阿拉善盟礦區小型雷管炸藥庫防雷技術

張宏偉 張宏閣 楊振華 伍澤之

阿拉善盟氣象局 （阿拉善盟 750306）

近年來，隨著國家經濟的快速發展，能源及資源的需求量不斷增長，金屬及非金屬礦山數量也隨之迅速增加。阿拉善盟現已探明的礦藏有86種（占自治區發現礦種的71.67%），產地共計416處。其中有開發利用價值的54種，現已開采40種。分布規律為：東煤炭，西螢石，南多磷，北富鐵，中部建材石墨鹽堿硝。礦產資源及其豐富，礦山的建設及生產需要大量的雷管和炸藥，雷管和炸藥的合理儲存是則成為了安全生產中的頭等大事，隨之雷電防護在這一領域的重要程度也達到了一個新的高度，小型雷管炸藥庫點多面廣，分布在眾多行業，其防雷安全值得高度關注。

下面就從實際工作中對小型雷管炸藥庫的防雷檢測，對小型雷管炸藥庫的危害方式進行分析，并對其提出相應的防護措施。

1 雷管及炸藥庫的環境特點

雷管炸藥庫通常具有以下特點：

(1)地理位置：雷管炸藥庫通常是建立在人煙稀少的地區；

(2)阿拉善盟的雷管炸藥庫不論是處于郊區還是山區都缺少符合規定的防雷措施；

(3)由于阿拉善盟地處亞洲大陸腹地，為內陸高原，遠離海洋，周圍群山環抱，形成典型的大陸性氣候，干旱少雨。所以突然電阻率很高，平均值達到500?；

(4)內部環境：內部儲存著大量炸藥、雷管等易爆物品。

從以上幾點可以看出，雷管炸藥庫一般處于“高風險”的環境下，雷管炸藥庫在環境中的“暴露程度”很高，周圍無任何高大建筑物，炸藥庫的妥善儲存是安全生產的頭等大事，所以雷電防護在炸藥庫的設計中是必須要考慮的重要環節。

2 小型雷管炸藥庫的雷電危害方式

2.1 直接雷危害

雷管庫、炸藥庫、導索庫的結構多為磚混結構，屋面為預制板屋面或瓦屋面。遭受直擊雷襲擊時，閃電中的電壓高達幾萬伏至十億伏，極易導致建筑物受損引起危害，并產生機械效應活熱效應和電火花，使產生燃燒和爆炸的危險。

2.2 雷電放電危害

雷電放電時，會對庫房內的金屬防爆箱、金屬門窗、鐵欄、金屬防鼠網等金屬導體產生電磁感應和靜電感應，并形成電位差，容易使金屬導體之間產生火花從而引起爆炸事故。

雷電波入侵是指直擊雷、感應雷沿架空線路或者管道等金屬的引下線引入庫房內，發生閃擊放電產生電火花而造成爆炸、燃燒等事故。

2.3 靜電的危害

由于靜電的電量雖然不大，但是，其電壓卻很高，因而容易發生放電，產生靜電火花，極易引起燃燒、爆炸。

綜上所述，小型雷管炸藥庫的雷電方式主要有以上四種，不論哪一種都會產生電火花而產生爆炸和燃燒的危害。

3 防雷措施

3.1 直擊雷防護

現在的防直擊雷防護措施一般采用避雷（針、網、帶、線）作為接閃器。對于雷管炸藥庫等高危險建筑物一般選用避雷針做為接閃器為宜。根據《建筑物防爆破器材工廠設計安全規范》（GB50089）和相關標準規定小型雷管炸藥庫的炸藥存藥量在3000Kg以下，不同品種雷管庫存放時，其總儲存量小于20000發。根據現行的防雷國家標準《建筑物防雷設計規范》（GB50057-94）第2.0.2條第一款“凡制造、使用或儲存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破環和人身傷亡的”應劃為一類防雷建筑物。

3.1.1 炸藥庫

炸藥與雷管都是分開放置的，且距離一般較遠，單根避雷針無法同時保護兩者，故采取單獨保護的辦法。

由于炸藥庫建筑面積一般較大且作為炸藥庫避雷針的接閃器高度不宜太高故炸藥庫一般采用雙針等高避雷針進行計算其保護范圍。

(1)AEBC外側的保護范圍，按單支接閃桿的方法確定。

(2)C、E點位于兩桿間的垂直平分線上。在地面每側的最小保護

寬度Bo應按下式計算:

圖1 兩支等高接閃桿的保護范圍

在AOB軸線上，距中心線任一距離x處，其在保護范圍上邊線上的保護高度hx應按下式計算。

(3)兩桿間AEBC內的保護范圍，ACO部分的保護范圍應按以下方法確定：

在任一保護高度hx和C點所處的垂直平面上，以hx作為假想接閃桿，按單支接閃桿的方法逐點確定（圖1中的1-1剖面圖）。確定BCO、AEO、BEO部分的保護范圍的方法與ACO部分的相同。

(4)確定xx’平面上的保護范圍截面的方法。以單支接閃桿的保護半徑rx為半徑，以A、B為圓心作弧線與四邊形AEBC相交；以單支接閃桿的(ro－rx)為半徑，以E、C為圓心作弧線與上述弧線相交（見圖1中的粗虛線）。

式中 rx—接閃桿在hx高度的xx’平面上的保護半徑(m)；

hr—滾球半徑；

hx—被保護物的高度(m)；

ro—接閃桿在地面上的保護半徑(m)。

雷管庫由于雷管庫一般建筑面積較小，所以采用單根避雷針就可以進行保護。

單根接閃桿的保護范圍計算方法按圖2所示計算。

圖2 單支接閃桿的保護范圍

(1)當接閃桿高度h小于或等于hr時：在距地面hr處作一平行于地面的平行線；

以桿尖為圓心，hr為半徑作弧線交于平行線的A、B兩點；

以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該弧線與桿尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面止就是保護范圍。保護范圍是一個對稱的錐體；

接閃桿在hx高度的xx’平面上和地面上的保護半徑，應按下列公式計算。

式中 rx-接閃桿在hx高度的xx’平面上的保護半徑(m)；

hr—滾球半徑(m)；

hx—被保護物的高度(m)；

ro—接閃桿在地面上的保護半徑(m)。

(2)當接閃桿高度h大于hr時，在接閃桿上取高度等于hr的一點

代替單支接閃桿桿尖作為圓心。公式(3)和(4)中的h用hr代入。

3.2 引下線

避雷針塔桿都是金屬塔桿可以作為自身的引下線。

3.3 接地裝置

(1)每根獨立的避雷針都應有它獨立的接地裝置，避雷針底座連接接地裝置，與接地裝置連接處應不少于兩處，且接地電阻不得大于10 ?。

(2)垂直接地體采用規格為50 mm×50mm×5 mm，2.5 m長的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則采用40 mm×4 mm的鍍鋅扁鋼，垂直體之間的間離應為角鋼長度的兩倍。

3.4 防感應雷措施

炸藥庫和雷管庫分別做一套防感應雷的接地裝置,防感應的接地裝置與獨立的避雷針接地距離應大于3 m。

(1)炸藥庫：

在炸藥庫后面及距離建筑物1 m處，挖一深為0.8 m的溝，在溝內每隔5 m處打入一根角鋼，共打入5根，并利用扁鋼將他們連接在一起，

(2)雷管庫：

在雷管庫后面及距離建筑物0.5 m處，挖一深為0.8 m的溝，在溝內每隔5 m處打入一根角鋼，共打入4根，并利用扁鋼將他們連接在一起，進行可靠的焊接，且做上防腐措施。

(3)接地裝置的工頻接地電阻不應大于10 ?。

(4)建筑物的內部金屬部件，如金屬構架、金屬門窗等均采用截面積不小于35 mm2的銅線就近接到等電位排上，再與防感應雷接地裝置相連接起來。柱子內的鋼筋均與防感應雷接地裝置做好可靠的連接。要求鋼筋混凝土屋面內鋼筋扎成閉合回路，形成一個法拉第籠，防止感應雷。并采用引下線的方式每隔18到24 m與防感應雷接地裝置連接一次。

(5)在炸藥庫庫房卸車點設置一個靜電泄放裝置，為裝載和卸放貨物時清除靜電使用，并且在炸藥庫和雷管庫入口處均安裝靜電泄放儀以消除工作人員身上的靜電。靜電泄放裝置必須采用截面積大于25 mm2的多股銅芯導線與防感應雷的接地裝置進行可靠的連接。

(6)建筑物與接地裝置應不少于兩處連接。

3.5 其他

式中 L—接地體的有效長度(m)；

ρ—土壤電阻率(?.m)。

(2)應預留幾處檢測點。

4 防雷效果

(1)根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-94的要求，結合該新建建筑物實際情況設計，本方案完全符合規范要求。

(2)根據國際IEC標準中的雷擊電磁脈沖損害風險度評估分析可知，本方案設計的防護措施，其防雷保護效果符合標準。

[1]郭在華,牛海順,林剛.防雷技術及工程應用[J].成都信息工程學院,2006.

[2]陳謂民.雷電學原理[M].北京:氣象出版社,2003.

[3]德和盛電器（上海）有限公司.防雷指南（第二版）[M].上海:上海印書館,2009.