摘　要:　介绍了一座砖混烟囱定向拆除爆破的实例,论述了爆破方案设计,爆破参数确定,爆破切口形状和尺寸,定向窗的开设以及防护措施等施工工艺。
关键词:　定向爆破;　爆破拆除;　砖混烟囱
1　工程概况
1.1　结构特征
山东省某矿业公司粉矿厂内有一废弃烟囱需爆破拆除。该烟囱为砖混结构,±0~1 m处外层为正八边形的混凝土浇注体,内层为砖混结构,1 m以上外壁均为砖混结构。烟囱高24 m,底部外直径:1 m以下为2.8 m,1~2 m处为2.4 m,壁厚为0.55 m,其中内衬厚0.12 m,内衬与壁间空隙5 cm。烟道已拆除,烟囱底部在地坪以下0.6 m有一个朝南的烟道口。
1.2　周围环境
烟囱周围环境如图1所示。正南2.1 m处为选矿厂成品仓库(待拆),烟囱座落地坪与仓库地坪高差为1.2 m;东南11.4 m处为一直径4 m的水塔;正东20 m处为磅房和交通道;N35°E15 m至N55°E55 m的区域内为矿石粉成品场;西北55 m处为选矿车间;正西37 m处为选矿场,并有一个高差1.0的直立坡。
2　爆破方案设计[1~6]
2.1　爆破设计要求
1)烟囱实施爆破后的散体物不能混入成品矿石粉中。
2)确保水塔的正常使用。
3)保证磅房不受破坏,交通道运输不受影响。
2.2　爆破方案的确定
该烟囱的结构比较简单,但其周围环境比较复杂。可供选择的爆破方案有3种形式:定向倒塌、拆叠倒塌和原地坍塌。根据现场的条件,确定采用定向倒塌方案。由于只有西北方向有足够的空间作为倒塌场地,故倾倒中心线定为N55°W。
2.3　爆破切口设计
为减少-0.6 m处正南烟道口对倾倒方向的影响,爆破切口底部定于地平以上+0.1 m处。爆破切口采用正梯形,切口长度L取0.6倍的烟囱周长,即L =4.5 m。根据工程经验,切口高度h = kδ,式中k为高度系数,取k=2,δ为壁厚,δ=0.55 m,因此h =1.1 m,实际取h =1.2 m。如图2所示。

图1　烟囱周围环境图(单位:m)
2.4　爆破参数
烟囱拆除爆破切口内的炮眼采用梅花形布置,如图2所示。炮孔直径d =38~40 mm;孔距a = (0.5~1.2)δ',式中,δ'为外壁厚,δ'=0.37 m,取a =0.80,δ'=0.3 m;排距b =(0.8~1.0)a,取b = a=0.3 m;孔深l =(0.65~0.75)δ',取l =0.65δ'=0.24 m。为充分利用炸药爆炸能量对烟囱拱形壁体的均匀破碎作用,在钻凿炮眼时,可使同排相邻炮眼一深一浅(0.22~0.24 m)。炮孔装药为岩石乳化炸药。根据体积公式,单孔药量Q = qabl,式中,Q为单孔药量,g;q为炸药的单耗,试爆后确定q =1 200 g/m3。计算得Q =25g,实际取Q =30 g。
2.5　预处理
在切口内预先开设掏槽窗,宽度为0.6 m,高度为0.9 m。爆破切口两端部布置2个直角三角形定向窗,高度为0.75 m,底边长为0.75 m。为保证烟囱顺利倾倒和减少炮眼工作量,在确保安全的条件下,将切口相对应部分内衬按孤形预先拆除。经过强度校核,烟囱预处理后的支撑部分受的荷载远小于其抗压强度,可确保施工安全;同时,起爆后的支撑段所受的强载小于其抗压强度,故起爆后烟囱不会立即产生后坐。

图2　爆破切口尺寸及炮孔布置(单位:m)
2.6　爆破网路
采用非电导爆管雷管爆破网路,每个炮孔内装
1发毫秒雷管,以设计倾导中心线为对称轴,以爆破切口区口中央起始,分3段起爆,分别装入MS1,MS3,MS5三个段别的毫秒雷管,3个区段间隔时间依次分别为50 ms。再将导爆管以15~20根为一束,用2发电雷管串联起爆。
3　爆破震劝校核
根据公式V= K(3QR)α对爆破引起周围建筑物基础质点振动效应进行校核。式中, V为质点的爆破震动速度,cm/s;Q为最大一段起爆药量,Q =0.38 kg;R为爆破区域被保护建筑物的爆心距,取R =11.4 m;K,α分别为爆震波传播介质影响系数和震波传播衰减指数,取K=32,α=1.57。则V=0.42 cm/s,该值远小于《爆破安全规程》规定的建筑物爆破振动安全临界值3 cm/s,所以爆破震动效应不会影响周围建筑的安全。
4　安全措施
为了有效控制爆破飞石的飞散距离,起煤前将切口范围内的烟囱外壁面用竹排封闭,同时在矿石粉堆前码摆竹排,以防止爆渣混入粉成品中;为防止烟囱倒塌时产生过大的触地震动,在预计倒塌范围内铺设厚0.5 m的松土层;划定以烟囱为中心以100 m为半径的区域为警戒范围。
5　爆破效果
起爆后烟囱按设计顺序倾倒,倒塌长度为32m,宽度为4~6 m,没有发生后坐现象。爆破效果及坍塌质量良好,周围建筑物安全无恙。