К вопросу о применении ствола пробойника при ликвидации ландшафтных пожаров и пожаров в сельской местности

Введение

Ландшафтные пожары, включая торфяные, характеризуются сложностью обнаружения и ликвидации скрытых очагов, значительной протяженностью кромки горения и высокой зависимостью развития обстановки от метеорологических и геоморфологических факторов. Традиционные способы тушения (поверхностное орошение, засыпка грунтом, устройство минерализованных полос) сохраняют практическую значимость, однако при глубинном тлении торфа и при труднодоступности очага их эффективность ограничена.

По оценочным данным, ежегодно в Российской Федерации фиксируются десятки тысяч лесных пожаров на суммарной площади до нескольких миллионов гектаров. К регионам с повышенной пожарной опасностью относятся, в частности, территории Поволжья, Сибири, Забайкалья, Дальнего Востока и Урала. Анализ публикаций показывает, что результативность тушения определяется не только выбранным способом воздействия, но и скоростью реагирования, возможностью доставки сил и средств, обеспеченностью водой, техническими ресурсами, а также качеством разведки и контроля ликвидации тления [1,2].

Чердачные помещения относятся к наиболее сложным участкам для ведения боевых действий по тушению пожара вследствие ограниченной высоты, плотной застройки конструктивными элементами, наличия утеплителей, воздушных зазоров и скрытых путей распространения пламени. Для чердаков характерно быстрое развитие пожара по деревянным конструкциям и утеплителям, а также формирование протяженных очагов тления. Дополнительную опасность создают высокая задымленность, слабая освещенность и ограниченная возможность применения традиционных стволов из за малых габаритов проходов и невозможности безопасного выхода к участку горения. При позднем обнаружении тушение нередко сводится к трудоемкому вскрытию кровли и перекрытий с последующей подачей огнетушащих веществ «по вскрытию», что увеличивает время локализации и величину ущерба. Актуальной задачей является поиск средств, позволяющих обеспечить адресную подачу огнетушащего вещества в труднодоступное пространство с минимизацией разборки конструкций и снижением риска для личного состава.

Цель работы — обобщить особенности применения ствола пробойника при ликвидации скрытых очагов горения в природной среде (торф) и в условиях сельской застройки (чердачные и иные труднодоступные полости), а также определить факторы, ограничивающие эффективность данного средства.

Методы исследования: В исследовании применялись методы анализа научных трудов, обобщения опыта пожарно-спасательных подразделений и сравнительного анализа тактических приемов подачи огнетушащих веществ при пожарах торфа и в чердачных помещениях.

Основная часть

Одним из ключевых условий успешной локализации и ликвидации ландшафтного пожара является оперативность реагирования и возможность доставки сил и средств к очагу. Для природных пожаров важное значение принимает ресурсное обеспечение водой, оборудованием и подготовленным персоналом. Существенную роль в успешной ликвидации таких пожаров играет инженерная техника, предназначенная для устройства заградительных полос и повышения доступности к участкам тушения [3].

А.В. Жердев, И.В. Андреев отмечают, что очаг торфяного пожара необходимо тушить с привлечением двух бульдозеров, оснащенных тросами на случай нештатных ситуаций [4]. Данный тезис следует трактовать как минимально безопасное организационное требование к механизированным работам на торфяниках (в том числе с точки зрения эвакуации техники), а не как универсально достаточную «норму сил и средств» для ликвидации очага. В реальной обстановке потребность в ресурсах определяется площадью и глубиной тления, обводненностью, удаленностью водоисточников, наличием подъездов и возможностью длительного мониторинга. Практика показывает, что для развившегося пожара двух единиц инженерной техники, как правило, недостаточно: требуется сочетание инженерных мероприятий, организации подвоза (перекачки) воды, проливки, а также повторного контроля и дотушивания [5,6].

Тушение торфяных пожаров может продолжаться значительное время, поэтому важным элементом является контроль качества тушения с применением технических средств (например, щуп термометр), а также мониторинг обстановки на месте пожара с применением БЛА с тепловизионным модулем для выявления повторных термоточек [7].

С.В. Романов, В.О. Макарова отмечают, что тушение торфяных пожаров – процесс длительный, трудозатратный и требующий высоких капитальных и эксплуатационных затрат [8]. По мнению авторов М.А. Лосева, Л.В. Найверт, приоритет отдается разработке и внедрению современных технологий для тушения торфяных пожаров. В последние десять лет во время тушения лесоторфяных пожаров были апробированы следующие новые образцы противопожарной робототехники: дистанционно-управляемая установка пожаротушения ЛУФ-60; мобильные роботизированные комплексы пожаротушения ЕЛЬ-4 и ЕЛЬ-10; мобильная установка, роботизированная газо-водяного тушения (МРУГВТ); роботизированный комплекс «КЕДР» в составе двух машин для тушения низовых лесных и торфяных пожаров [9]. При этом эффективность неизбежно зависит от координации действий пожарно спасательных подразделений, лесоохраны и органов местного управления.

Для воздействия на скрытые очаги тления применяются стволы, обеспечивающие подачу воды (или иных огнетушащих веществ) непосредственно в глубину очага. В ликвидации скрытых полостей особое место занимают «прошивающие» решения — стволы с наконечником, позволяющим прокалывать верхний слой материала и вводить струю в область тления.

Подача огнетушащего вещества под давлением обеспечивает формирование канала ввода и последующее распространение воды в прилегающих объемах (по трещинам, пористости, пустотам), повышая глубину охлаждения и снижая вероятность повторного развития тления при условии корректного выбора точек ввода и достаточного времени проливки Ствол пробойник целесообразно рассматривать как специализированное средство адресной подачи огнетушащего вещества в труднодоступные зоны:

– в природной среде — в толщу торфа при глубинном тлении; – в условиях застройки — в скрытые полости и помещения (чердаки, межбалочные пространства, пустоты ограждений), когда прямой доступ к очагу ограничен конструкциями.

Конструктивно ствол пробойники (СП) обеспечивает механическое вскрытие преграды (в пределах возможностей конкретной модели) и формирование канала ввода огнетушащего вещества. Наличие режимов регулирования расхода и давления позволяет адаптировать подачу к условиям тушения (плотность материала, глубина очага, удаленность источника воды, требования по безопасности работ). Важно отметить, что для широкого применения и оценки устойчивой эффективности стволов пробойников требуется дальнейшая проработка сценариев использования в различных условиях (тип торфа, степень обводненности, наличие корневых систем, особенности кровельных и стеновых конструкций и др.), а также установление критериев контроля качества проливки и прекращения тления.

Для практического применения целесообразно выделять типовые группы СП по конструктивным признакам и задаче:

По назначению наконечника и способности к перфорации:

– СП для мягких (волокнистых) и слабоуплотненных сред (торф, перегной, утеплитель низкой плотности) – усиленный наконечник, рассчитанный на прокол без предварительного сверления. Приоритетом является глубина ввода и стойкость к засорению.

– СП для строительных оболочек и настилов (кровельные и ограждающие конструкции) – наконечник повышенной прочности, иногда с возможностью работы через заранее выполненное отверстие. Приоритетом является контролируемое введение в полость при минимальном вскрытии.

– СП комбинированного применения – допускают работу по торфу и по легким ограждениям, но с ограничениями по «тяжелым» покрытиям.

– По типу формируемой струи:

– Компактная струя. Целесообразна для доставки воды на глубину и при необходимости «пробить» локальный канал в плотной среде; применима при торфяных очагах с выраженной глубиной тления при условии контроля увлажнения прилегающих объемов.

– Распыленная (мелкодисперсная) струя.

Эффективна при воздействии на тление в пористых (волокнистых) материалах и в полостях чердаков за счет лучшего теплообмена и «заполнения» объема капельно аэрозольной фазой; требует контроля парообразования и путей дымоудаления.

– Комбинированные режимы (переключаемые). Предпочтительны для чердаков и смешанных сценариев, когда требуется чередовать «доставку» и «обработку объема».

По компоновке и включению в рукавную линию:

– Насадка (ствол) на рукавной линии (типовое подключение). Проще развертывание и замена, но ограничения по эргономике и работе в стесненных условиях.

– Отдельный перфорирующий модуль с распылителем. Удобнее для точного позиционирования, но требует слаженности расчета и времени на сборку.

Обобщая сказанное можно выделить рекомендации по применению, а именно: для торфа и корнеобитаемых участков целесообразно применять модели, устойчивые к засорению и допускающие компактную/комбинированную струю; для чердаков и межконструкционных пустот лучше использовать модели с режимом распыла и возможностью контролируемого ввода через кровлю/ обшивку с минимальным вскрытием.

По обобщению практики применения СП в типовых сценариях (локальные термоточки торфяного тления; скрытые очаги в чердачных полостях при ограниченном доступе) отмечаются следующие ориентировочные эффекты:

– Сокращение времени создания доступа к очагу (чердаки, полости): за счет отказа от масштабного вскрытия по сравнению с тактикой «по вскрытию» при сопоставимых условиях доступа и численности расчета.

– Сокращение времени локализации скрытого очага (при корректной разведке и выборе точек ввода) за счет более ранней подачи огнетушащих веществ в зону горения.

– Снижение суммарного расхода воды при торфяных очагах по сравнению с длительным поверхностным орошением за счет адресного введения воды в глубину тления и уменьшения «пролива по поверхности» без достижения активной зоны. – Снижение травмоопасности в части факторов «работа на высоте/под кровлей/при разборке»: в практике отмечается тенденция к уменьшению числа опасных операций и времени их выполнения; корректная количественная оценка требует накопления статистики по подразделениям и одинаковой классификации инцидентов.

Указанные оценки следует рассматривать как ориентировочные. Для усиления доказательной базы в дальнейшем целесообразно проводить натурные эксперименты по единому протоколу: фиксировать время стадий (разведка— ввод—локализация—дотушивание), суммарный расход воды, число точек ввода, повторные термоточки по тепловизору (термометрии).

Для сельской местности характерна малоэтажная застройка и наличие кровельных конструкций из листовых материалов (металлочерепица, профнастил, шифер и др.), а также значительная доля горючих элементов перекрытий. Возгорания в чердачных помещениях относятся к трудноразведываемым: очаг может развиваться в местах, ограниченных несущими элементами, а вскрытие конструкций нередко сопровождается рисками обрушения и увеличением ущерба.

Применение ствола пробойника (рис. 1) позволяет подать огнетушащее вещество непосредственно в зону горения через кровельное покрытие или ограждающие конструкции, не прибегая к масштабному демонтажу. Это обеспечивает сокращение времени на создание доступа и потенциально снижает травмоопасность работ за счет уменьшения времени пребывания личного состава в опасной зоне. Одновременно метод требует строгого соблюдения мер безопасности и корректной организации работ (разведка, выбор точки ввода, контроль распространения воды и пара) [10].

Предлагаемое решение основано на применении ствола пробойника (далее — СП) как средства адресной подачи огнетушащего вещества в труднодоступные полости чердака. Конструктивно СП представляет собой жесткий перфорирующий элемент (наконечник), обеспечивающий пробивание облицовки (настила), и распыляющую часть, формирующую струю (компактную, распылённую либо комбинированную — в зависимости от модели). Подача осуществляется от рукавной линии диаметра 51 (77) мм с возможностью включения в схему ствола распылителя либо насадка на рукав.

Ключевой тактический эффект СП заключается в возможности «работы по полости» через точку ввода без создания крупного проема. Это особенно важно для чердаков, где чрезмерное вскрытие усиливает приток воздуха и может привести к интенсификации горения. При наличии признаков тления (низкая видимость пламени при высокой температуре и дымовыделении) применение СП с мелкодисперсным распылом и смачивающими добавками может повысить эффективность воздействия на пористые и волокнистые материалы.

Рис.1. Ствол-пробойник (пример конструктивного исполнения) для подачи огнетушащего вещества в труднодоступные очаги К преимуществам ствола пробойника целесообразно отнести:

– повышение эффективности воздействия на глубинные очаги тления и скрытые зоны горения за счет адресной подачи ОТВ; – потенциальное снижение суммарного расхода воды по сравнению с поверхностным орошением при правильном выборе точек ввода и режима подачи; – повышение безопасности личного состава за счет сокращения необходимости непосредственного проникновения в опасные зоны и уменьшения объема вскрытия конструкций; – возможность применения в составе комбинированной тактики (минерализованные полосы, инженерная техника, мониторинг БЛА, тепловизионный контроль и др.).

– К ограничениям и факторам, снижающим эффективность, относятся:

– потребность в достаточной мощности насосного оборудования для обеспечения требуемых параметров подачи; – трудоемкость и временные затраты на ввод в плотные или армированные элементы (а также ограничения по глубине при наличии камней, корней, строительных преград); – необходимость квалифицированного выбора точек ввода (при ошибке возможно «попадание в пустоту» и снижение эффективности); – повышенные требования к контролю качества ликвидации (термометрия, повторная разведка, тепловизионный контроль); – риск вторичного ущерба от пролива (в застройке) при отсутствии контроля путей стекания воды. Кроме того, применение ствола пробойника имеет ряд ограничений. Во-первых, эффективность снижается при наличии многослойных кровельных конструкций с металлическими листами или плотными покрытиями, требующими предварительного отверстия. Во-вторых, при неопределенной локализации очага возможна подача вещества «в пустоту», что увеличит расход и время без эффекта. В-третьих, при недостаточном контроле за проливом воды возрастает риск ущерба нижним помещениям.

Отдельно следует учитывать опасность парогазового воздействия на личный состав при подаче воды в сильно разогретую полость: интенсивное парообразование ухудшает видимость и может повысить тепловую нагрузку. Поэтому важно обеспечить выход дыма по организован - ному пути и соблюдать дистанцию (положение) ствольщика относительно направления выхода продуктов горения.

Необходимо отметить, что предлагаемое оборудование с положительной стороны зарекомендовало себя в ходе тушения торфяного пожара происшедшего в г. Екатеринбурге в 2022 году, при этом отказа работы оборудования в течении двух недель не было выявлено. Кроме того, личный состав подразделений Екатеринбургского пожарно-спасательного гарнизона также отмечает в лучшую сторону использование ствола-пробойника при тушении пожаров в чердаках без вскрытия кровли что связано с быстрым вводом огнетушащего вещества в зону горения и сокращением времени на создание доступа.

Для формирования статистически сопоставимой базы по применению СП целесообразно вести учет (по карточкам выезда/отчетам подразделений) по единому набору показателей: тип объекта (торф/здание), доступность очага, количество точек ввода, режим струи, расход ОТВ, время этапов (разведка — ввод — локализация — дотушивание), наличие повторных термоточек при контроле, а также объем вынужденного вскрытия конструкций. Такой подход позволяет перейти от качественных оценок к сопоставимым количественным выводам и корректно сравнивать тактические схем. В современной тактике тушения применяются различные средства для адресной подачи огнетушащего вещества в труднодоступные зоны: это стволы зарубежного производства (piercing nozzle, США), ручные пробойники с комплектами сменных насадок (Россия, Китай), а также модули с дистанционным управлением, интегрируемые в робототехнические комплексы («ЕЛЬ», «КЕДР», «ЛУФ-60» и др.). Для сравнения: пирсинг-стволы американских моделей (например, TFT Piercing Nozzle) имеют длину 1,2–1,5 м, оснащаются распылителем и защитой от засорения, могут использоваться для подавления подповерхностных возгораний и подачи пеносмеси. Стволы отечественных модификаций, имея сопоставимые габаритные параметры, могут отличаться универсальностью крепления и адаптацией под стандартные рукавные линии, а также эксплуатационной ремонтопригодностью в подразделениях.

Экономическая эффективность использования ствола пробойника проявляется в снижении прямых и косвенных потерь: уменьшается разрушение кровель (экономия материалов и стоимости восстановления), сокращаются затраты труда (уменьшение количества человеко часов), снижаются повреждения имущества за счет адресного воздействия, а также уменьшается водопотребление, что особенно важно при работе на удаленных объектах и ограниченных водоисточниках.

На примере одного пожара в чердаке жилого трехэтажного дома ущерб при тактике вскрытия кровли с учетом восстановительных работ может составлять порядка 3 млн руб. В подобных случаях применение СП потенциально снижает долю разрушений конструкций и позволяет уменьшить объем восстановительных работ при сопоставимых условиях развития пожара и доступности очага.

Для оценки эффективности применения устройства использованы параметры: время создания доступа к очагу (t1), время локализации горения/тления (t2), суммарный расход воды (Q). Экспериментальные сравнения проводятся между двумя тактическими схемами (применение ствола-пробойника и традиционный способ вскрытия конструкций, и подача огнетушащих веществ в зону горения). Перечисленные параметры фиксируются с контролем сопоставимых исходных условий (мощность очага, материалы ограждений, удаленность от водоисточников). Итоговые показатели рассчитываются в относительных величинах:

− Относительное сокращение времени:; − Относительное снижение расхода:; − Интегральный показатель (если нужно объединить): −.

где + =1, коэффициенты задаются экспертно (например, в зависимости от дефицита воды/рисков конструкций).

Таким образом, ствол пробойник следует рассматривать как комплементарный инструмент: он дополняет классические подходы, повышая эффективность именно там, где поверхностное воздействие и стандартные стволы оказываются недостаточными.

Заключение

Проведенный анализ подтверждает, что ликвидация торфяных и иных ландшафтных пожаров требует комплексного подхода, включающего оперативную доставку сил и средств, ресурсное обеспечение, инженерные мероприятия, а также качественную разведку и контроль прекращения тления. Ствол пробойник является перспективным средством адресной подачи огнетушащих веществ в труднодоступные очаги тления в торфяных залежах и в скрытые полости строительных конструкций, что особенно актуально для сельской местности и малоэтажной застройки. Рациональное применение ствола пробойника возможно при соблюдении следующих условий: достаточная насосная производительность; корректный выбор точек ввода; сочетание с мониторингом (в том числе тепловизионным) и методами контроля качества тушения; взаимодействие с инженерной техникой и традиционными способами локализации. Ограничения метода связаны с препятствиями в среде (корни, камни, элементы конструкций), трудоемкостью работ и повышенными требованиями к организации безопасности. В качестве направления дальнейшей работы целесообразно проведение натурных испытаний по единому протоколу для получения сопоставимых количественных показателей эффективности в типовых сценариях.