引火線爆炸事故炸藥當量估算及起爆原因分析

屈建文，毛益松，劉義新，梁 兵

(1.長沙市公安局治安支隊， 湖南 長沙 410001； 2.國防科學技術大學九院， 湖南 長沙 410003)

引火線爆炸事故炸藥當量估算及起爆原因分析

屈建文1，毛益松2，劉義新1，梁 兵2

(1.長沙市公安局治安支隊， 湖南 長沙 410001； 2.國防科學技術大學九院， 湖南 長沙 410003)

闡述了滿載煙花爆竹引火線的運輸車輛發生爆炸事故的案例。通過對爆炸產物起始作用痕跡、爆炸沖擊波超壓等方面確定了引火線TNT當量估算值，與事故車輛所裝載引火線芯藥總量基本符合。引火線爆炸原因是由事故車輛觸撞高壓電線，致以高壓線路短路產生電火花和熔珠而引發引火線燃燒直至爆炸。

煙花爆竹；引火線；運輸車輛；TNT當量

由長沙市公安局、安監局相關同志及專家組成的專家組參加了長沙市寧鄉縣橫市鎮“12·17引火線爆炸事故”的調查。調查主要工作是勘察引火線爆炸現場人員傷亡、爆炸事故車輛；查看爆炸點方圓1 km左右建筑物破壞情況；測量并核對爆炸凹坑、炸斷電線桿及樹木、炸塌房屋等相關數據。

1 爆炸事故現場破壞情況

20XX年12月17日21時左右，長沙市寧鄉縣橫市鎮鐵沖村口上組喻(家坳)鐵(沖)公路貨主唐某喬家門前，發生引火線爆炸事故。事故造成14人死亡，9人受傷，周圍房屋玻璃門窗不同程度受損。

1.1 爆炸車輛破壞及爆炸點凹坑情況

爆炸點有一臺已炸毀的貨車殘骸，車架號碼為LZ5W2CE52AB025595。經查證，該車牌號為“湘M04930”華菱之星紅色倉柵式貨車(簡稱“后八輪”)的車架號碼，正是爆炸事故車輛。車架大梁殘骸全長12.2 m，車架下的水泥路面，形成一碎裂凹坑，凹坑大小為9 m×2.7 m，底部距路平面為24 cm。

1.2 爆炸點周圍建筑物損壞情況

爆炸點公路東側由北往南為山丘，依次共有4家房屋完全倒塌或部分倒塌。爆炸點公路西側由北往南依次共有8家房屋完全倒塌或部分倒塌。在中心現場外圍1000 m范圍內的建筑物均有不同程度的損壞。

1.3 傷亡人員所在位置及距爆點距離

在車下往車上傳遞引火線的兩位工人在“后八輪”開始移動時，看到車頂有“火花”，喊了聲“快跑”，就快速朝喻家坳方向跑，其中，一位到了距爆炸點約45 m處被沖擊波沖倒后昏迷，另一位，離開了約50 m，并有土包擋住，爆炸發生時被沖擊波沖倒，后來清醒后自己走回家；在唐某喬家中進進出出管理裝車事宜的3人在爆點范圍20 m范圍內的不同距離處被炸死；在唐某喬家屋內的6人，距爆炸點約20～30 m被樓塌砸死；另外，在駕駛室內2人和車上扶貨物的3人被炸飛死亡。

1.4 樹木破壞情況

爆炸中心周圍不同距離有部分樹木受到沖擊波的直接作用而削斷，北側山坡上距爆炸中心距離15.5 m處有兩根Φ12 cm杉樹被炸斷，炸斷處杉樹高度約4.5 m。

2 爆炸事故調查

初步調查認為，事故車輛裝載鞭炮引火線的貨車在公路上倒車時，由于引火線堆碼過高，車頂的纖維袋裝引火線團，撞到橫穿公路的高壓電線，引起電線短路，產生電火花和熔珠，點燃了引火線而發生爆炸事故。

2.1 電線桿位置及電線高度

爆炸點東西向有一條高壓電力線路，該線路橫穿爆炸中心上方。電線桿1距公路西側1.15 m，電桿底部為Φ0.16 m，內空為Φ0.1 m，據殘留部分連接測量和相似電桿比較，該電桿高度為6 m。電桿下端埋在土內殘留部分長1.3 m，殘留部分上端距公路平面0.3 m，桿頭留出0.1 m，另加瓷盤高0.05 m。其電力線路距地面高度4.35 m。

電線桿2距西側電桿31.7 m，已斷成多節，倒伏在地，桿身上標有“湘益YB-10-6號”字樣，桿長6 m，其中埋在泥土內長度為0.9 m，底部Φ0.16 m，內空Φ0.1 m，頂部Φ0.1 cm，桿上有一鐵質橫擔，該橫擔上有四個瓷葫蘆，橫擔距桿頂部0.63 m，在距桿頂部8 cm處有一圈鐵銹印痕，印痕寬0.11 m。

2.2 事故車輛裝貨高度及裝貨后三次停放位置與移動路線

(1) 事故車輛。“后八輪”車輛牌照為湘M04930，車輛外形尺寸(長/寬/高)為11.98 m×2.50 m×3.85 m，車廂板上面距地面高度為1.35 m。

(2) 車輛裝貨后總高度。已裝550件引火線占據車廂3/4，下部堆碼紙箱，上面堆碼纖維袋。紙箱堆碼最高達11層，每層紙箱平放高0.26 m，11層高2.86 m。紙箱上面又堆碼了一層用纖維袋裝像“鵝蛋”狀引火線，高度約0.3 m，此時所裝貨物的高度達3.16 m，加上車輛本身高度1.35 m。則裝貨后車輛總高度為4.51 m。

(3) 事故車輛三次停放位置及移動路線。第1次停放位置：事故車輛停靠在唐某喬家北側靠喻家坳方向雜物間前的公路上，車頭朝向喻家坳方向。引火線是從貨車車廂頭部開始裝，共裝370箱引火線。

第2次停放點位置：車輛倒車至唐某喬家南側雜物間，共裝160箱引火線和20袋像“鵝蛋”狀纖維袋裝的鞭炮主引火線。

第3次停放點位置(爆炸位置)：裝完北側雜物間引火線，此時車上已裝有鞭炮引線約530箱和纖維袋引線團20袋。車輛開始倒車，準備到公路對面唐禮某屋前，裝拖拉機、摩托車的引火線。貨車倒車約2～3 m時，由于引線堆碼過高，車頂纖維袋裝像“鵝蛋狀”的引線團碰到橫跨公路的高壓電線，引起電線短路，產生火花點燃了引火線而爆炸。

2.3 車輛倒車碰撞電線短路產生火花和熔珠

(1) 爆炸事故現場生存者講述電線起火情況。在后八輪貨車倒車2～3 m后，碰到了橫穿公路上方的電線直冒火光，接著就導致引火線起火。由此可以確認事故車輛引火線爆炸原因是由事故車輛碰撞高壓線短路產生火花和熔珠引起引火線燃燒直至爆炸。

(2) 電線短路產生火花和熔珠。據現場勘測資料，爆炸點跨越喻鐵公路的兩根水泥電桿的380/220 V架空線路，其最低處距公路地面高度約4.35 m，而事故車輛最高處高度達到4.51 m，達到和超過了電線的高度。車輛在倒車時，纖維袋裝的引火線團掛住380/220 V的第一相火線(即U線)，繼續倒車時，將第一相火線(U線)拖至第二根零線(即N線)，或者將第一相火線拉斷后彈至第二根零線(N線)，造成相線與零線相碰短路，發生火花。據查詢資料，碰撞短路產生電流約有340 A左右，其電弧光溫度可達到2000℃以上。同時產生火花、熔珠飛濺，點燃車廂裝載高出的碰到高壓線的引火線燃燒引起爆炸。

3 引火線品種數量及藥量計算

3.1 引火線品種數量

事故車輛上裝載鞭炮引火線和鞭炮主引火線兩種，按《民用爆炸物品品名表》分類，屬工業索類火工品。引火線數量共有兩次裝車，第1次裝車370箱引火線；第2次裝車160箱引火線和20件用纖維袋裝像“鵝蛋”狀的引火線團。

3.2 鞭炮引火線和鞭炮主引火線藥量[1-4]

(1) 引火線配方及每米藥量。目前做鞭炮引火線的成分主要是氯酸鉀和碳粉，配比50 kg氯酸鉀+25 kg碳粉，可生產250000～300000 m引火線，折合成引火線0.25～0.30 g/m。

(2) 鞭炮引火線藥量。每個塑料卷盤引火線長350 m，每箱32個塑料卷盤，引火線長度11200 m，每箱藥量2800～3360 g。按530箱計算，每米按0.25 g計算箱子的藥量，則鞭炮引火線藥量為1484 kg。

(3) 鞭炮主引火線折算藥量。車上裝鞭炮主引火線的成分也是氯酸鉀鹽類和碳粉，其配比為50 kg氯酸鉀+17.5 kg碳粉。車上共有20袋纖維袋裝鞭炮主引火線，每袋裝有20～25個“鵝蛋”狀引火線團、3.36 kg/袋。20件纖維袋裝的引火線團折合成藥量為67 kg。

3.3 事故車輛上裝載引火線總藥量折算

事故車輛上裝載總藥量為1551 kg。根據文獻[5]，氯酸鉀混合藥劑的爆炸威力和爆速比黑火藥高，引火線中藥劑的TNT當量系數取0.45。故本次引火藥的TNT當量約為700 kg。

4 引火線藥量估算

對引火線爆炸炸藥量進行估算，以證實案件和現場破壞的程度，亦為偵查破案提供證據。引火線TNT當量通常根據爆炸現場破壞的情況，依據相關理論進行估算。

4.1 基于爆炸產物起始作用痕跡的引火線藥量估算

爆炸產物起始作用痕跡[1]由炸藥爆炸時瞬間生成的高溫、高壓氣體產物的強烈沖擊所形成。起始作用痕跡與藥量的關系式為：

Q=4/3π(R1/K1)3ρ

(1)

式中：Q——銨梯炸藥炸藥量，g；

R1——起始作用痕跡半徑，cm；

ρ——炸藥密度，g/cm3；

K1——爆破作用系數，一般為1.5～3.0 。

凹坑面積為9 m×2.7 m，取R1=135 cm；ρ取1 g/cm3；K1取2.3，于是有：Q=847 kg。

折算TNT當量=847×0.8=678 kg。

爆炸產生的爆坑由于救援工作的開展，爆坑形狀現場有所破壞，尺寸會有增大，長寬深無法準確測量，計算結果會有誤差。

4.2 基于建筑物破壞的引火線爆炸藥量估算

(1) 爆炸沖擊波對建筑物的安全判據。按《爆破安全規程》(GB6722-2014)取值見表1[6]。

表1 建筑物的破壞程度與超壓關系

(2) 峰值超壓估算。現場25～40 m內民房破壞等級為嚴重破壞，參照表1，取最不利因素，可以得出40 m處的爆炸空氣沖擊波超壓大于0.55×105Pa的結論。

(3) TNT當量估算。在剛性平坦地形條件下爆炸時，可按公式(2)計算空氣沖擊波峰值超壓。

(2)

式中：ΔP——爆炸空氣沖擊波峰值超壓值，105Pa；

Q——一次爆破的梯恩梯炸藥當量，秒延期爆破為最大一段藥量，毫秒延期爆破為總藥量，kg；

R——裝藥爆炸點至計算點的距離，m。

由公式(2)可以計算出：Q=592(kg)。

4.3 基于樹木破壞的引火線爆炸藥量估算

炸斷木樁的爆破裝藥量按公式(3)計[3]：

Q=30KDr2

(3)

式中：K——材料抗力系數，杉樹(中等堅硬木材)取0.8～1.0；

D——最大圓木的直徑，m；

r——裝藥中心到最遠木樁外緣的距離，m。

根據現場，爆炸點周圍不同距離有部分杉樹受到沖擊波的直接作用被炸斷，其中北側山坡上距爆炸點中心距離r=15 m處有兩根杉樹被炸斷，炸斷杉樹高度4.5 m、直徑為0.12 m。

由公式(3)可以計算出：Q=692(kg)。

4.4 綜合分析

綜合分析上述估算結果，本次爆炸事故的TNT當量約700 kg，對應的引火線藥量不小于1551 kg。

5 引火線爆炸事故原因分析

生產引火線的原料是氯酸鉀和木炭[2]。從事故現場提取的引火線經化檢驗成份有氯酸鉀、硝酸鉀、木炭；從湘M04930貨車爆炸點地面上提取的泥土中檢出氯離子、鉀離子、硝酸根離子、木炭。可以確認事故車輛引火線的藥劑主要成分是氯酸鉀與木炭混合藥劑。

事故車輛裝載鞭炮引火線的貨車在公路上倒車時，引火線堆碼過高，車頂的纖維袋裝引火線團，撞到上方橫穿公路的高壓電線，引起高壓電線碰撞短路，產生電火花和熔珠，點燃了引火線而發生爆炸事故。

引火線中氯酸鉀與木炭可燃物的混合藥劑屬于典型煙火藥劑類，一般情況下以燃燒形式發生作用，其著火溫度為335℃。引火線在外界能量作用下發生點火、引燃與燃燒，造成溫度和壓力升高，加快燃燒分解，極易由燃燒轉為爆炸，其爆速為2600 m/s，爆炸威力為220 mL，爆炸感威力非常之大。

[1]劉喜和.爆炸現場勘察計算爆炸物數量的方法[J].警察技術，2006(1)：52-53.

[2]GB19595-2004.煙花爆竹-引火線[S].

[3]佟 錚,馬子珍,曹玉生.爆破與爆炸技術[M].北京：中國人民公安大學出版社，2001.

[4]GB50161-2009.煙花爆竹工程設計安全規范[S].

[5]婁建武,盧 云.氯酸鉀炸藥爆炸性能研究[J].爆破器材，2008(1)：15-17.

爆破安全規程[S].(

2016-09-27)

屈建文(1964-)，男，湖南長沙人，講師，從事工程爆破專業研究及民爆安全管理，Email：1073738240@qq.com。