爆炸模拟分析报告

爆炸模拟分析报告（精选13篇）

1.爆炸模拟分析报告 篇一

爆炸荷载下高耸建筑物过早断裂的数值模拟

爆破拆除高耸建筑物时,爆破切口的爆炸荷载必然产生爆破震动,但有关拟爆物自身震动危害的研究较少,一般以经验来估计爆破震动的影响.采用数值模拟,通过分析爆炸荷载引起的拟爆烟囱上部结构的`动力响应来研究爆破震动对过早断裂的影响.结合现场爆破观测的结果,其结论是爆破切口产生爆炸荷载对上部结构的断裂有相当影响,是筒体过早断裂及反向倾转的主要原因,爆炸荷载作用下,烟囱筒体高度的55%～75%范围内是断裂危险区,对风化严重等强度低的砖烟囱进行爆破拆除时,尤其应控制单响起爆药量与起爆的间隔时间.

作 者：王斌 梁开水 赵伏军 林大能 WANG Bin LIANG Kai-shui ZHAO Fu-jun LIN Da-neng  作者单位：王斌,赵伏军,林大能,WANG Bin,ZHAO Fu-jun,LIN Da-neng(湖南科技大学,能源与安全工程学院,湖南,湘潭,411201)

梁开水,LIANG Kai-shui(武汉理工大学,湖北,武汉,430070)

刊 名：煤炭科学技术  ISTIC PKU英文刊名：COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 35(4) 分类号：O38 O346 关键词：高耸建筑物   数值模拟   过早断裂   爆炸荷载  

2.爆炸模拟分析报告 篇二

关键词：液化石油气储罐,泄漏,火灾爆炸,模拟分析

液化石油气不仅是化工的基本原料,而且是一种高质量高热值的燃料。液化石油气又是一种易燃、易爆物质,在储存和使用过程中存在着火灾爆炸的危险。因操作和管理不慎而发生的液化石油气泄漏发生火灾爆炸事故屡见不鲜。如1998年3月5日,西安煤气公司一台400 m3的球罐,排污阀上法兰处泄漏,引起爆炸及大火,致使13人死亡,30多人受伤。这起事故造成的人身伤亡及财产损失等都极为严重。因此,对液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析,提出相应的对策措施,对预防重大事故的发生具有重要意义。

1 液化石油气储罐泄漏火灾爆炸事故后果模拟分析

根据某公司液化石油气站的实际情况和罐体的实际构造,泄漏事故可能发生为因管线系统密闭不良造成的泄漏、安全阀保护性泄漏、管线损坏泄漏和罐体整体破裂泄漏,所以本事故模型选择孔径为5 mm、20 mm、100 mm泄漏孔和罐体破裂而造成的泄漏。以某气站单个罐体储量为100 m3卧式、常温(50 ℃)、压力(1.6 MPa)的液化石油气为例进行分析。

1.1 液化石油气的泄漏量的计算[1]

当储罐发生泄漏时,液化石油气的泄漏速度用流体力学的柏努利方程计算,其泄漏速度为:

Q0=CdA$\text{ρ}\sqrt{2(\text{p}-\text{p}{}_0)/\text{ρ}+2\text{g}\text{h}}(\text{k}\text{g}/\text{s})$ (1)

式中:Q0——液体泄漏速度,kg/s

Cd——液体泄漏系数,本泄漏模型假设裂口为圆形或多边形,故选0.65

A——裂口面积,m2

ρ——液化石油气密度,取513 kg/m3

p——储罐内压力,取最大压力1.6 MPa

p0 ——大气压力,取0.1 MPa

g——重力加速度,取9.8 m/s2

h——裂口之上液位的高度,取2.8 m

根据式1计算5 mm、20 mm、100 mm泄漏孔和罐体破裂而造成泄漏的泄漏速度见表1。

1.2 事故模式

当液化石油气一旦泄漏可能会形成如下模式:

①中毒事故。泄漏的液化石油气在没有遇到明火或热源以前就消散掉不会形成火灾爆炸危险;而泄漏的液化石油气将在短时内急剧蒸发并散布于周围空间,形成大面积的毒气区,有可能产生恶性液化石油气中毒。

②喷射火灾。泄漏的液化石油气在喷口,因摩擦静电点火或人为点火会形成喷射火焰,一般情况只引起喷射火灾。

③蒸气云爆炸。泄漏的液化石油气扩散至较大的空间范围沉降,形成接近地层的高浓度液化石油气积聚层蒸气云,与空气混合达到爆炸浓度时,如遇明火或热源会造成蒸气云爆炸,蒸气云爆炸发生后的破坏作用有爆炸冲击波和火球幅射热对周围人员、建筑物、储罐、设备的伤害和破坏作用。

④扩展蒸气爆炸。当罐体破裂泄漏的石油气与空气充分混合,遇明火或热源会发生扩展蒸气爆炸(BLEVE)产生强大的火球。其危害主要是强大的热幅射,同时爆炸产生的碎片和冲击波超压也有一定程度的危害。

从以上分析可知,在本气站中主要火灾爆炸为喷射火灾、扩展蒸气爆炸-火球(BLEVE)、蒸气云爆炸(VCE)等,以下将对这些事故模型进行分析。

1.2.1 喷射火灾[3]

当液化石油气在泄漏时,如遇火源、热源则会出现喷射火而造成喷射火灾,对于液化石油气的喷射火,采用Cook Bahrami Whitehouse模型来计算火焰的长度,计算方法如下:

$L=\frac{(-\Delta {\rm H}{}_C\times m){}^{0.44}}{161.66}$ (2)

式中: L——火焰长度,m

-△HC——燃烧热,取46.5 MJ/kg

m——单位时间泄漏量,kg/s

根据式(2)计算结果见表2。

1.2.2 火球[1]

储罐在外部热源或邻区着火等诱发因素,罐内液体膨胀气化,使储罐超压破裂,引发沸腾液体膨胀气化爆炸(BLEVE爆炸),液化石油气释放并被点燃,发生剧烈燃烧,产生强大的火球,形成强烈的热辐射可能造成严重的人员伤亡和财产损失。本评价部分只考虑单个储罐发生破裂的可能性。

①火球半径

R=2.665M0.327 (3)

式中: R——火球半径,m

M——急剧蒸发的可燃物质的质量,kg

该气站100 m3单罐储存量为100: m3×513 kg/m3×0.85×50%,计算得出火球半径为R=69.88 m。

②火球持续时间

t=1.089M0.327 (4)

式中: t——火球持续时间,s

计算得出火球持续时间为t=28.56 s。

③火球燃烧时释放出的幅射热通量

Q=ηHcM/t (5)

式中:Q——火球燃烧时辐射热通量,W

Hc——燃烧热,J/kg

η——效率因子,取决于容器内可燃物质的饱和蒸气压p, η=0.27p0.32

计算得出火球燃烧时释放出的幅射热通量为Q=11140083650 W。

④目标接受到的入射热幅射强度

I=QTc/4πx2 (6)

式中:Tc——传导系数,保守取值为1

x——目标距火球中心的水平距离,m

1.2.3 蒸气云爆炸

当大量液化石油气泄漏后,如没有立即点燃,泄漏的液化石油气将急剧蒸发并迅速散布于周围空间,形成低温高浓度雾状蒸气云,与空气混合达到爆炸浓度时,遇火源即可发生爆炸,蒸气云爆炸发生后的破坏作用有爆炸冲击波和火球辐射热对周围人员、建筑物、储罐、设备的伤害和破坏作用。为方便对泄漏引致的爆炸危害程度进行分析,考虑一般情况下,消防队在5 min能赶到,最迟在10 min也可到达。所以按泄漏孔径20 mm,延迟点火5 min、10 min的情况进行危害程度估算。

①TNT当量计算[2]

根据刘诗飞、詹予忠编著《重大危险源辨识及危害后果分析》P94页蒸汽云爆炸伤害模型计算公式:

WTNT=1.8aWfQf/QTNT (7)

式中:a——蒸汽云爆炸的效率因子,取0.03

Wf——液化石油气最大储存量

Qf——液化石油气的爆热,取46.5 MJ/kg

QTNT——TNT 的爆热,取4.52 MJ/kg

②根据伤害的超压计算伤害半径

R=0.396W${}_{\text{Τ}\text{Ν}\text{Τ}}^{1/3}$exp[3.5031-0.724ln△P+0.0398(ln△P)2]

式中:R——距离,m

P——超压,psi(1 psi=6.9 kPa)

冲击波超压对人体的伤害作用见表4,冲击波超压对建筑物的破坏作用见表5。

④死亡半径R1

根据计算公式

R1=13.6×(WTNT/1000)0.37

⑤重伤半径R2

根据计算公式

R2=0.3967W${}_{\text{Τ}\text{Ν}\text{Τ}}^{1/3}$exp[3.5031-0.724ln△P+0.0398(ln△P)2]

⑥轻伤半径R3

根据计算公式

R3=0.3967W${}_{\text{Τ}\text{Ν}\text{Τ}}^{1/3}$exp[3.5031-0.724ln△P+0.0398(ln△P)2]

将计算结果列于表6。

1.3 事故后果分析评价

根据以上定量计算结果表明,火球热辐射伤害事故后果较为严重,应采用稳妥可靠的安全措施进行重点防范。为防止火灾爆炸事故的发生,必须认真落实相应的安全技术措施、加强人员的安全教育培训、完善相应的安全管理制度、加大日常的安全检查和巡查,定期进行储罐的检查和检验,保障储罐不超压、超量盛装。定期进行安全阀压力表的校验,保障其安全有效性。使重大危险源在有效控制状态下运行。

2 防止液化石油气储罐泄漏措施

2.1 技术措施

(1)泄漏点发生在储罐的本体上,如焊缝突然开裂。采取措施是要强化施工质量,严格控制介质充装量,加强仪表的调校工作。在容器装设压力报警系统,在超压时能及时报警和采取果断措施。

(2)工艺管线分支应力集中点处。在此处易发生低周疲劳,在各种应力作用下易发生断裂。采取的措施,要尽可能地减少支线上的应力集中点。要加强设备及管线的应力集中区的检查,必要时要进行无损检测。

(3)在储罐相连接第一道法兰处的泄漏,发生的原因主要是法兰垫片质量不佳或选材不当。在此处发生泄漏是难以控制的。采取的措施,在投用前必须对此处垫片进行严格检查,要选用优质可靠的法兰垫片。建议选用柔性膨胀石墨垫片。

(4)在储罐区和控制室安装可燃气检测报警器系统,对罐区混合气体进行监控,一旦接近危险爆炸极限可立即报警,管理人员可以立即采取措施。

(5)在储罐的外壁进行防火涂料处理,一旦着火时防止火源烧烤储体,发生储罐爆炸。

(6)液化石油气储罐在设计过程中,根据介质危险特性合理造材;在制造过程中严格控制材料质量、焊后热处理、严格焊缝检测,降低储罐壳体焊缝及其附近产生裂纹的机会,同时降低液化石油气介质中的H2S含量,都是防止应力腐蚀的重要措施。

2.2 管理措施

(1)凡与液化石油气相关的站区和环境要杜绝明火、电火花和静电火花的产生,罐区内严禁明火,同时注意防止静电产生,严格执行动火审批制度;罐区应具有良好的通风条件,不得有使液化气聚集、积存的地方。

(2)加强安全管理,制定相应的定期检查制度。定期检查储罐各密封点、焊缝及罐体有无渗漏;检查储罐进出口阀门、阀体及连接部位是否完好;检查罐底、底板、圈板腐蚀情况;检查储罐基础及外形有无变形,罐底是否凹陷和倾斜。

(3)制定严格的作业管理制度。操作人员应严格遵守操作规程和安全管理规定,杜绝野蛮作业,加强责任心,防止设备损坏。

(4)必须按规定对储气罐及安全附件进行定期检验检测,确保安全有效,防止事故发生。

(5)非岗位人员禁止进入罐区;外来人员进入罐区应登记,并有罐区专职人员指引。

(6)严禁穿易产生静电的服装进入液化石油气站内。

(7)严禁穿带铁钉的鞋进入液化石油气站内。

(8)严格执行事故应急救援预案,定期组织相关人员进行演练,提高人员对事故的处理能力。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局编.安全评价(第3版上册)[M].北京:煤炭工业出版社,2005:550-572.

[2]刘诗飞,詹予忠.重大危险源辨识及危害后果分析[M].北京:化学工业出版社,2004:90-97.

3.爆炸模拟分析报告 篇三

关键词：爆炸与冲击 数值模拟 高精度格式 并行计算

High Presion and Large Scale Numerical Simulation of Explosion and Shock Problems

Ning Jianguo Ma Tianbao Wang Cheng

（Beijing Institute of Technology）

Abstract：Explosion and shock is a strong coupling problem， and it’s geometric， material and boundary conditions are both nonlinear. The problems often involve high speed， high pressure， high temperature， large deformation and interaction between a variety of material such as gas， liquid and solid. Numerical simulation for this problem not only need to accurately simulate the transient large deformation of various material and interface treatment between multi-material with high ratio of density under strong impact loading， also involves the modeling theory and high precision numerical method of materials with complex nonlinear mechanical behavior like dynamic constitutive and crushing， melting and vaporization under explosion and impact loading. In this paper， the conservation of the three dimensional finite difference WENO computational formats which always ensure its value positive was structured for the suspension of computing problems due to negative density or pressure in the high precision calculation of detonation wave propagation. This algorithm overcome the disadvantages of the traditional method which the negative value 0 or take the absolute value. In addition， the critical problem of the Euler parallel algorithm was studied for the three dimensional explosion and impact problems of large-scale parallel computing. Then the high performance simulation software of three-dimensional explosion and impact problem （EXPLOSION-3D） was designed based on MPI （Message Passing Interface）， and a practical plan of software testing was presented. The speedup， efficiency and scalability of the software were tested based on the numerical example of shaped charge jet， and the effect of the bottlenecks of software was discussed. At last， numerical results of typical three-dimensional explosion and impact problem show the capability of software in dealing with large scale complex engineering problems. The main innovation points of this work are to always ensure the value of high precision format positive， which is the Euler method computing problem. And then we propose parallelization strategies of Euler method， so as to realize the large-scale computing of explosion and impact problem and the computing scale can reach more than 100 million grids. The software can effectively solve the computing of large-scale complex explosion field which the commercial software cannot do.

Key Words：Explosion and shock； Numerical simulation； High precision scheme； Parallel computation

4.青岛石油管道爆炸事故分析 篇四

事故概况2013年11月22日凌晨3时，位于青岛经济技术开发区秦皇岛路与斋堂岛街交会处的中石化管道公司输油管线破裂，原油泄漏。上午10时30分左右，管道公司和黄岛油库在清理油污过程中，开发区海河路和斋堂岛街交会处发生爆燃，距此地约1公里外的雨水管道末端入海口处发生原油燃烧。事故后果

造成55人死亡，9人失踪，145人受伤住院。被定性为重大责任事故。

约1000平方米路面被原油污染，部分原油沿着雨水管线进入胶州湾，海面过油面积约3000平方米。事故原因

初步分析是管线漏油进入市政管网导致起火

相关企业未成功检测泄漏地带的油气条件，违规使用非防爆电器已被视为更直接的原因。油气混合气体引发爆燃（理论上讲，输油管道内没有足够的空气，不会爆炸，第二次爆炸应该是泄漏的油气进入排水系统之后引发的。如果是管道爆炸，必然有操作失误或者管道破损，导致管道内部进入大量空气。）事故分析

在这次事故中，暴露出的突出问题是，输油管道与城市排水管网规划布置不合理；安全生产责任不落实，对输油管道疏于管理，造成原油泄漏；泄漏后的应急处置不当，未按规定采取设置警戒区、封闭道路、通知疏散人员等预防性措施。这是一起十分严重的责任事故。目前警方已控制“11·22”东黄输油管线泄漏爆炸事故中石化相关人员7人、青岛经济技术开发区相关人员2人。

输油管道与城市排水管网规划布置不合理，交叉重叠，而且保护措施不到位。企业隐患排查不落实，对原油管线检查不细，监测不到位。

应急处置不当原油泄漏以后，没有及时采取断然措施，警戒、封路、通知和疏散人民群众，造成了群死群伤。直接机理

5.力容器爆炸应急演练总结报告 篇五

一、本次应急演练的基本情况和特点 演练时间：2015年12月20日星期日 演练项目：压力容器爆炸事故应急演练 演练地点：维护部制粉班班

参加人数：锅炉队制粉班全体成员（共16人）

二、应急演练的主要收获和经验

整个演习过程中，本着“创新、真实、安全”的原则，比较理想的完成本次压力容器爆炸事故演习，达到预期效果。“以人为本、科学施训”的演练理念这次演练贯彻实施了统一领导、综合协调、分级负责的应急处置原则，演练科目多、参演人员齐全，内容丰富，场景逼真，对促进安全生产应急管理工作具有重要意义。实现了锻炼队伍、磨合机制的演练目标，这次演练指导思想明确，组织工作严密，准备工作充分，程序设置合理，安全保障可靠，过程公开透明。通过演练检验了压力容器爆炸应急预案的实用性和可操作性；检查本班组应急救援各小组应急物质、装备、技术的准备情况，并锻炼了队伍；增强了普通员工的忧患意识，普及了防灾减灾知识和自救互救技能，提高了各级指挥人员处置重大事故的能力，圆满完成了预定的各项任务。经过本次应急演练，制粉班全体人员对事故的处理能力、团队协作意识有了提高，对设备系统工艺流程有了更进一步认识，反“三违”工作开展工作进一步加强。

1、加强公司总体应急预案的学习。端正对待事故演习态度，达到理想效果

2、加强相关人员对压力容器爆炸主要危险情况的教育培训。

3、加强对应急救护知识相关工作的培训，要每位员工了解必要的应急救护知识。

4.进一步健全班组事故应急小组组织结构，理顺应急机制及人员分工

6.联合站火灾爆炸危险性分析 篇六

联合站火灾爆炸危险性分析

摘要：1.前言 联合站是油田地面集输系统的重要组成部分,主要担负原油脱水、含油污水处理和原油外输任务.工艺过程为各中转站来液进游离水脱除器进行油水分离,含水原油经过电脱水器进一步脱水、稳定后外输,污水经过污水处理站除油后外输或回注.本文通过简要介绍联合站的.生产工艺,对联合站物料、生产过程及主要设备可能存在的火灾爆炸危险性进行了分析.作 者：吴晓玲 作者单位：大庆油田工程有限公司期 刊：油气田地面工程 ISTICPKU Journal：OIL-GASFIELD SURFACE ENGINEERING年，卷(期)：,26(2)分类号：X9

7.土中爆炸衬砌有限元数值模拟 篇七

1 有限元建模

对于爆炸形成的地下球形衬砌,考虑爆炸过程中的材料不均匀,将衬砌分成内层、中层和外层三种力学性能有差异的简单混凝土材料组成的结构体,并研究处于一定埋深的土体包容环境下的应力分布和变形情况,考虑到球形衬砌及工作环境具有在空间对称性的特点,将衬砌模拟简化为平面问题,并取半结构进行分析,半结构及材料分布如图1a)、单元离散如图1b)所示。在图1b)中,衬砌外土体在达到一定厚度后,衬砌受此厚度外土体影响不大,因此在模拟分析时外层土体厚度取衬砌半径的一定倍数便可,本文取衬砌外土体厚为衬砌外半径的15倍。

2 材料参数

根据对爆炸衬砌材料的力学性能试验[3],确定爆炸衬砌各层材料用于模拟分析的力学参数见表1。

3 破坏准则

考虑到混凝土拉压力学性能不同,并且破坏与围压有密切关系等特征,选用能反映这些特点的混凝土Hsieh-Ting-Chen四参数破坏准则[4]作为混凝土的破坏判据。

$F({\rm I}{}_1,J{}_2,J{}_3)=a\frac{J{}_2}{f{}_c^2}+b\frac{\sqrt{J{}_2}}{f{}_c}+c\frac{\sigma {}_1}{f{}_c}+d\frac{{\rm I}{}_1}{f{}_c}-1=0$。

其中,I1,J2,J3分别为第一应力不变量、第二和第三应力偏量不变量;a,b,c,d均为混凝土材料参数,a=2.010 8,b=0.971 4,c=9.141 2,d=0.231 2。

4 有限元模拟

通过分析可知衬砌本身的变形较微小,整体变形主要体现在土体方面,其原因是由于衬砌和周边土体相比刚度和强度相对较大造成的,故而在此对衬砌的变形不做分析和讨论,仅研究衬砌应力状态的分布及变化。研究其在空容(内部无水)、半容量(水位达到衬砌半径高度)、满容下(衬砌正好充满水)的最大主应力S1和最小主应力S3,为明了起见,应力等值线图形仅绘出衬砌部分。通过比较分析知空容和半容量下爆炸衬砌应力分布差别不大,等值线分布见图2,满容下应力等值线分布见图3。

为了解爆炸衬砌在水压作用下的最佳工作情况和应力分布,以及在极限水压下的工作情况,研究了超高水位(即衬砌充满水后上部仍有一定高度的水位)下的应力分布和极限下的应力状态(见图4,图5)。

5 结果分析

通过图2～图5应力等值线分布可知,衬砌工作应力状态最佳时的水位是在一定超容状态下,此时爆破衬砌应力分布状态最好,最大拉应力不到10 kPa,而最大压应力均处于负值。此时爆破衬砌材料受力处于材料的力学性能安全范围。而当衬砌内水位不断变化时,对衬砌工作情况有如下认识:

1)空容下,爆破衬砌在下部外边缘承受了300 kPa左右的拉应力,在外层衬砌混凝土抗拉强度0.7 MPa范围内。半容时,最大和最小主应力变化不大,且应力分布范围一致。当满容时,应力分布范围、模式和空容、半容时一致,但应力分布范围减小,最大主应力和最小主应力的最大值有所降低。这说明内部贮水情况下,随贮水增多,对衬砌受力有利,初砌趋向安全。空容时衬砌处于较不安全状态,但初砌材料未达到破坏的程度。

2)随水位增加到超容过程中,出现最大拉应力的范围逐渐减小,拉应力降低;同时最大压应力也有一定程度提高,但均没有出现正值,即压应力均处于受压状态。在超容过程中,一定范围的水位使衬砌应力分布最为理想:拉应力基本很小,压应力也较小,这时衬砌材料最为安全,此时的水位为衬砌最安全的工作水位。

3)在水位达到一定程度后,衬砌最大拉应力由衬砌下部外边缘向上发展,达到衬砌下部内边缘处。同时最大压应力的最值也在向衬砌内部发展,并且最小主应力也达到正值,此时对混凝土强度安全趋向不利。

4)在上部承受超压水位较大时,可看出衬砌内部下边缘处最大拉应力将接近混凝土的抗拉强度,可能引起破坏。说明此时爆破衬砌达到了临界承载能力。

6 结语

本文利用有限元对在不同水容量和土体包容环境下的爆炸衬砌进行了数值模拟,通过弹塑性分析获得在不同水容量下衬砌的应力状态变化,通过分析确定了衬砌在空容下工作较为不利,但处于安全工作范围内;在内部贮水增多到一定程度时衬砌趋向安全,但当超过一定水位限度,衬砌工作又趋向不利,且在达到限定水位下衬砌将出现破坏。这对爆炸衬砌的工作状态认识和指导衬砌空间在农田水利中的应用具有很强的指导意义。对应用爆炸衬砌进行雨水期时存水,在旱季时农田抗旱,保障农作用物抗旱保收具有重要意义。

摘要：对土中爆炸砂浆形成的爆炸衬砌应用Hsieh-Ting-Chen破坏准则进行了有限元数值模拟,获得在不同水容量情况下衬砌工作时的应力和变形情况,分析了爆破衬砌随水容变化下的安全情况,解决了爆炸衬砌这种新型结构形式的简化数值模拟问题。

关键词：爆炸衬砌,有限元,数值模拟

参考文献

[1]王海亮,马敏,叶朝良,等.爆炸成腔与爆炸衬砌对土体含水率的影响[J].岩土工程学报,2008,30(184):425-428.

[2]郭增强,赵玉成,王海亮.土中球形爆破衬砌承载力的研究[J].铁道建筑,2004(2):43-45.

[3]王海亮.土中爆炸衬砌应用基础研究报告[R].军械工程学院研究院,2005.

8.爆炸分析专家高光斗的刑侦传奇 篇八

“道高一尺，魔高一丈”，有爆炸就有反爆炸。公安部特邀刑侦专家、爆炸分析专家高光斗的刑侦传奇中就演绎着这样的惊心动魄。

把废墟还原到爆炸前的状态

媒体称呼高光斗是“爆破专家”。他却说：“要先解决一个概念问题，别人都说我是爆破专家，实际上我的工作与正向的爆破工程相反，是运用逆向思维，反推爆炸初始状态，以达到查凶破案的目的。”他回忆起参与侦破石家庄棉三宿舍楼爆炸案的情况。

2001年3月16日凌晨4时16分至5时01分，石家庄市相继发生了震惊中外的5起特大爆炸案，死亡人数多达108人。这起建国以来极为罕见的案件引起党中央、国务院的极大关注，公安部调集全国公安机关投入了线索查证和人犯抓捕工作。

高光斗把侦破爆炸案称为一项“反推系统工程”。“工程”中有7个侦查破案组，高光斗等公安部特邀刑侦专家们被编入各个组。高光斗所在的勘查检验组对每个爆炸现场的炸点位置进行了全面勘验，他用采集的物证，分析爆炸的药物成分，确定是什么炸药；根据破损玻璃距离、炸坑的大小，估算出炸药量，分析判断爆炸中心。为获取证据，他们大到水泥制板、小到周围的尘土、碎物都细致勘查，用小镊子一点点寻找、筛选，以发现爆炸遗留物。最后推断：5个爆炸现场的爆炸中心大部都在一楼的楼道内；炸药成分和爆炸装置相同；炸药量除15号楼用量较大，16号楼用量较小外，其余几处用量基本相当。这个推断结合5处爆炸点所及人员，证实了靳如超的嫌疑最大。

案件破获后，靳如超的口供又反过来证实了高光斗和他所在的小组对爆炸中心的判断、炸药性质和药量的估算基本正确。

2001年7月16日凌晨3时左右，陕西省横山县党岔镇马坊村里发生爆炸案，炸坑有一个篮球场那么大，半个村子几乎被夷为平地，89人死亡，98人受伤，311间房屋受损。

爆炸中心是村民马世贵的家，马世贵全家人被炸得无影无踪。高光斗和其他专家到现场时，村里人传言，爆炸原因是马世贵与妻子关系出现裂痕，故而他半夜点燃了院子里的炸药后逃跑，把妻子及4个儿女都炸死了。

高光斗在现场及周围观察、丈量了好一阵子，决定在距炸点中等距离的房顶上取土检验炸药的性质和药量。一则，这个房顶与现场的距离，正是爆炸残留物分布密集之处；二则，房顶上的尘土污染少，有利于检测结果。如果从地上取土检测，村民们在这里生息多年，溶进土里的人以及牲口的排泄物里都可以有炸药的成分硝铵，势必影响检验效果。经过实验分析，高光斗确定炸药的品种是含有柴油的硝铵炸药，同时估算出最后炸药量约为30吨。

这个估算结果为划定侦查方向起了积极的作用。首先，这种硝铵炸药是本地生产的土炸药，村里以及附近许多村民都会制造，事主马世贵的哥哥就在山上开过一个土炸药厂，生产这种炸药。如果这起案件是人为引爆的话，作案人很可能与本地的炸药厂有关系。其次，如此大的炸药量也可能与炸药行业中的某些矛盾有关系，应该围绕着本地或附近的炸药厂开展调查工作。

有关部门派来100名武警协助工作，高光斗对他们现场“培训”5分钟，请这些武警战士帮助在废墟里找尸体。确切地说，是找肉块和骨头块——核桃大小或巴掌大小的人体组织。他要推测爆炸前的一瞬间，马世贵一家人的确切位置。第一轮下来，找到了49块，绝大多数是核桃大小的，不少是蚕豆大小的。经过法医作DNA检验，确认马世贵一家6口都死于爆炸，排除了马世贵作案的可能。

经当地刑警工作，马世贵的哥哥马世平到当地公安机关投案自首，供述了其将自制的30余吨硝铵炸药私藏弟弟家中的经过，提供该村村民马宏清有作案嫌疑。侦查员查明，马宏清做生意连年亏本，其人品不好，无人再与其合作，他便将不满发泄到马世平身上。16日凌晨3时，他携带导火索及雷管，窜至马世贵家存放土制硝铵炸药的小窑后墙处，制造了这起惨案。

从众多的尸体中找出爆炸制造者

1998年2月14日上午10点８分，行驶在武汉长江大桥上的一辆公共汽车突然发生爆炸，车上16条生命随着爆炸声殒灭。适逢这天是“情人节”，所以，被人们称为“情人节爆炸案”。这起爆炸案死伤人数众多，又发生在中国南北交通的大动脉上，所以，高光斗等专家当天下午就飞抵武汉参加办案。

高光斗在一辆只剩下黑乎乎铁架子的公共汽车前下了警车。公共汽车车厢的脚踏木板被炸得一条一块的，路面上遍布着大小不等的麻点坑。当地刑侦技术人员介绍说，在武汉长江大桥现场东北，距炸心26米处，发现一具胸部以下缺损的男尸，在离男尸5米远处，有一只右手；现场西南，距炸心31米处，发现另一具胸部以下缺损的男尸，这两具男尸是死难的16个人中被抛得最远的，而且是相反的两个方向。

“这两具男尸应该位于爆炸中心，炸药包也许就在他俩的中间。”高光斗心想。爆炸发生时，由于冲击波的作用，位于爆炸中心的物体，往往会被推到最远的位置。

高光斗手拿一个钢卷尺，在与被炸毁的公共汽车相同的一辆车上忙碌了很长时间，又到被炸毁的汽车上反复丈量。地面离车辆的高度、车内椅子的高度、车辆被炸损的情况等，估算出一些别人一时看不懂的数据。他是在还原汽车爆炸前的状态，爆炸点在车厢的哪个位置？遇难人员在爆炸的瞬间各处什么位置？什么姿势？

他初步推算出：爆炸点位于靠车窗的一个单人椅子旁，因为侦查员在两具男尸的同方向找到了椅子零件。那么说，那两具男尸生前就位于单人椅子附近。

经过法医检验，那两具男尸身高约1.65米左右，都是胸部以下缺损，并且两个人只剩下了一只手，其中一个两只手被炸没了，另一个右手被炸飞，这两具男尸可疑点最大。

为了确定这两个人爆炸瞬间的确切姿势，是坐着，还是站着，抑或蹲着？高光斗请来当地两位与两具可疑男尸身高相当的侦查员，模拟他们的生前姿势——这是高光斗的独特做法，他要估算出爆炸发生的那一瞬，这两个人具体位于什么位置，从而推断他俩在这起爆炸中充当什么角色。这也是高光斗的破案逻辑：定位导致定性。

两个侦查员被他摆弄来摆弄去，最终为那两个人定了位：爆炸瞬间，两个人中的一个是坐在椅子上的，另一个人与之平行，反方向蹲着，坐在椅子上的人位于炸药包外侧，双手接触炸药包，蹲着的那个右手接触炸药包。

就在高光斗结束“事件回放”导演时，被炸死的16个人中的14个人的尸首被认领，唯独剩下了那两个可疑人的尸体没人认。

为了检验自己的推测和估算，高光斗又请另一名公安部特邀刑侦专家徐利民进一步丈量计算，得出的数据相当。另外，徐利民还按照高光斗的要求和描述，绘制了一份爆炸中心人物定位分析图。

高光斗忙碌的同时，当地侦查员也加快了侦查步伐，找到了两具男尸的尸源，证实了高光斗的推测。

缺右手的男尸是江西瑞昌市的民工曹军，缺双手的男尸是与曹军一起打工的同乡邹昌力。邹昌力和曹军两个人认识后，从一起感叹命运多舛，发展为同性恋人，进而产生悲观厌世的情结，约定在情人节这一天殉情，殃及了众多无辜性命。

邹昌力在江西武宁县打工时搞过爆破，具备制造炸药的技术，离家前的1998年1月29日，他曾对未婚妻说：“要死就不是我一个人，有好多人死，上火车上不去，就上班车，炸死好多人。”2月7日，邹昌力和曹军一起弄回约10公斤炸药。8日，二人带着炸药离开邹昌力的家。2月13日到了武汉，14日上午制造了这起爆炸惨案。

把爆炸现场勘查做成一门学问

高光斗在现场上使用的许多科学手段，都是他自己的发明和创造——从现场勘查的器材、药物和提取样本的办法，到实验室的快速检验方法、计算公式等。他所用的，大多都是他在总结前人经验基础上独创的、行之有效的、甚至权威的方法。

请看高光斗在爆炸现场勘查技术中的贡献：1981年，他首次引用电极技术用来检测爆炸案现场的无机成分，并取得良好的效果；1982年，成功研制了微量炸药喷显剂，检测现场时，用他研制的喷显剂一喷，常见的微量有机炸药就显示出颜色来了，这个成果获北京市科技进步三等奖；1983年，他受环保科学概念的启发，首先提出了把炸药遗留物和残留物分开的新概念，并组建起了国内第一个，也是唯一的爆炸案分析研究室，带领着研究室的工作人员完成了爆炸残留物分布基本规律的课题研究，这项类似数学课题的成果使提取爆炸残留物更为快捷和准确；1986年，他归纳总结了利用创伤面积半径估算炸药量的经验公式——他谦称为“经验公式”，实际上是他的又一创新，因为这个公式是他从众多爆炸案中摸索、提炼和总结出来的。利用这个计算公式，可以计算出犯罪嫌疑人使用了多大的炸药量，可以说填补了我国刑侦科学技术的一项空缺。本文提到的案件侦破中，都有这个经验公式起的作用。

众所周知，爆炸工程技术是很成熟的领域了，炸药的性能特点及其相关问题等都几乎被前人研究透了，而属于逆向的“反推系统工程”中，爆炸案件分析技术还充满着未知数。在缺乏前人可借鉴知识的情况下，要想取得哪怕是很微小的进步，特别是在爆炸案现场解决应用型的实际问题上新突破，是非常不容易的事情。所以，高光斗取得了上述成果究竟付出了多少，不难想象。

在设计领导爆炸残留物分布基本规律课题研究时，他与北京市公安局刑事科学技术研究所的同事们，用不同的药量，在北京郊区先后作爆炸试验十余次。每次爆炸试验后，他们都要在炸坑边及外围取土，背回实验室进行理化分析，以总结什么距离分布什么密度的爆炸残留物。一年后，他们背回的土竟然有两吨多，得出了令人信服的结果。

是专家，是刑警，更是“杂家”

高光斗曾当过4年刑警队长，具备一名刑警的特质。

他曾写过一篇题为《思维创新与侦查实践》的论文，那是他从事公安科技的研究与升华，是从警多年的切身体会。他在论文里说：“灵感思维不是迷信，是对辛勤脑力劳动的回报。每个身经百战的侦查员和指挥员，都有过灵感思维的体验。”

上述爆炸案件中，高光斗不是孤立地检测现场，而是一直在用专家加刑警的双重身份，把勘查和侦查结合起来破案。比如武汉“情人节爆炸案”中，他飞抵武汉，换乘警车驶上雄伟的武汉长江大桥，长久端详着车窗外秀丽景色时，他的灵感就出现并被他抓住了：这个地方很美，很适合一个末路之人作为自己的“归宿”。

高光斗不是在“发神经”，他联想起制造1980年10月北京火车站那起爆炸案。爆炸致使9人死亡，80余人受伤。第八天案情大白，侦查员在案犯王志刚的住处找到了他写给朋友的遗书：“我去的地方虽不理想，但终究是个归宿。”

王志刚制造爆炸的动机是“回家无门”。他初中毕业后由北京去山西万荣县插队，当兵复员后又被分配到山西运城县拖拉机厂，他三番五次要求调回北京，得不到许可，女友也因此离他而去，他从北京站这个大门被送走后，竟然被永远关在了家门外，既然无法通过这个大门，不如永远死在门下。于是，他由山西回京下火车后，引燃了导火索。

经过反复检测，高光斗更加相信自己的灵感了。“情人节爆炸案”与北京火车站爆炸案相类似，自杀性爆炸性质明显，决心赴死的人，一般会为自己精心设计一个“归宿”。这两起案件都发生在“路”上，既是现实中的路，也是生命终结之路，并且都是著名之所，一个是北京乃至中国的大门，一个是中国南北交通的大动脉；被炸碎的都是年轻“无畏”的男性；炸药的品种和炸药量都必置自己于死地，同时又加害他人……

“情人节爆炸案”案破后，侦查员在邹昌力的家里找到了他的遗作：“在美丽的地方，结束我并不美丽的人生。”与王志刚的遗书如出一辙。

9.爆炸模拟分析报告 篇九

2015年8月12日23:30左右，位于天津滨海新区塘沽开发区的天津东疆保税港区瑞海国际物流有限公司所属危险品仓库发生爆炸。截至18日9时，遇难114人，确认身份83人，其中公安消防18人，港务消防32人，民警6人，其他人员27人，未确认身份31人。

事故发生后，县交通局要求各道路危险货物运输企业深刻汲取此次事故教训，立即开展安全大检查，进行自查自纠，全面加强道路危险货物运输安全监管工作，切实把各项安全生产措施落到实处。

我公司领导对此次事件高度重视和关注，第一时间召开了企业内部安全专项会议，要求全体工作人员以“天津爆炸事故”为警示，结合公司实际情况，明确各自分工和职责，进行自查自纠。务必消除一切安全隐患，杜绝一切安全事故的发生。

现将此次安全大检查工作报告如下：

一、指导思想

为明确责任，成立了以公司总经理为组长，以各部门（班组）主要负责人为成员的专项检查小组。在工作中树立“以人为本，安全第一，预防为主，综合治理，持续发展”的理念，加强安全生产责任制的落实，认真排查治理各类安全隐患，提高从业人员安全意识，坚决遏制重特大事故的发生。

二、自查情况 针对公司实际，突出重点部位和薄弱环节，认真查找可能导致安全事故的各种隐患。坚持把隐患自查自纠工作与日常安全监管相结合，加大整改力度，加强安全监管。

（一）企业和人员资质情况：危险货物运输营业许可证在有效期内，不存在非法运输；从事危险货物运输驾驶人员、押运员持证率百分百。

（二）作业现场安全管理情况：危货停车场路面畅通；驾驶员、押运员认真落实车辆维修、检测制度，经常对车辆安全性能进行全面检查，防止病车上路，配备好消防器材，防止交通事故发生，保证行车安全；现场作业不存在违章操作情况；员工劳动防护用品配备齐全。

（三）监控平台运行情况：建立车辆动态监控管理制度；配备专职监控人员，做好GPS监控日记。

（四）安全管理规则制度落实情况：隐患排查治理、安全教育培训制度有效落实；安全设备设施投入充足；编制安全生产事故应急预案，结合我公司实际生产情况，制订应急预案演练计划，特在公司厂区内组织了一次应急急救演练，演练顺利结束，取得了大家的认可。

三、存在问题

在这次安全生产大检查中，发现问题，当即整改。检查中发现的主要问题是：

1、厂区危险化学品车辆未按规定停放在指定地点；

2、部分员工安全生产意识较为淡薄，劳保用品佩戴不规范或者不齐全，安全法律法规宣传教育工作有待加强。

4、部分消防栓门在上次台风中损坏，还未购置新的。

5、GPS监控检查频率偏低。

6、电子气瓶库1、2、3号仓库排气扇损坏。

四、整改措施

针对以上检查出的问题，在下步工作中，我们要强化措施，督促部门按时整改，按期复查，跟踪整治，确保整改到位。

五、安全生产大反思、大检查自查自纠活动取得的成效

通过对公司厂区内安全生产大反思、大检查自查自纠活动,排除了我公司存在的安全隐患，消除了重大安全隐患苗头，杜绝了安全质量事故的发生。总之，公司通过此次安全生产大反思、大检查自查自纠活动的开展，有力地促进了道路危险货物运输安全监管的安全生产工作。现场生产安全生产责任主体更加明确、社会责任感进一步增强，员工的安全意识得到了明显提升，在全公司范围内形成了浓厚的人人讲安全的良好氛围。

10.一起干粉灭火器爆炸的原因分析 篇十

早在1989年2月4日时，我国陕西秦岭发电厂失火，参加灭火的一位工人在使用手提式干粉灭火器的时候，因干粉灭火器喷不出粉，而突然爆炸，下封头从与筒体对接的焊缝处断开飞出，击中胸部倒地，致使右胸多发性肋骨骨折，造成气胸、血胸，经抢救无效死亡。

分析这次事故的原因主要是：

(1)灭火器制造质量低劣。灭火器下封头与筒身对接的焊缝，焊透部分只占全部焊缝的9.08%。

(2)干粉结块。事后检查发现，灭火器出粉管被坚硬的粉柱堵塞(造成结块堵塞原因不明)，致使筒体充压后无处释放。如果焊接质量合格，即使出粉管堵塞，灭火器也不至于爆破。

(3)灭火器的维修不认真。这台灭火器曾送西安某灭火器维修单位装修，重新装了干粉，喷了漆(喷漆后，筒体上原制造厂的标志己被遮盖，重新喷了“干粉灭火器”字样)，如果维修单位认真按规定进行过水压试验，该焊接质量低劣的火火器肯定会被发现判废。

灭火器是一种特殊的压力容器，不重视火火器管理的危险性，不仅在于灭火器会发生爆炸，造成伤亡事故，还在于灭火器一旦失效会使火灾事故扩大，造成严重后果。为了防止此类事故重演，四川川消消防设备制造有限公司建议采取以下防范措施：

(1)使用单位应对灭火器进行统一编号，建立台帐，注明规格型号、制造厂、制造年月、产品许可证号、合格证号及厂家规定的检查、装药、水压试验周期。

(2)对所有灭火器分类建立维修保养登记本，将每次按厂家规定的检查、装药、水压试验周期所进行的工作登记在册，以便监督检查。

(3)泡沫灭火器的检查、换药可由本单位经过训练的专业人员进行，其他灭火器的换药和所有灭火器的水压试验，均应委托经公安消防监督机关认可的专业维修单位进行。并要认真验收(有永久性维修铭牌证明合格的，方可验收)。

(4)水压试验合格而外壳脱漆严重的灭火器，应重新涂漆。涂漆后，铭牌上除具备维修铭牌要求的内容外，还应有生产厂家的铭牌内容，并要注明生产厂名、出厂年月以及使用单位的编号。

(5)购买的灭火器，必须是经公安消防监督管理机关审查颁发生产许可证的厂家生产的产品。

(6)对现有灭火器进行一次检查清理。该厂事后全面清查了所有灭火器，清查结果，报废了214台有缺陷的灭火器，并将 316台送维修单位检验。

(7)开展消防知识培训工作，便人人掌握本单位使用的灭火器性能和操作方法，并把该工作纳入新工人的三级安全教育之中。

11.爆炸模拟分析报告 篇十一

关键词：LPG储罐；事故树分析；事件；三角模糊数

中图分类号：F224文献标识码：A

文章编号：1002-3100(2007)12-0018-05

Abstract: It builds the fault tree on the basis of considering each factor for incurring fire disaster and explosive of LPG tanks. Firstly, calculates importance of structure for qualitative analysis; Secondly, on the basis of experts' marking, shows probabilities of incidents applying triangle fuzzy numerals; arranges the incidents applying importance of fuzzy, and establishes the main factors for this accident are losing efficacy of safety valve and static spark. At last puts forward the relevant improving measures to enhance reliability for LPG tanks.

Key words: LPG tanks; FTA; incidents; triangle fuzzy numerals

0引言

随着经济快速发展和人们对环境问题的关注，液化石油气（Liquefied Petroleum Gas，LPG）在我国能源结构中的比例逐步提高，但同时也潜在着危险。LPG的最大危险性就在于它具有易燃、易爆特性，被列为十大化学危险品之一，其主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯，均为易燃易爆气体。近几年我国许多地方都新建了具有一定规模的LPG储存站，由于LPG的储运都是以液态形式进行，储罐及管线内的石油气都是高压低温的液体，具有极大的爆炸及泄漏危险。一旦发生泄漏事故，达到爆炸极限，一遇到火源即将发生严重的火灾爆炸事故，进一步还有可能导致更大范围的火灾。尤其是在大量储存、运送或装卸过程中，稍有不慎即可在瞬间造成巨大的损失。因此，应加强对LPG的安全管理，重点做好危险性最集中的LPG储罐的安全工作。预防LPG储罐的火灾、爆炸等恶性事故的发生，提高其可靠性并延长其安全使用寿命，对于安全生产和国民经济的稳定发展具有十分重要的意义。

1建立LPG储罐火灾、爆炸事故树

1.1FTA简介

事故树分析（FTA）又称故障树分析，诞生于20世纪60年代初期，它是现代安全系统工程学的重要组成部分，运用它可全面地找出系统中潜在的各种危险因素及其相互关系和影响程度，从而用定性和定量的方法预测系统的危险性，评价系统的安全性，进而采取最优安全措施和最佳的控制手段。

事故树图是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态（基本事件）来显示系统的状态（顶事件）。一个事故树图从上到下逐级建树并且根据事件而联系，主要包括顶事件、中间事件和基本事件。

顶事件：所谓顶事件就是系统不希望发生的事件，也就是要研究的事件。通常选择系统最不希望出现的事故为顶事件，它位于事故树的顶端，把它形象地理解为“树根”（显然，本文顶事件为LPG储罐火灾、爆炸）。

中间事件：又称故障事件，它位于顶事件和基本事件之间，并紧跟一个逻辑门表示，可形象地理解为“树枝”。

基本事件：位于树的底部，可理解为“树叶”。

1.2LPG储罐火灾爆炸事故树的构建

为了分析LPG储罐发生火灾、爆炸事故的成因，首先根据FTA，综合考虑有可能引发火灾、爆炸事故的各个基本因素，构建事故树，如图1所示。图中各符号所代表的事件见表1[1]。

2LPG储罐火灾爆炸事故树分析

2.1定性分析

（1）求最小割集

事故树中，一组基本事件发生能够导致顶上事件发生，这组基本事件就称为割集。事故树的最小割集就是导致顶上事件发生的最低限度的割集。只有割集中所有基本事件同时发生，顶端事件才发生；割集中任何基本事件不发生，则顶端事件都不发生。一个最小割集代表系统的一种故障模式。

用布尔代数法求本事故树最小割集，结果化简如下：

上述最小割集总数为46个，其中二阶最小割集26个，三阶最小割集20个。

（2）求最小径集

与割集的概念相反，在故障树中，有一组基本事件不发生，顶上事件就不发生，这一组基本事件的集合叫径集。径集是表示系统不发生故障而正常运行的模式。最小径集是顶上事件不发生所必须的最低限度的径集。

求最小径集是利用它与最小割集的对偶性。根据布尔代数的对偶法则A·B=A+B和A+B=A·B，便可得到与原事故树对偶的成功树。求成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。本文不再赘述。

（3）基本事件的结构重要度分析

根据对事故树结构重要度的分析，可以看出引起LPG储罐火灾、爆炸的主要因素有：LPG泄露、明火及火花。

2.2定量分析

（1）三角模糊数的运算

作为一种系统可靠性分析方法，FTA便于进行定性分析，也可以进行定量计算。但从本质上讲，它是一个可以容易进行定量计算的定性模型。通常的FTA都要求系统的基本事件和顶事件是一个确定性的事件，即要么发生事故，要么正常，这样才能确定顶事件是否处于正常状态。在LPG储罐系统中，由于各基本事件的发生原因很复杂；同时，其发生的可能性也很小，因此我们并不能得到基本事件发生概率的精确值。对此，可以应用模糊数学理论，认为这些基本事件的发生概率是一个模糊数。本文采用三角模糊数来表征基本事件发生概率。

由于LPG储罐火灾、爆炸事故是一个小概率事件，基本事件的概率没有统计数据，因此，本文采用专家评定法确定各基本事件发生概率的估计值。评定组由四位专家组成，评定概率见表2所示。

（2）求顶事件模糊概率可能性分布

（3）从上面LPG储罐失效基本事件模糊重要度排序可以看出，为提高可靠性，应主要通过避免安全阀失效（包括安全阀弹簧损坏、安全阀选型不当）和静电火花产生这两个因素。

针对安全阀失效问题，有关企业应加强安全管理，定期检查储罐进出口阀门、阀体及连接部位是否完好。针对静电火花这一问题，LPG储罐的周围环境应注意防止静电产生，对能产生静电引起火灾或爆炸的储罐、管道要采取防静电跨接和搭接措施；同时，在储罐上应有可靠的防静电接地，接地点不应少于两处；储罐内壁尽量不要有凸起物，若存在凸起物，其凸起物的曲率半径应大于l0mm。对于大型储罐，其内部应设金属柱或栏杆，以此分离储罐内的电场，来抑制因蒸汽带入的空间电荷导致的危险性放电现象。

参考文献：

[1] 黄昆，蒋宏业，李余斌,等. LPG储罐火灾与爆炸事故分析[J]. 西南石油学院学报，2004,26(5):74-76.

[2] 贾智伟，景国勋，张强,等. 基于三角模糊数的矿井火灾事故树分析[J]. 安全与环境学报，2004(12):62-65.

[3] 李文忠. 浅析液化石油气储罐泄漏事故后果类型[J]. 内蒙古石油化工，2006(9):48-49.

[4] 李骁骅，王晶禹. 火灾环境中LPG储罐失效的研究[J]. 工业安全与环保，2006,32(6):43-45.

[5] 胡广霞. 液化石油气储罐区火灾爆炸事故分析与危险控制[J]. 安全科学技术，2007(1):8-11.

12.爆炸模拟分析报告 篇十二

关键词：空气中爆炸,数值模拟,巷道稳定性,爆炸效应,隐式-显式分析

0 引言

作为基本的地下空间结构, 地下矿山高频率和大规模的爆破对巷道稳定性构成了严重的威胁, 相对于一般的地面结构, 爆炸往往会对巷道造成更为严重的危害, 因而在设计地下巷道支护工程时, 爆炸对巷道稳定性能的影响已成为一个重点考虑的问题。

由于巷道本身的封闭性及地压作用, 巷道中的爆炸比自由空气中爆炸情况要更为复杂, 也更具有破坏性。对于这种封闭式地下结构中的爆炸问题, 国内外均有相关的研究。早期的研究主要以试验为主, 随着计算机的普及和数值仿真技术的不断发展, 数值模拟方法在该领域得到了越来越广泛的应用。杨海军等[1]以东海煤矿深部开采巷道为例, 对自重应力场下巷道的稳定性进行了数值模拟分析; 邬玉斌[2]以试验结果为参照, 采用有限元数值模拟方法研究了内爆炸对隧道结构的破坏机理; 刘沐宇等[3]以武汉长江隧道为工程依托, 分析了接触爆炸载荷下盾构隧道的动力响应特点; 刘国华[4]等通过对爆破荷载作用下隧道的动力分析, 研究了隧道动态响应历程和频谱特征。但大多数数值模拟研究都是各自独立对应力场下的地下结构进行稳定性分析或未考虑应力场的情况下进行爆炸模拟分析, 若将两者衔接, 在考虑应力场的情况下对地下结构进行爆破数值模拟, 结果将更具真实性, 可为实际工程提供更好的参考。

1 计算模型

1. 1 分析方法

目前有多种可用于结构静力分析及动力分析的有限元软件, 此次选用ANSYS /LS - DYNA软件进行相关问题的数值模拟[5 - 6]。首先利用ANSYS进行隐式分析, 得到巷道衬砌和围岩在自重应力场下的变形和应力分布情况, 再在此基础上利用LS_DY-NA进行显式分析[7], 研究自重应力场下空气中爆炸对巷道的稳定性影响。

1. 2 数值计算模型

以西北某铀矿矿床中段某脉外巷道为例, 该巷道长轴线与水平面近似平行, 此次模拟中简化为水平巷道, 断面为直墙半圆拱形, 巷道宽3. 2m, 中高3. 0m, 砌衬厚度0. 15m, 埋深290m。由于模型的对称性, 为了便于计算, 有限元分析中均取1 /4 模型, 为消除边界效应的影响, 根据圣维南原理, 计算范围一般取为巷道直径的3 - 5 倍, 结合所研究区域, 计算模型取长20m, 宽8m, 高15m。巷道开挖完成后衬砌与围岩网格有限元网格模型[8]见图1。

在利用ANSYS进行隐式分析时, 模型对称面采用对称约束, 底部施加固定约束, 此阶段空气和炸药无需参与计算, 故约束其所有节点的自由度, 隐式分析完成后, 转换单元类型, 并重新定义边界和载荷条件, 用LS_DYNA进行显式分析[9]。建模时, 钢筋混凝土采用分离式配筋方法[10], 在隐式分析中岩石采用SOLID45 单元, 钢筋采用LINK8 单元, 在后续的显式分析中, 将SOLID45 单元与LINK8 单元转换为SOLID164 单元与LINK160 单元, 采用多物质耦合ALE算法进行爆炸模拟[11], 钢筋混凝土及围岩作为固体采用Lagrange网格, 炸药与空气作为流体采用ALE网格, 流体与固体通过关键字* CONSTRAIN-ED_LAGRANGE_IN_SOLID定义耦合。

1. 3 材料本构模型

LS - DYNA提供了多种材料模型和状态方程[12], 本次爆炸模拟中, TNT炸药采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_ BURN高能炸药材料模型; 空气采用MAT_NULL材料模型; 衬砌结构混凝土采用MAT_JOHNSON_ HOLMQUIST _ CONCRETE材料模型; 衬砌结构钢筋采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型; 围岩采用SOIL_AND_FOAM材料模型; 单元失效法则通过关键字MAT_ADD_EROSION定义, 考虑到混凝土属于脆性材料, 抗拉强度与拉伸应变远小于抗压强度与压缩应变, 且在动载荷作用下, 材料的强度会发生变化, 故本次模拟中采用拉伸应变作为钢筋混凝土的破坏准则。

在LS - DYNA的材料模型中有较多的非常规材料可通过状态方程来描述, 如高速碰撞下的结构材料、流体、物质燃烧等有化学反应的过程都必须采用状态方程来描述。此次模拟中炸药采用EOS _JWL状态方程进行描述, 空气采用EOS _ LINEAR _POLYNOMIA状态方程进行描述。

EOS_JWL状态方程为:

式中, P为压力, E为爆轰产物单位体积的内能; V为爆轰产物的相对体积 ( 即爆轰产物体积和炸药初始体积之比) ; A、B、R1、R2和 ω 为JWL状态方程参数。具体参数见表2。

式中, μ = ρ/ρ0- 1; ρ 为当前密度; ρ0为初始密度; E为材料内能; C0- C6为状态方程参数。具体参数见表3。

2 静力计算模拟及分析

取模型中间断面切片, 原岩应力状态下Von Mi-ses应力与开挖完成后的围岩应力状况见图2 与表4, 开挖完成后衬砌的应力及位移情况见表5。

为保证模拟的准确性, 对巷道未开挖时的原岩应力状态下和巷道开挖后的有效应力分布进行对比。由图2 可见, 在巷道未开挖前的原岩应力状态下, 模型Von Mises应力分布从上至下呈递增状态, 介于3. 19 - 3. 62 MPa之间, 巷道开挖完成后应力改变区域主要集中在巷道附近。结合表4, 选取模型边界上若干观测点, 可见其在模型边界处的应力状态与原岩应力状态下基本相同, 由此可判定巷道的存在对模型边缘处的围岩应力分布基本已无影响。对模拟结果分析可得以下结论:

1) 从巷道围岩的水平应力图可见, 侧帮附近水平应力集中现象较为明显, 据表5 可见, B点水平位移为- 1. 253 mm, C点水平位移为0. 4931 mm, 可见侧帮在围岩压力下内凸较为明显, 容易发生片帮。

2) 从竖直应力图可以看出, 直角拱形巷道最大竖直应力出现在底部的直角拐角处, 最小竖直应力出现在巷道底部。结合表5 可见, 底部中点D点竖直位移为- 7. 078 mm, 明显小于直墙拐角处C点竖直位移为- 11. 955 mm, 并且在巷道底部中点D出现大小为11. 520 MPa的拉应力。此处衬砌容易在拉应力下发生拉伸破坏, 并出现底鼓现象, 在施工设计中, 可结合实际考虑添加仰拱支护。

3) 从Von Mises应力图可以看出, 在拱形巷道围岩周围出现了应力集中现象, 尤其是拐角处更为明显。据表5 可见在衬砌直墙拐角处C点, Von Mi-ses应力高达97. 549 MPa, 在自重应力场下, 此处将最先达到屈服状态, 发生塑性破坏。

4) 从巷道围岩第一主应力图可以看出, 在拱形巷道围岩周围出现了应力集中现象, 尤其是拐角处更为明显。据表4 可见在衬砌直墙拐角处C点, Von Mises应力达到了83. 161 MPa, 在自重应力场下, 此处将最先达到屈服状态, 发生塑性破坏。

5) 由表5 可见, 衬砌顶板中点A点的竖直位移为- 18. 092 mm, 远大于侧帮B点处水平位移-1. 253 mm, 相对于片帮, 更容易发生冒顶事故。

3 动力计算模拟及分析

本次模拟中, 静力计算中巷道围岩断面Von Mi-ses应力分布与转换到LS_DYNA中的断面初始Von Mises应力对比如图3 所示, ANSYS静力分析中巷道围岩Von Mises应力最大值为13. 0MP, 最小值为0. 31 MP; LS - DYNA应力初始化后巷道围岩Von Mises应力最大值为13. 13MP, 最小值为0. 73358MP, 最大值均出现在直墙拐角处附近, 最小值均出现在底板中点附近。两者整体的Von Mises应力分布情况基本一致且Von Mises应力值也非常接近。可见, 尽管存在一定误差, 但并不会对后续的显式分析造成较大的影响。

通过动力分析, 提取距爆心0 m, 5 m, 10 m处的衬砌断面顶点的竖直加速度及爆心所在断面各点最大主应力, 其时程曲线分别如图4、图5、图6、图7 所示。分析可得:

1) 由图4 可见, 爆炸后1ms, 炸药中心所在巷道断面的顶点竖直加速度开始急剧增大, 在2ms的时候竖直加速度出现最大峰值- 22491m/s2。此后随着时间的增加加速度峰值急剧减少, 这是由于爆炸瞬间释放了巨大能量, 在接近爆炸中心的地方迅速出现加速度最大峰值, 衬砌会因直接爆破作用被迅速破坏。

2) 从图4、图5、图6 可以看出, 距爆心越近, 加速度最大峰值也就越大。由于爆炸冲击波的多次反射, 距爆心所在断面不同距离的巷道顶点处的竖直加速度均出现了多次峰值, 随着爆心距的增加, 加速度最大峰值后移, 但在爆炸后20ms内加速度均基本保持在- 4000 - 4000m/s2的范围内, 并未随时间的推移表现出明显的衰减现象, 说明在巷道内, 爆炸冲击波在一定距离内衰减并不明显。由图6 可见, 距爆心10m处衬砌断面顶点竖直加速度在爆炸后19ms出现最大峰值4458m / s2, 超过其在爆炸后9ms的峰值3681m/s2, 说明爆炸冲击波的反射现象非常强烈, 此时爆炸对巷道的破坏以爆炸冲击波为主。

3) 从图7 可以看出, 爆炸后最大主应力主要为拉应力, 而衬砌和岩石的抗拉极限远小于抗压极限, 因此在巷道里发生的爆炸以拉伸破坏为主。直墙拐角处的最大主拉应力在爆炸约2. 5ms后达到最大峰值22. 37MPa, 远大于其他三处的最大峰值。由于在爆炸载荷下, 衬砌材料的屈服强度有所提高, 钢筋混凝土单元并未出现失效情况。但当爆炸载荷足够大时, 在自重应力场和爆炸的综合作用下, 直墙拐角处等应力集中明显的地方的破坏将最为严重。

4 结论

1) 在自重应力场中, 巷道顶板的竖直位移远超过侧帮的水平位移, 巷道底板出现较大的拉应力, 在设计巷道支护时, 应侧重于巷道顶板和底板的防护, 防止冒顶和底鼓现象。

2) 巷道中爆炸主要特征是爆炸冲击波有明显的多次反射现象, 不易衰减, 接近爆心的地方衬砌的破坏以直接爆破作用为主, 随着爆炸冲击波的传播和多次反射, 爆炸所产生的能量开始向巷道远处扩撒, 将主要以爆炸冲击波的形式对巷道造成破坏。

3) 目前ANSYS与LS - DYNA的衔接还并不完善, 在隐式转显式分析中, 还存在一定的误差。此次数值模拟只简化模拟为自重应力场下单一岩层内水平巷道中的爆炸影响, 旨在分析存在围岩压力的情况下爆炸对巷道的危害, 为进一步的精确分析提供参考, 在实际应用中应结合现场情况进行计算。

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13.爆炸模拟分析报告 篇十三

2007年6月2日19时和6月3日凌晨2时，一辆装载双氧水的双罐体槽车在323国道广西鹿寨县寨沙路段，2个贮罐先后发生爆炸，造成事故车辆损坏、交通中断9 h的恶果。

事故概况

2007年6月2日上午9时58分，司机陈某某、押运员兼司机张某开槽车到柳州盛强化工有限公司装双氧水。灌装工按常规对车辆的“三证”及罐体外观进行了检查，未发现异常情况。因为该车是第一次来装双氧水，为慎重起见，灌装工吩咐押运员用水分别对2个罐体进行灌水冲洗。之后开始灌装双氧水，2个集装箱罐共装了39.6 t 50%浓度的双氧水。13时33分槽车离开柳州运往深圳。下午17时，槽车行驶到323国道鹿寨县寨沙路段一坡顶处，司机陈某某从后视镜中看到拖车上靠近驾驶室的第一个罐体顶部的人孔盖有液体溢出，即将车子停靠到公路右侧检查，与押运员张某爬到罐顶上，打开快开式人孔盖查看，发现里面的液体在冒气泡，如开水般沸腾并溢出，流到地面冒起白烟，且越来越激烈，两人不知如何处理，束手无策。约18时叫过路的司机向110报警。约18时10分，鹿寨县交警来到现场实施交通封锁。19时左右，第1个罐体发生剧烈爆炸，罐体全部解体，挂车大梁弯曲变形，牵引车车头损坏，大量双氧水喷出。第1个罐体发生爆炸后，司机陈某某又到现场查看第2个罐体，发现第2个罐体内的液体也在沸腾。此时，柳州市及鹿寨县安监、公安、消防及相关部门工作人员先后到达现场，消防中队用消防水车对第2个罐体**冷却。约21时20分，柳州化学工业集团有限公司应急救援中队的第1批救援人员到达现场。此时，罐体下部左右2个排料阀橡胶垫片因高温软化并在罐内压力下被挤出，罐内双氧水从阀门喷出。为了排出罐内的双氧水，防止因反应压力过高发生爆炸，2名救援人员在消防水炮**掩护下，将罐体下部2个出料球阀打开，排出罐内的双氧水。至6月3日凌晨2时左右，当第2个罐体内的双氧水快排放完时，罐体突然发生爆炸，罐体中部鼓胀变形，人孔盖板被炸飞。此次事故除运输车辆及罐体损坏外，所幸未造成人员伤亡。

事故调查结果

2.1 承运单位情况

双氧水的承运单位为衡阳市某运输有限公司，具有危险货物运输资格(2类3项、第3类、第4类、5类2项、第6类、第8类)。

2.2 车辆情况

2.2.1 牵引车

牵引车型：重型半挂牵引车;机动车行驶证注册登记日期：2007年5月21日;检验合格有效期至2008年5月;核准牵引总质量：38285 kg。牵引车权属承运单位。

2.2.2 挂车及罐体

(1)挂车类型：重型集装箱半挂车;机动车行驶证登记日期：2004年7月;检验合格有效期至2007年7月;核定载质量：40000。挂车权属承运单位。

(2)集装箱罐

挂车装2个集装箱罐。罐体产品编号：211012G1、211012G2。由东莞市永强汽车制造有限公司制造，2002年11月28日完工，2002年11月29日卖给茂名市某商贸有限公司，2007年3月茂名市某商贸有限公司转卖给承运单位。罐体技术参数：设计外形尺寸：02400×6100×4.0(封头板厚5.0 l"rln1);材质：304。容积：25 m3;设计压力：常压;设计温度：常温;工作介质：轻质燃油;最高工作压力：0.01 MPa;试验压力：0.036 MPa。执行技术标准：QC/r 653—20000J~油车、运油车技术条件》。罐体靠近人孔盖有1个用 I28的无缝管制作的排气管，管的下端用堵头封堵，仅在管子下部侧面分3排钻9个约(z)3的通气孔。罐体两侧出料管垫片为普通橡胶板。集装箱罐出厂有产品质量证明书和产品合格

证。

2.2.3 驾驶人员情况

司机：陈某某，男，29岁，小学文化，具有机动车驾驶证和《危险货物运输(列车)资格证》，2007年5月22日受聘承运单位驾驶员。押运员：张某，男，33岁，初中文化，具有《道路危险货物运输操作证》、《危险货物运输(列车)资格证》。2007年5月22日受聘承运单位押运员兼驾驶员。据交待，两人均为首次为承运单位出车。持有的相关危险货物运输的资格证，司机是2006年由原雇主办理，押运员是2007年由承运单

办理，领证前均未受过危险化学品运输安全培训考核，对危险化学品的知识不了解，出车前也没有人交待过安全注意事项，不知道双氧水性质。

2.2.4 双氧水质量

经广西化工产品质量监督检验站取样分析，柳州盛强化工有限公司50%双氧水产品质量符合标准要求。

2.2.5 罐体金属材质

经柳州市特种设备监督检验所检测：材质分析结果：0Cr18Ni9(304);金相分析结果：有晶间腐蚀。

事故原因分析

3.1 双氧水的危险性

双氧水(过氧化氢)属爆炸性强氧化剂。双氧水本身不燃，纯品化学性质稳定。但接触催化杂质时发生如下分解放热反应：

H202一H20+1/202+54.25 kJ·tool一

双氧水的温度和浓度越高，分解速率越快，因此一旦诱发了分解，则分解随着放热和温升自行加速，分解加剧，此连锁反应直至分解完全。在密封条件下，双氧水大量的潜热使水迅速蒸发，生成高温水蒸汽，此时水蒸汽的体积相当于液体水的数十倍至数百倍[3] 3，可使容器内的双氧水、氧气和水蒸汽产生高温高压导致容器爆炸。双氧水与许多无机化合物或杂质接触后都会迅速分解，放出大量的热量、氧和水蒸汽而导致爆炸。大多数金属(如铁、铜、银、铅、汞、锌、钴、镍、铬、锰等)及其氧化物和盐类都是双氧水分解的活性催化剂，尘土、香烟灰、碳粉、铁锈等也能加速分解。双氧水能与可燃物反应放出大量热量和氧气而引起着火爆炸。双氧水在pH值为3.5～4.5时最稳定，在碱性溶液中极易分解，在遇强光，特别是短波射线照射时也能发生分解。当加热到100℃以上时，开始急剧分解。双氧水能使有机物燃烧，它与许多有机物如糖、淀粉、醇类、石油产品等形成爆炸性混合物，在撞击、受热或电火花作用下能发生爆炸。浓度超过74%的双氧水，在具有适当的点火源或温度的密闭容器中，会产生气相爆炸。

3.2 罐体不符合贮存要求

承运单位的2个集装箱罐是按工作介质为轻质燃油的技术标准进行设计和制造，制造时未经固化处理，内表面焊缝未经打磨，焊接飞溅物、焊渣(金属氧化物)等未彻底清理，内表面未作抛光和钝化处理。罐体靠封头环缝下部左右两侧各装设有1个排料阀，其法兰密封垫为普通橡胶板制作(因2个罐体上的人孔盖板均已被炸飞未找到，按经验判断其密封垫也应是普通橡胶板)。经取样以柳州盛强化工有限公司50%双氧水浸泡试验，此橡胶料与双氧水一接触即发生明显的反应，产生大量气泡。据承运单位事后的证明材料，这2台罐于2007年3月购回，曾于5月初装过粗苯，5月30日装过32%烧碱，之前使用的茂名某商贸有限公司在用期间装载情况未能查证。6月2日在装载双氧水前仅采用灌满水的方法进行冲洗。综上所述，与罐体有关的事故原因可能有以下

几个因素：

(1)集装箱罐系按工作介质为轻质燃油技术标准设计、制造，材质和制造工艺及罐体结构均不适合装载双氧水。罐体无测温装置，排气孔过小且无防尘罩等。

(2)由于奥氏体不锈钢罐体未经固熔处理，焊接热影响区在使用中接触敏感物质可产生晶间腐蚀，且内表面未经抛光和钝化处理。装入双氧水后，因腐蚀作用溶出的金属离子和附着在表面的焊渣等杂质可对双氧水的分解起到催化作用，因排气孔太小，分解产生的高温高压蒸汽和氧气不能及时有效排放，导致罐体超压爆炸。

(3)集装箱罐左右两侧的出料阀及人孔盖密封垫均采用普通橡胶垫。普通橡胶为高分子可燃有机物质，可诱发双氧水发生连锁放热分解反应，导致爆炸。

(4)该集装箱罐在此前曾装载过粗苯和32%烧碱，在此次装入双氧水前仅采用灌水方法冲洗，因冲洗不彻底(如法兰连接处)，残余的碱性物质与双氧水发生分解反应，导致爆炸。

3.3 管理疏漏

(1)罐装双氧水前，未对罐体适宜性进行技术性检查，没有判断其是否符合装载双氧水的要求。

(2)对罐内是否存在有害残留物(杂质)没有有效的检验手段。

(3)产品出厂未提供《化学品安全技术说明书》和《化学品安全标签》。

(4)运输人员未接受培训就取得了资格证书，其中既有发证机关的管理疏漏，也与承运单位的不重视有关，致使运输人员缺乏相关知识，对突发事故束手无策，这也是造成本次事故的重要原因。4 有关双氧水运输安全的几点建议按双氧水的特殊要求进行设计和制造，罐体材质应使用超低碳奥氏体不锈钢，内表面应经抛光和钝化处理。排气孔的泄放量应根据罐体容积进行计算确定，排气管上应带有防尘装置，罐体上应设有测温装置。人孔、出料阀法兰密封垫应采用聚四氟乙烯或钝铝等与双氧水不发生催化作用的材料。

(2)充装单位对前来装运双氧水的罐体应进行技术性检查，对罐体材质和结构、制造工艺不符合装载双氧水要求的应不予充装。

(3)执行充装前取样检验制度。在每次罐装双氧水前，均应对罐内的残留物取样进行定性分析，凡残留物不是双氧水或混入杂质的，必须对罐内进行彻底清洗。

(4)专罐专用。双氧水生产企业应与使用单位或经销单位约定，尽可能使用固定的槽罐装运，实行专罐专用;如使用社会运输，则应对罐体提出相应的技术要求。

(5)产品出厂时必须随车提供化学品安全技术说明书，在罐体上应有安全标签。

(6)司机和押运员必须经过正规的危险化学品安全知识、危险化学品运输安全知识培训，并经考核合格，掌握危险化学品安全知识后方可持证上岗。

延伸阅读：

过氧化氢在高温或杂质催化作用下，开始热分解反应，生成的氧气和水蒸气使罐体内压力增大，与此同时分解潜热使液体温度升高；温度升高又进一步加速分解反应，使罐内压力越来越大，最终导致反应失控或热爆炸。容器内部压力最终冲破槽罐的薄弱部位时，罐内气相介质通过裂缝高速喷出，并发出“嘶嘶”的声音。槽罐泄压时，由于内外存在压力梯度，容器内压力急剧下降，导致气液平衡破坏，从而导致罐内气体压力下降，过氧化氢大量的潜热使储罐内液体急速沸腾蒸发产生爆沸。此时水蒸气的体积相当于液体水的数十倍至数百倍，导致容器内压力骤增，最终使储罐产生脆性破坏，罐体碎片四处飞散，并产生巨大冲波，造成巨大破坏。结合近年来发生的一系列过氧化氢爆炸事故，国内外学者对其事故模型，热爆炸机理以及工艺过程中的热风险评估进行了大量的理论和实验研究。

危化品装卸车相关安全要求：

1、运输人员必须经主管部门培训合格，掌握一定的危化品安全知识和应急措施，取

得《道路危险货物运输操作证》，持证上岗。

2、运输危化品人员装卸时必须佩戴与其危险货物相适应的劳动防护用品。

3、危险化学品运输车辆槽罐必须按规定检验，有检验报告证明书。

4、危险化学品运输车辆排气筒处必须装有阻火装置。

5、危险化学品运输车辆安全警示标示齐全，有安全标签及安全技术说明书。

6、装卸时必须挂接静电导线，静电导线与车体相连部分不得有油漆等，确保静电输出。

7、装卸时流速不可过快，按危险介质适当控制，避免液体流速过快在管道内冲刷产生静电。

8、夏季装卸前，罐车必须静止且打开装卸孔10分钟以上再作业，避免罐体经长时间暴晒后内部受热液体体积膨胀而发生事故。

9、装卸现场严禁吸烟，严禁带火种，低闪电，高危险性的介质装卸建议没收司机人员打火机等火源。

10、装卸平台操作柱、照明等电器线路必须防爆。

11、装卸人员不得在装卸期间擅自离开现场，必须时时监护。

12、其他。

机电工程部安环科