礦山炸藥雷管倉庫的防雷技術(shù)初探

朱小永

（淮南舜泰化工有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232072）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，對礦山資源和能源的需求也在顯著提升，對于金屬、非金屬礦山的開發(fā)也在逐漸增大。工業(yè)的雷管和炸藥是基礎(chǔ)工程進(jìn)行相應(yīng)的施工和建造中最為關(guān)鍵的工具，其代表著土木建造中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為了滿足我國相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)建設(shè)，雷管和炸藥的使用必不可少。炸藥雷管倉庫作為儲存和供應(yīng)相應(yīng)物品的重要儲存基地，其安全工作是整個(gè)生產(chǎn)過程和爆破作業(yè)過程的重中之重，作為易燃易爆的區(qū)域，其雷電防護(hù)工作顯得尤為重要，因此與之相關(guān)的儲存安全也開始得到人們的廣泛關(guān)注。

通常，炸藥雷管倉庫的地址會設(shè)置在人煙稀少的自然環(huán)境中，從而在減少對周圍人民群眾產(chǎn)生嚴(yán)重危害的同時(shí)，更加有效地對其整體的防雷安全進(jìn)行布置和監(jiān)控。如何有效進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和布置，對著整個(gè)倉庫的安全和整個(gè)工程的開發(fā)有著極為重要的意義。

作為在礦山開采中最為重要的雷管炸藥，其安全性對于整個(gè)礦山的工作都有著極為重要的作用。因此，如何安全、合理地儲存雷管炸藥成為相關(guān)倉庫最為重關(guān)鍵的一步。在實(shí)際生產(chǎn)中，如何詳細(xì)地開展有關(guān)雷管炸藥庫防雷技術(shù)的工作，對雷管炸藥庫的安全運(yùn)行做出相應(yīng)的分析和措施，成為目前工作的主要重點(diǎn)。本文通過對現(xiàn)有理論和實(shí)踐的分析，對避雷塔和接地裝置的詳細(xì)解析，做到具體的應(yīng)對閃電雷電所帶來的自然災(zāi)害，有效運(yùn)行防雷技術(shù)的原理和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的防雷，通過接閃分流、屏蔽、接地裝置、等電點(diǎn)的連接以及電涌保護(hù)等一系列綜合措施來形成一套行之有效的炸藥雷管倉庫的雷電防護(hù)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)綜合防雷，在可控的程度內(nèi)有效降低自然雷電災(zāi)害對炸藥倉庫所帶來的重大危害。

1 倉庫環(huán)境

炸藥倉庫作為炸藥的儲存場所和中轉(zhuǎn)站，是炸藥雷管使用前所處的重要場所，一旦倉庫受到大規(guī)模的雷電閃電襲擊，其后果難以估量，對于倉庫工作人員和周邊生活的人民群眾都會產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。因此作為具有極高危險(xiǎn)性的雷管倉庫，其所處環(huán)境一般都是經(jīng)過嚴(yán)格的觀測和實(shí)地調(diào)查所做出的選擇，其通常具備以下2 個(gè)方面的特點(diǎn)：①在地理位置的選擇上，通常將地址選擇在人煙稀少、遠(yuǎn)離百姓居住區(qū)的地方，從而減少炸藥雷管對周邊居民的危險(xiǎn)性。②在內(nèi)部環(huán)境上，由于倉庫所存儲的炸藥雷管數(shù)量巨大，且均屬于易燃易爆炸的物品。而作為易燃易爆炸場所，要嚴(yán)格按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的條文規(guī)范，對其進(jìn)行防雷規(guī)范。凡是因?yàn)殡娀鸹ǘ斐傻闹卮蟊ê蛧?yán)重的人員傷亡，均應(yīng)歸屬于建筑物的防雷分類。因此其內(nèi)部環(huán)境要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)規(guī)范注重全方面的防雷技術(shù)。

2 雷電危害方式

對于雷電的危害主要可分為兩類，即直擊雷和感應(yīng)雷，因此本文主要通過這兩類危害方式分別進(jìn)行相關(guān)闡述。

2.1 直擊雷

由于炸藥雷管的倉庫多是磚墻混凝土結(jié)構(gòu)，其屋面通常為預(yù)制板結(jié)構(gòu)。因此在接受到直擊雷的自然災(zāi)害時(shí)，閃電電壓高達(dá)上億伏，從而使得建筑物產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械效應(yīng)或者電效應(yīng)，從而使得建筑物被點(diǎn)燃燃燒，從而最終導(dǎo)致屋內(nèi)的炸藥雷管產(chǎn)生爆炸。

2.2 感應(yīng)雷

區(qū)別于直擊雷的高伏特的電壓傷害，感應(yīng)雷通常指的是雷電放電時(shí)會與倉庫中的金屬門窗、金屬防爆箱等金屬導(dǎo)體產(chǎn)生一定的電磁感應(yīng)，盡管不同于直擊雷所帶來的雷電更為高伏特，但是這種感應(yīng)雷和金屬導(dǎo)體所形成的電位差會使得導(dǎo)體之間產(chǎn)生靜電火花，也會引起倉庫的爆炸。

其余的雷電方式還包括涌入危害和靜電危害。前者是指閃電沿金屬線路進(jìn)入倉庫從而造成爆炸，后者則是指通過靜電火花引起的燃燒進(jìn)而產(chǎn)生的爆炸。

以上幾種雷電方式都具備非常大的風(fēng)險(xiǎn)，因此在進(jìn)行礦山炸藥雷管倉庫的防雷技術(shù)研究的時(shí)候要充分考慮所有危害方式所產(chǎn)生的原因和后果，從而對防雷技術(shù)進(jìn)行全面的探究和設(shè)計(jì)。

3 防雷設(shè)計(jì)

安全可靠的防雷技術(shù)是整個(gè)倉庫防雷系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此本文將著重闡述現(xiàn)代防雷技術(shù)的原理和實(shí)施方向。

3.1 設(shè)立避雷塔

通過建造炸藥雷管倉庫的避雷塔裝置進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)滾球半徑為30m 的裝置，架立獨(dú)立的避雷塔。同時(shí)在實(shí)際操作中，要充分考慮倉庫周邊的實(shí)際情況以及倉庫中消防通道的地理位置，嚴(yán)格遵守建筑防雷設(shè)計(jì)的相關(guān)法令法規(guī)和原則，設(shè)計(jì)規(guī)劃化的滾球法矩形的方位進(jìn)行布置，通過建造四座避雷塔，從而對炸藥雷管倉庫的全方面安全保護(hù)做到有效設(shè)計(jì)。

避雷塔通常具備以下2 個(gè)特點(diǎn)：①造價(jià)低廉，可以有效緩解相關(guān)負(fù)責(zé)部門的經(jīng)濟(jì)壓力。②安全可靠，避雷塔的相關(guān)原理在多年的實(shí)踐中已經(jīng)得到了充分的證明，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紦?jù)，因此其實(shí)際操作過程中的安全性較為可靠。

通常，在炸藥雷管倉庫附近建造四座避雷塔，避雷針一般采用LAZQ-102C 的型號，其接地電阻為0.6Ω。避雷針的抗風(fēng)壓為標(biāo)準(zhǔn)的400m/s，通過對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以得出避雷塔的高度不應(yīng)低于15.0m，且避雷塔與炸藥雷管倉庫之間的距離不應(yīng)少于3.0m，只有保證這樣的距離才可以達(dá)到安全的防護(hù)。同時(shí)在進(jìn)行避雷塔設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力等級以及建筑的抗風(fēng)力，從而避免避雷塔因風(fēng)力過大而造成的損傷。

在進(jìn)行避雷塔建造的時(shí)候，不僅要嚴(yán)格注重其原理圖設(shè)計(jì)，還要做到實(shí)踐中的穩(wěn)固安裝和防腐性強(qiáng)，從而通過四座等高對稱的避雷塔對倉庫進(jìn)行全方面的安全防護(hù)。

3.2 建立接地裝置

接地裝置即為通過將金屬導(dǎo)體埋入倉庫附近的土壤中，起到一個(gè)散流的作用的相關(guān)設(shè)施。主要是通過將雷電閃電中的電流通過金屬導(dǎo)體分散到廣闊的土地上，從而避免電流對倉庫產(chǎn)生嚴(yán)重危害。能否建造合格的接地裝置對于整個(gè)防雷系統(tǒng)起著至關(guān)重要的影響。通過對炸藥雷管倉庫周圍放置環(huán)型的地網(wǎng)裝置，從而使得接閃帶、引下線和倉庫中的各類金屬結(jié)構(gòu)做到有效連接，使得每個(gè)金屬結(jié)構(gòu)都可以被包含進(jìn)接地裝置的構(gòu)造中。通過與地網(wǎng)的有效連接，使得電流的危害得到有效降低。

每根接閃桿都應(yīng)配備專屬獨(dú)立的接地裝置，通過接閃桿的底座來與之相連，使得連接處的數(shù)量要大于等于2 處，且接地裝置的電阻也要小于10Ω。接地裝置可分為2 種：①垂直基地裝置。②水平接地裝置。垂直接地裝置通常采用鍍鋅扁鋼的材質(zhì)，裝置長度為2.5m，具體規(guī)格參數(shù)為50mm×50mm×5mm；水平接地體的規(guī)格為40mm×4mm，材質(zhì)也為鍍鋅扁鋼。通常垂直接地體的之間的距離通常是角鋼自身長度的2 倍。

如果炸藥倉庫所處的地理位置為較為干燥的沙地環(huán)境，還要進(jìn)一步考慮地表干燥所帶來的土壤電阻變化。在這種沙地中，土壤的電阻相較其他的環(huán)境會更高，因此在設(shè)置接地裝置上，要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。①可通過將垂直接地體放置到土壤中低電阻率的深處；②擴(kuò)大接地體和周圍土壤的接觸面積；③在上述裝置的基礎(chǔ)上，添加物理降阻劑或者專用的接地模塊來降低周圍的電阻；④增加導(dǎo)體的數(shù)量，從而制造外引接地網(wǎng)來進(jìn)一步降級接地的電阻。

3.3 感應(yīng)雷防護(hù)

當(dāng)空氣中產(chǎn)生高伏特的雷電電流，雷電流會以首先與避雷針形成接閃，然后以1/20 左右的光速流通過避雷針，從而進(jìn)一步經(jīng)過引線、接地裝置。在此過程中，避雷塔和周圍的倉庫空間會形成一個(gè)動態(tài)的電磁場，使得炸藥雷管倉庫中中的各類金屬制品都會以導(dǎo)體的形式產(chǎn)生磁力線運(yùn)動，其中接觸不良和開口處還會被該過程中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢引起電火花造成嚴(yán)重的危害。

因此倉庫中的金屬物品，例如金屬門窗、鐵柵欄、金屬防爆箱等物品都要進(jìn)行等電位的連接技術(shù)處理，使得金屬導(dǎo)體嚴(yán)格的接地，并且與屋外布置的屋面避雷帶連接到同一個(gè)接地裝置上，從而進(jìn)行有效的雷電危害防護(hù)。

3.4 靜電感應(yīng)的防護(hù)

炸藥雷管倉庫中的所有金屬靜電導(dǎo)體都要接地，并且和設(shè)置的防雷電感應(yīng)裝置共同連接到一個(gè)接地裝置上，同時(shí)各個(gè)倉庫內(nèi)的金屬裝置和外部防雷裝置之間的距離也要嚴(yán)格滿足所規(guī)定的間隔距離的要求，即空中間隔距離大于等于獨(dú)立接閃桿、架空接閃線或網(wǎng)支柱處接地裝置的沖擊接地電阻的0.4 倍。

3.5 防電涌措施

在對感應(yīng)雷防護(hù)的同時(shí)，也要注重閃電電涌帶來的危害。首先是在負(fù)責(zé)電源引入的方面，要按照相應(yīng)的規(guī)定在總配電箱要統(tǒng)一裝配1 級試驗(yàn)的防爆型SPD；同時(shí)，在進(jìn)行低電壓配電路線的設(shè)計(jì)上，也要采用屏蔽電纜或者穿鋼管的方式進(jìn)行埋地敷設(shè)的全線布局，從而使得電纜的金屬外層和鋼管同時(shí)連接到防閃電的感應(yīng)接地裝置上，進(jìn)一步避免閃電涌入。

同時(shí)還要加強(qiáng)倉庫的全域監(jiān)控設(shè)置的布局，使得監(jiān)控?cái)z像裝置在進(jìn)行布置時(shí)，要始終處在倉庫的接閃器的防雷電保護(hù)的范圍之內(nèi)，使得工作人員可以實(shí)時(shí)檢測倉庫周圍的環(huán)境和雷電危害，相關(guān)部門可以對任何突發(fā)情況做出迅速反應(yīng)并行動。在設(shè)置時(shí)，要使接地裝置與防感應(yīng)雷電的裝置相連；同時(shí)將線纜穿過鋼管進(jìn)行埋地設(shè)置，從而使得整個(gè)裝置都能同時(shí)連接到防閃電感應(yīng)的接地裝置上，完成全方位的措施防護(hù)。

3.6 有關(guān)各類金屬物的處理

對于整個(gè)流程中的金屬物，也要進(jìn)行相應(yīng)的處理。首先是在整個(gè)過程中進(jìn)行平行鋪設(shè)的長條金屬物，其每個(gè)跨接點(diǎn)的間距均要小于等于30m，同時(shí)要在交叉處要進(jìn)行跨接，交叉的凈距也要小于10cm。

整個(gè)倉庫中的所有金屬導(dǎo)體，例如金屬支架、設(shè)備、管道都要進(jìn)行嚴(yán)格的防靜電處理，通過直接接地的設(shè)置，使得危險(xiǎn)系數(shù)降至最低。同時(shí)對金屬管道進(jìn)行架空處理，在100m 距離的內(nèi)管道中，每隔25m 就要進(jìn)行一次接地，同時(shí)獨(dú)立接閃桿、架空接閃線或網(wǎng)支柱出接地裝置的沖擊接地電阻小于等于30Ω。

3.7 人行通道的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行上述倉庫相關(guān)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也要對人行通道進(jìn)行進(jìn)一步的特殊處理。

（1）將水平接地體的埋入深度進(jìn)一步規(guī)范，使得局部的埋入深度要大于等于1m。

（2）在水平接地體的周圍要使用絕緣物質(zhì)進(jìn)行局部包圍，通常可采用60cm 厚的瀝青層進(jìn)行處理。

（3）對地面進(jìn)行特殊處理，通過瀝青、碎石等材料對路面進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)的寬度通常為50～80mm。其寬度的設(shè)計(jì)取決于接地體，在進(jìn)行路面鋪設(shè)時(shí)，要使得路面寬度超過接地體2m。

3.8 具體的使用材料

（1）接閃桿的具體高度要嚴(yán)格參照專門的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)材質(zhì)可以采用熱鍍鋅或者鋼質(zhì)的圓管構(gòu)造。

（2）接地裝置中的引下線要沿著倉庫的外檐墻體的表面進(jìn)行明敷操作，通常要采用最短路徑的方式進(jìn)行接地，其直徑要大于等于8mm，截面也要大于等于50mm2，扁鋼的厚度要大于等于2.5mm。

（3）在接地裝置中，通常具備多根專設(shè)引下線，因此在各個(gè)引下線和地面的距離在0.3～1.8m 之間設(shè)置斷接卡，從而保障整個(gè)接地裝置的有效運(yùn)行。

（4）在每個(gè)裝置較為脆弱的地方，布置專用的防護(hù)裝置，例如接地線在處于地上1.7m 和地下0.3m 的距離中最容易受到機(jī)械損傷，因此可以在這段距離的接地線進(jìn)行暗敷或者鍍鋅角鋼的特殊保護(hù)，或者使用改性塑料管和橡膠管進(jìn)行防護(hù)。

（5）鋼質(zhì)的人工垂直接地體的長度通長設(shè)置為2.5m，同時(shí)垂直接地體和水平接地體的距離要保持在5m 左右，也可以根據(jù)倉庫的實(shí)際建筑面積進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，但垂直接地體和水平接地體的距離原則上不能小于垂直接地體本身的長度，該措施是為了避免相鄰的接地體之間會產(chǎn)生相互的屏蔽作用，從而影響整個(gè)防雷裝置的有效運(yùn)行。

（6）人工接地體在進(jìn)行鋪設(shè)的時(shí)候，要在土壤中的深度埋設(shè)大于等于0.5m，同時(shí)還要盡量的鋪設(shè)在凍土的土壤之下。其鋪設(shè)時(shí)要和周圍的基礎(chǔ)設(shè)施和墻體保持相應(yīng)的距離，該距離通常要大于等于1m。

（7）如果碰上倉庫整體處于高電阻率的情況下，可以通過以下5 種方式極性相應(yīng)的處理，從而有效降低直擊雷所帶來的沖擊。

①加大接地裝置的外引接線的分支數(shù)量，通過采用多支線的外引接地裝置來防護(hù)高電阻率的土壤。

②保證外引接地裝置的外引長度與要小于等于其有效長度。

③將接地體盡量深埋，從而使其埋入低電阻率的土壤中。④進(jìn)行大規(guī)模的土木工程，對倉庫周圍的土壤進(jìn)行更換。

⑤采用相關(guān)的降阻劑來降低土壤的高電阻率。

3.9 管理維護(hù)

在進(jìn)行接地設(shè)置時(shí)，要在接引器下線和斜拉線的附近方位布置警示標(biāo)志，從而防止在雷雨天氣有經(jīng)過的人民群眾和牧畜誤觸受到雷電危害。

同時(shí)在所有防雷電裝置的附近都要進(jìn)行特殊處理，使得周圍的環(huán)境保持防腐、防銹的狀態(tài)，從而使整體防雷裝置的接觸點(diǎn)均處于良好的狀態(tài)，連接緊固，在進(jìn)行防雷過程中不會出現(xiàn)部分故障導(dǎo)致整體出現(xiàn)問題的情況。

要及時(shí)清理炸藥雷管倉庫周圍的障礙物，尤其是在倉庫周圍5m 以內(nèi)且不處于接閃器防護(hù)范圍內(nèi)的樹木，防止樹木在受到雷電襲擊的時(shí)候產(chǎn)生火災(zāi)，火勢蔓延到倉庫，使得其中的炸藥雷管受到危害，從而引發(fā)大規(guī)模的爆炸事故。

在進(jìn)行炸藥雷管倉庫防雷技術(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也要注重相關(guān)工作人員的操作規(guī)范的管理：①全員穿戴無靜電點(diǎn)燃危險(xiǎn)的防靜電衣物和鞋子，從而防止工作人員本身帶電，產(chǎn)生相關(guān)危險(xiǎn)。②在倉庫工作時(shí)，禁止隨意穿脫衣物和鞋子，避免該過程衣物摩擦所帶來的靜電危害。③在炸藥雷管倉庫的每個(gè)門口設(shè)立相應(yīng)的靜電樁，當(dāng)工作人員進(jìn)入倉庫工作前，必須先要有效接觸靜電樁從而消除身上所攜帶的靜電。

4 結(jié)論

隨著我國基礎(chǔ)性建設(shè)的蓬勃發(fā)展，高速公路、鐵路、居民用樓、機(jī)場和火車站等建設(shè)的逐漸增多，礦產(chǎn)資源的開采和開發(fā)也隨之增加，因此開發(fā)過程中所需的炸藥和雷管的數(shù)量顯著增加。如何對儲存大規(guī)模的炸藥和雷管的倉庫進(jìn)行安全防護(hù)便成為相關(guān)部門著重注意的方向。炸藥雷管倉庫分布在各行各業(yè)，因此其數(shù)量和地域分布也十分廣泛，如何有效檢查并清除現(xiàn)有的防雷技術(shù)安全隱患，并且在進(jìn)行新建造的倉庫的完善防雷措施，十分重要。

作為主要的能源和金屬物質(zhì)來源的礦山，其安全開采對于社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的意義。因此在進(jìn)行礦山開采時(shí)，炸藥雷管倉庫的安全性對于整個(gè)開采過程都至關(guān)重要，一旦發(fā)生雷電災(zāi)害和靜電災(zāi)害，其危害性都極為嚴(yán)重，會造成后果重大的人員傷亡事件，隨著人們對雷電閃電的進(jìn)一步探索和了解，新時(shí)期的防雷技術(shù)也隨之發(fā)展到了一個(gè)新的階段。因此在進(jìn)行炸藥雷管倉庫的設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照相應(yīng)的防雷規(guī)范設(shè)計(jì)，在整個(gè)建造和施工過程中嚴(yán)謹(jǐn)對待，把好質(zhì)量關(guān)。同時(shí)在建造結(jié)束后的工作運(yùn)行階段，工作人員也要做到定時(shí)的檢測維修，保證整個(gè)防雷裝置和接地裝置都處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，保證監(jiān)控設(shè)置全方面全時(shí)間段覆蓋的同時(shí)，嚴(yán)格關(guān)注炸藥雷管倉庫的實(shí)時(shí)動態(tài)，從而使得倉庫安全性可以一直得到有效保障。

在進(jìn)行雷管炸藥倉庫的防雷時(shí)，要學(xué)會因地制宜，嚴(yán)格根據(jù)各地的生態(tài)環(huán)境和土壤電阻率進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，靈活安排。在做到節(jié)約經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，保障防雷效果。因此在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)的同時(shí)，要采取外部防雷布置和內(nèi)部防雷相結(jié)合的技術(shù)，從而使防雷裝置發(fā)揮最大的整體作用，有效保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，保障資源的有效開采。