鄭耀勇

(廣西南寧市公安局，南寧530004)

廢舊炮彈主要是指戰(zhàn)爭時期、常規(guī)演習(xí)或和平年代常規(guī)訓(xùn)練時，遺留下來的失效火炸藥及其他常規(guī)彈藥。是由于引信失效、炸藥變質(zhì)或傳爆中斷等原因，沒有發(fā)生爆轟、爆炸及燃燒而遺留在民間后被收集，最后儲存在臨時的爆炸物品儲存庫中。近年來廣西壯族自治區(qū)發(fā)現(xiàn)的廢舊彈藥大多為戰(zhàn)爭時期(抗日戰(zhàn)爭、解放戰(zhàn)爭)及對越自衛(wèi)反擊戰(zhàn)時期的遺留物，此類炮彈大多在地下埋藏時間較長，銹蝕較為嚴(yán)重，安全性能較差，其處置、運輸及銷毀難度較大。由于其仍然具有爆炸性，甄別及處置不當(dāng)將會給社會及人民群眾帶來巨大安全隱患[1]。根據(jù)我國公安系統(tǒng)治安管理的相關(guān)規(guī)定，民間發(fā)現(xiàn)的爆炸物品的收繳及處置工作屬于公共安全管理范疇，須由當(dāng)?shù)毓仓鞴懿块T全權(quán)負責(zé)其收繳、運輸、儲存及銷毀相關(guān)工作。當(dāng)前，廣西地區(qū)公安部門收繳、收管(針對軍隊廢棄彈藥)及挖掘出的廢舊炮彈，具有外觀銹蝕嚴(yán)重、狀態(tài)不穩(wěn)定、數(shù)量多、品種雜等特點(見圖1)。

圖1 廢舊炮彈種類Fig.1 Classification of waste cannonballs

部分炮彈已發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，彈藥結(jié)構(gòu)變形，性質(zhì)大多不穩(wěn)定，隨時可能觸發(fā)引爆;部分彈體雖外觀完整，但彈體內(nèi)部狀態(tài)不明，內(nèi)部裝藥性能不易判斷，具有極大的危險性及殺傷力，隱藏著巨大的安全隱患。然而，我國絕大部分轄區(qū)基層單位缺乏處置廢舊炮彈的專業(yè)技術(shù)及專業(yè)處置設(shè)施設(shè)備，因此，造成了許多因廢舊炮彈處置不當(dāng)而引發(fā)的事故。鑒于此，相關(guān)人員進行了銷毀廢舊炮彈的研究，蔣躍飛等[3-6]采用裸露藥包誘爆銷毀法銷毀廢舊炮彈，在銷毀現(xiàn)場開挖斷面較大的銷毀坑，采用沙袋蓋壓，為了減弱銷毀時的有害效應(yīng)，采取了炮彈運輸、場地選擇、藥量計算、網(wǎng)絡(luò)連接及安全防護等方面的技術(shù)措施，取得了較好的銷毀效果;張凱等[7]選擇某采石場廢棄采空硐室，采用爆炸法，通過詳細計算，設(shè)置了較為合理的炮彈銷毀技術(shù)參數(shù)，銷毀了相當(dāng)于400 kg TNT當(dāng)量的廢舊炮彈;楊揚等[8]詳細介紹了廣西地區(qū)兩次炮彈銷毀時的場地選擇、技術(shù)方案、施工措施及銷毀效果，總結(jié)了爆炸法銷毀炮彈的特點及注意事項;吳克剛等[9]對水下爆炸法銷毀炮彈進行了相應(yīng)的研究，從銷毀時的作用介質(zhì)、爆炸沖擊波形成機理、火工品性能及炸藥選擇與藥量計算等方面進行了分析。

廢舊炮彈的處置、運輸及銷毀是一項極其危險、復(fù)雜的技術(shù)工作。涉爆技術(shù)人員只有不斷提高處理廢舊彈藥方面的專業(yè)知識及業(yè)務(wù)技能，積累處理廢舊炮彈的實踐經(jīng)驗，才能有效地消除廢舊炮彈帶來的安全隱患，確保社會治安穩(wěn)定，人民安全[2]。銷毀廢舊炮彈的方法有多種，水下爆炸銷毀廢舊炮彈的技術(shù)較為新穎、可靠，但相關(guān)研究較少。本文介紹了針對此方法對廢舊彈藥種類甄別、銷毀場地選擇、廢舊炮彈運輸、誘爆藥量計算、爆破危害預(yù)測及其銷毀時安全防護措施進行分析研究的過程，以期取得的經(jīng)驗可資借鑒。

1 銷毀廢舊炮彈的前期工作

廢舊炮彈的銷毀是廢舊炮彈處置流程中的最后一個環(huán)節(jié)，通過合理的銷毀手段，將性質(zhì)不穩(wěn)定的廢舊彈藥轉(zhuǎn)化為性質(zhì)穩(wěn)定或惰性物質(zhì)。廢舊炮彈的處置及銷毀主要有爆炸法(含水下爆炸法)、焚燒法、深井掩埋法、公海深海傾倒法、生物降解法及回收再利用法[10]等。

1.1 銷毀方法的選擇

焚燒法由于銷毀時間較長且安全性不高，在大型廢舊炮彈銷毀場合并不適用;深井掩埋法由于需要尋找特定的廢棄礦井，且為防止別人盜挖，需要采用水泥等材料封填，實施成本及難度較大，故不常用;深海傾倒法受奧斯陸公約限制后，絕大部分國家都終止了此廢舊炮彈銷毀處理方法;生物降解法通常用于處置廢棄的裸露彈藥或其他廢棄的有機炸藥;回收再利用法需要人工或機械對彈藥進行保護性拆解，具有較大的危險性，且由于基層公安單位收繳、儲存的廢舊炮彈數(shù)量不大，無太大價值進行回收利用。爆炸法銷毀廢舊炮彈是采用一定數(shù)量的炸藥誘爆需要處置、銷毀的廢舊炮彈，該方法具有安全性高、場地適應(yīng)能力強、一次處置量大及銷毀處置較為徹底等特點[7]。水下爆炸銷毀法則是采用水體作為阻尼介質(zhì)，該銷毀法無論是在施工工藝、爆破器材選擇、藥量計算、安全防護上都與陸上銷毀法不同，它能夠較為徹底地銷毀各類民用爆炸物品及常規(guī)廢舊炮彈，使其完全失去燃燒、爆炸及爆轟性能，不留任何后患，由于受廢舊炮彈銷毀場地及人力、物力、財力等因素限制，為了確保廢舊炮彈銷毀工作的安全進行，對南寧市爆炸物品儲存庫中待銷毀的廢舊炮彈，采用水下爆炸法進行銷毀[9]。

1.2 廢舊炮彈種類的甄別

廣西地區(qū)收集的彈藥包括槍彈、炮彈、手榴彈、航空彈、魚雷、水雷、地雷。常規(guī)彈藥一般由戰(zhàn)斗部、投射部及穩(wěn)定部組成，不包括戰(zhàn)術(shù)及戰(zhàn)略導(dǎo)彈;槍彈大多為銅黃色，顏色不同，用途也不同，一般體積較小，銷毀時應(yīng)根據(jù)其色帶進行區(qū)分銷毀;炮彈是供火炮發(fā)射使用的彈藥，其口徑一般在20 mm以上，引信大多在彈體后部，常見的炮彈為迫擊炮炮彈、破甲彈及高爆彈;手榴彈一般分為木柄式及脫柄式(手雷)，內(nèi)部裝填猛炸藥，是較易區(qū)分其他類別的彈藥，其主要采用起爆引信及延時引信方式;航空彈是由飛機或其他航空器攜帶的彈藥之一，鑄鐵外殼，體積較大，有起著穩(wěn)定作用的尾翼;魚雷及水雷一般由海軍艦艇或潛艇攜帶，魚雷可自行提供動力，有較為復(fù)雜的推進系統(tǒng)及定位導(dǎo)航系統(tǒng)，體積較大，水雷一般結(jié)構(gòu)簡單、體積較小;地雷一般分反坦克雷和防步兵雷，有方形、圓盤形及錐形外殼，具有體積小、質(zhì)量輕、威力大等特點[2]，一般采用壓感式瞬發(fā)引爆，搬運、銷毀時應(yīng)注意保護壓感式引信。

1.3 銷毀場地的選擇

廢舊炮彈的銷毀場地選擇應(yīng)重點考慮，炮彈戰(zhàn)斗部爆炸后的彈片飛散、爆炸沖擊波及其他有害效應(yīng)對周圍建(構(gòu))筑物、人員及設(shè)施設(shè)備的影響。為了減小廢舊炮彈銷毀時產(chǎn)生的爆炸沖擊波強度及彈片飛散距離，本次廢舊炮彈銷毀場地選擇在南寧某露天礦山的廢棄蓄水采坑中，經(jīng)現(xiàn)場勘查，該露天礦山采坑周圍400 m范圍內(nèi)均為山地和開闊地，周圍具有天然巖體屏障作為掩體，該采坑深約16.5 m，坑內(nèi)最高蓄水位為12 m，巖壁周邊穩(wěn)定、巖體堅硬，水體為良好的緩沖阻尼介質(zhì)，能較大程度上削弱銷毀炮彈時產(chǎn)生的有害效應(yīng)，此次銷毀作業(yè)的安全警戒范圍為300 m。

2 廢舊炮彈銷毀技術(shù)方案

2.1 廢舊炮彈當(dāng)量計算

對于特定型號或已知型號的廢舊炮彈，其TNT等效當(dāng)量可以通過查閱相關(guān)技術(shù)資料進行獲取，對于銹蝕嚴(yán)重、型號未知或無相關(guān)技術(shù)資料的廢舊炮彈，其戰(zhàn)斗部主裝藥的TNT當(dāng)量需要通過經(jīng)驗公式計算，廢舊炮彈的TNT當(dāng)量折算公式如下:

式中:Q為廢舊炮彈折算TNT當(dāng)量;d為炮彈彈徑;L為彈體長;Lr為彈體引信裝置長度;β為當(dāng)量系數(shù)，不同炮彈當(dāng)量系數(shù)不同，普通爆破彈取1.35，穿甲彈及半穿甲彈當(dāng)量系數(shù)取1，榴彈口徑在175 mm以下的炮彈取1.35;γ為裝藥換算系數(shù)，對于航空彈取1.64，穿甲及半穿甲彈取0.99，對于榴彈取0.99，穿甲彈取0.26[11]。

本次廢舊炮彈經(jīng)過查閱相關(guān)技術(shù)資料及TNT當(dāng)量折算后，待銷毀的156枚廢舊炮彈的TNT折算當(dāng)量約為360 kg。

2.2 爆破器材消耗量計算

廢舊炮彈銷毀的誘爆藥包最小消耗量一般采用經(jīng)驗公式計算[12]，或者通過《廢火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品處理、銷毀與貯運安全技術(shù)要求》(GJB 5120-2002)[13]查表得知，誘爆藥包炸藥消耗量計算公式為

式中:C為普通炸藥裝藥量，g;A為炮彈外殼材料抵抗力作用系數(shù)，對于覆鋼構(gòu)件材料A＝5 g/cm3;F為炸毀面積，cm2，對于圓管形炮彈，F(xiàn)＝πdh，d為炮彈直徑;h為厚度，cm。

經(jīng)計算，本次銷毀一枚航空彈需2.8 kg的誘爆藥包，其余廢舊炮彈的誘爆藥量為0.6～0.9 kg，采用30 m腳線電子數(shù)碼雷管起爆。

2.3 銷毀方案

采用4個規(guī)格為1.2 m×1.6 m×0.6 m的木箱，將預(yù)先估算好TNT當(dāng)量為90 kg左右的廢舊炮彈放置在箱底，在航空彈上單獨綁置3 kg2＃巖石乳化炸藥，其余炮彈將2＃巖石乳化炸藥平鋪在其上層，嚴(yán)禁炸藥上面再放置炮彈。銷毀時僅能設(shè)置一層炮彈、一層炸藥，不能設(shè)置多層炮彈同時銷毀，以預(yù)防炸藥爆炸后將廢舊炮彈拋向空中后爆炸，銷毀時藥包的布置如圖2所示。炮彈裝箱、網(wǎng)路連接完畢后，采用液壓起重機將木箱沉入銷毀水坑預(yù)定位置，各木箱之間設(shè)置延時時間，以避免同段藥量過大造成振動、沖擊波及噪聲等危害。

圖2 炮彈銷毀時藥包布置Fig.2 Charge arrangement for destruction of waste cannonballs

2.4 安全保障措施

銷毀該批廢舊炮彈的基本原則是:安全、徹底、經(jīng)濟和不造成環(huán)境污染危害，采用專門的民爆物品運輸車輛，將待銷毀的廢舊炮彈、誘爆藥包及起爆器材等運至指定的銷毀場地，待銷毀炮彈運至場地后，負責(zé)銷毀的民爆公司安全小組立即配合公安主管部門對場地周圍進行安全警戒，禁止無關(guān)人員進入銷毀現(xiàn)場。裝卸、搬運待銷毀炮彈時必須輕拿輕放，嚴(yán)禁投擲、甩手、肩扛、拖拉、腳踩、碰撞、錘擊、翻倒、掉落、坐臥、振動或站在包裝箱上作業(yè)，嚴(yán)禁裝運包裝不良或散裝的待銷毀炮彈，此次待銷毀的炮彈如圖3所示。

圖3 待銷毀的廢舊炮彈Fig.3 Waste cannonballs awaiting destruction

為了減弱爆炸時的振動危害，將其分為4個段別起爆，段間間隔時間為30 ms。為了預(yù)測廢舊炮彈爆炸時產(chǎn)生的振動速度的大小，確保炮彈銷毀安全，將每段起爆的炮彈藥量換算為與其TNT當(dāng)量相同的2＃巖石乳化炸藥藥量，經(jīng)過計算90 kg TNT當(dāng)量的炮彈相當(dāng)于264 kg炸藥，加上誘爆藥包24 kg炸藥，最大同段藥量為288 kg，根據(jù)式(3)計算得出300 m以外的爆破振動速度小于0.489 cm/s，遠小于《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)[14]中對爆破振動的限制值。

式中:K為與巖體性質(zhì)有關(guān)的場地系數(shù)，一般取50～350，巖體越堅硬K值越小，本工程取150;Q為爆破時的最大段藥量，kg;R為爆源距，m;α為爆破振動衰減系數(shù)，一般取1.3～2.0，本工程取1.5。

為確保銷毀工作的安全進行，在周圍各路口共布置4個警戒點，每個警戒點安排2人值守，確認安全后，由總指揮長發(fā)出起爆信號，爆破員負責(zé)起爆，待30 min后，炮煙擴散完畢后，技術(shù)人員方可進入銷毀現(xiàn)場檢查，確認安全后解除安全警戒，后由銷毀小組技術(shù)人員會同公安局專業(yè)排爆人員進行爆破現(xiàn)場清理檢查，評估爆破效果。

3 銷毀效果及結(jié)論

本次廢舊炮彈銷毀工作歷時1 d，共分為4個段別起爆，在南寧市公安機關(guān)相關(guān)部門的積極努力下，廣西大學(xué)工程爆破研究所的協(xié)助，及廣西桂大爆破工程有限公司的積極配合下取得了圓滿成功，銷毀工作未對周圍人員、設(shè)施設(shè)備及建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響、破壞，達到了預(yù)期的銷毀目的，銷毀效果如圖4所示。

圖4 炮彈銷毀效果Fig.4 Destruction effect of waste cannonballs

此次廢舊炮彈的成功銷毀，有許多經(jīng)驗可供同類工程參考，通過相應(yīng)總結(jié)，得出以下結(jié)論。

1)廢舊炮彈誘爆完成后，為確保人員安全，須等待30 min以上，方可允許專業(yè)銷毀技術(shù)人員進入銷毀現(xiàn)場檢查，并通過專業(yè)設(shè)備探測是否有拒爆炮彈，如果有拒爆炮彈，應(yīng)及時處理。

2)由于TNT爆轟后會產(chǎn)生大量的黑煙，水下廢舊炮彈被誘爆后，爆炸后炮彈戰(zhàn)斗部將會在水面產(chǎn)生大量帶有黑棕色煙氣的水泡，此特征為水下爆炸法銷毀炮彈的炮后現(xiàn)場檢查要點。

3)采用水下爆炸法銷毀廢舊炮彈時，由于水體為較好的阻尼介質(zhì)，能大大削弱廢舊炮彈爆炸后的能量，快速衰減爆炸沖擊波的傳播，削弱爆炸產(chǎn)生的噪聲強度，大大縮短廢舊炮彈爆炸破碎彈片的飛散距離。

4)采用水下爆炸法銷毀較為完整的廢舊炮彈時，安全性大大的得到了提高，但針對銹蝕較為嚴(yán)重或不完整的廢舊炮彈時，采用此方法銷毀時應(yīng)做好防水工作或采用土坑銷毀法。

水下爆炸銷毀法經(jīng)過多次廢舊炮彈銷毀實踐，對較為完整、外觀較好的廢舊炮彈銷毀較為適合，且其具有安全性高、防護簡單、銷毀成本低等優(yōu)點，同類工程可參考實行。