70米高煙囪定向爆破中的飛石控制

韶關宏大爆破工程有限公司 廣東韶關 512000

摘要：煙囪的定向爆破在爆破拆除中的運用廣泛，施工相對簡單，而且經濟合理，在煙囪定向爆破中過程中通過破壞煙囪的局部結構，產生重心位移使其失穩按設計方向倒塌。工程實踐中通過開設均勻對稱的定向窗，再從爆破缺口尺寸、布孔位置、鉆孔方向和孔網參數科學合理設計對爆破飛石的控制，對爆堆的檢查分析，定向爆破中產生飛石的主要因素。

關鍵詞：煙囪；定向爆破；爆破缺口；飛石控制

一、煙囪定向爆破介紹

煙囪的爆破拆除，主要是通過破壞煙囪的局部結構，產生重心位移使其失穩按設計方向倒塌，從而達到拆除的目的。煙囪的爆破拆除主要分為定向爆破、折疊式倒塌爆破、原地坍塌爆破，定向爆破受爆破環境的限制不大，而且定向爆破施工相對簡單，經濟合理，所以在爆破環境的允許下煙囪的定向爆破拆除運用比較廣泛。

煙囪的定向爆破關鍵之處在于倒塌方向的控制，倒塌方向軸線的偏離不得超過設計方向±5°。對倒塌方向的控制主要通過對爆破缺口尺寸、布孔位置、鉆孔方向和孔網參數科學合理設計。

江門市蓬江區杜阮化工專區磚廠留煙囪一條，故要對該煙囪進行拆除，故委托我公司對煙囪實施控制爆破拆除。

1、周圍環境：煙囪東面是磚廠；南面緊靠為磚廠，西面為100米后為廠房；北面為空地。作業環境較復雜。

2、煙囪結構特點：煙囪為紅磚砌筑，煙囪的整體存在裂紋。煙囪底部±0.00處周長C=15.7米，相當于外徑D=5米，高約H=70米，煙囪壁厚δ=1米，煙囪底部南方向有寬0.8m，高1.0m的出灰口一個，內部無耐火補體。

二、工程實踐

1.工程概況

江門市蓬江區杜阮化工專區磚廠留煙囪一條，故要對該煙囪進行拆除，故委托我公司對煙囪實施控制爆破拆除。

周圍環境：煙囪東面是磚廠；南面緊靠為磚廠，西面為100米后為廠房；北面為空地。作業環境較復雜。

（詳見周邊環境圖）。

周邊環境圖

2.爆破方案選擇

煙囪結構特點：煙囪為紅磚砌筑，煙囪的整體存在裂紋。煙囪底部±0.00處周長C=15.7米，相當于外徑D=5米，高約H=70米，煙囪壁厚δ=1米，煙囪底部南方向有寬0.8m，高1.0m的出灰口一個，內部無耐火補體。

3.爆破缺口參數設計

3.1爆破缺口形狀

紅磚砌筑的煙囪抗剪能力差，起爆后爆破缺口形成，煙囪瞬間形成傾倒，因此需要保證底部預留支撐體滿足設計要求，不被瞬時被壓壞而使煙囪下坐，造成煙囪不到或失去對傾倒方向的控制，正梯形缺口的三角部分在煙囪傾倒過程中可起到一定的支撐作用，保證煙囪倒塌的準確和平穩，有效的防止后坐，故爆破缺口采用正梯形缺口。

3.2定向窗設計

一共設3個定向窗，定向窗盡量對稱，煙囪底部爆破區域兩邊各設一個，定向窗的高度與爆破缺口的高度一致，底部寬度為1m。利用出灰口做為第三個定向窗，出灰口的中心線做為倒塌方向的軸線，定向窗的高度與爆破缺口的高度一致，底部寬度為1m，人工開鑿出灰口的大小，達到定向窗的高度和寬度。

3.3爆破缺口尺寸

爆破缺口高度h是煙囪拆除爆破設計中的重要參數，爆破缺口尺寸大小的設計一般采用經驗設計方法選取：

L，h

式中 L—爆破缺口長度，m；

D—爆破部位處筒壁外直徑，m；

h—爆破缺口的高度，m；

δ—爆破缺口長度，m；

對于磚砌煙囪，爆破缺口圓心角ω一般為1800<ω≤2400，結合磚砌煙囪的結構和壁厚，取圓心角為220°。

L==8.635（m）

h=（m）

3.4、爆破缺口參數設計

爆破缺口參數設計的合理，才能達到倒塌效果，在參數設計時，從煙囪材料的抗拉、抗壓、抗剪強度出發，爆破缺口形成時，傾覆力矩必須大于預留支撐體力矩，由重力對余留支撐體偏心引起的傾覆力矩應大于或等于預留支撐體截面的極限抗彎力矩。

1）切口圓心角和切口長度：切口圓心角直接決定切口的展開長度，而切口長度決定傾覆力矩的大小，切口過長導致后坐。對于磚煙囪，切口圓心角（ф）一般為1800<ф≤2400，考慮煙囪整體較差，取切口圓心角（ф）=2200。切口開切在+0.5m處，此處外徑D1=5.0m，壁厚δ1=1米，周長C1=15.70米，切口長度L=15.7×2200/3600=9.0m。

2）切口高度：切口高度（H1）是煙囪拆除爆破設計中的重要參數，根據一般工程公式：H=（1.5～3.0）δ1，δ1為煙囪切口處壁厚δ1=1米；得H=2.5δ1=2.5m，

3）、爆破參數設計

a、孔深度：L=0.6δ1=0.6m

b、最小抵抗線：W=δ1/2=0.45m；

c、采用三梅花形布孔

d、炮孔間距：a=（0.8-2）W=0.5m

e、炮孔排距：b=（0.8-0.9）a=0.45m

f、每排炮孔數：n=L/a+1=9 /0.5+1=19個

g、炮孔排數：m=（H1/b）+1=2.5/0.45+1=7排

h、炮孔總數：k=n×m=133個

I、單位耗藥量：根據以往對磚煙囪爆破的經驗選取炸藥單耗

q=（0.4-1.2）kg/立方米（取q=1.2），

j、孔藥量：Q1=qabδ1=1.2×0.5×0.45×0.6=0.162kg（取0.16kg）

k、總藥量：Q=133×0.16=21.28kg

4）預處理：

a、用風鎬在東、西側的開高2.5米，寛0.8米的定向窗

（三）、起爆與延時控制技術

為了減少爆破震動，采用毫秒差延時起爆技術，共分兩段，中間部位采用MS1非電雷管，兩側采用MS3非電雷管。每個炮孔裝2發非電雷管，利用孔外延期起爆網絡。用“大把抓”方式并、串聯接非電導爆管，每10-15發為一簇，用兩發瞬發電雷管起爆。在150m以外安全地方起爆。

三、震動和飛石距離的驗算

1、爆破震動：由于煙囪爆破藥量較小，爆破震動影響不大，但還是要考慮爆破震動對建筑物的影響。2、根據《國家爆破安全規程》的爆破震動安全距離公式：

R=（K/V）1/aQm

式中：R—爆破安全距離M；

Q—爆破區最大段裝藥量kg；（本次分兩段起爆，即最大段起爆藥量為3.6kg.）

V—震動安全速度 cm/s

M—藥量指數，一般取1/3

K、a—與爆破區地形、地質條件有關系數與衰減系數，一般花崗巖a=1.8 ～2.0 K=50～150

震動安全速度：一般民用建筑：土瓦層取1cm/s，磚房及大開型砌體取2～3cm/s，鋼筋混凝土框架結構房及設施取5cm/s，水工工程取20cm/s。根據現實況本爆破V=2.5CM/S。

R=（K/V）1/a*Qm

取K=250、V=2.5 cm /s、a=2

R =（250/2.5）0.5×3√9.36

=10×2.11

=21.1m

3.5爆破起爆網絡

起爆網路采用脈沖起爆器激發導爆管傳遞沖擊波激發起爆元件（即非電毫秒雷管），起爆網絡采用孔內微差，孔外大把抓的簇聯方式，孔內裝同一段別的雙發雷管，孔外也用雙發雷管連接，每10發雷管一簇，避免盲炮的出現，影響煙囪的倒塌方向。

3.6爆破振動安全校核

①爆破振動：煙囪總裝藥藥量較小，最大一段裝藥量為2.5kg，爆破空氣沖擊波、噪聲和爆破粉塵對周圍影響不大，主要考慮爆破振動對周邊較遠建筑物（工廠）的影響。

根據《國家爆破安全規程》的爆破振動安全距離公式：

爆破振動安全允許標準：土土窯洞、土坯房、毛石房屋取0.5～1.5cm/s，一般磚房、非抗振的大型磚塊建筑物取2.0～3.0cm/s，鋼筋混凝土框架結構房取3.0～5.0cm/s。

根據現場實際情況，爆破振動安全速度取=1.5cm/s。

爆破安全允許距離計算公式

-保護區建筑的地面允許振動速度（1.5cm/s）；

-最大一段的裝藥量；

-爆源中心至建筑物的距離，m；

-爆破點地質條件有關的系數，取K=200

-衰減系數，取=1.6。

=（m）

通過計算得出的安全爆破振動距離很小，本次爆破作業面遠離建筑物最近點都超過48m，但警戒范圍為200m。

②對觸地振動的預防措施

觸地振動為主要為煙窗上部的磚體與地面撞擊產生的振動，考慮到場地條件，煙囪周圍為風化土，先倒塌范圍內的碎石清理走，再將煤渣覆蓋在倒塌范圍內的風化土上，煤渣厚度為30cm，能有效的緩沖觸地振動，降低煙囪倒塌時與地面的撞擊強度，減少磚塊的飛濺。

四、爆破效果分析

煙囪爆破之前用石灰粉劃出倒塌范圍，起爆爆破缺口區域后，煙囪整體結構和重心失穩迅速朝北部傾倒，煙囪在空中解體，折斷成3截，最后煙囪倒塌在設計的倒塌方向內。爆后檢查，煙囪倒塌的長度從煙囪的圓心處算為10米，爆堆集中，爆堆最高高度為4米，煙囪整體結構已破碎。爆破效果良好，主要在以下幾個方面對倒塌方向加強了控制：

1.鉆孔方向精確控制，鉆孔方向朝向煙囪筒體圓心處。

2.開設定向窗，定向窗均勻對稱，隔斷了預留支撐體的連接。

3.煙囪壁厚較薄，只有53mm厚，控制鉆孔深度，采用微差爆破，爆破區域起爆從爆破缺口中心處向兩邊延展。

爆堆周圍有個別飛石，飛石控制在設計范圍內，有個別飛石主要有以下幾個原因：

1.爆破缺口在瞬間起爆時，爆破缺口是水平空，磚塊受爆轟波影響產生飛石。

2.煙囪筒體結構在觸地時產生觸地振動，使磚塊擁有了初速度飛濺出來。

參考文獻：

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[4] 汪旭光，于亞倫.21世紀的拆除爆破技術[J].工程爆破，2000，6（1）：32～35.