定向爆破在砖烟囱拆除中的应用

为保证烟囱准确定向倾倒,采取了一些技术措施,这些措施包括采用倒梯形切口减少烟囱爆破时的后坐;开设定向窗控制切口范围和形状;采用多向闭合起爆网路提高起爆网路可靠性以及内衬预处理等。通过采用微差爆破、开挖减震沟及在地面铺设缓冲材料等,降低爆破震动及烟囱触地震动强度。文中论述了爆破方案设计、爆破参数确定以及飞石防护等安全措施,并简述了爆破效果。
关键词:砖烟囱;定向爆破;爆破切口;定向窗;内衬处理;起爆网路
1　工程概况及爆破方案
1•1　烟囱结构及周围环境
粤东某电厂因改建需拆除一砖砌烟囱。该烟囱高62m,底部直径D=6•55m,壁厚δ=0•74m,下部内衬厚为0•24m,烟囱和内衬之间有0•05m的间隙。烟囱总重约830t。爆破前经现场勘查,烟囱风化较轻,表面无明显裂隙,整体性较好且较坚固。烟囱正南和正北距地面约0•4m各有一个1•4m×2•0m的烟道口。待爆烟囱西距除尘器11m,距1#机房(汽机间、煤仓间、锅炉房)24m;南距输煤栈桥14m,东距煤场约71m;烟囱北8•5m处为1#机厂房及设备区。待爆烟囱周围环境参见图1。
1•2　爆破方案
采用定向倒塌爆破方案。根据烟囱周围环境,并考虑预留壁体部分应尽量避开烟道口这一原则,确定其倾倒中心线方向为正东。这样两个烟道口均在切口范围内。
2　爆破设计
2•1　爆破切口
(1)切口形状:爆破切口形状影响烟囱爆破时的倾倒过程,为避免烟囱在倒塌过程中过早后坐和减少后坐量,保证定向倾倒的准确性,切口采用倒梯形。
　　(2)切口大小:参考文献[3]和[4],切口高度h=(0•15~2•0)δ=1•55 ~ 2•06m,取h=1•8m;切口上底宽度L1=(1/2~2/3)πD=10•3~13•72m,取L1= 12•8m;切口下底宽度L2=11•7m;
(3)切口验算:爆破切口形成后,烟囱能够沿预定方向倾倒的基本条件是〔5〕:NR≥WP,　MP≥ηMR(1)式中:NR为烟囱预留支撑截面的极限抗压承载能力;WP为切口以上烟囱总重;MP为烟囱自重、风力等引起的截面弯矩;MR为预留支撑截面的极限抗弯能力;η为失稳保证系数,η=1•5~2•0。关于50#砂浆砖砌体的抗压强度,为提高计算结果的可靠性,在计算保留支撑截面极限抗压强度时,取σ=25kg/cm2;在计算极限抗弯能力时取σ=50kg/cm2。在不考虑风力的情况下,计算结果为:NR=1•25×107N; WP=0•81×107N;MP=1•85×107Nm; MR=5•77×106Nm。计算结果满足式(1)的条件。
2•2　布孔及装药参数
(1)孔深:l=(0•67~0•7)δ=0•496~0•58m,取l=0•5m;
(2)孔距:a=(0•8~0•85) l=0•41~0•43m,取a=0•42m;
(3)排距: b= 0•85a= 0•357m,取b=0•36m;
(4)单孔装药量Q:由于烟囱底部为耐火砖砌体,强度较高,参考有关资料和以往爆破烟囱经验,取单位耗药量q=600g/m3,则:Q=q•a•b•δ=67g,实际每孔装药70g。根据上述参数,可计算出需要布置6排炮孔,由于存在烟道口及预先开设定向窗,每排布孔20个,共计120个炮孔。
2•3　起爆网路
保证网路的可靠起爆,是保证烟囱顺利倒塌的关键。本方案中第一排和第六排各炮孔装药用两发非电导爆管毫秒雷管(3~5段)起爆,其余各炮孔装药用一发非电导爆管毫秒雷管起爆(雷管段别安排参见图2)。网路联接时,每25发左右为一把,每把用3~4发瞬发雷管起爆;把与把之间联成多向复式闭合网路,如图3所示。其中主传爆方向是指由2发瞬发雷管传爆的方向,辅传爆方向由1发瞬发雷管传爆。
3　安全技术措施
3•1　开设定向窗
为确保定向准确,用风钻预先开设定向窗,定向窗形状为切口两端的形状(参见图2)。定向窗位置处的内衬也同时予以拆除(内衬的处理见3•2),然后用高压水冲刷烟囱壁与内衬的间隙,确保其间不存在煤粉尘。为保证烟囱爆破前的稳定性和安全,开设定向窗工作在烟囱爆破的当天进行。
3•2　内衬的处理
在设计切口范围内的上、下部,分别沿内衬周长每隔约1•3m用人工开设大小约0•5m×0•5m的缺口,然后在各缺口之间水平布置四个炮孔,孔深0•17m,孔距0•27m,单孔装药75g,共计40个炮孔。内衬爆破总装药量为3•0kg。内衬爆破时雷管段别安排与外部烟囱壁体切口爆破相对应,并与外部炮孔同时起爆。
3•3　减震措施
(1)采用3个段别的非电雷管实施微差爆破,降低爆破时的震动效应;
(2)在烟囱西侧7m处、北侧5m处开挖深度为0•5m的减震沟;
(3)在烟囱设计倾倒方向上,用不含碎石的沙土每隔2m左右铺设长3m、宽2~4m、高0•2~0•5m的缓冲层,铺设范围自烟囱5m处至65m处,用以减弱烟囱冲击地面时的震动。
3•4　爆破飞石的防护
因周围环境要求,必须控制爆破飞石。为此,在整个爆破切口部位(包括烟道口、定向窗)及其周边0•4~ 0•5m范围内挂敷三层草袋和一层竹笆片。
4　爆破效果
起爆后,烟囱按设计方向倾倒,未发生偏斜。烟囱倾倒过程中约在40m高度处发生断裂,但未发生折叠和改变倾倒方向。烟囱后坐约0•7m,烟囱筒身除其上圈梁外大部分已解体。爆破过程和烟囱触地时均未出现意外飞石。为保证烟囱准确定向倾倒,采取了一些技术措施,这些措施包括采用倒梯形切口减少烟囱爆破时的后坐;开设定向窗控制切口范围和形状;采用多向闭合起爆网路提高起爆网路可靠性以及内衬预处理等。通过采用微差爆破、开挖减震沟及在地面铺设缓冲材料等,降低爆破震动及烟囱触地震动强度。文中论述了爆破方案设计、爆破参数确定以及飞石防护等安全措施,并简述了爆破效果。
关键词:砖烟囱;定向爆破;爆破切口;定向窗;内衬处理;起爆网路
1　工程概况及爆破方案
1•1　烟囱结构及周围环境
粤东某电厂因改建需拆除一砖砌烟囱。该烟囱高62m,底部直径D=6•55m,壁厚δ=0•74m,下部内衬厚为0•24m,烟囱和内衬之间有0•05m的间隙。烟囱总重约830t。爆破前经现场勘查,烟囱风化较轻,表面无明显裂隙,整体性较好且较坚固。烟囱正南和正北距地面约0•4m各有一个1•4m×2•0m的烟道口。待爆烟囱西距除尘器11m,距1#机房(汽机间、煤仓间、锅炉房)24m;南距输煤栈桥14m,东距煤场约71m;烟囱北8•5m处为1#机厂房及设备区。待爆烟囱周围环境参见图1。
1•2　爆破方案
采用定向倒塌爆破方案。根据烟囱周围环境,并考虑预留壁体部分应尽量避开烟道口这一原则,确定其倾倒中心线方向为正东。这样两个烟道口均在切口范围内。
2　爆破设计
2•1　爆破切口
(1)切口形状:爆破切口形状影响烟囱爆破时的倾倒过程,为避免烟囱在倒塌过程中过早后坐和减少后坐量,保证定向倾倒的准确性,切口采用倒梯形。
　　(2)切口大小:参考文献[3]和[4],切口高度h=(0•15~2•0)δ=1•55 ~ 2•06m,取h=1•8m;切口上底宽度L1=(1/2~2/3)πD=10•3~13•72m,取L1= 12•8m;切口下底宽度L2=11•7m;
(3)切口验算:爆破切口形成后,烟囱能够沿预定方向倾倒的基本条件是〔5〕:NR≥WP,　MP≥ηMR(1)式中:NR为烟囱预留支撑截面的极限抗压承载能力;WP为切口以上烟囱总重;MP为烟囱自重、风力等引起的截面弯矩;MR为预留支撑截面的极限抗弯能力;η为失稳保证系数,η=1•5~2•0。关于50#砂浆砖砌体的抗压强度,为提高计算结果的可靠性,在计算保留支撑截面极限抗压强度时,取σ=25kg/cm2;在计算极限抗弯能力时取σ=50kg/cm2。在不考虑风力的情况下,计算结果为:NR=1•25×107N; WP=0•81×107N;MP=1•85×107Nm; MR=5•77×106Nm。计算结果满足式(1)的条件。
2•2　布孔及装药参数
(1)孔深:l=(0•67~0•7)δ=0•496~0•58m,取l=0•5m;
(2)孔距:a=(0•8~0•85) l=0•41~0•43m,取a=0•42m;
(3)排距: b= 0•85a= 0•357m,取b=0•36m;
(4)单孔装药量Q:由于烟囱底部为耐火砖砌体,强度较高,参考有关资料和以往爆破烟囱经验,取单位耗药量q=600g/m3,则:Q=q•a•b•δ=67g,实际每孔装药70g。根据上述参数,可计算出需要布置6排炮孔,由于存在烟道口及预先开设定向窗,每排布孔20个,共计120个炮孔。
2•3　起爆网路
保证网路的可靠起爆,是保证烟囱顺利倒塌的关键。本方案中第一排和第六排各炮孔装药用两发非电导爆管毫秒雷管(3~5段)起爆,其余各炮孔装药用一发非电导爆管毫秒雷管起爆(雷管段别安排参见图2)。网路联接时,每25发左右为一把,每把用3~4发瞬发雷管起爆;把与把之间联成多向复式闭合网路,如图3所示。其中主传爆方向是指由2发瞬发雷管传爆的方向,辅传爆方向由1发瞬发雷管传爆。
3　安全技术措施
3•1　开设定向窗
为确保定向准确,用风钻预先开设定向窗,定向窗形状为切口两端的形状(参见图2)。定向窗位置处的内衬也同时予以拆除(内衬的处理见3•2),然后用高压水冲刷烟囱壁与内衬的间隙,确保其间不存在煤粉尘。为保证烟囱爆破前的稳定性和安全,开设定向窗工作在烟囱爆破的当天进行。
3•2　内衬的处理
在设计切口范围内的上、下部,分别沿内衬周长每隔约1•3m用人工开设大小约0•5m×0•5m的缺口,然后在各缺口之间水平布置四个炮孔,孔深0•17m,孔距0•27m,单孔装药75g,共计40个炮孔。内衬爆破总装药量为3•0kg。内衬爆破时雷管段别安排与外部烟囱壁体切口爆破相对应,并与外部炮孔同时起爆。
3•3　减震措施
(1)采用3个段别的非电雷管实施微差爆破,降低爆破时的震动效应;
(2)在烟囱西侧7m处、北侧5m处开挖深度为0•5m的减震沟;
(3)在烟囱设计倾倒方向上,用不含碎石的沙土每隔2m左右铺设长3m、宽2~4m、高0•2~0•5m的缓冲层,铺设范围自烟囱5m处至65m处,用以减弱烟囱冲击地面时的震动。
3•4　爆破飞石的防护
因周围环境要求,必须控制爆破飞石。为此,在整个爆破切口部位(包括烟道口、定向窗)及其周边0•4~ 0•5m范围内挂敷三层草袋和一层竹笆片。
4　爆破效果
起爆后,烟囱按设计方向倾倒,未发生偏斜。烟囱倾倒过程中约在40m高度处发生断裂,但未发生折叠和改变倾倒方向。烟囱后坐约0•7m,烟囱筒身除其上圈梁外大部分已解体。爆破过程和烟囱触地时均未出现意外飞石。