某矿电厂60 m砖结构烟囱爆破拆除

王德中，熊雪强

(1.江西铜业集团银山矿业有限责任公司， 江西上饶市 334201;2.江西理工大学， 江西 赣州市 341000)

某矿电厂60 m砖结构烟囱爆破拆除

王德中1，熊雪强2

(1.江西铜业集团银山矿业有限责任公司， 江西上饶市 334201;2.江西理工大学， 江西 赣州市 341000)

介绍了某矿电厂60 m砖结构烟囱定向爆破拆除的设计与施工方案。根据烟囱结构将北检修门及爆破预拆除部分作为定位窗，对南检修门用砖混材料封堵提高承重能力，清除倾倒方向部分内衬以提高倾倒方向准确性，达到了预期效果。

烟囱;砖结构;定向爆破;爆破网络

某矿电厂烟囱为自备火力发电机组所用，为积极响应国家“节能减排、关闭小火电”政策，配合政府城市建设统一规划，决定拆除烟囱。考虑到工期紧、附近分布有居民区等环境复杂的特点，同时为了便于管理和节约成本，经现场勘查研究，决定采用定向爆破方法拆除这座烟囱。

1 工程概况

1.1 周围环境

该矿厂区内烟囱东侧距发电机组厂房5 m，距办公楼25 m;南侧距居民区12 m;西侧距皮带廊15 m。爆破区平面位置如图1所示。

图1 爆破区平面位置

1.2 烟囱结构

电厂烟囱为1989年设计，1990年建成使用。烟囱高60 m、外径5.30 m、外壁厚62 cm，内衬耐火砖厚24 cm，外壁与内衬空隙5 cm，为水泥砂浆砌筑的红砖烟囱，总重量569.77 t。该烟囱底部南北两侧分别设置有检修门与烟道。

2 爆破设计方案

2.1 设计依据

(1)合理选取爆破切口和定向倾倒预留支撑部位的尺寸使其符合力学强度、砖体弯曲变形以及定向倾倒运动的要求。保证爆破切口在爆破瞬间准确成型，同时将碎块抛出防止局部支撑，控制爆破飞石、爆破振动与空气冲击波的危害，使爆破施工符合安全要求。

(2)根据周围环境与被保护目标的安全要求，由理论计算确定爆破规模和一次起爆药量，通过防护、减振和阻断等措施来控制爆破振动、空气冲击波与飞石造成的危害，以保证周围建筑物、设施和控制仪器仪表等的安全[1]。

2.2 倾倒方向

烟囱属于高细结构物，刚度较好，要求坍塌方向有长度不小于其高度1.2倍、宽度大于其底部直径2.5～3倍的场地[2]。该烟囱北面有开阔空地足以实施定向控制爆破，经现场考察，确定了烟囱向北偏西10°方向倾倒的定向爆破方案，如图1所示。

2.3 爆破切口

梯形切口有确定的弱面，在重力矩作用下，初始裂纹形成位置是由设计切口形状预先确定，杜绝了初始裂纹形成的随机性，可以保证定向准确。正梯形切口前冲小或不发生前冲，适合于倒塌方向空间不够充足，且允许后坐的烟囱，倒梯形切口容易发生前冲[3，4]。鉴于待爆破烟囱周边环境复杂，倒塌空间不足、不允许前冲、倒塌方向要求高，该烟囱选择正梯形复式切口，切口圆心角约200°，如图2所示。

2.4 定向窗与定位窗

为保证烟囱平稳、准确地倾倒，在合理选择爆破切口所对圆心角和切口高度的同时，在切口两端开设定向窗，在倾倒方向上开设定位窗。定向窗为底边长0.75 m，角度45°的三角形，将爆破预拆除及检修门作为定位窗，如图2所示。

图2 爆破设计剖面

结合本次爆破烟囱的特点，为进一步提高倾倒方向准确性，将南侧检修门用砖混材料封堵提高承重能力，并清除部分内衬。

3 爆破参数和爆破网络

3.1 爆破参数

(1)钻眼直径d用YT27型风钻，钻头直径Φ38 mm，炮孔直径d≈40 mm;

(2)药孔深度I取烟囱外壁厚δ的0.68倍，即0.68 × δ=0.68 ×62=42.16 cm，取 I=42 cm;

(3)炮孔间距a=40 cm，炮孔排距b=0.85a=34 cm，取35 cm;

(4)爆破切口高度h=(5－I)×0.40=1.6 m＞2δ;

(5)爆破切口底弧长 L1=200/360×5.3×3.14=9.24 m，取 9.2 m;

(6) 单孔装药量q=Kabδ=1100×0.4×0.35×0.62=95.48 g，取 q=100 g;

(7)总装药量Q=qn=100×110=11000 g。

3.2 爆破网络

由于烟囱附近有高、低压线线路，为了防止杂散电流影响，设计采用毫秒非电导爆管起爆网路。自倾倒中心线开始向两侧依次(分4个段位)起爆如图2所示，孔外采用即发毫秒导爆管复式网路，总延期时间控制在250 ms以内。

3.3 爆破预拆除

为了便于人工拆除部分烟囱内衬，同时验证单孔装药量的合理性，预先用爆破方法将倾倒方向中心的3列炮孔进行爆破，每孔装药量取q=100 g，试爆结果良好。

4 爆破安全

(1)筒体上爆破切口采用风钻打眼，孔深及孔位按要求进行，装药后用黄泥沙子堵满。考虑到烟囱倾倒地面两侧有废厂房阻挡飞石，故不另外加铺垫。

(2)根据计算，以烟囱为中心，200 m半径范围内人员撤离。考虑到周围建筑物的阻挡防护作用，为不造成道路交通堵塞，除烟囱倾倒的正前方警戒距离为200 m，电厂围墙东面距围墙100 m以内住户人员撤离外，其他方向以电厂的围墙和洎水河为界。

(3)爆破飞石防护。用麻袋装部分湿煤灰，用铁丝挂在被爆破物体外层，再用麻袋外挂1层网状橡胶垫，最后外缠竹质脚手片[5，6]。

5 爆破效果

起爆后约2～3 s烟囱开始倾斜，倾斜至40°～60°时高约40 m处出现折断。全部倒地约6～8 s，倒地后烟囱全部破裂但没有明显的飞溅物，倾倒方向为西偏北8°～9°，稍偏离设计方向。3.5 m以下未爆底部(检修门侧)有1条纵向和1条斜向裂缝，对周边建筑未产生不良影响，达到了预期效果。主要经验如下:

(1)爆破切口h最大高度按烟囱壁厚2.0～3.0倍或按烟囱倾斜30°计算是可行的;

(2)对于强度较小砖砌烟囱切口弧长在烟囱1/2～2/3周长较为合理;

(3)倾倒方向有微小偏差原因是由于检修门的封堵强度不够，爆破后有微弱后座(有2条裂缝)所致。

[1] 刘国军.复杂环境下50 m高砖结构烟囱爆破拆除[J].爆破，2010，27(3):70 －72.

[2] 庙延钢，张智宇，栾龙发.特种爆破技术[M].北京:冶金工业出版社，2004.

[3] 李起山，邵晓宁，胡昆伦.爆破切口形状对细高建筑物倒塌效果的影响[J].爆破，1998，15(4):66 －68.

[4] 骆利锋，段卫东，程良奎，等.烟囱爆破倾倒过程中的前冲问题[J].爆破，2004，21(3):8 － l0.

[5] 龙维祺.特种爆破技术[M].北京:冶金工业出版社，1993.

[6] GB6722－2003.爆破安全规程[S].

2010－01－30)

王德中(1967－)，男，江西上饶人，工程师，主要从事矿山开采设计与管理工作。