堆筑缓冲和谐爆炸法销毁废弃爆炸物

2018-12-05李浪花李运香

采矿技术 2018年6期

李浪花,李运香

(1．湘潭县平安爆破工程有限公司, 湖南湘潭县 411201;2．湘潭市公安局, 湖南湘潭市 411102)

0 前言

近年来,由于产能调整及环保要求,我国陆续有大量的矿山关停,关停过程中,存在大量的爆破器材剩余。部分矿山由于计划不精准,不时出现采购的雷管、炸药等爆破器材过期现象,为确保安全,过期的爆破器材禁止用于爆破作业,需要及时销毁。在经济开发建设过程中,经常发现战争遗留物,这些爆炸物也需要及时处置,以排除隐患,确保人民群众生命财产安全,维护社会稳定。

近年来,由于爆炸物处置不当造成人员伤亡、周围建筑物受损,扰民等事件屡见报到。探索安全、高效、和谐的废弃爆炸物处置方法对彻底排除爆炸物隐患,确保处置过程安全,最大程度控制处置活动引发的有害效应,降低处置活动的扰民和民扰纠纷有重大意义。

燃烧法、溶解法、化学分解法、爆炸法是销毁废弃爆炸物的基本方法。他们分别用于不同种类器材的销毁。爆炸法因销毁快速、操作简便、处理彻底而得到广泛应用。爆炸法可用于销毁雷管、炸药、战争遗留物中具有爆炸性的各种弹体等废弃爆炸物[1-3]。

本文在分析各种形式爆炸法销毁方法优缺点的基础上,提出了用堆筑缓冲和谐爆破法销毁废弃爆炸物的方法。该方法施工简单,销毁彻底,可靠性高,有害效应大幅度降低。

1 常用爆炸法销毁爆炸物的方式

常用爆炸法销毁废弃爆炸物的方式主要有裸爆、隧洞地下洞穴废弃矿洞引爆法,诱爆坑引爆法3种形式[4-7]。裸爆法是把废弃爆炸物堆积在一起,再安放合格起爆体引爆的爆炸法销毁方式。这种销毁方式不需要挖坑、工作量少、快速,但该方法销毁时待销毁的器材可能飞散,销毁不彻底,同时爆炸声响、振动、空气冲击波很大,对周围环境的要求高。隧洞地下洞穴废弃矿洞引爆法与裸爆法相比,场地相对封闭,空气冲击波定向传播性强,如有不慎,可能酿成事故;产生的炮烟和有害气体不易扩散,爆炸可能导致围岩松动,变成危岩而形成新的隐患。诱爆坑引爆法是在土质介质中挖一定尺寸的坑,将待销毁废弃爆炸物置入坑内,安放起爆体,对坑顶部进行防护后引爆销毁爆炸物的方法。该方法需要动用机械设备开挖诱爆坑,销毁彻底,噪音较小,空气冲击波横向扩散小,空气冲击波对附近设施、人员的影响较小。按规定单坑销毁爆炸物的TNT当量不得超过20 kg,但有时收缴的战争遗留物中有的弹体单发药量远远超过20 kg,该类废弃爆炸物销毁要求高。将待销毁爆炸物放入诱爆坑内,掩埋后引爆,爆炸在介质内部进行,所引起的爆破振动较大,如附近有建筑物或设施,可能对其产生一定程度的影响。某公司曾多次在一锰矿附近的废弃靶场用诱爆坑引爆法销毁废弃爆炸物,每次均引起附近1 km左右范围内的居民投诉,销毁废弃爆炸物所产生的振动引起部分村民屋顶的瓦滑落。上述3种常用爆炸法销毁爆炸物方式很容易造成销毁不彻底,或振动、空气冲击波、飞散物、噪音不易控制,扰民程度高,容易引起民扰纠纷。因此寻求一种更可靠、安全、简便、有害效应低的废弃爆炸物处置方式很有必要。

2 堆筑缓冲和谐爆炸法销毁废弃爆炸物的措施

堆筑缓冲和谐爆炸法销毁方式的具体做法是:用石粉或河沙装成沙袋,用沙袋在地面上堆筑一定高度、一定厚度、一定内腔尺寸的围子,在围子的底部倒入一定厚度的石粉或河沙作为缓冲层,在缓冲层上放置待销毁爆炸物,安放起爆体(见图1),顶部倒入石粉或河沙对待销毁爆炸物进行掩埋,再用竹夹板架空,在竹夹板的上方堆放一定重量的沙袋(见图2),最后实施警戒起爆销毁废弃爆炸物(见图3)。

图1 堆筑缓冲和谐爆炸法销毁爆炸物围子

图2 堆筑好的销毁围子

图3 堆筑缓冲和谐爆炸法销毁场景

该方法避免了在介质内部爆炸,从源头上大大降低了爆破振动的产生,从而可大幅度降低对附近民房设施的影响,充分利用石粉或河沙的变形吸能作用,大大降低振动、空气冲击波、爆破噪音的危害程度。而且可根据环境情况,单坑销毁废弃爆炸物当量,尤其是当单个弹体药量超过20 kg情况下,通过设计不同沙袋厚度,围子底部填沙厚度、顶部掩埋厚度及顶部沙袋重量来控制有害效应的危害程度。该方法适用性强,不一定在土质场地实施,在一些露天采石场就可以实施。一定厚度的沙袋围挡及顶部覆盖,可有效地将待销毁的爆炸物控制在围子内,防止其飞散,可确保围子内的爆炸物全部彻底销毁。同时堆筑多个围子,围子之间保持一定距离,围子之间用毫秒延期逐堆起爆,可实现一次销毁大量爆炸物,又能控制有害效应,避免扰民和民扰现象的发生,实现和谐销毁废弃爆炸物。

堆筑缓冲和谐爆炸法销毁爆炸物有几个关键点。

(1)一次行动、分批引爆、单批多围子少量延期起爆。销毁爆炸物有严格的程序要求,必须要由有资质的爆破作业单位负责,编制方案,由公安部门组织专家进行评审,在评审基础上修改方案,销毁过程在公安部门监督下进行。因此,各地每年会不定期组织销毁。在实施过程中,必须坚持分批引爆,单批销毁时多堆筑几个围子,每个围子销毁爆炸物品的数量当量不超过相关标准,尽量减少每个围子销毁爆炸物的数量,一般销毁雷管单围子不超过4000发,销毁炸药类废弃爆炸物当量不超过20 kg。各围子之间用毫秒延期雷管顺序起爆。合理的延期时间必须保证有害效应不叠加,先起爆的围子的爆炸效应不破坏未起爆的围子。建议延期时间控制在25~75 ms。

(2)围子间距。围子的间距应保证先起爆的围子不会引起邻近围子殉爆,如产生殉爆,有害效应会叠加,危害较大;同时,围子间距应保证先起爆围子的爆炸效应不会冲散邻近围子的爆炸物品。围子间距建议大于10 m,根据单个围子放置待销毁废弃爆炸物的量进行调整,如个别坑销毁的单弹当量大,该围子与邻近围子的距离应适当加大。

(3)围子沙袋堆筑要求。在正常单围子销毁爆炸物品数量情况下,沙袋厚度大于50 cm即可,如果单弹当量大,超过正常标准,沙袋厚度应加厚,当量越大,沙袋厚度就越大。如果在某个方向有重要设施或建筑物需要特别呵护,该方向上的沙袋厚度应加大,采用各向异厚的堆筑方式。围子内腔尺寸根据待销毁对象的尺寸确定,四周与围子沙袋之间应保持有30 cm以上的距离。

(4)缓冲垫层厚度。正常单围销毁爆炸物数量条件下,底部缓冲层的厚度建议大于50 cm。如销毁对象当量大,缓冲层厚度应加大。装入销毁对象和起爆体后,用散石粉或河沙掩埋,销毁对象与围子沙袋之间用散体介质进行耦合。

(5)顶部覆盖。为避免围子内的爆炸物品受力过大,沙袋堆筑高度应比爆炸物品顶部高出50 cm,用散石粉或河沙掩埋30 cm,顶部用竹夹板架空,竹夹板上部用沙袋压,沙袋数量根据销毁爆炸物的当量进行调整。

3 堆筑缓冲和谐爆炸法有害效应分析

3．1 堆筑缓冲和谐爆炸法振动效应分析

根据多次采用堆筑缓冲和谐爆炸法销毁废弃爆炸物的经验和相关数据,用考虑缓冲折减系数的萨道夫斯基公式估算爆破振动:

式中,R为装药中心至保护目标距离,m;V为质点振动速度,每次爆破时,根据保护对象的特征,结合安全规程确定,cm/s;K为介质系数,在100~150之间取值;KH为缓冲折减系数,在0．3~0．6之间取值,缓冲垫层越大,系数取小值;а为装药方式系数,取 1．3~1．6。

3．2 堆筑缓冲和谐爆炸法空气冲击波效应分析

因采用堆筑缓冲措施,空气冲击波效应得到抑制,在多次销毁经验和对数据分析的基础上,建议用公式(2)分析堆筑缓冲和谐爆炸法空气冲击波超压△P:

式中,Kf为空气冲击波超压缓冲系数,在0．4~0．6之间取值,与沙袋厚度有关。

4 堆筑缓冲和谐爆炸法销毁爆炸物的实践

单坑销毁爆炸物设计为18 kg当量。有一个围子的销毁对象单弹当量达到28 kg。用石粉装袋堆筑围子,围子沙袋厚度为80 cm,围子内部为100 cm×100 cm;围子堆高为130 cm,底部垫层厚度为60 cm,覆盖石粉厚度30 cm(见图1)。

每个围子的间距设计为15 m。每个围子中待销毁对象按先小后大的原则,将废弃爆炸物堆放整齐,并用3股导爆索对销毁对象进行缠绕,然后再绑扎1200 g乳化炸药,用2发导爆管雷管引出围子。待销毁的工业雷管剪掉脚线后,用雷管箱装好,在雷管箱中安放600 g乳化炸药,用2发导爆管引出。顶部覆盖40 cm散石粉,顶部架空,上部堆沙袋。每个坑上堆20 kg左右的沙袋25个,当量为28 kg的围子顶部堆沙袋40个。每个围子内用13段毫秒延期雷管起爆,围子之间用5段毫秒延期雷管接力逐个围子起爆。围子之间用双起爆接力网路,增加可靠性。堆筑好的围子情况见图2。

每个围子按预定起爆顺序起爆。起爆后,经检查,销毁彻底,爆破声音沉闷,噪音小,避免了以往采用其它销毁方式产生过大振动、空气冲击波造成扰民,并由此带来的民扰问题,最近3年,每次用堆筑缓冲和谐爆炸法销毁废弃爆炸物,均没有出现纠纷。

取K＝120,KH＝0．5,а＝1．5代入式(1)估算300 m处振动速度峰值为0．06 cm·s-1,实测数据为0．056 cm·s-1。Kf＝0．4,代入式(2)估算250 m处的超压为0．00853×105Pa,实测数据为0．00702×105Pa。