70米高煙囪定向爆破中的飛石控制

韶關(guān)宏大爆破工程有限公司 廣東韶關(guān) 512000

摘要：煙囪的定向爆破在爆破拆除中的運(yùn)用廣泛，施工相對(duì)簡(jiǎn)單，而且經(jīng)濟(jì)合理，在煙囪定向爆破中過(guò)程中通過(guò)破壞煙囪的局部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生重心位移使其失穩(wěn)按設(shè)計(jì)方向倒塌。工程實(shí)踐中通過(guò)開(kāi)設(shè)均勻?qū)ΨQ(chēng)的定向窗，再?gòu)谋迫笨诔叽纭⒉伎孜恢?、鉆孔方向和孔網(wǎng)參數(shù)科學(xué)合理設(shè)計(jì)對(duì)爆破飛石的控制，對(duì)爆堆的檢查分析，定向爆破中產(chǎn)生飛石的主要因素。

關(guān)鍵詞：煙囪；定向爆破；爆破缺口；飛石控制

一、煙囪定向爆破介紹

煙囪的爆破拆除，主要是通過(guò)破壞煙囪的局部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生重心位移使其失穩(wěn)按設(shè)計(jì)方向倒塌，從而達(dá)到拆除的目的。煙囪的爆破拆除主要分為定向爆破、折疊式倒塌爆破、原地坍塌爆破，定向爆破受爆破環(huán)境的限制不大，而且定向爆破施工相對(duì)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理，所以在爆破環(huán)境的允許下煙囪的定向爆破拆除運(yùn)用比較廣泛。

煙囪的定向爆破關(guān)鍵之處在于倒塌方向的控制，倒塌方向軸線的偏離不得超過(guò)設(shè)計(jì)方向±5°。對(duì)倒塌方向的控制主要通過(guò)對(duì)爆破缺口尺寸、布孔位置、鉆孔方向和孔網(wǎng)參數(shù)科學(xué)合理設(shè)計(jì)。

江門(mén)市蓬江區(qū)杜阮化工專(zhuān)區(qū)磚廠留煙囪一條，故要對(duì)該煙囪進(jìn)行拆除，故委托我公司對(duì)煙囪實(shí)施控制爆破拆除。

1、周?chē)h(huán)境：煙囪東面是磚廠；南面緊靠為磚廠，西面為100米后為廠房；北面為空地。作業(yè)環(huán)境較復(fù)雜。

2、煙囪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：煙囪為紅磚砌筑，煙囪的整體存在裂紋。煙囪底部±0.00處周長(zhǎng)C=15.7米，相當(dāng)于外徑D=5米，高約H=70米，煙囪壁厚δ=1米，煙囪底部南方向有寬0.8m，高1.0m的出灰口一個(gè)，內(nèi)部無(wú)耐火補(bǔ)體。

二、工程實(shí)踐

1.工程概況

江門(mén)市蓬江區(qū)杜阮化工專(zhuān)區(qū)磚廠留煙囪一條，故要對(duì)該煙囪進(jìn)行拆除，故委托我公司對(duì)煙囪實(shí)施控制爆破拆除。

周?chē)h(huán)境：煙囪東面是磚廠；南面緊靠為磚廠，西面為100米后為廠房；北面為空地。作業(yè)環(huán)境較復(fù)雜。

（詳見(jiàn)周邊環(huán)境圖）。

周邊環(huán)境圖

2.爆破方案選擇

煙囪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：煙囪為紅磚砌筑，煙囪的整體存在裂紋。煙囪底部±0.00處周長(zhǎng)C=15.7米，相當(dāng)于外徑D=5米，高約H=70米，煙囪壁厚δ=1米，煙囪底部南方向有寬0.8m，高1.0m的出灰口一個(gè)，內(nèi)部無(wú)耐火補(bǔ)體。

3.爆破缺口參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1爆破缺口形狀

紅磚砌筑的煙囪抗剪能力差，起爆后爆破缺口形成，煙囪瞬間形成傾倒，因此需要保證底部預(yù)留支撐體滿足設(shè)計(jì)要求，不被瞬時(shí)被壓壞而使煙囪下坐，造成煙囪不到或失去對(duì)傾倒方向的控制，正梯形缺口的三角部分在煙囪傾倒過(guò)程中可起到一定的支撐作用，保證煙囪倒塌的準(zhǔn)確和平穩(wěn)，有效的防止后坐，故爆破缺口采用正梯形缺口。

3.2定向窗設(shè)計(jì)

一共設(shè)3個(gè)定向窗，定向窗盡量對(duì)稱(chēng)，煙囪底部爆破區(qū)域兩邊各設(shè)一個(gè)，定向窗的高度與爆破缺口的高度一致，底部寬度為1m。利用出灰口做為第三個(gè)定向窗，出灰口的中心線做為倒塌方向的軸線，定向窗的高度與爆破缺口的高度一致，底部寬度為1m，人工開(kāi)鑿出灰口的大小，達(dá)到定向窗的高度和寬度。

3.3爆破缺口尺寸

爆破缺口高度h是煙囪拆除爆破設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，爆破缺口尺寸大小的設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法選?。?/p>

L，h

式中 L—爆破缺口長(zhǎng)度，m；

D—爆破部位處筒壁外直徑，m；

h—爆破缺口的高度，m；

δ—爆破缺口長(zhǎng)度，m；

對(duì)于磚砌煙囪，爆破缺口圓心角ω一般為1800<ω≤2400，結(jié)合磚砌煙囪的結(jié)構(gòu)和壁厚，取圓心角為220°。

L==8.635（m）

h=（m）

3.4、爆破缺口參數(shù)設(shè)計(jì)

爆破缺口參數(shù)設(shè)計(jì)的合理，才能達(dá)到倒塌效果，在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，從煙囪材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度出發(fā)，爆破缺口形成時(shí)，傾覆力矩必須大于預(yù)留支撐體力矩，由重力對(duì)余留支撐體偏心引起的傾覆力矩應(yīng)大于或等于預(yù)留支撐體截面的極限抗彎力矩。

1）切口圓心角和切口長(zhǎng)度：切口圓心角直接決定切口的展開(kāi)長(zhǎng)度，而切口長(zhǎng)度決定傾覆力矩的大小，切口過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致后坐。對(duì)于磚煙囪，切口圓心角（ф）一般為1800<ф≤2400，考慮煙囪整體較差，取切口圓心角（ф）=2200。切口開(kāi)切在+0.5m處，此處外徑D1=5.0m，壁厚δ1=1米，周長(zhǎng)C1=15.70米，切口長(zhǎng)度L=15.7×2200/3600=9.0m。

2）切口高度：切口高度（H1）是煙囪拆除爆破設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，根據(jù)一般工程公式：H=（1.5～3.0）δ1，δ1為煙囪切口處壁厚δ1=1米；得H=2.5δ1=2.5m，

3）、爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

a、孔深度：L=0.6δ1=0.6m

b、最小抵抗線：W=δ1/2=0.45m；

c、采用三梅花形布孔

d、炮孔間距：a=（0.8-2）W=0.5m

e、炮孔排距：b=（0.8-0.9）a=0.45m

f、每排炮孔數(shù)：n=L/a+1=9 /0.5+1=19個(gè)

g、炮孔排數(shù)：m=（H1/b）+1=2.5/0.45+1=7排

h、炮孔總數(shù)：k=n×m=133個(gè)

I、單位耗藥量：根據(jù)以往對(duì)磚煙囪爆破的經(jīng)驗(yàn)選取炸藥單耗

q=（0.4-1.2）kg/立方米（取q=1.2），

j、孔藥量：Q1=qabδ1=1.2×0.5×0.45×0.6=0.162kg（取0.16kg）

k、總藥量：Q=133×0.16=21.28kg

4）預(yù)處理：

a、用風(fēng)鎬在東、西側(cè)的開(kāi)高2.5米，寛0.8米的定向窗

（三）、起爆與延時(shí)控制技術(shù)

為了減少爆破震動(dòng)，采用毫秒差延時(shí)起爆技術(shù)，共分兩段，中間部位采用MS1非電雷管，兩側(cè)采用MS3非電雷管。每個(gè)炮孔裝2發(fā)非電雷管，利用孔外延期起爆網(wǎng)絡(luò)。用“大把抓”方式并、串聯(lián)接非電導(dǎo)爆管，每10-15發(fā)為一簇，用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管起爆。在150m以外安全地方起爆。

三、震動(dòng)和飛石距離的驗(yàn)算

1、爆破震動(dòng)：由于煙囪爆破藥量較小，爆破震動(dòng)影響不大，但還是要考慮爆破震動(dòng)對(duì)建筑物的影響。2、根據(jù)《國(guó)家爆破安全規(guī)程》的爆破震動(dòng)安全距離公式：

R=（K/V）1/aQm

式中：R—爆破安全距離M；

Q—爆破區(qū)最大段裝藥量kg；（本次分兩段起爆，即最大段起爆藥量為3.6kg.）

V—震動(dòng)安全速度 cm/s

M—藥量指數(shù)，一般取1/3

K、a—與爆破區(qū)地形、地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù)與衰減系數(shù)，一般花崗巖a=1.8 ～2.0 K=50～150

震動(dòng)安全速度：一般民用建筑：土瓦層取1cm/s，磚房及大開(kāi)型砌體取2～3cm/s，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房及設(shè)施取5cm/s，水工工程取20cm/s。根據(jù)現(xiàn)實(shí)況本爆破V=2.5CM/S。

R=（K/V）1/a*Qm

取K=250、V=2.5 cm /s、a=2

R =（250/2.5）0.5×3√9.36

=10×2.11

=21.1m

3.5爆破起爆網(wǎng)絡(luò)

起爆網(wǎng)路采用脈沖起爆器激發(fā)導(dǎo)爆管傳遞沖擊波激發(fā)起爆元件（即非電毫秒雷管），起爆網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)微差，孔外大把抓的簇聯(lián)方式，孔內(nèi)裝同一段別的雙發(fā)雷管，孔外也用雙發(fā)雷管連接，每10發(fā)雷管一簇，避免盲炮的出現(xiàn)，影響煙囪的倒塌方向。

3.6爆破振動(dòng)安全校核

①爆破振動(dòng)：煙囪總裝藥藥量較小，最大一段裝藥量為2.5kg，爆破空氣沖擊波、噪聲和爆破粉塵對(duì)周?chē)绊懖淮?，主要考慮爆破振動(dòng)對(duì)周邊較遠(yuǎn)建筑物（工廠）的影響。

根據(jù)《國(guó)家爆破安全規(guī)程》的爆破振動(dòng)安全距離公式：

爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)：土土窯洞、土坯房、毛石房屋取0.5～1.5cm/s，一般磚房、非抗振的大型磚塊建筑物取2.0～3.0cm/s，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房取3.0～5.0cm/s。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，爆破振動(dòng)安全速度取=1.5cm/s。

爆破安全允許距離計(jì)算公式

-保護(hù)區(qū)建筑的地面允許振動(dòng)速度（1.5cm/s）；

-最大一段的裝藥量；

-爆源中心至建筑物的距離，m；

-爆破點(diǎn)地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)，取K=200

-衰減系數(shù)，取=1.6。

=（m）

通過(guò)計(jì)算得出的安全爆破振動(dòng)距離很小，本次爆破作業(yè)面遠(yuǎn)離建筑物最近點(diǎn)都超過(guò)48m，但警戒范圍為200m。

②對(duì)觸地振動(dòng)的預(yù)防措施

觸地振動(dòng)為主要為煙窗上部的磚體與地面撞擊產(chǎn)生的振動(dòng)，考慮到場(chǎng)地條件，煙囪周?chē)鸀轱L(fēng)化土，先倒塌范圍內(nèi)的碎石清理走，再將煤渣覆蓋在倒塌范圍內(nèi)的風(fēng)化土上，煤渣厚度為30cm，能有效的緩沖觸地振動(dòng)，降低煙囪倒塌時(shí)與地面的撞擊強(qiáng)度，減少磚塊的飛濺。

四、爆破效果分析

煙囪爆破之前用石灰粉劃出倒塌范圍，起爆爆破缺口區(qū)域后，煙囪整體結(jié)構(gòu)和重心失穩(wěn)迅速朝北部?jī)A倒，煙囪在空中解體，折斷成3截，最后煙囪倒塌在設(shè)計(jì)的倒塌方向內(nèi)。爆后檢查，煙囪倒塌的長(zhǎng)度從煙囪的圓心處算為10米，爆堆集中，爆堆最高高度為4米，煙囪整體結(jié)構(gòu)已破碎。爆破效果良好，主要在以下幾個(gè)方面對(duì)倒塌方向加強(qiáng)了控制：

1.鉆孔方向精確控制，鉆孔方向朝向煙囪筒體圓心處。

2.開(kāi)設(shè)定向窗，定向窗均勻?qū)ΨQ(chēng)，隔斷了預(yù)留支撐體的連接。

3.煙囪壁厚較薄，只有53mm厚，控制鉆孔深度，采用微差爆破，爆破區(qū)域起爆從爆破缺口中心處向兩邊延展。

爆堆周?chē)袀€(gè)別飛石，飛石控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，有個(gè)別飛石主要有以下幾個(gè)原因：

1.爆破缺口在瞬間起爆時(shí)，爆破缺口是水平空，磚塊受爆轟波影響產(chǎn)生飛石。

2.煙囪筒體結(jié)構(gòu)在觸地時(shí)產(chǎn)生觸地振動(dòng)，使磚塊擁有了初速度飛濺出來(lái)。

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