Способы тушения торфяных пожаров

В зависимости от водно – минерологических условий различают три типа торфа: низинный, переходный и верховой. Оценки толщины слоя торфа и содержания в нём углерода затруднены. Средняя толщина слоя оценивается примерно в 1,5÷2,3 м. Местами мощности торфяных залежей могут достигать до 10 метров. Определение по ссылке Торфяной лесной пожар.

Возникновение и развитие

Для действующих торфопредприятий причины воспламенения торфа могут быть самые различные – самовозгорание, искры от техники, неосторожное обращение с огнем, удары молнии, теплота солнечных лучей, трение.

На природных залежах торфа или на осушенных торфяниках – болотах, которые были осушены путем прокладки специальной сети осушительных каналов (дренажной сети) и заброшенных полях торфопредприятий в подавляющем большинстве случаев причиной возникновения торфяного пожара становится поджог, и лишь в редчайших исключительных случаях – самовозгорание.

Загорания торфа на полях добычи и в местах хранения происходят в течение всего года. Наибольшее число загораний приходится, как правило, на вторую половину второго квартала и первую половину третьего. При этом торфяники могут гореть и в зимнее время года.

Торф содержит в себе соединения способные легко окисляться при температуре 60-70 °С. Самовозгорание торфа, происходящее под влиянием взаимосвязанных физических, биохимических и химических процессов, ведет к выделению большого количества тепла.

При 600 °С и более в течение нескольких дней торф превращается в обугливающуюся пористую сухую массу, так называемый «полукокс».

Начинается самовозгорание торфа, причем этот процесс резко ускоряется при проникновении в него кислорода воздуха.

В среднем при горении выделяется около 13000 кДж/кг, а у полукокса эта величина достигает 25000 кДж/кг, в очаге температура горения может достигать 1000 °С.

Развитие торфяных пожаров обусловлено комплексом климатических, метеорологических, топографических факторов. Оно зависит от продолжительности засушливого периода, напряжения и скорости ветра, интенсивности солнечной радиации, времени суток, температуры воздуха, влажности, структуры и уплотнения торфяной залежи, степени разложения торфа, рельефа местности, наличия преград огню, уровня степени грунтовых вод и многих других условий.

Торфяной пожар перемещается во все стороны с малой скоростью – до нескольких метров в час и может длиться продолжительное время. Заглубляясь в нижние слои торфа до минерального грунта или уровня грунтовых вод, горение может распространяться на десятки и сотни метров от входного отверстия, лишь местами выходя на поверхность. Если пожар возник от загорания напочвенного покрова, то возможно заглубление огня в органический слой почвы сразу в нескольких местах. Наиболее интенсивное развитие происходит примерно с 10-17 часов, во второй половине дня скорость распространения огня постепенно снижается, и во многих случаях в ночное время пожар не развивается.

Снижение скорости развития торфяных пожаров в вечерние и особенно ночные часы объясняется тем, что в это время испарение влаги из торфяной залежи в несколько раз меньше чем днем, кроме того, ночью выпадает роса, причем наибольшее увлажнение происходит 3-7 часов, повышается влажность воздуха, как правило стихает ветер. Интенсивное развитие пожара в утренние часы объясняется тем, что под воздействием солнечной радиации происходит усиленно испарение влаги из торфяной залежи, которая быстро подсыхает, что увеличивает ее склонность к воспламенению. Торф, который ночью продолжительное время тлел, утром вновь воспламеняется, с ускоренным развитием пожара.

Такая особенность торфяных пожаров несет много нюансов связанных с обнаружением и тушением торфяных пожаров. Так торфяной пожар может развиться даже после его тушения, если очаг был недостаточно пролит водой. Поэтому тушение очагов торфа с контролем качества и обязательным последующим окарауливанием,

В зависимости от количества очагов торфяные пожары делятся на одноочаговые и многоочаговые. По глубине прогорания торфяные пожары классифицируются на слабые, средние и сильные. Слабый торфяной пожар характеризуется глубиной прогорания не более 25 сантиметров, средний имеет величину этого показателя от 25 до 50 сантиметров и для сильного торфяного пожара глубина прогорания составляет величину более 50 сантиметров. Горение обычно происходит в режиме «тления», то есть в беспламенной фазе как за счёт кислорода, поступающего вместе с воздухом, так и за счёт его выделения при термическом разложении сгораемого материала.

Бороться с развившимися торфяными пожарами (вторая и третья стадии) достаточно сложно, и требует привлечения значительных сил и средств. Даже небольшое промедление в обнаружении пожара, применении средств пожаротушения может привести к быстрому распространению огня на значительных площадях.

При горении торфа, как при любом другом пожаре, выделяется тепло. Часть его расходуется на нагрев продуктов горения и вместе с ними рассеивается в окружающую среду, другая — излучается, расходуется на нагрев подстилающего горящий торф грунта, на нагрев торфа, находящегося около зоны горения.

Если количество тепла, выделяемое при сгорании торфа, меньше суммы всех неизбежных при этом расходов его, горение прекратится. Этот закон лежит в основе тактики тушения торфяных и лесных пожаров. Уменьшить скорость тепловыделения в зоне горения торфа на полях или на поверхности штабелей или прекратить его совсем можно несколькими способами. Это достигается методами охлаждения участвующих в реакции веществ, изоляции горючих веществ от зоны горения или от окисления, разбавления горючего материала, находящегося в зоне горения, негорючим веществом, химического торможения реакции горения.

Известно, что торф не может гореть на поверхности полей, если влажность низинного торфа превышает 69 %, а верхового – 72 %.

Следовательно, для прекращения горения такого торфа на поверхности полей и штабелей достаточно повысить его влажность до этих показателей. Торф с более низкой степенью разложения прекращает гореть при меньшей влажности.

На практике чаще всего применяют охлаждение и изоляцию горючих веществ. Как уже указывалось, торф с высокой влажностью в пожарном отношении не опасен.

Повысить его влажность можно, смачивая водой, подаваемой в зону горения, или перемешивая с торфом из нижних слоев залежи. С повышением влажности торфа теплоотдача его при горении сильно уменьшается, в результате снижаются температура в зоне пожара и потери тепла в окружающую среду.

Увеличить скорость теплоотдачи из зоны горения в окружающую среду можно и при усиленном охлаждении горящего торфа до температуры, которая ниже температуры самовоспламенения. Этого можно достичь подачей в зону горения воды, сырого торфа или другого негорючего вещества со значительной теплоемкостью.

Вода считается наиболее доступным и эффективным средством тушения пожаров. Но она, имея большой коэффициент поверхностного натяжения, плохо смачивает сухой торф. По оценкам на увлажнение сухого торфа используется только 5–8 % всей подаваемой воды. Остальная ее часть стекает к подошве штабеля, пропитывает подстилающую – его торфяную залежь. Снизить коэффициент поверхностного натяжения воды и благодаря этому уменьшить ее подачу в зону горения помогает растворение в ней ряда поверхностно-активных веществ.

Для надежного тушения торфяного пожара в среднем нужна примерно одна тонна воды на квадратный метр тлеющего торфяника.

На практике чаще всего применяют охлаждение и изоляцию горючих веществ. Как уже указывалось, торф с высокой влажностью в пожарном отношении не опасен. Повысить его влажность можно, смачивая водой, подаваемой в зону горения, или перемешивая с торфом из нижних слоев залежи. С повышением влажности торфа теплоотдача его при горении сильно уменьшается, в результате снижаются температура в зоне пожара и потери тепла в окружающую среду.

Особенности горения торфяников

• быстрое распространение огня по поверхности торфяного поля, возникновение новых очагов в результате прогарания торфа и перебрасывания горящих частиц и искр на значительные расстояния при сильном ветре, а также образование огненного смерча;
• распространение огня на близлежащие населенные пункты, объекты, сельскохозяйственные угодья, лесные массивы, штабели и караваны торфа;
• обрушение поверхностного слоя при образовании прогаров внутри месторождения, внезапное падение растущих в этой зоне деревьев, провалы людей и техники в прогары;
• выделение большого количества дыма с задымлением значительной территории.

Тактика тушения

Средства и способы тушения конкретного торфяного пожара зависят от многих факторов, связанных с площадью возникшего пожара, глубины залегания торфа, наличия поблизости водоемов, подъездных путей, имеющейся в наличии техники и средств для тушения, рельефом местности и т.д. Основные технические средства используемые для тушения торфяных пожаров представлены в приложении А.

В основном на практике при тушении торфяных пожаров применяются следующие способы:

1) Проливание торфа водой (иногда со смачивателем). При таком способе обеспечить требуется расход воды 1 тонну на 1 м² горящей площади. Тушат торфяники подачей воды из рукава с помощью пожарных насосных станций (ПНС) и высоконапорных мотопомп, при этом, как правило, в группе со ствольщиком требуется работа не менее 3 человек, которые помимо переноса рабочей рукавной линии с помощью ручного инструмента раскапывают и перемешивают пласты торфяника. Для обеспечения районов, где имеется дефицит воды, осуществляется строительство промежуточных водоёмов, которые заполняют водой.

Для осуществления водоснабжения, актуальным является использование современной мощной водоподающей техники, например насосно-рукавные комплексов типа «Поток» и «Шквал». Для увеличения смачивающей способности воды могут применяться смачивающие поверхностно-активные вещества (ПАВ). В перечень сертифицированных составов, обладающих пенообразующими и, в большинстве случаев, смачивающими свойствами, входят около 150 наименований. При тушении почвенных или торфяных пожаров дозировка раствора огнетушащего состава сильно зависит от глубины (мощности) слоя торфа.

Так средний расход растворов ПАВ составляет около 1 м³ раствора на 4 м³ торфа. В связи с экологическими вопросами применение различных ПАВ для тушения крупных многоочаговых торфяных пожаров не целесообразно.

Для тушения торфяных пожаров могут применяться только «мягкие» пенообразователи. Быстро разлагаемые и умеренно разлагаемые пенообразователи условно относят к биологически «мягким» пенообразователям Их применение более эффективно при ликвидации небольших возгораний торфа. Категорически не рекомендуется использовать фторсодержащие пенообразователи в связи с тем, что они являются биологически не разлагаемыми продуктами, которые, попадая в почву и водоёмы, способны вызвать экологические проблемы.

2) При неглубоком залегании торфа (до 15 см) – снятие торфяного слоя до грунта тракторами и бульдозерами с одновременной подачей воды для увлажнения покрова перед ножом, перемешивания и увлажнения торфа.

3) При небольших очагах – «уколы» торфяными стволами типа ТС-1 и ТС-2 через 30-40 см в 2 ряда вокруг очага пожара. Ствол ТС-1 с закрытым краном вводится на всю глубину прогара и открывается кран для подачи воды. Время подачи 6-16 секунд в зависимости от прогорания торфяной залежи. Затем вынимают ствол, отступают на 0,3-0,4 метра и снова втыкаю ствол для подачи воды. Для успешной локализации пожара необходимо пройти со стволом второй ряд скважин параллельно первому и расположенному от него на 0,3-0,4 метра. При глубине прогара более 2 метров необходимо использовать ствол ТС-2.

4) В ряде случаев при тушении горящего торфа (слоем 20-25 см) эффективным является навал на него бульдозером мокрого или сильно влажного торфа при толщине 40-45 см с последующим уплотнением всего слоя весом бульдозера. Данный способ достаточно эффективен при тушении торфяных пожаров в зимний период времени, однако его применение связано с высоким риском попадания техники в прогары.

5) В случае многоочаговых торфяных пожаров, тушение целесообразно производить путём, на которой находятся очаги горения. Как правило, канавы рекомендуется копать шириной 0,7-1,0 м² и глубиной до минерального грунта или грунтовых вод. При проведении земляных работ используется специальная техника: канавокопатели, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры, другие машины, пригодные для этой работы. Однако этот способ в настоящее время требует значительных временных затрат, и зачастую полностью локализовать площадь горящих торфяников не удаётся. Это связано с рельефом местности, глубиной залегания торфа и т.д.

Необходимо подчеркнуть неэффективность устройства на торфяниках противопожарных канав, не доходящих до воды или минерального грунта. Такие полосы не являются преградой для огня, а наоборот, нарушение образовавшегося на торфяных почвах растительного покрова и выброс на поверхность измельченного торфа создает повышенную опасность распространения пожара.

Перспективные способы ликвидации

Для обеспечения водой пожарных машин и насосных станций, а также для аккумуляции необходимого количества воды в противопожарных канавах целесообразно устраивать противопожарные водоемы, объемом воды не менее 100 м³. На наиболее пожароопасных участках следует прокопать противопожарную канаву шириной 1 м и глубиной до минерального грунта. Также для остановки торфяного пожара, возникшего на самом болоте, следует прокопать противопожарную канаву поперек этого участка. Канавы соединяется с противопожарным прудом и закрываются запрудами. Противопожарный водоемом и канавы следует регулярно прочищать, а также убирать свалившиеся на канавы деревья, т.к. по ним возможен переход огня и дальнейшее его распространение.

На рис. 1 показано возможное расположение противопожарных барьеров: противопожарный водоем, противопожарные канавы, минерализованная полоса; а также переезды через противопожарные канавы. Данные инженерные сооружения позволяют защитить торфяное болото от пожара наступающего из леса, а также остановить, распространяющийся огонь, на самом огнеопасном участке болота.

Рис. 1. Схематическое изображение противопожарных барьеров на болоте:

1 – противопожарный водоём; 2 – система противопожарных канав; 3 – минерализованная полоса; 4 – переезд.

Использование взрывчатых веществ

(с проведением предварительного определения границ торфяного пожара)

Суть способа заключается в прокладке кротодренов на нижнем уровне залегания торфяного пласта, в котором прокладывается шнуровое взрывчатое вещество, после чего производят его подрыв с образованием рва, на дне которого формируется противопожарный разрыв из минерального слоя земли.

Эффективность этого способа тушения можно повысить, если предварительно определить размеры и форму прогаров в торфяных пластах.

Простейшим ручным методом уточнения границы действующей кромки горения в торфяном слое является осторожное протыкание почвы с помощью заостренной жерди (шеста) через 0,4…0,5 м и определение таким образом наличие подпочвенного горения (ниши). ВНИИПО предлагает использовать для картографирования прогаров геофизические методы разведки, применяемые в настоящее время в основном для выявления полезных ископаемых или картографирования геологических структур, дна океана, толщины ледниковых покровов в океане. При этом геофизические методы дают наилучшие результаты, когда физические свойства исследуемых и картографируемых пород существенно отличаются от свойств граничащих с ними пород. В нашем случае это может быть граница между слоем почвы и подземным торфяным прогаром.

Среди всего разнообразия видов геофизических методов определения границ торфяного пожара можно использовать, например, сейсмическую и электрическую (электромагнитную) разведку.

Принцип действия сейсмической разведки основан на том, что в твердом теле при внезапном приложении силы возникают упругие колебания, или волны, называемые сейсмическими, сферически распространяющиеся от источника возбуждения. Сведения о внутреннем строении подземного пространства получают по результатам анализа времен пробега сейсмических волн от источника колебаний к регистрирующим устройствам (времена пробега волн зависят от плотности среды на их пути).

Генерируются сейсмические волны или искусственными взрывами в неглубоких скважинах, или с помощью механических вибраторов.

Электроразведка основана на дифференциации различных пород по электромагнитным свойствам. Характер электромагнитных полей, обусловленных как искусственными, так и естественными источниками, определяется геоэлектрическим строением изучаемого участка. Некоторые геологические объекты в определенных условиях способны создавать собственные электрические поля. По выявленной электромагнитной аномалии можно делать выводы, направленные на решение поставленных задач.

При электроразведке измеряются амплитуды электрических и магнитных составляющих поля, а также их фазы.

Для апробации и отработки новых технологий борьбы с торфяными пожарами необходимо проводить исследования в области:

• применения геофизических методов картографирования горящих объемов торфа;
• взрывных технологий оконтурирования горящих площадей торфяников;
• использование гидромониторов для размывания горящих площадей торфополей.

Применение полевых магистральных трубопроводов

Опыт тушения лесоторфяных пожаров показывает, что перспективно использовать полевые магистральные трубопроводы (ПМТ), состоящие на оснащении Вооруженных Сил Российский Федерации. Впервые в отечественной практике наиболее масштабно их использовали в августе 1972 г. при ликвидации массовых пожаров в центре и на востоке европейской части страны, где лесные и торфяные пожары распространились на огромную территорию (Московская, Рязанская, Владимирская, Нижегородская и другие области).

Трубопроводные части оснащены комплектами ПМТ с условными диаметрами труб 100, 150 и 200 мм, предназначенных для транспортировки светлых нефтепродуктов (при необходимости – нефти и воды) в полевых условиях на большие расстояния.

Каждый комплект представляет собой инженерно-технический комплекс, состоящий из труб, средств перекачки и другого оборудования, с помощью которого можно развернуть магистральную линию или необходимое количество локальных линий суммарной протяженностью до 150 км. Для ПМТ характерны: высокая скорость монтажа и использование в любых географических условиях. Сборно-разборная конструкция полевых трубопроводов позволяет оперативно перемещать комплекты ПМТ (полностью или по частям) всеми видами транспорта, быстро развертывать их на выбранных направлениях, вести перекачку воды до выполнения задачи и демонтировать. Для оперативных расчетов принято считать, что команда из десяти человек за 1 ч монтирует 1 км трубопровода диаметром 150 мм или 1, 2 км диаметром 100 мм.

Каскады плотин

Данный способ приведен в «Рекомендациях по тушению торфяных пожаров на осушенных болотах». При тушении таких глубоких торфяных пожаров, успевших распространиться на большие площади, единственной возможной тактикой может оказаться обводнение (затопление) горящей площади путём создания каскадов плотин и иногда при помощи выкапывания новых каналов, перенаправляющих воду. При нехватке воды на такое подтопление можно создавать вокруг горящих очагов и групп очагов глубокие, до подстилающего грунта, замкнутые в кольцо канавы. Эти канавы по возможности заполняются водой. После такой локализации очагов в дальнейшем усилия сосредоточивают на предотвращении перебрасывания искр и частиц тлеющего торфа на ещё не горящие участки. Канавами следует окружать группы очагов или весь многоочаговый пожар.

Нередко, особенно в весенний период, действующие очаги тления торфа можно в буквальном смысле слова «утопить». Для этого создают временные плотины на осушительных канавах немного ниже горящего очага или используют существующие системы регулирования стока воды. Для профилактики торфяных пожаров может быть проведено обводнение. При этом важно помнить, что иногда неверный расчёт стока, неверная оценка допустимого перепада уровня воды между верхним и нижним бьефом плотины приводят к разрушению плотины, к нежелательному подтоплению дорог и т. п.

Создание плотины и подъём уровня воды позволяют получить необходимый запас воды для тушения, а также ограничивают возможное распространение огня.

Метод перемешивания тяжелой техникой

(без использования воды)

Тяжёлой гусеничной техникой можно воспользоваться для разбора завалов, создания плотин и дорог, а также непосредственно для тушения торфяника. В настоящее время применение данного способа ограничивается условиями безопасности, в связи с высокой опасностью попадания техники в прогары.

Тушение непосредственно гусеничной техникой производится путём перемешивания горящего торфа с влажным не горящим торфом или с подстилающим негорючим грунтом. Тушение начинают с краёв очага, концентрически продвигаясь к центру. За один заход захватывают на нож бульдозера до половины горящего торфа. Дополнительно перемешивают и продавливают получившуюся массу гусеницами. Этот метод можно также применять, используя экскаваторную технику для перемешивания тлеющего торфа с глубокими слоями влажного торфа или со слоями подстилающего минерального грунта.

При продолжительном и глубоком горении торфяника и при отсутствии переувлажнённого торфа близко к поверхности технология перемешивания бульдозерами не применяется. В таких условиях слишком высок риск провалиться в прогары, слишком мешает большое количество завалов. Для обнаружения прогаров так же перспективно применение сейсмической и электрической (электромагнитной) разведки, описанной выше. Большие объёмы тлеющего материала сильно нагревают механизмы во время перемешивания горящего торфа с подстилающим грунтом. Попытки тушить глубокие и обширные очаги только бульдозерами, без тушения водой, приводят к частому возобновлению тления. Иногда, после неудачных попыток такого тушения, ситуация только ухудшается, поскольку тление продолжается в перемешанных и получивших доступ воздуха нагромождениях торфа. Перемешивание с помощью бульдозеров горящего торфа с негорючим грунтом без тушения водой может быть эффективно только на неглубоких торфяниках.

Дополнительно по теме из раздела «Литература»:

1. Рекомендации по тушению торфяных пожаров на осушенных болотах. Опыт работы добровольных лесных пожарных. Г.В. Куксин, М.Л. Крейндлин, Н.А. Коршунов, 2015
2. Противопожарная защита и тушение пожаров. Книга 6 (леса, торфа, лесосклады). Теребнев В.В., Артемьев Н.С., Грачев В.А., Сабинин О.Ю. Москва, 2006
3. Учебно-методическое пособие: Тушение лесных пожаров. Государственное бюджетное учреждение Архангельской области “Служба спасения”, 2013
4. Справочник добровольного лесного пожарного (составлен: Федеральное агентство Лесного хозяйства, ФБУ “Авиалесоохрана”, Общество добровольных лесных пожарных, Гринпис России)
5. Методические рекомендации по применению сил и средств для тушения лесных пожаров (утверждены главным военным экспертом, генерал-лейтенантом Чижиковым Э.Н. 16.07.2014 за номером 2-4-87-9-18)
6. Методика тушения ландшафтных пожаров (утверждена заместителем Министра Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, генерал-лейтенантом внутренней службы Беляевым Л.А. от 14 сентября 2015 года за номером 2-4-87-32-ЛБ)