О взрывах природного газа и их последствиях в многоэтажном жилом секторе

УДК 614.83

О ВЗРЫВАХ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯХ В МНОГОЭТАЖНОМ ЖИЛОМ СЕКТОРЕ Е. А. Сушко, А. М. Зайцев, А. А. Кашникова, Д. С. Черных

Анализируются статистические материалы по взрывам природного газа в жилом секторе нашей страны, а также данные по человеческим жертвам и материальным потерям. Показана актуальность темы, намечены пути профилактического, организационного и технического решения проблемы

Ключевые слова: взрыв, природный газ, жилой сектор, жертвы.

Введение. Взрыв это — физический или/и химический быстропротекающий процесс горения с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на строительные конструкции зданий и сооружений и окружающую среду.

В последнее годы на территории нашей страны участились случаи взрывов природного газа в жилых домах.

1. Анализ последствий взрыва природного газа в жилом секторе. По данным ОАО «Рос-газификация», ежегодно в жилом секторе (быту) происходят порядка 230 различных инцидентов (чрезвычайных происшествий), связанных с использованием газа. При этом возрастает число погибших: например, в 2012 году погибло 130 человек (80 % в результате отравления оксидом углерода, 20 % в результате взрывов газовоздушной смеси и пожаров) [1].

«Ростехнадзор» возложил вину за произошедшее именно на человеческий фактор: по статистике, эпицентры взрыва в подавляющем большинстве случаев находятся внутри квартир.

Сушко Елена Анатольевна, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой пожарной и промышленной безопасности, Воронежский ГАСУ; Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-53-21, e-mail: vgasupb@mail. ru Зайцев Александр Михайлович, канд. техн. наук, доц., проф. кафедры пожарной и промышленной безопасности, Воронежский ГАСУ; Россия, г. Воронеж, тел.: 8-951-567-80-29

Кашникова Анастасия Александровна, студент кафедры пожарной и промышленной безопасности, Воронежский ГАСУ; Россия, г. Воронеж, тел.: 8-950-770-66-10, e-mail: vip. nasty.nastenka@mail.ru Черных Дарья Сергеевна, аспирант кафедры пожарной и промышленной безопасности, Воронежский ГАСУ; Россия, г. Воронеж, тел.: 8-961-295-17-99

© Сушко Е. А., Зайцев А. М., Кашникова А. А., Черных Д. С., 2013

Отрицательные последствия взрывов в жилом секторе можно разделить на следующие категории (рис 1):

- повреждение и обрушение зданий (уничтожение жилого фонда);

- гибель и травмирование людей;

- материальный ущерб;

- психологическое воздействие на население;

- загрязнение окружающей среды.

800

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Рис. 1. График изменения числа взрывов природного газа в жилом секторе нашей страны, количество погибших и материальных потерь за последние 10 лет

Попытаемся проанализировать сложившуюся ситуацию.

Согласно вступившему в силу в мае 2006 года постановлению правительства ответственность за исправное состояние газовых плит и колонок лежит на самих жильцах [2]. За их же счет проводится и ремонт газового оборудования, что недешево, поэтому собственники привычно решают сэкономить. И, как показывает статистика, такая экономия приводит к очень плачевным результатам!

Со взрывами бытового газа следует бороться несколькими путями. Рассмотрим их по отдельности.

Предупредить взрыв — значит, прежде всего, не допустить утечку газа. Если не брать во внимание случаев преднамеренных действий, то взрывоопасные газовоздушные смеси образуются в результате неисправностей газового оборудования. Вот с ними и надо бороться.

Способы борьбы с неисправностями общеизвестны: необходимо проводить периодические профилактические работы по устранению утечек, хозяевам квартир нужно обращать особое внимание на детей, престарелых, социально опасных личностей. Бдительность хозяев квартиры гарантирует безопасность, возможно, всего подъезда.

Профилактика взрывов бытового газа — это профилактика бытового газового оборудования. Такая услуга должна быть обязательной, и ее цену следует включать в себестоимость газа.

В настоящее время уже выпускаются газовые плиты с автоматическим отключением подачи газа при заливе пламени.

Для того чтобы снизить количество взрывов бытового газа и количество возгораний, которые последовали за взрывом (рис. 2), необходимо усилить пропагандистскую и профилактическую работу среди населения. Если каждый пользователь будет знать и безукоризненно выполнять нормы безопасной эксплуатации газового оборудования, то следует ожидать, что статистические показатели снизятся в несколько раз.

Рис. 2. Взрыв жилого дома в Томске 25 февраля 2013 г.

Очень часто взрывы природного газа приводят к разрушению остекления, разрушению несущих и ограждающих строительных конструкций. Нередко в результате взрывов происходит обрушение целых подъездов жилых домов, как это показано на рис. 3.

Необходимо подчеркнуть, что квартиры, где используется природный газ, с точки зрения взры-вопожаробезопасности относится к категории Б [3]. На промышленных предприятиях для защиты от взрывов уже при проектировании предусматриваются взрывозащитные клапана, легкосбрасываемая кровля и специальное остекление, которое легко

разрушается при взрывах. Что касается защиты квартир, то в качестве своего рода предохранительного клапана для сброса избыточного давления и защиты здания от разрушения можно рассматривать окна.

Этот вопрос заслуживает более подробного рассмотрения.

Рис. 3. Обрушение дома в Астрахани 27 февраля 2012 г.

2. Возможные пути решения проблем. С

точки зрения физики то, что происходит при воспламенении газа на кухне от спички или от искры при взрывоопасной концентрации (5—14 %), это быстрое сгорание газовоздушной смеси. Это приводит к моментальному повышению давления в помещении. Например, если кухня размером 3*3*2,5 м будет вся заполнена стехиометрической смесью природного газа с воздухом и произойдет зажигание этой смеси, то давление в таком замкнутом объеме может составить примерно 0,8 МПа, усилие на междуэтажные перекрытия может достичь максимального размера 7106 Н (700 тс) [4]. Естественно, и перекрытия и стены будут разрушены, вышележащие строительные конструкции будут приподняты, а затем тоже обрушены, т. е. полностью разрушится некоторая часть многоэтажного дома, как показано на рис. 3.

А если на кухне будет окно с обычной деревянной рамой с крупными переплетами и стеклами толщиной 2 мм, которые разрушатся уже при избыточном давлении 0,005 МПа, и площадь открывшегося при этом отверстия будет не менее 1,5 м2, то горение газа и истечение продуктов сгорания будут компенсировать друг друга, давление на кухне не поднимется выше 0,005 МПа, и, следовательно, здание не получит никаких разрушений.

Однако в настоящее время широко используются пластиковые стеклопакеты, которые разрушаются при гораздо более высоком давлении и, таким образом, не выполняют взрывозащитную функцию, что приводит в нарастанию отрицательных последствий взрывов природного газа в жилом секторе.

Для того чтобы устройство сброса давления взрыва было эффективным, оно должно вскрываться при достаточно низком давлении и иметь достаточно большую площадь проходного сечения, чтобы после его вскрытия рост давления в защищаемом объеме был исключен.

Легкосбрасываемая кровля может быть установлена только на верхних этажах, поэтому вряд ли может быть рекомендована для широкого применения в жилых домах, а окна — это, пожалуй, основное средство взрывозащиты, причем вполне пригодное для взрывозащиты кухонь. Главное, чтобы окно разрушалось при минимальном давлении и чтобы вскрывшееся в результате этого отверстие было достаточно большим. Приведенное выше соотношение (0,05 м2 на 1 м3) рекомендуется СНиП для взрывоопасных производственных зданий, а не для бытовых помещений жилых зданий [5].

Известно, что стекло легче разрушается если оно тоньше и больше по площади. СНиП прямо устанавливают, что стекло может выполнять роль взрывозащиты при толщине 3, 4 и 5 мм, при площади не менее соответственно 0,8; 1 и 1,5 м2. Армированное стекло вообще не может использоваться для этих целей.

Проблема взрывозащиты кухонь в жилых домах в последнее время усложнилась тем, что в них стали устанавливать современные металлопластиковые окна с многослойными стеклопакетами. Такие окна обеспечивают лучшую тепло- и шумои-золяцию, они менее доступны для проникновения в квартиру злоумышленника, имеют ряд других бесспорных преимуществ. Но их также неоспоримый недостаток в том, что они слишком прочны.

Возможно, именно по причине очень широкого распространения металлопластиковых окон и наблюдается всплеск количества катастрофических взрывов, связанных с бытовым газом. Если раньше при взрыве бытового газа на кухне с окном со слабой деревянной рамой и 2-миллиметровыми стеклами страдали (получали ожоги) только жильцы одной квартиры, то теперь прочные металлопластиковые окна со стеклопакетами превратили кухни в своего рода «мины», угрожающие всему подъезду.

Но данный недостаток металлопластиковых окон вполне может быть устранен их разработчиками и изготовителями. Для этого достаточно лишь предусмотреть специальное слабое звено в конструкции их крепления в оконном проеме, например, в виде срезного штифта или другого ослабленного крепежного элемента. При этом не надо думать, что, если окно будет иметь специально ослабленное крепление, то через него легко будет проникнуть в квартиру. Для того чтобы вылетело окно площадью 1,2 м2 при давлении 0,005 МПа, на него должна подействовать сила более чем полтонны. Приложить такое усилие к окну снаружи злоумышленнику вряд ли удастся [6].

Крепление окна может быть даже шарнирным, чтобы оно не вылетало полностью из оконно-

го проема, а, например, поворачивалось и после сброса давления взрыва возвращалось на место.

На наш взгляд, по вопросу устройства окон на кухнях и в других бытовых помещениях, где используется бытовой газ, необходимо разработать специальный технический регламент. Разработке такого регламента должны предшествовать серьезные научные исследования, включающие не только глубокие теоретические обоснования, но и натурные испытания в полигонных условиях [7, 8].

Однако разработчикам и изготовителям металлопластиковых окон уже сейчас можно рекомендовать разработать типоряд специальных конструкций окон для кухонь разных размеров и провести их испытания, например, на зданиях, подлежащих сносу. Такие впечатляющие эксперименты с соответствующей киносъемкой будут не только достаточно обоснованным научным подтверждением их эффективности, но и хорошей рекламой.

Следует отметить, что вышибные проемы и легкосбрасываемая кровля позволяют предотвратить разрушение основных несущих строительных конструкций и здания в целом, но ожоги и другие поражения людей, находящихся в данном помещении, при этом не исключаются.

Выводы. На основе проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

- обеспечение взрывобезопасности в жилом секторе является актуальной проблемой, поскольку растет количество взрывов природного газа, человеческих жертв и материального ущерба, в том числе от разрушений строительных конструкций зданий;

- в средствах массовой информации не проводится пропагандистских мероприятий по обеспечению взрывопожаробезопасности в жилом секторе;

- необходимо усилить проведение профилактических работ по предупреждению пожаров и взрывов в жилом секторе соответствующими службами газового хозяйства и государственного пожарного надзора;

- необходимо повысить уровень государственного пожарного надзора по обеспечению взры-вопожаробезопасности на объектах строительства;

- строительным, промышленным, научноисследовательским организациям следует усилить работу по обеспечению за счет технических, технологических или иных методов взрывозащиту жилого сектора при возникновении взрывоопасной концентрации природного газа.

В заключение необходимо отметить, что основной причиной взрывов является невнимательное отношение жильцов к эксплуатации газовых приборов (залив их или неисправность оборудования) и отсутствие необходимого в этом случае проветривания помещения. В результате образуется взрывоопасная концентрация газовоздушной смеси, которая при возникновении источников зажигания может привести к взрывам и другим тяжелым последствиям.

Библиографический список

1. Официальный сайт Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидациям стихийных бедствий. — (http://www.mchs.gov.ru). — (01.09.2013).

2. О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам: постановление Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006 г. № 307 // Российская газета. — 2006. — 1 июня. — № 4081.

3. ОНТП 24-86. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. — М.: ВНИИПО МВД СССР. — 25 с.

4. Правила противопожарного режима в Российской Федерации. — М.: Омега-Л, 2012. — 86 с. — (Безопасность и охрана труда).

5. СНиП II-90-81. Производственные здания промышленных предприятий [утв. постановлением Гос. комитета СССР по делам строительства от 7 декабря 1981 г. № 202]. — М.: Стройиздат 1982. — 15 с.

6. Обучающие материалы. Теоретические основы горения и взрыва. — http://bezop-pogar.ru/obuchayushhie-materialy-teoreticheskie-osnovy-goreniya-i-vzryva.html). —

(01.09.2013).

7. Sushko, Ye. A. «Development of the Technique for Calculation of Efficient Modes of Operation of Ventilation Systems of Industrial Premises», Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering / Ye. A. Sushko, K. N. Sotnikova, S. L. Karpov // Construction. Architecture. Transport. — 2011. — № 2. — С. 143.

8. Облиенко, А. В. Экспериментальные исследования закономерностей распределения пожаровзрывоопасных веществ в промышленных помещениях / А. В. Облиенко, С. О. Потапова, Е. А. Сушко // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2010. — № 3 (19). — С. 154—163.

References

1. Oficial'nyj sajt Ministerstva Rossijskoj Fede-racii po delam grazhdanskoj oborony, chrezvychajnym situaciyam i likvidaciyam stixijnyx bedstvij. — (http://www.mchs.gov.ru). — (01.09.2013).

2. O poryadke predostavleniya kommunal'nyx uslug grazhdanam: postanovlenie Pravitel'stva Rossijskoj Federacii ot 23 maya 2006 g. № 307 // Rossijskaya gazeta. — 2006. — 1 iyunya. — № 4081.

3. ONTP 24-86. Opredelenie kategorij pomeshhenij i zdanij po vzryvopozharnoj i pozharnoj opasnosti. — M.: VNIIPO MVD SSSR. — 25 s.

4. Pravila protivopozharnogo rezhima v Rossijskoj Federacii. — M.: Omega-L, 2012. — 86 s. — (Bezopas-nost' i oxrana truda).

5. SNiP II-90-81. Proizvodstvennye zdaniya pro-myshlennyx predpriyatij [utv. postanovleniem Gos. komiteta SSSR po delam stroitel'stva ot 7 dekabrya 1981 g. № 202]. — M.: Strojizdat 1982. — 15 s.

6. Obuchayushhie materialy. Teoreticheskie osnovy goreniya i vzryva. — http://bezop-pogar.ru/obuchayushhie-materialy-teoreticheskie-osnovy-goreniya-i-vzryva.html). —

(01.09.2013).

7. Sushko, Ye. A. «Development of the Technique for Calculation of Efficient Modes of Operation of Ventilation Systems of Industrial Premises», Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering / Ye. A. Sushko, K. N. Sotnikova, S. L. Karpov // Construction. Architecture. Transport. — 2011. — № 2. —

S. 143.

8. Oblienko, A. V. E'ksperimental'nye issledova-niya zakonomernostej raspredeleniya pozharovzryvoopasnyx veshhestv v promyshlennyx pomeshheniyax / A. V. Oblien-ko, S. O. Potapova, E. A. Sushko // Nauchnyj vestnik Voro-nezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arxitektura. — 2010. — № 3 (19). — S. 154—163.

ABOUT THE EXPLOSIONS OF NATURAL GAS AND THEIR CONSEQUENCES IN HIGH-RISE RESIDENTIAL SECTOR

Sushko E. A.,

PhD in Engineering, Assoc. Prof.,

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering;

Russia, Voronezh, tel.: (473)271-53-21, e-mail: vgasupb@mail.ru Zajcev A. M.,

PhD in Engineering, Assoc. Prof.,

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering;

Russia, Voronezh, tel.: 8-951-567-80-29 Kashnikova A. A.,

Student,

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering;

Russia, Voronezh, tel.: 8-950-770-66-10, e-mail: vip.nasty.nastenka@mail.ru Chernyx D. S.

PhD student,

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering;

Russia, Voronezh, tel.: 8-961-295-17-99

The paper analyses the statistical materials in explosions of natural gas in the residential sector of our country, as well as data on casualties and material losses. The urgency of this theme, the ways of preventive, institutional and technical problem solution.

Keywords: explosion, natural gas, the residential sector, the victim.