关于高温凝结物的爆破实践.pdf

第2 9 卷第2 期 2 0 1 2 年6 月 爆破 B L A S T l N G V 0 1 ．2 9N o ．2 J u n ．2 0 1 2 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 2 ．0 2 ．0 2 7 关于高温凝结物的爆破实践 孙守平，张新忠，马占科 宁夏天宏爆破有限公司，银川7 5 0 0 0 1 摘要详细描速了冶炼炉内高温凝结物爆破拆除施工工艺。提出炉内喷水强制降温，爆破前测量高温炉 内炮孔温度，找出炮孔温度随时间的变化规律，采用隔热药包，确保孔内药包在规定时间内温度不大于 6 0 ℃。通过对宁夏平罗、惠农等地区铁合金冶炼炉4 0 0 余次炉内高温凝结物的成功爆破清除验证了施工工 艺的正确性。 关键词高温凝结物；隔热； 降温；爆破施工 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 2 1 0 2 - 0 1 0 4 0 3 B l a s t i n gP r a c t i c eo nH e a tC o a g u l u m S U NS h o u - p i n g 。Z H A N GX i n - z h o n g ，M AZ h a n k N i n g x i aT i a nH o n gB l a s t i n gC oL t d ，Y i n c h u a n7 5 0 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t D e t a i l e dt od e s c r i b eb l a s t i n gc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya b o u th e a tc o a g u l u m ．P u tf o r w a r dt of m l l a c e t o o l i n gw a t e rf o r c e ，m e a s u r e m e n tf u r n a c eb l a s t i n gt e m p e r a t u r ei nh i g ht e m p e r a t u r eb e f o r et h eb l a s t i n g ，f i n do u t t h e v a r i a t i o nw i t ht i m eo fb l a s t ．h o l et e m p e r a t u r e ，u s i n gh e a t - i n s u l a t i o nk i t s ，e l l s u r et h et e m p e r a t u r en o tm o r et h a n6 0 ℃ i n s i d et h et i m e ．m o u s ht h e8 u c c ∞si nb l a s t i n ga n dc l e a r i n gh e a t e o a g u l u mm o r et h a n4 0 0o fH u i n o n g ，N i n 铲i aH u i N a t i o n a l i t yA u t o n o m o u sR e g i o n ，v e r i f i c a t i o nt h et h ea e c u r e c yo ft e c h n o l o g yc o n s t r u c t i o n ． K e yw o r d s h e a te o a g u h m ；h e a ti n s u l a t i o n ；b r i n gd o w nt h et e m p e r a t u r e ；e a n s t m e t i o no fb l a s t i n g 高温爆破是指炮孔内温度高于6 0 ℃的爆破作 业⋯。爆破安全规程中明确规定，当爆破温度超 过6 0 ℃时要采取特殊的爆破安全操作措施。炸药 与起爆器材在高温下不稳定的特点，决定了高温爆 破与一般爆破的区别。在宁夏的平罗、惠农等地区 有大量铁合金生产企业，铁合金冶炼炉在生产过程 中因铁水渗漏或产量下降等原因必须停产修炉。由 于停炉时间短，企业生产任务紧迫，修炉时要对炉膛 内的高温凝结物进行破碎。由于高温凝结物硬度 高，炉膛作业空间小，机械与人工拆除困难大、周期 长，所以优选爆破的方式拆除。高温凝结物的爆破 要通过高温爆破技术、爆破器材隔热防护、安全管理 等有效措施以降低其爆破风险。自2 0 0 8 年以来，对 收藕日期2 0 1 1 1 I 一2 2 作者简介孙守平 1 9 7 8 一 ，男，本科、高级工程师，从事爆破安全研 究， E - m a i l 4 9 8 8 4 1 6 9 明．Ⅻ。 宁夏多家铁合金厂冶炼炉内的高温凝结物成功进行 了4 0 0 余次爆破清除任务，积累了大量的实践经验。 1 施工难点分析 企业生产任务紧，一般希单停炉时间尽可能短， 要求爆破作业对冶炼炉破坏尽量小，以减少炉体修 复工作量。如果采用注水整体降温，由于炉子里面 的凝结物质量大，温度高，且只有表面可以淋水，降 温速度相当慢，一般需要一个月以上才能降到印℃ 以下，停产时间长，企业损失太大。如果把炉壳整体 割掉降温，虽然降温快，但修复费用高，且修复时间更 长。所以，通常在停炉3d 后开始施工，此时凝结物 温度仍然高达4 8 0o C 以上。在这么高的温度下进行 爆破作业，如何保证施工安全是此类爆破工程的主要 难点。冶炼炉由钢板焊接圆形炉壳，直径6 - 8m ，高 4 ～4 ．5m ，其中底部2m 为碳砖，碳砖以上2m 左右 万方数据 第2 9 卷第2 期 孙守平，张新忠，马占科关于高温凝结物的爆破实践 为炉膛，炉膛四周紧挨炉壳砌0 ．4m 厚的耐火砖。高 温凝结物就在炉膛内，上部为矿石焦炭等矿物的凝结 物，下部主要为没有及时排出的铁合金。铁合金冶炼 炉结构及炉内凝结物如图l 所示。 炉壳／ ≯一黎愁、 丁 耐火砖／ 丁 丁 - 1 “ 铁合金／ 7 L ／夕1llIl 多一， l l 炮孔／ X 碳砖／lllll 图l铁合金冶炼炉结构示意图 F i g ．1 S t r u c t u r ed i a g r a mo fF e r r o a l l o ys m e l t i n gf u r n a c e 2 高温凝结物爆破施工方案 2 ．1 施工方法 业主方要求只对炉体内部凝结物进行清理，尽 量不损坏炉壳、耐火砖及周边设施，但为了给爆破创 造自由面和方便清理高温凝结物，在炉口的部位可 以切割一方形出口。根据业主的要求，以及冶炼炉 的结构特点，充分考虑各种施工因素确定的施工方 案为炉膛内的高温凝结物钻西4 2m m 的垂直炮 孔，用直径西3 2 姗的P V C 管装入起爆药包，管外 缠绕l 层石棉线后放入炮孔内爆破。底部的铁合金 硬度太高，风钻无法打眼，只能在铁合金与碳砖的结 合处钻水平孔进行爆破。具体见图l 中示意部位。 2 ．2 孔内温度测量 1 为了保证施工安全，要对所拆除物孔内的 温度进行测量，在高温凝结物上打一个深1 ．2m 的 炮孔，将冷水浸泡过的石棉线缠绕在直径为3 2m m 的P V C 管上后放入孔内，采用红外线测温仪不断测 量管内温度，观察管内温度随时间的变化规律，并记 录在表l 中，从表1 中可以看出，孔内未注水时在 6 0S 内孔内温度升至11 0o C ，数据显示不能满足安 全施工的要求。 为此，向孔内持续注水1 0m i n 后，孔内温度降 低，但取出水管2 0s 后，温度又上升到原来的 4 8 0o C 。将水管从孔内拿到孔口，即注水不停的情 况下直接将隔热处理过的P V C 管插入孔内，测量出 管内温度随时间的变化规律见表1 。从表1 中可以 看出，6 0S 后P V C 管内温度只上升至3 8 ℃，完全满 足安全要求。 表l 孔内温度随时间的变化规律 T a b l elF i n do u tt h ev a r i a t i o nw i t ht i m eo f b l a s t h o l et e m p e r a t u r e 2 根据爆破安全规程要求，在爆破前应做 隔热药包试验，因为施工时雷管没有进入炉膛内，所 以只进行了隔热药包的变化试验，即将炸药装入隔 热药包后插入孔内，观察其变化，由于注水情况下炉 膛内水蒸汽太大，无法观察，只能进行不注水时的观 察。为了保证安全，在炉口的部位放置一个保护好 的摄像机拍摄全过程。随后通过视频观察，隔热药 包的炸药在3v a i n 内无变化，3 ．5r a i n 后冒黄烟。因 为装药与起爆只用1 ．5r a i n 完成，同时有注水降温 措施，所以确定隔热药包可以安全使用。 3 安全措施 1 爆破器材选用 选用粉状乳化炸药，普通导爆索，导爆管雷管。 将炸药绑在导爆索上后，装入P V C 管内，再将砂土装 入P V C 管内堵实。采用导爆索起爆，避免了火感度 很高的雷管进入炉膛内，可提高爆破作业的安全性。 2 隔热药包制作 隔热材料选取石棉绳。管底用石棉绳和黄泥堵 塞1 0c m ，将炸药牢固捆绑在导爆索上，装入P V C 管 内后，再将砂土装入P V C 管内堵实。用凉水浸泡过 的石棉线将P V C 外壁包缠起来，缠绕时不能有较大 空隙，再在石棉层上面均匀涂l 层耐热黄泥浆，既能 隔热，同时也将石棉线缠绕时的空隙密封。隔热药 包如图2 所示。 图2 隔热药包外形 F i g ．2 C o n f o r m a t i o no fh e a t - i n s u l a t i o nk i t s 3 为了保证将水管拿到孔口后的注水效果， 需将孔内注水的水管直径变小。并接4 0c m 的小直 径铜管后用锤砸扁并弯曲，来保证向孔内注水的压 力，同时不影响装药。 4 装药的人员必须穿戴劳用品，并佩戴风镜。 防止水蒸汽引起工伤。 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 5 为保护耐火砖不受破坏，药包至耐火砖的 距离必须控制在1 0C l l r l 以上。 6 由于高温作业区杂散电流异常丰富，且炉 体周围处于高温状态，不允许进行组网起爆，所以选 择非电起爆系统，用激发针直接起爆导爆管，能满足 高温环境下快速施工的要求悼，。 7 爆破工作顺序 一般的爆破摹本顺序为“布孔一钻孔一装药一 堵塞一连线一警戒一起爆一爆后检查一解除警 戒”HJ 。而在高温凝结物爆破中由于爆破器材的不 稳定的特性，从炮孔开始装药起就存在着潜在的危 险性，将装入P V C 管内并做好隔热措施的药包按要 求提前连接好网路，然后再放入高温孔内，这样就可 以缩短作业时间，所以将工序改为“布孔一钻孔一 警戒一装药一堵塞一连线一起爆一爆后检查一解除 警戒”，具体要求是每次爆破孔不超过3 个，在装药 前将炸药按每孔装药量进行分配，采用导爆索连接 网路，然后进行警戒，开始装药、堵塞、撤离、起爆。 在此工序中节省了装完药后连线、警戒的时间，从开 始装药到其爆破时间要求在1 ．5r a i n 内完成。 在经历5d 后，将冶炼炉上部的高温凝结物爆 破清除。由于底部的铁合金层散热面积增大，加之 每天晚上浇水，温度已经降至1 0 0 ℃左右，放入隔热 的P V C 管，6 08 后测量温度在3 8 ℃左右，可直接用 P V C 管装药爆破。在此类型的爆破中，每次我们通 过此方式。完全能达到安全拆除的目的，同时底部碳 砖及炉壳都不损伤，达到了预期的爆破效果。 4 结语 通过数次高温凝结物的爆破拆除施工，得出以 下经验 1 对高温凝结物进行爆破前，必须测量出炉 膛中炮孔内温度随时间的变化规律。 2 所采用的药包降温措施必须保证炮孔装药 后到起爆的时间段内药包温度控制在6 0 ℃以内，以 保证爆破作业安全顺利实施。 3 采取各种隔热及降温措施，可以大大缩短 高温凝结物爆破施工工期。 参考文献IR e f e r e n c e s [ 1 ] 狂旭光．爆破安全规程[ M ] ．北京中国标准出版社， 2 0 0 4 ． [ 1 ] W A N GX u g l i b ．S I f f e t yr l 瑁u ] t l l J o n sf o r 峨[ M ] ．1 l e i - j i I l g s t ∞d ∞d sP r e s so t “ C h i n a ，2 0 0 4 ． i nc 抽r I e ∞ [ 2 ] 廖跃华，黄龙华．大型炼铁高炉炉结的高温控制爆破 技术研究[ J ] ．工程爆破，2 0 1 1 ，1 7 3 1 t 8 - 9 1 ． [ 2 ] L I A OY u e - h u a 。H U A N Gt o ．g - h - - T h et ∞l I l 咖r , e Ⅻr e h o fl a 舭a l e 岫f 山ms t o v eg u i l a rb l a s t i n gi nt h eh i 曲 t e 。p e ∞t u mc o n t r o l [ J ] ．E n g i n e e r i n g 剧罄t i l l g ，2 0 1 1 ，1 7 3 8 8 - 9 1 ． i nC h i n ＆ [ 3 ] 郑炳旭．中国高温介质爆破研究现状与展望[ J ] ．爆 ．破，2 0 1 0 ，2 7 3 1 3 1 7 ． [ 3 ] Z H E N GB i n g - x u ．T h ep r o g r e s sa n dp r 0 6 p e e t 8o ft e e h n o l o - g Yr l e s e s l c ha b o u tC h i n e s em e d i ab l a s t i n gi nh i g h - t e m p e r a - t u r e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 3 1 3 1 7 ． i nC h i n e s e 上 芒 置 耄 l 炸药单耗， k g m 。3 图7 模型l 一模型1 1 的炸药单耗值与压应力 峰值之间的关系图 F i g ．7R e l a t i o m h i pb d w e l e ne x p l o s i v es p e c i f i ce l s e a n dp e a kp r e s s t t r e 粕Bo f m o d e l l 一1 1 参考文献 R e f e r e n c e s l [ 1 ]粱禹．太子矶航道水下炸礁工程炸药单耗优化研究 [ D ] ．武汉中国地质大学 武汉 ，2 0 1 1 ． [ 1 ] L I A N GY u ．O p t i m i , i n gr e s e a r c h 0 1 “ 1 e x p l o s i v es p e c i f i c c h a r g eo fu n d e r w a t e rr e e fb l a m i n ge n g i n e e r i n gi nT a i z i j i w a t e r , w a y [ D ] ．W u h a n C h i n aI J n i v c r s i t yo fC , , e o s e i e n e e s ， 2 0 1 1 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 刘美山，吴新霞．张恒伟．混凝土水下爆破炸药单耗试 验分析[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 1 1 0 1 4 ． [ 2 ] L I Ul V l e i - s h a h ，W UX i n - x i a ，Z H A N GH e 哼w e i ．E x p e r i m e n - t a l a n a l y s i sO ns p e c i f i cc h a r g eo fu n d e r w a t e re x p l ∞i o no f c o n c r e t e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 7 ，2 4 1 1 0 - 1 4 ． i nC h i n e s e [ 3 】水运工程爆破技术规范 J 髓2 0 4 - - 2 0 0 8 [ s ] ．重庆 长江重庆航道工程局，2 0 0 8 ． [ 3 】T e c h n i c a lc o d eo fb l a s t i n gf o rp o r ta n dw a t e r w a ye Ⅱg i n e e r ． i I l g j r s2 0 4 - - 2 0 0 8 [ s ] ，C h o n g q i n g Y a n g t z eW a t e r w a y C o n s t r u c t i o nB u r e a u ，2 0 0 8 ． i nC h i n e s e [ 4 】郭强．水下钻孔爆破孔网参数优化研究[ D ] ．武汉 武汉理工大学，2 0 0 5 ． [ 4 】G U OQ i a n g ．P a r a m e t e r so p t i m i z a t i o nn l y ．1 si nu n d e r w a - t e l “ b l a s t i n g [ D ] ．W u h a n W u h a nI J n i v e r s i t yo fl “ B e h n o l o - g Y ，2 0 0 5 ． i nC h i n e s e [ 5 】时党勇．基于A N S Y S ＼I ．S - - - D Y I 、i A8 ．1 进行显式动力分 析[ M ] ．北京清华大学出版杜，2 0 0 5 ． [ 5 】S I - I ID a n g y o n g ．E x p l i c i td y f l l l l n i ca n a l y s i sb ∞e d ∞A N - S Y S ／l s D Y N A8 ．1 [ M ] ．B e i j i n g T , i n g h u aU n i , J e r s i 哆 P r e B s ，2 0 0 5 ． i nC h i n e s e 万方数据