CN100526792C - 一种硐室销毁炸弹的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硐室销毁炸弹的系统和方法，该硐室销毁炸弹的系统由销毁硐室、平硐和联络巷道组成，所述的销毁硐室是位于围岩中的地下空间，所述的销毁硐室底板上覆盖有冲击阻尼材料层，所述的平硐和联络巷都是巷道结构，其中销毁硐室通过联络巷与平硐连接。设置好所述的硐室销毁炸弹的系统后，将所要销毁的炸弹及起爆药包置于销毁硐室内，通过远程开关引爆，引爆后采用压入式通风，将爆炸产生的废气稀释排出洞口至大气中，使得硐内的有害气体浓度降到安全范围以内。该硐室销毁炸弹的系统及方法可一次销毁200kg炸药当量的炸弹，离硐口200m以外，冲击波超压不危害人员安全。即使是在人口稠密地区，用少量警力，就可安全地销毁炸弹。

Description

一种硐室销毁炸弹的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种销毁炸弹的系统和方法，特别是涉及一种硐室内销毁炸弹的系统和方法。

背景技术

现有技术中，一般采用地面挖沟掩埋的方式销毁炸弹，其不足之处是它需要很大的空间范围，安全强度非常大，导致在实施销毁武器时警戒工作量非常大，需要大量的警力维持秩序，才能安全销毁炸弹，特别是在人口稠密地区，人员疏散的工作量和难度相当大，给警戒工作带来很大的负担。在现代社会，科技高速发展，城市迅速向周边地区扩展的情况下，用于销毁炸弹的场地也越来越难以找到，因此，现有技术已经不能适应时代的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种硐室销毁炸弹的系统，它能容纳、控制和抑制炸药起爆的效应，特别是销毁大当量炸弹时产生的引爆效应，即使是在人口稠密地区，用少量警力，就可安全地销毁炸弹。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

本发明提供一种硐室销毁炸弹的系统，其特征是它由销毁硐室、平硐和联络巷组成；所述的销毁硐室是位于围岩中的地下空间；所述的销毁硐室底板上覆盖有冲击阻尼材料层；所述的平硐和联络巷都是巷道结构，其中销毁硐室通过联络巷与平硐连接。本发明所述的销毁硐室是一种特殊用途的地下空间，不直接用于运输、行人、通风，它到地表的距离至少为15m，其体积至少有85m³，跨度至少有7.0m，销毁硐室的体积足够大，才能确保多次爆炸不会损坏硐壁。

本发明可以做进一步的改进：在距离硐室硐口外至少2m处设置防爆挡墙，可以进一步阻挡销毁炸弹时发出的冲击波通过联络巷和平硐冲向地面，以确保周围地面的安全。

本发明所述的平硐是一个具有直通地面出口的水平巷道，而联络巷则是贯通平硐与销毁硐室的巷道，平硐和联络巷用于运输炸弹至销毁硐室和爆炸后废物的清理时的通道，以及使销毁硐室与硐外连通达到通风的效果。

本发明所述的联络巷道的长度至少为5m；所述的平硐的长度至少为20m，硐、巷内空间至少168m³，使爆炸时飞石不会飞出硐口，确保离硐口200m以外，冲击波超压不危害人员安全。所述的平硐和联络巷构成的巷道具有至少两个转角，所述的转角优选直角。

所述的销毁硐室底板上覆盖的冲击阻尼材料层的阻尼材料为石英砂、细砾石，铺垫的高度至少为1m，从而保护硐室底板不被炸毁。

所述的销毁硐室、平硐和联络巷道均采用裸体巷道，即是没有支护或衬砌的巷道。

所述的销毁硐室设置于抗压强度在150MPa以上的花岗岩中，因为炸药当量为100kg～300kg或以上时，它的爆炸在硐壁产生的超压远大于0.5×10⁵Pa，远大于砼壁脱落破坏的超压极限，销毁硐室壁的抗压强度如果足够大时，不但能有效地将爆炸的冲击波限制在硐室内，而且销毁硐室系统可以多次使用。

本发明还可以做以下进一步的改进：在销毁硐室内安装淋水装置，用于炸弹引爆后对硐室进行淋水降温。

本发明的另一个目的是提供了一种使用上述硐室系统销毁炸弹的方法，包括下列步骤：

(1)设置上述的硐室销毁炸弹的系统；

(2)将需要销毁的炸弹及起爆药包置于所述硐室销毁炸弹的系统中的销毁硐室内的底板上，人员撤离出硐口；

(3)通过远程开关引爆炸弹；

(4)引爆后采用压入式通风，将爆炸产生的废气稀释排出硐口至大气中，使得硐内的有害气体浓度降到安全范围以内。

所述步骤(2)中起爆药包和被销毁炸弹折算TNT当量不超过200kg。

所述步骤(4)中采用通风强度50m³/分以上的通风设备，在30分钟内将爆炸产生的废气稀释排出硐口至大气中。

本发明的方法还可做进一步改进：所述的方法还包括下列步骤：在炸弹引爆后通过远程开关控制进行淋水，将硐室的温度在30分钟迅速降低至40℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)采用本发明，可以克服现有技术中需要极大的空间、安全强度大的缺陷，即使是在人口稠密地区，用少量警力，就可安全地销毁炸弹；(2)由于销毁硐室是围岩中的地下空间，可防止在销毁硐室中销毁200kg或以下的炸药时，销毁硐室被爆炸冲击波掀掉盖顶；(3)设置足够高的冲击阻尼材料层可防止爆炸炸坏销毁硐室底板；(4)对销毁硐室进一步的参数要求以及销毁硐室设置在抗压强度大于或等于150MPa的坚硬花岗岩的要求，可确保多次爆炸不会损坏硐壁，并且能抵抗长期风化，可有效地降低销毁炸弹的成本；(5)对平硐和联络巷系统做进一步的参数要求和至少具有两个或以上转角的结构，可更有效地防止爆炸飞石飞出硐口，使爆炸冲击波的超压不会危害人员安全，安全性进一步提高。

附图说明

图1是冲击阻尼材料层布置示意图；

图2是硐室内壁应力状态图；

图3是内部作用药包的破坏分区示意图；

图4是实施例一的结构示意图；

图5是实施例二的结构示意图；

图6是实施例三的结构示意图；

图7-a是实施例四的结构示意图；

图7-b是实施例四的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例一：

图1—4所示所述的硐室销毁炸弹系统的是本发明的一个实施例，由销毁硐室9、二个平硐11和二个联络巷10组成，所述的销毁硐室10是位于围岩6中的地下空间，它位于二个平硐11之间且与二个平硐11同侧，通过联络巷10与平硐11连接；所述的销毁硐室9、平硐11和联络巷10均采用裸体巷道。销毁硐室9设置在抗压强度为150Mpa的坚硬花岗岩中，使之能适合于销毁200kg或以下炸药当量的炸弹；所述的销毁硐室9到地表的距离为16m，其体积为85m³，跨度7.0m；销毁硐室9的底板3上覆盖高度为1m的砂垫层2，炸弹及起爆药包1置于它的上面；所述的每个联络巷10和平硐11构成的巷道具有两个直角转角，其中联络巷10的长度为5m，平硐11的长度为20m，且硐、巷内空间体积为168m³。于距离硐室硐口外2m处，设置高2m，宽2m防爆挡墙12。使爆炸时飞石不会飞出硐口，联络巷10平硐11确保离硐口200m以外，冲击波超压不危害人员安全。

在销毁硐室9内安装淋水装置，用于炸弹引爆后对硐室进行淋水降温。

使用图1—4-a所示的硐室销毁炸弹的系统，在设置好硐室销毁炸弹的系统后，将折算TNT当量为200kg的需要销毁的炸弹及起爆药包1置于所述销毁硐室9内的底板3上，人员撤离出硐口；通过远程开关引爆炸弹；引爆后通风强度50m3/分以上的通风设备进行压入式通风，在30分钟内将爆炸产生的废气稀释排出洞口至大气中，使得硐内的有害气体浓度降到安全范围以内。同时通过远程开关控制进行淋水，将硐室的温度在30分钟迅速降低至40℃。

实施例二：

如图5所示的硐室销毁炸弹系统的是本发明的第二个实施例，它与实施例一不同的是由销毁硐室9、一个平硐11和一个联络巷10构成，销毁硐室9和平硐11位于同侧。所述的销毁硐室9到地表的距离为15m，其体积为90m³，跨度8.0m；销毁硐室9的底板3上覆盖高度为1.5m的砂垫层2，所述的联络巷10的长度为10m，平硐11长度为30m，硐、巷内空间为190m³，于距离硐室硐口外3m处，设置防爆挡墙12。

实施例三：

如图6所示的硐室销毁炸弹系统的是本发明的第三个实施例，它与实施例一不同的是由销毁硐室9、一个平硐11和一个联络巷10构成，销毁硐室9位于平硐11异侧。所述的销毁硐室9到地表的距离为20m，其体积为100m³，跨度10m；销毁硐室9的底板3上覆盖高度为2m的砂垫层2，所述的联络巷10的长度为35m，平硐11长度为40m，硐、巷内空间为200m³，于距离硐室硐口外4m处，设置防爆挡墙12。

实施例四：

如图7-a、b所示的硐室销毁炸弹系统的是本发明的第四个实施例，它与实施例一不同的是由销毁硐室9、二个平硐11和二个联络巷10构成，二个平硐12位于同一侧，销毁硐室9位于二个平硐11的异侧。所述的销毁硐室9到地表的距离为25m，其体积为90m³，跨度9.0m；销毁硐室9的底板3上覆盖高度为3m的砂垫层2，所述的联络巷10的长度为40，平硐11长度为50m，硐、巷内空间为250m³，于距离硐室硐口外10m处，设置防爆挡墙12。

下面结合附图和实施例一的设计参数，对硐室销毁炸弹系统的功能进行说明：

一、集中药包压缩圈半径

岩石中集中药包爆炸时，压缩圈半径计算经验公式

R_y＝0.62(Qμ/Δ)^1/3………………………………(1)

式中：R_y—压缩圈半径，m；

Q—炸药量，kg；

μ—压缩圈半径常数，对中硬和坚硬岩石，取10；

Δ—装药密度，取1.0t/m³。

由此可以得出，当一次销毁炸弹的炸药当量为100～300kg时，药包压缩圈半径为0.62～0.89m。因此底板3上铺垫1m高的砂垫层2(见图1)。

二、裸露药包爆炸对硐室内壁4的破坏验算(见图2)

1、爆炸超压计算

硐壁上的超压计算：

参照我国国防工程设计规范，对于刚性地面上的爆炸产生的超压计算公式如下：

ΔP＝1.1Q^1/3/R+4.3Q^2/3/R²+14Q/R³………………………………(2)

式中：ΔP—空气冲击波超压值，10⁵Pa；

Q—单响药量，kg；

R—药包中心至硐壁的距离(m)。

硐室R＝3.5m

由此可以得出，当一次销毁炸弹的炸药当量为100～300kg或以上时，在巷道壁上产生的超压均远大于0.5×10⁵Pa，远大于砼壁脱落破坏的超压极限，因此采用裸体硐室和裸体巷道。

2、硐室内壁的应力计算

硐室内壁应力如图2硐室内壁应力状态5所示；

冲击波在刚性壁面上的反射，超压放大系数为

$n_1=\frac{3K-1}{K-1}$

K为气体绝热指数，对理想气体，K＝1.4，代入上式，得n₁＝8。

由此得出，销毁硐室设置在抗压强度大于150MPa的坚硬花岗岩中，可以销毁200kg炸药当量及以下的炸弹。

三、多次爆破不会引起揭盖

假设岩石为均匀介质，当炸药置于无限均质岩石中爆炸时，在岩石中将形成以炸药为中心的以近及远的不同破坏区域，如图3所示，分别称为粉碎区(仅在销毁硐室底板上的砂垫层2)、破裂区8和弹性震动区7。根据包氏理论，内部作用药包的药量为：

Q＝0.187KW³………………………………(3)

式中：Q—药包药量，kg；

K—形成标准抛掷爆破漏斗时，爆破岩土单位耗药量(kg/m³)，对于销毁硐室9的花岗岩，为了安全起见，取最小值1.1kg/m³；

W—药包中心的最小抵抗线(m)，即炸药包上任何一点到自由面(地表)的最短直线距离L_最小，药包置于硐室的底板3上，为了安全起见，忽略不耦合装药因素，L_最小取16m；

根据以上内部作用药包机理，同时由于不耦合装药及空气柔垫层作用，多次使用该销毁硐室9用于销毁Q＝200kg炸药当量的炸弹，不会引起揭盖。

四、炸弹销毁硐室的外部安全距离

(1)如图4所示，硐内有两个直角转角，而爆炸不形成爆破漏斗。

(2)硐口空气冲击波超压

销毁硐体积85m³

硐内空间168.0m³

计算硐口超压经验公式

ΔP＝12(Q/V)×10⁵………………………………(4)

取单响药量Q＝200kg，V＝168.0m³，硐口ΔP＝14.3×10⁵Pa

(3)计算不同距离超压

为安全起见，假设将一个等效药包Q₁放在距离硐口3.5m处，在硐口产生的超压为ΔP＝14.3×10⁵Pa，根据公式(2)计算，得出等效药包为Q₁＝30kg。

当销毁200kgTNT当量的炸弹时，在硐口产生的超压值相当于在硐内距离硐口3.5m处放置30kg等效药包爆炸产生的超压，在硐外不同距离R进行超压计算。

根据《爆破安全规程》空气冲击波超压安全允许标准：对人员为0.02×10⁵Pa，根据(2)式计算结果表明：硐口空气冲击波的安全距离取200m可以满足人员安全要求。在一次销毁200kgTNT当量以下的炸弹时，安全警戒范围为200m。

五、通风及淋水

根据“紊流扩散”和“紊流形变”的理论导出了压入式通风所需计算公式：

$Q=\frac{7.8}{t}\sqrt[3]{{\mathrm{AV}}^2}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

上式中：Q—通风风量，m³/分；

A—总炸药量；

V—硐室和连络巷道的总体积(m³)；

t—排风时间(分钟)，取30。

经计算，选用通风强度50m³/分以上的通风设备，在30分钟以内可以将炸弹爆炸产生的废气稀释排出硐外大气中，使得硐内的有害气体浓度降到安全范围以内。

通过远程开关控制销毁硐室9内的淋水装置进行淋水，在30分钟内可以将硐室内的温度降至40℃以下。

Claims (14)

1、一种硐室销毁炸弹的系统，其特征是：它由销毁硐室(9)、平硐(11)和联络巷(10)组成；所述的销毁硐室(9)是位于围岩(6)中的地下空间；所述的销毁硐室(9)底板(3)上覆盖有冲击阻尼材料层(2)；所述的平硐(11)和联络巷(10)都是巷道结构，其中销毁硐室(9)通过联络巷(10)与平硐(11)连接；所述的销毁硐室(9)到地表的距离至少为15m，其体积至少有85m3，跨度至少有7.0m。

2、根据权利要求1所述的销毁炸弹的系统，其特征是：在距离硐室硐口外至少2m处，设置防爆挡墙(12)。

3、根据权利要求2所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的联络巷(10)的长度至少为5m；所述的平硐(11)的长度至少为20m，硐、巷内空间至少168m3。

4、根据权利要求3所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的平硐(11)和联络巷(10)构成的巷道至少具有两个转角。

5、根据权利要求4所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的转角为直角。

6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的销毁硐室底板(3)上覆盖的冲击阻尼材料层(2)的阻尼材料为石英砂、细砾石，铺垫的高度至少为1m。

7、根据权利要求6所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的销毁硐室(9)、平硐(11)和联络巷(10)均采用裸体巷道。

8、根据权利要求6所述的销毁炸弹的系统，其特征是：所述的销毁硐室(9)设置于抗压强度在150MPa以上的花岗岩中。

9、根据权利要求6所述的销毁炸弹的系统，其特征是：在所述的销毁硐室(9)内安装淋水装置，用于炸弹引爆后对硐室进行淋水降温。

10、根据权利要求1或2或3或4或5所述的销毁炸弹的系统，其特征是：在所述的销毁硐室(9)内安装淋水装置，用于炸弹引爆后对硐室进行淋水降温。

11、一种硐室销毁炸弹的方法，其特征是：包括下列步骤：

(1)设置权利要求1—10中任一所述的硐室销毁炸弹的系统；

(2)将需要销毁的炸弹及起爆药包(1)置于所述硐室销毁炸弹的系统中的销毁硐室(9)内的底板(3)上，人员撤离出硐口；

(3)通过远程开关引爆炸弹；

(4)引爆后采用压入式通风，将爆炸产生的废气稀释排出硐口至大气中，使得硐内的有害气体浓度降到安全范围以内。

12、根据权利要求11所述的硐室销毁炸弹的方法，其特征是：所述的步骤(2)中起爆药包和被销毁炸弹折算TNT当量不超过200kg。

13、根据权利要求11或12所述的硐室销毁炸弹的方法，其特征是：所述的步骤(4)中采用通风强度50m³/分以上的通风设备，在30分钟内将爆炸产生的废气稀释排出硐口至大气中。

14、根据权利要求11或12所述的硐室销毁炸弹的方法，其特征是：还包括以下步骤：在炸弹引爆后通过远程开关控制进行淋水，将硐室的温度在30分钟迅速降低至40℃。

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