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,場地相對封閉,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?。上?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)場地實(shí)施,在一些露天采石場就可以實(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)行評審,在評審基礎(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。如銷毀對象當(dāng)量大,緩沖層厚度應(yīng)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(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)爆索對銷毀對象進(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。