硐室爆炸法销毁废旧炮弹工程实例分析

2015-06-01李保彦高海松

采矿技术 2015年3期

关键词：药包炮弹药量

张凯,李保彦,高海松

(长沙市公安局治安管理支队，湖南长沙 410001)

硐室爆炸法销毁废旧炮弹工程实例分析

张凯,李保彦,高海松

(长沙市公安局治安管理支队，湖南长沙 410001)

针对战争时期遗留的废旧炮弹，利用采石场废旧采空区的硐室作为销毁场地，采用爆破法销毁废旧炮弹，依据经验公式和相关标准，设定爆破参数，确定了爆破总药量、引爆药包最小药量、诱爆坑最小距离，爆破振动安全距离4个参数，并以此组织销毁实施，成功爆破废旧炮弹，为同类销毁爆破工作积累经验。

废旧炮弹；硐室爆炸法；销毁

0 引言

废旧炮弹销毁工作具有特殊性和重要性，越来越被上级部门和领导所重视、熟知。据不完全统计，由人民群众发现和主动上缴的抗日时期和解放战争时期遗留下来的各类口径的炮弹、航空炸弹约占各级公安机关年销毁废旧炮弹总量的80%左右。这些炮弹在非常规条件下被遗弃放置了几十年时间，多数炮弹已不同程度破坏，部分炮弹的型号、性能、设计参数等无法查询，但相当部分炮弹的内部装药尚未完全失去爆炸性，其内部的TNT、黑索金、特屈尔和泰安等炸药在销毁过程中，一旦发生销毁方法选择不当、销毁方案设计错误、操作过程失误等，都极有可能引起燃烧、爆炸、中毒等重大人员伤亡和财产损失事故，严重威胁公安民警及人民群众生命、财产安全。尽管公安部早在2010年9月份颁布出台了《公安机关处置爆炸物品工作安全规范》，然而，在基层公安机关的实际操作过程中，由于受到实践操作经验不足、销毁方法不当、操作不规范等因素的影响，各类废旧炮弹销毁伤亡事故时有发生。因此，选择一种安全可靠的废旧炮弹销毁方法对于公安机关危爆物品管理工作显得尤其重要。

1 销毁实施准备

1.1 销毁方法选择

选择科学适当的销毁方法是确保废旧炮弹工作成功的重要保证。在废旧炮弹销毁过程中，应综合考虑待销毁废旧炮弹的数量、炮弹结构、炮弹性能、炸药品种等影响因素，并对比不同销毁方法的适用范围、优缺点，选择出最为安全、科学的销毁方法，确保废旧炮弹销毁过程的安全可靠、经济环保。

目前，在国内公安机关销毁处置废旧爆炸物品过程中较为常用的销毁方法主要有溶解法、化学分解法、焚烧法、爆炸法4种方法[1]。由于受到废旧炮弹销毁场地及人力物力的制约，销毁工作指挥部最终选择采取硐室爆破销毁法处理这批废旧炮弹，在硐室内利用诱爆装药在爆炸过程中产生的超压冲击波来引起废旧炮弹的主装药产生爆炸，进而产生整体爆炸，达到爆炸销毁目的。

1.2 销毁场地选择

废旧炮弹爆炸法销毁要充分考虑破碎弹体飞散距离、爆炸冲击波及有害气体对销毁工作人员及销毁场地周围建筑物、人员的破坏效应，选择适合的销毁场地可以大幅度降低废旧炮弹销毁过程中产生的爆炸危害效应。废旧炮弹销毁场地在满足《民用爆炸物品安全管理条例》、《爆破安全规程》等相关要求的前提下，一般还应遵循以下安全原则：

(1) 选择在人员稀少的偏僻地带，周围200 m内不得有任何建筑物，应该避开交通枢纽、铁路、仓库、高压输电线路、广播电视通讯设施、人员密集区2 km以外；

(2) 进出销毁场地的道路宽度、坡度等要符合相关规定，保证爆炸物品运输车辆、人员的通行无阻；

(3) 适当设置防护隔离带，销毁场地周边200 m范围内不应有易燃灌木丛、杂草；

(4) 应具有山体等天然屏障做掩体，满足人员逃生、疏散通道设置要求；

(5) 适宜设置相当数量的诱爆坑。

经过反复综合考虑,销毁指挥部最终将本次销毁的场地选择在长沙市某区的一采石场，利用采石场废弃采空区的硐室来爆炸销毁这批废旧炮弹。该采空区从洞口到洞内的通道长约60 m、高10 m、宽4 m,内部硐室高10 m，地面为40 m×50 m平面，地面为土质，四周壁为坚硬岩石，采空区四周2.5 km范围内无任何居民点、建筑物等重要设施，满足废旧炮弹爆炸销毁场地要求。

2 方案参数设定

2.1 废旧炮弹总药量

在对废旧炮弹进行爆炸法销毁时，需对炮弹的主装药量进行核算，并将核算总药量折算成TNT当量。对已知型号的炮弹，其主装药量可以通过查阅相关资料获取；对于不明炮弹，通常是根据经验公式(1)对其主装药量进行推算[2]。

(1)

式中：Q—等效梯恩梯当量,g；d—弹径,cm；L—弹体长,cm；Lr—弹丸引信装置长度,cm；β—当量系数，对于航弹而言，普通爆破弹或低阻式爆破弹取1.35，半穿甲弹和穿甲弹取1.00，而对于炮弹在口径175 mm以下的榴弹取1.35，其他取1.00；e—装药换算系数，对于航弹类的普通爆破弹或低阻式爆破弹取1.64，半穿甲弹和穿甲弹取0.99，而对于炮弹类的榴弹取0.99，穿甲弹取0.26。

经过测量、核算，本次待销毁的228枚废旧炮弹的总药量折算为400 kgTNT当量。

2.2 引爆药包最小药量

引爆药包的最小药量可以通过经验公式(2)计算获得[3]，亦可以参照我国军队标准执行(见表2)[4]，为了保证销毁效果，在保证安全的条件下，取两者的最大值。

C=2AFh

(2)

式中：C—中级炸药装药量，g；A—材料抗力系数,对于钢构件材料,取A= 5g/cm3；F—钢板炸断面面积cm2,对于钢管,F=πdh,取π=3.14；h—钢板厚度，cm。

一般炮弹的弹体钢板厚度为10～25 mm,要炸毁直径为20 cm的炮弹，根据公式(2)计算其引爆药包药量应为3.925 kgTNT,查表药量为3.5 kgTNT，按照炸药爆轰理论，爆炸物品爆轰时的爆压为炸药的密度和爆速的平方所的乘积，因此，应优先选择高密度、高爆速的炸药作为引爆药包装药，经比较，本次销毁任务采用单体重5 kg块状TNT作为引爆药包。

表2 废旧炮弹销毁引爆药包药量

注：1.药量以TNT当量为准；2.销毁穿甲弹等较厚壁的弹药，可适当增加引爆药量；第一次炸毁不完全, 进行第二次炸毁时, 引爆药量应增加一倍。

2.3 诱爆坑最小距离

本次销毁共设置4个规格为1.5 m×2.0 m×1.5 m的诱爆坑，在弹坑下部放置一层厚度为40 cm的砂包软垫，用以缓冲炮弹引爆对地面的反弹效应。单坑销毁废旧炮弹计算药量为100 kgTNT当量，每个诱爆坑放置5块重5 kg块状TNT药块，单坑单响最大药量为125 kg。诱爆坑间距按公式(3)计算。

(3)

式中：L—诱爆坑间计算距离,m；Qi—单坑单响最大药量,kg；K—常数,取1.2。

代入数据计算得13.42 m。根据采空区现有的地形，实际销毁过程中任意两诱爆坑的最小距离加大至16 m。

2.4 爆破振动安全距离

为保护销毁场地周围建筑物不受爆破地震波的破坏，爆破振动安全允许距离按公式(4)计算。

(4)

式中：R—爆破振动安全允许距离，m；Q—炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg；V—保护对象所在地安全允许质点振速，取3 cm/s；K，α—与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，分别取350，2。代入数据计算得R=54 m。

3 销毁实施过程

3.1 筛选装箱

在进行销毁之前，应组织人员对仓库储存待销毁的废旧炮弹进行一次全面的筛选工作，将待销毁的废旧炮弹依据种类、弹型、大小、结构等分类登记，统一造册。对于失去销毁意义的假弹、空弹或无任何爆炸性的炸弹应筛选出来，如发现疑似毒气弹、化学弹、细菌弹等不明弹体，应请专业人员进行甄别，确认为化学弹的应当按照有关规定移交部队进行处置，并配合做好人员疏散。

装箱过程中，可以使用60 cm×30 cm×30 cm的木箱将规格、类型相同或接近的小炮弹按照引信朝向一致同箱分装，底部衬垫15～20 cm厚的黄砂，然后再用海绵、泡沫、草绳或软质物将木箱内填实、塞紧，炮弹固定后密封上盖，箱外应注明内装物的名称、数量等便于销毁。规格较大的炮弹，应根据炮弹尺寸大小制作相应尺寸的木箱，并单枚装箱单箱装运。同时，对于引信外露或者激发装置尚未失效的，应通过设置引信保护罩或在装运箱内安装起稳固作用的挡板等方法降低炮弹在运输过程中碰撞的危险性。

3.2 装卸操作

装卸作业区的进入口处应设置消静电设施，作业区人员均应穿棉质衣服，戴防静电橡胶手套，禁止携带打火机、火柴、手机等危险源。在操作过程中，必须严格按照销毁方案安全操作规定、步骤进行，严格服从现场指挥人员指令。装卸宜采用单人操作，同时进装卸人员最好同时不超过两人，应轻拿轻放，严禁磕、碰、摔、撞、滚、抛掷炮弹，以防触动炮弹引信或激发保护装置。装箱搬运过程必须采用人工搬运方式进行，每人每次单箱搬运。

3.3 运输过程

运输必须采用专用的危爆物品运输车辆，车况保持良好，并对车辆采取必要的防滑、防撞等固定措施，驾驶员应有3 a以上安全驾龄，并熟悉一定的爆炸安全技能。运输路线应避开人烟集中的居民点，避开人流车流高峰时段和重要建、构筑物区段，禁止在城镇人员密集地带穿行停留。车辆正常行驶速度不得超过40 km/h，遇雨雪天气能见度降低时应减半，在平坦道路上行驶时，前后两部汽车距离不应小于50 m，上坡或下坡时应控制在300 m以上的间距，同时运输车底部应铺设厚度不少于20 cm的细沙，对于大直径炮弹，沙厚应可以覆盖弹体直径的1/2～2/3为宜，炮弹应横放，禁止炮弹直立、倒立，严防因车辆转弯或刹车时造成炮弹引信部分与装箱、车体发生碰撞，引发危险。

3.4 起爆网络

本次销毁采用微差毫秒电起爆系统，每个诱爆坑设为一个段，每个诱爆坑间的延期时间差控制在100 ms以上，分别使用瞬发电雷管,5段、8段、12段毫秒电管雷管进行引爆4个诱爆坑装药，每个诱爆坑安放5个TNT药块作诱爆药包，每个诱爆药包为5 kg，在销毁场外500 m连接220 V动力电源起爆整个网络。废旧炮弹在诱爆坑中采用辐射状布置，即在诱爆坑中心部位竖放一枚药量加大且相对比较容易起爆的炮弹作为主起爆体，使用诱爆药包将其诱爆，再利用其爆炸产生的冲击波引发周围炮弹爆炸。其余炮弹的引信段或易引爆段应紧靠主引爆体成辐射状逐层地排列，将地雷、手榴弹、穿甲弹等威力相对较小、弹壁较厚、难引爆的炮弹放置在诱爆坑的底部，威力大的、易引爆的炮弹放置在上一层[6]。然后，再将其余4个诱爆药包均匀放置在炮弹上面，接入起爆网络，覆盖上砂袋，等待起爆。

3.5 爆后检验

解除爆破警戒后，立即启动采石场原有的通风排烟系统对硐室内通风换气30 min，然后组织人员进入销毁场开展爆后检查，主要检查废旧炮弹是否完全销毁、弹片飞散程度、现场爆坑大小、硐室稳定性等，经检查，废旧炮弹均被完全爆炸销毁，不存在未爆、拒爆现象，破碎的弹片规则的散布在距离诱爆坑中心10 m范围内，销毁场上形成4个直径3～6 m、深度2～4 m不等的爆破漏洞坑。另外，起爆过程中，距离销毁场500 m外的掩体内人员可清晰听到销毁过程中产生的爆炸声响，感受到爆炸地震波带来的轻微振动。本次销毁工作顺利开展，达到了预期效果。