復雜環(huán)境下高溫爐瘤的爆破清除實踐

曾青松

(安徽江南利民爆破工程有限公司)

1 工程概況

馬鋼第三煉鐵總廠于2017年12月在對A#高爐進行中修過程中設計采用爆破方法實現(xiàn)爐瘤凝聚物破碎解體。A#高爐周圍均分布著各類建(構(gòu))筑物及生產(chǎn)設施，環(huán)境復雜(表1)。

表1 A#高爐周圍地物分布

2 爆破施工方法

2.1 鉆孔布置

根據(jù)相關(guān)爐內(nèi)爆破經(jīng)驗，爐瘤及爐壁高溫凝聚物的清除宜采用松動爆破方法[1-3]。爐瘤及爐壁高溫凝聚物爆破的炮孔布置如圖1所示。炮孔孔徑應小于 15 cm。炮眼深度一般為凝結(jié)物厚度或分層厚度的2/3，炮眼間距約為凝結(jié)物厚度或分層厚度的1倍，孔底距爐身襯砌的最小距離不宜小于20 cm。

圖1 爐瘤爆破炮眼布置示意

2.2 爆破參數(shù)

本研究炮眼直徑為35～50 mm，炸藥單耗為0.3～1.0 kg/t。裝藥后采用炮泥密實填塞。孔內(nèi)裝雷管應采用雙發(fā)，多孔爆破時，每人裝藥不得超過2孔，采用同段齊發(fā)爆破。若采用長延期導爆管雷管起爆法，每次僅允許進行單孔爆破。爐瘤爆破由于受作業(yè)環(huán)境的限制，爐瘤大小、材質(zhì)等情況一般難以掌握準確，因此，初次單個藥包量除采用體積法計算外，還應通過試爆確定[4-6]。

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)[7]，確保高爐周圍各種建(構(gòu))筑物及各種生產(chǎn)設施安全的最大一段藥量可按下式計算：

式中，Qmax為炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量，kg；R為爆破點與最近保護對象的距離，15m；K、α分別為與爆破點至被保護對象之間的地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，K=70，α=1.5；V為保護對象所在地質(zhì)點振動的安全允許速度，5cm/s。

經(jīng)計算，對A#高爐進行爐內(nèi)爆破時，Qmax=17.22kg。

2.3 藥包加工

本研究采用耐火的石棉布、石棉繩以及其他耐熱材料，將藥包和長延期導爆管雷管包裹或包纏起來，將爆破材料與熱源隔開(圖2)。石棉層厚度一般為 3～5mm，再在石棉層上面均勻涂1層厚 1～1.5mm的耐熱泥漿或黃泥漿。

圖2 隔熱藥包示意

2.4 起爆網(wǎng)絡

采用長延期導爆管雷管或電雷管，依據(jù)施工環(huán)境和以往爆破經(jīng)驗，每次最多同時起爆2個藥包。

2.5 造孔方法

采用氧吹法燒孔(傾斜孔，便于氧燒產(chǎn)物流出)，鉆孔深度依據(jù)被爆物厚度的實際情況而變化，經(jīng)注水冷卻，當孔內(nèi)溫度低于200 ℃后進行裝藥爆破[8-10]。

3 高溫環(huán)境裝藥要求

爐內(nèi)爆破作業(yè)時，爆破對象溫度一般為 600～1 000 ℃，為確保高溫爆破的安全和取得預期的爆破效果，一般的工藝流程及注意點為：

(1)裝藥工作進行之前，必須完成的工作為：①孔底溫度測量工作應由專人負責，各炮孔均需編號記錄，并按最高溫度值來確定石棉隔熱層的厚度(包括耐火泥漿在內(nèi))；②空載起爆耐熱試驗，將雷管用石棉布嚴密包裹后，置于高溫炮眼內(nèi)，如果雷管在5 min內(nèi)仍未自爆，則認為合格,否則應加厚石棉層，再進行試驗，直至合格為止；③根據(jù)隔熱試驗結(jié)果，按設計的藥包加工方法和要求制作隔熱藥包；④有毒氣體含量測定，高爐停爐后，爐內(nèi)仍具有一定量的有毒氣體，必須進行測定，如果爐內(nèi)有毒氣體含量超標，則應采取機械通風方式；⑤各待裝藥炮孔周圍應備有干砂、石棉粉等，隔熱藥包事先按需要量制備，黃泥漿在隔熱藥包放入炮眼前，臨時涂抹；⑥在條件允許的情況下，可向高溫凝結(jié)物表面潑水和向炮眼內(nèi)注水進行冷卻，而后測量眼底溫度，若眼底溫度超過 200 ℃，除專用定型隔熱藥包外，不宜向炮眼內(nèi)裝藥；反之，可向炮眼里裝藥，但藥包應進行隔熱處理，確保藥包內(nèi)的溫度不超過80 ℃。

(2)每個高溫裝藥孔應配備2名技術(shù)熟練的爆破工，其中1人往炮眼底灑1層厚 2～3 cm的石棉粉，另1人對經(jīng)過隔熱保護的藥包均勻地涂1層黃泥漿，而后將藥包送至眼底。如果不采用石棉粉隔熱，也可改用濕黃泥墊底，墊層厚度不宜小于3 cm。

(3)堵塞炮眼時，1名爆破工應扶住長延期導爆管雷管的長延期段，使其保持在炮孔中心線上，另1名爆破工沿長延期段四周充填干砂，不必搗實。在堵塞過程中，須避免長延期段與熾熱孔壁接觸，如果長延期段某一局部可能與熾熱體接觸，須對該部分進行有效的隔熱保護。

(4)遇有拒爆的高溫炮孔時，通常可用 0.2～0.3 MPa 以上的壓力水沖散堵塞物，使雷管經(jīng)受高溫后自爆。遇有拒爆的高溫作業(yè)地點，一般需要經(jīng)過1 h后，可指派有經(jīng)驗的爆破工沿安全路線檢查、處理拒爆炮孔。

(5)在高溫爆破作業(yè)地點應備有消防設施和燙傷急救藥物等，高溫爆破工作人員須穿耐熱工作服。

4 爆破安全與防護措施

(1)吹氧燒橫孔時須向上傾斜10°～15°，使熔化的鐵水順利流出孔外，防止熔化的鐵水堵住孔口，發(fā)生鐵水噴出傷人事故[11]。

(2)開始裝藥前應做好清場、警戒工作。

(3)裝藥前，首先對炮孔進行強制降溫，然后測定隔熱包裝下的包裝內(nèi)部溫升狀況，確定5 min 后隔熱包裝內(nèi)的溫度。

(4)孔內(nèi)藥包采用雙雷管，爆破前，先進行隔熱包裝雷管試驗，確保雷管在5 min內(nèi)不自爆。

(5)多藥包同時爆破，須采用同段齊發(fā)雷管，嚴禁使用長延期導爆管雷管。

(6)孔底溫度超過80 ℃時，每人負責裝藥孔數(shù)不宜超過2個，裝藥時間不宜超過3 min。

(7)鄰近有高爐出鐵時禁止爆破作業(yè)。

(8)在開口處懸掛雙層竹笆并內(nèi)襯2層草袋，可將飛散物擋于爐內(nèi)。在爐內(nèi)爆破工作面上也采用同樣方法進行覆蓋，減少飛散物對爐皮的沖擊[11]。

5 結(jié) 語

采用松動爆破方法對馬鋼第三煉鐵總廠A#高爐內(nèi)的爐瘤進行了清除。詳細分析了爆破設計方案及參數(shù)取值，并對相應的安全技術(shù)措施進行了分析，成效顯著，對于類似工程實踐也有一定的借鑒意義。