專利名稱：一種硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銷毀炸彈的系統(tǒng)和方法，特別是涉及一種硐室內(nèi)銷毀炸彈的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用地面挖溝掩埋的方式銷毀炸彈，其不足之處是它需要很大的空間范圍，安全強(qiáng)度非常大，導(dǎo)致在實(shí)施銷毀武器時警戒工作量非常大，需要大量的警力維持秩序，才能安全銷毀炸彈，特別是在人口稠密地區(qū)，人員疏散的工作量和難度相當(dāng)大，給警戒工作帶來很大的負(fù)擔(dān)。在現(xiàn)代社會，科技高速發(fā)展，城市迅速向周邊地區(qū)擴(kuò)展的情況下，用于銷毀炸彈的場地也越來越難以找到，因此，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)時代的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)，它能容納、控制和抑制炸藥起爆的效應(yīng)，特別是銷毀大當(dāng)量炸彈時產(chǎn)生的引爆效應(yīng)，即使是在人口稠密地區(qū)，用少量警力，就可安全地銷毀炸彈。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是它由銷毀硐室、平硐和聯(lián)絡(luò)巷組成；所述的銷毀硐室是位于圍巖中的地下空間；所述的銷毀硐室底板上覆蓋有沖擊阻尼材料層；所述的平硐和聯(lián)絡(luò)巷都是巷道結(jié)構(gòu)，其中銷毀硐室通過聯(lián)絡(luò)巷與平硐連接。
本發(fā)明可以做進(jìn)一步的改進(jìn)在距離硐室硐口外至少2m處設(shè)置防爆擋墻，可以進(jìn)一步阻擋銷毀炸彈時發(fā)出的沖擊波通過聯(lián)絡(luò)巷和平硐沖向地面，以確保周圍地面的安全。
本發(fā)明所述的平硐是一個具有直通地面出口的水平巷道，而聯(lián)絡(luò)巷則是貫通平硐與銷毀硐室的巷道，平硐和聯(lián)絡(luò)巷用于運(yùn)輸炸彈至銷毀硐室和爆炸后廢物的清理時的通道，以及使銷毀硐室與硐外連通達(dá)到通風(fēng)的效果。
本發(fā)明所述的聯(lián)絡(luò)巷道的長度至少為5m；所述的平硐的長度至少為20m，硐、巷內(nèi)空間至少168m3，使爆炸時飛石不會飛出硐口，確保離硐口200m以外，沖擊波超壓不危害人員安全。所述的平硐和聯(lián)絡(luò)巷構(gòu)成的巷道具有至少兩個轉(zhuǎn)角，所述的轉(zhuǎn)角優(yōu)選直角。
本發(fā)明所述的銷毀硐室是一種特殊用途的地下空間，不直接用于運(yùn)輸、行人、通風(fēng)，它到地表的距離至少為15m，其體積至少有85m3，跨度至少有7.0m，銷毀硐室的體積足夠大，才能確保多次爆炸不會損壞硐壁。
所述的銷毀硐室底板上覆蓋的沖擊阻尼材料層的阻尼材料為石英砂、細(xì)礫石，鋪墊的高度至少為1m，從而保護(hù)硐室底板不被炸毀。
所述的銷毀硐室、平硐和聯(lián)絡(luò)巷道均采用裸體巷道，即是沒有支護(hù)或襯砌的巷道。
所述的銷毀硐室設(shè)置于抗壓強(qiáng)度在150MPa以上的花崗巖中，因?yàn)檎ㄋ幃?dāng)量為100kg～300kg或以上時，它的爆炸在硐壁產(chǎn)生的超壓遠(yuǎn)大于0.5×105Pa，遠(yuǎn)大于砼壁脫落破壞的超壓極限，銷毀硐室壁的抗壓強(qiáng)度如果足夠大時，不但能有效地將爆炸的沖擊波限制在硐室內(nèi)，而且銷毀硐室系統(tǒng)可以多次使用。
本發(fā)明還可以做以下進(jìn)一步的改進(jìn)在銷毀硐室內(nèi)安裝淋水裝置，用于炸彈引爆后對硐室進(jìn)行淋水降溫。
本發(fā)明的另一個目的是提供了一種使用上述硐室系統(tǒng)銷毀炸彈的方法，包括下列步驟(1)設(shè)置上述的硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)；(2)將需要銷毀的炸彈及起爆藥包置于所述硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)中的銷毀硐室內(nèi)的底板上，人員撤離出硐口；(3)通過遠(yuǎn)程開關(guān)引爆炸彈；(4)引爆后采用壓入式通風(fēng)，將爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出洞口至大氣中，使得硐內(nèi)的有害氣體濃度降到安全范圍以內(nèi)。
所述步驟(2)中起爆藥包和被銷毀炸彈折算TNT當(dāng)量不超過200kg。
所述步驟(4)中采用通風(fēng)強(qiáng)度50m3/分以上的通風(fēng)設(shè)備，在30分鐘內(nèi)將爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出洞口至大氣中。
本發(fā)明的方法還可做進(jìn)一步改進(jìn)所述的方法還包括下列步驟在炸彈引爆后通過遠(yuǎn)程開關(guān)控制進(jìn)行淋水，將硐室的溫度在30分鐘迅速降低至40℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用本發(fā)明，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中需要極大的空間、安全強(qiáng)度大的缺陷，即使是在人口稠密地區(qū)，用少量警力，就可安全地銷毀炸彈；(2)由于銷毀硐室是圍巖中的地下空間，可防止在銷毀硐室中銷毀200kg或以下的炸藥時，銷毀硐室被爆炸沖擊波掀掉蓋頂；(3)設(shè)置足夠高的沖擊阻尼材料層可防止爆炸炸壞銷毀硐室底板；(4)對銷毀硐室進(jìn)一步的參數(shù)要求以及銷毀硐室設(shè)置在抗壓強(qiáng)度大于或等于150MPa的堅硬花崗巖的要求，可確保多次爆炸不會損壞硐壁，并且能抵抗長期風(fēng)化，可有效地降低銷毀炸彈的成本；(5)對平硐和聯(lián)絡(luò)巷系統(tǒng)做進(jìn)一步的參數(shù)要求和至少具有兩個或以上轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)，可更有效地防止爆炸飛石飛出硐口，使爆炸沖擊波的超壓不會危害人員安全，安全性進(jìn)一步提高。


圖1是沖擊阻尼材料層布置示意圖；圖2是硐室內(nèi)壁應(yīng)力狀態(tài)圖；圖3是內(nèi)部作用藥包的破壞分區(qū)示意圖；圖4是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7-a是實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7-b是實(shí)施例四的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一圖1-4所示所述的硐室銷毀炸彈系統(tǒng)的是本發(fā)明的一個實(shí)施例，由銷毀硐室9、二個平硐11和二個聯(lián)絡(luò)巷10組成，所述的銷毀硐室10是位于圍巖6中的地下空間，它位于二個平硐11之間且與二個平硐11同側(cè)，通過聯(lián)絡(luò)巷10與平硐11連接；所述的銷毀硐室9、平硐11和聯(lián)絡(luò)巷10均采用裸體巷道。銷毀硐室9設(shè)置在抗壓強(qiáng)度為150Mpa的堅硬花崗巖中，使之能適合于銷毀200kg或以下炸藥當(dāng)量的炸彈；所述的銷毀硐室9到地表的距離為16m，其體積為85m3，跨度7.0m；銷毀硐室9的底板3上覆蓋高度為1m的砂墊層2，炸彈及起爆藥包1置于它的上面；所述的每個聯(lián)絡(luò)巷10和平硐11構(gòu)成的巷道具有兩個直角轉(zhuǎn)角，其中聯(lián)絡(luò)巷10的長度為5m，平硐11的長度為20m，且硐、巷內(nèi)空間體積為168m3。于距離硐室硐口外2m處，設(shè)置高2m，寬2m防爆擋墻12。使爆炸時飛石不會飛出硐口，聯(lián)絡(luò)巷10平硐11確保離硐口200m以外，沖擊波超壓不危害人員安全。
在銷毀硐室9內(nèi)安裝淋水裝置，用于炸彈引爆后對硐室進(jìn)行淋水降溫。
使用圖1-4-a所示的硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)，在設(shè)置好硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)后，將折算TNT當(dāng)量為200kg的需要銷毀的炸彈及起爆藥包1置于所述銷毀硐室9內(nèi)的底板3上，人員撤離出硐口；通過遠(yuǎn)程開關(guān)引爆炸彈；引爆后通風(fēng)強(qiáng)度50m3/分以上的通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行壓入式通風(fēng)，在30分鐘內(nèi)將爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出洞口至大氣中，使得硐內(nèi)的有害氣體濃度降到安全范圍以內(nèi)。同時通過遠(yuǎn)程開關(guān)控制進(jìn)行淋水，將硐室的溫度在30分鐘迅速降低至40℃。
實(shí)施例二如圖5所示的硐室銷毀炸彈系統(tǒng)的是本發(fā)明的第二個實(shí)施例，它與實(shí)施例一不同的是由銷毀硐室9、一個平硐11和一個聯(lián)絡(luò)巷10構(gòu)成，銷毀硐室9和平硐11位于同側(cè)。所述的銷毀硐室9到地表的距離為15m，其體積為90m3，跨度8.0m；銷毀硐室9的底板3上覆蓋高度為1.5m的砂墊層2，所述的聯(lián)絡(luò)巷10的長度為10m，平硐11長度為30m，硐、巷內(nèi)空間為190m3，于距離硐室硐口外3m處，設(shè)置防爆擋墻12。
實(shí)施例三如圖6所示的硐室銷毀炸彈系統(tǒng)的是本發(fā)明的第三個實(shí)施例，它與實(shí)施例一不同的是由銷毀硐室9、一個平硐11和一個聯(lián)絡(luò)巷10構(gòu)成，銷毀硐室9位于平硐11異側(cè)。所述的銷毀硐室9到地表的距離為20m，其體積為100m3，跨度10m；銷毀硐室9的底板3上覆蓋高度為2m的砂墊層2，所述的聯(lián)絡(luò)巷10的長度為35m，平硐11長度為40m，硐、巷內(nèi)空間為200m3，于距離硐室硐口外4m處，設(shè)置防爆擋墻12。
實(shí)施例四如圖7-a、b所示的硐室銷毀炸彈系統(tǒng)的是本發(fā)明的第四個實(shí)施例，它與實(shí)施例一不同的是由銷毀硐室9、二個平硐11和二個聯(lián)絡(luò)巷10構(gòu)成，二個平硐12位于同一側(cè)，銷毀硐室9位于二個平硐11的異側(cè)。所述的銷毀硐室9到地表的距離為25m，其體積為90m3，跨度9.0m；銷毀硐室9的底板3上覆蓋高度為3m的砂墊層2，所述的聯(lián)絡(luò)巷10的長度為40，平硐11長度為50m，硐、巷內(nèi)空間為250m3，于距離硐室硐口外10m處，設(shè)置防爆擋墻12。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例一的設(shè)計參數(shù)，對硐室銷毀炸彈系統(tǒng)的功能進(jìn)行說明
一、集中藥包壓縮圈半徑巖石中集中藥包爆炸時，壓縮圈半徑計算經(jīng)驗(yàn)公式Ry＝0.62(Qμ/Δ)1/3………………………………(1)式中Ry-壓縮圈半徑，m；Q-炸藥量，kg；μ-壓縮圈半徑常數(shù)，對中硬和堅硬巖石，取10；Δ-裝藥密度，取1.0t/m3。
由此可以得出，當(dāng)一次銷毀炸彈的炸藥當(dāng)量為100～300kg時，藥包壓縮圈半徑為0.62～0.89m。因此底板3上鋪墊1m高的砂墊層2(見圖1)。
二、裸露藥包爆炸對硐室內(nèi)壁4的破壞驗(yàn)算(見圖2)1、爆炸超壓計算硐壁上的超壓計算參照我國國防工程設(shè)計規(guī)范，對于剛性地面上的爆炸產(chǎn)生的超壓計算公式如下ΔP＝1.1Q1/3/R+4.3Q2/3/R2+14Q/R3………………………………(2)式中ΔP-空氣沖擊波超壓值，105Pa；Q-單響藥量，kg；R-藥包中心至硐壁的距離(m)。
硐室R＝3.5m由此可以得出，當(dāng)一次銷毀炸彈的炸藥當(dāng)量為100～300kg或以上時，在巷道壁上產(chǎn)生的超壓均遠(yuǎn)大于0.5×105Pa，遠(yuǎn)大于砼壁脫落破壞的超壓極限，因此采用裸體硐室和裸體巷道。
2、硐室內(nèi)壁的應(yīng)力計算硐室內(nèi)壁應(yīng)力如圖2硐室內(nèi)壁應(yīng)力狀態(tài)5所示；沖擊波在剛性壁面上的反射，超壓放大系數(shù)為
n1=3K-1K-1]]>K為氣體絕熱指數(shù)，對理想氣體，K＝1.4，代入上式，得n1＝8。
由此得出，銷毀硐室設(shè)置在抗壓強(qiáng)度大于150MPa的堅硬花崗巖中，可以銷毀200kg炸藥當(dāng)量及以下的炸彈。
三、多次爆破不會引起揭蓋假設(shè)巖石為均勻介質(zhì)，當(dāng)炸藥置于無限均質(zhì)巖石中爆炸時，在巖石中將形成以炸藥為中心的以近及遠(yuǎn)的不同破壞區(qū)域，如圖3所示，分別稱為粉碎區(qū)(僅在銷毀硐室底板上的砂墊層2)、破裂區(qū)8和彈性震動區(qū)7。根據(jù)包氏理論，內(nèi)部作用藥包的藥量為Q＝0.187KW3…………………………(3)式中Q-藥包藥量，kg；K-形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗時，爆破巖土單位耗藥量(kg/m3)，對于銷毀硐室9的花崗巖，為了安全起見，取最小值1.1kg/m3；W-藥包中心的最小抵抗線(m)，即炸藥包上任何一點(diǎn)到自由面(地表)的最短直線距離L最小，藥包置于硐室的底板3上，為了安全起見，忽略不耦合裝藥因素，L最小取16m；根據(jù)以上內(nèi)部作用藥包機(jī)理，同時由于不耦合裝藥及空氣柔墊層作用，多次使用該銷毀硐室9用于銷毀Q＝200kg炸藥當(dāng)量的炸彈，不會引起揭蓋。
四、炸彈銷毀硐室的外部安全距離(1)如圖4所示，硐內(nèi)有兩個直角轉(zhuǎn)角，而爆炸不形成爆破漏斗。
(2)硐口空氣沖擊波超壓銷毀硐體積85m3硐內(nèi)空間168.0m3計算硐口超壓經(jīng)驗(yàn)公式ΔP＝12(Q/V)×105………………………………(4)取單響藥量Q＝200kg，V＝168.0m3，硐口ΔP＝14.3×105Pa
(3)計算不同距離超壓為安全起見，假設(shè)將一個等效藥包Q1放在距離硐口3.5m處，在硐口產(chǎn)生的超壓為ΔP＝14.3×105Pa，根據(jù)公式(2)計算，得出等效藥包為Q1＝30kg。
當(dāng)銷毀200kgTNT當(dāng)量的炸彈時，在硐口產(chǎn)生的超壓值相當(dāng)于在硐內(nèi)距離硐口3.5m處放置30kg等效藥包爆炸產(chǎn)生的超壓，在硐外不同距離R進(jìn)行超壓計算。
根據(jù)《爆破安全規(guī)程》空氣沖擊波超壓安全允許標(biāo)準(zhǔn)對人員為0.02×105Pa，根據(jù)(2)式計算結(jié)果表明硐口空氣沖擊波的安全距離取200m可以滿足人員安全要求。在一次銷毀200kgTNT當(dāng)量以下的炸彈時，安全警戒范圍為200m。
五、通風(fēng)及淋水根據(jù)“紊流擴(kuò)散”和“紊流形變”的理論導(dǎo)出了壓入式通風(fēng)所需計算公式Q=7.8tAV23---(5)]]>上式中Q-通風(fēng)風(fēng)量，m3/分；A-總炸藥量；V-硐室和連絡(luò)巷道的總體積(m3)；t-排風(fēng)時間(分鐘)，取30。
經(jīng)計算，選用通風(fēng)強(qiáng)度50m3/分以上的通風(fēng)設(shè)備，在30分鐘以內(nèi)可以將炸彈爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出硐外大氣中，使得硐內(nèi)的有害氣體濃度降到安全范圍以內(nèi)。
通過遠(yuǎn)程開關(guān)控制銷毀硐室9內(nèi)的淋水裝置進(jìn)行淋水，在30分鐘內(nèi)可以將硐室內(nèi)的溫度降至40℃以下。
權(quán)利要求
1.一種硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是它由銷毀硐室(9)、平硐(11)和聯(lián)絡(luò)巷(10)組成；所述的銷毀硐室(9)是位于圍巖(6)中的地下空間；所述的銷毀硐室(9)底板(3)上覆蓋有沖擊阻尼材料層(2)；所述的平硐(11)和聯(lián)絡(luò)巷(10)都是巷道結(jié)構(gòu)，其中銷毀硐室(9)通過聯(lián)絡(luò)巷(10)與平硐(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是在距離硐室硐口外至少2m處，設(shè)置防爆擋墻(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的聯(lián)絡(luò)巷(10)的長度至少為5m；所述的平硐(11)的長度至少為20m，硐、巷內(nèi)空間至少168m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的平硐(11)和聯(lián)絡(luò)巷(10)構(gòu)成的巷道至少具有兩個轉(zhuǎn)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的轉(zhuǎn)角為直角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的銷毀硐室(9)到地表的距離至少為15m，其體積至少有85m3，跨度至少有7.0m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的銷毀硐室底板(3)上覆蓋的沖擊阻尼材料層(2)的阻尼材料為石英砂、細(xì)礫石，鋪墊的高度至少為1m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的銷毀硐室(9)、平硐(11)和聯(lián)絡(luò)巷(10)均采用裸體巷道。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銷毀炸彈的系統(tǒng)，其特征是所述的銷毀硐室(9)設(shè)置于抗壓強(qiáng)度在150MPa以上的花崗巖中。
10.一種硐室銷毀炸彈的方法，其特征是包括下列步驟(1)設(shè)置權(quán)利要求1-10所述的硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)；(2)將需要銷毀的炸彈及起爆藥包(1)置于所述硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)中的銷毀硐室(9)內(nèi)的底板(3)上，人員撤離出硐口；(3)通過遠(yuǎn)程開關(guān)引爆炸彈；(4)引爆后采用壓入式通風(fēng)，將爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出硐口至大氣中，使得硐內(nèi)的有害氣體濃度降到安全范圍以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)和方法，該硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)由銷毀硐室、平硐和聯(lián)絡(luò)巷道組成，所述的銷毀硐室是位于圍巖中的地下空間，所述的銷毀硐室底板上覆蓋有沖擊阻尼材料層，所述的平硐和聯(lián)絡(luò)巷都是巷道結(jié)構(gòu)，其中銷毀硐室通過聯(lián)絡(luò)巷與平硐連接。設(shè)置好所述的硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)后，將所要銷毀的炸彈及起爆藥包置于銷毀硐室內(nèi)，通過遠(yuǎn)程開關(guān)引爆，引爆后采用壓入式通風(fēng)，將爆炸產(chǎn)生的廢氣稀釋排出洞口至大氣中，使得硐內(nèi)的有害氣體濃度降到安全范圍以內(nèi)。該硐室銷毀炸彈的系統(tǒng)及方法可一次銷毀200kg炸藥當(dāng)量的炸彈，離硐口200m以外，沖擊波超壓不危害人員安全。即使是在人口稠密地區(qū)，用少量警力，就可安全地銷毀炸彈。
文檔編號E21D9/00GK1869579SQ20061003603
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者鄭炳旭, 張小穗, 王念省, 傅建秋, 徐杰, 彭金祥, 王永慶, 林再堅 申請人:廣東宏大爆破工程有限公司