удовлетворяют аммониты.

Работа с взрывчатыми веществами требует опыта и специальных навыков, полного соблюдения правил охраны труда. Выполнять их может только сертифицированная организация.

Способ подачи заряда

Взрывчатое вещество доставляют к огню:

• По рельсам, расположенным под наклоном к эпицентру пожара. Для этого специально конструируется устройство, на котором фиксируют заряд и отправляю в огонь. При доставке в нужное место, специалисты производят взрыв, образуются инертные газы, пламя гаснет, у пожарных появляется возможность использовать воду и огнегасящую смесь.
• Подъемным краном. Стрела должна поворачиваться. Специалист на тросе доставляет заряд в эпицентр, взрывотехники производят взрыв. Требуется соблюдать правила охраны труда, конструкции крана и трос должны быть устойчивы к огню.
• Лебедкой и тягачами. Процедура похожа на работу крана, только подача производится со специального автомобиля.

Для тушения пожара взрывным методом создается специальный штаб, который утверждает проект выполнения работ, основные этапы, согласует действия служб и т.д.

Испытания

Интересный факт – первый опыт тушения пожаров взрывным методом был проведен еще 1949 году. Технологию использовали для тушения лесных пожаров. В 1980-х годах велись разработки использования вихревых потоков для ликвидации крупных пожаров на скважинах, в лесах. Позже была разработана вакуумная бомба для доставки огнегасящей смеси в эпицентр огня.

В 1990-х годах из-за недостатка финансирования испытания приостановились. К взрывным технологиям вернулись в 2000-х. Активно стали применять их для тушения лесных пожаров с 2017 года.

Проблема метода – недостаточное количество испытаний. Работа с взрывчатыми веществами активно применяется при добыче полезных ископаемых в горах. Этот опыт далось применить в ликвидации лесных пожаров путем быстрого создания минерализованной полосы. Использование вихревых потоков, действия ВУВ пока недостаточно изучено, поэтому ликвидация техногенных пожаров до сих пор вызывает сложности.

Применение

Чаще всего использование взрывных веществ можно встретить при тушении лесных пожаров. В Авиалесохране создано специальное подразделение для этой работы. С помощью взрывов создаются минерализованные полосы.

Тушение нефтяных фонтанов – сложное комплексное мероприятие. Взрывом можно кратковременно сбить пламя, предоставить пожарным время и место для подвода огнегасящей смеси или просто воды. Для тушения скважин создается специальный штаб, который координирует все службы, в том числе, взрывотехников.

Для газовых пожаров применяется тушение скважины ядерным взрывом. Уникальный опыт был получен в Узбекистане в 1966 году. Горение длилось 3 года. Только благодаря направленному ядерному взрыву удалось ее потушить. Над операцией работали ведущие научные институты.

Расширение использования взрывных технологий для пожаротушения произошло благодаря увеличению эффективности, применению инноваций, разработке новых материалов.

Для лесных

Чтобы потушить лесной пожар, нужно его сначала локализовать. Для этого используются либо ранцевые огнетушители, либо создание минерализованной полосы. Ручной способ локализации малоэффективен, требует большого количества техники и персонала, поскольку занимает большую площадь. Кроме того, привлечение людей создает дополнительные риски.

Высокая температура воздуха понижает эффективность летающих танкеров. Большое количество воды просто испаряется, на очаг попадает около 5% жидкости.

Взрывные технологии на лесных пожарах позволяют либо сбить пламя, либо оперативно создать минерализованную полосу и локализовать очаг возгорания. Для ликвидации пламени можно применять направленный взрыв с установкой отражающего экрана под определенным углом. Проблема такой технологии – быстрая деформация экрана.

Создание минерализованной полосы с помощью детонирующего шнура или закладки заряда в нескольких точках – испытанный и часто используемый метод. Специалисты рассчитывают мощность заряда, расчищают места для закладки взрывчатых веществ и производят подрыв. В результате создается минерализованная полоса, которая помогает локализовать и погасить пожар.

Для нефтяных фонтанов

Ученые института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева при разработке теории вихревых потоков выяснили, что такие явления обладают всеми свойствами твердого тела. Пришла идея использовать небольшого количества взрывчатки для подъема огнегасящего порошка на большую высоту. При доставке противопожарного состава на скважину, он распылялся по всей площади огня и тушил его.

Сотрудники института рассчитали математическую модель и провели испытания в лабораторных условиях, и в Тюменской области. Однако до серийного применения способа дело не дошло. Основная причина – нефтяной фонтан может быть не только вертикальным. На месторождениях пожары распространятся в разные стороны, это осложняет применение теории вихревых потоков для доставки огнегасящей смеси в очаг.

Наиболее популярные способы – доставка воды или огнегасящей смеси в устье пожара или распыление ее с помощью аэродинамической установки. Они требуют большого количества людей, противопожарного состава и специальной техники.

Для газовых пожаров

Возгорания на месторождениях газа происходит во время разведки, бурения скважины, ее эксплуатации. Газовый пожар проще предотвратить, чем потушить, поэтому самый эффективный способ – профилактика и соблюдение правил пожарной безопасности.

Основные технологии пожаротушения газовых скважин такие же как для нефтяных фонтанов – доставка воды или огнегасящей смеси в устье очага и распыление вокруг очага противопожарных составов. Применение технологии распыления осложняется свойствами газа. Он горюч и летуч, поэтому направление на него аэрозольного потока может привести к распространению огня.

Тушение газовой скважины ядерным взрывом впервые было применено в СССР. Его успех (пожар был потушен за 22 секунды, в интернете можно найти фото и видео доказательства), показал, что этот способ возможен. Однако его редко применяют из-за недостаточной изученности явления и высокой стоимости.

Эффективность метода

Стандартные способы и технологии пожаротушения требуют привлечения большого количества техники и людей. При этом создается опасность их гибели или получения ожогов. Однако тушение пожара взрывным методом недостаточно изучено, что увеличивает риски.

Недостаток профессионалов взрывотехников – проблема в применении метода. Специалисты умеют разрушать горную породу, добывать полезные ископаемые и т.д. Этот опыт удалось перенести на тушение пожаров.

Есть трудности в нормативной базе. Законодательством установлены специальные требования к хранению и доступу людей к взрывчатым веществам. Каждый взрывотехник должен быть на учете в ФСБ и УВД, а доступ посторонних людей на объекты хранения должен тщательно охраняться.

С точки зрения расхода ресурсов, применение взрывных технологий существенно повышает эффективность пожаротушения. С их помощью можно меньшим в 5-10 раз количеством огнегасящего состава потушить пожар.

Рекомендуется использовать взрывные технологии для сбивания пламени, как первый этап пожаротушения. Затем должны действовать стандартные способы – заливка огня специальными составами.

Альтернативные способы

Лесные пожары активно тушат с применением авиации – летающих танкеров. Специально оборудованные самолеты в свои баки набирают воду или огнегасящий состав, который распыляют над площадью пожара. Такой метод характеризуется низкой эффективностью из-за испарения жидкости под воздействием высоких температур.

С помощью техники и персонала создаются минерализованные полосы. Также используют встречный пал. Он мешает огню распространяться, пожар локализуется и со временем гаснет. Однако при смене ветра пал может привести к обратным последствиям.

На нефтяных и газовых скважинах для тушения пожаров активно применяются порошки. Специальные составы распыляются над огнем, засыпается устье очага и т.д. Их применение требует специальной техники. Эффективность метода снижает наличие осложняющих факторов: подземное возгорание, грифоны и т.д.

Ядерный взрыв как способ пожаротушения

В 1963 году произошла авария на газовом месторождении Урта-Булак в Узбекистане. При бурении скважины бур попал в слой газа с аномально высоким давлением, что привело к возгоранию и появлению факела высотой 90 метров и максимальным диаметром в 15 метров. Факел горел 3 года. Для тушения были привлечены лучшие специалисты, однако справиться с огнем не удалось.

Учеными было предложено использовать ядерный взрыв. С его помощью распылялся огнегасящий порошок и сбивалось пламя. Только благодаря этому пожар был потушен.

Трудности возгорания

Основная сложность – постоянное горение газа. По некоторым сведениям, ежедневно сжигалось до 14 млн куб. м. газа. Высокая температура не позволяла подойти к очагу ближе, чем на 250-300 м.

Стандартные методы пожаротушения – распыление огнегасящего состава, залив устья водой не помогали. Привлекались военные, пламя пытались сбить артиллерией, чтобы получить доступ к месту выхода газа и перекрыть его, но способ не дал результатов.

Испытание преимуществ ядерного оружия

Ученые предложили использовать для тушения пожара термоядерный взрыв. Подготовить все необходимое было поручено КБ-11 (современное название ВНИИЭФ). Положительное заключение на проект дали именитые физики-ядерщики того времени.

Испытания были проведены в Московской области. Специалисты соорудили макет установки, рассчитали угол бурения, мощность заряда, учли конструктивные особенности. Испытание прошло успешно, что позволило перейти к практической реализации проекта.

Проведение операции

В рамках подготовки была пробурена наклонная штольня, в нее был помещен заряд. Чтобы детонация не произошла преждевременно, было организовано охлаждение. В соответствии с планом операции был осуществлен взрыв, устье скважины оказалось завалено породой, пожар потух за 22 сек.

Итоги

Ученые и исполнители операции получили государственные награды. Опыт был признан удачным, рекомендовано было применять его в дальнейшем. Специалистами не было обнаружено превышение радиации в месте взрыва и вокруг него. Экологических последствий не было.

Вывод

Благодаря точному расчету мощности заряда, выбору глубины взрыва и принятия необходимых мер безопасности, ликвидация пожара на Урта-Булаке с помощью ядерных технологий была выполнена без экологических последствий. Однако широкое применение такого способа пожаротушения навряд ли возможно. Каждый раз перед тушением пожара требуются проведение испытаний, что влечет дополнительные затраты. Метод получает очень затратным. К нему рекомендуется прибегать, когда другими способами потушить огонь невозможно.