复杂环境下180m烟囱定向控制爆破拆除.pdf

第2 8 卷第3 期 爆破 V o l 2 8N o ．3 2 0 1 1 年9 月B L A 。S T I N G S e p ．2 0 1 1 - I ●■■■●●■■●■■■■■■●■●■●■■■■■■●■●●■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■■■■■■■●■■●■■●■■■■■■■■■■■■■■■●●■■●■●■■●■■●■■●●■●■■■■■_ 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 1 ．0 3 ．0 2 1 复杂环境下1 8 0m 烟囱定向控制爆破拆除 何国敏 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司爆破研究所，武汉4 3 0 0 8 1 摘要介绍了复杂环境下高1 8 0m 、外直径1 6 ．6m 。壁厚4 6 0m m 0 ．0m 标高处 ， 8 ．1 0m 以下无内 衬的烟囱定向倾倒爆破拆除的相关施工工艺。选择梯形爆破切口，切口圆心角2 2 0 。，切口高度4 ．2m 并进 行了爆前预处理。通过开挖减震沟、铺设缓冲垫层等安全防护措施，降低了触地振动和爆破飞石的危害，确 保了附近建筑物安全，并对爆破效果进行分析与思考。 关键词控制爆破；定向爆破；预处理； 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码 烟囱；拆除 A 文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 1 0 3 一 l Y ／4 0 3 D i r e c t i o n a lC o n t r o l l e dE x p l o s i v eD e m o l i t i o no f1 8 0m H i g hC h i m n e yi nC o m p l e xC o n d i t i o n s H EG u o ．m i n I n s t i t u t eo fB l a s t i n g ，S I N O S T E E LW u h a nS a f e t y E n v i r o n m e n t a lP r o t e c t R e s e a r c hI n s t i t u t eC oL t d ，W u h a n4 3 0 0 81 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo nt h ed i r e c t i o n a le x p l o s i v ed e m o l i t i o no fc h i m n e yi nc o m p l e xe n v i r o n - m e n tW a si n t r o d u c e d 。w h i c hh e i g h ti s1 8 0m ，o u t e rd i a m e t e ri s1 6 ．6ma n d4 6 0m i l l 0 ．0me l e v a t i o np l a c e i n w a l lt h i c k n e s s ，a n dw i t hn ol i n i n gb e l o w 8 ．1 0m ．T h eb l a s tc u ti st r a p e z o i d ，a n di n c i s i o na n s hi s2 2 0d e g r e e ，a n d i n c i s i o nh e i g h ti s4 ．2m ．T h es e c u r i t yp r o t e c t i o nm e a s u r e so ft h ev i b r a t i o nd a m p i n gd i t c ha n df o r e s h a d o w i n gt h eb u f f - e rl a y e rr e d u c e st h ed a m a g eo ft h et o u c h d o w nv i b r a t i o na n dt h ef l y i n gr o c k sh a z a r d s ，a n de n s u r i n gt h es a f e t yo fn e a r b y b u i l d i n g s ．T h ea n a l y s i sa n ds u m m a r i z a t i o no nt h eb l a s t i n ge f f e c t w i l lp r o v i d ee x p e r i e n c ea n dt e c h n i c a lr e f e r e n c ef o r t h es i m i l a re n g i n e e r i n g ． K e yw o r d s c o n t r o l l e db l a s t i n g ；d i r e c t i o n a lb l a s t i n g ；p r e t r e a t m e n t ；c h i m n e y ；d e m o l i t i o n 1 工程概况 皖能铜陵发电有限公司因新的规划需要，决定 将其2 0 世纪8 0 年代修建的1 2 5 机组全部拆除，其 中l 座1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱采用爆破拆除。周 围环境详见图l 。 烟囱南面1 ．4m 为正在运行的多层高架电缆桥 最低l 层离地2 ．6r n ，1 0 ．5m 为机修车间；烟囱 收稿日期2 0 1 l 0 5 一1 2 作者简介何国敏 1 9 6 9 一 ，男，高级工程师、本科，长期从事爆破器 材研究及爆破工程的设计与施工工作， E - m a i l h g m l 2 3 1 3 8 s i n a ．t o m o 北面1 9 2m 为正在运行的电缆沟，沟顶与地面平齐， 上盖简易盖板，2 1 9m 处为2 2 0k V 升压站；西面离 要保护的树横向距离5 7 ．6m ，离在建厂房横向距离 8 2 ．5m ；东边距控制室横向距离2 7 ．8m ，离高架气 管线路及电缆桥5 5m 。 该烟囱地面以上高1 8 0m 、钢筋混凝土筒式结构。 在0 ．0m 标高处，烟囱外直径1 6 ．6m ，内直径 1 5 ．6 8m ，壁厚4 6 0m m ，隔热层O m ，内衬Om ；在 1 0m 标高处外径1 5 ．2 0m 内径1 4 ．2 8m 壁厚4 6 0m m ，隔 热层1 0 0m m ，内衬2 4 0m m ；在 1 8 0m 标高处，烟囱 外径5 ．8 0m ，内径5 ．0 0m ，壁厚4 0 0m m ，隔热层 万方数据 第2 8 卷第3 期何国敏复杂环境下1 8 0m 烟囱定向控制爆破拆除 7 5 1 0 0m m ，内衬1 2 0m m ；烟囱筒身采用3 0 0 ’混凝土整 体滑模浇筑，隔热层为水泥膨胀珍珠岩板，内衬耐火 砖采用5 0 ’耐酸砂浆砌筑， 8 ．1 0m 以下无内衬。 厂区道路【2 2 0 kV 屋外升压站】 ，q - 北 “ 铲”虫重鼓高，] 幽l 变压J 正 由 i 5 7 ．6 一二7 ．8 l 、≮筘髀 o 谕架电缆桥 | | l 在 o ．．一 调 在建广场 2 需要保 试 护的树 中 o 的 高架气 新 管线路 正 发 l 在建厂房l 及电缆 在 电桥， 籍’ 机 I 一 8 2 ．5 一一5 5 ．0 审 组 的 老 化学水 发 处理室 厂区道路J ， 电 及设施 ， 机 组 虐 b 1 8 0 m 烟囱 可 _i ＼正在女 t 7 } { ；6 白 v _b ＼嵩藁笔姥群 净水站 o‘机修 车间 主变、厂变J 厂备变 图1 烟囱爆破周围环境示意图 单位m F i g ．1S u r r o u n 魄e n v i r o n m e n to fb l a s t e dc h i m n e y u n i t m 烟囱筒身在4 - 0 ．0m 标高处正南北方向各有 1 个相对于烟囱中心轴线互相对称的高2 ．5m ，宽 1 ．5m 的出灰口，在 8 ．1 0I l l 标高处正东西方向各 有1 个高5 ．6m ，宽3 ．2 4i n 的烟道。 烟囱内部在 8 ．1m 标高处为井字梁支撑的积 灰平台，下部为钢制灰斗，井字梁放在筒壁的牛腿上 并设4 根支撑立柱。烟囱重约55 0 0t ，重心高度Z 。 为6 4m 。 2 爆破方案选择 由于烟囱北面有电缆沟、升压站和控制室，南面 有电缆桥，均需确保带电运行的绝对安全，如采取折 叠爆破或拾高爆破缺口的方式，虽能确保北面的安 全，但南面的电缆桥存在极大的安全风险，所以，最 终选择向北偏西的定向爆破拆除方案。 3 爆破参数设计 3 ．1 倒塌方向及爆破缺口． 选倒塌方向时，充分考虑烟囱头部触地的位置， 一是尽量远离北面的电缆沟以降低电缆沟被砸的风 险；二是尽量远离控制室以降低烟囱头部触地震动 对控制室开关跳闸的风险；再者，烟囱头部触地方向 尽量避开2 2 0k V 升压站以减少烟囱倒塌时飞石飞 溅对升压站的威胁。 烟囱可倾倒范围2 4 。，综合考虑后，设计烟囱倾 倒中心线方向为北偏西8o 见图2 。 2 2 0k V 屋外升压站 I 厂区道路 缆桥 变压 器群 闽傺 ＼正在运行的 图2 烟囱倒塌方向示意图 单位m F i g ．2S c h e m eo fc h i m n e yc o l l a p s e dd i r e c t i o n u n i t m 切口底标高距地面 O ．5I l l 标高处。 3 ．2 爆破缺口设计 根据以往同类工程的施工经验，并经安全校核， 确定切口长度 爆破切口圆心角取2 2 0o ，对应的弧长 L 3 1 ．8 6m 。 ’爆破切口采用梯形切口，设计要求切口高度h 满足‘1 引 h ≥ 3 ．0 ～5 ．0 6 式中，艿为切口部位烟囱壁厚，6 0 ．4 6m ，因此得 h ≥ 1 ．3 8 2 ．3 0 m 。 实际爆破时取h 4 ．2m 。 爆破切口布孔如图3 。 图3 烟囱爆破切口炮孔布孔示意图 单位m F i g ．3 S c h e m eo fh o l el a y o u ti nb l a s tc u t u n i t m 3 ．3 切口爆破参数 采用梅花形布孔‘矧。炮孔深度L o ．6 ～o ．9 8 ， 1 0 0 0 o _ a O 万方数据 7 6 爆破2 0 1 1 年9 月 其中6 为爆破切口处的筒壁厚度，6 4 6 0m m ， L 0 ．2 8 一O ．4 1m ，炮孔深度L 取0 ．3 6 ～0 ．4 1m ，孔距 口 O ．4 5m ，排距b 0 ．3 8m ，布1 2 排孔，炸药单耗 q 2 ．2 - - 3 ．9k g ／m 3 ，单孔装药量Q g 口韬 1 5 0 3 0 0g 。 采用集中装药，共布设4 8 0 个孔，总装药1 3 2k g ，采用非 电毫秒延期导爆管雷管微差起爆，分M S l 、M S 3 段爆 破，最大段药量7 6k g 。 4 爆前预处理 定向窗开设定向窗设计为3 0o 。采用人工加 机械的方法形成，确保施工质量。 导向窗开设目的一是开设更多的爆破自由面． 二是减小后期爆破的工作量。采用机械开设。 楼梯的拆除氧割断非爆破部分的楼梯，切断烟 囱与基础的附属刚性连接。 积灰平台支撑柱的预处理在试爆时炸断支撑 立柱，以减小烟囱倒塌时的附属外力，提高倒塌方向 精度。 5 安全防护 5 ．1 爆破飞石防护 对装药部位用胶皮、密目安全网进行悬挂式覆 盖，在离炮孔1 ～2m 距离之外用毛竹、双层竹跳板 沿着烟囱弧线搭设挡墙。防护范围包括烟囱。 南侧电缆桥采用多层柔性的安全网进行飞石防护。 5 ．2 烟囱触地减震措施 1 8 0m 烟囱倒地时，冲击动能极大，为保护周边 的电气设备和厂房的安全，采取了综合减震措施 一是在烟囱倒塌方向上8 0 1 9 5i ／i 范围内堆筑 6 道缓冲坝，二是在倒塌方向的两侧，开挖一定长度 的减震沟。 5 ，3 烟囱触地飞溅防护 烟囱触地动能极大，极易造成地面碎石的飞溅。 所以，缓冲坝堆筑的材料里面不能有碎块，为使缓冲 坝形成一个整体，表面再覆盖安全网。 在倒塌方向的正前方，2 1 0m 处修筑1 道防冲 坝，以防止烟囱头部触地后前冲，也预防正前方飞石 的飞溅。 5 ．4 电缆沟的防护 烟囱爆破，烟囱头部极有可能落在电缆沟的位 置上，所以，电缆沟的防护是保证整个爆破安全的关 键。利用厂房拆除的废工字梁和废钢板，架空在电 缆沟上，使电缆沟上方有加一5 0c m 的架空缓冲空 间，并在其上又修筑1 道缓冲土埂。另外，为增加电 缆沟的安全防护系数，给靠烟囱方向紧邻电缆沟的 1 道缓冲坝增加一定高度。 6 爆破效果 起爆后经过1 8s ，烟囱准确倾倒在预定的设计 范围内，实际倾倒中心线误差为西偏0 ．2o 在2 1 5m 半径上，西偏0 ．9m ，烟囱头部落在1 8 1 ～1 8 5m 的范 围内，烟囱尾端无残留圆筒，尾端约8 01 3 1 长破碎不 完全，其余部分破碎充分。 北面的电缆沟，南面的电缆桥架安然无恙，控制 室无跳闸，周边环境安全，爆破成功。 爆破效果见图4 。 一 一 P 斌螭‘。豫。一 图4 爆破效果图 F i g ．4 F i g u r eo fb l a s tr e s u l t 7 爆破效果分析与思考 1 烟囱后段解体较充分说明烟囱质量较差， 在预拆除时，应充分注意。 2 烟囱下砸深度较深一是烟囱高度高，冲击 动能大，二与缓冲坝的宽度与材料质量有关。坝越 宽越高、材料越细密越能抗冲击。 3 缓冲坝的修筑位置应充分考虑烟囱头部着 地点的范围，根据多次爆破的实例证明，烟囱定向爆 破时头部多落在0 ．9 5 1 ．1 5 倍的烟囱高度范围内。 4 碎石飞溅很难彻底解决，但可以减小飞溅 范围。主要采取多修缓冲坝、提高缓冲坝质量、尽量 减少坝内碎石或水泥块、给缓冲坝盖安全网、爆前去 除预计倾倒范围内地面及地下2m 以内的混凝土地 面及基础等措施来解决。 5 降尘升压站对烟尘的要求很高，爆破当时 风向为西北风，顺利的解决了升压站的大部分烟尘。 给周边喷水降尘作用很小，除非大范围设置高架水 雾幕墙；给倒塌范围内喷水，应结合现场条件而定， 否则极易造成泥浆飞溅。降尘问题是一个难题．有 待于爆破同行们共同探讨与研究。 下转第1 0 0 页 万方数据 1 0 0爆破 2 0 1 1 年9 月 采用与前面爆温计算相同的方法，计算出表6爆温，见表7 。 中岩石膨化硝铵炸药假设配方的爆热、定容热容和 表7 假设配方的岩石膨化硝铵炸药的爆热、定容热容和爆温计算结果 T a b l e7T h ek i n d so fe x p l o s i o nh e a t 。S p e c i f i cH e a tC a p a c i t ya n de x p l o s i o n t e m p e r a t u r ec a l c u l a t i o nr e s u l t so fa s s u m e dr o c ke x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee x p l o s i v e s 由表7 可以看出，对岩石膨化硝铵炸药而言，改 变复合油相中石蜡与柴油配比，对岩石膨化硝铵炸 药爆温的影响不大，复合油相中石蜡的含量每增加 1 0 ％，爆温增加1 - 2K ，这样的影响几乎可以忽略。 4结语 1 计算表明露天膨化硝铵炸药爆温为27 2 2K ， 岩石膨化硝铵炸药爆温为27 7 1K ，一级、二级煤矿许 用膨化硝铵炸药的爆温依次为25 4 4K 、24 8 6K 。 2 对岩石膨化硝铵炸药而言，改变复合油相 中石蜡与柴油配比，对岩石膨化硝铵炸药爆温的影 响不大，复合油相中石蜡的含量每增加1 0 ％，爆温 仅增加1 ～2K 。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]吕春绪．膨化硝铵炸药[ M ] ．北京兵器工业出版社， 2 0 0 1 6 - 8 ． [ 2 ] 惠君明，陈天云．炸药爆炸理论[ M ] ．南京江苏科学 技术出版社，2 0 0 8 3 1 - 3 5 ． [ 3 ] 陆明，吕春绪．几种粉状工业炸药的热化学计算与 分析[ J ] ．爆破器材，1 9 9 8 ，2 8 4 1 - 5 ． [ 4 ]陆明．工业炸药配方设计[ M ] ．北京北京理工大学 出版社。2 0 0 2 9 8 - 1 0 0 ． [ 5 ] 庄宝元，徐士明．炸药总论[ M ] ．北京国防工业出版 社，1 9 7 9 3 2 - 3 5 ． [ 6 ] W J 9 0 2 6 - - 2 0 0 4 膨化硝铵炸药的标准[ s ] ． [ 7 ] 刘光启，马连湘，刘杰．化学化工物性数据手册 无 机卷 [ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 6 4 5 7 ，4 9 4 ． [ 8 ]黄文尧，侯传仪，吴国群．氯化钾对煤矿乳化炸药爆温 影响的理论计算[ J ] ．煤矿爆破，2 0 0 8 3 1 - 3 ． [ 9 ] M I N GL u ．Ac o m p u t e rm o d e lf o rf o r m u l a t i o no fA N F Oe g - p l o s i v e s [ J ] ．S c iT e e hE n e r g e t i cM a t e r i a l s ，2 0 0 7 ，6 8 4 1 1 7 ．1 1 9 ． [ 1 0 ] 徐皖育，陆守香，孙美和．煤矿炸药爆温的计算与炸 药安全性的关系[ J ] ．爆破器材，1 9 9 6 ，2 5 5 8 - 1 0 ． 上接第7 6 页 参考文献 R e f e r e n c e s 中国力学学会工程爆破专业委员会．工程爆破[ M ] ． 北京冶金工业出版社，1 9 9 2 ． C h i n am e c h a n i c a ll e a r ne n g i n e e r i n gb l a s t i n gp r o f e s s i o n a l c o m m i t t e e ．E n g i n e e r i n gb l a s t i n g [ M ] ．B e i j i n g T h em e t a l - l u r g i e 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 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 ． L I UDZ H ．E n g i n e e r i n gb l a s t i n gp r a c t i c a lh a n d b o o k [ M ] ． B e i j i n g T h em e t a l l u r g i e a li n d u s t r yp r e s s ，1 9 9 9 ． i nC h i n e 8 e 杨元兵，刘国军，梁锐，等．爆破拆除锅炉房及烟囱 [ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 1 6 5 6 6 ． Y A N GY1 3 ，L I UGJ ，L I A N GR ，e ta 1 ．B l a s t i n gd e m o l i t i o n o fb o i l e rr o o ma n dc h i m n e y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 5 ，2 2 1 6 5 - 6 6 ． i nC h i n e s e 朱朝祥，杨建军，蔡伟，等．南京化纤厂1 2 0m 高排气 塔爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 4 5 3 - 5 5 ． Z H UCX ，Y A N CJJ ，C A IW ，e ta 1 ．N a n j i n gc h e m i c a lf i h e re x l m u s t1 2 0mh i I g ht o w e rb l a s t i n g [ J ] ．B l a s t i n g ， 2 0 0 8 ，2 5 4 5 3 - 5 5 ． i nC h i n e s e 马红卫，郑健礼，刘鹏虎．1 2 5m 高钢筋砼排气塔定向 爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 4 8 5 - 8 7 ． M AHW ，Z H E N GJL ，L I UPH ．D i r e c t i o n a le x p l o s i v e d e m o l i t i o no f1 2 5mr e i n f o r c e dc o n c r e t ee x h a u s tt o w e r [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 4 8 5 - 8 7 ． i nC h i n e s e 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 口 H H 陋 b 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J n l ． 心 心 口 万方数据