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第2 7 卷第3 期 爆破 V o l - 2 7 N o ．3 2 0 1 0 年9 月 B L A S T I N G S e p ．2 0 1 0 I f i l lI l ●_ - _ ●_ I I _ _ _ _ ●_ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ●_ - ●_ _ _ _ _ I _ _ ●_ ●- _ - _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ - ●●_ _ 一 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 0 ．0 3 ．0 1 8 复杂条件下4 座烟囱拆除爆破宰 齐宪秀1 , 2 ，张义平1 ”，池恩安1 , 2 , 3 , 4 ，魏兴4 1 ．贵州大学矿业学院，贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．贵州非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵阳5 5 0 0 0 3 ； 3 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；4 ．贵州新联爆破公司，贵阳5 5 0 0 0 0 摘要阐述了在复杂环境下一次爆破拆除4 座5 0 8 0m 钢筋混凝土烟囱的安全技术设计及其防护。该 烟囱拆除爆破采用交叉复式、微差非电起爆技术，充分分析和测算了爆破振动、爆破飞石、空气冲击波等可能 的爆破危害及其安全距离，并采取可靠的预防措施，确保了周围建构筑物和相关人员的安全。 关键词拆除爆破；安全与防护；爆破振动；烟囱 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 0 0 3 - 0 0 6 4 一0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fF o u rC h i m n e y su n d e r C o m p l i c a t e dE n v i r o n m e n t Q IX i a n ．x i u l ”，Z H A N GH - p i n 9 1 ”，C mE n ．口n 1 ’2 ，3 ”，W E I 瓜昭4 1 ．M i n i n gC o l l e g eo fG u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 0 3 ，C h i n a ； 2 ．G u i z h o uK e yL a b o r a t o r yo fC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fN o n m e t a l l i cM i n e r a l R e s o u r c e s ，G u i y a n g5 5 0 0 0 3 ，C h i n a ；3 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ， W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ； 4 ．G u i z h o uX i n l i a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gL i m i t e dC o r p ，G u i y a n g5 5 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h es a f e t yd e s i g n i n ga n dp r o t e c t i o ni ne x p l o s i v ed e m o l i t i o no f f o u r5 0 ～8 0m r e i n f o r c e d c o n c r e t ec h i m n e ya tat i m eu n d e rc o m p l i c a t e d8 u r m t u l d i n 铲a ∞s t a t e d ．T h ec r o s s - d u p l e xn o n - e l e c t r i ci n i t i a t i o nn e t - w o r ki su s e d ．T h eb l a s t i n gv i b r a t i o n ，f l y i n gr o c k ，a i rs h o c kw a v ea n do t h e rb l a s th a z a r d sa r eg i v e naf u l la n a l y s i sa n d c a l c u l a t i o n s ，a n dt oe n s u r et h a tt h es u r r o u n d i n gb u i l d i n gs t r u c t u r e sa n da s s o c i a t e dp e m o u n e lw i t hr e l i a b l ep r e v e n t i v e K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；s e c u r i t ya n dp r e v e n t i o n ；b l a s t i n gv i b r a t i o n ；c h i m n e y 1 工程概况 贵州省六盘水市首钢水城钢铁 集团 有限责 任公司厂区内l 号、2 号、3 号烧结机有4 座钢筋混 凝土烟囱待拆除8 0m 高1 座、6 0m 高2 座、5 0m 收稿日期2 0 1 0 0 5 2 1 作者简介齐宪秀 1 9 7 0 一 ，女，在读硕士研究生，研究方向岩土工 程。E m a i l 6 2 5 9 9 8 3 9 3 q q ．c o m 。 基金项目国家自然科学基金项目 5 0 7 6 4 0 0 1 ；“十一五”国家科技 支撑计划项目 2 0 0 7 Q A B 0 0 0 0 8 ；贵州省教育厅科学研究 重点项目 黔教科2 0 0 6 2 0 3 高l 座，4 座烟囱的周围环境如下 5 0m 高主抽风机烟囱周围环境东面为荒山 坡，南面有烟道联接和构筑物，西面为荒山坡，北面 紧靠山壁。6 0m 高冷却风机烟囱周围环境东面距 3 0m 有构筑物，南面距1 0m 有待拆除构筑物，西面 距1 0m 处有待拆除构筑物，北面距1 0 0m 内为荒山 坡。6 0m 高冷却风机烟囱周围环境东面距3 0m 有待拆构筑物，南面距1 0m 有待拆除构筑物，西面 距1 5m 处有构筑物，北面距2 5m 有构筑物。8 0m 高冷却风机烟囱周围环境东面距1 0m 有待拆构筑 万方数据 第2 7 卷第3 期齐宪秀，张义平，池恩安，等复杂条件下4 座烟囱拆除爆破 6 5 物，南面距1 5m 处有构筑物和需保护的输送带，西 面距2 5m 需保护的输送带，北面距5m 有山壁和待 拆构筑物。如图l 所示。 道路 保护输送带2保垆输 高5 0 m O [ ] 肜 眵“羔荒山琏／／北 口为待拆除厂房 O 为待拆除烟囱 图I 待拆烟囱群周围环境示意图 工程要求在业主提供的拆除场地范围内确保4 座烟囱顺利倒塌，并保证首钢水钢在线生产设施、周 围住户及街道行人、设备、管网的安全。爆破拆除施 工环境比较复杂。 4 座烟囱均为钢筋混凝土结构，其结构特点见 表1 。 4 座烟囱筒身及基础材料为砼2 0 0 。，内衬用7 5 。 普通粘土砖，2 5 ’水泥石灰砂浆砌筑 8 0i n 烟囱为 5 0 。水泥石灰砂浆砌筑 ，烟道位于爆破切口中心对 称位置上，底部标高位于断面以上0 ．5m 处。 烟囱爆破方案为定向控制爆破拆除，如图2 所示。 烟囱拆除爆破参数见表2 。 表1 待拆烟囱结构参数 向一 a l ‘烟囱定向爆破拆除方案 b 2 。、3 。烟囱定向爆破拆除方案 c 4 。烟囱定向爆破拆除方案 图2 定向控制爆破拆除方案 单位m 表2 爆破参数 爆破切E l 采用正梯形，炸高为3m ，上切口长度 ￡。为分别为9 ．5m 、1 0 ．8m 、1 3 ．5m ，下切1 3 长度￡。 分别为1 2 ．5r l l 、1 3 ．8I n 、1 6 ．5m ，底宽为1 ．5m 的三 角形定向窗2 个，同时利用烟道口作为中心定向窗， 宽度为2I l l ，烟囱爆破切口如图3 所示。 爆破网路采用交叉复式非电起爆网路，烟囱孔 内装1 1 段非电雷管，烟囱孔外用l 段和5 段非电雷 管联接，烟囱间用1 6 段非电雷管进行延时，起爆顺 序为2 。一1 。一3 。叫’，前3 个总延时为9 2 0m s ，用 M F D 1 0 0 起爆器击发电雷管引爆非电网路，单段最 大起爆药量为1 5 ．3 5k g 。 烟囱距保护构筑物最近距离仅为2 5m ，爆破安 烟囱．n㈧WJ ／ 万方数据 爆破2 0 1 0 年9 月 全问题是要特别考虑，其爆破振动、爆破飞石、空气 冲击波等可能的危害因素必须给予充分分析并采取 可靠的预防措施。 定向 图3 烟囱爆破切口示意图 单位m 窗 2 爆破振动及控制 待爆4 座烟囱均为高耸建筑物，其在定向拆除 爆破中将先后产生爆破地震和烟囱倒塌触地时的触 地冲击振动，振动往往会造成被保护建筑构筑物的 损害，必须特别注意。 2 ．1 爆破地震效应 根据爆破安全规程规定，对于烟囱拆除爆破，应 同时考虑被保护对象所在地质点峰值振动速度和主 振震频率来判断爆破地震效应的大小。 质点振动速度一般应依据爆破技术设计，由下 式计算确定刮； 口 k k ’ 沏R “ 式中口为爆破时某处地面质点振动速度，c m ／s ；q 为最大一段起爆药量，k g ；R 为被保护对象到爆心的 最近距离，i n ；k k ’、a 分别为爆破地震波传播介质影 响系数和传播衰减指数，k k ’ 3 2 ．1 ，a i ．8 。 考虑到4 。烟囱总用药量及其距保护建筑物距 离最近，根据爆破网路，Q 1 5 ．3 5k g ，R 2 5n l ，因此 地面质点振速峰值计算出其振动速度为o ．5c m ／s 。 根据爆破安全规程规定，一般砖砌楼房和非抗 震大型建构筑物的安全允许速度为2 ．3 2 ．8c m ／s ，所 以烟囱的爆破地震效应不会对周围建筑造成不良影 响，不需要单独进行防护。 2 ．2 触地冲击振动 研究表明，爆破振动与建筑物倒塌触地冲击振 动有着明显的时间差，两者在波形图上存在显著的 界限。触地冲击振动的大小与建筑物质量、结构材 料、高度以及地面刚度有关。根据文献[ 3 ] ，触地冲 击振动速度可以按照下式计算∞圳 3 ，_ ⋯ d 0 ．0 8 0 q M0 2 9 H ／卧。“ 式中t ，’为倒塌体撞击地面时振动振速，c m ／s ；M 为 爆破体的质量，k g ；H 为爆破体重心高度，m ；R 为被 保护建筑物到倒塌体触地点的距离，m 。 考虑到待爆烟囱为钢筋混凝土结构，爆破后除个 别部位为散体外，基本可以认为是整体触地，因此按 最高烟囱的整体质量计算触地振动。4 。烟囱高度为 8 0m ，重心高度3 2 ．5n l ，质量为2 0 0 ．6 1 0 4 k g ，离倒塌 触地点最近距离为5 0m ，则烟囱倒塌撞击地面引起 最近保护点处计算地面振动速度为1 ．5 8c m ／s 。 实测典型爆破振动速度和触地振动速度见表3 。 表3 爆破震动测试结果 由表3 可见，现场测试的爆破振动速度均小于 计算速度，触地振动速度远远小于计算速度，所选用 的振动预测公式是正确的，由此给出的预测数据将 确保周围建筑物的安全。 烟囱在倾倒过程中除了考虑上述2 种振动外， 还应考虑到触地的同时还容易造成触地飞溅，而有 可能造成以外伤害。为了防止触地飞石的危害，该 工程在起爆前清理了预计倾倒范围内的砖石，并铺 设了缓冲垫层引。 3 爆破飞石及其预防 在爆破过程中，往往因技术设计和施工原因 如药量偏大、填塞不够等 而导致个别碎块脱离主 爆体而飞散出去，产生爆破飞石。通过对爆破飞石 距离与炸药单耗之间的数据回归分析，得到在无覆 盖情况下爆破飞石的抛掷距离为【．7 J L 7 0 q o 5 8 式中L 为爆破飞石抛掷距离，m ；q 为炸药单耗， k g ／m 3 。此次爆破中，最大炸药单耗为5k g ／m 3 ，由 此可计算出在无覆盖情况下爆破飞石的飞散距离可 达1 7 8m 。所以需要对爆破飞石采取相应的防护措 施，比如对烟囱的装药部位用胶皮网进行覆盖防护， 搭设双排竹排架，防止爆破飞石抛掷太远。 下转第7 2 页 万方数据 爆破2 0 1 0 年9 月 式中移为被保护物所在地质点振动速度，c m ／s ；k 为 与介质性质爆破有关的系数，k 3 2 ．1 ；k 。为修正系 数，取O ．2 5 ～1 ．0 ；Q 为微差爆破最大一段药量， 2k g ；R 为爆破振动安全允许距离，8r n ；a 为衰减系 数，此处d 取1 ．6 。 经计算，爆破所产生的振动在距离爆破点8m 爆破烟囱背面 民房出的质点振速为0 ．8e m ／s 。 此速度小于爆破安全规程规定一般建筑的允许振速 5c m ／s 。此次爆破主要保护的建、构筑物是安全的。 5 ．2 触地振动安全校核 为了减小爆破触地振动对周围建筑物的影响。 尤其是南面民房的安全，在爆破前，用拆除锅炉房的 废渣在烟囱倒塌部位铺上厚约0 ．5r n 的缓冲带。可 以大大减小烟囱触地是所产生的振动H 】。 5 ．3 爆破飞石安全 为了有效控制烟囱爆破产生的碎石飞溅，在爆 破前，将爆破缺口采用1 层竹笆加2 层加厚彩条布 包裹，这样可以有效阻止爆破产生碎石的飞溅。 6 爆破效果 由于爆破参数选择合理，爆破缺口设计精确，爆 破安全防护措施完善。经爆后检查，爆破没有对周围 建筑物等造成影响，爆破没有发生后坐现象，保证了 南面民房的安全。同时由于采取了适当的减振措施， 爆破触地振动也没有对周围建筑物产生影响。爆破 达到了预期的爆破效果，得到了相关单位的好评。 参考文献 [ 1 ] 郭纪宏．控制爆破爆破拆除电厂旧烟囱[ J ] ．爆破， 2 0 0 3 ，2 0 4 7 2 - 7 4 ． [ 2 ] 冯叔瑜，吕毅，杨杰昌，等．城市控制爆破[ M ] ．北 京中国铁道出版社，1 9 8 7 ． [ 3 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社．1 9 9 9 ． [ 4 ] 王玉杰．爆破安全技术[ M ] ．北京冶金工业出版社． 2 0 0 5 ． 上接第6 6 页 4 爆破冲击波防护 爆破产生的空气冲击波是一种压力很高的冲击 波，它的产生主要是由于爆破生成的爆炸产物的直 接作用于空气以及堵塞材料对空气的间接作用引起 的。空气冲击波会导致爆破点附近一定范围内建筑 物的破坏和人员伤亡，其安全距离可按下式计算o R k 沲 式中矗为系数，根据爆区周围环境情况，主要考虑 空气冲击波对爆破作业人员的影响，所以此处取 k 2 5 ；Q 为装药量，对于微差爆破网路，应取一段最 大起爆药量，故Q 1 5 ．3 5k g 。所以空气冲击波的 安全距离为6 2m ，在爆破作业时人员撤离到安全距 离之外，爆破产生的空气冲击不会对人员形成伤害。 5 结语 本次拆除爆破顺序为2 ’_ 1 ‘o ’一’，4 根烟囱 均按设计方向倒塌，爆破后烟囱筒体呈扁平状。由 于在起爆前采用胶皮网对炮孔部位进行覆盖防护， 杜绝了爆破时冲击波和个别飞石产生的危害。通过 合理的单耗选取、合适的装药结构、起爆方式及炸药 品种等措施来减小了地震效应，未造成周围建筑物 的破坏和人员损伤事故，达到了预期爆破效果。 参考文献 [ 1 ] 满建新，余德运．4 6m 砖烟囱设计后坐爆破拆除[ J ] ． 爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 8 1 - 8 3 ． [ 2 ]罗忆，卢文波，陈明．爆破振动安全判据研究综述 [ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 1 4 - 2 2 ． [ 3 ] 邓祖明，姜防．8 0 m 砖钢筋混凝土复合结构烟囱爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 6 7 - 6 9 ． [ 4 ]梁开水，赵翔，张志旭．导爆管起爆网路可靠度分析 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 6 ，3 5 5 2 2 - 2 4 ． [ 5 ]魏兴，池恩安，邹锐．复杂环境下钢筋混凝土双烟 囱爆破拆除技术[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 2 5 7 - 6 0 ． [ 6 ]乐松，池恩安．复杂环境下的冷却塔控制爆破拆除 [ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 4 8 5 2 ． [ 7 ]杨宝全，卢琦．控制爆破产生飞石的原因及其防治 [ J ] ．采矿技术，2 0 0 3 ，3 4 7 6 - 7 7 ． 万方数据