58 m高锅炉房的爆破拆除

2017-03-14陆林欣张韩涛

采矿技术 2017年1期

关键词：配电房飞石锅炉房

陆林欣，张韩涛

(湖南中人爆破工程有限公司，湖南长沙 410005)

58 m高锅炉房的爆破拆除

陆林欣，张韩涛

(湖南中人爆破工程有限公司，湖南长沙 410005)

介绍了复杂环境条件下爆破拆除锅炉房的实例。该工程由于周边环境条件受限，通过整体设计方案的论述，解决了前侧倾倒场地不足，后侧禁止后座的控制问题，保证了设计目标的实现。

锅炉房；爆破拆除；安全控制

1 工程概况

陕西华能秦岭发电有限公司将原有的3#、4#机组关停，并将该机组的锅炉房予以拆除。由于待拆除的锅炉房为钢筋混凝土框架结构建筑，高度为58 m，无法采用人工或机械方式安全、快速拆除，决定采用控制爆破技术进行拆除。

1.1 锅炉房的结构

待拆锅炉房属于钢筋混凝土框架结构。横向宽度为32 m，纵向长度为30 m，由四行横柱、四列纵柱共16根柱组成，支撑柱断面尺寸为70 cm×180 cm和70 cm×100 cm，锅炉房剖面结构见图1。

图1 锅炉房剖面结构

1.2 周边环境

3#、4#锅炉房位于厂区中部，东侧20 m为需要保留的输煤廊道，30 m为办公楼；南侧35 m处有一组与锅炉房平行的电缆沟需要重点保护，150 m处为龙海铁路；东南角有一间配电房，距离3#锅炉房28 m，配电房有1 m部分与3#锅炉房的东侧支撑柱轴线重叠；西侧30 m外为暂不拆除的5#锅炉房；北侧5 m为暂不拆的3#、4#机组的煤斗间，拆除环境较为复杂(见图2)。

图2 周边环境

2 爆破方案

根据锅炉房自身结构特点和周边环境情况，爆破拆除时要求锅炉房倒塌过程中不能损坏周边的保留建筑和设施，确定以下拆除方案：

(1) 对3#、4#锅炉房采取一次性定向爆破的方法进行拆除。

(2) 提高爆破切口高度，控制锅炉房的倒塌距离在30 m范围内，配电房位置控制锅炉房倒塌距离在25 m之内。

(3) 对锅炉房采取微差依次起爆，控制触地产生的振动速度小于安全允许的最大振动速度。

(4) 为防止后座而损坏保留的煤斗间支撑柱，爆破采取后支撑前移技术，保证不发生较大的后座现象。

3 爆破技术设计

3.1 倒塌方向的确定

由于周边环境条件受限，可供倒塌方向上的距离不足，因此，拟采用提高爆破切口高度对锅炉房实施定向倒塌爆破，倒塌方向确定为：4#锅炉房沿纵轴线方向向南倒塌；3#锅炉房沿对角线向西南方向倒塌(见图3)。

图3 倒塌方向

3.2 爆破切口设计

爆破切口大小、高低位置是锅炉房能否按设计方向顺利倒塌和控制较小倒塌范围的重要保证。根据锅炉房现有平台钻孔施工条件，倒塌方向的前两排柱采取高切口，在24 m高平台上设计爆破切口，使倒向第一排支撑柱的爆高达到26 m，控制锅炉房的倒塌距离在25 m范围内，配电房位置控制锅炉房倒塌距离在20 m距离内；倒塌方向的后排柱仅爆出一个铰口，防止锅炉倒塌过程中后座(见图1)。倒塌范围控制在倒塌方向前方25 m，侧面10 m，后方2 m范围内。

3.3 爆高尺寸的确定

锅炉房立柱爆高根据计算爆高达到3.3 m时就可以满足立柱失稳条件，为了确保立柱失稳并产生足够的倾倒角度，锅炉房各排立柱爆破高度参数见表1。

表1 锅炉房立柱爆破高度

3.4 爆破参数选择

爆破钻孔使用40 mm钻头，炸药选用乳化炸药。爆破参数根据常用公式和经验数据，计算所得见表2。

表2 单个锅炉房爆破参数

3.5 起爆网路设计

起爆元件使用半秒塑料导爆管延期雷管(HS2～HS6)，传爆元件使用毫秒导爆管和四通联接件，击发元件使用高能起爆器。

为了减轻构筑物一次倒地冲击振动质量，同时使构筑物各排柱之间的梁、柱在爆破过程中有足够的时间变形、解体，锅炉房爆破采用孔内半秒微差起爆。

4#锅炉房按A轴、B轴、C、D轴的顺序间隔500 ms起爆，C轴和D轴同时作为支撑轴，同步起爆，确保后侧不产生后座。

3#锅炉房采取斜线起爆顺序，从A轴的①柱至D轴的④柱分4个区段逐次起爆，每个区段时差500 ms。具体起爆分段延时时序见图4。

图4 起爆顺序

4 爆破安全

4.1 爆破振动控制

从构筑物的爆破参数表和分段延时表统计出各段雷管的用药量如表3所示。

表3 各段雷管爆破药量

最大一段HS4段单响药量为75.76 kg,距爆心不同距离质点爆破振动速度计算结果见表4。

表4 不同距离的振动速度

依据表4，锅炉房爆破振动不会对周边需要保护的建筑物产生有害影响。

4.2 塌落振动控制

由于锅炉房为高大建筑物，爆破使其倾倒时会对地面产生塌落振动，根据业内估算塌落振动的常用经验公式，不同距离的目标产生的振动速度见表5。

表5 不同距离的塌落触地振动速度

从计算结果可分析出，锅炉房倾倒时的冲击振动对离其20 m以外的厂房建筑物振动影响较小，不会造成损坏。爆破振动和塌落振动对周边的建筑物和设施不会造成有害影响。

4.3 飞石控制

拆除控制爆破无防护条件下个别飞石的最大飞散距离，按经验公式计算为63 m，根据无防护条件下个别飞石最大飞散距离估算结果以及周边环境复杂的实际情况，对爆破飞石须采取预防技术措施, 加强防护，以减少飞散距离。主要措施是在爆破部位使用草帘、铁丝网进行外部包裹防护，防护后个别飞散物的飞散距离不会大于30 m，对周围建筑物不会造成危害。

5 爆破效果

按设计时差3#、4#锅炉房间隔500 ms起爆，起爆后锅炉房爆破切口以上部分整体快速下落，然后是触地倾倒，锅炉房的顶部建筑在倾倒中散架垮塌，垮塌过程持续了10 s。解体非常充分，爆堆最高点约5 m。3#锅炉房因采取了斜线起爆，锅炉房整体向纵轴线的右侧发生偏转(见图5)，前方倒塌距离在20 m范围内，达到了预期目的。4#锅炉房前方倒塌距离在25 m左右。两个锅炉房的后侧没有发生后座现象。后方需要保护的建筑完好无损。爆破飞石没有对周边的建筑造成任何损坏，爆破振动和塌落振动在办公楼实测振动速度为1.4 cm/s(距离3#锅炉房边缘28 m),符合设计要求，爆破达到了预期目的。