陽極爐爐結(jié)控制爆破拆除

梁錢福,朱金華,胡旭東

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長沙 410072)

陽極爐爐結(jié)控制爆破拆除

梁錢福,朱金華,胡旭東

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長沙 410072)

介紹了陽極爐爐結(jié)爆破的成功實(shí)例。在爐內(nèi)作業(yè)環(huán)境惡劣,爐結(jié)含銅量大,成孔難度較大的情況下,選擇合理的爆破方法,安全可靠地實(shí)施爆破。可為類似工程提供參考。

爐結(jié);爆破拆除;爆破方案;安全措施

1 工程概況

陽谷祥光銅業(yè)有限公司在對(duì)其冶煉設(shè)備進(jìn)行整體大修維護(hù)時(shí),根據(jù)情況需要對(duì)陽極爐內(nèi)的爐結(jié)和耐火磚進(jìn)行部分拆除。由于爐結(jié)非常堅(jiān)硬,采用控制爆破法進(jìn)行拆除,爐結(jié)總量約為 100 t左右。爐內(nèi)的耐火磚采用人工法拆除。

陽極爐位于鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間廠房內(nèi),是冶煉銅的核心設(shè)備,爐體四周均為冶煉設(shè)備與各種設(shè)施,爆破施工環(huán)境較為復(fù)雜。陽極爐為圓柱體狀,直徑 4 m,長 13 m。爐體是 50 mm厚的鋼板,爐襯為 600 mm厚度的高強(qiáng)度鎂鉻耐火磚。爐結(jié)主要凝結(jié)在爐體的兩端。陽極爐結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 陽極爐結(jié)構(gòu)及爐結(jié)示意

爐結(jié)爆破拆除具有以下特點(diǎn):

(1)陽極爐為銅冶煉設(shè)備中最為重要的核心設(shè)備,爆破施工中不能造成任何損壞,否則將嚴(yán)重影響生產(chǎn);

(2)本工程是在陽極爐停爐 12 d后開始爆破施工,停爐后只能通過自然風(fēng)冷卻,爆破施工時(shí)爐內(nèi)空氣溫度已降至 60℃以下,爐結(jié)表面溫度為 60℃,爐結(jié)底部溫度約 100℃,屬于高溫爆破,對(duì)隔熱的防護(hù)要求極高,要確保裝藥在規(guī)定的安全時(shí)間內(nèi)不發(fā)生早爆;

(3)陽極爐均為封閉的爐體,內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸較小,爆破施工屬受限空間作業(yè),且施工作業(yè)面少,只能從一端向另一端逐步拆除,又因控制爆破振動(dòng)要求高,每次齊爆的藥量要嚴(yán)格控制在安全振動(dòng)范圍內(nèi);

(4)爐結(jié)含銅比例大,鉆孔難度較大。

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 爆破總體方案

根據(jù)施工技術(shù)要求以及周邊環(huán)境條件,采用高溫控制爆破技術(shù)對(duì)爐結(jié)實(shí)施爆破拆除。

由于爐結(jié)含銅比例較大,決定采用手風(fēng)鉆配Ф50 mm“十字”形合金鉆頭機(jī)鉆鑿爆破孔,然后裝入隔熱處理后的乳化炸藥爆破。根據(jù)爐結(jié)厚度及成孔難度,選擇布置梅花形水平孔或垂直孔。

因陽極爐內(nèi)爐體密封性好,在爐內(nèi)對(duì)爐結(jié)實(shí)施爆破拆除,產(chǎn)生爆破飛石的有害效應(yīng)較小,但因爐體處于懸空狀態(tài),因此,要嚴(yán)格控制好爆破的炸藥量,確保不因爆破振動(dòng)過大而對(duì)爐體及支撐軸承產(chǎn)生有害影響。

2.2 爆破參數(shù)

經(jīng)優(yōu)化的爆破參數(shù)如表1所示。

表1 爆破參數(shù)

2.3 炮孔布置

(1)垂直鉆孔。在風(fēng)鉆成孔容易的條件下,選擇在爐結(jié)上垂直鉆孔爆破。此法爆破臨空面好,可以不受爆渣的限制,作業(yè)面大,能提高爆破施工進(jìn)度。如圖2所示。

圖2 垂直孔爆破示意

(2)水平鉆孔。利用風(fēng)鉆在爐結(jié)上水平鉆孔爆破,孔深比垂直孔大,但必須保證單孔爆破的最小抵抗線方向?yàn)闋t結(jié)表面,且最小抵抗線在 30～40 cm。如圖3所示。

圖3 水平孔爆破示意

2.4 裝藥結(jié)構(gòu)

為保證藥包在安全時(shí)間內(nèi)不會(huì)因高溫產(chǎn)生自爆或早爆,必須對(duì)藥包進(jìn)行隔熱保護(hù)。方法是:把炸藥和雷管制作的爆破藥包用石棉布包扎密封,雷管腳線用石棉管套好絕緣。用耐火泥在藥包上包裹 5～10 mm厚的防護(hù)層后,再將藥包裝入炮孔。

2.5 爆破起爆網(wǎng)絡(luò)

采用起爆器實(shí)施電點(diǎn)火起爆,起爆器由專職人員管理和使用;裝藥完畢后,在盡量短的時(shí)間內(nèi)連線、充電、起爆。整個(gè)裝藥、起爆過程控制在 3 min之內(nèi)。

爆破施工后期,在爐內(nèi)溫度和爐結(jié)溫度較低、作業(yè)時(shí)間寬裕的情況下,可利用 MS1,MS3,MS5等 3個(gè)段別的電雷管進(jìn)行多孔微差起爆。

3 爆破安全設(shè)計(jì)

3.1 爆破振動(dòng)驗(yàn)算

爆破振動(dòng)對(duì)陽極爐和周邊設(shè)施的影響一般可以用質(zhì)點(diǎn)的峰值振動(dòng)速度或加速度來表示。由于每次爆破用藥量很少 (50～200 g),還可以通過微差起爆技術(shù)控制單響藥量在 200 g之內(nèi),爆破在爐體內(nèi),加之爐體與周邊鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隔離,其爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)很小,對(duì)爐體和周圍設(shè)施不會(huì)造成破壞。但在爐體邊緣爆破時(shí),要減小藥量,降低爆破振動(dòng)對(duì)爐體的有害影響。

根據(jù)環(huán)境的具體要求和安全允許的振速計(jì)算公式校核:

式中:V——安全允許的振速,cm/s;

K——與介質(zhì)和爆破條件因素有關(guān)的系數(shù),取

32.1;

Q——一次齊爆藥量,Q取 0.2 kg;

R——爆源至保護(hù)物的距離,m;

α——衰減系數(shù) ,取 1.57。

按上式計(jì)算得:距爆破中心點(diǎn) 6 m,產(chǎn)生的振動(dòng)速度為 0.8 cm/s;距爆破中心點(diǎn) 4 m,產(chǎn)生的振動(dòng)為1.5 cm/s;距爆破中心點(diǎn) 2 m,產(chǎn)生的振動(dòng)為 4.5 cm/s。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鋼筋混凝土建筑允許的爆破安全振速在 7～12 cm/s。因此,控制最大單響藥量在 200 g之內(nèi),可保證周邊所有建筑物的安全。

3.2 爆破飛石控制

因陽極爐內(nèi)爐體密封性好,在爐內(nèi)對(duì)爐結(jié)實(shí)施爆破拆除,產(chǎn)生爆破飛石的有害效應(yīng)很小。防護(hù)方法是:在炮孔上和爆破的部位用沙袋和薄鋼板各覆蓋一層,爆破后的塊渣絕大部分依然在爐內(nèi),個(gè)別飛石飛出爐口后的飛散距離在 5 m之內(nèi),不會(huì)對(duì)周邊設(shè)施產(chǎn)生有害影響。

4 爆破效果

每次爆破后的爐結(jié)塊度都小于 35 cm,可以從側(cè)面的排渣口順利出渣。爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)爐體結(jié)構(gòu)及支撐軸承沒有任何影響。

[1] 張正宇.中國爆破新技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[2] (GB6722-2003).爆破安全規(guī)程[S].

[3] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

2011-07-06)

梁錢福 (1981-),男,講師,主要從事爆破教學(xué)、科研及實(shí)際應(yīng)用。