羅強賢 伍全紅 唐杰

湖南有色冶金勞動保護(hù)研究院

煙花爆竹生產(chǎn)屬于勞動密集型高危行業(yè)，一旦發(fā)生爆炸事故，將給周邊安全造成極大威脅�，F(xiàn)行法律、法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對煙花爆竹企業(yè)工房與油氣管道的安全間距無明確要求，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)生意外爆炸事故時產(chǎn)生的地震動波是對埋地管道的主要危害因素，本文以管道質(zhì)點振動速度最大允許值Vmax=14 cm/s[1]，分析工房爆炸時所對應(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性。

1.2 工房危險性

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

1.1級建筑物為建筑物內(nèi)的危險品在制造、儲存、運輸中具有整體爆炸危險或有迸射危險，其破壞效應(yīng)將波及周圍。根據(jù)破壞能力劃分為1.1-1、1.1-2級。

1.1-1級建筑物為建筑物內(nèi)的危險品發(fā)生爆炸事故時，其破壞能力相當(dāng)于TNT的廠房和倉庫。

1.1-2級建筑物為建筑物內(nèi)的危險品發(fā)生爆炸事故時，其破壞能力相當(dāng)于黑火藥的廠房和倉庫。

1.3級建筑物為建筑物內(nèi)的危險品在制造、儲存、運輸中具有燃燒危險。偶爾有較小爆炸或較小迸射危險，或兩者兼有，但無整體爆炸危險，其破壞效應(yīng)局限于本建筑物內(nèi)，對周圍建筑物影響較小。

廠房的危險等級應(yīng)由其中最危險的生產(chǎn)工序確定。倉庫的危險等級應(yīng)由其中所儲存最危險的物品確定。

1.3 物料TNT當(dāng)量確定

1.1-1級危險性建筑危險品爆炸破壞效應(yīng)相當(dāng)于TNT的廠房或倉庫，其藥量可直接按等量TNT量計算， QTNT =Q。

1.1-2級危險性建筑危險品爆炸破壞效應(yīng)相當(dāng)于黑火藥的廠房或倉庫，其藥量可按等量黑火藥計量，再進(jìn)行TNT當(dāng)量計算， QTNT = 0.795Q。

1.3級危險性建筑危險品主要為燃燒性，無整體爆炸危險，其破壞效應(yīng)局限于本建筑物內(nèi)，對周圍建筑物影響較小。

根據(jù)相關(guān)資料研究表明， C、 D級煙花鞭炮中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 計算公式選擇與分析

2.1 炸藥庫性質(zhì)工房

根據(jù)中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(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)合開展的《油氣管道與炸藥庫安全距離專題研究》，炸藥庫爆炸的 地震動波是埋地管道的主要危害因素，通過大量爆炸實驗數(shù)據(jù)和5種巖土（硬巖、中硬巖、軟土、硬土、普通土）特征，針對爆炸地震波作用下埋地管道安全標(biāo)準(zhǔn)問題，研究確定了客觀合適的振動速度14 cm/s為安全判據(jù)，該判據(jù)具有科學(xué)性、安全性。針對炸藥庫爆炸地震波危害效應(yīng)對管道的影響，擬合出了炸藥庫與管道的安全距離關(guān)系式， GB 50251―2015《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》采納了該公式。

（1）埋地輸氣管道與民用炸藥儲存?zhèn)}庫的最小水平距離計算公式：

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

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

①炸藥庫地面標(biāo)高大于管道的管頂標(biāo)高；

②炸藥庫與管道間存在深度大于管溝的溝渠；

③炸藥庫與管道間存在寬度大于50 m且高度大于10 m的山體。

（3）無論現(xiàn)狀炸藥庫的庫存量有多少，公式中的炸藥庫容量Q應(yīng)按政府部門批準(zhǔn)的建庫規(guī)模取值。庫存藥量不足1 000 kg應(yīng)按1 000 kg取值計算。

生產(chǎn)性工房不宜直接認(rèn)定為炸藥庫，煙火藥庫、煙火藥中轉(zhuǎn)庫、黑火藥庫、黑火藥中轉(zhuǎn)庫及引線庫可認(rèn)定為民用炸藥庫，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)行計算。

1 000 kg藥量按公式（1）計算對應(yīng)的安全距離為105.5 m，對于庫存藥量限量小于1 000 kg的煙火藥、黑火藥、引線庫及其中轉(zhuǎn)庫均可按此值作為安全距離標(biāo)準(zhǔn)。再根據(jù)埋地管道與炸藥庫之間的地形、標(biāo)高、山體等現(xiàn)場實際情況進(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，其藥量相對較小。為更客觀評估生產(chǎn)性工房爆炸對輸氣管道的影響，以振動速度14 cm/s為安全判據(jù)，采用GB 6722―2014《爆破安全規(guī)程》中的爆破振動安全允許距離公式計算。

式中： R 為爆破振動安全允許距離， m； QTNT為炸藥量（TNT當(dāng)量）， kg； V為保護(hù)對象所在地安全允許質(zhì)點振速，取14 cm/s； K， a為與爆破點至保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定；在無試驗數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3選取。

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

2.3 C、D級成品倉庫

1.3級成品倉庫危險性較小，無整體性爆炸危險，但其儲存量大，一旦發(fā)生爆炸也可能產(chǎn)生較大危害�？筛鶕�(jù)其藥量TNT當(dāng)量按公式（3）計算安全允許距離。

同樣，在無試驗數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3 中軟巖土對應(yīng)的K ， a 最大值選取。該公式計算值比實際影響值大，可作為參考。

2.4 化學(xué)品倉庫

參考GB 50160―2004《石油化工企業(yè)設(shè)計防 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)計規(guī)范》，但現(xiàn)行GB 50251―2015未對此作出明文規(guī)定。

煙花爆竹企業(yè)化學(xué)品倉庫主要危險為火災(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與倉庫容積 q計算爆炸物質(zhì)量，按公式（4）計算安全允許距離。

同樣，在無試驗數(shù)據(jù)的條件下，可參考表 3 中軟巖土對應(yīng)的K ， a 最大值選取。該公式計算值比實際影響值大，可作為參考。

3 結(jié)論

針對煙花爆竹企業(yè)各類危險性工房在發(fā)生爆炸情況下對輸氣管道的影響，基于以管道質(zhì)點振動速度最大允許值Vmax=14 cm/s，引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出的爆炸振動安全允許值，探討得出各性質(zhì)工房爆炸情況下對埋地管道影響的安全距離計算公式。上述公式可作為油氣管道高后果區(qū)（易燃易爆）場所安全管理、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力響應(yīng)研究，油氣儲運[J].2015,05（33） :01-05.

[2] 周崇然.基于 TNT 當(dāng)量法的倉儲煙花爆竹爆炸后果評價預(yù)測研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2017,07（36）：21-26.

作者：羅強賢， 1985年生，湖南瀏陽人，學(xué)士，注冊安全工程師/安全評價師/職業(yè)衛(wèi)生評價師，主要從事油氣管道安全評價工作。