1 　引　言

在現(xiàn)代海戰(zhàn)和海洋開發(fā)中, 深水中的爆破應(yīng)用特別廣泛。如在現(xiàn)代海戰(zhàn)中經(jīng)常需要對水下輸油管、輸水管、水下光纜、電纜及水下水工構(gòu)筑物等進(jìn)行破壞, 在清理航道時需對沉船、廢棄油井井管、水上作業(yè)平臺的樁腿進(jìn)行爆破清除;在海洋開發(fā)中深水管溝開挖、深水港建設(shè)及深水橋樁基坑開挖中的炸礁及深水圍堰的爆破;油井、水井鉆井中卡鉆時需對鉆桿進(jìn)行爆破。這些爆破通常都是在幾十米甚至上百米較深的水中進(jìn)行, 如深海中廢棄油井管的爆破, 鉆井卡鉆時鉆桿的爆破, 有時達(dá)到幾百米深。這一類爆破近幾年來遇到的較多, 有許多成功的案例,但由于水大水深的影響, 也有不少失敗的情況。

2 　深水爆破的難題

2.1 　炸藥和起爆器材的難題

(1)炸藥在深水靜壓作用下爆速和地基處理的方法都有哪些猛度都會降低。普通抗水性炸藥的耐壓試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

炸藥深水爆炸爆速和猛度衰減圖

當(dāng)水深10m 時, 爆速衰減11 %、猛度衰減10 %;而當(dāng)水深增加到30m 時, 爆速將衰減26 %、猛度衰減33 %。不僅如此, 由于壓力增大還會使炸藥密度變大, 起爆感度和傳爆感度都會降低。有些地基處理哪家好爆破水深可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于30m , 因此爆速和猛度衰減更嚴(yán)重, 如果不采取措施, 不僅增加單耗, 還會造成起爆不完全、傳爆中斷, 嚴(yán)重影響爆破效果;曾有人采用乳化炸藥爆破100 多米深處被卡住的鉆井鉆桿,經(jīng)多次爆破都無效果;某深水港在深水炸礁時, 采用乳化炸藥和普通導(dǎo)爆管雷管起爆, 清碴時發(fā)現(xiàn)了許多未爆和半爆的炸藥包, 使清碴無法進(jìn)行, 只得進(jìn)行補(bǔ)爆。為什么會出現(xiàn)這種情況? 究其原因就是深水中水壓大和水的滲溶作用, 降低了炸藥的起爆感度,同時真空降水由于爆速和猛度的降低, 衰減了炸藥的爆炸威力。

(2)深水爆破采用的普通雷管, 如不作密封處理, 會因雷管封口塞漏水而失效。由于普通雷管耐壓性差, 在超過20m 深的水中使用時, 可能會因水壓作用使雷管自爆, 這對于潛水員進(jìn)行深水布藥是非常危險的, 必須絕對禁止。

(3)深水爆破時, 如采用電爆網(wǎng)路會遇到許多問題, 如電線及接頭的防水處理問題, 一般電線在陸地上用是絕緣的, 但在深水中由于水壓增大, 小的破損就有可能造成漏電而使點(diǎn)火失效。不僅如此, 還會因?yàn)樯詈Ｖ胁煌疃鹊牧魉?、流? 隨著潮汐在不斷變化, 因而使網(wǎng)路受力復(fù)雜, 如不加固隨時都有被拉斷的危險。采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路和導(dǎo)爆索網(wǎng)路也同樣有這些問題。

2.2 　爆破施工的難題

(1)深水爆破時, 裝藥設(shè)置是第一大難題。淺水中爆破可以用滑竿法、插桿法和滑板法等將裝藥設(shè)置到位, 而在深水中爆破這些方法都不能用, 通常都要用潛水員下水設(shè)置藥包。當(dāng)水深超過100m , 由潛水員直接進(jìn)行藥包設(shè)置也很困難, 目前我國潛水工作船的保障能力還達(dá)不到這個深度, 這種情況下通常用機(jī)器人進(jìn)行設(shè)置。

對于深水炸礁, 則要解決深水鉆孔平臺的問題。目前國內(nèi)大型鉆孔平臺不多, 且只能在30m 以淺的水中施工, 在30m 以深的水中炸礁還存在不少難題。國外已有潛水鉆孔設(shè)備, 而國內(nèi)還沒有這種裝備。

(2)深水爆破時, 由于水文及水底地形影響和能見度差等原因, 作業(yè)十分困難, 潛水員只能著重潛排水板選哪家水裝具、甚至需要操縱水下機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)時動作笨重, 效率低, 裝藥和起爆網(wǎng)路設(shè)置可靠性差,作業(yè)成本高。尤其在破壞深水下的光纜、電纜、廢井管、輸油管及輸水管或深水水工構(gòu)筑物時, 還需要臨時尋找目標(biāo)、確定施工位置, 這些輔助作業(yè)有時會比爆破作業(yè)更難完成。又如水下銷毀未爆魚雷、水雷、航彈、深彈等, 不僅要保證爆破成功, 還要保證爆炸物不出安全問題, 爆破作業(yè)的難度更大, 需要解決的問題更多。

3 　解決深水爆破難題的對策

3.1 　改進(jìn)裝藥工藝, 提高裝藥的爆炸作用

(1)為避免深水爆破時水壓對炸藥爆速和猛度的衰減作用, 裝藥應(yīng)采用剛性殼體, 且嚴(yán)格進(jìn)行密封處理, 以保證裝藥設(shè)置后不因水壓的作用而影響炸藥爆速和猛度。

(2)若深水爆破的目標(biāo)材料為鋼材時, 因材料強(qiáng)度高, 應(yīng)選擇高爆速的炸藥或采用聚能裝藥結(jié)構(gòu), 以提高爆炸作用。對于巖礁的爆破, 也要考慮到巖石的硬度而選擇相應(yīng)的炸藥, 以達(dá)到理想的爆炸效果。為保證潛水員水下作業(yè)方便, 對爆破深水下的光纜、電纜、廢井管、輸油管及輸水管等, 應(yīng)根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)需要, 預(yù)先制成制式裝備。此類裝藥不僅要考慮密封、耐壓和爆炸威力, 還要考慮潛水員攜帶、設(shè)置、固定方便。

(3)在水下爆炸物銷毀時, 裝藥選擇不僅要考慮可靠誘爆, 還要考慮被銷毀爆炸物的引信工作原理,對采用電磁感應(yīng)引信的爆炸物, 銷毀時不得采用含有金屬物質(zhì)的裝藥, 如金屬藥形罩和金屬殼體;也不能采用電爆網(wǎng)路進(jìn)行起爆。

3.2 　正確選擇起爆網(wǎng)路, 保證起爆可靠性

(1)深海爆破, 因水壓、水流、風(fēng)浪及潮汐影響,采用電爆網(wǎng)路非常不便、可靠性差。即便是導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)路或?qū)П芷鸨W(wǎng)路比電爆網(wǎng)路好一些, 但在爆破規(guī)模較大、炸點(diǎn)多時, 網(wǎng)路設(shè)置也甚為不便。采用遙控起爆或定時起爆相對要方便得多。

(2)在爆破鉆井井桿時, 因只有水壓影響而無水流、風(fēng)浪影響, 這時采用質(zhì)量較好的單根電纜或用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)進(jìn)行起爆也是比較方便的。

(3)對于深水鉆孔炸礁, 為了保證起爆的可靠性, 采用導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)路比電爆網(wǎng)路和非電導(dǎo)爆系統(tǒng)起爆都要好。因?qū)П骺梢酝ㄟ^裝藥的全長, 進(jìn)行整體起爆, 可保證炸藥充分爆轟。

(4)不管采用何種起爆網(wǎng)路, 水下爆破時都要對起爆網(wǎng)路進(jìn)行加固, 要保證網(wǎng)路不受力, 防止被風(fēng)浪、水流把網(wǎng)路拉斷。加固的方法、使用的加固材料, 可視具體的情況而定。在鉆井井桿爆破時, 雖起爆線路不受水流影響,但因深度較大, 網(wǎng)路重量可能很大, 往往會因自重而被拉斷, 因此應(yīng)用尼龍繩、甚至用鋼絲繩進(jìn)行加固;而深水炸礁、深水爆破一般用細(xì)尼龍繩加固即可。加固時尼龍繩與起爆網(wǎng)路每隔一二米就用細(xì)扎繩扎在一起, 且要使尼龍繩緊一些、網(wǎng)路松一些。海上爆破時敷設(shè)起爆網(wǎng)路要從遠(yuǎn)海向近?；虬渡显O(shè)置;江河中爆破時, 要從上游向下游設(shè)置, 以防布線時被船拉亂。布設(shè)電爆網(wǎng)路時, 所有接頭必須在陸上接好, 不能在水下接。

3.3 　對雷管進(jìn)行防潮、耐壓處理, 保證可靠起爆

普通雷管水下使用時, 一定要事先作密封防水處理, 在20m 以深水中應(yīng)避免使用普通雷管, 而采用專用的水下雷管。如果必須使用時, 則不僅要作防水處理, 還要作耐壓處理, 否則會因水壓過大而自爆。做耐壓處理的方法, 通常是采用剛性的無縫鋼管或塑料管, 將炸藥、雷管裝入后用樹脂膠進(jìn)行密封。

3.4 　增加起爆裝藥, 改善起爆效果

深水爆破時, 特別是在采用如硝銨類、乳化炸藥等低感度炸藥時, 如果耐壓處理不好, 可能會因?yàn)樗畨鹤饔檬蛊淦鸨卸冉档? 有時僅用一般雷管很難完全起爆, 可能產(chǎn)生拒爆、半爆。為此應(yīng)采用高敏感度、高爆速炸藥作起爆體, 以保證炸藥爆轟完全。某深水港炸礁, 開始時有拒爆和半爆現(xiàn)象, 其主要原因就是雷管未進(jìn)行防水處理、未加起爆體。后來對雷管進(jìn)行了防水處理, 又用梯黑藥柱作起爆體, 起爆可靠性大大提高,提高了爆炸威力,減少了大塊率。為了弄清不同的炸藥、尺寸、起爆能量和不同水深對爆破效果的影響, 現(xiàn)對兩種規(guī)格的乳化炸藥(不同的直徑和密度), 采用不同起爆能量在不同水深情況下進(jìn)行了爆破試驗(yàn), 其結(jié)果列于表1 。

表1　靜水壓及滲溶作用對乳化藥柱爆轟感度的影響

表2　主裝藥與起爆藥對應(yīng)測試

從上述試驗(yàn)結(jié)果明顯地看出, 一級巖石乳化炸藥的水下起爆效果優(yōu)于二級巖石乳化炸藥。同等炸藥種類時, 直徑大的裝藥起爆效果好。從起爆裝藥看, 起爆藥的數(shù)量大、起爆藥的猛度高, 則起爆效果均好。因此深水爆破時采用一定數(shù)量的高猛度炸藥作起爆藥, 如梯恩梯與黑索今炸藥的熔鑄藥柱、梯恩梯藥柱、水下導(dǎo)爆索結(jié), 都是很有效的起爆方式。有時在由潛水員深水布藥時, 若炸藥中裝有雷管, 會對潛水員構(gòu)成安全威脅, 影響作業(yè)效果。若采用水下導(dǎo)爆索結(jié)作起爆體, 裝藥中不設(shè)雷管, 將裝藥固定好后, 把導(dǎo)爆索引至水面漂浮物上, 等所有人員都出水后, 再在導(dǎo)爆索上連接起爆雷管進(jìn)行起爆, 即安全又可靠。