爆炸法销毁废旧炮弹的实施过程及效果

张炜

(合肥市公安局治安警察支队,合肥230000)

近年来,合肥市在基础设施建设及其他一些地基、河道开挖中,挖掘出一些战争时代残留的中国制、日本制、前苏联制、美国制的迫击炮弹、航弹、榴弹炮弹以及年代久远的雷管、炸药,同时还有一些非法、过期爆炸物来自于公安机关收缴和群众发现后上交的。上述这些爆炸物和废旧弹药敏感性强,品种复杂,识别困难,锈蚀严重,保险装置失灵,同时遗留时间长、性能稳定性各不相同,生产工艺差,安全性能不稳定,存在着较大危险,在处置和销毁中稍有不慎极有可能引发伤亡事故,造成生命财产损失。为了确保销毁工作的安全,目前全国的销毁工作基本由公安部门统筹进行[1],有些是治安民警具体实施,有些是特警、搜排爆民警具体实施。合肥市的爆炸物及废旧弹药销毁工作是由治安支队与安徽某爆破作业单位在现场共同实施的。爆破作业单位负责运输、储存及日常看护,治安支队与爆破作业单位每年共同制定销毁方案,实施1～2次集中销毁。2013年,首次成功集中销毁废旧弹102枚,雷管70 100发,拉火管、导火索、黑火药若干。2014年至今,每年处置、销毁废旧炮弹30～50枚,雷管、炸药、导爆管、导爆索不等。本文以合肥某次销毁工作为例,阐述了爆炸物及废旧炮弹的处置与销毁工作的部分要点,为同类工作提供一些参考。

1 废旧弹药销毁概况

对于需要处置的废旧弹药,治安民警会同弹药专家对其危险程度和品种逐个进行鉴别。①检查是否有性能相抵触的爆炸物品,若有应采取安全措施,分类存放。②检查废旧炮弹中是否有化学弹和不能确认的废旧炮弹,若有则报军队相关部门进行处置。若发现有燃烧弹,则需采用特殊的销毁方式和在一定的约束条件下进行销毁,本文不做讨论。③判定爆炸物品是否稳定,对不稳定爆炸物体进行特殊处理,避免发生意外爆炸[1]。

经专家检查确认,本次需销毁的废旧炮弹(见图1)都是普通炮弹,现场鉴别工作完成后,用专用车辆运输至专用储存库,分类储存,集中管理。废旧炮弹品种、数量及结构参数如表1所示。

图1 部分废旧炮弹Fig.1 Part of waste artillery bombs

表1 废旧炮弹品种、数量及结构参数Table 1 Varieties,quantities and structural parameters of waste artillery bombs

2 炮弹销毁作业的实施

2.1 销毁方法

炮弹的销毁方法大体有燃烧法、爆炸法和化学分解法,用化学分解法和焚烧法只能销毁不带外壳(或外壳较薄),以及在化学分解和焚烧过程中不易发生爆炸的爆炸物品,而较厚金属外壳的爆炸物品一般采用爆炸法进行销毁。根据本次所要销毁的炮弹种类,决定采用爆炸法进行销毁,其具有操作简单、安全性好、处理彻底等优点。

2.2 销毁场地

销毁场地的选取主要考虑以下方面:①远离居住区、高压线,同时周围人员、车辆、建筑物稀少,最好是有天然山体屏障的开阔地带;②隐蔽性好,能有效抑制冲击波的传爆和碎片的飞散;③销毁场地四周无树丛、杂草等易燃物质。

经公安机关及相关技术人员对销毁地点的选择勘查,销毁场地选择在巢湖地区废弃露天矿场,该地点处于深山之中,四周高山作为天然屏障,周边人烟稀少,地域空旷,只有一条道路通过,便于现场警戒及安全距离的控制。距居民区最近距离达1.5 km,适合作为销毁地点。销毁场地周边环境如图2所示。

图2 销毁场地周边环境卫星图Fig.2 Satellite map of the surrounding environment of the destruction site

2.3 废旧炮弹的装箱运输

废旧炮弹存储于爆炸品仓库内,从仓库到销毁场地的路程较远,部分为山路,装箱运输时应避免引信撞击,避免废旧弹体发生碰撞、挤压、跌落等意外,采用人工装卸与车辆运输。

1)对废旧炮弹分类装箱。根据废旧炮弹的大小和数量订做木箱,木箱尺寸为60 cm×25 cm×25 cm。保证木箱结实且内部无尖锐物。先在箱底铺上不小于10 cm厚的细沙,炮弹装入后,用塑料泡沫、海棉、报纸等柔性材料将多个炮弹隔开,并将木箱内填实至紧,包裹固定,防止弹体移动,搬运过程要轻拿轻放。木箱用胶进行封粘,严禁用铁皮进行包裹,木箱外注明内装物的名称、数量等。

2)销毁炮弹运输时采用减振性能和刹车性能良好的车辆,炮弹应横向放置,引信方向避免朝向车辆行驶方向。在行驶过程中不得超车、追车,避免急刹车,按规定路线限速行驶,保持车距。禁止雷管与废旧弹药混装。

2.4 药量计算

考虑到炮弹性能、使用要求和来源等原因,选用2#岩石乳化炸药作为销毁用药。

销毁炮弹引爆药量的参照标准如表2所示,爆炸法销毁炮弹采用接触装药。

表2 销毁炮弹引爆药量[3]Table 2 Detonation charge for bombs destruction

经查相关资料乳化炸药的TNT当量系数为0.522～0.656,对于接触爆破,炸药爆速是一个必须考虑的因素,爆速不同则爆炸压力作用时间不同,考虑到乳化炸药和TNT爆速的差别,根据以往经验,取当量系数最大值0.656[4]。本次销毁炮弹弹径为40～150 mm,成塔形堆放。因此150、120 mm炮弹引爆药量取2.5 kg,其余炮弹引爆药量取1.0 kg。

总药量计算为:12×2.5+21×1.0=51 kg,换算成2#岩石乳化炸药为77.7 kg。

放置时对有引信的炮弹,在弹头上面摆放引爆炸药,对无引信或无法确定是否有引信的,诱爆药包尽量排满炮弹上表面。本次实际用炸药量为78 kg。

2.5 弹坑设计及炮弹放置

根据炮弹的数量、直径和周边环境,销毁坑深度为2 m,开挖4个坑,尺寸为200 cm×150 cm×200 cm。各坑之间相距不少于5 m,以免发生诱爆。

待销毁炮弹运到现场后,首先摆放待销毁炮弹,在其上放置一层炸药,为防止爆炸将炮弹炸飞,在炸药上方用沙袋覆盖,覆盖厚度不得小于0.5 m,坑口用沙袋覆盖,覆盖厚度不得小于1.0 m,为防止弹片和飞石,沙袋上采用竹笆覆盖(见图3),覆盖时要保护好爆破网路。采用非电塑料导爆管复式起爆网路,多点、串联复式的连接方式,整个网路同时起爆。根据现场勘查,距离销毁坑约500 m外有一处桥梁涵洞,可作为起爆点掩体。

图3 炮弹炸药放置Fig.3 Layout of bombs and explosives

3 爆破安全核算

3.1 爆破振动安全距离核算

计算爆破振动安全允许距离[5]:

式中:R为爆破振动安全允许距离,取R=1 500 m;Q为炸药量(包括引爆药量和炮弹本身的炸药量),取Q=78 kg;v为保护对象所在地质点振动安全允许速度,cm/s;K、α为爆破质点到保护对象间与地形、地质条件有关的系数和衰减指数,因销毁坑为软土,取K=350,α=2.0。

通过计算可得,v=0.002 8 cm/s,小于《爆破安全规程》中允许的质点最大振速2 cm/s。因此本次爆破销毁的最大爆破振动满足相关规定的要求。

3.2 爆破冲击波安全允许距离

爆破冲击波对人员的安全允许距离可按下式计算[5]:

式中:R为人员及建筑物距爆源的安全距离,m;Q为炸药量,kg;K为相关系数,无掩体时K=30,取Q=78 kg,计算得R=128.2 m。

因此本次销毁的爆破冲击波影响范围远小于起爆站距销毁点距离。

3.3 个别飞散物安全允许距离

根据爆破安全规程,个别飞散物的飞行距离计算公式如下[5]:

式中:Rf为爆破飞石安全距离,m;n为爆破作用指数;W为最小抵抗线,m;Kf为安全系数,一般取1.0～1.5。

当总药量为78 kg,埋深为2 m时,爆炸作用指数n≤1.75;因为销毁采用爆破坑,销毁爆破时可视为爆破漏斗,坑深2 m,因此爆破最小抵抗线取2 m。

Rf=20×1.5×1.752×2=183.75 m

根据文献[3],确定安全距离为1 500 m,警戒范围＞183.75 m,无飞散物危险。

4 结语

待销毁废旧炮弹均成功起爆,弹片呈放射状散落,最远距爆坑230 m。未发现未爆的雷管炸药和废旧炮弹,效果达到预期的设计,本次销毁工作实施成功。

1)准确计算诱爆药量,合理摆放诱爆药包位置,可以确保待销毁废旧炮弹被彻底销毁,同时爆破危害效应可控。

2)根据爆区周边地形条件,控制一次销毁弹药的数量,每个弹坑只能销毁一层炮弹。诱爆药包铺置在废旧炮弹上面一层,在药包上面再用沙袋压实,对于控制飞散物抛掷有很好的效果。

3)清除爆区附近易燃物,防止高温弹片引燃爆区周围物质,发生火灾。爆破前做好公告和宣传工作,爆破时进行爆破振动监测,加强警戒,积极减轻扰民,妥善化解民扰问题。