硐室爆炸法銷毀廢舊炮彈工程實(shí)例分析

張 凱,李保彥,高海松

(長沙市公安局治安管理支隊(duì)， 湖南 長沙 410001)

硐室爆炸法銷毀廢舊炮彈工程實(shí)例分析

張 凱,李保彥,高海松

(長沙市公安局治安管理支隊(duì)， 湖南 長沙 410001)

針對(duì)戰(zhàn)爭時(shí)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(yàn)公式和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)安全距離4個(gè)參數(shù)，并以此組織銷毀實(shí)施，成功爆破廢舊炮彈，為同類銷毀爆破工作積累經(jīng)驗(yàn)。

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(jí)部門和領(lǐng)導(dǎo)所重視、熟知。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由人民群眾發(fā)現(xiàn)和主動(dòng)上繳的抗日時(shí)期和解放戰(zhàn)爭時(shí)期遺留下來的各類口徑的炮彈、航空炸彈約占各級(jí)公安機(jī)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(shí)間，多數(shù)炮彈已不同程度破壞，部分炮彈的型號(hào)、性能、設(shè)計(jì)參數(shù)等無法查詢，但相當(dāng)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(dāng)、銷毀方案設(shè)計(jì)錯(cuò)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(cái)產(chǎn)損失事故，嚴(yán)重威脅公安民警及人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)安全。盡管公安部早在2010年9月份頒布出臺(tái)了《公安機(jī)關(guān)處置爆炸物品工作安全規(guī)范》，然而，在基層公安機(jī)關(guān)的實(shí)際操作過程中，由于受到實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)不足、銷毀方法不當(dāng)、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(shí)有發(fā)生。因此，選擇一種安全可靠的廢舊炮彈銷毀方法對(duì)于公安機(jī)關(guān)危爆物品管理工作顯得尤其重要。

1 銷毀實(shí)施準(zhǔn)備

1.1 銷毀方法選擇

選擇科學(xué)適當(dāng)?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(duì)比不同銷毀方法的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，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(jì)環(huán)保。

目前，在國內(nèi)公安機(jī)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(jìn)而產(chǎn)生整體爆炸，達(dá)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(duì)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?xiàng)l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(jìn)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(yùn)輸車輛、人員的通行無阻；

(3) 適當(dāng)設(shè)置防護(hù)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(dāng)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(jiān)硬巖石，采空區(qū)四周2.5 km范圍內(nèi)無任何居民點(diǎn)、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(duì)廢舊炮彈進(jìn)行爆炸法銷毀時(shí)，需對(duì)炮彈的主裝藥量進(jìn)行核算，并將核算總藥量折算成TNT當(dāng)量。對(duì)已知型號(hào)的炮彈，其主裝藥量可以通過查閱相關(guān)資料獲取；對(duì)于不明炮彈，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(1)對(duì)其主裝藥量進(jìn)行推算[2]。

(1)

式中：Q—等效梯恩梯當(dāng)量,g；d—彈徑,cm；L—彈體長,cm；Lr—彈丸引信裝置長度,cm；β—當(dāng)量系數(shù)，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dāng)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(yàn)公式(2)計(jì)算獲得[3]，亦可以參照我國軍隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(jí)炸藥裝藥量，g；A—材料抗力系數(shù),對(duì)于鋼構(gòu)件材料,取A= 5g/cm3；F—鋼板炸斷面面積cm2,對(duì)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(jì)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(shí)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(dāng)量為準(zhǔn)；2.銷毀穿甲彈等較厚壁的彈藥，可適當(dāng)增加引爆藥量；第一次炸毀不完全, 進(jìn)行第二次炸毀時(shí), 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(gè)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(duì)地面的反彈效應(yīng)。單坑銷毀廢舊炮彈計(jì)算藥量為100 kgTNT當(dāng)量，每個(gè)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(jì)算。

(3)

式中：L—誘爆坑間計(jì)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(jì)算得13.42 m。根據(jù)采空區(qū)現(xiàn)有的地形，實(shí)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(dòng)安全距離

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

(4)

式中：R—爆破振動(dòng)安全允許距離，m；Q—炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時(shí)爆破為最大單段藥量，kg；V—保護(hù)對(duì)象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速，取3 cm/s；K，α—與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)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(jì)算得R=54 m。

3 銷毀實(shí)施過程

3.1 篩選裝箱

在進(jìn)行銷毀之前，應(yīng)組織人員對(duì)倉庫儲(chǔ)存待銷毀的廢舊炮彈進(jìn)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(duì)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(xì)菌彈等不明彈體，應(yīng)請專業(yè)人員進(jìn)行甄別，確認(rèn)為化學(xué)彈的應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)規(guī)定移交部隊(duì)進(jìn)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(shí)、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(yùn)。同時(shí)，對(duì)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(hù)罩或在裝運(yùn)箱內(nèi)安裝起穩(wěn)固作用的擋板等方法降低炮彈在運(yùn)輸過程中碰撞的危險(xiǎn)性。

3.2 裝卸操作

裝卸作業(yè)區(qū)的進(jìn)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(jī)、火柴、手機(jī)等危險(xiǎn)源。在操作過程中，必須嚴(yán)格按照銷毀方案安全操作規(guī)定、步驟進(jìn)行，嚴(yán)格服從現(xiàn)場指揮人員指令。裝卸宜采用單人操作，同時(shí)進(jìn)裝卸人員最好同時(shí)不超過兩人，應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁磕、碰、摔、撞、滾、拋擲炮彈，以防觸動(dòng)炮彈引信或激發(fā)保護(hù)裝置。裝箱搬運(yùn)過程必須采用人工搬運(yùn)方式進(jìn)行，每人每次單箱搬運(yùn)。

3.3 運(yùn)輸過程

運(yùn)輸必須采用專用的危爆物品運(yùn)輸車輛，車況保持良好，并對(duì)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(yùn)輸路線應(yīng)避開人煙集中的居民點(diǎn)，避開人流車流高峰時(shí)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(shí)應(yīng)減半，在平坦道路上行駛時(shí)，前后兩部汽車距離不應(yīng)小于50 m，上坡或下坡時(shí)應(yīng)控制在300 m以上的間距，同時(shí)運(yùn)輸車底部應(yīng)鋪設(shè)厚度不少于20 cm的細(xì)沙，對(duì)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(yán)防因車輛轉(zhuǎn)彎或剎車時(shí)造成炮彈引信部分與裝箱、車體發(fā)生碰撞，引發(fā)危險(xiǎn)。

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(gè)誘爆坑設(shè)為一個(gè)段，每個(gè)誘爆坑間的延期時(shí)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(jìn)行引爆4個(gè)誘爆坑裝藥，每個(gè)誘爆坑安放5個(gè)TNT藥塊作誘爆藥包，每個(gè)誘爆藥包為5 kg，在銷毀場外500 m連接220 V動(dòng)力電源起爆整個(gè)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(duì)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(duì)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(gè)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(yàn)

解除爆破警戒后，立即啟動(dòng)采石場原有的通風(fēng)排煙系統(tǒng)對(duì)硐室內(nèi)通風(fēng)換氣30 min，然后組織人員進(jìn)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(gè)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(dòng)。本次銷毀工作順利開展，達(dá)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(zhǔn)備，依據(jù)詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行，合理有效控制了爆炸危險(xiǎn)效應(yīng)，整個(gè)銷毀工作圓滿完成，同時(shí)，為以后同類銷毀工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過本次的爆炸銷毀工作，得到了以下幾點(diǎn)體會(huì)。

(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(duì)廢舊炮彈進(jìn)行爆炸銷毀，可以有效的減少爆炸沖擊波、振動(dòng)等危害性效應(yīng)，縮小安全防護(hù)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(dāng)?shù)难悠跁r(shí)間，可以有效降低爆破危險(xiǎn)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(dāng)延長爆后人員進(jìn)場時(shí)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(shí)與銷毀當(dāng)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(shí)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(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)要求[S].

[5]由 強(qiáng), 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(jì)與實(shí)施[J].爆破，2007，24(3):84￣87.

2015￣01￣09)