Взрывчатые вещества – это химические соединения или сме­си, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за рас­ширения и огромного давления способны произвести ме­ханическую работу.

Взрывчатые вещества можно разделить на группы:

· инициирующие, которые обладают огромной чувствитель­ностью к внешним воздействиям (удару, наколу, нагреву) и используются для подрыва основного заряда ВВ;

· бризантные – менее чувствительные к внешним воздействи­ям. Они имеют повышенную мощность, подрываются в ре­зультате детонации;

· метательные – это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.

Взрывчатые вещества характеризуются:

· чувствительностью к внешним воздействиям (ударам, свету, наколу);

· теплотой превращения при взрыве;

· скоростью детонации;

· бризантностью (мощностью), которая зависит от скорости де­тонации;

· фугасностью (работоспособностью).

Часто причиной пожаров и взрывов является образование топ­ливо-, паро- или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возника­ют как следствие разрушения емкостей с газом, коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. Особенно опасными потенциальными источниками взрывов могут оказаться предприятия высокой категории пожаро- и взрывоопасности. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключа­ется истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м³ воздуха содержится 21 л про­пана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание.

Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества. Одной из причин этого является электризация жид­костей и сыпучих веществ при их транспортировке по трубопрово­дам, когда напряженность электрического поля может достичь 30 кВ/см. Необходимо учитывать, что разность потенциа­лов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт.

Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС) обычно пред­шествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрыво­опасной концентрации. Поэтому в закрытых аппаратах необходи­мо создавать инертную среду, обеспечивать достаточную прочность аппарата и наличие противоаварийной защиты. До 90 % аварий свя­зано с взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60 % та­ких взрывов  происходит  в закрытой аппаратуре и трубопроводах.

Ацетилен в определенных условиях способен к взрывному раз­ложению при отсутствии окислителей. Выделяющейся при этом энергии (8,7 МДж/кг) достаточно для разогрева продуктов реакции до температуры 2 800 °С. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду. Но для ацетилена возможен вариант, когда часть газов сгорает, а остальная сжима­ется и детонирует. В этом случае давление может вырасти в сотни раз. Температура самовоспламенения ацетилена зависит от его дав­ления:

Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления, например, ацетилена (0,15 – 2,5 МПа), так как при слу­чайных перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при боль­шой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость рас­пространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4 % (по объему), равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действи­ем источника света. Поэтому к зданиям, где используется ацети­лен, запрещается делать пристройки для производства хлора, сжи­жения и разделения воздуха.

Часто при ручном вскрытии железных барабанов с карбидом кальция происходит искрообразование, что приводит к взрывам. К тому же надо всегда учитывать возможность присутствия в бара­бане влаги. При взрыве топливо-воздушной смеси (ТВС) образуется очаг поражения с ударной волной и световым  излучением («огненный шар»). В очаге взрыва ТВС можно выделить три сферические зоны (рис. 5.1).

Зона I – зона детонационной волны. Находится в пределах об­лака взрыва. Радиус зоны определяется по формуле:

,

где R₁ – радиус зоны I, м; Q – масса сжиженного газа, т. В пределах зоны I избыточное давление можно считать посто­янным и равным 1700 кПа..

Зона II – зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва ТВС в результате ее детона­ции. Радиус зоны II в 1,7 раза больше радиуса зоны I, то есть

R₂ = 1,7R₁,

а избыточное давление по мере удаления уменьшается до 300 кПа..

Зона III – зона действия ударной воздушной волны (УВВ). Здесь формируется фронт УВВ.

Ударная воздушная волна (УВВ) – наиболее мощный поража­ющий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникно­вению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные про­дукты взрыва при стремительном расширении производят резкий  удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до значительно­го давления и плотности, нагревая до высокой температуры. Такое сжатие происходит во все стороны от центра взрыва, образуя фронт УВВ.

Вблизи центра взрыва скорость распространения УВВ в не­сколько раз превышает скорость звука. Но по мере движения ско­рость ее распространения падает. Снижается и давление во фронте. В слое сжатого воздуха, называемого фазой сжатия УВВ (рис. 5.2), наблюдаются наибольшие разрушительные последствия. По мере движения давление во фронте УВВ падает и в какой-то момент достигает атмосферного, но будет продолжать уменьшаться из-за снижения температуры. При этом воздух начнет движение в обрат­ном направлении, то есть к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется зоной разрежения.

Ударная воздушная волна характеризуется следующими параметрами:

1) избыточным давлением. Определяется разностью  между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением:

Р_изб = Р_ф – Р_атм.

Измеряется в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см²) или паскалях (1 кг/см² = 100 кПа). При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон;

2) скоростным напором воздуха (динамической нагрузкой). Облада­ет метательным действием. Измеряется в  килограммах на квадратный сантиметр или паскалях. Совместное воздействие этих двух параметров УВВ приводят к разру­шениям объектов и человеческим жертвам;

3) временем распространения УВВ (Т_р). Измеряется в секундах;

4) продолжительностью действия фазы сжатия на объект (Т_д). Измеряется в секундах;

5) избыточным давлением во фронте УВВ (Р_изб). Опре­деляется по формуле:

,

где Р_изб – избыточным давлением во фронте УВВ, Па; q – тротиловый эквивалент взрывчаты веществ, кг; R – расстояние от центра  взрыва, м.

Скоростной напор воздуха зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом УВВ и равен:

,

где V – скорость частиц воздуха за фронтом УВВ, м/с; ρ – плотность воздуха за фронтом УВВ, кг/м³.

Воздействие УВВ на человека может быть косвенным или непос­редственным. При косвенном поражении УВВ, разрушая построй­ки, вовлекает в движение огромное количество твердых частиц, ос­колков стекла и других предметов массой до 1,5 г при скорости до 35 м/с. Так, при избыточном давлении примерно 60 кПа плотность таких опасных частиц достигает 4500 шт./м². Наибольшее количество пострадавших – жертвы косвенного воздействия УВВ.

При непосредственном поражении УВВ наносит людям крайне тяжелые, тяжелые, средние или легкие травмы.

Крайне тяжелые травмы (обычно несовместимые с жизнью) возникают при воздействии избыточного давления величи­ной свыше 100 кПа.

Тяжелые травмы (сильная контузия организма, поражение внутренних органов, потеря конечностей, сильное кровоте­чение из носа и ушей) возникают при избыточном давле­нии 100 – 60 кПа.

Средние травмы (контузии, повреждения органов слуха, кровотечение из носа и ушей, вывихи) имеют место при избыточном давлении 60 – 40 кПа.

Легкие травмы (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) наблюдаются при избыточном давлении 40 – 20 кПа.

Ударная воздушная волна приводит к разрушениям, характер ко­торых зависит от нагрузки, создаваемой УВВ, и реакции предмета на действия этой нагрузки. Поражения объектов, вызванные УВВ, можно характеризовать степенью их разрушений.

В зоне полных разрушений восстановить разрушенные объекты невозможно. Наблюдается массовая гибель всего живого. Зона занимает до 13 % всей площади очага поражения. Здесь полностью разрушены строения, до 50 % противорадиационных укрытий (ПРУ), до 5 % убежищ и подземных коммуникаций. На улицах образуются сплошные зава­лы. Сплошных пожаров не возникает из-за сильных разрушений, срыва пламени ударной волной, разлета воспламенившихся об­ломков и засыпки их грунтом. Эта зона характеризуется избыточным давлением свыше 50 кПа.

Зона сильных разрушений занимает площадь до 10 % очага пора­жения. Строения сильно повреждены,  убежища и коммунальные сети сохраняются, 7 – 5 % укрытий сохраняют свои защитные свой­ства. Есть местные завалы, зоны сплошных пожаров. Зона харак­теризуется избыточным давлением 0,3 – 0,5 кг/см² (30 – 50 кПа).

Зона средних разрушений наблюдается при избыточном давле­нии 0,2 – 0,3 кг/см² (20 – 30 кПа) и занимает площадь до 15 % очага поражения. Строения получают средние разрушения, а защитные сооружения и коммунальные сети сохраняются. Могут быть мест­ные завалы, участки сплошных пожаров, массовые санитарные потери среди незащищенного населения.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлени­ем 0,1 – 0,2 кг/см² (10 – 20 кПа) и занимает до 62 % площади очага поражения. Строения получают слабые повреждения (разрушения перегородок, дверей, окон), могут быть отдельные завалы, очаги пожаров, а у людей – травмы.

За пределами зоны слабых разрушений возможны нарушения остекления и несущественные разрушения. Население способно оказывать самопомощь. Рельеф местности влияет на распространение УВВ: на склонах холмов, обращенных в сторону взрыва, давление выше, чем на равнинной местности (при крутизне скло­на 30° давление на нем на 50 % выше), а на обратных склонах – ниже (при крутизне склона 30° – в 1,2 раза ниже). В лесных масси­вах избыточное давление может оказаться на 15 % выше, чем на открытой местности, но по мере углубления в лес скоростной напор уменьшается.

Метеоусловия оказывают влияние только на слабую УВВ, то есть с избыточным давлением менее 10 кПа. Летом наблюдается ослабление УВВ по всем направлениям, а зимой ее усиление, особенно в направлении ветра. Дождь и туман оказыва­ют влияние на УВВ при избыточном давлении до 300 кПа (при 30 кПа и среднем дожде УВВ ослабляется на 15 %, а при ливне – на 30 %). Снегопад не снижает давления в УВВ.