羅強(qiáng)賢 伍全紅 唐杰

湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院

煙花爆竹生產(chǎn)屬于勞動(dòng)密集型高危行業(yè)，一旦發(fā)生爆炸事故，將給周邊安全造成極大威脅。現(xiàn)行法律、法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙花爆竹企業(yè)工房與油氣管道的安全間距無(wú)明確要求，致使目前所建油氣管道與煙花爆竹企業(yè)建設(shè)項(xiàng)目用地矛盾日益凸顯。

煙花爆竹企業(yè)發(fā)生意外爆炸事故時(shí)產(chǎn)生的地震動(dòng)波是對(duì)埋地管道的主要危害因素，本文以管道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度最大允許值Vmax=14 cm/s[1]，分析工房爆炸時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小安全間距。

1 工房物料TNT當(dāng)量確定

1.1 涉及的危險(xiǎn)物質(zhì)

煙花爆竹企業(yè)為涉爆單位，常用的生產(chǎn)原料有高氯酸鉀、硫磺、鋁銀粉、引火線、黑火藥、鋁鎂合金粉、氟鋁酸鈉(冰晶石)、酒精等，其中引火線、黑火藥與煙花爆竹半成品、成品列入民用爆炸物品[2]，其他幾種原料具有火災(zāi)、爆炸或有毒有害危險(xiǎn)性。

1.2 工房危險(xiǎn)性

根據(jù)GB 50161―2009《煙花爆竹工程設(shè)計(jì)安全規(guī)范》，煙花爆竹企業(yè)危險(xiǎn)性建筑物（工房）的危險(xiǎn)等級(jí)劃分為1.1級(jí)、 1.3級(jí)（表 1、表 2）。

1.1級(jí)建筑物為建筑物內(nèi)的危險(xiǎn)品在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸中具有整體爆炸危險(xiǎn)或有迸射危險(xiǎn)，其破壞效應(yīng)將波及周?chē)�。根�?jù)破壞能力劃分為1.1-1、1.1-2級(jí)。

1.1-1級(jí)建筑物為建筑物內(nèi)的危險(xiǎn)品發(fā)生爆炸事故時(shí)，其破壞能力相當(dāng)于TNT的廠房和倉(cāng)庫(kù)。

1.1-2級(jí)建筑物為建筑物內(nèi)的危險(xiǎn)品發(fā)生爆炸事故時(shí)，其破壞能力相當(dāng)于黑火藥的廠房和倉(cāng)庫(kù)。

1.3級(jí)建筑物為建筑物內(nèi)的危險(xiǎn)品在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸中具有燃燒危險(xiǎn)。偶爾有較小爆炸或較小迸射危險(xiǎn)，或兩者兼有，但無(wú)整體爆炸危險(xiǎn)，其破壞效應(yīng)局限于本建筑物內(nèi)，對(duì)周?chē)�建筑物影響較小。

廠房的危險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)由其中最危險(xiǎn)的生產(chǎn)工序確定。倉(cāng)庫(kù)的危險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)由其中所儲(chǔ)存最危險(xiǎn)的物品確定。

1.3 物料TNT當(dāng)量確定

1.1-1級(jí)危險(xiǎn)性建筑危險(xiǎn)品爆炸破壞效應(yīng)相當(dāng)于TNT的廠房或倉(cāng)庫(kù)，其藥量可直接按等量TNT量計(jì)算， QTNT =Q。

1.1-2級(jí)危險(xiǎn)性建筑危險(xiǎn)品爆炸破壞效應(yīng)相當(dāng)于黑火藥的廠房或倉(cāng)庫(kù)，其藥量可按等量黑火藥計(jì)量，再進(jìn)行TNT當(dāng)量計(jì)算， QTNT = 0.795Q。

1.3級(jí)危險(xiǎn)性建筑危險(xiǎn)品主要為燃燒性，無(wú)整體爆炸危險(xiǎn)，其破壞效應(yīng)局限于本建筑物內(nèi)，對(duì)周?chē)�建筑物影響較小。

根據(jù)相關(guān)資料研究表明， C、 D級(jí)煙花鞭炮中1 t火藥折算TNT當(dāng)量約為0.42 t，火藥占煙花藥劑比例約為40%[2]。 QTNT =Q×0.42×0.4=0.168Q。

2 計(jì)算公式選擇與分析

2.1 炸藥庫(kù)性質(zhì)工房

根據(jù)中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司與解放軍理工大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院聯(lián)合開(kāi)展的《油氣管道與炸藥庫(kù)安全距離專題研究》，炸藥庫(kù)爆炸的 地震動(dòng)波是埋地管道的主要危害因素，通過(guò)大量爆炸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和5種巖土（硬巖、中硬巖、軟土、硬土、普通土）特征，針對(duì)爆炸地震波作用下埋地管道安全標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，研究確定了客觀合適的振動(dòng)速度14 cm/s為安全判據(jù)，該判據(jù)具有科學(xué)性、安全性。針對(duì)炸藥庫(kù)爆炸地震波危害效應(yīng)對(duì)管道的影響，擬合出了炸藥庫(kù)與管道的安全距離關(guān)系式， GB 50251―2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》采納了該公式。

（1）埋地輸氣管道與民用炸藥儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)的最小水平距離計(jì)算公式：

式中： R 為管道與民用炸藥儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)的最小水平距離， m； e 為常數(shù)，取2.718； Q 為炸藥庫(kù)容量，kg， 1 000 kg≤Q ≤10 000 kg。

（2）當(dāng)炸藥庫(kù)與管道之間存在下列情況之一時(shí)，按上述計(jì)算的水平距離值可折減15%~20%：

①炸藥庫(kù)地面標(biāo)高大于管道的管頂標(biāo)高；

②炸藥庫(kù)與管道間存在深度大于管溝的溝渠；

③炸藥庫(kù)與管道間存在寬度大于50 m且高度大于10 m的山體。

（3）無(wú)論現(xiàn)狀炸藥庫(kù)的庫(kù)存量有多少，公式中的炸藥庫(kù)容量Q應(yīng)按政府部門(mén)批準(zhǔn)的建庫(kù)規(guī)模取值。庫(kù)存藥量不足1 000 kg應(yīng)按1 000 kg取值計(jì)算。

生產(chǎn)性工房不宜直接認(rèn)定為炸藥庫(kù)，煙火藥庫(kù)、煙火藥中轉(zhuǎn)庫(kù)、黑火藥庫(kù)、黑火藥中轉(zhuǎn)庫(kù)及引線庫(kù)可認(rèn)定為民用炸藥庫(kù)，其與埋地管道的安全最小間距宜按上述GB 50251―2015明確的公式進(jìn)行計(jì)算。

1 000 kg藥量按公式（1）計(jì)算對(duì)應(yīng)的安全距離為105.5 m，對(duì)于庫(kù)存藥量限量小于1 000 kg的煙火藥、黑火藥、引線庫(kù)及其中轉(zhuǎn)庫(kù)均可按此值作為安全距離標(biāo)準(zhǔn)。再根據(jù)埋地管道與炸藥庫(kù)之間的地形、標(biāo)高、山體等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行折減。

2.2 其它具有整體爆炸可能性工房

非炸藥庫(kù)性質(zhì)的其它具有整體爆炸可能性工房主要為生產(chǎn)性工房，其藥量相對(duì)較小。為更客觀評(píng)估生產(chǎn)性工房爆炸對(duì)輸氣管道的影響，以振動(dòng)速度14 cm/s為安全判據(jù)，采用GB 6722―2014《爆破安全規(guī)程》中的爆破振動(dòng)安全允許距離公式計(jì)算。

式中： R 為爆破振動(dòng)安全允許距離， m； QTNT為炸藥量（TNT當(dāng)量）， kg； V為保護(hù)對(duì)象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速，取14 cm/s； K， a為與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3選取。

該公式未對(duì)爆破類型進(jìn)行細(xì)分，且針對(duì)的爆破對(duì)象為巖石，油氣管道敷設(shè)地帶一般為非巖石類土壤，在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3 中軟巖土對(duì)應(yīng)的K ， a 最大值選取。該公式計(jì)算值比實(shí)際影響值大，可作為參考。

2.3 C、D級(jí)成品倉(cāng)庫(kù)

1.3級(jí)成品倉(cāng)庫(kù)危險(xiǎn)性較小，無(wú)整體性爆炸危險(xiǎn)，但其儲(chǔ)存量大，一旦發(fā)生爆炸也可能產(chǎn)生較大危害。可根據(jù)其藥量TNT當(dāng)量按公式（3）計(jì)算安全允許距離。

同樣，在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3 中軟巖土對(duì)應(yīng)的K ， a 最大值選取。該公式計(jì)算值比實(shí)際影響值大，可作為參考。

2.4 化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)

參考GB 50160―2004《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防 火規(guī)范》第4.1.9條內(nèi)容，地區(qū)埋地輸氣管道與甲、乙類工藝裝置或設(shè)施的防火間距為30 m，數(shù)據(jù)參照GB 50251―2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，但現(xiàn)行GB 50251―2015未對(duì)此作出明文規(guī)定。

煙花爆竹企業(yè)化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)主要危險(xiǎn)為火災(zāi)事故，在特定條件下亦可能發(fā)生爆炸，如鋁銀粉及鋁鎂合金粉粉塵爆炸、乙醇揮發(fā)蒸汽云爆炸等，多為有限空間蒸汽云爆炸或粉塵爆炸。蒸汽云爆炸濃度或粉塵爆炸濃度一般為每立方米幾十克至幾百克。

建立蒸汽云爆炸或粉塵爆炸事故模型，確定爆炸物質(zhì)，根據(jù)其爆熱值計(jì)算TNT當(dāng)量系數(shù)μ，按化學(xué)品最大爆炸極限濃度ρmax與倉(cāng)庫(kù)容積 q計(jì)算爆炸物質(zhì)量，按公式（4）計(jì)算安全允許距離。

同樣，在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3 中軟巖土對(duì)應(yīng)的K ， a 最大值選取。該公式計(jì)算值比實(shí)際影響值大，可作為參考。

3 結(jié)論

針對(duì)煙花爆竹企業(yè)各類危險(xiǎn)性工房在發(fā)生爆炸情況下對(duì)輸氣管道的影響，基于以管道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度最大允許值Vmax=14 cm/s，引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出的爆炸振動(dòng)安全允許值，探討得出各性質(zhì)工房爆炸情況下對(duì)埋地管道影響的安全距離計(jì)算公式。上述公式可作為油氣管道高后果區(qū)（易燃易爆）場(chǎng)所安全管理、隱患治理，以及油氣管道路由選擇依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 諶貴宇，紀(jì)沖，王棠昱，湯建平. 爆炸地震波作用下埋地油氣管道動(dòng)力響應(yīng)研究，油氣儲(chǔ)運(yùn)[J].2015,05（33） :01-05.

[2] 周崇然.基于 TNT 當(dāng)量法的倉(cāng)儲(chǔ)煙花爆竹爆炸后果評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2017,07（36）：21-26.

作者：羅強(qiáng)賢， 1985年生，湖南瀏陽(yáng)人，學(xué)士，注冊(cè)安全工程師/安全評(píng)價(jià)師/職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)師，主要從事油氣管道安全評(píng)價(jià)工作。