堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物

李浪花,李運香

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

0 前 言

近年來,由于產能調整及環保要求,我國陸續有大量的礦山關停,關停過程中,存在大量的爆破器材剩余。部分礦山由于計劃不精準,不時出現采購的雷管、炸藥等爆破器材過期現象,為確保安全,過期的爆破器材禁止用于爆破作業,需要及時銷毀。在經濟開發建設過程中,經常發現戰爭遺留物,這些爆炸物也需要及時處置,以排除隱患,確保人民群眾生命財產安全,維護社會穩定。

近年來,由于爆炸物處置不當造成人員傷亡、周圍建筑物受損,擾民等事件屢見報到。探索安全、高效、和諧的廢棄爆炸物處置方法對徹底排除爆炸物隱患,確保處置過程安全,最大程度控制處置活動引發的有害效應,降低處置活動的擾民和民擾糾紛有重大意義。

燃燒法、溶解法、化學分解法、爆炸法是銷毀廢棄爆炸物的基本方法。他們分別用于不同種類器材的銷毀。爆炸法因銷毀快速、操作簡便、處理徹底而得到廣泛應用。爆炸法可用于銷毀雷管、炸藥、戰爭遺留物中具有爆炸性的各種彈體等廢棄爆炸物[1-3]。

本文在分析各種形式爆炸法銷毀方法優缺點的基礎上,提出了用堆筑緩沖和諧爆破法銷毀廢棄爆炸物的方法。該方法施工簡單,銷毀徹底,可靠性高,有害效應大幅度降低。

1 常用爆炸法銷毀爆炸物的方式

常用爆炸法銷毀廢棄爆炸物的方式主要有裸爆、隧洞地下洞穴廢棄礦洞引爆法,誘爆坑引爆法3種形式[4-7]。裸爆法是把廢棄爆炸物堆積在一起,再安放合格起爆體引爆的爆炸法銷毀方式。這種銷毀方式不需要挖坑、工作量少、快速,但該方法銷毀時待銷毀的器材可能飛散,銷毀不徹底,同時爆炸聲響、振動、空氣沖擊波很大,對周圍環境的要求高。隧洞地下洞穴廢棄礦洞引爆法與裸爆法相比,場地相對封閉,空氣沖擊波定向傳播性強,如有不慎,可能釀成事故;產生的炮煙和有害氣體不易擴散,爆炸可能導致圍巖松動,變成危巖而形成新的隱患。誘爆坑引爆法是在土質介質中挖一定尺寸的坑,將待銷毀廢棄爆炸物置入坑內,安放起爆體,對坑頂部進行防護后引爆銷毀爆炸物的方法。該方法需要動用機械設備開挖誘爆坑,銷毀徹底,噪音較小,空氣沖擊波橫向擴散小,空氣沖擊波對附近設施、人員的影響較小。按規定單坑銷毀爆炸物的TNT當量不得超過20 kg,但有時收繳的戰爭遺留物中有的彈體單發藥量遠遠超過20 kg,該類廢棄爆炸物銷毀要求高。將待銷毀爆炸物放入誘爆坑內,掩埋后引爆,爆炸在介質內部進行,所引起的爆破振動較大,如附近有建筑物或設施,可能對其產生一定程度的影響。某公司曾多次在一錳礦附近的廢棄靶場用誘爆坑引爆法銷毀廢棄爆炸物,每次均引起附近1 km左右范圍內的居民投訴,銷毀廢棄爆炸物所產生的振動引起部分村民屋頂的瓦滑落。上述3種常用爆炸法銷毀爆炸物方式很容易造成銷毀不徹底,或振動、空氣沖擊波、飛散物、噪音不易控制,擾民程度高,容易引起民擾糾紛。因此尋求一種更可靠、安全、簡便、有害效應低的廢棄爆炸物處置方式很有必要。

2 堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物的措施

堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀方式的具體做法是:用石粉或河沙裝成沙袋,用沙袋在地面上堆筑一定高度、一定厚度、一定內腔尺寸的圍子,在圍子的底部倒入一定厚度的石粉或河沙作為緩沖層,在緩沖層上放置待銷毀爆炸物,安放起爆體(見圖1),頂部倒入石粉或河沙對待銷毀爆炸物進行掩埋,再用竹夾板架空,在竹夾板的上方堆放一定重量的沙袋(見圖2),最后實施警戒起爆銷毀廢棄爆炸物(見圖3)。

圖1 堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀爆炸物圍子

圖2 堆筑好的銷毀圍子

圖3 堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀場景

該方法避免了在介質內部爆炸,從源頭上大大降低了爆破振動的產生,從而可大幅度降低對附近民房設施的影響,充分利用石粉或河沙的變形吸能作用,大大降低振動、空氣沖擊波、爆破噪音的危害程度。而且可根據環境情況,單坑銷毀廢棄爆炸物當量,尤其是當單個彈體藥量超過20 kg情況下,通過設計不同沙袋厚度,圍子底部填沙厚度、頂部掩埋厚度及頂部沙袋重量來控制有害效應的危害程度。該方法適用性強,不一定在土質場地實施,在一些露天采石場就可以實施。一定厚度的沙袋圍擋及頂部覆蓋,可有效地將待銷毀的爆炸物控制在圍子內,防止其飛散,可確保圍子內的爆炸物全部徹底銷毀。同時堆筑多個圍子,圍子之間保持一定距離,圍子之間用毫秒延期逐堆起爆,可實現一次銷毀大量爆炸物,又能控制有害效應,避免擾民和民擾現象的發生,實現和諧銷毀廢棄爆炸物。

堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀爆炸物有幾個關鍵點。

(1)一次行動、分批引爆、單批多圍子少量延期起爆。銷毀爆炸物有嚴格的程序要求,必須要由有資質的爆破作業單位負責,編制方案,由公安部門組織專家進行評審,在評審基礎上修改方案,銷毀過程在公安部門監督下進行。因此,各地每年會不定期組織銷毀。在實施過程中,必須堅持分批引爆,單批銷毀時多堆筑幾個圍子,每個圍子銷毀爆炸物品的數量當量不超過相關標準,盡量減少每個圍子銷毀爆炸物的數量,一般銷毀雷管單圍子不超過4000發,銷毀炸藥類廢棄爆炸物當量不超過20 kg。各圍子之間用毫秒延期雷管順序起爆。合理的延期時間必須保證有害效應不疊加,先起爆的圍子的爆炸效應不破壞未起爆的圍子。建議延期時間控制在25~75 ms。

(2)圍子間距。圍子的間距應保證先起爆的圍子不會引起鄰近圍子殉爆,如產生殉爆,有害效應會疊加,危害較大;同時,圍子間距應保證先起爆圍子的爆炸效應不會沖散鄰近圍子的爆炸物品。圍子間距建議大于10 m,根據單個圍子放置待銷毀廢棄爆炸物的量進行調整,如個別坑銷毀的單彈當量大,該圍子與鄰近圍子的距離應適當加大。

(3)圍子沙袋堆筑要求。在正常單圍子銷毀爆炸物品數量情況下,沙袋厚度大于50 cm即可,如果單彈當量大,超過正常標準,沙袋厚度應加厚,當量越大,沙袋厚度就越大。如果在某個方向有重要設施或建筑物需要特別呵護,該方向上的沙袋厚度應加大,采用各向異厚的堆筑方式。圍子內腔尺寸根據待銷毀對象的尺寸確定,四周與圍子沙袋之間應保持有30 cm以上的距離。

(4)緩沖墊層厚度。正常單圍銷毀爆炸物數量條件下,底部緩沖層的厚度建議大于50 cm。如銷毀對象當量大,緩沖層厚度應加大。裝入銷毀對象和起爆體后,用散石粉或河沙掩埋,銷毀對象與圍子沙袋之間用散體介質進行耦合。

(5)頂部覆蓋。為避免圍子內的爆炸物品受力過大,沙袋堆筑高度應比爆炸物品頂部高出50 cm,用散石粉或河沙掩埋30 cm,頂部用竹夾板架空,竹夾板上部用沙袋壓,沙袋數量根據銷毀爆炸物的當量進行調整。

3 堆筑緩沖和諧爆炸法有害效應分析

3．1 堆筑緩沖和諧爆炸法振動效應分析

根據多次采用堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物的經驗和相關數據,用考慮緩沖折減系數的薩道夫斯基公式估算爆破振動:

式中,R為裝藥中心至保護目標距離,m;V為質點振動速度,每次爆破時,根據保護對象的特征,結合安全規程確定,cm/s;K為介質系數,在100~150之間取值;KH為緩沖折減系數,在0．3~0．6之間取值,緩沖墊層越大,系數取小值;а為裝藥方式系數,取 1．3~1．6。

3．2 堆筑緩沖和諧爆炸法空氣沖擊波效應分析

因采用堆筑緩沖措施,空氣沖擊波效應得到抑制,在多次銷毀經驗和對數據分析的基礎上,建議用公式(2)分析堆筑緩沖和諧爆炸法空氣沖擊波超壓△P:

式中,Kf為空氣沖擊波超壓緩沖系數,在0．4~0．6之間取值,與沙袋厚度有關。

4 堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀爆炸物的實踐

單坑銷毀爆炸物設計為18 kg當量。有一個圍子的銷毀對象單彈當量達到28 kg。用石粉裝袋堆筑圍子,圍子沙袋厚度為80 cm,圍子內部為100 cm×100 cm;圍子堆高為130 cm,底部墊層厚度為60 cm,覆蓋石粉厚度30 cm(見圖1)。

每個圍子的間距設計為15 m。每個圍子中待銷毀對象按先小后大的原則,將廢棄爆炸物堆放整齊,并用3股導爆索對銷毀對象進行纏繞,然后再綁扎1200 g乳化炸藥,用2發導爆管雷管引出圍子。待銷毀的工業雷管剪掉腳線后,用雷管箱裝好,在雷管箱中安放600 g乳化炸藥,用2發導爆管引出。頂部覆蓋40 cm散石粉,頂部架空,上部堆沙袋。每個坑上堆20 kg左右的沙袋25個,當量為28 kg的圍子頂部堆沙袋40個。每個圍子內用13段毫秒延期雷管起爆,圍子之間用5段毫秒延期雷管接力逐個圍子起爆。圍子之間用雙起爆接力網路,增加可靠性。堆筑好的圍子情況見圖2。

每個圍子按預定起爆順序起爆。起爆后,經檢查,銷毀徹底,爆破聲音沉悶,噪音小,避免了以往采用其它銷毀方式產生過大振動、空氣沖擊波造成擾民,并由此帶來的民擾問題,最近3年,每次用堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物,均沒有出現糾紛。

取K＝120,KH＝0．5,а＝1．5代入式(1)估算300 m處振動速度峰值為0．06 cm·s-1,實測數據為0．056 cm·s-1。Kf＝0．4,代入式(2)估算250 m處的超壓為0．00853×105Pa,實測數據為0．00702×105Pa。

5 結 論

堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物能大大降低振動、空氣沖擊波、噪音的危害;該方法操作簡單,對場地要求較低,不失為一種高效、安全、和諧的廢棄爆炸物銷毀方法。