引火線爆炸事故炸藥當(dāng)量估算及起爆原因分析

屈建文，毛益松，劉義新，梁 兵

(1.長沙市公安局治安支隊(duì)， 湖南 長沙 410001； 2.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)九院， 湖南 長沙 410003)

引火線爆炸事故炸藥當(dāng)量估算及起爆原因分析

屈建文1，毛益松2，劉義新1，梁 兵2

(1.長沙市公安局治安支隊(duì)， 湖南 長沙 410001； 2.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)九院， 湖南 長沙 410003)

闡述了滿載煙花爆竹引火線的運(yùn)輸車輛發(fā)生爆炸事故的案例。通過對爆炸產(chǎn)物起始作用痕跡、爆炸沖擊波超壓等方面確定了引火線TNT當(dāng)量估算值，與事故車輛所裝載引火線芯藥總量基本符合。引火線爆炸原因是由事故車輛觸撞高壓電線，致以高壓線路短路產(chǎn)生電火花和熔珠而引發(fā)引火線燃燒直至爆炸。

煙花爆竹；引火線；運(yùn)輸車輛；TNT當(dāng)量

由長沙市公安局、安監(jiān)局相關(guān)同志及專家組成的專家組參加了長沙市寧鄉(xiāng)縣橫市鎮(zhèn)“12·17引火線爆炸事故”的調(diào)查。調(diào)查主要工作是勘察引火線爆炸現(xiàn)場人員傷亡、爆炸事故車輛；查看爆炸點(diǎn)方圓1 km左右建筑物破壞情況；測量并核對爆炸凹坑、炸斷電線桿及樹木、炸塌房屋等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1 爆炸事故現(xiàn)場破壞情況

20XX年12月17日21時(shí)左右，長沙市寧鄉(xiāng)縣橫市鎮(zhèn)鐵沖村口上組喻(家坳)鐵(沖)公路貨主唐某喬家門前，發(fā)生引火線爆炸事故。事故造成14人死亡，9人受傷，周圍房屋玻璃門窗不同程度受損。

1.1 爆炸車輛破壞及爆炸點(diǎn)凹坑情況

爆炸點(diǎn)有一臺(tái)已炸毀的貨車殘骸，車架號碼為LZ5W2CE52AB025595。經(jīng)查證，該車牌號為“湘M04930”華菱之星紅色倉柵式貨車(簡稱“后八輪”)的車架號碼，正是爆炸事故車輛。車架大梁殘骸全長12.2 m，車架下的水泥路面，形成一碎裂凹坑，凹坑大小為9 m×2.7 m，底部距路平面為24 cm。

1.2 爆炸點(diǎn)周圍建筑物損壞情況

爆炸點(diǎn)公路東側(cè)由北往南為山丘，依次共有4家房屋完全倒塌或部分倒塌。爆炸點(diǎn)公路西側(cè)由北往南依次共有8家房屋完全倒塌或部分倒塌。在中心現(xiàn)場外圍1000 m范圍內(nèi)的建筑物均有不同程度的損壞。

1.3 傷亡人員所在位置及距爆點(diǎn)距離

在車下往車上傳遞引火線的兩位工人在“后八輪”開始移動(dòng)時(shí)，看到車頂有“火花”，喊了聲“快跑”，就快速朝喻家坳方向跑，其中，一位到了距爆炸點(diǎn)約45 m處被沖擊波沖倒后昏迷，另一位，離開了約50 m，并有土包擋住，爆炸發(fā)生時(shí)被沖擊波沖倒，后來清醒后自己走回家；在唐某喬家中進(jìn)進(jìn)出出管理裝車事宜的3人在爆點(diǎn)范圍20 m范圍內(nèi)的不同距離處被炸死；在唐某喬家屋內(nèi)的6人，距爆炸點(diǎn)約20～30 m被樓塌砸死；另外，在駕駛室內(nèi)2人和車上扶貨物的3人被炸飛死亡。

1.4 樹木破壞情況

爆炸中心周圍不同距離有部分樹木受到?jīng)_擊波的直接作用而削斷，北側(cè)山坡上距爆炸中心距離15.5 m處有兩根Φ12 cm杉樹被炸斷，炸斷處杉樹高度約4.5 m。

2 爆炸事故調(diào)查

初步調(diào)查認(rèn)為，事故車輛裝載鞭炮引火線的貨車在公路上倒車時(shí)，由于引火線堆碼過高，車頂?shù)睦w維袋裝引火線團(tuán)，撞到橫穿公路的高壓電線，引起電線短路，產(chǎn)生電火花和熔珠，點(diǎn)燃了引火線而發(fā)生爆炸事故。

2.1 電線桿位置及電線高度

爆炸點(diǎn)東西向有一條高壓電力線路，該線路橫穿爆炸中心上方。電線桿1距公路西側(cè)1.15 m，電桿底部為Φ0.16 m，內(nèi)空為Φ0.1 m，據(jù)殘留部分連接測量和相似電桿比較，該電桿高度為6 m。電桿下端埋在土內(nèi)殘留部分長1.3 m，殘留部分上端距公路平面0.3 m，桿頭留出0.1 m，另加瓷盤高0.05 m。其電力線路距地面高度4.35 m。

電線桿2距西側(cè)電桿31.7 m，已斷成多節(jié)，倒伏在地，桿身上標(biāo)有“湘益YB-10-6號”字樣，桿長6 m，其中埋在泥土內(nèi)長度為0.9 m，底部Φ0.16 m，內(nèi)空Φ0.1 m，頂部Φ0.1 cm，桿上有一鐵質(zhì)橫擔(dān)，該橫擔(dān)上有四個(gè)瓷葫蘆，橫擔(dān)距桿頂部0.63 m，在距桿頂部8 cm處有一圈鐵銹印痕，印痕寬0.11 m。

2.2 事故車輛裝貨高度及裝貨后三次停放位置與移動(dòng)路線

(1) 事故車輛?！昂蟀溯啞避囕v牌照為湘M04930，車輛外形尺寸(長/寬/高)為11.98 m×2.50 m×3.85 m，車廂板上面距地面高度為1.35 m。

(2) 車輛裝貨后總高度。已裝550件引火線占據(jù)車廂3/4，下部堆碼紙箱，上面堆碼纖維袋。紙箱堆碼最高達(dá)11層，每層紙箱平放高0.26 m，11層高2.86 m。紙箱上面又堆碼了一層用纖維袋裝像“鵝蛋”狀引火線，高度約0.3 m，此時(shí)所裝貨物的高度達(dá)3.16 m，加上車輛本身高度1.35 m。則裝貨后車輛總高度為4.51 m。

(3) 事故車輛三次停放位置及移動(dòng)路線。第1次停放位置：事故車輛?？吭谔颇硢碳冶眰?cè)靠喻家坳方向雜物間前的公路上，車頭朝向喻家坳方向。引火線是從貨車車廂頭部開始裝，共裝370箱引火線。

第2次停放點(diǎn)位置：車輛倒車至唐某喬家南側(cè)雜物間，共裝160箱引火線和20袋像“鵝蛋”狀纖維袋裝的鞭炮主引火線。

第3次停放點(diǎn)位置(爆炸位置)：裝完北側(cè)雜物間引火線，此時(shí)車上已裝有鞭炮引線約530箱和纖維袋引線團(tuán)20袋。車輛開始倒車，準(zhǔn)備到公路對面唐禮某屋前，裝拖拉機(jī)、摩托車的引火線。貨車倒車約2～3 m時(shí)，由于引線堆碼過高，車頂纖維袋裝像“鵝蛋狀”的引線團(tuán)碰到橫跨公路的高壓電線，引起電線短路，產(chǎn)生火花點(diǎn)燃了引火線而爆炸。

2.3 車輛倒車碰撞電線短路產(chǎn)生火花和熔珠

(1) 爆炸事故現(xiàn)場生存者講述電線起火情況。在后八輪貨車倒車2～3 m后，碰到了橫穿公路上方的電線直冒火光，接著就導(dǎo)致引火線起火。由此可以確認(rèn)事故車輛引火線爆炸原因是由事故車輛碰撞高壓線短路產(chǎn)生火花和熔珠引起引火線燃燒直至爆炸。

(2) 電線短路產(chǎn)生火花和熔珠。據(jù)現(xiàn)場勘測資料，爆炸點(diǎn)跨越喻鐵公路的兩根水泥電桿的380/220 V架空線路，其最低處距公路地面高度約4.35 m，而事故車輛最高處高度達(dá)到4.51 m，達(dá)到和超過了電線的高度。車輛在倒車時(shí)，纖維袋裝的引火線團(tuán)掛住380/220 V的第一相火線(即U線)，繼續(xù)倒車時(shí)，將第一相火線(U線)拖至第二根零線(即N線)，或者將第一相火線拉斷后彈至第二根零線(N線)，造成相線與零線相碰短路，發(fā)生火花。據(jù)查詢資料，碰撞短路產(chǎn)生電流約有340 A左右，其電弧光溫度可達(dá)到2000℃以上。同時(shí)產(chǎn)生火花、熔珠飛濺，點(diǎn)燃車廂裝載高出的碰到高壓線的引火線燃燒引起爆炸。

3 引火線品種數(shù)量及藥量計(jì)算

3.1 引火線品種數(shù)量

事故車輛上裝載鞭炮引火線和鞭炮主引火線兩種，按《民用爆炸物品品名表》分類，屬工業(yè)索類火工品。引火線數(shù)量共有兩次裝車，第1次裝車370箱引火線；第2次裝車160箱引火線和20件用纖維袋裝像“鵝蛋”狀的引火線團(tuán)。

3.2 鞭炮引火線和鞭炮主引火線藥量[1-4]

(1) 引火線配方及每米藥量。目前做鞭炮引火線的成分主要是氯酸鉀和碳粉，配比50 kg氯酸鉀+25 kg碳粉，可生產(chǎn)250000～300000 m引火線，折合成引火線0.25～0.30 g/m。

(2) 鞭炮引火線藥量。每個(gè)塑料卷盤引火線長350 m，每箱32個(gè)塑料卷盤，引火線長度11200 m，每箱藥量2800～3360 g。按530箱計(jì)算，每米按0.25 g計(jì)算箱子的藥量，則鞭炮引火線藥量為1484 kg。

(3) 鞭炮主引火線折算藥量。車上裝鞭炮主引火線的成分也是氯酸鉀鹽類和碳粉，其配比為50 kg氯酸鉀+17.5 kg碳粉。車上共有20袋纖維袋裝鞭炮主引火線，每袋裝有20～25個(gè)“鵝蛋”狀引火線團(tuán)、3.36 kg/袋。20件纖維袋裝的引火線團(tuán)折合成藥量為67 kg。

3.3 事故車輛上裝載引火線總藥量折算

事故車輛上裝載總藥量為1551 kg。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，氯酸鉀混合藥劑的爆炸威力和爆速比黑火藥高，引火線中藥劑的TNT當(dāng)量系數(shù)取0.45。故本次引火藥的TNT當(dāng)量約為700 kg。

4 引火線藥量估算

對引火線爆炸炸藥量進(jìn)行估算，以證實(shí)案件和現(xiàn)場破壞的程度，亦為偵查破案提供證據(jù)。引火線TNT當(dāng)量通常根據(jù)爆炸現(xiàn)場破壞的情況，依據(jù)相關(guān)理論進(jìn)行估算。

4.1 基于爆炸產(chǎn)物起始作用痕跡的引火線藥量估算

爆炸產(chǎn)物起始作用痕跡[1]由炸藥爆炸時(shí)瞬間生成的高溫、高壓氣體產(chǎn)物的強(qiáng)烈沖擊所形成。起始作用痕跡與藥量的關(guān)系式為：

Q=4/3π(R1/K1)3ρ

(1)

式中：Q——銨梯炸藥炸藥量，g；

R1——起始作用痕跡半徑，cm；

ρ——炸藥密度，g/cm3；

K1——爆破作用系數(shù)，一般為1.5～3.0 。

凹坑面積為9 m×2.7 m，取R1=135 cm；ρ取1 g/cm3；K1取2.3，于是有：Q=847 kg。

折算TNT當(dāng)量=847×0.8=678 kg。

爆炸產(chǎn)生的爆坑由于救援工作的開展，爆坑形狀現(xiàn)場有所破壞，尺寸會(huì)有增大，長寬深無法準(zhǔn)確測量，計(jì)算結(jié)果會(huì)有誤差。

4.2 基于建筑物破壞的引火線爆炸藥量估算

(1) 爆炸沖擊波對建筑物的安全判據(jù)。按《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)取值見表1[6]。

表1 建筑物的破壞程度與超壓關(guān)系

(2) 峰值超壓估算。現(xiàn)場25～40 m內(nèi)民房破壞等級為嚴(yán)重破壞，參照表1，取最不利因素，可以得出40 m處的爆炸空氣沖擊波超壓大于0.55×105Pa的結(jié)論。

(3) TNT當(dāng)量估算。在剛性平坦地形條件下爆炸時(shí)，可按公式(2)計(jì)算空氣沖擊波峰值超壓。

(2)

式中：ΔP——爆炸空氣沖擊波峰值超壓值，105Pa；

Q——一次爆破的梯恩梯炸藥當(dāng)量，秒延期爆破為最大一段藥量，毫秒延期爆破為總藥量，kg；

R——裝藥爆炸點(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)的距離，m。

由公式(2)可以計(jì)算出：Q=592(kg)。

4.3 基于樹木破壞的引火線爆炸藥量估算

炸斷木樁的爆破裝藥量按公式(3)計(jì)[3]：

Q=30KDr2

(3)

式中：K——材料抗力系數(shù)，杉樹(中等堅(jiān)硬木材)取0.8～1.0；

D——最大圓木的直徑，m；

r——裝藥中心到最遠(yuǎn)木樁外緣的距離，m。

根據(jù)現(xiàn)場，爆炸點(diǎn)周圍不同距離有部分杉樹受到?jīng)_擊波的直接作用被炸斷，其中北側(cè)山坡上距爆炸點(diǎn)中心距離r=15 m處有兩根杉樹被炸斷，炸斷杉樹高度4.5 m、直徑為0.12 m。

由公式(3)可以計(jì)算出：Q=692(kg)。

4.4 綜合分析

綜合分析上述估算結(jié)果，本次爆炸事故的TNT當(dāng)量約700 kg，對應(yīng)的引火線藥量不小于1551 kg。

5 引火線爆炸事故原因分析

生產(chǎn)引火線的原料是氯酸鉀和木炭[2]。從事故現(xiàn)場提取的引火線經(jīng)化檢驗(yàn)成份有氯酸鉀、硝酸鉀、木炭；從湘M04930貨車爆炸點(diǎn)地面上提取的泥土中檢出氯離子、鉀離子、硝酸根離子、木炭?？梢源_認(rèn)事故車輛引火線的藥劑主要成分是氯酸鉀與木炭混合藥劑。

事故車輛裝載鞭炮引火線的貨車在公路上倒車時(shí)，引火線堆碼過高，車頂?shù)睦w維袋裝引火線團(tuán)，撞到上方橫穿公路的高壓電線，引起高壓電線碰撞短路，產(chǎn)生電火花和熔珠，點(diǎn)燃了引火線而發(fā)生爆炸事故。

引火線中氯酸鉀與木炭可燃物的混合藥劑屬于典型煙火藥劑類，一般情況下以燃燒形式發(fā)生作用，其著火溫度為335℃。引火線在外界能量作用下發(fā)生點(diǎn)火、引燃與燃燒，造成溫度和壓力升高，加快燃燒分解，極易由燃燒轉(zhuǎn)為爆炸，其爆速為2600 m/s，爆炸威力為220 mL，爆炸感威力非常之大。

[1]劉喜和.爆炸現(xiàn)場勘察計(jì)算爆炸物數(shù)量的方法[J].警察技術(shù)，2006(1)：52-53.

[2]GB19595-2004.煙花爆竹-引火線[S].

[3]佟 錚,馬子珍,曹玉生.爆破與爆炸技術(shù)[M].北京：中國人民公安大學(xué)出版社，2001.

[4]GB50161-2009.煙花爆竹工程設(shè)計(jì)安全規(guī)范[S].

[5]婁建武,盧 云.氯酸鉀炸藥爆炸性能研究[J].爆破器材，2008(1)：15-17.

爆破安全規(guī)程[S].(

2016-09-27)

屈建文(1964-)，男，湖南長沙人，講師，從事工程爆破專業(yè)研究及民爆安全管理，Email：1073738240@qq.com。