城镇环境条件下爆炸法销毁炮弹
黎蜀明1宋光明2樊荆连1
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2深圳市公安局,广东深圳,518019)
摘要：有些废旧爆炸物(如废旧炮弹、礼花弹等)必须采用爆炸法销毁,但在人员密集的城镇地区,按常规无法对那些爆炸威力大的炮弹进行销毁。本文介绍在城镇复杂环境条件下,采用坑埋爆炸法销毁炮弹。为保证销毁炮弹的安全,文中对原炮弹爆炸当量系数进行了修正；还用相邻药包不同段起爆对复土厚度安全验算的合理性进行了分析。文中还介绍了炮弹销毁实例。
关键词：复杂环境销毁炮弹；爆炸当量系数修正；安全验算；销毁实例
1前言
在城市建设中,经常在平整场地、挖掘基坑时遇见不同时期的各种废旧炮弹,也会有公安机关收缴的一些违禁爆炸物品,如礼花弹等。这些爆炸品一天不销毁,始终是威胁人民生命财产安全的危害源。这些危险品,只能用爆炸法销毁。但爆炸法销毁方法,一般只适用于荒野的地方,在城镇环境条件销毁这些爆炸品,如不采取有效措施,会有很大的危险性。
2废旧炮弹爆炸当量计算系数的修正
炮弹的种类繁多,不易全部辨别,在无法确认的情况下采用下面经验公式估算炮弹的等效TNT当量。
该公式中的有关系数是根据对各类弹种的统计回归得到的[1]。
式中:Q为等效TNT当量,g；
d为弹径，cm；
L为弹体长,cm；
Lr弹头长，cm；
β为当量系数,对于航弹:普通爆破弹或低阻式爆破弹取1.35,半穿甲弹或穿甲弹取1.0；对于炮弹：口径175m以下榴弹取1.35,其它取1.0；
r为装药换算系数,对于航弹:普通爆破弹或低阻式爆破弹取1.64,半穿甲弹或穿甲弹取0.99；对于炮弹:榴弹取0.99,穿甲弹取0.26。
既然上述公式里的系数是统计回归得到的,那么必然在离回归值的上下一定范围内有若干离散点。因此不能简单地引用上述系数,如果按此计算炮弹的炸药当量,必然会出现实际当量大于(或低于)计算当量。所以在引用上述系数时应考虑它的离散性。虽然我们不知道这些系数的离散度和极差,但可以从它的不同类型炮弹的当量系数和装药换算系数,估算出大概范围。根据不同弹种和类别, β 系数分别是1.35和1.0；γ 系数分别是1.64、0.99和0.26。可以推测到,炮弹专家对这些系数进行统计回归计算时,是在掌握了不同炮弹装药量和炸药品种的前提下进行的分类,不同类别炮弹系数离散值应该在各自的范围,各系数的离散值一般不会越过各自的边界值,这个边界值一般不会超越相邻两系数之和的一半。一般来说,回归线上下的散点是大致对称分布的。根据上述思路求出加入了上离散值的β 和γ 系数。现将各系数分别编号设定为: β1=1.35、β2=1.0, γ1=1.64、γ2=0.99、γ3=0.26。求对应的经离散处理的各系数,在各自的下标加“上”以示区别：
同理装药量系数分别为: γ1上=1.965、γ2上=1.315、γ3上=0.625。上式绝对号内为相对于回归线的离散距离。用绝对号保留上离散值,过虑下离散值。计算炮弹爆炸当量时,只有考虑了上离散值后，销毁时才安全可靠的。图1为β 系数形成模拟图,r 系数形成也类似。
3以相邻药包不同段起爆来降低爆炸强度
在用坑埋爆炸法销毁炮弹时,都希望在一定深度和长度的沟槽内销毁多一些的炮弹,以减少销毁工程量。这就要考虑在确保安全的前提下,爆炸点复土厚度和爆炸点的间距越小越好。要做到这点,有必要对衡量爆破强度的单位体积炸药量q 及其相关参数进行分析。正常情况下,爆破警戒距离应与q 的增加而加大。
通常,衡量集中药包爆破强度的单位体积炸药量q 的计算公式:q =Q/w3,Q为药包炸药量,w 为最小抵抗线。但如果药包的密集系数m(m =a/w)小于1,并且相邻孔是同段起爆,其间距方向大于w 的部分就是两药包都计算了炸药的部分；并且m 越小,多计算进的炸药量越大。图2阴影部分为相邻两药包在a方向上尺寸的重叠,可以理解为多用了阴影部分的炸药。由此推断,在q 相等的情况下,m 越小局部过量装药越严重,越容易产生飞石。当相邻孔不同段起爆或 m 大于1时不存在q 提高的问题,所以不存在过量装药(在合适的时间间隔条件下)。根据上述分析,相邻孔同段起爆与不同段起爆,q 是有区别的：
(1)相邻药包同段起爆,根据m 分2种情况：
当m <1时,q =Q/a2w；而当m >1时,q =Q/w3。
（2）相邻药包不同段起爆：
q =Q/w3。即使m <1,因不同段起爆相邻药包的爆炸能量不会共同作用(或者不明显),其爆炸强度仅相当于单个药包。这在深孔爆破应用孔内分段装药爆破技术中得到了验证[2]。孔内分段起爆采用孔内不同段,且相互间距很小,我们在实际中衡量是否为安全单耗时,只需依据该孔中的最大单耗的药包。
综上分析,采用不同段起爆可以缩短药包间距,从而减少沟槽施工长度。
4销毁实例
4.1概况
销毁时间2016年7月29日(第二次)销毁点北面约250m为万科麓城住宅小区，西面约300m为清平高速公路,50m范围内为碎石生产线。
本次待销毁的最大炮弹1枚,5枚各型小炮弹；另有3箱礼花弹,其中2箱为18kg、36枚装共36kg,1箱为15kg、66枚装(见附表)。
4.2废旧爆炸物销毁方案
采用坑埋爆炸法销毁爆炸物品。先根据所要销毁的爆炸物品数量及爆炸当量,决定销毁坑的深度。如果量大需要埋设多个爆炸坑时,为便于施工,挖一条长沟将爆炸品按一定间距放在沟槽内,以替代分别挖坑。沟槽的深度以最大爆炸当量点为准,每个爆炸点放置爆炸品当量不超过最大点的量。长度以需要埋设的爆炸点个数来决定。各爆炸点为不同段起爆,相邻爆炸点的时间间隔为75～150m,间距为2/3复土厚度。
4.3各药包参数设计及药包布置
废旧炮弹装药量估算的当量系数和装药换算系数分别取β1上=1.525、γ2上=1.315。表1为废旧炮弹及其药包折算成销铵类炸药的量。
原计划分3个爆炸点,由于现场为新近的填土,距下雨时间不长,土质较松软,太深容易引起垮塌,临时改为4个爆炸点。用挖掘机挖沟糟深5m,埋设大炮弹的位置用人工向下增加深度0.5m。销毁炸药为Φ90筒状乳化炸药,销毁炸药紧贴炮弹两边并相互搭接。每条乳化炸药插入15m导爆雷管2-3发,每个爆炸点10发。上部覆土厚度:大炮弹爆炸点5.2m,其它爆炸点4.7m。
起爆炸药和雷管放置完毕后,爆炸点四周和上部用沙袋覆盖保护(图5),避免挖掘机复土时遭到破坏；用1.5寸塑料软管将导爆雷管管线保护好顺沟槽壁引至地面待联接。用挖掘机将沟边松土轻轻覆盖在药包上,直到填平至地表。
4.4安全验算
由于相邻爆炸点采用不同段起爆,每个爆炸点可视为单个集中药包。各爆炸点验算如下。
大炮弹炸药单耗: 51.0/5.23=0.36kg/m3
小炮弹炸药单耗: 40.5/4.73=0.39kg/m3
各药包药量及雷管段别表
可以看出，即使炮弹中的炸药全部正常引爆，其单耗仅为松动爆破状态，不会出现抛掷现象，将警戒距离设为250m是安全的。
4.5爆后检查情况
爆后必须对销毁效果进行査验,以防留下隐患。用挖掘机将炮弹上填埋的土层挖去,直到沟槽的底部,以见到炮弹的弹片为准。挖出后大炮弹内的装药已经失效,小炮弹有部分失效,礼花弹全部引爆。
5应注意的几个问题
(1)安装销毁引爆炸药时,应从弹头到弹尾全长上都要有炸药,以防弹头或弹尾的引信部位漏炸。
(2)销毁后炮弹的所有装药部位应能全部看见内腔。
(3)安装的引爆炸药应相互搭接,并且每条炸药插入不少于2枚起爆雷管。
(4)当无法确定炮弹类别时,β和γ系数取大值。
(5)爆后检査时,挖掘机临近爆炸点时应小心轻挖,挖出的渣土应摊在干净的平地仔细査找。
(6)选择在土质地层中挖坑或沟槽,最好是比较老的地层,挖掘时不易垮塌。
(7)安全验算q的大小应考虑周边环境,离居民区远可以大一些,反之侧小一些。
参考文献:
[1]章克凌,徐春.废旧航、炮弹的辨识与销毁当量估算[J].爆破,2003,20(2):80-82.
[2]黎蜀明.一种控制爆破飞石的有效方法[M].中国爆破新技术Ⅲ,北京:冶金工业出版社,2012:1030.
摘自《2016 年学术与技术交流论文集》