烟囱爆破设计

一、工程概况

由于政府教学机构调整的需要，有一座22m高的砖混烟囱需要爆破拆除。因为烟囱年代久远建造图纸丢失，导致该烟囱建造年代、高度不详。经现地实测烟囱总高为22m，烟囱底部外径2.2m，内径1.68m，壁厚0.27m，自重51t，重心高度15m, 烟囱的东侧4m为待拆食堂，南侧处为操场，西侧4m处为待拆宿舍，北侧2.7m为围墙。围墙外距烟囱8.5m为居民区。该工程项目类别为：拆除。级别为：三级（参照《爆破安全规程》GB6722—2014，爆破工程分级4.3条，符合安全标准级别要求）

二、爆破方案设计

(一)烟囱的倒塌方式

根据烟囱周围环境情况，烟囱的正南方有较大的倒塌空间，考虑到正常偏西有在拆教学楼，故倒塌方向由南向西偏斜30°。烟囱现高为22m，为砖混结构，倒塌长度应小于22m，倒塌方向为教学楼。目的在于防止烟囱顶部混凝土圈梁前冲。倒塌宽度按烟囱最大直径的3倍计算，确定倒塌宽度为6m。现场倒塌空间足以满足以上参数需要。

（二）烟囱爆破缺口形式和位置的确定

根据以往的烟囱拆除经验，此次爆破选择正梯形缺口。由于烟囱底部附有耐火砖和为预留爆破后红砖下落空间及控制爆破震动，决定缺口高度设在烟囱底部0.6m以上位置。

（三）爆破缺口尺寸的确定

1.对应圆心角度（α）

爆破缺口圆心角是烟囱爆破的重要参数,其值大小对烟囱爆破倾覆态势、平稳程度、扭折、后坐等至关重要。根据砖混烟囱爆破失稳状态数据分析研究,临界圆心角为α=215°。通过工程经验类比设计应取α=240°。考虑到本烟囱北侧8.5m处有一居民车库,为保证其安全必须做到倾覆过程平稳、防止后坐等, 圆心角取α=220 º。

2.爆破缺口长度（L）

L=220 º /360 ºπD =220/360×3.14×2.2=4.4m，通过计算爆破缺口的长度（L）为烟囱周长的0.63倍。可使烟囱重心失去平衡。（见图3）

3.爆破缺口高度（ｈ）

根据烟囱22米和砖混结构特点，缺口高度按h=4δ计算，

h=4×0.27=1.08 m。

4.定向窗

为控制缺口爆破作用范围，确保烟囱沿轴线方向准确倒塌，防止出现后座现象，我们爆破前在爆破缺口采用了预开定向窗措施：一是利用东侧出灰口为一侧定向窗，二是在烟囱的缺口西侧开一个0.7m 长、1.0m高的三角形定向窗，来控制缺口的破坏作用范围，以创造临空面有利于烟囱的倾倒。经计算预开定向窗占爆破缺口处周长（4m）总长度的比值为：0.7/4=0.17小于烟囱周长的15%，故能保证爆破前烟囱安全稳定。(见图4、5)

5.爆破参数设计及炮孔布置

爆破部位的炮孔参数设计：

最小抵抗线W=0.27δ=0.27×0.2=0.054m

炮孔深度L=0.18m

炮孔间距a=0.25m

炮孔排距b=0.2m

炸药单耗k=4200g/m3

单孔装药量Q单=kabδ=4200×0.2×0.25×0.18=37g(取40g)，（预处理时现地实爆进行药量校核）

炮孔布置形式，为方便钻孔作业采用梅花形布孔。爆破缺口内布置6排装药孔，梯形布孔（见图），共75个炮孔，Q 总=,3.2kg。

6.起爆网络

本次爆破采用非电毫秒雷管起爆网络，最后，一次最大起爆药量为2.4kg。

三、爆破安全校核

（一）爆破振动校核

爆破振动速度公式采用以下进行设计校核。

R=k′(K/v) 1/αQ m

=0.4*(180/1.3)1/1.8*2.41/3

=0.4*138.461/1.8*1.33

=8.23m

式中：Q为最大一段药量，取Q=2.4kg；

K，α为场地因数和衰减系数，取K=180、α=1.8；

v为质点振动速度,取1.3；

k′为修正系数取0.4（因爆炸点距地面0.6m,依地震波向下传播分号变量相位相反故k′修正数取0.4）;

m为衰减指数，取1/3;

R为爆源至保护场距离，8.5m>8.23m,故在安全允许范围内。

（二）烟囱落地振动校核

按照中国科学院力学所提供的塌落振动公式：

V t= K t [R/(2mgh/σ)1/3] β

=2.4[8.5/（2*51*10*15/10）1/3]1.66

=1.45cm/s<1.5cm/s

式中：V t为塌落引起的地面振动速度（cm/s）；K t、β为塌落振动衰减系数，K t=2.4, β=－1.66；M =51t；g=10；h=15m；σ=10mPa；R 为塌落的质心至计算点的距离，R=8.5m。

将有关数据代入上式可得：V t=1.44m/s，由于采取铺垫两条浮土减震带措施实际V t数值远小于1.44cm/s。

飞石距离计算公式：

R=v2/2g=252/20=31.25

v为飞石速度，取10-30，本次取25

g为重力加速度

四、安全防护措施

1.为防止爆破产生的个别飞石，一是在烟囱外部爆破部位采用加强型防护，使用3层草垫子用铁丝捆绑固定并喷水浸湿，且覆盖面积大于爆破缺口面积。上挂固定一层铁丝网和两层厚湿草垫进行阻挡防护。

2.为减弱烟囱倾倒落地质点震动、翻滚和落地后产生碎石飞溅，在距烟囱10m、15m处倒塌轴线上设置两条减震带。（见下图）

3、请甲方预先向四邻单位、小区物业等发出安民告示，并取得

当地政府、公安机关支持和协助。实施爆破前，将靠近烟囱的住户居民疏散到安全地带。