高温金属炉渣控制爆破技术研究与实践同温.pdf

第2 8 卷第4 期 2 0 1 1 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8 N o ．4 D e c ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 11 ．0 4 ．0 2 4 高温金属炉渣控制爆破技术研究与实践 张少光，王从银，王辛 工程兵学院，徐州2 2 1 0 0 4 摘要根据高温金属炉渣硬度高、难以穿孔、作业风险大等爆破难点，采取用氧气吹炮孔的方式由外向内 穿孔，运用不间断的冷却水降温法控制炉内温度。在爆破作业过程中，爆破装药外壳增加耐热石棉布、每次 起采用电起爆法起爆1 个药包、每次作业时间不超过1m i n 等措施控制装药内部温度确保了作业安全。同 时对爆破施工组织与安全防护方面进行了论述，提出了此类爆破的体会。 关键词高温炉渣；爆破参数；装药形式 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 1 0 4 0 0 8 7 一0 3 S t u d ya n dP r a c t i c eo nC o n t r o l l e dB l a s t i n g T e c h n i q u e so fH e a tM e t a l l i cS l a g Z H A N GS h a o - g u a n g ，W A N Gc o n g y i n ，W A N G - x i n T h eI n s t i t u t eo ft h eE n g i n e e rC r o p sP L A ，X u z h o u2 2 1 0 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h ed i f f i c u l tp o i n to fb l a s t i n go nh i g } lt e m p e r a t u r em e t a l l i cs l a g ，j u s t a sl h eh j g I lh a r d n e s s ，t h ed i f f i c u l tp e r f o r a t i o n ，t h eh i g hr i s ka n d8 0o n ．T a k i n gt h ew a y so fb l o w i n gt h eb l a s t i n gh o l e sf r o mt h eo u t s i d e i n w a r db yo x y g e na n du s i n gt h em e t h o d so fc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r eo ff u r n a c eb yt h eu n i n t e r r u p t e dc o l dw a t e r ． T a k i n gt h em e a s u r e st oe n s u r et h es 如t yb yc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r eo ff u r n a c eo fc h a r g e sd u r i n gt h eb l a s t i n g ， w h i c hi sa d d i n gt h eo v e n p r o o fa s b e s t o sc l o t ho nt h ec a s i n go fb l a s t i n gc h a r g e ，u s i n gt h ee l e c t r i cd e t o n a t o rt oi g n i t ea b l a s t i n gc h a r g ea n dt a k i n gl e s st h a n1m i n u t ee v e r yt i m ea n dS Oo n ．A tt h es a m et i m e 。t h ep a p e rd i s c u s s e dt h eo r g a n i - z a t i o no fb l a s t i n gc o n s t r u c t i o na n ds a f eg u a r d i n g ，s u g g e s t e dt h ee x p e r i e n c eO i lt h i sk i n do fb l a s t i n g ． K e yw o r d s h e a ts l a g ；b l a s t i n gp a r a m e t e r s ；f o r m so fs t r u c t u r eo fc h a r g e 1工程概况 徐州贾汪区工业园内海通特钢公司一大型矿热 炉高1 2m ，内部直径1 5m ，功率为2 7k V A 千伏 安 。该矿热炉是利用红土镍矿提炼精制镍铁的回 转炉。经过一年多生产，炉内已经积存l 一2m 多高 的炉渣。如果采用传统的机械施工方法清渣，需用 时半年左右，人力成本高，清渣周期长，效益差。因 此，业主决定采用爆破技术进行清渣。要求在不损 伤炉壁和电炉内的2 个电极的情况下，对炉渣实施 收稿日期2 0 1 1 - 0 9 一1 8 作者简介张少光 1 9 7 6 一 ，男，讲师，硕十研究生．主要从事地雷爆 破技术研究， E m a i l z s g c y 7 6 7 8 s i n a ．c o r n 。 爆破解体，并且能有效控制炉渣块度，方便人工和机 械清运。 2 工程难点 1 高温凝结物是一种金属与熔渣的凝聚物， 硬度较高、韧性较大，而且大多只有1 个自由面，普 通的合金钻头无法进行穿孔作业，爆破条件较差。 2 高温凝结物内温度一般为8 0 0 1o o oo C ， 有时达到2o o o ℃左右⋯。所以必须对爆破材料采 取特殊的隔热降温处理保证爆破安全，否则就会发 生自爆或早爆。 3 高温凝结物出现的形状特征不能固定，厚 度在1 ．0 2 ．0m 之间，且由于在炉体内部难以观 万方数据 爆破 型。篡熄巽慧罂磊篓度较氘爆破作业的币复性较 4 爆破参数 多，作业延续时间较长。 。7 ””7 “ 4 炉内2 个电极要进行保护，确保爆破时产41药≠L 布设 生的飞石不会损伤电板． 3 爆破方案设计 31 穿孔技术方案 在炉垢上形成炮扎不容易，这是凼为其硬度‘j 硬 质合金钻头的硬度相近，风钻对炉垢钻孔困难。要在 炉垢上形成炮孔，可充分利用高温熔融金属的特性来 寻求炉垢成孔。经实践探索，采取用氧气吹炮孔的方 式由外向内穿孔。炮孔水平布置，L 仰5 。左l I ，便于 金属熔融体沿i L 流出，杜绝流体结垢堵扎2 。 3 ．2 降温方案 针对炉内温度过高的情况一是对f L 内采取／『i 问 断的冷却水降温法。经过吹氧管吹氧降温后，炉结 的温度仍高达2 0 0 屯，为此，采取可局部降温措施。 每次爆破装药前在炮孔中插入水管用冷水4 i 停浇注 炉结，使孔壁温度迅速下降2 。。。通过f | 动测温计直 至孔内温度降低到8 0 ℃以下才取出水管装药。_ 二 是对爆破装药采用隔热材料进行降温。该方法是用 耐热的石棉加、石棉绳以及其它耐热材料，将药包包 缠起来，使炸药在高温炮孔内的升温速度减慢。 3 ．3 爆破装药形式 根据高温炉的特性要求投送装药时速度要快日． 对装药采取可靠的隔温措施，防止发牛意外。因此， 依据孔径大小自行加上6 0 ～1 0 0m m 足寸不一的爆 破筒。爆破筒外壳用铁皮制成柱状，外围采用耐热的 石棉布包缠，装药靠近孔底的一端用黄土填塞2 0t J m ， 然后装填粉状硝铵炸药，爆破筒中问段用2 0 0g 军用 ‘r N T 药块作为起爆体。同时，在爆破简头端对电雷管 脚线加长并用电工胶布包缠2 层进行防护，防止高温 将导电线融化发牛短路。除此之外，头端j H1 根8 号 铁丝牵引，防止爆破筒填塞时发牛k 壳或导电线发生 断路时能拽回。图1 为爆破装药形式； 起爆l 奉／ 电雷管／帻纾／ 图l 爆破装药形式 F i g I C h a r g es t r u c t u r eo fb l a s t i n g 3 ．4 起爆方法 由于高温炉炉内温度太高要求装填炸药时问 短，所以装药起爆采取单孔起爆的方式，每次起爆 1 个药孔，采用电起爆方法起爆。 药孔从矿热炉由外向内布改，考虑符译- f L 4 L 内延 米装药量偏小难以保证爆破效果，为安伞起址义要保 证必要的允填长，炮4 L 4 L 径应稍大，以保证装药量达 到单耗要求。凶此，爆扎孔径d 取6 0 ～1 0 0m m ；炮孔 深度f 根据烧制情况取I ．5 ～2 ．0m ；问距视炉渣形态 取I ．0 ～2m 。 4 ．2 药量计算 根据文献[ 4 ] 药量计算采取公式 Q c 2 a ／3 0 ．1 3 式中Q 为单孔炸药用量，k g ；n 为炉瘤厚度，m ；c 为系 数，根据爆破经验一般取J ．5 3 ．2 ，傲先取小值，如 爆破效果不理想可以逐渐加大。经过汁算c 取3 ．0 时，Q 根据炉} 爵厚度取o ．5 5 ～56k g ，根据爆破效果 来看，对于孔深较浅的约孔计算结果偏小，刘二r 20m 左右的深孔药量基本能达到要求，所以调整药量后实 际爆破药量最小取3 ．0k g ，最大取6 ．0k g 二 5 施工组织与安全防护 5 ．1 施工顺序 刘于高温金属炉渣控制爆破的施工顺序主要 为在明确清除炉结时间及上作量后根据要求关停 设备、清理炉外现场让兀关人员退场准备施工5 。 其爆破施工顺序见图2 这单需要说明的足高温 金属炉渣控制爆破施1 ．ⅢⅨ序‘j 一般的控制爆破有所 区别，它不仅多了药孔注水冷却和榆测扎内温度这 个环节，而且为r 缩短装药m t l M 在装药前就将加长 和包缠过的雷管脚线和导电线连接好。同时每次放 炮只装1 个孔。配备2 名操作T ，其中1 人负责将 经过隔热保护及捆扎在木杆I 的药包以最快速度送 人孔底，t ’j1 人负责填瘩炮泥，然后2 人迅速撤离至 安全地点。每炮从装药到起爆的时间不超过1r a i n 。 燮 H 燮H 竺竺兰兰h ．隔 五砷怔习哥牛 榆蠢橐破H 起爆H 蓑鍪 图2 施【顺序 F i g ．2 C o n s t r u c t i o nseouences 52 安全防护 除了对装药的高温防护外，炉垢爆破破碎的主 要危害为爆破E 石，故采用以下安全防护措施。 1 在爆破体表面盖2 层防护罩．即1 层厚的 湿稻草，然后在稻草上二面再盖】层废旧皮带防止 飞石破坏炉体内的悬挂电极。 万方数据 第2 8 卷第4 期张少光，王从银，王辛高温金属炉渣控制爆破技术研究与实践 8 9 上接第3 9 页 4 结语 1 不同物理量变化，爆破累积损伤效应呈现 明显的分区特点，可将保留岩体在爆炸冲击载荷下 的损伤特征用4 个区来描述“破坏区”、“重灾区”、 “中损区”、“低损区”。 2 从爆破损伤度与爆源距离的关系来看，不． 同的装药结构呈现不同的特征。 3 爆破损伤是个累积过程，损伤的程度取决 于孔网参数、装药结构、炸药性能等各种因素。 4 采用不同的爆破方法，爆破损伤程度会存 在很大的差异。从3 次爆破后不同装药结构爆破损 伤比较图表明，常规耦合装药爆破在经过3 次耦合 装药常规爆破后D 几乎大于0 ．1 9 ，判定岩体受到损 伤；卸压隔振爆破和光面爆破测定的损伤值较小，但 前者要优于后者。 5 试验研究证明，卸压隔振爆破是一种先进 的爆破技术，它能有效的解决控制爆破中需要减少 爆破区轮廓线以外保留岩石的损伤以及破裂程度， 又要提高爆破区轮廓线以内岩石爆破效果的矛盾。 在采用卸压隔振爆破的试验比对中，岩石的损伤程 度明显小于常用的耦合装药常规爆破、光面爆破。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]孟吉复，惠鸿斌，主编．爆破测试技术[ M ] ．北京冶金 工业出版社。1 9 9 2 ． [ 1 ] M E N GJ i 相，删IH o n g - b i n ．B l a s t i n gt e s tt e c h n o l o g y [ M ] ． B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，1 9 9 2 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 团长斌，徐国元，杨飞．爆破动荷载作用下围岩累积 损伤效应声波测试研究[ J ] ．岩土工程学报，2 0 0 7 ， 2 9 1 8 8 - 9 3 ． [ 2 ] Y A NC h a n g b i n ，X UG u o y u a n ，Y A N GF e i ．U n d e rb i a s r i n gl o a dc u m u l a t i v ed a m a g ee f f e c to ns u r r o u n d i n gr o c k s o n i cw a v et e s tr e f e a r c h [ J ] ．C h i n e s eJ o u m a lo fC , e o t e c h ． n i c a lE n g i n e e r i n g ．2 0 0 7 ，2 9 1 8 8 - 9 3 ． i nC h i n e s e [ 3 ] 赵明阶，徐蓉．岩石声学特性研究现状及展望[ J ] ． 重庆交通学院学报，2 0 0 0 ，1 9 2 7 9 - 8 5 ． [ 3 ] Z I - I A OM i n g - j i e ，X UR o n g ．S t u d yo fr o c ka c o u s t i cc h a l - a c t 鼎g i f l - t i c sp r e s e n ts i t u a t i o na n dp r o s p e c t [ J ] ．J o u r n a lo fo 跏画n g J i a o t o n gC o l l e g e ，2 0 0 0 ，1 9 2 7 9 - 8 5 ． i n0 l i 慨 [ 4 ] 朱传云，喻胜春．爆破引起岩体损伤的判别方法研究 [ J ] ．工程爆破，2 0 0 1 ，7 1 1 2 1 6 ． [ 4 ] Z H UC h u a n y u n ，Y uS h e n g c h u n ．T h er o o kI n a s sd a m a g e c a u s e db yb l a s t i n gm e t h o d [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ， 2 0 0 1 ，7 1 1 2 一1 6 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 孙清祥，吴壮军．会泽铅锌矿一号矿体岩体声波测试 研究[ J ] ．湖南有色金属．2 0 0 4 ，2 0 2 5 - 7 ． [ 5 ] S U NQ i n g - x i a n g ，w uZ h u a n g - j t m ．H u i z ek a d ．z i n co r eo n a c o u s t i cm e a s u r e m e n to fr o c km a g s [ J ] ．H u r u mN o n f e r r o u s M e t a l s2 0 0 4 ，2 0 2 5 ．7 ． i nC h i n e s e 万方数据