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：***

类别：烟囱拆除爆破设计

班级：采矿 1 0 0 1班

学号： ********

姓名：***

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：

北

图1 烟囱爆破周围环境平面图

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。）