300 m2燒結機混合料礦槽內壁黏結料清除爆破

馬國強

(安徽江南爆破工程有限公司)

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300m2燒結機混合料礦槽內壁黏結料清除爆破

馬國強

(安徽江南爆破工程有限公司)

馬鋼第二煉鐵總廠1#300m2燒結機主要為1#2 500m3高爐提供燒結礦。多年來，燒結機的關鍵設備之一混合料礦槽在生產過程中，內壁時常出現不同程度的黏結料，既影響了生產效率，又影響了設備的安全運行，人工或機械清理時間長，無法滿足檢修工期要求，并存在諸多安全隱患。經反復論證，采用爆破法清除，對爆破技術方案、爆破參數進行了詳細分析，并對爆破施工方案進行了討論，實踐效果顯著，可供類似工程借鑒。

燒結機混合料礦槽黏結料清除爆破爆破參數爆破施工方案

馬鋼第二煉鐵總廠1#燒結機面積300m2，設計年產量300萬t，是該廠1#2 500m3大高爐的配套工程，對應的是“一機一爐”的生產方式。燒結機的主要功能是將鐵精礦粉、焦炭粉等原料按一定的配比混勻，經燒結形成有足夠強度和粒度的燒結礦，作為高爐煉鐵的熟料。該機自投產以來，生產水平逐年提高，但其關鍵設備之一的混合料礦槽內壁黏料問題嚴重，采用人工或機械方法清理一次的時間長達6～7h，無法滿足檢修工期要求，并多次發生塌料傷人、埋人事故。為此，該廠從1997年開始，經反復論證，決定采用爆破法清除黏結料。爆破對象是來自1#～15#配料礦倉的鐵精礦粉、石灰石、白云石粉、焦炭粉、無煙煤、生石灰等原料混合后，長期附著于混合料礦槽內壁上形成的膠結物，簡稱黏結料。黏結料主要附著于礦槽南北兩側(礦槽的兩個短邊)，北側最大黏結厚度約1.2m，南側約0.8m。黏結料表層松軟，但無較大外力作用時無法自行滑落，黏結料里層與礦槽內壁結合緊密，不易分離，具有一定的強度和硬度，韌性和黏性較大，水分含量較大，釬擊可使其局部松散、破碎，但無法使其大面積脫落。混合料礦槽本體由20mm厚的鋼板焊接而成，上口尺寸6.42m×2.4m，下口尺寸4.17m×0.455m，高7.436m。整個礦槽及其附屬設施可承受的垂直振動速度不小于5cm/s。混合料礦槽位于燒結主廠房內，其上方為梭式布料器，布料器對面為操作室(距礦槽僅約3m)，礦槽底部為混合料輸送系統。另外，爆破點四周的人員、儀表及稱量儀器較多，環境復雜。

1　爆破技術方案

1.1總體方案

(1)對松軟、受力即可滑落、且無法鉆孔的黏結料，采用懸空吊炮爆破方案，主要利用炸藥爆炸產生的空氣沖擊波清理黏結料。

(2)對附著力較強，且具有一定強度與硬度的黏結料，采用淺眼松動爆破方案。

(3)對鉆孔爆破后局部不脫落的黏結料，采用滑竿炮爆破方案，主要利用炸藥爆炸產生的振動效應清理黏結料。

1.2爆破參數選擇

1.2.1懸空吊炮爆破

懸空吊炮采用單藥包作業，具體爆破施工參數根據現場實際情況臨時確定，但須遵循的原則為：①藥包擺放位置，炸藥擺放于黏結物下部1/3處；②距黏結物距離，當黏結物均勻附著時，藥包居中；當黏結物不均勻附著時，藥包靠黏結物較厚一側，并保持一定的水平距離；③懸空吊炮單藥包藥量，每次爆破藥量小于0.75kg[1-5]。

1.2.2鉆孔爆破

①最小抵抗線(W)，一般取黏結料厚度的2/3；②孔距，a=(1.5～2.0)W；③排距，b=(0.8～1.0)a；④孔深，L=B-h(B為黏結厚度，m；h為孔底至礦槽內壁的距離，作用是保護設備本體安全，取10cm)；⑤單孔藥量，Q=KL(K為裝藥系數，取3～6；L為炮孔深度，cm)，一般來講，鉆孔爆破單孔藥量可按表1選取。

表1　炮孔裝藥經驗參數

1.2.3滑竿炮爆破

滑竿炮采用單藥包作業，具體爆破施工參數根據現場實際情況臨時確定，但須遵循的原則為：①藥包擺放位置，當黏結料厚度及面積均較大時，藥包擺放于黏結料上部；反之，將藥包擺放于黏結料下部1/3薄弱環節處；②單藥包藥量，根據黏結料的厚度，每次爆破藥量按黏結物厚度每10cm一支藥卷的0.7～0.8倍計取裝藥量，但最大不超過1.2kg。

2　爆破施工方案

對設備黏結料的爆破清除過程即在確保設備本體安全的情況下，利用炸藥爆炸的能量及爆炸產生的振動、空氣沖擊波，使黏結料在應力波與拉伸波的作用下與設備內壁分離，利用自重脫落，再自行破碎的過程。為保證廠房、周圍人員、設施與燒結機控制系統的安全，還須將爆破有害效應控制在設備本體內。因此，須采用控制爆破技術的微分原理(多打眼、少裝藥)及防護原理進行施工。由于每次檢修爆破時黏結料的性質、形態各異，故本研究的爆破施工流程為現場準備→懸空吊炮爆破→鉆孔爆破→滑竿炮爆破。

2.1準備工作

(1)施工前，清理現場，加強照明，涉及施工地點的各種電器開關應掛牌并由專人看管，經檢查確認安全后方可作業。

(2)用φ32mm鋼管制作可隨意連接拆卸的滑竿，用于滑竿炮爆破。滑竿最后一節端部要求制成錐狀，并焊接一個可穿硬鐵絲的圓環，用于上下提拉滑竿，以便將其擺放于正確位置。

(3)制作用以固定滑輪的簡易支架，并安裝于混合料礦槽上口的合適位置(以不影響布料器工作為原則)，以備后續施工人員通過滑輪系好安全繩帶進入礦槽，清理黏結料表層的松動浮料，并安裝鉆孔及裝藥用施工爬梯。

(4)啟動混合料礦槽的放料裝置，降低料面高度，每次降料面高度不超過3m(一次爆破循環的高度)，第二次根據第一次爆破效果確定降料面高度，以此類推，最后一次礦槽底部混合料不宜一次全部排空(至少留有厚1m的料層)，以防炸落的黏結料砸壞礦槽底部的放料裝置。

2.2懸空吊炮

對強度較差、有松散現象的黏結料，首先利用繩索或鐵絲等將制作的藥包懸空吊送至黏結料的中下部，并保持一定的水平距離，然后起爆。利用空氣沖擊波將松散的黏結料震落(炮震法)，從而達到清除效果。進行懸空吊炮施工時，如采用鐵絲懸吊，應防止鐵絲與礦槽內碘鎢燈等照明設施相接觸，產生熔斷脫落，引發事故。

2.3鉆孔爆破

2.3.1布孔及鉆孔

(1)布孔。根據設計的孔網參數，采用梅花形布孔方式，具體炮孔布置見圖1。

圖1　炮孔布置

(2)鉆孔。利用改裝電錘，自上而下鉆鑿傾角為0°～45°、直徑為36～42mm的鉆孔。

2.3.2裝藥及填塞

(1)裝藥。鉆孔深度小于50cm時，采用連續密實裝藥結構；反之，采用分層(兩層)密實裝藥結構，分層藥量比例為40%(頂層)、60%(底層)。

(2)填塞。為防止沖孔及保證爆破效果，采用炮泥(黃泥、沙、水按比例混合制成)填塞。

2.3.3起爆網路

采用普通塑料導爆管起爆系統，網路連接方式為簇聯-并聯，排間毫秒微差爆破。段別順序為上部低段，下部裝高段，同段雷管僅起爆一排(最多5個炮孔)；雷管約10發為一簇聯，每一簇聯用雙發雷管作起爆源，直至最后匯成一束，用起爆槍起爆。

2.4滑竿炮

首先將制作的滑竿按需要的長度進行連接，用硬鐵絲勾住其端部，按圖2的方式放至需爆破部位；然后將制作的藥包順竿滑下并起爆。進行滑竿炮施工時，藥包應加工完好，防止滑落途中脫落。

圖2　滑竿炮爆破示意

3　爆破安全措施

(1)在施工過程中，料倉上口附近應有專人值守，注意觀察現場周圍浮料、黏結料變化情況，一旦發現異常，相關人員應立即撤出，暫停施工。

(2)鑿巖設備等較重工具，須用滑輪上下提升，禁止向倉內投擲物料。

(3)無論是鉆孔還是裝藥作業，須嚴格遵守自上而下的施工工藝，并設專人監護。

(4)嚴禁施工人員直接站于混合料面上作業，避免料面突然下陷，發生埋人事故。

4　爆破效果

從1997年開始至今，馬鋼第二煉鐵總廠一直采用爆破方法清理燒結機生產線上的配料礦倉、混合料礦槽、一次混合機、二次混合機中的黏結料，取得了較理想的效果。有效解決了普通人工、機械清理所存在的問題，既保證了工期，又杜絕了安全隱患。多年實踐表明，爆破法是清理燒結機設備內黏結料的一種行之有效的方法。

5　討　論

(1)黏結料水分含量較大，爆破后易松散，無碎塊飛散現象，同時爆破產生的其他有害效應也可控制在混合料礦槽內。

(2)因爆后廠房內炮煙及粉塵排放耗時較多，因此，在條件許可的情況下，應提前安排爆破作業，盡可能減少與其他檢修作業的同步交叉，從而實現安全爆破。

(3)鉆孔深度超過50cm時，須分層裝藥，否則，即使鉆孔較深、藥量大，也僅能在貼近混合料礦槽內壁部位炸出個空洞，而外層的黏結料則絲毫不動，并造成拒爆的假象。

(4)黏結料的性質不同于巖石或素混凝土，易垮塌，因此，須分層分次進行爆破，每次爆破高度不宜超過3m，避免塌料傷人、埋人事故的發生。

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2016-05-26)

馬國強(1965—)，男，工程師，242300 安徽省寧國市山門中路北段匯豐花苑8幢3樓。