爆炸鋼桶技術在爆炸物品銷毀中的應用?

朱福元 汪 泉 林朝鍵 郭子如

①淮南舜泰化工有限責任公司(安徽淮南，232072)

②安徽理工大學化學工程學院(安徽淮南，232001)

③安徽省爆破器材與技術工程實驗室(安徽淮南，232001)

引言

工業炸藥和雷管是工程爆破以及礦山開采中必不可少的爆破材料。 不少不法分子違法制造雷管、炸藥，以此牟取暴利。 違法生產爆炸品易造成意外爆炸事故，且違法生產的爆炸品的安全性能沒有保障，使用中容易發生意外事故。 這類炸藥、雷管屬于非法制造的危險爆炸品。 此外，戰爭中遺留下來的武器彈藥也有很大的潛在危險[1]。 安全銷毀危險爆炸品且不對周圍環境造成危害是爆炸品銷毀亟需解決的問題[2-3]。

2015 年，安徽省某縣一個簡易非法電雷管生產廠家，因違法生產雷管造成意外爆炸事故，受到當地政府和警方的高度重視。 該非法生產廠家位于某鎮一廢棄學校內，廠房四周200 ～300 m處為村莊，村莊和廠房之間為稻田，無其他建筑物。廠房與民房之間設有架空輸電線，并且在廠房圍墻內安有處于通電狀態的變壓器，廠房內存有10 萬余發雷管及其他爆炸品。

本文中，使用爆炸鋼桶技術對該非法生產廠家遺留的10 萬余發雷管進行銷毀，并且未對周圍環境造成破壞及污染，可為類似安全銷毀爆炸物品提供借鑒。

1 危險爆炸品銷毀的前期準備工作

一般情況下，危險爆炸品處置及銷毀的主要方法有爆炸法(含水下爆炸法)、 燃燒法、掩埋法、水溶解法、化學分解法以及回收再利用法等[4-5]。 查閱有關爆炸物品銷毀的國家法律法規[6-10]，對爆炸物進行鑒定。

1.1 危險爆炸品種類

該非法生產廠留有基礎雷管、引火藥頭、起爆藥、猛炸藥以及多種化學藥劑和一些成分尚未判定的藥劑。 廠房內仍剩有85 000 余發基礎雷管(即在8＃雷管殼內已壓裝猛炸藥、起爆藥和加強帽，有一部分已壓裝延期體)、18 000 余發已涂藥劑的剛性電引火藥頭。 經現場清點發現，未制成雷管的半成品約1 000 多發。 其中，約300 發裝了起爆藥，但未裝加強帽；約300 發裝了加強帽，但未壓藥；約300 發僅裝了猛炸藥。 由燃燒試驗推斷，基礎雷管結構的加強帽下為起爆藥，起爆藥下為猛炸藥，其顏色稍微發藍，疑為加入敏化劑所致。 另外，還有多種化學藥劑、雷管生產設備、廠房等危險源需及時銷爆處理。

1.2 銷毀方法的選擇

由于爆炸品數量較多，燃燒法需要較長時間，且風險較高，故不考慮燃燒法。 周圍沒有海洋，若運輸到遠處使用水溶法，則需要支付較高的運輸費用，而且運輸過程有很大隱患，所以也不考慮水溶法。 由于危險爆炸品種類繁雜、數量較多，不宜采用回收再利用法。 化學分解法以及掩埋法需要較長時間，數量太多，也不適用。 綜合考慮環境、經濟和安全等方面的因素，最終采用爆炸法(使用爆炸鋼桶防護)處理這批危險爆炸品。

1.3 場地的選擇

按照就近原則，銷毀場地選擇距離廠房100 m以上的稻田里。 銷毀場地周圍為村莊民房，距離大于100 m，其間無其他建筑物、架空輸電線、地下管線和行人道路。 由于是在爆炸鋼桶內銷毀，對周圍環境影響很小。

1.4 爆破振動的分析

采用爆炸鋼桶技術可以控制或降低銷毀過程的有害效應，如產生的振動、沖擊波、飛散物和噪聲等。其中，爆破振動危害需著重考慮。 由于實際爆炸銷毀產生的地面振動與土巖爆破產生的振動傳播方式上有所差異，但振速一定比未設置鋼桶的同藥量工況下小，不妨對爆破振動薩道夫斯基公式[7]進行修正，引入鋼桶衰減系數K0。 銷毀引起的地面振動可以表示為

式中：v為地面質點峰值振動速度，cm/s；Q為銷毀爆炸物品的TNT 當量，kg；R為振動監測點到爆源的距離，m；K為與巖體性質有關的場地系數；α為衰減系數；K0為鋼桶衰減系數，0 ～1。

本次爆炸銷毀中，因采用逐桶起爆技術，校核時藥量按單桶藥量考慮，取Q ＝0.2 kg。K、α取值分別為 150、1.7。 取R ＝100 m 計算，得v為 0.024 cm/s，小于1.5 cm/s，符合 GB6722—2014 的要求。因此，爆炸銷毀所產生的振動不會對周邊建筑產生危害。 實際銷毀中，在距離鋼桶50 m 處操作間布設振動監測點，未得到振動數據，說明銷毀工程產生的爆炸振動危害極小。

2 危險爆炸品銷毀的技術方案

2.1 總體方案

1)采用近似全埋式爆炸鋼桶技術銷毀基礎雷管及半成品，可有效地控制爆炸沖擊波、振動及爆炸飛散物等危害效應，同時也消除了爆炸殘留物的二次清查危險。

2)運用多個爆炸鋼桶延時起爆技術進行銷毀，以提高銷毀效率。

3)每次銷毀雷管數量以小盒(100 發)計，單個爆炸鋼桶一次銷毀雷管數量100 發，根據試爆情況最多增加至200 發；起爆藥單次銷毀最多不超過150 g，使用2 發雷管引爆，裝在一個引爆藥包內；引火藥頭單次銷毀最多不超過150 個，使用2 發雷管和50 g 乳化炸藥引爆。

4)雷管搬運前，需對雷管進行噴水霧處理，以降低搬運危險；采用手提木箱人工搬運雷管，一次量不超過600 發。

5)加工6 個爆炸鋼桶，布置在距廠房100 m 外的稻田里，單排放置。 鋼桶采用全埋式，操作方便。

6)廠房內的設備、設施等采用噴淋水、地面灑水等措施進行銷爆處理；起爆藥合成玻璃器皿拆卸前先用水沖洗，廢液用化學分解法處理。

2.2 爆炸鋼桶設計

爆炸鋼桶為長方體，采用20 mm 厚高強度鋼板焊接而成。 上桶蓋尺寸1 000 mm×1 000 mm，并在中心處開設直徑為300 mm 的孔，孔口處焊接懸吊鉤子，以便于懸吊待銷毀雷管。 銷毀時，孔口附近應作防護，以防止雷管破片傷人。 鋼桶高1 200 mm，鋼桶下部無底，但需加十字鋼條固定，兩端用螺栓固定，以免鋼桶下部受多次爆炸作用而撐裂。 爆炸鋼桶焊接處應用角鐵加固。 如圖1 所示。

圖1 爆炸鋼桶示意圖(單位：mm)Fig.1 Schematic diagram of explosive steel drum(unit：mm)

2.3 起爆網路

采用人工挖坑安置爆炸鋼桶。 爆炸鋼桶一排放置，數量6 個。 桶距5.0 m 以上，以保證各個鋼桶銷毀前準備工作互不影響，并且將爆炸源危害效應相對隔開。 各個爆炸鋼桶準備完畢后一次延時起爆。采用逐桶延時起爆，每個鋼桶內全部采用瞬發導爆管雷管，鋼桶外起爆用雷管全部采用毫秒延期導爆管雷管(4 段)。 待銷毀的盒裝雷管四周纏繞3 層黑膠帶約束，且采用2 發合格雷管起爆，提高了銷毀可靠性。 通過雷管側向殉爆效應特點研究[11]以及現場試驗可知，2 發雷管可以實現完全起爆，即使有未爆雷管，因銷毀殘物集中在桶底部，最后將底部殘物和土用挖機挖起，采用焚燒的辦法處理，確保萬無一失。 一次起爆待銷毀雷管以盒裝計量，不得拆成零散狀態銷毀。 網路連接采用反射四通[12]，見圖2。

3 危險爆炸品的銷毀效果

銷毀場周圍為村莊民房，距離大于100 m。 爆炸鋼桶采用頂部半開口和無底結構，運用半埋式或近似全埋式，發揮較好的作用；頂部半開口處可覆蓋沙袋來降低爆炸噪聲和約束爆炸飛片，爆炸能量通過底部開口、頂部半開口泄放，以及鋼桶自身起跳做功消耗；而鋼桶側壁隔斷爆炸沖擊波傳播、衰減爆炸振動。 因此，采用爆炸鋼桶技術能夠顯著降低爆炸振動，減弱爆炸噪聲，將爆炸產生的破片、殘藥集中在鋼桶底部，便于收集、處理、分析，降低對銷毀場地環境的污染。

銷毀過程中未對周邊環境的人員、建筑物產生危害，銷毀效果達到預期目標。

4 結論

通過使用爆炸鋼桶技術銷毀爆炸品，可得出以下結論：

1)爆炸鋼桶建造成本低廉，且挪動靈活。 該工程涉及的爆炸鋼桶加工制造僅需幾百千克鋼材，單個爆炸鋼桶費用不到1 萬元，建造成本相對低廉。爆炸鋼桶布設對場地要求低，可就近銷毀，提高銷毀的安全性、便捷性。

圖2 多爆炸桶、逐桶延期起爆網路連接圖Fig.2 Connection diagram of drum by drum delay initiation system with several steel drums

2)爆炸鋼桶技術能夠顯著控制爆炸危害效應。由于在爆炸鋼桶內進行雷管銷毀，筒體上端泄爆口較小(?300 mm)，加上嚴格控制一次引爆雷管數量，爆炸沖擊波、爆炸振動、雷管破片等有害效應能夠得到有效的控制。

3)爆炸鋼桶技術能夠顯著提高銷毀工作效率。不同于沙堆覆蓋、開挖爆炸坑等方式，爆炸鋼桶技術減少了爆炸坑道的開挖數量和次數，可節約資源、降低勞動成本、提高工作效率。