烟囱拆除爆破设计方案

西南科技大学环境与资源学院

控制爆破技术

课

堂

设

计

教师：蒲传金

类别：烟囱拆除爆破设计

班级：采矿 1 0 0 1班

学号： 20100912

姓名：毛德苹

烟囱拆除爆破设计方案

一．工程概况

1.烟囱结构

烟囱高36m, 底部地面以上到4.6m, 截面外部为边长a=1.25m 的正八角形，截面内部为内径Φ=1.5m 的圆。边长的中点墙的厚度为80cm 。

2.烟囱周围环境

烟囱东面离东华门幼儿园的围墙只有1.5m,西部13.5m 处是一排平房，正北24m 处是一座四层楼，西北方向为一座二层的办公楼，环境比较复杂。具体环境布局如下图所示：

二层办公楼

平 房平 房

三层楼房

东华门幼儿园

图1 烟囱爆破周围环境平面图

北

自行车棚

3.注意事项

①．周围环境复杂，只有一个方向可供烟囱倒塌，因此必须严格控制烟囱倒塌方向。 ②．除考虑爆破本身产生的飞石外，还应加强对烟囱主体触地时产生的飞石进行防护。

③. 除考虑爆破本身的振动外，还应关注烟囱主体触地时产生的震动。 ④．爆破现场离幼儿园较近，为防止惊吓到孩子，应合理选择爆破时间。 ⑤．确保起爆线路安全可靠。

⑥．加强对爆破现场杂散电流的检测，以免出现意外情况。

⑦．雇佣专业施工队伍，确保钻孔，装药等高要求环节的施工质量。

二．爆破方案选择

根据烟囱的自身结构以及爆破现场的周围环境条件，有如下三种爆破施工方案可供选择：

1.定向倒塌

该方案是在烟囱倾倒一侧的底部，将其支撑筒壁炸开一个长度大于该部位筒壁周长1/2且具有一定高度的爆破缺口，使烟囱整体失稳，在本身自重作用下形成倾覆力矩，迫使烟囱按预定方向倾倒。该方案要求在倒塌方向上有必须具备一个一定宽度和一定长度的场地。优点是破坏彻底，工程量小，是拆除高耸建（构）筑物的优选方案。

2.折叠倒塌

当现场的任意方向上都不能满足烟囱整体定向倒塌的情况下，可采用折叠倒塌爆破以缩短爆破范围。其基本原理是，根据现场条件，除了在主体底部布置一个爆破缺口外，还需在主体上部适当高度处布置一同向或者反向的缺口，并设置一定的爆破时间间隔，从而达到在受限的不利环境中进行折叠爆破的目的。其缺点是：施工难度大，技术要求高，风险高，需要专家评审后才能使用。

3.原地坍塌

原地爆破拆除爆破适用于爆破主体周边空间十分狭窄，没有其一般高度大小的爆破空间。该方案施工难度大，稍有失误便会朝任意方向倾倒，易造成安全事故。因此，为保证爆破工作的安全可靠，不到万不得已一般不会采用此法。

4.最终方案选择

通过现场布局图可以知道，在烟囱主体北偏西30°方向有可以提供整个烟囱倒塌的空间。且为了一次性彻底破环烟囱，便于施工，提高爆破工作的安全性、可靠性最终权衡利弊决定选用定向倒塌方案。

三．爆破设计

1.爆破缺口设计

①.缺口形状选择

为保证倾倒定向准确，防止施工过程忠出现前冲、后坐和偏转现象，施工操作省时省力采用梯形缺口。

②.修整爆破部位外部轮廓

由于烟囱外部为八边形，且倾倒中心线不一定重合于其对称线。因此，这样一来在倒塌的过程中便可能出现受力不均匀，从而偏移预定倾倒中心线的情况。为确保安全，避免百密一疏的悲剧重演，设计决定由人工对烟囱缺口上下1m范围内的烟囱外体进行精细修整，使这一范围内的外部轮廓变为以原八边形各边中点距烟囱中心距离为半径的圆形（即外径D=3.1m，内部直径为1.5m的圆筒）。从而保证倾倒的准确性。

③.缺口参数设计

为保证爆破工作安全可靠，爆破切口的长度应大于烟囱1/2周长，小于烟囱2/3周长。如果切口过长，会减小定向爆破方向的准确性；切口长度过小，又会导致倾倒力矩小于结构抗弯力矩，从而出现爆而不倒的现象。

a.参照课本设计公式（假想该烟囱为砖结构烟囱），选取梯形缺口底边长度L 如下： 58.0~55.0=S L

，此处取0.57得：m 55.51.357.0≈**=πL

b.参照课本缺口高度h 计算公式：

()。心角，口部位支撑截面的半圆为建（构）筑物爆破缺；

口部位外直径，为建（构）筑物爆破缺；

度，为建（构）筑物重心高；

为爆破缺口高度，rad m m H m h 2h 2cos 1-2c c 2

c c θθD H D H H ≤≤+-

其中H c 取18m ；

根据计算?≈=??

?

??*=7743.02-21ππππD L D θ 验算：?≤?=*??≤?240206277-360200

因此得出梯形底部缺口长度L 合理。 带入数据计算h 得： 0.9h 6.0≤≤.

又因为对于砖烟囱中h=（2.0~3.0）δ； 其中δ=0.8m 为烟囱壁厚。 故代入数据又得： 4.2h 6.1≤≤

再参照类似拆除爆破，综合权衡取h 取1.7m 。

c.参照课本内容梯形底角取值范围为30°- 40°。再结合类似拆除爆破设计，结合本次拆破爆破特点选定本次爆破选用梯形底角为40°。梯形的底边L 、高度h 以及底角确定后其顶边的长度便也确定了。顶边具体长度据现场施工得出。如之前所诉，梯形两边的三角形区域作为定向窗，且在爆破前三角形部分底边的2/3区域由人工开凿（即图中阴影部分），并确保严格对称于倾倒中心线。

d.参照类似拆除爆破设计，决定设计保留的支撑部分高度为3m 。

e.爆破缺口展开图如下所示:

2.爆破参数设计

①孔径设计

采用手风钻由外部钻Ф=40mm炮孔。

其中钻孔时，炮孔分布应严格对称于倾倒中心线。最好有一排炮孔就位于倾倒中心线上。

②．炮孔深度设计

根据课本经验公式：l=（0.65～0.68）δ

本次取系数为0.67，代入数据计算得：

l=0.67*0.8=0.536m≈0.54m

③．孔网参数设计

对于砖结构烟囱，根据课本经验公式有：

a=（0.8～0.9）l ，式中系数取0.85 ，则代入数据计算得：

a=0.85l=0.85*0.54≈0.46m

b=0.85a=0.85*0.46≈0.39m

④.单孔装药量计算（注：采用连续装药）

单孔装药量根据体积公式：δ

Q计算。

=

qab

为顺利将爆破产生的碎块冲出炮孔应采用加强抛掷爆破。

参照类似拆除爆破设计并查表得单耗q=1000g/m3。

代入计算得：

Q=1000*0.46*0.39*0.8=144g（如现场条件允许，可进行试爆，以进一步优化单孔装药量。）

⑤.起爆网络设计

因为爆破现场无任何强磁场和强电场，故拟定采用电起爆网络。

a.尽管无强电磁场，但是在起爆前仍应加强对爆破周边环境杂散电流的监测，以保证电起爆网络的安全性。

b.起爆网络应采用同一厂家，同一批次的电起爆雷管，以确保整个爆破网络的可靠性。

c.为避免出现盲炮，提高爆破可靠性，宜采用串联爆破网络。

d.为了能让缺口准确、快速形成，保证精确、顺利实现定向倒塌，故采用齐发爆破。

e.为在一定程度上减少灰尘对周围居民的影响，选用水炮泥作为炮孔堵塞物。

四.施工与安全

1.预拆除工作

a.如前所诉，对烟囱外体采用人工进行精细切割，使其在爆破缺口及缺口上下

1m范围内的外部轮廓为圆形，确保倾倒准确性。

b.若烟囱内有耐火砖内衬，为确保烟囱爆破后能按预定方向顺利倒塌，在爆破前应采用人工方法或者爆破点方法将内衬砖拆除。内衬砖的拆除长度至少是周长的1/2，高度与爆破缺口相同，位置与爆破缺口对应。对于强度较差的内衬，为保证施工安全，可在内衬打装药眼或贴药包与主起爆网络一起起爆。

c.关注烟囱上有无贯穿主体的楼梯等设施，若有则应在爆破前进行拆除以排除其附加重量和拉扯作用对主体倾倒准确度的不良影响。

2.减震与飞石防护

a.高耸建（构）筑物拆除爆破产生的触地震动往往远大于爆破本身的震动，因此，要加强对触地震动的预防。根据现场条件，可在预计的倒塌范围内铺上适当厚度的土层和树枝树叶的混合松散铺垫层（层数越多越佳），起缓冲作用，并在一定程度上防止碎石飞溅。

b.由于爆破本身也会产生大量飞石，故在爆破缺口位置覆盖两到三层草垫和一层竹芭并困扎牢固，以防止飞石四溅。为进一步确保安全再在离缺口部位3m左右位置正对缺口布设两排竹芭，以二次削弱飞石能量，降低爆破危害。

c.同时，对离爆破现场较近的设施和居民住房应做好遮挡覆盖工作，避免造成不必要的损失。必要时还应疏散部分人员。

3.风力影响

为确保爆破的倾倒的准确性，不宜在当风向与倒塌方向不一致且风力很大时进行爆破施工，应推迟爆破时间。

4.起爆与警戒

装药作业时，所有与爆破无关人员撤离现场，装药作业结束检查无误后，所有人员撤离现场，警戒人员到位，警戒范围为距爆区边缘300m的范围。待确认警戒

区内无人后，发出起爆指令，实施爆破。爆破后5分钟，安全人员进入现场检查，

确认安全后，撤除警戒。

爆破信号有三次，其意义规定如下：

①预告信号，断交、清场开始，在起爆前30分钟发出，预示无关人员马上撤离

现场；

②起爆信号，在起爆前1分钟发出。指挥长开始倒数“5”“4”“3”“2”“1”。

起爆站听到“1”时起爆；

③解除警戒信号，检查现场安全后发出。

五.施工组织及材料消耗量表

表1 施工进度表（天）

施工项目 1 2 3 4 5 6 7 爆破预拆

钻孔施工

装药连线

防护施工

网络检查

网络起爆

表2 所需机械设备表

序号设备名称型号数量用途

1 手风钻Y18

2 钻炮孔

2 铁锤8 修整缺口部位轮廓

3 切割设备 2 修整缺口部位罗阔

4 拖拉机 1 运送缓冲用的泥和树枝

5 经纬仪 1 准确定位倾倒中心线

6 电焊机 1 焊模板，临时装置

表3 主要爆破器材和防护材料用量表

名称数量备注

2#岩石炸药144*33=4752g 炮孔数为33个

电雷管37 其中有四发电雷管作为备用

起爆器1台

电线500m 连接起爆网络

草垫40m2缺口部位覆盖两层

竹芭3组缺口部位一组，距缺口3m处一组

六.注意事项

高耸建（构）筑物的拆除爆破，本身施工技术难度大，未知因素多。因此为尽量

减小施工过程中对周围环境造成的不良影响，实行以下几种简便有效的措施。

①搭设围挡。拆除动工前，先在烟囱开设缺口的周边架设钢管架及彩条布围挡，

此措施不但能有效的降低视觉污染，对机械噪音、粉尘和少数飞溅碎块也能起到

一定的防护作用。

②加强对乙炔等火源的重点管理，严格执行氧气瓶与乙炔瓶间距管理规定（两瓶

间距大于5m）。施工材料和拆除材料的存放及保管应符合防火要求，易燃物品

要分类单独存放。

③进入爆破区、警戒区人员和参加施爆人员按规定佩戴相应标志进入相关区域工

作。

④对爆破施工、安全警戒和后勤保障等人员要求：要按时、按位到岗，严守岗位、

文明礼貌、执行命令，服从指挥，认真完成岗位责任，确保爆破工作安全顺利完

成。

⑤爆前二天，检查爆破安全防护措施各项工作准备落实情况，向有关单位、附近

居民住户发出安民告示。

七．应急救援措施

应急预案主要是针对爆破意外：1.盲炮；2.个别飞石对周边保护物的外表及人员

的损害。为预防上述爆破意外发生，本次爆破施工制定如下紧急抢险措施：

①由爆破公司工程师负责爆破安全检查，发现盲炮，及时上报处理，并向公安汇

报，制定处理办法。

②由爆破项目部负责，配备一台机动车，5名工人，组成应急抢险队，爆破时待

命准备。

③爆破前预备一台高压洒水车，一方面作为火险应急预备，另一方面作为爆破降尘的重要措施。

④爆破时，爆破单位起爆站与现场执勤保安队建立通话联系，爆破单位现场负责人各就各位。

⑤烟囱爆破前拉闸切断周边电力设施。

⑥成立电力设施抢修小组，以备万一。

八.设计依据

1.现场布局图纸

2.《控制爆破技术》，韦爱勇主编

3.《爆破工程》，郭学彬、张继春主编