在本文之前 在开始本文的写作之前,笔者与编辑人员曾经为了是否要撰写本章而经过了多次的讨论,不写,则整个特战讲座不免有遗珠之憾,写,内容的尺度与深度则需多层考量,过於肤浅则易流於表面,过份详实,则又恐有心人士利用资讯制造问题,虽然於现代的网际网路中关於爆破资讯并不难取得,但身为接受过训练的人员与媒体传播者的双重身份,笔者有义务也有责任,对於管制爆破相关资讯的外流尽一份心力。
因此在开始本章之前特别於此声明,本章内文中,所有关於爆破物的成份与制造等资讯,都将作适度的保留与资料的更动,使有心人想以本章所撰资讯制造炸药将不可行,亦不使其制造过程会产生任何有害自身或他人之可能性发生。
本文将针对爆破的使用方法,任务应用与执行细节进行说明,另,本文所提及之物理公式及应用原则将尽可能详实,以期各位能更真实的了解爆破的困难与精密度。
发展、源起与新定义
讲到爆破,其最早的起源当然又得提到古代中国人的智慧了, 但每次想起就会联想 後代子孙的不肖,不但科技被人追上,还 被迫忍了两百年的屈辱,唉,中国啊!中 国!何时才能再强大 呢?早在一千百年前的唐代(西元682年),中国的的大医学家 孙思邈便在「丹经」一书的『伏硫磺法』中详细的记载着将木炭 、硫磺及硝酸钾以 15:75:10 的固定比例混合後,燃烧的速度会 相当的快而且稳定,而且能产生火焰 与高热,唐代的丹士们认为 硫磺含有猛毒,着火後「易飞」,难以「擒制」,号为 药中将军 ,必须经过伏火之後,脱去黑褐二色,使其呈金黄色、朱砂色或 雪白才能 使用,以现今所使用的化学式表达,此处理过程为:
2KNo3(硝石)+2S(硫磺) →K2SO4+SO2(气体)+N2(气体)
,之後又发现如果将这些混合物装在密闭的纸筒後再加点燃, 则会发生很大的声响 ,由於声音很像将竹子放进火堆里烧之後, 竹节爆开的声音,所以这个东西就叫做爆竹,成为几千年来中国人 的节庆项目中不可或缺的娱乐助兴道具,而那个混合物则是一切爆破的根本源头——黑火药。
但黑火药的发展从被发明到成为爆破用炸药之间,超过了一千三百年的时间,其中有近一千年的时间,黑火药并未认真的成为军事用途, 到了十五世纪未,蒙古大军西进,创建了人类史上空前绝後的庞大帝国 ,其版图涵盖了当时人类己知陆地的五分之四,与全球陆地面积二分之一 ,所依恃的除了那支强悍的蒙古精锐骑兵外,另一 项利器就是火炮, 横跨中亚细亚,直逼维也纳城下,沿路所有城堡,都不敌火炮的 强大 破坏力,不但打破了封建的城堡建制,也结束欧洲的黑暗时代,开始了文明史的另一页。
爆破手的训练从化学课开始,首先学的是化学成份,所有炸药 都不脱多种化学物质 的化合或混合,那些物品混合那些物品会 成为炸药是第一课,首先要学的是化学物本身 的稳定性与安全系数 ,现代所用的炸药主要是以硝基、硝酸脂基与硝氨基等酸性物 质为 主轴的所化合,可长时期安全稳定并存而不产生急速氧化作用的 各式炸药,其 中的单质炸药以 TNT(Trinitrotoluene,三硝基甲苯,C7H5N2O6) 、HMX(Octogen, 环四甲基四硝酸,C4H8N8O8)、 PETN(Penthrite,国内一般野战单位称之为澎特尔 ,联勤等後勤生产单位则译为 奔特尔,而中国大陆则译为太安,C5H3N4O12)、 RDX (Hexogen,国内一般直译为海扫更,而中国大陆则译为黑索今,C6H6N6O6) 等四种 基本单质炸药,其中除了 TNT 可直接装药外,其他皆以 混合炸药的模式或经钝感处 理後装填使用,而由於 TNT 的性质安定, 威力强大,所有的爆破威力都以 TNT 的爆 炸威力作比较计算,而并算其爆压、速度(m/s、ft/s)与威力(kg/cm2、lb/in2、kn/in2 ),而这也是爆破手所用学的第二课——数学。
由於所有的爆破能量皆以 TNT 为标准,因此炸掉同体积、同材质 的物品时,我们通 常会以「需 TNT 多少量」以说法,但事实上, 大部份的现代爆破用炸药都已不使用 纯 TNT ,而以其他体积更小威力 更大的新式炸药取代之, TNT 的威力值己经成为一 个参数值,例如 同样一公吨的 TNT 与奥克托炸药相较,奥克托就相当於 1.5 公吨的 TNT 爆炸威力,而奥克托炸药以适当比例混合 TNT ,则能比纯 TNT 多出 75% 的威力, 除了稳定之外,更重要的是能在最短时间内 释放出最大能量,轰炸广岛与长崎的那两 颗原子弹就是以这种炸药 包覆铀 235 球体,作为原子分裂能量的起爆使用,而由於体 积小, 威力大,对於有体积考量的用途,奥克托更是最佳考量之一, 例如炸弹、炮 弹与地雷等军用弹头成份,而制造简便,成本低 的优势,各国军方都大量的制造并 使用奥克托炸药、另外, 前面所提到的四种基本单质炸药以不同比例、不同组合的 混合与 化合後所产生的炸药威力也各不相同,而计算这些不同的组成与 威力时,请 别忘了一切科学之母的数学,若您在学校时成绩不好 ,数学老是鸭蛋,而还想学做 炸弹的话,唔,记得先买保险, 受益人就写我吧!
爆破的第三课其实还需再细分为各种材质的结构计算,而针对 各种可能施用於永久 性或半永久性军事用途的材质後,大致可 分为木材、铁材、混凝土/砖石建物叁大类 ,而其强度则如同 前列顺序,木材最低、铁材次之、混凝土/砖石最强,而若是 混合 建物则依主成份计算,或各半则依较强者计算,但若是 全铁皮的建物则不可能使用 炸药炸毁,此种中空式建??则以 气爆加以摧毁会是较佳的选择,以下我们就来谈谈 有关材质 的爆破相关知识。
木材爆破
爆破的木材包括了原木与建物用木,而其基本则为圆形与方材两种外型 ,不论是树 干原木、主梁、衍木、直柱、列柱都为本节所讲范围内, 而爆破种类则又分为外部 装药与内部装药两种,一般而言,若欲使木材 倒向指定方向,则采外部装药,装药的 方向即为木材所倒的方向, 除非木材过细或风力、蛀蚀等自然因素影响,而外部装 药事实上还要 再细分为裁断装药与障碍装药,裁断装药一般指适用於大型、单一 且 独立的木材,而障碍装药则应用於受爆物周遭有其他因素可配合运用 或不需造成完 全破时使用,例如木材建物的重力爆破拆解时即应用於障碍装药; 而内部装药则应 用於各种无法使用外部裁断装药或重力爆破时使用, 内部装药要注意的事项是,当 装药过大而无法容於一孔时,则应平行的 装於两孔内,切不可以交叉或非平行装药 ,而且两平行孔间皆应装设续起 爆药包,并注意引信与雷管起爆时间,确保两装药 包能同时起爆,以达效果 ,以免造成无法裁断或倾倒於非预期方向。
外部裁断装药
P=0.25 D2,其中 P 表示所需的 TNT 药量,以 eb 为计算单位, 而D则代表圆木的半径或 方型木的短边,以寸为计算单位, 此一公式为英制计算公式,而公制的计算公式则 为: K=D2/550,其中K表所需 TNT 药量,以公斤为单位,而D则代表圆木的半径 或方型木的短边, 以公分为计算单位;而若是使用C4塑胶炸药时 则需先考量爆破木的大小,当圆周小 於5??5寸(16.51cm)时装药 计算公式为 P=C,而当圆周大於5??6寸(16.76cm),小於9??3寸(28.19cm)时, P=0.34C3,其中的 P 表示所需的 C4 塑胶炸药量,以 lb 为单位,而 C 则代表圆周长度 ,以??为 计算单位,由於塑胶炸药的可塑性与雷管插入位置的因素考量, 一般而言,大於一磅 (0.454kg)的塑胶炸药并不容易被单一雷管与 引信一次完全引爆,而若使用一支以 上的雷管与多重点火引信, 则可能会产生安全问题,因此,过大的目标通常是不会 以 塑胶炸药引爆的,另外,塑胶炸药的威力强大,使用体积过大 则会对爆破人员产 生危险(因为引线拉得过长,则可能会产生讯号 传达不良的问题),事实上,3cm3 的 C4 塑胶炸药(大约一颗臼齿大小), 就可以将一辆 2000C.C. 的小汽车炸的无法修复 ,因此爆破手在计算装药时 ,也需考量是否过量的问题,否则後果将不堪设想。
内部装药
P=0.004 D2,其中 P 表示所需的 TNT 药量,以 eb 为计算单位, 而 D 则代表圆木的半径 或方型木的短边,以寸为计算单位, 此一公式为英制计算公式,而公制的计算公式 则为: K=D2/3500,其中 K 表所需 TNT 药量,以公斤为单位,而D则代表圆木的半径 或方型木的短边 ,以公分为计算单位;内部装药的要点在於装药位置,是否完整的置於结构中心位 置或接近施力点或抗力点, 并注意钻孔的深度是否足够,钻孔的位置与深度也需经过 计算, 对於矿工与开路工程式师而言,「炮眼」的位置施工是否完善, 往往会影响整个爆破工程的成功与否,因为炸药威力的稳定比起 人施工的稳定来讲,实在是好的多了,而内部装药的体一般都不会太大, 以方便施工与引爆,另外,还有一些应注 意事项,我们会在下面说到。
所谓的铁材,泛指所有的工字梁、组合梁、钢板、直径 2寸或 6公分以上的钢棒 、钢 缆、钢索、铁??等建材,而由於受炸物本身的强度甚高,所以我们也不用 考量内部装 药的问题,一律是以外部装药来考量,而且一定是裁断装药,当然, 公式也是分英 制与公制,以单一铁材的裁断装药来看,其计算公式为 P=0.375A,其中 P 其表示所需的 TNT 药量,以 lb 为计算单位与木材的计算单位略有不同, 乃 是因为若以 eb 表示则求得的数值会过高,因此改以 lb 代表,而 A 则代表铁材的 横断 面积,以平方寸为计算单位,此一公式为英制计算公式,而公制的计算公式则为 : P=A/38,其中 P 表所需 TNT 药量,以公斤为单位,而 A 则代表铁材的横断面积, 以平方公 分为计算单位;而在爆破直径2寸或6公分以上的钢棒、钢缆、钢索、铁棍时 计算公 式就改为 P=D2,其中 P 表所需 TNT 药量,以 lb 为单位,而 D 则代表圆铁材的直径, 以寸为计算单 位,此为英制,公制的计算公式则为: P= D2 /14,其中 P 表所需 TNT 药量, 以公斤为单位,而 D 则代表圆铁材的直径,以公分为计 算单位,另外,若受炸物为 圆面积构形之铁材时(如下水道的人孔盖),则计算公 式则是: P=0.7854 D2,其中 P 表所需 TNT 药量,以公斤为单位,而 D 则代表圆铁材的直径,以公分为计算单位。
若是在爆破大片的墙壁或是数量多的桥墩时的装药计算公式为: N=W/2R,其中N代表 装药的个数,W为目标物个数,R为威力圈计算半径 ,而半径的计算则依装药的计算 而定,若装药是以英制, 则R所代表的半径值则为英尺,反之则为公尺,而若在计算时 , N值产生馀数时,或非整数时,其 N值小於1 1/4时,N值为1, 大於 1/4 则增加装药 个数,若 N值大於2,而小数大於0.5时, 则 N值加1,若不足1/2时,则舍去不计算。以 公式表示时, 公式如下:1>N>1.25,则N=1,而当1.25>N>2时,N=2, 而当2>N>2.5时, N=2,2.5N>3时,N=3,以下类推。
事实上建物的结构并不是那麽的单纯,除了单纯的混凝土外, 配合工字型钢梁、钢筋 、或各种强度不同的材料建??是正常的事, 尤其以现代的工程技术,造一座就有预 铸结合、T型接合、多重桥面 压合等一大堆名堂,更厉害的是各种不同技术建造的桥 段竟还 可以接在一起,最明颢的例子就是中山高速公路的汐止-五股段 的高架桥了 ,20km多一点的路桥,分别由四、五家不同的工程公司 以不同的造桥技术负责承包 路段、再整合在一起,由於使用的材料、 建物构型与强度皆不相同,要将其爆破势 必无法使用一种计方式就能计算, 因此,我们要提的便是专间针对桥梁的结构体所 适用的压力装药计算方式。
压力装药
压力装药是一种专门针对桥梁的T型梁柱与桥面间的接合点, 所进行爆破的计算方式 ,一般而言,此类结构都会以预力钢筋混凝土 所构成的单节结构体,下接桥柱、桥墩 、上载桥面、铁轨,了倍力桥外, 一般桥梁的施力点皆位於此处,也就是说,炸桥 要炸的就是这点最合适了, 而计算的公式则为: P=3H2T,其中 3为常数,P表所需 TNT 装药量,以 lb 为单位, 而H则代表T型衍的高度加上桥 面的厚度,以??为计算单位,而T为T型梁的宽度, 以??为单位计算,要注意的是, 此种装药最好用填塞法,以确保爆炸威力足够, 若无法使用填塞装药时,则装药量应 增加30%~40%佳, 而公制的计算公式则是: K=48H2T,其中 48 为常数,K表所需 TNT 装药量, 以公斤为单位,而 H 则代表 T 型衍的高度加 上桥面的厚度,以公尺为计算单位, 而 T 为 T 型梁的宽度,以公尺为单位计算,要注 意的是,此种装药亦最好用填塞法, 以确保爆炸威力足够,若无法使用填塞装药时, 则装药量应增加 30%~40% 佳, 但除此之外,压力装药还有要注意的许多事情。
在进行桥面爆破的压力装药操作时,需将每衍所需的装药, 装置於衍的中心线上, 所有装药均需於置车道上,并形成一直横列 於各个桥节接合处的中央,而若桥间接合 处的附盖物(或称之为椽材)、 接合缝或栏杆,会对上下串连的装药造成妨害时, 可直接将装药 设置於其上,而不必增加装药量;
其次压力装药的药计算是指於 受压 情况下所产生的爆压,因此压力装药最好是采用填塞装药, 若是时间、技术或其他 因素影响而无法施行填塞装药时, 则药量最少需提高 30%~40%,以确保威力足以摧毁 受炸物, 而填塞物可以土、沙直接填塞,若情况许可,则可事先预沙土装袋, 并确 装於设置炸药处上方有10寸(25.4cm)上厚度的沙袋,以保安全, 另外,压力装药的 爆炸威力,一般可将 T 值两倍宽的桥面炸毁, 而不必加药,而若配合桥柱炸桥作业 时,则 T字梁的压力装药先炸, 再来才是桥柱、桥墩,如此的顺序,在装孳量的计算 与操作无误的情况下, 将能使受炸的桥柱完全坍塌,以使任务的执行完成。
混凝土/砖石建物爆破混凝土/砖石建材,泛指所有的天然岩石、石块、土堆、人造的、 砖砌建??、钢筋混 凝土结构的桥墩、桥柱、墙壁、房舍、基台等 永久与半永久性工事、建??物、结构 体,而由於成份实在有太多种 组合与强度,我们先来谈谈纯单一成份的结构物,以 英制的公式来表示就是 : P=R3KC,其中 P 表所需 TNT 药量,以 lb 为单位(如 P 小於50,则药量需增加10%) ,而 R 则 代表破坏威力圈半径以??为单位,K则为物料抗力系数(表一), C则表填塞系数( 表二),而公制的计算公式则为 K=R3MC,其中K表所需 TNT 药量, 以 kg 为单位(如K小於22.5,则公斤药量需增加10%),而 R 则代表破坏威力圈半径 以公尺为单位,M则为物料抗力系数(表一),C则表填塞 系数(表二), 以上的两个公式指的是单一装药,独立爆破点的使用,若是大片的 墙壁 或是数量多的桥墩等受炸物的装药计算公式则又不同。 若是在爆破大片的墙壁或是数量多的桥墩时的装药计算公式为: N=W/2R,其中N代表 装药的个数,W为目标物个数,R为威力圈计算半径 ,而半径的计算则依装药的计算 而定,若装药是以英制, 则R所代表的半径值则为??,反之则为公尺,而若在计算时 , N值产生馀数时,或非整数时,其 N值小於1 1/4时,N值为1, 大於 1/4 则增加装药 个数,若 N值大於2,而小数大於0.5时, 则 N值加1,若不足1/2时,则舍去不计算。以 公式表示时, 公式如下:1>N>1.25,则N=1,而当1.25>N>2时,N=2, 而当2>N>2.5时, N=2,2.5N>3时,N=3,以下类推。
事实上建物的结构并不是那麽的单纯,除了单纯的混凝土外, 配合工字型钢梁、钢筋 、或各种强度不同的材料建??是正常的事, 尤其以现代的工程技术,造一座就有预 铸结合、T型接合、多重桥面 压合等一大堆名堂,更厉害的是各种不同技术建造的桥 段竟还 可以接在一起,最明颢的例子就是中山高速公路的汐止-五股段 的高架桥了 ,20km多一点的路桥,分别由四、五家不同的工程公司 以不同的造桥技术负责承包 路段、再整合在一起,由於使用的材料、 建物构型与强度皆不相同,要将其爆破势 必无法使用一种计方式就能计算, 因此,我们要提的便是专间针对桥梁的结构体所 适用的压力装药计算方式。
压力装药是一种专门针对桥梁的T型梁柱与桥面间的接合点, 所进行爆破的计算方式 ,一般而言,此类结构都会以预力钢筋混凝土 所构成的单节结构体,下接桥柱、桥墩 、上载桥面、铁轨,了倍力桥外, 一般桥梁的施力点皆位於此处,也就是说,炸桥 要炸的就是这点最合适了, 而计算的公式则为: P=3H2T,其中3为常数,P表所需 TNT 装药量,以 lb 为单位, 而H则代表T型衍的高度加上桥 面的厚度,以??为计算单位,而T为T型梁的宽度, 以??为单位计算,要注意的是, 此种装药最好用填塞法,以确保爆炸威力足够, 若无法使用填塞装药时,则装药量应 增加30%~40%佳, 而公制的计算公式则是: K=48H2T,其中 48 为常数,K表所需 TNT 装药量, 以公斤为单位,而 H 则代表 T 型衍的高度加 上桥面的厚度,以公尺为计算单位, 而 T 为 T 型梁的宽度,以公尺为单位计算,要注 意的是,此种装药亦最好用填塞法, 以确保爆炸威力足够,若无法使用填塞装药时, 则装药量应增加 30%~40% 佳, 但除此之外,压力装药还有要注意的许多事情。
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