复杂环境中的烟囱双向折叠爆破拆除.pdf

第3 1 卷第1 期 爆破 V o l 3 1N o 1 2 0 1 4 年3 月B L A S T 矾G M a r ．2 0 1 4 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 4 ．0 1 ．0 2 0 复杂环境中的烟囱双向折叠爆破拆除 魏忠义1 ，顾家菔2 1 ．中国矿业大学爆破公司，徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．江苏盱眙交通局，盱眙2 1 1 7 0 0 摘要介绍了在一侧邻近变电所，其余三个方向均有输电线路，倒塌范围狭窄的复杂环境条件下对高5 0m 砖混结构烟囱进行爆破拆除的实践。通过采用双向折叠爆破技术，合理选择上下两个爆破切口位置、切口形 式、孔网参数、单孔装药量及最大一响药量；并设定上下两个爆破切1 21 ．5S 起爆时差；对爆破产生的危害程度、 范围进行了控制计算，采用了防飞石效果更加好的橡胶炮被作为主要防护材料；通过预拆除开设三角形定向窗 确保倒塌方向准确性的同时，减少炮孔数目和一次起爆药量，使烟囱顺利倒塌，爆破拆除取得成功。 关键词烟囱；折叠爆破；爆破切口；安全防护 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 4 0 1 0 0 8 9 ～0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fC h i n m n e yb yB i d i r e c t i o n a l F o l d i n go nC o m p l i c a t e dE n v i r o n m e n t W E IZ h o n g y i l ，G U ∥血扣2 1 ．B l a s t i n gC o m p a n y ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ，X u z h o u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a ； 2 ．X u y iR o a dT r a n s p o r tB u r e a uo fJ i a n g s uP r o v i n c e ，X u y i2 1 1 7 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A5 0mh i 。g hb r i c ka n dc o n c r e t ec h i m n e yn e e d e dd e m o l i s h i n gb ye x p l o s i v e ，l o c a t e di nn 龇r r o wa n d c o m p l i c a t e ds u r r o u n d i n g s ，a r o u n dw h i c he x i s t e dt r a n s m i s s i o nl i n e s ．T h eb i d i r e c t i o n a lf o l d i n gt e c h n o l o g yw a sc h o s e n w i t hr e a s o n a b l eu pa n dd o w nc u t sl o c a t i o na n dt y p e ，d r i l lh o l e sp a r a m e t e r s ，c h a r g ea m o u n tf o rp e rh o l ea n dm a x i m u m u n i tc h a r g e ．T h ed e l a yt i m eb e t w e e nu pc u ta n dd o w nc u tw a ss e ta s1 ．5S ．T h ee x t e n ta n ds c o p eo fb l a s t i n gh a z a r d w a sc a l c u l a t e ds t r i c t l ya n dp r o t e c t i v em a t e r i a l sW a sc h o s e nt op r e v e n tf l yr o c k ．T h et r i a n g u l a rd i r e c t i o n a lw i n d o wb y p r e t r e a te n s u r e dt h ec o n a p s ed i r e c t i o na c c u r a c y ，b u ta l s or e d u c e dt h eh o l en u m b e ra n dt h et o t a lc h a r g ea m o u n t ，w h i c h m a d et h ec h i m n e yc o n a p s e ds m o o t h l y ． K e yw o r d s c h i m n e y ；f o l d i n gb l a s t i n g ；b l a s t i n ge a t ；s a f e t yp r o t e c t i o n 1 工程概况 烟囱位于某矿风井旁边的农田里，为砖混结构， 高5 0m ，底部直径4 ．3 6m ，壁厚0 ．7 2m 、内衬 0 ．2 4m 。烟囱周围环境复杂 图1 ，南北两侧9m 各有通往矿井的供电高压线，东面距通往村庄输电 线路3 2m ，西面距矿井的变电所2 9m 。该烟囱以废 收稿日期2 0 1 3 0 9 1 3 作者简介魏忠义 1 9 6 3 ～ ，男，工程师，主要从事拆除爆破、岩土爆 破施工与研究， E m a i l k d b p g s 1 6 3 ．t o m 。 弃多年，底部外层砖风蚀严重，如遇大风、降雨等自 然性灾害天气有随时倒塌的危险，严重威胁矿井生 产安全和民用电力安全，因此决定爆破拆除。 2 爆破方案和切口参数 2 ．1 爆破方案 由于烟囱四周均无能供定向倒塌的足够宽大的 场地，因此将首选方案定为折叠倒塌。考虑到南北 两侧高压线距离烟囱非常接近，并避免西侧变电所 受较大振动影响，决定采用上段向东倒塌下段向西 万方数据 爆破2 0 1 4 年3 月 倒塌的双向折叠倒塌方案。 N ．． 水 。 f oD 。。f 。 I j 一2 9 一入一 3 2 一 ＼高压 一 №’ ，。|．●- l 图1 爆破拆除环境 单位m F i g ．1B l a s t i n gd e m o l i t i o ne n v i r o n m e n t u n i t m 根据倒塌距离尺寸，将上段爆破切口位置定在 基底2 1 ，0m 处，将下段爆破切口位置定在距基底 1 ．5m 处。如图2 所示。采用延期爆破法，使2 9m 上段烟囱首先倒向距离较大的东侧空地，而使下段 烟囱随后向西倾覆。 下部切口 图2 爆破切【] 示意图 单位m F i g ．2B l a s t i n gi n c i s i o n u n i t m 2 ．2 切口参数 1 切口高度H 。按以下公式分别计算上、下 爆破切口的高度o H 1 ．5 ～3 ．o a 1 式中，6 为烟囱壁厚，m 。 上部切口处壁厚6 ． 0 ．3 7m ，计算得上部切口 高度为H 。 0 ．9m 。同样，下部切口处壁厚6 下 0 ．7 4m ，计算得上部切口高度为H 下 1 ．4m 。 2 切口长度￡’。爆破切口采用下式确定心J 1，， ￡ L ’ ￡ 2 么j 式中￡为烟囱周长，m ；L7 为设计爆破切口的长度，m 。 经计算得，上部切口长度L ’． 6 ．6m ，实取 6 ．5m ；下部切口长度L ’下 8 ．2 2n l ，实取8 ．3m 。 对两处切口进行强度校核表明，切口处支撑强 度满足安全要求。利用经纬仪在烟囱外壁上准确测 定上下切口的倾倒中心线，沿倾倒中心线向两侧对 称布置切口范围。 3 爆破参数和起爆网路 3 ．1 爆破参数 1 炮孔深度Z 。炮孔深度按下式计算 3 经计算得，上部切口炮孑L 深度Z 。 0 ．2 4 6m ，实 取为0 ．2 5m ；下部切口炮孔深度z 下 0 ．4 9 3m ，实取 为0 ．5m 。 2 炮孔直径d 。炮孑L 直径取d 3 8m m 。 3 炮孔间距o 。炮孔间距设计以防止冲炮为 原则，考虑到烟囱风蚀较严重，取上部切口炮孔间距 口E 0 ．3 5c m ，下部切口炮孔间距。下 0 ．4 0o m 。 4 炮孔排距b 。炮孔排距按b 0 ．8 a 计算，则 上部切口b 上 2 8e m ，下部切口b 下 3 2c m 。实取 b 上 3 0c m ，b 下 3 5o m 。 5 单孔药量。单孔药量按下式计算 Q a b q 8 4 式中，9 为单位耗药量，取8 0 0 1 0 0 0g ／m 3 。 计算得，上部切口单孔药量Q ． 3 4 ．9 7g ，实取 为3 5g ；下部切口单孔药量Q 下 1 0 3 ．6g ，实取为 1 0 4g 。 本工程采用2 。岩石粉状乳化炸药，为保证爆破效 果，上下切口均采用梅花形布孔，如图3 和图4 所示。 侧向rj 心线 坝创‘3 心线 侧向cb 心线 预拆窗1 2 1 ／伺可厂t 讣＼ 1 0 ．5 5_ L 丝 陋 0 ．4 5 I | k ●’●_ 一 恒 一 5 ． 一 图3 上部炮孔布置图 单位m F i g ．3 T h eu p p e rh o l el a y o u td i a g r a m u n i t m 侧向中心线倾倒中心线侧向中心线 图4 下部炮孔布置图 单位m F i g ．4 T h el o w e rp a r to fb l a s th o l el a y o u t u n i t m 2 p I IT￡ 万方数据 第3 1 卷第1 期魏忠义，顾家菔复杂环境中的烟囱双向折叠爆破拆除 9 1 3 ．2 起爆网路 为避免感应电流引起网路误爆，采用孔内延期 的非电导爆管起爆系统。上下切口炮孔均采用半秒 延期管，其中上切1 3 炮孔用第1 段共3 7 发，下缺口 炮孔用第4 段5 8 发，上下切口间延期时间间隔 1 ．5S 。使用四通作为连接元件，采用混联起爆破 网路。 4 安全校核 4 ．1 爆破振动 由爆破直接引起的振动按下式计算∞1 V k k ，f 贮1 “ 5 ＼R ， 式中y 为振动速度，c m ／s ；后、a 是与地形地质条件 有关的系数和指数，取七 1 1 6 ，a 1 ．6 4 ；七’为修正系 数；Q 为最大一响药量 下部缺1 3 ，Q 6 ．0 3 2k g ；R 为爆点距被保护对象的距离，R 2 9m 。 经计算，得V 0 ．6 2c m ／s 。 另外，烟囱倒塌引起也同样引起地面振动，这一 振动主要由烟囱上半部分引起，因此只做上半部分 塌落时所引起的振动计算H ] 『 堡 下 K K If 型1 ∽} 6 L ＼o r ／ J 式中K 为塌落引起的地面振动速度，c m ／s ；M 为坠 落最大块体的质量，取上部总重量的1 ／1 0 ，即 1 7 ．7t ；日为构件下落高度，H 2 1m ；R 为脱落中心 距最近保护对象距离，R 2 9m ；K 、口为塌落振动速 度衰减系数和指数，分别取3 ．9 和一1 ．6 6 ；盯为地面 介质的破坏强度，M P a ；g 是重力加速，9 ．8m ／s 2 。 经计算，得K 0 ．3 8c m ／s 。 因此，烟囱爆破引起的直接振动和塌落振动都 小于安全标准，满足安全要求。 4 ．2 爆炸冲击波安全距离 考虑到上部爆破切口距输电线路较近，爆炸冲 击波会造成电线扰动，有可能使电线缠绕造成短路， 因此只计算上部爆炸冲击波的距离，按下式计算∞j R K Q 加 7 式中尺为安全距离，m ；Q 为装药量 上部缺1 3 ， Q 1 ．2 9 5k g ；K 为系数，取K 2 ．0 。 经计算，得R 2 ．2 8m ，满足安全要求。 4 ．3 飞石距离 飞石距离按下式计算M 』 R 7 0 q n 5 8 8 式中，q 为单位耗药量，q 0 ．9k g 。 经计算，得R 6 5 ．8I n 。因此，在无任何覆盖的 条件下，爆破飞石尤其是在上部切口处的飞石大大 超过现场所允许的距离，需要加强防护。施工中把 扎有两层草袋的荆笆挂于布有炮孔的墙外，外面再 挂一层荆笆。对窗口处亦挂两层荆笆，所有荆笆之 间用铁丝串在一起。为防止覆盖物飞出挂在电线 上，在覆盖物的下方坠上一定重量的物体。 5 爆破效果 起爆后，在偏心力作用下，上部烟囱开始向东侧 倾斜并逐渐加速，折断后烟囱头部向下坠落。在上 部烟囱倾斜约2 0 。时，下部切1 3 爆炸，下段烟囱以定 轴转动方式向西倾倒。烟囱倾倒方向完全符合预先 设计要求。上段烟囱在倒塌击地后解体充分，稍加辅 助破碎便可装运。下段烟囱除靠近地面一段需二次 破碎外，其他部位破碎也较充分。烟囱西变电站完好 无损，正常使用，未受任何影响。烟囱南北两侧高压 线和东侧民用电线未受到飞石影响，保持完好。此次 爆破完全符合设计要求，取得了满意的爆破效果。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 马红卫，刘鹏虎，郑建礼．电厂烟囱及主厂房控制爆破 拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 1 1 ，1 7 3 6 9 - 7 3 ． [ 1 ] M AH o n g - w e i ，L I UP e n g h u ，Z H E N GJ i a n l i ．C h i m n e ya n d t h em a i np l a n tc o n t r o l l e db l a s t i n g [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ， 2 0 1 1 ，1 7 3 6 9 - 7 3 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 王旭光，主编．爆破设计与施工[ M ] ．北京冶金工业 出版社，2 0 1 1 4 2 0 ． [ 3 ] 顾毅成，主编．爆破工程施工与安全[ M ] ．北京冶金 工业出版社，2 0 0 4 2 1 5 - 2 1 6 ． [ 4 ]周家汉．爆破拆除塌落振动速度计算公式的探讨[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 1 1 4 ． [ 4 ] Z H O UJ i a ．b a n 。B l a s t i n gv i b r a t i o nv e l o c i t yf o r m u l as l u m p D i s c u s s i o n [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 4 ． i n C h i n e s e [ 5 ]高尔新，杨淑仁，主编．爆破工程[ M ] ．北京中国矿业 大学出版社，1 9 9 9 ． [ 6 ]刘殿中．工程爆破手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 9 ． 万方数据