尾矿库溢流塔定向控制拆除爆破实践

2018-03-21路小强

现代矿业 2018年2期

路小强

(五矿二十三冶建设集团矿业工程有限公司)

随着我国矿山行业的不断发展，很多的资源枯竭矿山面临着闭坑、环保、复垦等问题，矿山复杂环境下废弃建(构)筑物的安全拆除工程也越来越多。矿山废弃建(构)筑物的拆除主要分为人工拆除及爆破拆除，目前爆破拆除技术成熟[1]，相对人工拆除在安全、经济、质量方面有较大的优势，已成为矿山废弃建(构)筑物拆除施工的趋势。

1 工程概况

待拆除溢流塔为钢筋混凝土结构，高15 m，共6层，层高3.0 m(含350 mm圈梁高度)，圈梁内径为3.5 m，外径为4.2m，沿圈梁平均布置8根立柱，立柱横截面近似为梯形，上底边长262 mm，下底边长314 mm，垂高(立柱厚度)为350 mm。见图1。

图1 溢流塔现状

溢流塔位于尾矿库内，三面环山，西北方向为库区，其中西侧距离溢流塔5 m处有一条库区内施工道路需保留，尾矿库现已接近闭库阶段。溢流塔附近尾砂覆盖较薄(100～150 mm)，拱板高出尾砂覆盖面约200～300 mm。溢流塔下部竖井接排水平硐，竖井高约20 m，竖井内及底部平硐均无人员作业。溢流塔平面位置见图2。

图2 溢流塔平面位置示意

2 拆除方法选择

由于溢流塔所处环境的特殊性，可选择人工拆除方法和定向爆破拆除方法。人工拆除方法即采用人工搭设脚手架至溢流塔顶部作业平台，自上而下人工拆除至底层圈梁；定向爆破拆除方法是采用定向控制倒塌爆破。人工拆除方法有不产生爆破地震效应、飞石等危害的优点，但也有劳动强度大、高空作业危险、高处坠物危害不宜防护、工效低等缺点；爆破拆除方法有相对劳动强度小、高空作业风险小、功效高等优点，部分爆破危害可通过精心设计和施工予以控制及消除。因此，溢流塔优先选择定向控制拆除爆破方法。

3 爆破设计

定向控制拆除爆破方案设计要求塔体按照321°方位倾倒于库内，且保留最下层圈梁及立柱。该溢流塔长径比为5∶1，相邻两根立柱对应的圆心角为32°，将圈梁立柱进行编号，见图3。设计的倒塌中心线落在1#立柱上，为确保冷却塔能顺利向西北侧倾倒，并有足够的支撑不发生下坐和后坐，以此为中心柱向两边对称爆破拆除1#～7#立柱，爆破切口圆心角为270°，爆破切口高度为0.6～1.86 m，底部弧长7 m[2]。为保证溢流塔上部倾倒时，减少8#立柱钢筋混凝土对倾倒塔身的牵制作用，爆破切口范围内1#～7#立柱爆破时，8#立柱也应设置一定的爆破高度。1#～8#立柱爆破高度分别为1.86，1.86，1.86，1.15，1.15，0.6，0.6，0.6 m。爆破切口示意见图4。

图3 圈梁立柱及倾倒方向编号示意(单位：mm)

图4 爆破切口示意(单位：mm)

炮孔直径d=40 mm。

最小抵抗线为

w=0.5h，

(1)

式中，w为最小抵抗线，mm；h为混凝土立柱厚度，350 mm。

计算得出最小抵抗线w=175 mm。

炮孔深度为

h′=0.7h，

(2)

式中，h′为炮孔深度，mm;h为混凝土立柱厚度，350 mm。

计算得出炮孔深度h′=245 mm。

炮孔间距为

a=0.85h,

(3)

式中，a为炮孔间距，mm；h为混凝土立柱厚度，350 mm。

计算得出炮孔间距a=300 mm，立柱炮孔为单排炮孔。

炸药消耗量为

Q=qN，

(4)

式中，Q为炸药消耗量，kg；q为单孔装药量，按经验取66.7 g/个，N为炮孔总数，取32个。

计算得出炸药消耗量Q=2.13 kg。

炸药单耗为

Q′=Q/v，

(5)

式中，Q′为炸药单耗，kg/m3；v为爆破实体体积，经计算为1.18 m3。

计算得出炸药单耗Q′=1.81 kg/m3。

选用2#岩石乳化炸药，脚线4 m的毫秒延期导爆管雷管的1、5、7段共32发，2发瞬发电雷管引爆导爆管雷管。装药方式为反向装药，炮孔用炮泥封堵。导爆管每16或17根为一束(1#～3#，4#～8#立柱导爆管一束，其余的一束)，每束导爆管雷管用一发瞬发电雷管起爆。为确保爆破质量及效果，采用电网路与非电网路组合起爆，装药连线之前，必须检验爆破器材及网络的可靠性[3]。爆破参数见表1。