[科普中国]-水下爆破

简介

水下爆破原理就是利用乳化炸药爆炸时产生的爆轰现象，主要由其中的冲击波能（冲击破坏）和高能量密度气体（能产生破坏力极强的气泡脉动效应）所产生的剧烈破坏作用将船体钢板和结构破坏，达到能清理沉船的目的2。

爆破工程的主要材料是炸药，炸药是易燃易爆物品，在特定条件下，其性能是稳定的，储存、运输、使用时也是安全的。进行爆破作业时，最重要的是怎样使效率提高、完全发生爆炸并且能安全进行操作。参与爆破工程施工作业人员应当要掌握、熟悉所用炸药的性能，在适合的炸药中选择最便宜的炸药，熟悉掌握爆破技术的理论，用最合适的方法进行作业；参与爆破工程施工作业人员应当遵守法律所规定的安全规则，从而积极地按照实际情况进行安全操作。

任何工程，都是以安全第一为目标。所以在现场使用炸药和接触炸药的人员，在从事操作过程中首先必须事事考虑的是安全第一，尽量避免或杜绝爆炸事故的发生（爆炸事故绝无小事！）。为了提高作业人员的素质，帮助作业人员熟悉、掌握爆破器材的性能与功能，下面就水下爆破工程所必需的爆破器材性能和作用、爆破作业流程、安全规则、爆破器材制作、组装工艺等作一些简单的介绍。

专有名词基本概念爆炸广义地讲，爆炸是指一物质系统在发生迅速的物理和化学变化时，系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做机械功，同时伴随有剧烈的放热、发光和声响等效应。广义的爆炸过程包括爆轰和爆燃。爆炸是一种常见的现象，分析各种爆炸现象，大致可以将其归纳为三大类1。

①物理爆炸：仅仅是物质形态发生变化，而化学成份和性质没有改变的爆炸现象，称为物理爆炸。最常见有自行车轮胎爆炸、锅炉爆炸等现象。

②化学爆炸：由物质化学结构发生急剧变化而引起的爆炸现象，称为化学爆炸。炸药的爆炸就是属于化学爆炸现象。在工程爆破中，广泛应用的是化学爆炸，而且主要是利用其破坏作用。

③核子爆炸：由于核裂变，或核聚变反应放出巨大的能量，使裂变或聚变产物形成高温高压的蒸汽而迅速膨胀作功，造成巨大的破坏作用。这种由核裂变或核聚变释放出巨大的能量所引起的爆炸现象，称为核爆炸。

爆轰物质的势能或内能在极短的时间内转变成冲击波能、热辐射能、光能和声能，并在爆炸中心形成高温、高压、高能量密度气体产物区，且气体产物迅速膨胀，能对周围介质和物体产生剧烈的破坏作用的现象。

爆破利用炸药爆炸时所产生的冲击波及气体膨胀力来破坏物体，以破坏的形式达到新的建设目的一种方式。

也称低级炸药，只发生燃烧，而不发生爆轰（可以简单称为爆炸）。

冲击波是指在介质中以比音速还要快的速度传播的波。冲击波在气体、液体、固体中都存在。冲击波通常是纵波（疏密波）。炸药爆炸时产生冲击波。

密度炸药的密度是指单位体积内所含的炸药质量。通常以克/立方厘米表示。

安定性是指在一定的条件下，炸药保持其物理、化学性能不发生超过允许范围变化的能力，它对炸药的制造、储存和使用具有重要的实际意义，是评定炸药能否正常使用的重要性能之一。其可分为物理安定性和化学安定性。

感度是指炸药在外界能量作用下发生爆炸的难易程度。此外界能被称为初始冲能或起爆能，通常即以起爆能定量表示炸药的感度。感度是炸药能否实用的关键性能之一，是炸药安全性和作用可靠性的标度。
①热感度：是指炸药在热作用下发生燃烧或爆炸的易难程度；

②撞击感度：是指在机械撞击作用下，炸药发生燃烧或爆炸的难易程度；

③摩擦感度：是指在摩擦作用下，炸药发生燃烧或爆炸的难易程度；

④起爆感度：是指在起爆药、传爆药或其它猛炸药的直接作用下，炸药发生爆轰的难易程度，也称爆轰感度；在炸药工业中一般用雷管的威力来表示。
⑤静电火花感度：是指在静电放电作用下，炸药发生燃烧或爆炸的难易程度；

⑥枪击感度：是指在枪弹等高速抛射体撞击下，炸药发生燃烧或爆炸的难易程度。
⑦殉爆感度：在一定的试验条件下，炸药包之间爆轰传播的能力（当一个炸药包爆炸时，引起与它不相接触的邻近炸药包爆炸的能力）。用主发药包和殉爆药包间的最大空气间隔长度（mm）来表示。

爆轰速度（爆速）是指爆轰波通过药柱的速度。该速度应该等于或稍高于炸药中的声速。爆轰速度是用于计算炸药爆轰压力的重要参数。

爆轰压力（爆压）是指爆轰波波阵面后部查普曼—柔格面（C－J面）上的压力，该值通常采用计算值。炸药爆轰压力与密度和爆轰速度平方的乘积成正比。

威力是指炸药作有用功的能力。

抗水性抗水性以小时数来度量。指的是炸药浸在水中多少小时后性能无明显变化且仍能爆炸。该时间长短受水深和水的状态（静止和流动）的影响。

爆破装置器材及作用水下爆破工程必需的爆破器材有：火雷管、非电雷管（导爆管雷管）、导火索、塑料导爆管、塑料导爆索、乳化炸药、军用猛炸药1；

水下爆破工程所需的其它必备器材和辅助工具有：塑料编织布、能密封的塑料管（或铁质管）、细铁丝、绳索（根据工程所需采用相应合适类型的绳索，如塑料绳、尼龙绳、麻绳等）、圈条型医用胶布、塑胶胶带、密封胶（玻璃胶、快速AB环氧粘接胶等）、钢丝钳、剪刀、锋利的刀具等。

爆破器材主要分为两大类：一类是爆破功能材料，主要有炸药；另一类是起爆器材，起爆器材的品种较多，主要也分起爆材料和传爆材料两大类。对爆破器材的要求是安全可靠，使用简单、方便。

导火索
导火索是一种传爆器材，它能以比较稳定的速度连续传递火焰去起爆火雷管中的热敏炸药。

当正确点火时，导火索芯燃烧时喷出一股火焰，这股火焰称为“火舌”。“火舌”喷火强度不低于40mm，在药芯被点燃的瞬间从导火索一端喷射出来的“火舌”证明药芯被点着了，在点火时，一直要看到“火舌”后才算完结。

火雷管火雷管在工业雷管中是最基本、最简单的一个品种，通过导火索的火焰直接引爆。

塑料导爆管塑料导爆管（简称导爆管）是用一种高压聚氯乙烯制成的中空细管,外径2.95±0.15mm，内径1.35±0.1mm，管的内壁喷涂有一层薄薄的炸药。每米装药量16±1mg或20±1mg。一般要求导爆管管材要有较好的透明度（以利质量检查）；内壁炸药层分布均匀，附着牢固；传爆过程中无破壁现象发生；内外径波动小，有较好的强度和刚度；耐老化，耐低温。

导爆管起爆后，在管内产生两种波，一种是爆轰波，另一种是冲击波，冲击波超前于爆轰波，以1600或2000m/s的速度向前传播。由于管道的约束，使得冲击波衰减比在自由空气中慢。冲击波在向前传播的途径上遇到炸药，使炸药发生化学反应，而这一化学反应又给冲击波补充能量使其不衰减。这样由此及彼，在冲击波的作用下，导爆管中的炸药连续发生化学反应，维持其稳定爆轰。

非电雷管（导爆管雷管）非电雷管是指专用于非电导爆管起爆系统的雷管，非电雷管是与塑料导爆管配合使用的一种起爆器材，该雷管利用塑料导爆管内的爆轰波将管内装的炸药引爆。

猛炸药猛炸药又称次发炸药,与起爆药相比,对外界作用感度较低,不易爆炸,用火焰点燃时只能燃烧。但是，猛炸药用起爆药引爆后，威力很大，其稳定爆速比起爆药的稳定爆速大得多。猛炸药主要作用是做各种武器弹药的战斗部装药。在水下爆破工程中，由于水的压力，乳化炸药的威力和起爆能力将减小，所以需增强起爆装置的引爆能力，猛炸药用来装填在最终起爆装置中，用来增强起爆能量，提高起爆可靠性。

塑料导爆索塑料导爆索是一种含有烈性炸药药芯的圆形柔软绳索。它们可以防止导爆索由于滥用或受到恶劣的温度、水、油或其它因素的影响而造成损坏，同时还具有一定的抗拉强度、柔软性和其它理想的使用特性。塑料导爆索顾名思义就是其外表用塑料材料包缠而成的导爆索，也称高抗水导爆索。导爆索起爆后，爆轰波从一端传向另一端，起爆与之相连的炸药或另一根导爆索。导爆索主要起传爆作用。

乳化炸药乳化炸药是水下爆破工程中主要使用的炸药。
乳化炸药的生产工艺简便，原料来源广泛，组成中不含爆炸性物质，低毒，对环境污染小。产品的机械感度、热感度低，但爆轰感度较高(药卷直径20mm时可稳定爆轰)，且有较强的抗水性，猛度和作功能力也可按需要调节。可以认为，乳化炸药集中了铵油炸药、浆状炸药和水胶炸药的优点，在一定程度上消除了这三类炸药的不足之处，是工业混合炸药中的新秀。

水下爆破的方法水下爆破常用的方法有裸露爆破法、钻孔爆破法以及洞室爆破法等3。一般多采用钻孔爆破法。目前潜水钻孔作业很少采用，多利用钻孔爆破船在水上进行作业。水下成孔后，若不立即装药则必须进行护孔，以免泥沙堵塞。一般采用将塑料管的一端直插孔底，另一端露出水面，并用胶带垫圈封闭护孔，也可用铁管。水下爆破参数的计算尚无成熟的方法，主要靠经验和现场爆破试验来确定装药量等参数。水下爆破的起爆方法分为有线和无线起爆两类。有线起爆方法和陆地爆破一样，且多为电雷管的电力起爆网路；无线起爆是利用声波和电波控制，在陆上或船上装有发射装置，起爆药包内装有接收装置，这种起爆方法费用较高。为防止水下爆破对水中构筑物、船舶及鱼类的危害，可选用改变结构物的受力条件；设置防护结构；设置气泡帷幕；设置气垫孔等措施。

水下爆破的注意事项需要爆破的介质自由面位于水中的爆破技术4。主要用于河床和港口的扩宽加深、清除暗礁，水下构筑物的拆除、水下修建隧洞的进水口(见岩塞爆破)等。水下爆破和陆地爆破的原理大致相同。但因水的不可压缩性以及压力、水深、流速的影响，它又具有许多特点，要求爆破器材具有良好的抗水性能，在水压作用下不失效，并不过分降低其原有性能；由于水的传爆能力较大，在爆破参数设计时要注意殉爆影响；施工方法上必须考虑水深、流速、风浪的影响，钻孔定位、操作、装药、联接爆破网路要做到准确可靠都较困难；水能提高裸露药包的破碎效果，但炸药的爆炸威力随水深、水压的增加而降低，爆破效果较差；在等量装药的情况下，水下爆破产生的地震波比陆地爆破要大，水中冲击波的危害较突出。

水下爆破工程作业流程水下爆破是一项复杂的工程，涉及的因素很多，诸如天气、海水能见度、海潮状况、水流状态、水下作业深度等，特别是爆炸物品均储放在作业船上，其安全性尤为重要。因此进行水下爆破作业时必须严格按照制定的安全规则、作业方案、海情状况进行爆破作业。

水下爆破作业流程5：

资质的审核立项做水下爆破工程时，首先要对承接爆破作业单位和其工程技术人员的资格进行资质审核（该项工作需要工程甲方单位协助到当地公安部门进行审核），并办理水下爆破工程的相关手续，只有在当地公安部门（县、市级）批准的情况下，才能实施水下爆破工程；在通航的海域进行水下爆破时，一般应在三天之前由港监发布爆破施工通告。

探摸在实施水下爆破工程前，首先要了解需爆破清除船只的有关具体情况（沉船的结构参数、沉船姿态、所处水深、淤泥掩埋状况、沉船海域的海况等一系列相关情况）；

制定爆破方案根据潜水员的水下探摸情况及对清航的要求，制定出切实可行的爆破方案。方案中包括工程所需的爆破器材的需求量和品种、爆破指挥机构和作业人员的组成（包括在爆破技术专业人员指导下参与工作的甲方人员）及分工、安全作业规则等；

采购爆炸器材到当地公安部门批准的单位（指定的商业部门和工厂）预定或采购定制爆破器材（主要是根据水深定制生产相适合的炸药）；爆破器材到位后，应将所有的爆破器材按其功能和危险等级分别放置在作业船舶规定的安全区域内（炸药可以码放在甲板上，并用苫布苫盖好，起爆器材放到距离炸药安全距离外的专用船舱内的可锁铁皮柜子内。），炸药和起爆器材必须严格分离存放，其距离必须符合规定的安全距离之外；

爆破作业前的准备工作到达作业海域后，作业船舶应在有利于爆破作业（探摸和下炸药）的地方定位抛锚停泊。根据爆破方案准备爆破器材（甲方人员可以在爆破技术专业人员的指导下协助捆扎炸药条和其它的准备工作）；按爆破方案潜水员进行水下探摸及布设炸药前期的其它准备工作（如：对布放炸药线路上的船体钢板进行电焊打孔，安放捆扎固定炸药条的物品、安置布设炸药网络的标识物等）；

布放炸药作业在完成所有爆破作业前的准备工作后（尤其是要了解作业海域的天气是否能连续作业多天的可行性。因为一旦布放了炸药就要在最短的时间内进行爆破，炸药长时间在水下浸泡将影响炸药的性能甚至完全失效。这一点非常重要。）才能实施布放炸药的作业。布放炸药时，必须严格按照爆破专业技术人员制定的工艺要求进行布放；炸药布放完毕后，需指派有经验的潜水员对安放的炸药进行复查（主要检查炸药条是否按要求进行布放、捆绑；有无漏捆、断接的地方；炸药网络“T”字型处炸药的搭接方向是否一致等重要部位的情况。），在潜水员出水报告布放的炸药达到作业规定要求后，才能安放最终起爆装置（起爆头）实施爆破作业；

点火起爆作业母船驶离爆破作业点并在安全距离之外巡海等候，爆破现场只留执行爆破点火作业的小船，小船上只留有必要的作业人员。作业母船按照有关规定在爆破海域施放警报，瞭望巡视附近海面确无其它船只航行时，工程总指挥方能下令点火作业人员实施起爆作业；

清除油污爆破作业实施后，作业母船返回作业地点，如果作业海域有油污的话，则首先需进行油污清除工作；

探摸爆炸效果等作业海域的海况符合作业条件后（主要指海水能见度达到一定的清晰度），派潜水员下水对爆破效果进行探摸（爆破后沉船体将产生许多锋利破碎钢板，为确保潜水员的安全，严禁重潜人员下水探摸！探摸任务应由背气瓶的轻潜人员担任。）。

再次爆破的准备或收工撤场根据潜水员的探摸情况，制定出下一步的方案：①需进行再次爆破，则需制定出下一步的爆破方案，进行下一轮的爆破准备工作；②已完成爆破工程任务则收工撤离现场返回基地港口。

水下爆破的安全规则炸药是易燃易爆物品，在特定条件下，其性能是稳定的，储存、运输、使用时也是安全的。由于水下爆破工程的特殊性，爆破器材一般集中存放在作业船上指定的安全区域（炸药和起爆器材必须严格分别放置在规定的安全距离之外），不排除意外的爆炸事件也会发生！所以安全工作特别重要。为确保作业人员和作业船舶的安全，在实施爆破工程过程中，必须严格按照有关的安全规则进行爆破作业3。

1.装载爆破器材的船舶的船头和船尾要按规定悬挂危险品标志，夜间和雾天要有红色安全灯。

2.遇浓雾、大风、大浪无法作业驶回锚地时，停泊地点距其它船只和岸上建筑物不少于250～500米。

3.从装药条开始至爆破警报解除的时间内，作业母船须要加强瞭望、注意过往船舶的航向，防止无关船只误入危险区；过往船只不得进入爆破危险区域或靠近爆破作业船。
4.爆破器材必须按照其功能和危险等级分别存放，与爆破器材无关的杂物不得共同存放。在存放炸药的甲板区域，不得有尖锐的突出物。炸药必须码放整齐并用苫布苫盖，严禁任何人员在该区域抽烟和其它的明火作业；
5.潜水爆破工程作业时，尤其是在海上作业，为确保作业安全，起爆装置必须采用非电起爆系统。起爆系统必须由专业人员制作，必须放置在离炸药安全距离之外的专用舱室内的可锁铁皮柜子内，由爆破技术专业人员保管；

6.在水下布设炸药作业时、完成后，禁止进行电氧切割、电焊或其它与爆破无关的水下作业；
7.必须使用锋利的刀具切割导火索、导爆索，严禁使用钝的刀具进行切割作业；

8.起爆点火作业船上的人员，作业时必须穿好救生衣，禁止无关人员乘坐起爆点火作业船只；；

9.导火索必须使用暗火（如香烟）或专用点火器具进行点火作业；

10.盲炮应及时处理，遇有难处理而又危及航行船舶安全的盲炮，应延长警戒时间，继续处理直至排除盲炮。

11.炸药和起爆器材严禁重摔、拍砸；用于深水区域的爆破器材必须具有足够的抗压性能，或采取有效的抗压措施（起爆器材必须密封防水）；传爆网络的塑料导爆管严禁有打结、压扁、表皮划破、拉抻变细等现象；爆破工程完成后的剩余爆破器材，必须采用适当的方式进行销毁处理，炸药严禁带回作业船舶的基地港口。