硐室爆炸法銷毀廢舊炮彈工程實例分析

張 凱,李保彥,高海松

(長沙市公安局治安管理支隊， 湖南 長沙 410001)

硐室爆炸法銷毀廢舊炮彈工程實例分析

張 凱,李保彥,高海松

(長沙市公安局治安管理支隊， 湖南 長沙 410001)

針對戰(zhàn)爭時期遺留的廢舊炮彈，利用采石場廢舊采空區(qū)的硐室作為銷毀場地，采用爆破法銷毀廢舊炮彈，依據(jù)經(jīng)驗公式和相關(guān)標準，設(shè)定爆破參數(shù)，確定了爆破總藥量、引爆藥包最小藥量、誘爆坑最小距離，爆破振動安全距離4個參數(shù)，并以此組織銷毀實施，成功爆破廢舊炮彈，為同類銷毀爆破工作積累經(jīng)驗。

廢舊炮彈；硐室爆炸法；銷毀

0 引 言

廢舊炮彈銷毀工作具有特殊性和重要性，越來越被上級部門和領(lǐng)導(dǎo)所重視、熟知。據(jù)不完全統(tǒng)計，由人民群眾發(fā)現(xiàn)和主動上繳的抗日時期和解放戰(zhàn)爭時期遺留下來的各類口徑的炮彈、航空炸彈約占各級公安機關(guān)年銷毀廢舊炮彈總量的80%左右。這些炮彈在非常規(guī)條件下被遺棄放置了幾十年時間，多數(shù)炮彈已不同程度破壞，部分炮彈的型號、性能、設(shè)計參數(shù)等無法查詢，但相當部分炮彈的內(nèi)部裝藥尚未完全失去爆炸性，其內(nèi)部的TNT、黑索金、特屈爾和泰安等炸藥在銷毀過程中，一旦發(fā)生銷毀方法選擇不當、銷毀方案設(shè)計錯誤、操作過程失誤等，都極有可能引起燃燒、爆炸、中毒等重大人員傷亡和財產(chǎn)損失事故，嚴重威脅公安民警及人民群眾生命、財產(chǎn)安全。盡管公安部早在2010年9月份頒布出臺了《公安機關(guān)處置爆炸物品工作安全規(guī)范》，然而，在基層公安機關(guān)的實際操作過程中，由于受到實踐操作經(jīng)驗不足、銷毀方法不當、操作不規(guī)范等因素的影響，各類廢舊炮彈銷毀傷亡事故時有發(fā)生。因此，選擇一種安全可靠的廢舊炮彈銷毀方法對于公安機關(guān)危爆物品管理工作顯得尤其重要。

1 銷毀實施準備

1.1 銷毀方法選擇

選擇科學(xué)適當?shù)匿N毀方法是確保廢舊炮彈工作成功的重要保證。在廢舊炮彈銷毀過程中，應(yīng)綜合考慮待銷毀廢舊炮彈的數(shù)量、炮彈結(jié)構(gòu)、炮彈性能、炸藥品種等影響因素，并對比不同銷毀方法的適用范圍、優(yōu)缺點，選擇出最為安全、科學(xué)的銷毀方法，確保廢舊炮彈銷毀過程的安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保。

目前，在國內(nèi)公安機關(guān)銷毀處置廢舊爆炸物品過程中較為常用的銷毀方法主要有溶解法、化學(xué)分解法、焚燒法、爆炸法4種方法[1]。由于受到廢舊炮彈銷毀場地及人力物力的制約，銷毀工作指揮部最終選擇采取硐室爆破銷毀法處理這批廢舊炮彈，在硐室內(nèi)利用誘爆裝藥在爆炸過程中產(chǎn)生的超壓沖擊波來引起廢舊炮彈的主裝藥產(chǎn)生爆炸，進而產(chǎn)生整體爆炸，達到爆炸銷毀目的。

1.2 銷毀場地選擇

廢舊炮彈爆炸法銷毀要充分考慮破碎彈體飛散距離、爆炸沖擊波及有害氣體對銷毀工作人員及銷毀場地周圍建筑物、人員的破壞效應(yīng)，選擇適合的銷毀場地可以大幅度降低廢舊炮彈銷毀過程中產(chǎn)生的爆炸危害效應(yīng)。廢舊炮彈銷毀場地在滿足《民用爆炸物品安全管理條例》、《爆破安全規(guī)程》等相關(guān)要求的前提下，一般還應(yīng)遵循以下安全原則：

(1) 選擇在人員稀少的偏僻地帶，周圍200 m內(nèi)不得有任何建筑物，應(yīng)該避開交通樞紐、鐵路、倉庫、高壓輸電線路、廣播電視通訊設(shè)施、人員密集區(qū)2 km以外；

(2) 進出銷毀場地的道路寬度、坡度等要符合相關(guān)規(guī)定，保證爆炸物品運輸車輛、人員的通行無阻；

(3) 適當設(shè)置防護隔離帶，銷毀場地周邊200 m范圍內(nèi)不應(yīng)有易燃灌木叢、雜草；

(4) 應(yīng)具有山體等天然屏障做掩體，滿足人員逃生、疏散通道設(shè)置要求；

(5) 適宜設(shè)置相當數(shù)量的誘爆坑。

經(jīng)過反復(fù)綜合考慮,銷毀指揮部最終將本次銷毀的場地選擇在長沙市某區(qū)的一采石場，利用采石場廢棄采空區(qū)的硐室來爆炸銷毀這批廢舊炮彈。該采空區(qū)從洞口到洞內(nèi)的通道長約60 m、高10 m、寬4 m,內(nèi)部硐室高10 m，地面為40 m×50 m平面，地面為土質(zhì)，四周壁為堅硬巖石，采空區(qū)四周2.5 km范圍內(nèi)無任何居民點、建筑物等重要設(shè)施，滿足廢舊炮彈爆炸銷毀場地要求。

2 方案參數(shù)設(shè)定

2.1 廢舊炮彈總藥量

在對廢舊炮彈進行爆炸法銷毀時，需對炮彈的主裝藥量進行核算，并將核算總藥量折算成TNT當量。對已知型號的炮彈，其主裝藥量可以通過查閱相關(guān)資料獲??；對于不明炮彈，通常是根據(jù)經(jīng)驗公式(1)對其主裝藥量進行推算[2]。

(1)

式中：Q—等效梯恩梯當量,g；d—彈徑,cm；L—彈體長,cm；Lr—彈丸引信裝置長度,cm；β—當量系數(shù)，對于航彈而言，普通爆破彈或低阻式爆破彈取1.35，半穿甲彈和穿甲彈取1.00，而對于炮彈在口徑175 mm以下的榴彈取1.35，其他取1.00；e—裝藥換算系數(shù)，對于航彈類的普通爆破彈或低阻式爆破彈取1.64，半穿甲彈和穿甲彈取0.99，而對于炮彈類的榴彈取0.99，穿甲彈取0.26。

經(jīng)過測量、核算，本次待銷毀的228枚廢舊炮彈的總藥量折算為400 kgTNT當量。

2.2 引爆藥包最小藥量

引爆藥包的最小藥量可以通過經(jīng)驗公式(2)計算獲得[3]，亦可以參照我國軍隊標準執(zhí)行(見表2)[4]，為了保證銷毀效果，在保證安全的條件下，取兩者的最大值。

C=2AFh

(2)

式中：C—中級炸藥裝藥量，g；A—材料抗力系數(shù),對于鋼構(gòu)件材料,取A= 5g/cm3；F—鋼板炸斷面面積cm2,對于鋼管,F=πdh,取π=3.14；h—鋼板厚度，cm。

一般炮彈的彈體鋼板厚度為10～25 mm,要炸毀直徑為20 cm的炮彈，根據(jù)公式(2)計算其引爆藥包藥量應(yīng)為3.925 kgTNT,查表藥量為3.5 kgTNT，按照炸藥爆轟理論，爆炸物品爆轟時的爆壓為炸藥的密度和爆速的平方所的乘積，因此，應(yīng)優(yōu)先選擇高密度、高爆速的炸藥作為引爆藥包裝藥，經(jīng)比較，本次銷毀任務(wù)采用單體重5 kg塊狀TNT作為引爆藥包。

表2 廢舊炮彈銷毀引爆藥包藥量

注：1.藥量以TNT當量為準；2.銷毀穿甲彈等較厚壁的彈藥，可適當增加引爆藥量；第一次炸毀不完全, 進行第二次炸毀時, 引爆藥量應(yīng)增加一倍。

2.3 誘爆坑最小距離

本次銷毀共設(shè)置4個規(guī)格為1.5 m×2.0 m×1.5 m的誘爆坑，在彈坑下部放置一層厚度為40 cm的砂包軟墊，用以緩沖炮彈引爆對地面的反彈效應(yīng)。單坑銷毀廢舊炮彈計算藥量為100 kgTNT當量，每個誘爆坑放置5塊重5 kg塊狀TNT藥塊，單坑單響最大藥量為125 kg。誘爆坑間距按公式(3)計算。

(3)

式中：L—誘爆坑間計算距離,m；Qi—單坑單響最大藥量,kg；K—常數(shù),取1.2。

代入數(shù)據(jù)計算得13.42 m。根據(jù)采空區(qū)現(xiàn)有的地形，實際銷毀過程中任意兩誘爆坑的最小距離加大至16 m。

2.4 爆破振動安全距離

為保護銷毀場地周圍建筑物不受爆破地震波的破壞，爆破振動安全允許距離按公式(4)計算。

(4)

式中：R—爆破振動安全允許距離，m；Q—炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；V—保護對象所在地安全允許質(zhì)點振速，取3 cm/s；K，α—與爆破點至保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，分別取350，2。 代入數(shù)據(jù)計算得R=54 m。

3 銷毀實施過程

3.1 篩選裝箱

在進行銷毀之前，應(yīng)組織人員對倉庫儲存待銷毀的廢舊炮彈進行一次全面的篩選工作，將待銷毀的廢舊炮彈依據(jù)種類、彈型、大小、結(jié)構(gòu)等分類登記，統(tǒng)一造冊。對于失去銷毀意義的假彈、空彈或無任何爆炸性的炸彈應(yīng)篩選出來，如發(fā)現(xiàn)疑似毒氣彈、化學(xué)彈、細菌彈等不明彈體，應(yīng)請專業(yè)人員進行甄別，確認為化學(xué)彈的應(yīng)當按照有關(guān)規(guī)定移交部隊進行處置，并配合做好人員疏散。

裝箱過程中，可以使用60 cm×30 cm×30 cm的木箱將規(guī)格、類型相同或接近的小炮彈按照引信朝向一致同箱分裝，底部襯墊15～20 cm厚的黃砂，然后再用海綿、泡沫、草繩或軟質(zhì)物將木箱內(nèi)填實、塞緊，炮彈固定后密封上蓋，箱外應(yīng)注明內(nèi)裝物的名稱、數(shù)量等便于銷毀。規(guī)格較大的炮彈，應(yīng)根據(jù)炮彈尺寸大小制作相應(yīng)尺寸的木箱，并單枚裝箱單箱裝運。同時，對于引信外露或者激發(fā)裝置尚未失效的，應(yīng)通過設(shè)置引信保護罩或在裝運箱內(nèi)安裝起穩(wěn)固作用的擋板等方法降低炮彈在運輸過程中碰撞的危險性。

3.2 裝卸操作

裝卸作業(yè)區(qū)的進入口處應(yīng)設(shè)置消靜電設(shè)施，作業(yè)區(qū)人員均應(yīng)穿棉質(zhì)衣服，戴防靜電橡膠手套，禁止攜帶打火機、火柴、手機等危險源。在操作過程中，必須嚴格按照銷毀方案安全操作規(guī)定、步驟進行，嚴格服從現(xiàn)場指揮人員指令。裝卸宜采用單人操作，同時進裝卸人員最好同時不超過兩人，應(yīng)輕拿輕放，嚴禁磕、碰、摔、撞、滾、拋擲炮彈，以防觸動炮彈引信或激發(fā)保護裝置。裝箱搬運過程必須采用人工搬運方式進行，每人每次單箱搬運。

3.3 運輸過程

運輸必須采用專用的危爆物品運輸車輛，車況保持良好，并對車輛采取必要的防滑、防撞等固定措施，駕駛員應(yīng)有3 a以上安全駕齡，并熟悉一定的爆炸安全技能。運輸路線應(yīng)避開人煙集中的居民點，避開人流車流高峰時段和重要建、構(gòu)筑物區(qū)段，禁止在城鎮(zhèn)人員密集地帶穿行停留。車輛正常行駛速度不得超過40 km/h，遇雨雪天氣能見度降低時應(yīng)減半，在平坦道路上行駛時，前后兩部汽車距離不應(yīng)小于50 m，上坡或下坡時應(yīng)控制在300 m以上的間距，同時運輸車底部應(yīng)鋪設(shè)厚度不少于20 cm的細沙，對于大直徑炮彈，沙厚應(yīng)可以覆蓋彈體直徑的1/2～2/3為宜，炮彈應(yīng)橫放，禁止炮彈直立、倒立，嚴防因車輛轉(zhuǎn)彎或剎車時造成炮彈引信部分與裝箱、車體發(fā)生碰撞，引發(fā)危險。

3.4 起爆網(wǎng)絡(luò)

本次銷毀采用微差毫秒電起爆系統(tǒng)，每個誘爆坑設(shè)為一個段，每個誘爆坑間的延期時間差控制在100 ms以上，分別使用瞬發(fā)電雷管,5段、8段、12段毫秒電管雷管進行引爆4個誘爆坑裝藥，每個誘爆坑安放5個TNT藥塊作誘爆藥包，每個誘爆藥包為5 kg，在銷毀場外500 m連接220 V動力電源起爆整個網(wǎng)絡(luò)。廢舊炮彈在誘爆坑中采用輻射狀布置，即在誘爆坑中心部位豎放一枚藥量加大且相對比較容易起爆的炮彈作為主起爆體，使用誘爆藥包將其誘爆，再利用其爆炸產(chǎn)生的沖擊波引發(fā)周圍炮彈爆炸。其余炮彈的引信段或易引爆段應(yīng)緊靠主引爆體成輻射狀逐層地排列，將地雷、手榴彈、穿甲彈等威力相對較小、彈壁較厚、難引爆的炮彈放置在誘爆坑的底部，威力大的、易引爆的炮彈放置在上一層[6]。然后，再將其余4個誘爆藥包均勻放置在炮彈上面，接入起爆網(wǎng)絡(luò)，覆蓋上砂袋，等待起爆。

3.5 爆后檢驗

解除爆破警戒后，立即啟動采石場原有的通風(fēng)排煙系統(tǒng)對硐室內(nèi)通風(fēng)換氣30 min，然后組織人員進入銷毀場開展爆后檢查，主要檢查廢舊炮彈是否完全銷毀、彈片飛散程度、現(xiàn)場爆坑大小、硐室穩(wěn)定性等，經(jīng)檢查，廢舊炮彈均被完全爆炸銷毀，不存在未爆、拒爆現(xiàn)象，破碎的彈片規(guī)則的散布在距離誘爆坑中心10 m范圍內(nèi)，銷毀場上形成4個直徑3～6 m、深度2～4 m不等的爆破漏洞坑。另外，起爆過程中，距離銷毀場500 m外的掩體內(nèi)人員可清晰聽到銷毀過程中產(chǎn)生的爆炸聲響，感受到爆炸地震波帶來的輕微振動。本次銷毀工作順利開展，達到了預(yù)期效果。

4 結(jié) 語

本次爆炸銷毀工作經(jīng)過充分的準備，依據(jù)詳細的設(shè)計方案，嚴格按照安全操作規(guī)程進行，合理有效控制了爆炸危險效應(yīng)，整個銷毀工作圓滿完成，同時，為以后同類銷毀工作積累了豐富的經(jīng)驗。通過本次的爆炸銷毀工作，得到了以下幾點體會。

(1) 選擇科學(xué)合理的銷毀方法和場地是本次爆炸法銷毀廢舊炮彈成功的基礎(chǔ)；

(2) 利用硐室對廢舊炮彈進行爆炸銷毀，可以有效的減少爆炸沖擊波、振動等危害性效應(yīng)，縮小安全防護距離；

(3) 選擇正確的引爆裝藥及藥量有利于控制爆炸銷毀；

(4) 采用微差毫秒爆炸技術(shù)，并控制適當?shù)难悠跁r間，可以有效降低爆破危險效應(yīng)；

(5) 選擇硐室等封閉式空間作為銷毀場地可以縮小爆炸物飛散距離，便于爆后檢查；

(6) 選擇硐室等封閉式空間應(yīng)適當延長爆后人員進場時間，做好通風(fēng)排煙，防止發(fā)生人員中毒。

[1]GB6722-2003，爆破安全規(guī)程[S].

[2]章克凌，徐 春.廢舊航、炮彈的辨識與銷毀當量估算[J].爆破，2003，20(2):80￣82.

[3]朱紹武,謝先啟,羅啟軍.炮(航)彈及過期爆破器材銷毀研究與實踐[J].爆破，2001，18(2):87￣89.

[4]GJB5120—2002，廢火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品處理、銷毀與儲運安全技術(shù)要求[S].

[5]由 強, 張 波.廢舊炮彈銷毀分析[J].工程爆破，2010，16(3):90￣92.

[6]溫建平,胡小龍,魏曉林.硐室內(nèi)爆炸法銷毀廢舊炮彈的設(shè)計與實施[J].爆破，2007，24(3):84￣87.

2015￣01￣09)