Особливості вибухозахисту при загрозі внутрішніх вибухів

 

Надмірний тиск при внутрішньому дефлаграционном вибуху в замкнутому об'ємі досягає 700...900 кПа. При вибухах усередині будівель і споруд, надмірний тиск не повинен перевищувати значень, що перевищують несучу здатність будівельних конструкцій. Максимальний тиск, який здатні витримати будівлі з цегляними стінами складає 2…4 кПа, а будівлі з залізобетонними типовими стінами та перекриттями – 8…10 кПа.

Основною причиною виникнення вибухонебезпечної ситуації в житлових будинках є витік газу. Вибухонебезпечна концентрації на кухні може реалізуватися при одній не засвіченій газовій конфорці. При цьому час формування вибухонебезпечної хмари достатньо великий і складає, залежно від часу початку витоки, від 10 до 25 годин. Наявність постійної (навіть незначної) вентиляції істотно підвищує рівень вибухобезпечності, оскільки різко знижує здатність формування вибухонебезпечних хмар в житлових приміщеннях. Таким чином, вірогідність вибуху значно зростає при погіршенні якості вентиляції.

Двохстадійний аварійний дефлаграционный вибух.

Газопароповітряні суміші здібні до горіння тільки при певній концентрації горючої компоненти в повітрі, тому аварійні вибухи в житлових будівлях часто носять багатостадійний характер. Вибухові виляски (хлопки) можуть слідувати один за іншим, тобто бути рознесеними в часі на декілька секунд.

До особливостей дефлаграційних вибухів усередині приміщень слід віднести формування могутніх повітряних потоків в міжквартирних і міжкімнатних проходах, коридорах і т.д. Саме швидкісний натиск цих потоків (а не ударні хвилі) приводить до викиду фрагментів будівельних конструкцій і предметів з аварійної квартири. Руйнування конструкцій може відбуватися і під дією надмірного тиску, але подальший їх викид відбувається під дією швидкісного натиску.

Якщо у момент початкового вибуху на кухні двері в коридор квартири закриті, то реалізується «виляск» і подальша незначна пожежа на кухні.

Якщо двері на кухні у момент першого «виляску» відкриті, то суміш через дверний отвір спрямовується в сусідні кімнати, турбулізується і збагачується киснем (рис. 12.5). В результаті формується добре підготовлена до горіння вибухонебезпечна хмара, яка через незначний проміжок часу (через 10-15 секунд) вибухає, що приводить до вторинного вибуху, який заподіює основні руйнування будівлі.

 

Причинами значних руйнувань житлових будівель при аварійних вибухах газопароповітряної суміші можуть бути:

– мала несуча здатність будівель щодо горизонтальних навантажень;

– установка в приміщеннях з газовими приладами посилених варіантів скління.

Вищою несучою здатністю щодо подібних вибухів володіють панельні будівлі та будівлі каркасного типа (див. додаток 41). А особливо небезпечно, коли газопароповітряна хмара формується у замкненому просторі, наприклад, у підвальних приміщеннях.

 

 

Рисунок 12.5 – Схема вибуху газоповітряної суміші всередині приміщення

 

Забезпечення вибухозахисту промислових будівель при внутрішніх аварійних вибухах може здійснюватися по двох напрямах:

– зниженням надмірного тиску, що виникає при внутрішньому аварійному вибуху;

– підвищенням міцності і стійкості конструкції до дії аварійних (вибухових) навантажень.

Поєднання обох вказаних напрямів є необхідною умовою розробки оптимальних рішень по забезпеченню вибухотривкості будівель при внутрішніх аварійних вибухах.

Для зниження надмірного тиску, що виникає при внутрішніх аварійних вибухах, використовуються запобіжні (легкоскидні) конструкції (ЗК): стекла глухого скління приміщень і віконних палітурок (руйнівні ЗК), що відкриваються всередину стулок, стулки віконних палітурок, дверей і коміра (обертові ЗК), що відкриваються назовні, а також легкоскидні стінні панелі і полегшені плити покриттів приміщень (зміщувані ЗК). Стінні панелі можуть бути запроектовані як обертові ЗК.

Запобіжні конструкції встановлюються в приміщеннях будівель або пожежних відсіків категорій А і Б.

За допомогою ЗК надмірний тиск в приміщенні при аварійному вибуху знижується до допустимої величини (Р_доп). При проектуванні будівель вибухонебезпечних виробництв надмірний тиск приймають, як правило, від 3 до 5 кПа. Нижнє значення надмірного тиску відповідає будівлям, конструкції яких не розраховані на дію аварійного вибуху. При зменшенні Р_доп площа запобіжних конструкцій збільшується.

Якщо необхідна площа отворів перекривних ЗК не може бути розміщена в стінах будівлі і ліхтарях, то їх слід розташовувати в покритті вибухонебезпечного приміщення; при цьому легкоскидні покриття можуть бути достатньо ефективними тільки при порівняно великому значенні надмірного тиску вибуху.

У будівлях і приміщеннях вибухонебезпечних виробництв повинна бути виключена можливість руйнування основних несучих і захищаючих конструкцій при розрахунковій величині вибухових навантажень. Допускаються пошкодження конструкцій випадкового характеру, що не впливають на їх міцність і стійкість, а також експлуатаційні характеристики, і що вимагають незначних матеріальних витрат на ліквідацію цих пошкоджень.

 

Об'ємно-планувальні і конструктивні рішення.

Форма вибухонебезпечних приміщень повинна бути по можливості простою. Елементи несучих, захищаючих і огороджувальних конструкцій, а також устаткування не повинні приводити до значної інтенсифікації вибухового горіння ГС унаслідок звуження перетинів приміщень на шляху розповсюдження полум'я.

При розробці об'ємно-планувальних рішень вибухонебезпечних приміщень необхідно прагнути до того, щоб лінійні розміри їх по довжині, ширині і висоті не більше ніж в п'ять разів відрізнялися один від одного.

Запобіжні конструкції слід розміщувати якомога ближче до очікуваних місць займання горючої суміші (ГС), що утворюється в аварійних ситуаціях у вибухонебезпечному приміщенні.

За відсутності даних про місця можливого займання ГС в приміщеннях, лінійні розміри яких по довжині, ширині і висоті не більше ніж в три рази відрізняються один від одного, ЗК слід розміщувати рівномірно за площею стін приміщення, а при необхідності і в його покритті.

У сильно витягнутих в довжину приміщеннях ЗК розташовують, як правило, в бічних стінах по довжині приміщення, а також в його покритті. У приміщеннях, що мають велику висоту (більше 6 м), ЗК розміщують переважно в їх стінах.

У отворах, що відокремлюють вибухонебезпечні приміщення від інших виробничих приміщень, слід встановлювати двері, люки, ворота і т.д., які не повинні руйнуватися або відкриватися під дією надмірного тиску. За наявності відкритого отвору в стіні між двома приміщеннями обидва приміщення повинні вважатися вибухонебезпечними навіть в тому випадку, якщо виникнення або займання ГС можливі тільки в одному приміщенні.

В приміщеннях, де можуть утворюватися вибухонебезпечні пальні суміші, поверхня стін, стель і підлог повинна бути гладкою, без борозен, без виступаючих елементів і ніш. Кути і пази між підлогами і стінами повинні бути згладжені і закруглені.

У одноповерхових виробничих будівлях вибухонебезпечних виробництв слід приймати найменшу сітку колон, що задовольняє технологічним вимогам.

Багатоповерхові виробничі будівлі в обох напрямах координаційних осей проектуються переважно у вигляді рамних або рамно-зв'язкових систем. Зв'язкові каркаси застосовувати для вибухонебезпечних будівель не рекомендується.

Стики з'єднань елементів рекомендується виконувати жорсткими для створення ефективніших статично невизначних систем і забезпечення просторової жорсткості будівель.

Стекла засклення приміщень можуть працювати достатньо ефективно як ЗК тільки в тому випадку, якщо час утворення отворів у віконних палітурках при руйнуванні стекол буде набагато менше тривалості горіння ГС. Одним з прийомів, що забезпечує розтин стекол, зокрема різних розмірів, є їх надрізка або ослаблене кріплення скла.

При дефлаграційному горінні ГС навантаження, що діє на стекла, може бути прийнята рівній надмірному тиску Р_ф, що виникає в приміщенні, помноженому на коефіцієнт, рівний 1,2.

Руйнівними ЗК в світлоаераційних і аераційних ліхтарях використовуються стекла глухого скління і що відкриваються всередину стулок і фрамуг віконних палітурок, а обертовими ЗК – стулки, що відкриваються назовні, і фрамуги віконних палітурок.