原富家塢礦汽修庫的定向爆破拆除

金文法

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

原富家塢礦汽修庫的定向爆破拆除

金文法

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

介紹了原富家塢礦汽修庫定向爆破拆除設計和施工方案,分析總結了定向爆破的效果和經驗。

定向爆破;起爆網絡;預拆除

1 工程概況

1.1 周圍環境

隨著德興銅礦富家塢采礦場基建剝離工程的快速進展以及 456,440 m排土場的投入使用,原富家塢礦汽車修理庫的拆除工作已迫在眉睫,待拆汽修庫位于富家塢采礦場南部的 410 m水平上,西面距510 m工業場地 300多 m,東面為長滿茂密樹林的山脊地形;與汽修庫相隔 300～400 m的北面和南面山坡上有花橋林場的職工從事林木的砍伐工作。溝底 (約 300 m標高)有汽車在運輸木材。待拆汽修庫與在 440 m臺階作業的 4#電鏟相距 200多 m。

1.2 汽修庫結構

待拆汽修庫為鋼筋混凝土框架結構,東西長61.5 m,南北寬 12.5 m,高 12 m,在汽修庫的北面還建有一排磚混結構的工具間,整個工具間長 61.5 m,寬 4.1 m,高 5 m。汽修庫建筑總面積 1020.9 m2。汽修庫基本上為 2排立柱,前排 (南面)立柱 11根,后排 (北面)立柱 11根,此外,在東、西兩端墻體的中部各有 1根立柱,總共 24根承重立柱,屋頂為鋼筋混凝土預制板,汽修庫四周為漿砌墻體。前、后排立柱截面均為 0.4 m×0.6 m,配筋為 14根Φ22A3螺紋鋼豎筋,間距 a=10～15 cm;橫筋為Φ8 mm圓鋼,間距 a=30 cm,混凝土標號高,汽修庫原安裝有行車設備,所以汽修庫整個結構十分堅固,承重立柱屬粗密鋼筋混凝土結構。

1.3 工程要求

在確保安全的前提下,將汽修庫徹底炸倒,為富家塢采礦場以后的安全排土創造條件。

2 爆破拆除

根據汽修庫的結構特點和工程要求,汽修庫的南面又有一塊寬 20多 m的空地,有足夠的倒塌空間。綜合考慮爆區的周圍環境后,決定采用向南定向傾倒的定向爆破拆除方案,即通過鉆孔爆破,在南面和北面立柱的底部破壞不同的高度并結合微差爆破,使汽修庫失穩,產生傾覆力矩,依靠自重而倒塌解體 (見圖1)。

圖1 爆破拆除方案

2.1 承重立柱破壞高度的確定

定向傾倒爆破設計時,正確選擇立柱的破壞高度,對取得理想的爆破效果至關重要。根據理論計算和工程實踐經驗,鋼筋混凝土承重立柱的破壞高度為:

式中:H——承重立柱的破壞高度,m;

K——經驗系數,K=1.5～3.0,本工程取K=3;

B——立柱截面的長邊,B=0.6 m;

hmin——立柱最小破壞高度,hmin=12.5d,d為鋼筋直徑,此處 d=0.022 m。

根據計算,倒向側立柱 (南面立柱)的破壞高度H1=2.64 m,非倒向側立柱 (北面立柱)的破壞高度H3=2.0B=1.20 m。按實際的孔距倍數考慮,取H1=2.80m,H3=1.40 m,中間 2根立柱 H2=2.45 m。

2.2 爆破參數設計

(1)最小抵抗線:W=b/2=0.4/2=0.2 m,式中 b為立柱寬度 (短邊)。

(2)孔間距:爆破鋼筋混凝土立柱、梁時,孔間距 a=(1～2)W,此處取 a=1.75W=0.35 m。

(3)炮孔深度:L=2B/3=2/3×0.6=0.4 m,對中間立柱 L=2/3×0.7=0.45 m。

(4)單位用藥量:按主筋膨脹,向外彎曲,箍筋拉斷,混凝土炸碎并清出籠外的爆破效果考慮,并結合以往的工程實踐經驗,取 q=1600 g/m3。

(5)單孔裝藥量:Q=qabB=1600×0.35×0.4×0.6=135 g,對中間的 2根立柱,因其截面為 0.44 m ×0.7 m,故取 Q=160 g。

2.3 炮孔布置

距地面 0.35 m處往上沿立柱寬度中心線布水平炮孔,孔間距 0.35 m,倒向側 (南側)每根立柱布孔 8個,背向側每根立柱布孔 4個,中間立柱每根布孔 7個,總共布孔 146個 (見圖1)。

2.4 起爆網路設計

本次爆破采用電雷管與導爆管混合起爆網路,汽修庫內所有炮孔每孔裝 2發 4段非電毫秒雷管,每根立柱的 8～16根導爆管集成一束捆于 2發電雷管上 (電雷管并聯),然后將 24根立柱的電雷管串聯,形成一個電雷管和導爆管毫秒雷管組成的起爆網路。起爆順序先南后北,具體為:南面立柱～中間立柱～北面立柱 (見表1)。本次爆破使用的電雷管和導爆管均為贛州冶金化工廠生產的產品。

表1 起爆破器材消耗

2.5 預拆除

爆破拆除建筑物時一般都有預拆除,這樣做的好處是:確保爆破效果;減少裝藥炮孔的個數,簡化施工;減少整個拆除爆破的用藥量,從而減低爆破危害。為了使汽修庫按設計的預定方向朝南定向倒塌,本次工程預拆除的原則是:

(1)爆破切口范圍內的南、東、西三面磚墻必須預拆除,用人工或機械方法拆除均可。本工程計劃使用挖機進行預拆除,施工時,為了確保挖機作業的安全,應該從爆破切口范圍的上部往下拆,預防墻體突然垮下造成安全事故。

(2)庫房后面的工具間采用挖機拆除。

(3)在確保汽修庫結構穩定安全的前提下,能預拆除的盡量預拆除,拆到只剩下立柱為止。

2.6 爆破安全距離

根據周圍環境,本次汽修庫爆破拆除的最大危險來自飛石,爆破地震波和空氣沖擊波可以不計安全距離。考慮到本次爆破的特點,飛石居高臨下將會飛得更遠,再加上飛石崩跳距離因素的影響,所以飛石的飛散距離取 300 m。

2.7 安全和防護措施

雖然本次拆除爆破汽修庫周圍沒有其它建筑物,離聯絡公路和 510 m工業場地也較遠,但是,為了使此次爆破做到安全準爆,取得設計預期效果,特采取以下安全措施。

(1)本次拆除爆破的最大危險來自飛石飛散造成的危害,為此,臨起爆前 30 min,汽修庫東面山脊、北面和南面山坡上所有從事林木砍伐工作的人員以及溝底運木材的人員必須撤至 300 m以外的安全區(最好撤至溝口外);510 m工業場地富家塢采礦場的人員可以不撤離,但必須躲進屋內或機臺內,不準在外面休息或從事其它工作。

(2)由富家塢采礦場負責從 440 m排土場的西側～410 m水平推 1條施工措施道,以便挖機及早進駐場地,開始預拆除工作,此施工措施道要保留至爆破拆除工作結束。

(3)在爆破的前一天,對所有炮孔進行驗收,對不合格孔要套打或重打,超深孔用炮泥回填。

(4)要嚴格按照設計要求進行鉆眼、裝藥、堵塞,裝藥完后,炮眼一定要用炮泥堵塞好。

(5)中間柱以及后排立柱爆破部位采用茅草和草袋防護,并用 10#～12#鐵絲牢固地捆扎在爆破部位上,既防飛石,又對起爆網路起到保護作用。

(6)警戒點的布置:510 m工業場地、440 m臺階 4#電鏟、汽修庫對面的北面坡與南面坡的溝口各設 1個崗哨。

3 爆破效果

原富家塢礦汽修庫定向拆除爆破由于施工設計、組織精細,安全防護措施到位,起爆后,飛石控制在 200 m范圍內,周邊未出現任何人員和設備事故,建筑物按照設計的方向倒塌,定向拆除爆破非常成功。

[1]張建華.控制爆破拆除高層鋼筋混凝土框架結構建筑物[J].銅業工程,2002,(4).

[2]張建華.控制爆破拆除德興銅礦二期破碎系統構筑物[J].世界采礦快報,2000,(8).

[3]陳小清.爆破拆除鐵運道床混凝土基礎[J].銅業工程,2008,(4).

[4]王興敬,朱朝銀.生產廠房重型設備鋼筋混凝土異形廢基礎爆破拆除[J].新疆有色金屬,1992,(1).

[5]劉小春,唐亦武,李曉湘.鋼筋混凝土煙囪控制爆破拆除[J].有色金屬(礦山部分),2002,(1).

[6]張 奇.鋼筋混凝土筒形結構物拆除爆破問題的研究[J].西安科技大學學報,1990,(1).

2010-09-26)

金文法 (1967-),男,江西波陽人,采礦工程師,從事采礦管理工作,Email:jinwenfa@163.com。