爆炸鋼桶技術(shù)在爆炸物品銷毀中的應(yīng)用?

朱福元 汪 泉 林朝鍵 郭子如

①淮南舜泰化工有限責(zé)任公司(安徽淮南，232072)

②安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院(安徽淮南，232001)

③安徽省爆破器材與技術(shù)工程實驗室(安徽淮南，232001)

引言

工業(yè)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(chǎn)爆炸品易造成意外爆炸事故，且違法生產(chǎn)的爆炸品的安全性能沒有保障，使用中容易發(fā)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(zhàn)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(huán)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(chǎn)廠家，因違法生產(chǎn)雷管造成意外爆炸事故，受到當(dāng)?shù)卣途降母叨戎匾暋?該非法生產(chǎn)廠家位于某鎮(zhèn)一廢棄學(xué)校內(nèi)，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(shè)有架空輸電線，并且在廠房圍墻內(nèi)安有處于通電狀態(tài)的變壓器，廠房內(nèi)存有10 萬余發(fā)雷管及其他爆炸品。

本文中，使用爆炸鋼桶技術(shù)對該非法生產(chǎn)廠家遺留的10 萬余發(fā)雷管進(jìn)行銷毀，并且未對周圍環(huán)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(zhǔn)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(xué)分解法以及回收再利用法等[4-5]。 查閱有關(guān)爆炸物品銷毀的國家法律法規(guī)[6-10]，對爆炸物進(jìn)行鑒定。

1.1 危險爆炸品種類

該非法生產(chǎn)廠留有基礎(chǔ)雷管、引火藥頭、起爆藥、猛炸藥以及多種化學(xué)藥劑和一些成分尚未判定的藥劑。 廠房內(nèi)仍剩有85 000 余發(fā)基礎(chǔ)雷管(即在8＃雷管殼內(nèi)已壓裝猛炸藥、起爆藥和加強(qiáng)帽，有一部分已壓裝延期體)、18 000 余發(fā)已涂藥劑的剛性電引火藥頭。 經(jīng)現(xiàn)場清點發(fā)現(xiàn)，未制成雷管的半成品約1 000 多發(fā)。 其中，約300 發(fā)裝了起爆藥，但未裝加強(qiáng)帽；約300 發(fā)裝了加強(qiáng)帽，但未壓藥；約300 發(fā)僅裝了猛炸藥。 由燃燒試驗推斷，基礎(chǔ)雷管結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)帽下為起爆藥，起爆藥下為猛炸藥，其顏色稍微發(fā)藍(lán)，疑為加入敏化劑所致。 另外，還有多種化學(xué)藥劑、雷管生產(chǎn)設(shè)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(shù)量較多，燃燒法需要較長時間，且風(fēng)險較高，故不考慮燃燒法。 周圍沒有海洋，若運輸?shù)竭h(yuǎn)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(shù)量較多，不宜采用回收再利用法。 化學(xué)分解法以及掩埋法需要較長時間，數(shù)量太多，也不適用。 綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和安全等方面的因素，最終采用爆炸法(使用爆炸鋼桶防護(hù))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(nèi)銷毀，對周圍環(huán)境影響很小。

1.4 爆破振動的分析

采用爆炸鋼桶技術(shù)可以控制或降低銷毀過程的有害效應(yīng)，如產(chǎn)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(chǎn)生的地面振動與土巖爆破產(chǎn)生的振動傳播方式上有所差異，但振速一定比未設(shè)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(jìn)行修正，引入鋼桶衰減系數(shù)K0。 銷毀引起的地面振動可以表示為

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

本次爆炸銷毀中，因采用逐桶起爆技術(shù)，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(chǎn)生的振動不會對周邊建筑產(chǎn)生危害。 實際銷毀中，在距離鋼桶50 m 處操作間布設(shè)振動監(jiān)測點，未得到振動數(shù)據(jù)，說明銷毀工程產(chǎn)生的爆炸振動危害極小。

2 危險爆炸品銷毀的技術(shù)方案

2.1 總體方案

1)采用近似全埋式爆炸鋼桶技術(shù)銷毀基礎(chǔ)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(yīng)，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(shù)進(jìn)行銷毀，以提高銷毀效率。

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

4)雷管搬運前，需對雷管進(jìn)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(fā)。

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(nèi)的設(shè)備、設(shè)施等采用噴淋水、地面灑水等措施進(jìn)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(xué)分解法處理。

2.2 爆炸鋼桶設(shè)計

爆炸鋼桶為長方體，采用20 mm 厚高強(qiáng)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(shè)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(yīng)作防護(hù)，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(yīng)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(wǎng)路

采用人工挖坑安置爆炸鋼桶。 爆炸鋼桶一排放置，數(shù)量6 個。 桶距5.0 m 以上，以保證各個鋼桶銷毀前準(zhǔn)備工作互不影響，并且將爆炸源危害效應(yīng)相對隔開。 各個爆炸鋼桶準(zhǔn)備完畢后一次延時起爆。采用逐桶延時起爆，每個鋼桶內(nèi)全部采用瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管，鋼桶外起爆用雷管全部采用毫秒延期導(dǎo)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(fā)合格雷管起爆，提高了銷毀可靠性。 通過雷管側(cè)向殉爆效應(yīng)特點研究[11]以及現(xiàn)場試驗可知，2 發(fā)雷管可以實現(xiàn)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(jī)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(tài)銷毀。 網(wǎng)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(jié)構(gòu)，運用半埋式或近似全埋式，發(fā)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(cè)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(shù)能夠顯著降低爆炸振動，減弱爆炸噪聲，將爆炸產(chǎn)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(huán)境的污染。

銷毀過程中未對周邊環(huán)境的人員、建筑物產(chǎn)生危害，銷毀效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)論

通過使用爆炸鋼桶技術(shù)銷毀爆炸品，可得出以下結(jié)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(shè)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(wǎng)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(shù)能夠顯著控制爆炸危害效應(yīng)。由于在爆炸鋼桶內(nèi)進(jìn)行雷管銷毀，筒體上端泄爆口較小(?300 mm)，加上嚴(yán)格控制一次引爆雷管數(shù)量，爆炸沖擊波、爆炸振動、雷管破片等有害效應(yīng)能夠得到有效的控制。

3)爆炸鋼桶技術(shù)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(shù)減少了爆炸坑道的開挖數(shù)量和次數(shù)，可節(jié)約資源、降低勞動成本、提高工作效率。