堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物

李浪花,李運(yùn)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(chǎn)能調(diào)整及環(huán)保要求,我國(guó)陸續(xù)有大量的礦山關(guān)停,關(guān)停過程中,存在大量的爆破器材剩余。部分礦山由于計(jì)劃不精準(zhǔn),不時(shí)出現(xiàn)采購(gòu)的雷管、炸藥等爆破器材過期現(xiàn)象,為確保安全,過期的爆破器材禁止用于爆破作業(yè),需要及時(shí)銷毀。在經(jīng)濟(jì)開發(fā)建設(shè)過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)爭(zhēng)遺留物,這些爆炸物也需要及時(shí)處置,以排除隱患,確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。

近年來,由于爆炸物處置不當(dāng)造成人員傷亡、周圍建筑物受損,擾民等事件屢見報(bào)到。探索安全、高效、和諧的廢棄爆炸物處置方法對(duì)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(dòng)引發(fā)的有害效應(yīng),降低處置活動(dòng)的擾民和民擾糾紛有重大意義。

燃燒法、溶解法、化學(xué)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(jiǎn)便、處理徹底而得到廣泛應(yīng)用。爆炸法可用于銷毀雷管、炸藥、戰(zhàn)爭(zhēng)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(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)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(jiǎn)單,銷毀徹底,可靠性高,有害效應(yīng)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(shí)待銷毀的器材可能飛散,銷毀不徹底,同時(shí)爆炸聲響、振動(dòng)、空氣沖擊波很大,對(duì)周圍環(huán)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(chǎng)地相對(duì)封閉,空氣沖擊波定向傳播性強(qiáng),如有不慎,可能釀成事故;產(chǎn)生的炮煙和有害氣體不易擴(kuò)散,爆炸可能導(dǎo)致圍巖松動(dòng),變成危巖而形成新的隱患。誘爆坑引爆法是在土質(zhì)介質(zhì)中挖一定尺寸的坑,將待銷毀廢棄爆炸物置入坑內(nèi),安放起爆體,對(duì)坑頂部進(jìn)行防護(hù)后引爆銷毀爆炸物的方法。該方法需要?jiǎng)佑脵C(jī)械設(shè)備開挖誘爆坑,銷毀徹底,噪音較小,空氣沖擊波橫向擴(kuò)散小,空氣沖擊波對(duì)附近設(shè)施、人員的影響較小。按規(guī)定單坑銷毀爆炸物的TNT當(dāng)量不得超過20 kg,但有時(shí)收繳的戰(zhàn)爭(zhēng)遺留物中有的彈體單發(fā)藥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(nèi),掩埋后引爆,爆炸在介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行,所引起的爆破振動(dòng)較大,如附近有建筑物或設(shè)施,可能對(duì)其產(chǎn)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(chǎng)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(nèi)的居民投訴,銷毀廢棄爆炸物所產(chǎn)生的振動(dòng)引起部分村民屋頂?shù)耐呋洹Ｉ鲜?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(dòng)、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(jiǎn)便、有害效應(yīng)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(nèi)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(duì)待銷毀爆炸物進(jìn)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(shí)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(chǎng)景

該方法避免了在介質(zhì)內(nèi)部爆炸,從源頭上大大降低了爆破振動(dòng)的產(chǎn)生,從而可大幅度降低對(duì)附近民房設(shè)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(dòng)、空氣沖擊波、爆破噪音的危害程度。而且可根據(jù)環(huán)境情況,單坑銷毀廢棄爆炸物當(dāng)量,尤其是當(dāng)單個(gè)彈體藥量超過20 kg情況下,通過設(shè)計(jì)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(yīng)的危害程度。該方法適用性強(qiáng),不一定在土質(zhì)場(chǎng)地實(shí)施,在一些露天采石場(chǎng)就可以實(shí)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(nèi),防止其飛散,可確保圍子內(nèi)的爆炸物全部徹底銷毀。同時(shí)堆筑多個(gè)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(shí)現(xiàn)一次銷毀大量爆炸物,又能控制有害效應(yīng),避免擾民和民擾現(xiàn)象的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

(1)一次行動(dòng)、分批引爆、單批多圍子少量延期起爆。銷毀爆炸物有嚴(yán)格的程序要求,必須要由有資質(zhì)的爆破作業(yè)單位負(fù)責(zé),編制方案,由公安部門組織專家進(jìn)行評(píng)審,在評(píng)審基礎(chǔ)上修改方案,銷毀過程在公安部門監(jiān)督下進(jìn)行。因此,各地每年會(huì)不定期組織銷毀。在實(shí)施過程中,必須堅(jiān)持分批引爆,單批銷毀時(shí)多堆筑幾個(gè)圍子,每個(gè)圍子銷毀爆炸物品的數(shù)量當(dāng)量不超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),盡量減少每個(gè)圍子銷毀爆炸物的數(shù)量,一般銷毀雷管單圍子不超過4000發(fā),銷毀炸藥類廢棄爆炸物當(dāng)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(shí)間必須保證有害效應(yīng)不疊加,先起爆的圍子的爆炸效應(yīng)不破壞未起爆的圍子。建議延期時(shí)間控制在25~75 ms。

(2)圍子間距。圍子的間距應(yīng)保證先起爆的圍子不會(huì)引起鄰近圍子殉爆,如產(chǎn)生殉爆,有害效應(yīng)會(huì)疊加,危害較大;同時(shí),圍子間距應(yīng)保證先起爆圍子的爆炸效應(yīng)不會(huì)沖散鄰近圍子的爆炸物品。圍子間距建議大于10 m,根據(jù)單個(gè)圍子放置待銷毀廢棄爆炸物的量進(jìn)行調(diào)整,如個(gè)別坑銷毀的單彈當(dāng)量大,該圍子與鄰近圍子的距離應(yīng)適當(dāng)加大。

(3)圍子沙袋堆筑要求。在正常單圍子銷毀爆炸物品數(shù)量情況下,沙袋厚度大于50 cm即可,如果單彈當(dāng)量大,超過正常標(biāo)準(zhǔn),沙袋厚度應(yīng)加厚,當(dāng)量越大,沙袋厚度就越大。如果在某個(gè)方向有重要設(shè)施或建筑物需要特別呵護(hù),該方向上的沙袋厚度應(yīng)加大,采用各向異厚的堆筑方式。圍子內(nèi)腔尺寸根據(jù)待銷毀對(duì)象的尺寸確定,四周與圍子沙袋之間應(yīng)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(shù)量條件下,底部緩沖層的厚度建議大于50 cm。如銷毀對(duì)象當(dāng)量大,緩沖層厚度應(yīng)加大。裝入銷毀對(duì)象和起爆體后,用散石粉或河沙掩埋,銷毀對(duì)象與圍子沙袋之間用散體介質(zhì)進(jìn)行耦合。

(5)頂部覆蓋。為避免圍子內(nèi)的爆炸物品受力過大,沙袋堆筑高度應(yīng)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(shù)量根據(jù)銷毀爆炸物的當(dāng)量進(jìn)行調(diào)整。

3 堆筑緩沖和諧爆炸法有害效應(yīng)分析

3．1 堆筑緩沖和諧爆炸法振動(dòng)效應(yīng)分析

根據(jù)多次采用堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù),用考慮緩沖折減系數(shù)的薩道夫斯基公式估算爆破振動(dòng):

式中,R為裝藥中心至保護(hù)目標(biāo)距離,m;V為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度,每次爆破時(shí),根據(jù)保護(hù)對(duì)象的特征,結(jié)合安全規(guī)程確定,cm/s;K為介質(zhì)系數(shù),在100~150之間取值;KH為緩沖折減系數(shù),在0．3~0．6之間取值,緩沖墊層越大,系數(shù)取小值;а為裝藥方式系數(shù),取 1．3~1．6。

3．2 堆筑緩沖和諧爆炸法空氣沖擊波效應(yīng)分析

因采用堆筑緩沖措施,空氣沖擊波效應(yīng)得到抑制,在多次銷毀經(jīng)驗(yàn)和對(duì)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)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(shù),在0．4~0．6之間取值,與沙袋厚度有關(guān)。

4 堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀爆炸物的實(shí)踐

單坑銷毀爆炸物設(shè)計(jì)為18 kg當(dāng)量。有一個(gè)圍子的銷毀對(duì)象單彈當(dāng)量達(dá)到28 kg。用石粉裝袋堆筑圍子,圍子沙袋厚度為80 cm,圍子內(nèi)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(gè)圍子的間距設(shè)計(jì)為15 m。每個(gè)圍子中待銷毀對(duì)象按先小后大的原則,將廢棄爆炸物堆放整齊,并用3股導(dǎo)爆索對(duì)銷毀對(duì)象進(jìn)行纏繞,然后再綁扎1200 g乳化炸藥,用2發(fā)導(dǎo)爆管雷管引出圍子。待銷毀的工業(yè)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(fā)導(dǎo)爆管引出。頂部覆蓋40 cm散石粉,頂部架空,上部堆沙袋。每個(gè)坑上堆20 kg左右的沙袋25個(gè),當(dāng)量為28 kg的圍子頂部堆沙袋40個(gè)。每個(gè)圍子內(nèi)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(gè)圍子起爆。圍子之間用雙起爆接力網(wǎng)路,增加可靠性。堆筑好的圍子情況見圖2。

每個(gè)圍子按預(yù)定起爆順序起爆。起爆后,經(jīng)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(chǎn)生過大振動(dòng)、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(xiàn)糾紛。

取K＝120,KH＝0．5,а＝1．5代入式(1)估算300 m處振動(dòng)速度峰值為0．06 cm·s-1,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為0．00702×105Pa。

5 結(jié) 論

堆筑緩沖和諧爆炸法銷毀廢棄爆炸物能大大降低振動(dòng)、空氣沖擊波、噪音的危害;該方法操作簡(jiǎn)單,對(duì)場(chǎng)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。