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第3 3 卷第3 期 爆破 V o l 3 3N 。3 2 0 1 6 年9 月B L A S T I N G S e p .2 0 1 6 d o i 1 0 .3 9 6 3 /j .i s s n .1 0 0 1 - 4 8 7 X .2 0 1 6 .0 3 .0 1 9 爆破清除篦冷机内高温凝结物木 胡浩川1 , 2 ,段卫东1 , 2 ,柳海峰3 ,蒋培1 , 2 ,唐玉成1 ’2 1 .武汉科技大学,武汉4 3 0 0 8 1 ;2 .中铁港航一武科大爆破技术研究中心,武汉4 3 0 0 8 1 ; 3 .保康县尧治河顺泰民用爆破有限公司,襄阳4 4 1 6 0 0 摘要通过在水泥厂篦冷机内利用爆破法清除水泥熟料高温凝结物的实例总结工作经验。在篦冷机腔 内8 0 0 ℃以上高温条件下进行针对性操作对炮孔与孔壁进行洒水降温、选用适宜的爆破器材、制作隔热药 包、利用红外测温仪持续测温、高温下迅速装药与起爆、优化爆破参数和设计可靠的起爆网等。以达到安全 高效的前提下成功实施高温凝结物爆破拆除的目的。 关键词高温凝结物;爆破清除;隔热药包;装药和起爆 中图分类号T U 7 4 4 ;T U 7 4 6 .5文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 6 1 0 3 0 1 0 1 0 5 B l a s t i n ga n dR e m o v i n gH i g hT e m p e r a t u r e C o n d e n s a t i o n 。G r a t eC o o l e r e l l SO ni nt i r a t eO o l e r H UH a o c h u a n l ”,D U A NW e i .d o n 9 1 ”,L I UH a i - f e n 9 3 ,J I A N GP e i l ”,T A N GY u - c h e n 9 1 2 1 .W u h a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ,W u h a n4 3 0 0 81 ,C h i n a ; 2 .C R P C E W U S TB l a s t i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t e r ,W u h a n4 3 0 0 8 1 ,C h i n a ; 3 .B a o k a n gC o u n t yY a o z h i h eS h u n t a iC i v i l i a nB l a s t i n gC oL t d ,X i a n g y a n g4 4 1 6 0 0 ,C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ee x p e r i e n c es u m m a r yf r o mt h eb l a s t i n ga n dr e m o v i n gh i s ht e m p e r a t u r ec o n d e n s a t i o no f c e m e n tc l i n k e ri nc e m e n tp l a n tg r a t ec o o l e r ,t h es p e c i ep r o c e d u r e sw e r ep e r f o r m e d ,i n c l u d i n gs p r a y i n gw a t e rt oc o o l h o l ea n dt h eh o l ew a l l ,c h o o s i n ga p p r o p r i a t eb l a s t i n gm a t e r i a l s ,m a k i n gh e a ti n s u l a t i o np a c k a g e ,c o n t i n u o u st e m p e r a - t u r em e a s u r i n gb yi n f r a r e dt h e r m o m e t e r ,q u i c kc h a r g i n ga n dd e t o n a t i n gu n d e rt h eh i l s ht e m p e r a t u r ec o n d i t i o na b o v e 8 0 0 ℃.o p t i m i z i n gb l a s t i n gp a r a m e t e ma n dd e s i g n i n gr e l i a b l e i n i t i a t i o nn e t w o r k ,a n dS Oo n .T h es u c c e s s f u lb l a s t i n g d e m o l i t i o no fh i g ht e m p e r a t u r ec o n d e n s a t i o nW a sa c h i e v e dw i t hs a f e t ya n dh i s he f f i c i e n c y . K e yw o r d s } I i g I lt e m p e r a t u r ec o n d e n s a t i o n ;e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ;h e a ti n s u l a t i o np a c k a g e ;c h a n ga n dd e t o n a t i n g 1 工程概况 湖北鄂州某水泥厂生产线采用新型干法窑,因 为生产线结构和生产量较大等原因,水泥生产线中 的篦冷机内出现高温凝结物,完全堵塞住熟料出料 收稿日期2 0 1 6 0 7 一1 8 作者简介胡浩J i I 1 9 9 3 一 ,男,硕士研究生,从事爆破理论及其工 程应用领域的科研工作, E - m a i l 1 1 9 8 1 9 3 6 3 8 q q .c o r n 。 通讯作者段卫东 1 9 6 5 一 ,男,教授、博士,主要从事爆破理论及爆破 工程领域的教学与研究, E m a i l w e i d o n g w u h a n 1 6 3 .e o m 。 基金项目国家自然科学基金项目 5 1 0 0 4 0 7 9 ;湖北省自然科学基 金项目 2 0 1 4 C F B 8 2 2 口,导致整个生产线停运。该高温凝结物块尺寸长 约4m ,高约2m ,纵深约5m ,且只有一个自由面。 凝结物由粉状和块状水泥熟料混合堆积而成,温度 高、硬度强、韧性大,且高温凝结物出现的形状特征 不能固定,炉体内部难以观测。先期采用人工风镐 吹捅的方法进行清除,风镐长时间接触凝结物后前 端变形,效率大大降低,且篦冷机环境封闭,通风性 差,内部空气温度很高,工作人员不能长时间呆在工 作区,最终连续三天人工破碎后只清理出了极少部 分堵塞物。图1 为人工清除施工图。人工破碎的方 万方数据 爆破2 0 1 6 年9 月 法工作效率低下,为了满足水泥厂快速清除、尽早复 工的要求,最终决定采用控制爆破法来进行清除。 由于熟料未冷却,内部温度高达8 0 0 ℃左右,常规爆 破风险极大,须采取严密的安全措施,按特种爆破作 业要求来进行设计施工。图2 所示为高温凝结物端 面图。图3 为篦冷机剥面图,其中1 为上方人料口、 2 为后方入料口、3 为高温凝结物、4 为冷却传送室、 5 为篦床、6 为高温凝结物堵塞端面、7 为冷却熟料 出口、8 为下方支撑建筑物。 图1人f r 清除施T 图 F i g .1 M a n u a lr e m o v i n gc o n s t r u c t i o n 罔2 高温凝结物端面 F i g .2 E n df a e eo fh i g ht e m p e r a t u r ec o a g u l a t i o n 图3 篦冷机剖面图 F i g .3 P l a no fg r a t ec o o l e r 2 爆破方案 前人已有部分现场和实验室经验,如蔡建德分 析了几种常用的高温爆破方法,进行了爆破器材高 温条件下的安定性试验,探索出了进行深孑L 高温爆 破的反程序爆破方法⋯;张方等经过实践,找到了 一种在3m i n 内能够完成药包投放和起爆的快速装 药爆破技术心1 ;廖跃华等在试验和实测的基础上, 着重研究了高温控制爆破过程中容易出现安全问题 的爆破器材的隔热保护、起爆网路的可靠性和爆破 产生的振动冲击的控制【3o ;张少光等利用控制爆破 技术清除了一大型矿热炉内高温凝结物∽o ;史秀志 等通过现场和室内实验着重研究了高温控制爆破过 程中爆破器材不同隔热保护方法和不同装药结构的 可靠性b 1 ;张杰等介绍了高温炮孑L 分类以及处理方 法和降温灭火技术∞1 ;孙守平等详细描述了冶炼炉 内高温凝结物爆破拆除施工工艺等“ j 。 根据目前爆破器材的热安定性 雷管发火点视 起爆药成分不同而异雷汞约为1 7 5 0 C ,二硝基重氮 酚约为2 2 0 ℃,硝铵炸药一般在1 6 0 ℃~1 7 0 ℃ ,根 本无法在篦冷机内8 0 0 ℃高温下直接实施爆破。有 关高温爆破在爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 1 4 规 定【8J 孔底温度低于2 0 0 0 C 时可以装药,但药包应进 行隔热处理,确保药包内温度不超过8 0 ℃。因此炸 药、雷管等爆破器材隔热保护的可靠程度是高温控 制爆破的关键性技术问题,倘若降温、隔热措施不到 位,就有出现早爆事故的危险。 2 .1 降温方案 篦冷机内高温凝结物温度过高,且回温迅速,必 须采取不问断的冷却水降温法。使用一部分水管对 凝结物整体表面进行洒水降温;另一部分水管对局 部重点部位,特别是准备打炮孔位置及炮孔口周围 集中高水压冲刷降温,使炮孑L 及周边温度迅速下降 且不至于回温太快- 。 2 .2 钻孔 篦冷机内经过通风鼓风和持续洒水降温,使内部 温度适宜人员进入工作且不会感到难受时,打孔工人 进入打孔。因篦冷机内温度回升快、空间小、凝结物 硬度高、韧性大导致施工难度高、耗费体力大,故一次 只能打一个炮孔就要迅速撤出。钻头采用一字型直 径5 0t o n i 钎头,炮孔向上倾斜1 0 。,防止装药时药包 从孔内滑落。打孔时,还需要额外使用铁头水管不间 断向孔内注水降温。根据现场实际钻孔情况,随着钻 头的深入,孔内温度越来越高,到一定深度后钻头前 端开始融化,钻头破岩能力急剧下降,在这种情况下 持续钻孔半小时以上依然没有往前钻进1c m ,换装新 的钻头后情况依然无法得到改观,故根据实际情况条 件限制,最终孔深在5 0 7 0c m 范围内。 万方数据 第3 3 卷第3 期胡浩川,段卫东,柳海峰,等爆破清除篦冷机内高温凝结物 1 0 3 2 .3 爆破器材 雷管选择耐高温安全的电雷管,这类产品在 1 6 0 0 C 温度下5h 后依然不会自爆,无异常,且冷却 后能正常起爆,铝板穿孑L 合格【l0 l 。 因工期紧张,无法立即购买到耐热炸药,故选择 2 。岩石乳化炸药作为炸药,此炸药在8 0 ℃下,1 2h 后用雷管能正常引爆,且在高于1 3 0 0 C 高温下6h 后 才会失效‘1 1 1 。 2 .4 药量选择 参考文献[ 1 2 ] ,药量计算采用经验公式 Q c 2 a /3 0 .1 3 1 式中Q 为单孔炸药用量,k g ;a 为凝结块厚度,m ;c 为系数,根据爆破经验一般取1 .5 ~3 .2 ,一般先取 最小值,如果爆破效果不理想可以逐渐加大。当凝 结块厚度为1m ,c 取3 时,Q 计算得0 .5 6k g 。但因 为凝结物硬度高韧性大,篦冷机结构封闭、稳定、强 度大,故初步调节增大单孔装药量在0 .6 0 .7k g 之间。最终通过试爆实验,根据爆破效果,再结合具 体孑L 深,来确定能基本达到破碎块度的要求的单孔 装药量。 2 .5 隔热药包制作 根据现场高温情况,药包必须做到充分隔热,且 能够被准确而迅速的投放到炮孑L 中。切割出长度为 lm 至1 .2m ,直径q b2c m 的直竹竿,削除枝、r 部分 并打磨掉毛刺,竹竿沿乳化炸药轴向穿过乳化炸药, 将若干卷乳化炸药头尾相连紧密的串在一起。用耐 热胶布将电雷管药管和整个电导线进行充分包裹, 特别是将聚能穴和电导线与药管连接处重点重复包 裹后,将电雷管聚能穴朝向孔底方向插入到距离炮 孑L 口近的乳化炸药末端,将雷管电导线缠绕到竹竿 上,并用耐热胶布将电导线与竹竿紧密的包裹固定, 只露出电导线末端一部分。将乳化炸药和缠绕有电 导线的竹竿上均匀地涂上一层耐火泥浆,重复两次 涂刷以免漏刷。再用经过凉水浸泡的厚度约为 5m m 的石棉布彻底包裹住整个药柱直至电导线末 端,并用耐火胶布将石棉布固定以防止药包在装入 炮孔时石棉布成团紊乱影响、阻碍装药。图4 为涂 上耐火黄泥浆的药柱,图5 为凉水浸泡后的石棉布, 图6 为隔热药包刨面示意图。 3 爆破步骤 正式爆破装药前先进行隔热药包可用性实验, 利用红外测温仪持续测量炮孔内及炮孔壁周边温 度,将少量药量的隔热药包送人经过持续洒水降温 到8 0 。E 以下的炮孔内,在5m i n 后仍未自爆,说明此 隔热药包合格,可以用于此次爆破工程中。再进行 试爆实验,通过观察爆破药包附近篦冷机内壁所固 定的耐火砖的崩落和开裂程度以及安全隔离区内人 为感知爆破震动来判断一定装药量下爆破震动对篦 冷机结构的影响;再结合现场高温凝结物爆破块度 和抛掷距离等爆破效果来决定最终装药量。具体装 药起爆过程在爆破区外部按上述方法将隔热药包 制作好,将唯一外露的电雷管引脚连接到外部起爆 网络导线上,并将此连接处用耐热胶布多层包裹,要 求此起爆网路导线长度至少1 5m ;进入篦冷机内装 药前,持续向高温凝结物和待装药炮孔洒水降温,将 铁头水管插入炮孔中向炮孔内灌水降温,并用红外 测温仪测量炮孔内、炮孔壁及其周围温度,待炮孑L 内 及孔壁温度降到7 0 ℃以下后,停止灌水降温。再次 确认电雷管导线与起爆导线连接完毕并无问题后, 留一名起爆人员保证起爆网路断开,其他工作人员 撤离现场。因唯一的撤离口形状为5 0c m 长、4 0c m 宽的长方形,如图7 所示,尺寸较小对撤退造成极大 不便,故只能由两名身手敏捷、经验丰富的装药工进 入装药一名工人手持隔热药包竹竿进入篦冷机内 腔,另一名工人紧随其后一手拿剩下的起爆导线,另 一只手握炮泥;前行工人将药包连同竹竿捅入炮孑L 中,然后立即转身撤出;前面装药完成后后面一名工 人将导线置于地面后迅速将炮泥堵入炮孔孔内,紧 接着立即转身撤离现场,待两名工人来到安全区后, 立即由预留起爆人员实施点火起爆。整个装药到引 爆过程最多持续两分钟. 图4 耐火黄泥浆药柱 F i g .4 R e f r a c t o r yy e l l o wm u dc o l u 图5 浸水后石棉布 F i g .5 A s b e s t o sc l o t ha f t e ri m m e r s 万方数据 爆破2 0 1 6 年9 月 图6 隔热药包刨面示意图 F i g .6 P l a n eo fh e a ti n s u l a t i o nc h a r g e ㈥7 爆破【X ‘j 外部l I f } { 一连接门 F i g .7 ‘F i l e 1 1 l 、t ‘o l n l e 。t i o n 、、i t he x t e r n a lm o u t h a n dt h eb l a s t i n ga r e a 4清渣 爆破完成后,打开篦冷机的鼓风机和篦床,鼓人 的冷空气可以将爆破产生的粉尘排出篦冷机腔,并 同时起到一定降温的作用;篦床中篦板的定轴滚动 可以将爆破产生的爆渣缓慢运送到篦冷机外。图8 为篦床。 罔8 篦床 F i g .8 G r a t e } 】e I 5 爆破数据与爆破效果 采用掘进爆破法每三炮一个平面进行掘进,具 体装药量、孔深和炮孑L 位置见表l ,图9 为炮孔位置 示意图。 表1 装药量与炮孔位置 T a b l e1 C h a r g ea m o u n ta n dh o l el o c a t i o n 图中数字顺序依次表不炮孔的起爆顺序 图9 炮孔位置示意图 F i g .9 S k e t c ho fh o l e l o c a t i o n 每一次起爆后首先进行清渣与排风,然后再进 行洒水降温和红; I - N 温仪测温,待温度合适后进入 打孔。第一层断面爆破完成后,发现第二层断面高 温凝结物主要集中在左侧及中间位置,于是集中对 上述位置进行打孔和爆破。第二层断面爆破完成 后,上方进料口管壁凝结的堵塞物因失去下方支撑 而因重力作用下坠,形成大块,于是进行了改炮。改 炮完成后进行最后断层爆破清除。爆破效果如图 1 0 所示。 b 图1 0 爆破效果图 F i g .10 T h eb l a s t i n gr e s u l t 万方数据 第3 3 卷第3 期胡浩川,段卫东,柳海峰,等爆破清除篦冷机内高温凝结物 1 0 5 6 注意事项及应急措施 1 进入打孔时工人必须穿着隔热服,口戴防 毒面罩。 2 直到工人进入篦冷机装药之前,多组同时 洒水降温过程不中断。 3 制作隔热药包前要戒严施工现场,请出非 必要人员以及禁止其他无关人员进入。 4 制作隔热药包前测试保证电雷管无故障可 正常使用以及起爆网路进行导通测试保证网路 可靠。 5 两名装药工人在正式进入腔内装药之前经 过反复多次的演练以熟练掌握两人配合装药方式、 撤离路线、撤离顺序、紧急躲避等。 6 第二名工人一定要手拿传爆导线,如果任 由导线在地上拖动,极有可能使导爆管引线与起爆 导线断开连接或是传爆导线被地面锋利的石块割断 而导致起爆失败。 7 从停止喷水降温到装药工人装药完成并撤 离到安全区域引爆炸药必须在2m i n 之内完成,做 到装药速度快、人员撤离快、起爆速度快。 8 因现场实际情况,有些炮孔深度不够,装入 药包之后就无空间堵塞炮孔,此时就没有堵塞直接 起爆。 9 当出现大块时,可根据实际情况对大块进 行双孔爆破,效率更高。 1 0 每一个孔爆破完成后,都要立即进行清 渣、排风、降温等处理,待温度适宜钻孔后载进入进 行下一个孑L 的钻进。 1 1 现场医疗队就位,随时观察工作人员身体 状况并随时准备应对突发情况。 7 爆破参数优化 1 根据实际打孔深度不够和实际爆破效果大 块较多来看,运用式 1 计算出的单孔炸药量偏小, 无法达到满意的爆破效果。主要原因有两点一是 此高温凝结物硬度高,一般公式并不完全适用;二是 爆破清除采用单孔起爆技术,相对多孔起爆技术抵 抗线大、冲击波与应力波叠力n /l , ,爆破破岩能力没有 采用多孔起爆技术时的效果好。在工程实际中,可 以利用公式计算结合实际破碎情况来适当增加或减 少孔内装药量,以求达到满意的爆破效果。在空间 密闭、周围建筑抗震性能好的情况下,可以适当增加 装药量。 2 由于篦冷机内高温条件的限制,每次只能 打一个孔进行单孑L 爆破,延缓了施工的进程。如果 可以将腔内温度进行有效的降低并保持一段时间适 宜温度,可两组工人同时进入,分别打孔,采用逐孔 微差爆破进行爆破。爆破效果和施工效率会得到一 定提升。 3 在篦冷机腔内温度等条件允许的情况下, 可以在炮孔周围预制导向孔,使结块按预定方向破 碎,提高爆破效率以及减少对周围设备的冲击。 4 由于现场多方面条件的限制,炮孔各技术参 数未完全符合固定要求。如果需要应该打孔后对炮 孔进行实测并及时更改设计,如为现场减震需要进行 空气或水不耦合装药,空气或P V C 管间隔装药等。 8 结论 1 耐高温电雷管和2 。岩石乳化炸药运用到此 高温环境工程中是可行的,但必须对药包进行隔热 处理。 2 通过上述隔热药包制作方法制作得到的隔 热药包在此次工程中表现稳定良好,未出现一次早 爆或拒爆情况。 3 高温凝结物爆破非一般控制爆破,对现场 爆破过程进行精细化、规范化和流程化管理是必不 可少的,要杜绝一切人为因素导致的差错。 4 对于高温凝结物爆破药量的计算公式目前 主要是以经验公式为主,由于高温凝结物组成成分 各有不同导致与实际爆破药量有一定差距,药量计 算公式需要进一步的总结与归纳,并根据工程实际 情况进行适当调整。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]蔡建德.露天煤矿高温区爆破安全作业技术研究[ J ] . 工程爆破,2 0 1 3 ,1 9 1 /2 9 2 - 9 5 . 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