较厚内衬烟囱定向爆破拆除浅谈

刘崇顺袁美张磊

摘要：本文以某较厚内衬烟囱的定向拆除为例，阐述了较厚内衬烟囱的爆破拆除施工过程，结合该案例中具体情况的特点，着重分析了定向爆破拆除内衬较厚烟囱的设计方案、安全校核以及安全防护措施。

关键词：较厚内衬；烟囱；定向爆破

引言：

由于较厚内衬的烟囱其拆除过程较为复杂，目前主要采用定向爆破的拆除技术，因此对定向爆破技术以及拆除这种烟囱时的一系列安全防护措施进行探讨十分必要。

1.工程概况

1.1周围环境

该烟囱位于一个大型锅炉房的西侧，东距锅炉房引风机间9m，南距送煤廊道12m，北距锅炉房10m，西部是一个空旷的煤场。总体来看周边环境空间有限，对该烟囱的爆破工作不是十分有利，因此只能采取定向爆破方式。

1.2烟窗结构特点

该烟囱内衬较厚，烟囱为砖混结构，底部直径4.43m，内径3.03m，壁厚0.7m，其中内衬厚0.24m，隔热层厚0.09m，外壁厚0.37m，其顶部外径1.7m，高35m，由于该地重新规划，需要进行爆破拆除，拆除过程中要保证厂房及周围设施的安全，防止该锅炉房受到不良影响。

2.爆破方案设计

2.1烟囱的倒塌方式

考虑到烟囱西部有长约100m的空旷场地，并且和南北建筑物最近有21m的距离。因此无需采用其它倒塌方案，最适合不过的就是选择定向倒塌方案，使用该方案较易施工，方便领过，操作性强。因此定向爆破时其轴线方位定为正西方向。

2.2爆破缺口设计

2.2.1缺口类型

鉴于该烟囱高度较大，内衬较厚，因此设计缺口时形式采用倒梯形，倒梯形缺口十分有利于烟囱倒塌方向准确和塌落稳定，可以有效避免倒塌方向错位等问题。

2.2.2缺口高度

根据公式计算，该缺口高度取1.1米，缺口离地面高度取1.2米。爆破缺口高度的合理性能够保证烟囱在倾倒过程中不易出现较大的偏差，因此该缺口高度的设计非常精确合理。

2.2.3缺口弧长

爆破范围为该处烟囱周长的1/2～2/3，取2/3,则L=2D外π/3=(2×4.43)π/3=9.3m。其中D外为缺口底边的外直径。

2.2.4定向窗

定向窗控制开口范围主要采用人工预开切口进行控制，并预留支承部分，必要情况下也可将所有缺口堵封填实，全部炮孔应同时或对称起爆。本烟囱爆破时定向窗采用三角形，高H=1.1m，宽B=1.2m，中心窗主要为控制倒塌方向，因此确定取H=1.1m,B=1.2m。

2.3爆破参数与起爆网络

2.3.1布孔

在对该烟囱进行定向爆破时，炮孔布置采取多排平行炮孔采用方格形布置。因为δ为壁厚0.37m。所以孔深L=0.67δ=0.67×0.37=0.25m。孔距a=0.9δ=0.9×0.37=0.33m,取a=0.35m。孔距b=0.85δ=0.85×0.37=0.31,取b=0.3m。

2.3.2炮孔数量

对炮孔数量进行设计时，经计算中心窗炮孔N1=12个，定向窗采用人工凿出缺口，中心窗也可采用人工直接凿出缺口。定向倒塌需起爆孔数N2=14×4=56个，按4排孔布置,每排布孔14个。

2.3.3单孔药量

设定单孔药量为Q孔和总装药量为Q总，根据砖烟囱爆破单位用药量计算公式，当壁厚为0.37m时，q取2100-2500g/m3，参照爆破试验和爆破临空面情况，确定q=0.8×(2100-2500)=1680-2000g/m3，q取1800g/m3。Q孔=1800×0.35×0.3×0.37=70g。

2.3.4爆破方法与起爆网络

本次爆破在爆破方法的选用上，采用电起爆法，分2段串联起爆，用8号毫秒电雷管，爆破顺序是1#～16#为第一段，17#～56#为第二段。炸药采用2号岩石销铵炸药。电雷管检测时要对电雷管进行统一测试，确保每个发电雷管的电阻差在0.3Ω范围内。

3.安全校验与防护措施

3.1安全校核

3.1.1地震效应计算

根据相关资料和以往案例的成功经验，大量实测数据证明，质点振动速度与测点至爆源的距离、一次爆破的装药量的大小、地质地形条件和爆破方法等因素都有密切的关系。即:V=K′K(Q1/3/R)а=0.5×50×(3.921/3/8)1.65=1.71cm/s。其中修正系数K′取0.5，K取50。Q取3.92kg，按最近的建筑设施,即引风机间算，R取8m，а=1.65。引风机间及附件建筑物均为一般砖房，非抗震的大型砌块建筑物，其安全振动速度为2～3cm/s，符合安全震速。

3.1.2空气冲击波安全距离

根据公式计算，R=KQ1/3=30×(3.92)1/3=47.3m，式中R为人员距爆源安全距离，Q为一次起爆总药量，K为系数，计算得出无掩蔽体K=30。

3.1.3爆破飞石安全距离计算

由于爆破过程中飞石影响非常大，一旦对飞石处理不好后果非常严重，所以本次爆破对飞石的安全距离进行了精确的计算。通过公式V=20(Q1/3/W)=20×(3.921/3/0.25)=126m/s，S=2V/g=2×126/9.8=26m，同时，当用竹架板挡盖后，飞石最远距离S小于26m。该公式中V代表飞石初速m/s，S代表飞石最远距离m。

3.2安全措施

爆破拆除厂房建筑时会产生一系列的负面影响，主要有爆破震动，空气冲击波，粉尘飞尘，飞石，以及噪音污染，因此为减小爆破对周围环境的影响，必须对其进行控制。

3.2.1爆破冲击波控制

由于炸药爆炸会产生空气冲击波，空气冲击波在超压与冲量作用下可在一定范围内造成建筑物破坏、人员伤亡等。本次爆破时将全部炸药的药量控制在了合理数值之内，还用砂土，采用砂袋和铁板等进行覆盖防护，所以爆破产生的冲击波影响非常小。

3.2.2塌落振动控制

在对该烟囱进行爆破时，由于定向倾倒爆破产生的塌落振动值一般较大，因此为了控制塌落振动强度，可以采取了以下措施：第一，在东北西三侧距保护对象大于两倍沟深的距离上开挖减震沟，用来阻断振动能量的传递降低塌落振动对周围的影响,保证保护对象的安全。第二，在塌落的区域内铺设足够的缓冲垫层用来吸收构件落地时候产生的冲击能量将缓冲传递给地面。

3.2.3爆破飞石控制

在爆破工程中，爆破飞石灾害己经成为爆破过程中非常严重的潜在事故原因之一。因此必须对烟囱爆破时产生的飞石严加控制。首先在数值上，按照以往的爆破经验公式先估算出飞石的最大飞散的范围。然后在该区域积极做好保护措施。

4.爆破效果分析

该烟囱爆破拆除工作在计划时间内按规定完成，倒塌范围在预计范围之内，周围的锅炉房和其他设施未受到其他影响和破坏，确保了锅炉房的安全。同时总结本次爆破经验发现，对烟囱水塔类结构物进行定向的爆破拆除时，一般是在底部爆破使其定向倒塌在设计方位上，定向窗和中心窗的设计对工程能否顺利进行尤为重要。

5.结束语

总之，综合该较厚内衬烟囱的成功拆除经验和以往相似工程的经验教训，对该类型烟囱进行爆破拆除时最合适有效的爆破方式当为定向爆破方法啊，同时爆破之前要提前将各项爆破参数计算准确，设计良好的爆破方案，保证爆破效果。

参考文献：

[1]陈德志,丁帮勤,何国敏,李本伟,游力克,周应军.复杂环境下210m烟囱定向爆破拆除[J].爆破,2012,29(02):72-75+79.