小型民用爆炸物品储存库爆炸事故后果分析

陈卫红*，周珣，董玲

（1.湖北寰安康华安全科技发展有限责任公司，湖北武汉，430070；2.湖北省安全生产监督管理局，湖北武汉 430071）

小型民用爆炸物品储存库爆炸事故后果分析

陈卫红1*，周珣2，董玲1

（1.湖北寰安康华安全科技发展有限责任公司，湖北武汉，430070；2.湖北省安全生产监督管理局，湖北武汉 430071）

我国现有数万座民用爆炸物品储存仓库，本文通过对民爆物品储存库5吨硝酸铵炸药爆炸冲击波伤害、爆炸振动和爆炸飞散物距离的计算，提出爆炸对人员和建（构）筑物的伤害和损坏程度，指导民爆物品安全管理和防控。

爆炸物品；储存库；爆炸；防护屏障；分析

引言

2005年9月12日我国云南省弥勒县朋普镇沈岗村一辆长厢货车满载18吨硝酸铵发生爆炸，事故造成13人死亡、50人受伤，导致700m左右的房屋受到损坏，爆炸飞散物最远距离达到1000m。2015年天津港“8.12”特别重大火灾爆炸事故严重受损区达到了直径 3km范围，中度受损区达到了直径5.4km范围，爆炸冲击波波及北侧最远达13.3公里，第一次爆炸的能量约为15吨TNT当量，第二次爆炸的能量约为430吨TNT当量。笔者长期从事民爆物品储存库安全评估工作，对湖南、广东、湖北、河南、四川等省民爆库进行了大量实地调查。民爆库普遍存在库房选址不当、防护屏障建设不规范等问题，若发生民爆物品储存库爆炸事故，后果堪忧。

《爆破安全规程》（GB6722-2014）“13 安全允许距离与对环境影响的控制”明确要求，爆破地点与人员和其他保护对象之间的安全允许距离，应按各种爆破有害效应(地震波、冲击波、个别飞散物等)分别核定，并取最大值。并应考虑爆破可能诱发的滑坡、滚石、雪崩、涌浪、爆堆滑移等次生灾害的影响，适当扩大安全允许距离或针对具体情况划定附加的危险区。我国小型民用爆炸物品储存库最大可储存工业炸药5t，雷管2万发。本文按照地震波、冲击波、个别飞散物爆炸模型对一座 5t炸药库发生爆炸进行计算安全允许距离，并将计算结果与《小型民用爆炸物品储存库安全规范》（GA 838-2009）规定的外部距离进行比较，供民用爆炸物品管理、使用单位参考。

1 爆炸地震波伤害

1.1 爆炸地震波伤害模型

炸药爆炸后，地震波会造成爆源附近地面上一切物体产生颠簸或摇晃。当爆破振动达到一定强度时，会造成爆区周围建(构)筑物的破坏。爆破振动计算可按式(1)进行:

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，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，应通过现场试验确定；在无试验数据的条件下，可参考表1选取。

表1 不同岩性K、α取值

《中国地震烈度表》（GB/T 17742-2008），烈度、水平向地面运动、房屋损害程度见表2。

表2 中国地震烈度损害一览表

1.2 地震波伤害模型计算结果

国内小型民爆库多为地面库，考虑到爆炸现场地质、地形条件，取软岩石K=350，α=1.8,在总药量5t条件下进行计算，计算结果见表3。（具体爆破作业或民爆库房选址可以根据地质条件选择参数）

表3 距爆源振动距离与质点振动速度计算结果一览表

结果分析：5t炸药爆炸后，在距离爆炸中心 28～41m的范围内相当于地震烈度10度以上，绝大多数房屋倾倒；在距离爆炸中心41～60m 范围内产生的振动相当于地震烈度9度，多数房屋严重破坏；在距离爆炸中心61～86m范围内产生的振动相当于地震烈度8度，房屋大多数严重或中等破坏；在距离爆炸中心89～123m范围内产生的振动相当于地震烈度7度，房屋多数中等破坏；在距离爆炸中心130～181m范围内产生的振动相当于地震烈度6度，房屋多数轻微破坏；在距离爆炸中心 205～300m范围内产生的振动相当于地震烈度5度，房屋门窗、屋顶、屋架颤动。

《爆破安全规程》（GB 6722-2014）第13.2.2款采用保护对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率给出了地面建筑物、电站（厂）中心控制室设备、隧道与巷道、岩石高边坡和新浇大体积混凝土的爆破振动安全允许标准，见表4。地面炸药库爆炸频率在40Hz～100 Hz之间，一般民用建筑物安全允许质点振动速度为2.5～3.0cm/s。按照公式1计算，允许安全距离为240～300m。

表4 爆破振动安全允许标准

龄期：7d～28d 7.0～8.0 8.0～10.010.0～12.0

根据《小型民用爆炸物品储存库安全规范》（GA 838-2009），5t炸药库距离人数不大于50人的零散住户边缘不小于180m；距离人数大于50人的居民点边缘，企业住宅区建筑物边缘、其他单位围墙不小于300m。可见，爆炸地震波对在距离爆炸中心 180～300m的范围内的房屋在爆炸产生的地震波作用下会发生门窗、屋顶、屋架颤动，可能造成一定的损坏，但对于300m范围外的房屋基本不会造成损害。按照一般民用建筑物安全允许质点振动速度，240～300m的范围内存在少量零散住户是可以接受的。

2 爆炸冲击波超压

2.1 爆炸冲击波超压模型

炸药爆炸瞬间释放出大量高温、高压的爆炸产物高速冲击周围的空气，使其压力、密度和温度升高而形成空气冲击波。《爆破安全规程》( GB67222-2014)第13.3.2条规定在平坦地形条件下，按式(2)进行爆炸冲击波超压计算。空气冲击波超压的安全允许标准：对不设防的非作业人员为0.02×105Pa。

式中：ΔP——空气冲击波超压值，×105Pa；Q——一次爆破梯恩梯炸药当量，秒延时爆破为最大一段药量，毫秒延时爆破为总药量，kg；R——爆源至保护对象的距离，m。

对于其他种类的炸药，则按能量相似换算成梯恩梯当量即可:

式中:Qi为某种炸药的炸药量，kg；qi为某种炸药的爆热，kJ/kg；qT为梯恩梯炸药的爆热，kJ/kg。

冲击波超压对人损伤程度见表5，对建(构) 筑物的破坏程度如表6所示。

表5 冲击波超压对人体的伤害作用

0.3～0.5 听觉器官或骨折0.5～1.0 内脏严重损伤或死亡＞1.0 大部分人员死亡

表6 冲击波超压对建筑物的破坏程度

2.2 爆炸冲击波计算结果

表7 冲击波超压与距离关系计算结果一览表

1kgTNT 炸药爆炸所放出的爆热为4230～4836kJ/kg ，一般取其平均爆热为4500kJ/kg；以硝铵炸药为参考进行计算，硝铵炸药爆热取为4000kJ/kg，则Q=（4000/4500）×5000=4444.4kg。在上述条件下，按公式(2) 计算的冲击波超压与距离的关系计算结果如表7:

人体伤害计算结果分析：5t 硝铵炸药爆炸后在距离爆炸中心57m范围内，冲击波超压值都在1.0×105Pa以上，表明在57m范围内人员会因冲击波超压而造成死亡。在距离 57～83m 范围内，冲击波超压值在(0.5～10)×105Pa范围内的人员会造成内脏严重挫伤，可引起死亡。在距离爆源 83～112m范围内，冲击波超压在(0.3～0.5)×105Pa ，人员会造成耳膜损伤、中等挫伤、骨折等伤害。在距离爆源112～145m范围内，冲击波超压在(0.2～0.3)×105Pa ，人员会轻微损伤；对不设防的非作业人员冲击波超压为0.02×105Pa，空气冲击波超压的安全允许标准为距离爆源950m。

建筑物破坏程度分析结果：在距爆炸中心66m 范围内，冲击波超压大于 0.76×105Pa，建筑物完全破坏，大部分倒塌。66～78m 范围内，冲击波超压为(0.55～0.76)×105Pa，建筑物属严重破坏，部分倒塌。78～94m 范围内，冲击波超压为(0.40～0.55)×105Pa，属次严重破坏，建筑物门窗摧毁，墙体出现大的开裂。94～125m 范围内，冲击波超压为(0.25～0.40)×105Pa，属中等破坏，建筑物门窗大量破损，墙体出现较大裂缝。125～260m范围内，冲击波超压为(0.09～0.25)×105Pa，属轻度破坏，建筑物门窗破坏，墙体出现小的裂缝。通过计算表明在260m 范围内的房屋在冲击波作用下会受到不同程度的破坏。

根据《小型民用爆炸物品储存库安全规范》（GA 838-2009），值班室无防护屏障距离炸药库应大于90m，值班室有防护屏障距离炸药库应大于65m。炸药库四周应设置防护屏障。若炸药库无防护屏障，值班室在次严重破坏范围内，建筑物出现大裂缝，值守人员会造成耳膜损伤、中等挫伤、骨折等伤害。GA 838-2009规定，5t炸药库距离人数不大于50人的零散住户边缘不小于180m；距离人数大于50人的居民点边缘，企业住宅区建筑物边缘、其他单位围墙不小于300m。可见，180～300m范围的零散住户建筑物，玻璃、窗扇、墙体均会受到破坏。300m范围外的房屋只会受到次轻度影响。

《小型民用爆炸物品储存库安全规范》（GA 838-2009）第8.7条规定工业炸药库防护土堤、钢筋混凝土挡墙等形式应符合《民用爆破器材工程设计安全规范》GB50089的要求。防护土堤建造要求见下图。炸药库按照规范设置防护土堤，可以有效阻挡爆炸冲击波的影响，可以执行GA 838-2009的要求，但如果未按照规范设置防护土堤，值班室和周边零散住户会受到轻度至严重的破坏。

图1 防护土堤建造示意图

3 个别飞散物伤害

露天爆破个别飞散物的距离可按经验公式确定：

式中：RF为个别飞散物的安全距离，m；n为最大一个药包的爆破作用指数，一般取0.5～1.5；W是最大一个药包的最小抵抗线，m；KF是安全系数，一般取1.0～1.5，根据地形不同与方向上产生飞散物的条件而定。

炸药库参数取值n=1.5,W=5m，KF=1.5，RF=337.5m。

炸药库屋顶采用现浇钢筋混凝土屋面，属于整体防爆结构。周边墙体为24cm实体砖墙，爆炸后砖墙会产生大量飞散物，按照《民用爆破器材工程设计安全规范》GB50089建造防护屏障，对飞散物将起到良好的阻挡作用。若未建造防护屏障，则个别飞散物对人员的安全允许距离应按照337.5m确定。

4 结束语

民用爆炸物品储存库发生 5t炸药爆炸，地震波导致在距离爆炸中心 130～181m范围内房屋多数轻微破坏；205～300m范围内的房屋门窗、屋顶、屋架颤动。爆炸冲击波会导致在距离爆源 112～145m范围内的人员轻微损伤，爆炸冲击波对180～300m范围的零散住户建筑物，玻璃、窗扇、墙体均会受到破坏。爆炸个别飞散物对人员的安全允许距离为337.5m。民用爆炸物品储存库应根据规范要求建设防护屏障，以减小《小型民用爆炸物品储存库安全规范》（GA 838-2009）规定对180～300m范围内零散住户的危害。

[1]民用爆炸物品储存库公共安全行业标准释义与实务指南.闫正斌主编.北京:中国人民公安大学出版社,2009:90-93.

[2]爆炸物品安全监管执法手册.闫正斌主编.北京:群众出版社,2016:107-114.

[3]天津港“8•12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故调查报告.国务院天津港“8•12”瑞海公司特别重大火灾爆炸事故调查组,2016:3-7.

[4]王国华,庙延钢,段希祥,等.一起硝酸铵爆炸事故的爆炸后果评价[J].工程爆破,1006-7051(2008)01-0078-04.

[5]张海涛.关于露天矿中深孔爆破最小抵抗线的探讨及药量计算[J].非金属矿,1987.02.

Analysis on the Consequences of Explosion Accident of Small Civil Explosives

CHEN Weihong1*,ZHOU Xun2,Dong Ling1
(1..Hubei Huanan Kanghua security technology development CO.,LTD,Hubei Wuhan,430070 ,China; 2.The Bureau of Safety Supervision and Management of Hubei Province,Hubei Wuhan,430071,China)

There are thousands of civil explosives repositories in China.According to the measurement of blast wave,blast vibration,and the distance of explosive flying debris from 5 tons ammonium nitrate ,this article analyses the casualties and property losses and gives guidance about the safety management of civil explosives..

explosive goods repositories protective construction analysis

TP560

B

1672-9129(2017)04-0209-05

陈卫红,周珣,董玲.小型民用爆炸物品储存库爆炸事故后果分析[J].数码设计,2017,6(4):209-213.

Cite：CHEN Weihong,ZHOU Xun,Dong Ling.Analysis on the Consequences of Explosion Accident of Small Civil Explosives[J].Peak Data Science,2017,6(4):209-213.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.053