破拆排煙技術(shù)在火場(chǎng)中的應(yīng)用研究

摘要：現(xiàn)代建筑所發(fā)生的火災(zāi)往往會(huì)造成人員重大傷亡，而主要原因?yàn)榛饒?chǎng)中形成的有毒性的高溫有害煙氣導(dǎo)致人員出現(xiàn)窒息、中毒和昏迷等現(xiàn)象。如何才能有效解決建筑火場(chǎng)中的排煙問(wèn)題，已經(jīng)逐漸成為消防救援中急需解決的難題之一。在建筑火場(chǎng)中，煙氣的溫度一般較高，會(huì)給人們?cè)斐蓢?yán)重的傷害，同時(shí)也助長(zhǎng)了火災(zāi)的快速蔓延。由此，針對(duì)建筑火場(chǎng)中的高溫?zé)煔獾臄U(kuò)散，以及阻礙其擴(kuò)散的影響因素進(jìn)行深入的研究與探討，能夠?yàn)橄谰仍ぷ魈峁椭??；诖耍恼轮饕獙?duì)破拆排煙技術(shù)在火場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望為相關(guān)的研究者和技術(shù)人員提供參考。關(guān)鍵詞：破拆排煙技術(shù);火場(chǎng);應(yīng)用火場(chǎng)中的滅火技術(shù)具備極強(qiáng)的實(shí)踐性。在火場(chǎng)中必須科學(xué)合理地應(yīng)用各種滅火技術(shù)，才能有效降低火災(zāi)損失及人員傷亡?；饒?chǎng)中往往存在著大量有毒性的濃煙和氣體，嚴(yán)重阻礙消防人員順利開展滅火與救援工作，從而造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以，需要采用科學(xué)而有效的技術(shù)幫助消防救援人員進(jìn)入火場(chǎng)，對(duì)火災(zāi)及被困人員情況進(jìn)行全面?zhèn)刹楹途仍?。由此，破拆排煙成了滅火救援過(guò)程中一種至關(guān)重要的技術(shù)。如果想要更安全、更準(zhǔn)確地實(shí)施滅火救援工作，就必須對(duì)煙氣以及燃燒物的性質(zhì)、狀況和規(guī)律等進(jìn)行全面掌握，如此才可以保障救援工作的快速實(shí)施。而排煙指的是將建筑物內(nèi)的高溫?zé)煔饪焖倥懦?，從而幫助消防救援人員開展工作。一、火場(chǎng)中煙氣的擴(kuò)散與流動(dòng)造成的危害概述煙氣指的是物質(zhì)經(jīng)過(guò)燃燒反應(yīng)分解所產(chǎn)生的含有較高熱量的氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)物質(zhì)和空氣進(jìn)行混合形成的有害氣體。煙氣的擴(kuò)散流動(dòng)的快慢取決于溫度及流動(dòng)方向?；馂?zāi)初期的煙氣在水平方向的流動(dòng)擴(kuò)散速度通常是0.3m/s，劇烈期為0.5～3m/s。而火災(zāi)初期煙氣在垂直方向上的流動(dòng)擴(kuò)散速度較快，一般可達(dá)到3～4m/s。因此，在建筑物的管道井或者樓梯間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”，由于其中的抽力較大，所以煙氣向上流動(dòng)擴(kuò)散的速度會(huì)更快，通常為6～8m/s，甚至可能超出這個(gè)范圍?；饒?chǎng)中的煙氣對(duì)人員所造成的主要危害是有毒氣體極易導(dǎo)致窒息、灼傷等情況[1]。（一）煙氣導(dǎo)致火場(chǎng)中的人員出現(xiàn)窒息和中毒等現(xiàn)象經(jīng)過(guò)燃燒所形成的濃煙及有毒氣體，其中可能會(huì)含有一氧化碳、氫氰酸及氯化氫等物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)人體產(chǎn)生麻醉、刺激及窒息的作用，從而導(dǎo)致火場(chǎng)中被困者和消防救援人員無(wú)法正常呼吸，極易使他們出現(xiàn)窒息和中毒的情況。這也是導(dǎo)致高層建筑物火災(zāi)被困人員傷亡的最主要的原因之一，在火場(chǎng)中由于中毒和窒息造成的人員死亡占據(jù)了很大比重。煙氣中的氧氣含量通常均低于人體正常生理需求的氧氣量。一般情況下，空氣中氧氣的含量減少至15%以下，人體肌肉的活動(dòng)能力也會(huì)隨之降低;當(dāng)空氣中氧氣的含量下降至10%～14%時(shí)，人會(huì)出現(xiàn)四肢無(wú)力、神志不清的情況，甚至不能清楚地分辨方向;下降至6%～10%時(shí)，人就會(huì)出現(xiàn)昏迷的情況。因此，對(duì)于火場(chǎng)中被困的人員來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致其死亡的主要原因在于煙氣中氧氣的含量在較短時(shí)間內(nèi)下降至6%左右。而在一些火災(zāi)中，火場(chǎng)空氣中氧氣的含量甚至下降到了3%左右，由此可知在火場(chǎng)中的人員如果無(wú)法從現(xiàn)場(chǎng)快速逃離，那么后果是極其嚴(yán)重的。（二）火場(chǎng)中的高溫?zé)煔鈱?duì)被困人員產(chǎn)生的傷害經(jīng)過(guò)燃燒所產(chǎn)生的煙氣其中包括水蒸氣含有極高的熱能，在潮濕、高溫的環(huán)境中，人們很容易被嚴(yán)重燙傷。火場(chǎng)中的煙氣通常溫度較高，在室內(nèi)火場(chǎng)中，煙氣的溫度能夠達(dá)到幾百攝氏度，這也是導(dǎo)致人員傷亡的原因之一。尤其是一些地下建筑物，其火場(chǎng)中的溫度可以超過(guò)1000℃。在火場(chǎng)高溫?zé)煔庵?，人們的忍耐力是極其有限的。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)溫度達(dá)到65℃時(shí)，一般人們可以在較短時(shí)間內(nèi)忍耐;當(dāng)溫度接近100℃時(shí)，人們就會(huì)出現(xiàn)虛脫情況，繼而完全失去逃生能力;當(dāng)溫度高達(dá)120℃時(shí)，在十五分鐘內(nèi)會(huì)對(duì)人體造成無(wú)法恢復(fù)的傷害。因此，當(dāng)消防救援人員進(jìn)入火場(chǎng)的高溫環(huán)境時(shí)，將會(huì)很難有效完成救援任務(wù)，從而導(dǎo)致滅火救援行動(dòng)失敗[2]。（三）火場(chǎng)中的煙氣會(huì)降低能見度火場(chǎng)中的煙氣具備極強(qiáng)的減光性，一般情況下，可見光的波長(zhǎng)在0.4～0.7微米之間，而火場(chǎng)中煙氣所含有的煙粒子的直徑能夠達(dá)到幾微米至幾十微米，也就是說(shuō)，煙粒子的直徑比可見光的波長(zhǎng)要大，與此同時(shí)，這些煙粒子也是不透光的，它們能夠完全遮擋住可見光。當(dāng)煙氣在擴(kuò)散流動(dòng)的時(shí)候，由于可見光會(huì)遭遇到煙粒子的遮擋，從而極大地降低了能見度，這是煙氣減光性的真實(shí)表現(xiàn)。眾所周知，煙霧越濃，能見度越低。經(jīng)過(guò)燃燒所形成的煙氣會(huì)極大地阻礙人們的視線，導(dǎo)致人們?cè)诨饒?chǎng)的煙氣中無(wú)法清楚地分辨方向，即使被困者對(duì)環(huán)境很熟悉，這時(shí)候也難以辨認(rèn)。如此會(huì)使火場(chǎng)中的人員產(chǎn)生恐懼、驚慌失措的情緒，會(huì)使滅火及人員疏散等工作難以順利開展。在火場(chǎng)的煙氣環(huán)境中，人員可以正確分辨方向、逃離危險(xiǎn)的能見度不得低于5m，當(dāng)能見度低于3m時(shí)，人員就會(huì)很難逃離火場(chǎng)。煙氣所具備的遮光性常常會(huì)使火場(chǎng)的能見度急劇下降，導(dǎo)致人的視線被嚴(yán)重遮擋，從而使消防救援人員無(wú)法尋找到救援對(duì)象和起火點(diǎn)，如此必然會(huì)嚴(yán)重阻礙消防救援工作的順利開展，進(jìn)而錯(cuò)失最佳的機(jī)會(huì)。（四）火場(chǎng)中的煙氣是導(dǎo)致火勢(shì)快速蔓延的主要原因物質(zhì)未經(jīng)過(guò)充分燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳，其和空氣混合以后可以持續(xù)燃燒，甚至可能會(huì)發(fā)生爆炸;而經(jīng)過(guò)燃燒以后的產(chǎn)物含有極高的熱量，會(huì)通過(guò)輻射和對(duì)流產(chǎn)生新的燃燒點(diǎn)，導(dǎo)致火場(chǎng)中的其他物質(zhì)快速燃燒，從而發(fā)生轟燃現(xiàn)象，因此煙氣是火勢(shì)在短時(shí)間內(nèi)快速發(fā)展與蔓延的主要因素之一。尤其是室內(nèi)的火災(zāi)所產(chǎn)生的煙氣溫度較高，其會(huì)把其中的眾多物質(zhì)加熱至起火點(diǎn)，與此同時(shí)，產(chǎn)生大量的可燃性的氣體，此時(shí)如果突然打開門窗，伴隨著大量新鮮空氣快速涌入，那么極有可能發(fā)生爆燃現(xiàn)象，進(jìn)而使火勢(shì)在極短的時(shí)間內(nèi)快速發(fā)展與蔓延[3]。二、破拆排煙技術(shù)對(duì)火場(chǎng)煙氣的擴(kuò)散流動(dòng)產(chǎn)生的影響在消防救援過(guò)程中，消防人員是否能夠?qū)ㄖ镆约捌渲械臉?gòu)件進(jìn)行快速破拆，會(huì)對(duì)消防救援工作的順利開展產(chǎn)生直接的影響，甚至還會(huì)直接關(guān)系到消防人員的生命安全。一般情況下，火場(chǎng)中所使用的破拆方法主要包括切擴(kuò)法、砸撬法、拉拽法、沖撞法及爆破法。其中，切擴(kuò)法主要采用油鋸、氣動(dòng)切割機(jī)、切割器以及液壓切割器和擴(kuò)張器等，這些破拆工具的工作效率較高。當(dāng)高層建筑物的鋼化玻璃、門窗，以及船舶等需要進(jìn)行破拆時(shí)，通常所使用的就是這些動(dòng)力型破拆工具，能夠快速完成破拆工作。砸撬法主要使用的是消防斧、腰斧及鐵鋌等工具，這些破拆工具主要用于快速打開封閉的門窗，破拆屋頂、夾墻及地板等。拉拽法主要使用的工具包括消防鉤和消防安全繩等，在火場(chǎng)中需要拉倒一些建筑物時(shí)，可以把鋼絲繩或者安全繩綁扎于建筑物的承重件上，通過(guò)消防救援車輛或者人員等進(jìn)行拉拽;而消防鉤能夠拉拽建筑物的頂棚。沖撞法主要使用一些大型機(jī)構(gòu)比如鏟車、挖掘機(jī)等實(shí)施破拆。而爆破法則是使用一些爆破器材和炸藥實(shí)施破拆，多用于一些結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)硬的建筑物，或者上述幾種破拆方法無(wú)法有效實(shí)施時(shí)，才可以使用爆破技術(shù)進(jìn)行破拆。破拆位置的選擇。當(dāng)消防指揮人員確定實(shí)施破拆排煙時(shí)，消防人員必須提前對(duì)火場(chǎng)的具體情況與滅火救援方案進(jìn)行詳細(xì)的了解。一般情況下，選擇設(shè)置破拆排煙口時(shí)，必須全面考慮建筑物的種類、垂直通道與水平通道、內(nèi)部物質(zhì)、著火點(diǎn)、暴露物、風(fēng)向及火災(zāi)范圍等多種因素。在實(shí)施破拆工作的過(guò)程中，消防人員必須提前掌握建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物品等情況，嚴(yán)格遵守破拆排煙的各項(xiàng)原則，選擇在著火點(diǎn)的正上方設(shè)置排煙口，這樣的排煙口才能實(shí)現(xiàn)快速排除火場(chǎng)煙氣的目的。破拆排煙口的選擇通常應(yīng)重視以下幾個(gè)因素：一是建筑物的構(gòu)造形式;二是有沒(méi)有現(xiàn)成的排煙口，比如屋頂窗、天窗、通風(fēng)口或者升降口等，內(nèi)部間距的通道能否用于破拆排煙;三是建筑物內(nèi)所儲(chǔ)存的物質(zhì)的數(shù)量、性質(zhì)及具體位置等;四是著火部位和消防指揮人員希望向哪個(gè)方向排除煙氣;五是破拆排煙方向的下風(fēng)處有無(wú)可燃物;六是風(fēng)的方向及速度;七是煙氣與火勢(shì)的蔓延和發(fā)展趨勢(shì)，以及排煙能否對(duì)火勢(shì)產(chǎn)生影響等[4]。三、破拆排煙技術(shù)在建筑物火場(chǎng)中的應(yīng)用（一）破拆排煙技術(shù)在高層建筑火場(chǎng)中的應(yīng)用建筑物的特征、內(nèi)部設(shè)施設(shè)備所具備的特點(diǎn)決定了高層建筑物火災(zāi)的特點(diǎn)。對(duì)于高層建筑物來(lái)說(shuō)，由于其高度較高，樓層較多，功能較為復(fù)雜，相關(guān)設(shè)施設(shè)備眾多，樓道及管井較多，所以在高層建筑的火場(chǎng)中，煙氣的擴(kuò)散流動(dòng)會(huì)受到“煙囪效應(yīng)”的劇烈影響，并且高層建筑中的各種豎井沒(méi)有做好相關(guān)的防火隔離處理，在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候抽力會(huì)很大，煙氣與火勢(shì)會(huì)快速向上蔓延擴(kuò)散至上層房間，從而導(dǎo)致被困人員難以逃離，進(jìn)而發(fā)生重大人員傷亡。對(duì)于高層建筑的火災(zāi)來(lái)說(shuō)，必須重視查找起火點(diǎn)的具體位置及火勢(shì)等情況，根據(jù)建筑物起火樓層的實(shí)際情況以及火場(chǎng)中煙氣擴(kuò)散蔓延現(xiàn)狀進(jìn)行判斷，以此明確中性層的準(zhǔn)確位置。如果起火樓層在中性層的上面，那么可以針對(duì)起火樓層房間的外向窗戶及外墻壁進(jìn)行破拆，依靠熱壓作用使火場(chǎng)中的高溫?zé)煔饽軌蛑苯优懦龇块g，這時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意的是上面的樓層必須做好相應(yīng)的滅火保護(hù)。如果起火樓層在中性層下面，那么必須針對(duì)內(nèi)部豎井及外部氣象等因素進(jìn)行全面分析。高層建筑物的豎井通常密封性偏好，能夠使豎井有效密閉，可以將起火樓層的豎井打開，同時(shí)在豎井頂部實(shí)施破拆開口，在開展具體的滅火工作過(guò)程中，通常會(huì)依靠“煙囪效應(yīng)”進(jìn)行排煙工作，以此實(shí)現(xiàn)滅火救援的目標(biāo)。比如在1995年的深圳某酒店的特大火災(zāi)中，在火場(chǎng)的排煙過(guò)程中，消防人員根據(jù)火場(chǎng)的具體情況，果斷采用了破拆排煙技術(shù)，利用酒店的電梯井將橫向氣流轉(zhuǎn)變成為豎向氣流，之后在電梯井頂部進(jìn)行破拆排煙，從而順利實(shí)現(xiàn)了排除火場(chǎng)煙氣的目的，同時(shí)也極大地阻止了高溫?zé)煔庀蛩椒较驍U(kuò)散蔓延，使火災(zāi)損失下降至最低。（二）破拆排煙技術(shù)在地下建筑物火場(chǎng)中的應(yīng)用地下建筑物通常僅有內(nèi)部空間，無(wú)外部空間，因此其沒(méi)有地面建筑物的外部門窗可以直通外界。其出入口僅僅是直通地面的通道，當(dāng)?shù)叵陆ㄖ锇l(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，火場(chǎng)中空氣的供應(yīng)全部依靠這些出入口，由此火災(zāi)的狀態(tài)不僅取決于可燃物的性質(zhì)，同時(shí)還取決于出入口空氣的供給狀態(tài)。如果僅有一個(gè)出入口，那么起火初期會(huì)存在燃燒不完全的情況，地下建筑物中會(huì)充滿大量的高溫濃煙。出入口就成了外界空氣的入口與煙氣的排出口，這時(shí)消防人員需要在地下建筑物的下風(fēng)處實(shí)施破拆，從而利于煙氣能夠通過(guò)破拆口快速排出地下建筑物。如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上出入口時(shí)，消防人員則可以在排煙口的前端進(jìn)行破拆，留出氣口，有效阻斷煙氣的流動(dòng)，從而迫使煙氣由破拆口排出，為滅火救援爭(zhēng)取充足的時(shí)間[5]。四、結(jié)語(yǔ)總之，在建筑物的火場(chǎng)中，破拆排煙技術(shù)能夠有效影響煙氣的擴(kuò)散流動(dòng)。排煙能夠增加火場(chǎng)中的能見度，減