复杂环境下45 m 高烟囱的爆破拆除

何家林

(安徽向科化工有限公司,安徽 安庆246100)

1 工程概况

某砖厂因扩建,需要爆破拆除一座烟囱。 该烟囱为圆筒式结构,由机制砖砌成,结构完整,刚度较强。 烟囱高45 m,壁厚0.80 m,底部外径为4.6 m。烟囱周围环境复杂,西侧为沼气房,西南侧有民房和水池,北侧为上山道路,东侧为树林和麦地,具体距离和周边环境如图1 所示。

2 爆破方案选择

为保护烟囱周围建(构)筑物,根据烟囱结构,确定采用定向控制爆破的方法,烟囱倾倒方向为正东侧,沿着烟道方向倒去,设计允许偏差±5°,这样可确保烟囱倒地后落在其正东侧的空地上,从而保证烟囱周边建(构)筑物的安全,同时也能保证周围麦地和树林不遭到破坏[1-5]。

3 爆破技术设计

3.1 爆破切口

爆破切口形状采用正梯形,爆破切口的长度l按式(1)确定:

式中,D为烟囱直径,m。 此处,D为4.6 m,则l=9.63 m。

图1 待爆烟囱周边环境

对于砖混结构烟囱,缺口高度H一般应大于1.5 倍筒身厚度δ[1],此处取H=1.5δ,δ为烟囱爆破部位壁厚,为0.8 m,则H=1.2 m。

3.2 定向窗位置大小及预处理方法

定向窗的开凿规格为0.6 m×0.9 m,在爆破前用风镐等器具在爆破切口两端开设。 爆破前,将烟囱内的内衬红砖人工拆除。

3.3 爆破参数

1)炮孔深度l:l=0.7δ=0.7×0.8=0.56 m,实际取0.56 m;

2)炮孔孔距a:根据工程经验,此处取a=0.34 m;

3)炮孔排距b:根据工程经验,此处取b=0.30 m;

4)炮孔直径:钻孔机械采用手持式凿岩机,钻孔直径为38 ～42 mm;

5)烟囱炮孔排数:H/b=1.2/0.3=4,因此,炮孔排数为4 排;

6)烟囱装药量Q:Q=qabδ=2.4×0.34×0.3×0.8≈0.20 kg。

由以上参数可以得出爆破切口的位置,如图2所示。

图2 爆破切口位置

3.4 爆破网路

因为烟囱布孔为矩形结构,距离被保护物距离较近,所以尽可能在同一缺口内采用微差延时起爆。 采用分11 个段位延时起爆,先中间后两边的对称传爆方法,保证爆破后按预定方向倒塌,以保证效果和防止飞石,烟囱起爆网路如图3 所示。

4 爆破振动安全验算

爆破时,安全允许的质点振动速度为

式中:V为安全允许的质点振动速度,cm/s;K为与介质和爆破条件因素有关的系数,取200;R为爆源至被保护物的距离,m,取13 m;a为振动衰减系数,取2.0。

因此,V=200×(1.61/3/13)2.0=1.619 cm/s,对于钢混结构房屋安全允许振速为3 cm/s,一般居民房安全允许振速为2 cm/s,计算值小于安全允许振速,加之地面以上爆破对爆破振动有较大的衰减作用,故不会造成影响。 但烟囱倒塌触地产生的振动可能会对周围建(构)筑物造成损害,加上厂区内地面坚硬,缓冲较小,触地振动可能会更大,因此,必须采取一定的减振措施。

图3 烟囱起爆网路

5 安全防护

为减小烟囱塌落触地振动对周围环境的影响,同时也为了控制烟囱倒塌触地时产生飞石对周围建(构)筑物的危害,在被动防护施工时采取铺设缓冲带的措施:在水塔倒塌方向35 m 范围内,用碎砂及黏土铺设一条宽3 m、厚1 m 的减振缓冲带,缓冲带沿着烟囱倒塌中心线方向[6-7]。

主动防护主要是对烟囱爆破切口部位的防护,采用两层绿纱网结合竹芭对烟囱爆破缺口部位进行覆盖防护,主动防护覆盖时,要保障防护材料的绑扎可靠性。

6 爆破效果

烟囱起爆后约2 s 开始下沉,然后向设计方向倾倒,倒塌方向准确,烟囱筒体沿着碎砂缓冲层方向倒塌,没有发生后坐现象,筒体破碎较好,周边区域的建筑物、沼气池安然无恙。 在整个厂区内,布置了四川拓普爆破测振仪NUBOX-6016 监测,测试点测到的振动速度分别为0.25 cm/s、0.12 cm/s,控制爆破拆除达到了预期的效果。