复杂环境条件下生料库定向爆破拆除

谢承煜，罗 俊，李新星，程贵海

(广西大学资源与冶金学院， 广西南宁 530004)

复杂环境条件下生料库定向爆破拆除

谢承煜，罗 俊，李新星，程贵海

(广西大学资源与冶金学院， 广西南宁 530004)

详细介绍了田东水泥厂生料库抢险定向爆破拆除实例，结合该生料库爆破环境较复杂、控制定向倒塌精度要求高的特点，研究设计了爆破方案、爆破参数、安全防护措施，爆破效果较好，为类似爆破拆除工程提供了参考。

生料库;定向爆破;爆破参数;安全防护

1 工程概况

田东水泥厂生料库在使用过程中，因库体中下部出现断裂，需要进行抢险爆破拆除。生料库为圆筒型剪力墙结构，筒体底外径为23.26 m，内径为22.3 m，壁厚为 0.48 m，筒高 61.81 m，外周长 73 m，断裂处位于地面以上26.9 m处。筒体断裂处以上为料仓，贮料重量约1.5万 t，料仓体积约1000 m3，重量约2500 t，断裂处以下有倒锥形下料口及出料漏斗，下部有出料设备需要保护。

待爆料仓周边环境复杂(见图1)，东距空压机房仅约5 m，58 m外为中控楼，西距变压房约10 m，北距生产车间(窑尾)约14 m，距离提升机1.8 m，且在60 m高处有一人行天桥与生料库塔顶相连，紧靠西北角有风机装置，仅在南侧有开阔空间。筒体断裂后已向东北方向偏移，顶部偏移水平距离约1.58 m，偏移角度 2.45°。

图1 爆破环境示意

2 拆除方案

2.1 工程特点

(1)待拆除生料仓结构已破坏，重心已向北东向偏移，且偏移方向与拆除倒塌方向不一致;

(2)生料仓随时有倒塌的可能，施工安全隐患较大，拆除时不能采用大型机械设备;

(3)料仓高度大、直径大，待拆除料仓达2500 t，重量大，爆破后对地面和筒体冲击大;

(4)料仓筒壁较薄，筒体内现有水泥生料约1.5万t，且料仓在断裂以上部分倾斜已达1 m以上，料仓筒壁负荷大，施工过程有较大的安全隐患，施工难度大，若排放水泥生料则会造成生料仓受力变化而导致生料库提前倒塌;

(5)断裂处距地面高达20余m，不便机械施工，高空作业效率低;

(6)仅一个方向有倒塌空间，且周边待保护建(构)筑物距离太近;

(7)断裂处下部有设备和设施需要保护。

2.2 方案选择

(1)方案一:对生料仓筒体全部架设钢管架，对断裂处以上部分全部或部分打眼爆破，将上部混凝土爆破剥离后再切割钢筋拆除。该方法风险小，能有效保护下部设备。主要缺点是爆破炮孔太多、爆破量大、爆破网络复杂、处理施工时间长、施工费用高。

(2)方案二:在生料仓筒体架设钢管架，断裂处5 m以下位置布置炮孔(断裂处以下5 m的料仓筒体作为断裂处以上35 m料仓筒体定向托盘)，采用向南定向控制爆破拆除。该方法施工时间短，爆破对周边影响小，施工费用低，但该方法存在一定风险，对技术要求高，考虑到对生料仓内的水泥生料进行排放易导致生料库继续倾斜甚至倒塌，原则上不对生料库内的生料进行预排放处理(为提高爆破的可靠性，可于施工前在确保安全的情况下尽量排除生料)[1]。

根据生料仓现状及周边环境实际情况进行综合分析，采用方案二进行拆除。

2.3 方案实施步骤

(1)首先对生料仓筒体内的水泥生料进行排放，施工中发现生料库倾斜位移持续发生微量变化，故停止放料;

(2)从生料仓筒体西侧底部至21 m高度位置架设钢管架，并架设钻孔施工安全平台;生料库东侧搭设钢管架困难，则先用钢管架搭设好长宽高均为1.5 m的立方体，并在四周捆绑上竹筏，防止生料库破裂处的石头掉落伤及工人，工人系好安全带由起重机吊到空中作业;

(3)用风镐将与生料库塔顶相连的人行天桥切割;

首先解决读什么的问题，必须根据学生的整体学习水平来确定文献阅读的内容。如果是简单的科普性文章，则失去了文献阅读的意义；反之，专业性过强的文章则让学生觉得晦涩难懂，望而却步。

(4)对料仓筒体东、西两侧开定向窗口，该窗口作辅助定向爆破使用;

(5)按设计布孔要求，在19～22 m高的位置(断裂处以下5 m)进行布孔;

(6)为了保护料仓南侧约80 m的高压电线，对料仓南侧布置炮眼位置用柔性材料(如胶带等)进行防护，对西侧变压房中必要的贵重设备进行迁移。对南侧地面铺设泥土垫层，减少对南面的冲击震动;

(7)对北侧提升机底部设备进行必要的迁移，未能迁移部分则用装有细沙的袋子防护，并在顶部垫上稻草等柔性物质;

(8)采用分段毫秒微差技术对炮孔装药、拆除钢管架并实施爆破[2]。

3 爆破参数计算

3.1 起爆器材及起爆网络

炸药为2#岩石乳化炸药，雷管使用非电导爆管雷管和瞬发电雷管。为了确保安全起爆，减少爆破产生的振动，采用非电导爆管微差起爆系统。由于炮孔比较多，连线时用串联方式联网，每20发导爆管雷管为1束，每束分别用2发导爆管雷管连接，连接之后用2发瞬发电雷管起爆。

3.2 爆破切口

根据生料仓的实际情况，设计的切口形状为梯形，根据方案二，切口部位距地面以上+19 m标高处，以生料筒体南侧门中心线作为切口的中心线。梯形底部开2个小角度定向窗，鉴于实际施工的可行性，梯形夹角设计为25°。爆破切口高度取3 m，爆破切口弧长取生料筒体外壁周长的0.6倍，切口弧长取 43 m[3]，如图2 所示。

图2 爆破切口示意

根据经验公式并结合实际情况选取爆破切口参数[4，5]:孔径 d=0.40 m;最小抵抗线 W=0.5δ=0.20 m;炮孔深度 L=(0.65 ～0.68)δ=(0.65 ～0.68) ×0.40=(0.26 ～0.272)m，实际取 0.3 m;炮孔间距a=0.4 m;炮孔排距b=a=0.4 m;经计算，炮孔总数为n=680个;单孔装药量Q1=150 g;总装药量Q总=nQ1=102 kg。

3.3 炮孔布置

炮孔布置在爆破切口范围内，方向朝向生料仓中心，炮孔采用方形布置，如图3所示。

图3 炮孔布置示意

4 爆破安全分析

4.1 爆破拆除生料仓产生的震动效应

爆破引起的质点振动速度根据萨道夫斯基公式[6]计算如下:

式中:K——介质性质系数，与介质性质、爆破方法、场地等因素有关，一般取50～350，实际取100;

R——测点到爆源的距离，m;

Q——同段起爆最大药量，取70 kg;

a ——衰减系数，取2.0。

本工程中距生料仓最近且最重要的建筑物是西北面的厂房，因此取R=25 m，代入数值计算得V1=2.7 cm/s＜5 cm/s。这说明在生料仓爆破时，对厂房不会产生不良影响。

4.2 生料仓塌落触地产生的震动效应

生料仓塌落时倒塌着地时引起的振动大小与被爆体的质量、刚度、重心高度和触地点土质条件有关。根据中科院力学所提供的构件塌落振动试验公式[7]计算:

式中:I——生料仓塌落时冲量;

P——生料仓重量，2500 t:

R——目标点与构件触地中心距离，40 m。

由式(2)得出在生料仓倾倒时在主厂房的振动速度V2=4.0 cm/s＜5 cm/s，则同样不会产生不良影响。

4.3 空气冲击波

根据以往的经验公式确定空气冲击波安全距离，则空气冲击波对人的安全距离[8]为:

空气冲击波对地面建筑物的的安全距离为:

通过以上安全计算，在合理的警戒范围外，生料仓爆破产生的地震波、塌落震动及空气冲击波均不会对周围的人和建筑物产生危害。

5 爆破效果

2009年11月26日下午3点准时起爆，随着一声闷响，生料库约10 s按预定方向倒塌落地，落地时产生的巨大冲击力使库内重达1.5万t的生料散落在倒塌方向上100 m范围内。生料塔质量过大，产生了比较大的后座力，但由于各项防护措施得当，四周的机械设备及厂房均未破坏，爆破效果比较好，对同类工程有借鉴意义。

[1] 汪旭光，于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[2] 史家堉，程贵海，郑长青.建筑物爆破拆除理论与实践[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.

[3] 靳 洋，任志远.150 m钢筋砼烟囱定向爆破拆除[J].爆破，2009，26(1):69 －71.

[4] 王东平，马 克，卢超波.电解铝厂120 m高烟囱及旧厂房拆除爆破[J].工程爆破，2010，16(3):75 －77.

[5] 王贤来，王新民，姚维信，等.风化倾斜砖烟囱定向爆破拆除[J].爆破，2010，27(3):67 －69.

[6] 王玉杰.爆破工程[M].武汉:武汉理工大学出版社，2009.

[7] 齐宪秀，张义平，池恩安，等.复杂条件下4座烟囱拆除爆破[J].爆破，2010，27(3):64 －66.

[8] 邱进芬，梁钱福，冯大林.70 m高钢筋混凝土烟囱控制爆破拆除[J].采矿技术，2009，9(5):98 －99.

2011－01－13)

谢承煜(1984－)，男，广西贺州人，硕士研究生，从事爆破及开采工艺的研究，Email:xiechengyu42@163.com。