基于可控能量释放法的大批量防暴弹处废实践

蒋大勇，白 云

(武警工程大学 a.装备工程学院； b.军事基础教育学院，西安 710086)

【装备理论与装备技术】

基于可控能量释放法的大批量防暴弹处废实践

蒋大勇a，白 云b

(武警工程大学 a.装备工程学院； b.军事基础教育学院，西安 710086)

为促进防暴弹处废工作朝着更加安全有序和经济环保的方向发展，在借鉴通用弹药处废技术的基础上，基于防暴弹的内部结构和作用特点，提出了由使用单位利用可控能量释放法自行组织实施处废的设想，重点分析了远距离拉发和露天焚烧的使用时机及注意事项。结合近期一次大批量防暴弹的处废实践，通过理论计算校核单枚防暴弹的爆炸威力和冲击波的安全距离，确定了处废方案的主要技术参数。在实施阶段，以保障人员安全为前提，选择处废场地并进行功能区域划分，提出装载和运输的注意事项，详细规划两种方法的实地操作步骤。处废工作取得了圆满成功，验证了两种处废方式的可行性。该研究可为防暴弹使用单位组织类似的处废工作提供有益的经验和借鉴。

安全工程；防暴弹；可控能量释放法；大批量处废工作

防暴弹是军警人员必不可少的武器装备，在现代军事和反恐行动中发挥着不可替代的作用。随着生产、储存和应用规模的不断扩大，处废问题也日渐突出。由于防暴弹的结构和作用特点与常规弹药差异较大，决定了其处废技术虽可以参考常规弹药，但应该有所创新。一方面，防暴弹的平均储存寿命较短，通常不超过5年[1]，在如此短的周期内难以实施大规模的回收处理；另一方面，防暴弹属于非致命、非杀伤型武器，其作用威力相对较小，反映在处废的难度和危险程度远低于常规弹药。我部针对防暴弹的处废工作进行数十年的系统研究，发现绝大多数防暴弹可以应用可控能量释放的相关技术措施，将超过储存期失效或存在安全隐患、装备更新退役的部分品种进行及时、安全的处理，从而保障人员和场所安全，促进装备科研的顺利进行。具体而言，就是针对不需要回收利用的废弃防暴弹，根据任务需要，由使用单位独立组织人力物力，选择可控能量释放法进行处理。该技术过程安全、简单易行，能够实现大批量的处废要求。

近期，应兄弟部队请求，我部指导该单位对其库存过期催泪(发烟)弹及部分具有“早爆”风险的爆震弹进行处废实践。经统计，共有品质缺陷的手投式强光爆震弹(以下简称爆震弹)3万余枚、各式过期的催泪(发烟)弹约8 000枚，总量在5 t左右。

1 防暴弹处废的工作特征

1.1 防暴弹的技术特点

防暴弹属于非致命性武器，通常采用燃烧或爆炸的方式释放声、光和烟、雾、气溶胶等刺激物质，一般不通过打击、毁伤目标而达到作战效能，因此对人员、物体的杀伤能力有限，故防暴弹药处废过程中意外作用可能造成的破坏小于常规弹药，该技术特点决定了其处废过程相对安全。

1.1.1 防暴弹的作用特点决定了对人体的伤害是非致命的

燃烧型防暴弹一般装少量发射药，其主要成分是氯酸钾、燃烧剂和少量功能剂，作用方式为燃烧或爆燃，很难产生爆炸，其结构如图1所示[2]。即使是威力最大的爆震弹，虽然属于爆炸型弹药，但对有生目标产生的作用主要体现在强闪光与强声响。其弹体属于塑性材质，爆炸后破片数量少且初速很低，对目标的损伤效果极其有限。根据相关技术规范[3]，爆震弹在距离人体1 m内非接触爆炸，不会造成致命后果；在1～6 m的距离内爆炸，其破片对裸露的皮肤会造成划伤，其闪光和冲击波会造成人体暂时的致盲和失聪。如果作用超过6 m，对人体基本没有实质性伤害。处废时操作人员身着头盔和防护服，加之有土木掩体可以利用，可以最大程度的确保安全。

图1 防暴弹结构分解示意图

1.1.2 防暴弹的结构特点决定了在未激发状态下是安全的

存在品质缺陷的不合格品多数是具有“早爆”风险的爆震弹，主要由于点火管品质不过关导致延期发火时间不够所致，但其击发和保险机构是合格的，因此，在未激发状态下是非常安全的。操作人员在运输、拆解外包装以及摆放时，无需担负额外风险。

1.2 大批量处废的工作要求与方式选择

处废工作是防暴弹药保障技术的重要组成部分。随着部队对综合保障能力要求的不断提高，对防暴弹药的处废工作也提出了更高要求。总体而言，防暴弹药的处废技术应参考和借鉴常规弹药处废的最新研究成果，实现处废工作的自动化、智能化，有效保障操作人员的安全，提高工艺水平和处废效率。

防暴弹的结构特点是进行大批量处废工作的重要依据，确保过程的安全性是处废工作的前提和基础。对于不需要回收利用或者分解拆卸难度较大的防暴弹应选用可控能量释放法进行处废。可控能量释放法，是指采用焚烧及拉发等处理模式使防暴弹在安全距离外有序释放能量，虽然该方法因环保问题饱受诟病，但由于主装药不需要二次处理，避免了人员的直接接触，处废过程整体平稳，在特定场合下仍不失是一种简单、可靠、经济且处废彻底的方法。利用可控能量释放法进行处废，首先要按照弹药的配比组成、点火方式和数量种类进行分类，对安全性较低或未知的弹药进行单独处理，同一批次弹药应同时处理。其次，应当根据待处废防暴弹的结构特点选择最合宜的处废方法。

1.2.1 远距离人工拉发方式

如果待处废防爆弹超出有效期的时间较短，或者其点火管有“早爆”缺陷，通常采用远距离人工拉发的方式进行处废，如图2所示。根据待处废总量和时间段，设计制作相应的工装辅具并设置人员分组。操作人员在安全距离外，听从指挥员下达的统一口令，进行挂弹、拉发、检查等逐一作业。该方法对指挥人员掌控现场的能力和对操作人员的熟练度均要求很高，需要进行事前的专门培训：通过严密组织，操作人员令行禁止，其安全性可以得到保障，人均销毁效率达到15枚/h。该方式对处废场地的要求不高，便于使用单位因地制宜实施处废，但应注意处废时产生空气和噪音污染。

图2 远距离人工拉发方式示意图

1.2.2 露天焚烧方式

焚烧，特别是露天焚烧方式，主要针对危险性较大、超出有效期过久的弹种或装药，特别适合于紧急任务下的快速处废。露天焚烧法的主要风险在于过程中易发生殉爆事故，不但容易造成人员伤亡，而且爆炸冲击波容易将大量未爆弹炸飞，增加了事后的处理难度。因此，在选择采用露天焚烧法时必须注意单次处废量和点火方式两个关键问题，如图3所示。露天处废方式对焚烧场地和天气状况有一定的要求，其处废作业一般设在具有坚固掩体的专门处废场地进行，当销毁爆炸型防暴弹时，必须选择较偏远的地方实施分批、分次或分多个作业点处废。由于露天焚烧法受环保和场地限制，必须考虑处废产生的烟雾、废水对环境和人员可能造成的影响，应及时处理处废过程中产生的污染物。且随着其他技术手段的完善，该方法处于待完善阶段，但短时间内不会被完全取代。

图3 露天焚烧方式示意图

2 处废工作的参数设计

2.1 装药量的估算

无论采用何种处废方式，必须考虑防暴弹内的装药量，否则一旦发生意外爆炸，破片的飞散距离增大。在无法辨识确定其装药量威力时，可根据式(1)进行估算[4]

(1)

式中:Qt为等效TNT当量(g)；d为弹径(cm)；L为弹体长(cm)；B为当量系数；e为装药换算系数；Lr为弹体厚(cm)。

以爆震弹为例，其单枚装药量为(57±1)g，经计算该弹的等效TNT当量Qt=50.1 g。根据这一计算结果，结合安全和环保的角度考虑，远距离拉发和露天焚烧方式的单次最大处废量分别不超过2枚和200枚。

2.2 安全距离的估算

按照国家爆破安全规程，露天裸露爆破时，根据爆破后冲击波对人员的伤害程度，确定操作人员的最小安全距离，可根据式(2)进行计算[5]

(2)

式中：RB为冲击波最小安全距离(m)；Q为装药量的TNT当量(kg)。

根据计算可知，单枚爆震弹的冲击波对人员的最小安全距离4.3 m，这也符合相关技术规范中的安全距离要求。为了稳妥起见，拉发的距离设定为10 m。这样即使两枚弹同时引爆，满足最小安全距离5.4 m，在此处构筑操作人员的单兵掩体。

经计算，露天焚烧方式发生殉爆的安全距离为54 m。为了便于作业、指挥、确保安全，根据冲击波不产生人工伤害等因素，在距点火点60 m处构筑四处单兵掩体作为点火人员的观察和隐蔽点；其规格为长2 m、宽1.2 m、深2 m的有掩盖的掩坑。掩盖材料用直径为12 cm的圆木并列设置，圆木上覆盖20 cm的土层[6]。作业人员必须戴安全头盔，穿防静电工作服、导电鞋并佩戴防静电腕带，内衣避免穿涤纶、毛料或其他能够引起静电的衣服，同时减少衣物之间的摩擦；在观察点配备一定数量的灭火器材，以防万一。

2.3 爆坑间距的计算

爆坑间距的计算参考式(3)[7]

(3)

式中：L为爆坑间距(m)；K为常数，取1.2；Qd为坑内废旧弹药含炸药量之和(kg)。

根据待处废弹种和单日处废量，设计专用的远距离拉发钢制销毁架，架上可同时悬挂2枚弹，每个销毁架配备挂弹手和拉发手各1名。在作业区域挖掘爆坑(长1 m、宽0.5 m、深1 m)，将销毁架紧靠爆坑边缘平行放置并固定牢靠，使弹体在拉发后能够垂直落入坑内引爆。爆坑间距的计算结果为1.4 m，为了避免操作人员之间互相影响，实际取2 m。

露天焚烧方式通常根据总体处废量和作业时间段，挖掘数条处废槽坑，其长度能容纳待销毁弹单层并排放置，宽度一般为弹长的1.5倍，深度一般为弹径的5倍。按照爆震弹的参数计算，爆坑的尺寸为长8 m、宽0.3 m、深0.2 m，坑间距不低于5 m。坑底部平铺一层事先与柴油搅拌均匀的锯末，在上面水平摆放防暴弹，爆坑表面敷设一层铁丝网并用钢钎固定，防止弹体意外飞出。

3 防暴弹药处废工作的实施

3.1 准备工作

3.1.1 分类与运输

待处废防暴弹的分类与运输由专业人员指导下分检、识别和装车。防暴弹必须按照运输状态封装在专用包装箱里，具体而言，爆炸型防暴弹需装载在木质包装箱，其他类型可装载在纸质包装箱，均不得解除保险装置，已解除的需重新安装。为了防止保险装置互相勾连脱落，在箱内壁衬有软垫，空隙部分使用不产生静电的柔软材料填塞。箱与箱摆放整齐和紧密，堆垛不得超过2层。

防暴弹应分类型、批次分别搬运，严禁混合搬运，搬运人员单人单次搬运的数量不得超过1箱，人员之间应保持5～10 m的距离；严禁携带火种，不得吸烟、丢火，严禁将零散弹药装入衣袋。运输时注意事项[8]，一是认真组织车辆编队。车队应安排开道车辆，其后是处废品专用车辆，然后是警卫人员车辆，最后是作业人员车辆。车辆必须加盖蓬布，配备消防器材，禁止无关人员搭乘，车厢严禁载人。挑选素质过硬的司机出车，当输送距离较远时，可安排2名司机，防止疲劳驾驶。二是选择好行车路线。行车路线要尽量避开途中重要城镇，不可避开时，应选择非高峰时段。三要控制好车速、车距。在平坦道路上行驶时车距不小于100 m，车速不得超过30 km/h；在山地道路上行驶时，车距不小于300 m。四是选好途中停车休息地点。途中休息地点要远离重要建筑物和居民点，距离不小于200 m，派出警戒，并对车辆和货物进行检查。

3.1.2 处废场地设置

处废场地通常应选择在远离居民区，远离交通要道，避开重要建筑物和各种管线经过的地点；具有较好的天然屏障，便于人员车辆进出，便于处废时警戒；尽量避开森林和草场，防止失火[9]。本次待处废的防暴弹数量较多，品种复杂，耗时较长，因此应选择较为平坦的开阔无人区域。经协调，处废作业在解放军某靶场内进行，具体设置情况如下：

1) 在靠近黄河滩涂的无人区选定一处主处废场区和一处备用处废场区，长和宽分别为300 m和100 m，两处处废区的规格一致。

2) 处废区50 m外设立边界安全警示牌和警戒哨。场区内部则按照职能划定作业区、观察区、安全区、警戒区、弹药临时存放点，如图4所示。作业区按照2.3节设置爆坑，具体数量由每日的处废量决定。观察点主要容纳现场指挥员和其他待命人员，应视野开阔，便于指令的下达；弹药存放点主要暂存待处废的防暴弹及工装辅具，距离处废点的距离不少于50 m，表面须有篷布覆盖并在旁边放置灭火器；安全区、警戒区用于车辆存放及设置警戒和保障人员。

3.1.3 作业编组与任务区分

为了确保任务的顺利进行，成立了领导小组，确定了总体处废作业程序，具体为先采用远距离人工拉发方式销毁“早爆”的爆震弹，后用露天焚烧方式销毁剩余的防暴弹。按照任务划分，设置以下分组：①指挥组，负责现场指挥、协调、作业的控制；②作业组，负责技术方案设计，作业人员的组织安排和技术指导以及爆坑的设置和场地清理；③弹药运输组。负责运输和搬运工作，并负责临时存放地的看管；④警戒组。负责外围警戒任务，用对讲机进行通信联络，保持通信畅通；⑤救护组。负责人员的卫生和应急救护工作。

图4 处废场地设置图

3.2 远距离人工拉发方式

人员在安全距离外的拉发点，听从组长下达的统一口令，进行逐一作业，具体处理方式如图5所示。具体操作步骤：

1) 挂弹。每个销毁架单次处废量为2枚，由挂弹员依次将带有挂钩的牵引绳牢牢地勾住爆震弹的拉环，随后逐个检查并向拉发员报告。拉发员确认完毕后向组长报告，督促无关人员撤离至安全区域。

2) 拉发。按照组长的统一指令，各拉发员迅速撤离至10 m外的安全区域同时拉动牵引绳，逐枚进行拉发作业。组长密切关注现场态势，如遇有特殊情况，快速妥善处置。

3) 清理。待销毁100枚后，按照由外向内的顺序各小组组织清坑和整理，主要是重新固定销毁架，修整爆坑和及时将坑内外的弹片、保险柄等部件转移。对于出现的未爆弹按照要求集中妥善存放，另行处理。

4) 组织下一轮的处废。

3.3 露天焚烧方式

由于燃烧型防暴弹的主装药在明火作用下仅发生燃烧，并不发生爆炸，在热传导过程中只要不达到其爆发点(一般400℃左右)，通常不会发生殉爆事故[10]。因此，必须在最短的时间内将所有的待销毁弹以明火引燃。防止长时间烘烤发生危险。现场一般采用多点同时点火的方式进行作业，点火点应在下风方向。点火前，组长必须认真检查爆坑内防暴弹的摆放情况和点火点的设置(需事先添加引燃物)，严禁将装药等原材料等混入其中。待搬运人员撤至安全地点和警戒人员到位后，组长方能下令点火。各点火员在爆坑的两端和中间三点同时点火并迅速撤至50 m外的观察点。焚烧完毕后注意扑灭明火，检查残留物，待温度降低至环境温度方能进行下一次处废作业，具体处理方式如图6所示。

图5 远距离人工拉发方式

图6 露天焚烧方式

4 结束语

研究防暴弹的处废理论和技术能够消除制约处废工作发展的不利因素，提高防暴弹的综合保障能力，促进其安全、有效管理，这对维护装备安全和提高部队战斗力具有重要意义。为促进防暴弹处废工作朝着更加安全有序、经济有效和节约环保的方向发展，在借鉴通用弹药处废技术的基础上，本研究提出由使用单位利用可控能量释放法自行组织实施防暴弹的处废，无需集中上交处理，这样做既降低了处废成本，又避免了路途转运风险，有望实现“过期即处理”的零库存模式。

远距离拉发和露天焚烧方式都是基于废弃防暴弹药的组成结构和作用特征，在追求效率的同时讲求安全，以确保过程的安全性为前提，在安全距离外实现能量的有序释放。本次处废实践历时10天，销毁各类防暴弹近4万枚，无一事故发生，圆满的完成了所有任务，再次验证了两种处废方式的可行性。

[1] 吕琦华，刘禄胜，刘一粟.催泪弹药剂销毁可行性方法选择[J].四川兵工学报，2012，33(2)：23-26.

[2] 马永忠.国产RS97-2燃烧型催泪弹[J].轻兵器，2003(7)：11-12.

[3] 杨光.武警弹药学[M].西安：武警出版社，2005：57-58.

[4] 中国人民解放军总参谋部军训和兵种部.未爆弹药与爆炸装置处置手册[M].北京：解放军出版社，2007：88-89.

[5] 万涛.大批量炸药和废旧弹药的销毁实践[J].爆破，2009，26(2)：80-83.

[6] 罗海萍.控制爆破知识与应用[M].南昌：江西科学技术出版社，2007：22-23.

[7] 朱绍武，谢先启，罗启军.炮(航)弹及过期爆破器材处废研究与实践[J].爆破，2001，18(2)：87-89.

[8] 巩永孝.报废通用弹药处理技术[M].北京：解放军出版社，2004：56-57.

[9] 中国人民解放军总参谋部兵种部.军用爆破教范[M].北京：解放军出版社，1998：157-160.

[10]王晓岩.报废防暴弹药销毁技术研究与实验[D].西安：武警工程大学，2015：43-47.

(责任编辑 周江川)

Destruction Practice of Large Quantities Anti-Riot Ammunition Based on Controllable Energy Liberation Method

JIANG Da-yonga， BAI Yunb

(a. Equipment Engineering College; b. Military Basic Education College, Engineering University of CAPF, Xi’an 710086, China)

In order to promote the safer, more orderly, more economical and more environmental-friendly development of waste disposal work for the anti-riot ammunition, based on the structure and function of its ammunition and the disposal technology of common ammunition, this paper proposed the idea that the user could organize the implementation of waste disposal work with controllable energy liberation method, focusing on the use time and precautions for both long-range pull firing and open burning. Combining with recently practice of large quantities waste disposal work, the main technical parameters of the disposal scheme were determined by calculating the explosive power and safety distance of shock wave for single detonation bomb. In the implementation stage, making sure the safety of personnel as the prerequisite, we selected the destruction site and the functional area division, and put forward the notes of loading and transportation, and detailed planned the field operations of the two methods. The department of waste disposal work was successful completely, which verified the feasibility of the two methods. This study can provide a useful experience and reference for the using units organizing the similar work.

safety engineering; anti-riot ammunition; controllable energy liberation method; large quantities waste disposal work

2016-09-28；

2016-10-30

国家自然科学基金资助项目(51503224)；武警工程大学基础研究项目(2015XJK-003)

蒋大勇(1981—)，男，博士/博士后，副教授，主要从事含能材料处废方面研究,E-mail:wanghe717@163.com。

10.11809/scbgxb2017.02.004

蒋大勇，白云.基于可控能量释放法的大批量防暴弹处废实践[J].兵器装备工程学报，2017(2):13-17.

format:JIANG Da-yong，BAI Yun.Destruction Practice of Large Quantities Anti-Riot Ammunition Based on Controllable Energy Liberation Method[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(2):13-17.

TJ410.89

A

2096-2304(2017)02-0013-05