馬國強(qiáng)

(安徽江南爆破工程有限公司)

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300m2燒結(jié)機(jī)混合料礦槽內(nèi)壁黏結(jié)料清除爆破

馬國強(qiáng)

(安徽江南爆破工程有限公司)

馬鋼第二煉鐵總廠1#300m2燒結(jié)機(jī)主要為1#2 500m3高爐提供燒結(jié)礦。多年來，燒結(jié)機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一混合料礦槽在生產(chǎn)過程中，內(nèi)壁時常出現(xiàn)不同程度的黏結(jié)料，既影響了生產(chǎn)效率，又影響了設(shè)備的安全運行，人工或機(jī)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(jīng)反復(fù)論證，采用爆破法清除，對爆破技術(shù)方案、爆破參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對爆破施工方案進(jìn)行了討論，實踐效果顯著，可供類似工程借鑒。

燒結(jié)機(jī)混合料礦槽黏結(jié)料清除爆破爆破參數(shù)爆破施工方案

馬鋼第二煉鐵總廠1#燒結(jié)機(jī)面積300m2，設(shè)計年產(chǎn)量300萬t，是該廠1#2 500m3大高爐的配套工程，對應(yīng)的是“一機(jī)一爐”的生產(chǎn)方式。燒結(jié)機(jī)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(jīng)燒結(jié)形成有足夠強(qiáng)度和粒度的燒結(jié)礦，作為高爐煉鐵的熟料。該機(jī)自投產(chǎn)以來，生產(chǎn)水平逐年提高，但其關(guān)鍵設(shè)備之一的混合料礦槽內(nèi)壁黏料問題嚴(yán)重，采用人工或機(jī)械方法清理一次的時間長達(dá)6～7h，無法滿足檢修工期要求，并多次發(fā)生塌料傷人、埋人事故。為此，該廠從1997年開始，經(jīng)反復(fù)論證，決定采用爆破法清除黏結(jié)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(nèi)壁上形成的膠結(jié)物，簡稱黏結(jié)料。黏結(jié)料主要附著于礦槽南北兩側(cè)(礦槽的兩個短邊)，北側(cè)最大黏結(jié)厚度約1.2m，南側(cè)約0.8m。黏結(jié)料表層松軟，但無較大外力作用時無法自行滑落，黏結(jié)料里層與礦槽內(nèi)壁結(jié)合緊密，不易分離，具有一定的強(qiáng)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?；旌狭系V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(shè)施可承受的垂直振動速度不小于5cm/s?；旌狭系V槽位于燒結(jié)主廠房內(nèi)，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(tǒng)。另外，爆破點四周的人員、儀表及稱量儀器較多，環(huán)境復(fù)雜。

1　爆破技術(shù)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(jié)料，采用懸空吊炮爆破方案，主要利用炸藥爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波清理黏結(jié)料。

(2)對附著力較強(qiáng)，且具有一定強(qiáng)度與硬度的黏結(jié)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(jié)料，采用滑竿炮爆破方案，主要利用炸藥爆炸產(chǎn)生的振動效應(yīng)清理黏結(jié)料。

1.2爆破參數(shù)選擇

1.2.1懸空吊炮爆破

懸空吊炮采用單藥包作業(yè)，具體爆破施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)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(jié)物下部1/3處；②距黏結(jié)物距離，當(dāng)黏結(jié)物均勻附著時，藥包居中；當(dāng)黏結(jié)物不均勻附著時，藥包靠黏結(jié)物較厚一側(cè)，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(jié)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(jié)厚度，m；h為孔底至礦槽內(nèi)壁的距離，作用是保護(hù)設(shè)備本體安全，取10cm)；⑤單孔藥量，Q=KL(K為裝藥系數(shù)，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(jīng)驗參數(shù)

1.2.3滑竿炮爆破

滑竿炮采用單藥包作業(yè)，具體爆破施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)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(dāng)黏結(jié)料厚度及面積均較大時，藥包擺放于黏結(jié)料上部；反之，將藥包擺放于黏結(jié)料下部1/3薄弱環(huán)節(jié)處；②單藥包藥量，根據(jù)黏結(jié)料的厚度，每次爆破藥量按黏結(jié)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(shè)備黏結(jié)料的爆破清除過程即在確保設(shè)備本體安全的情況下，利用炸藥爆炸的能量及爆炸產(chǎn)生的振動、空氣沖擊波，使黏結(jié)料在應(yīng)力波與拉伸波的作用下與設(shè)備內(nèi)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(shè)施與燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)的安全，還須將爆破有害效應(yīng)控制在設(shè)備本體內(nèi)。因此，須采用控制爆破技術(shù)的微分原理(多打眼、少裝藥)及防護(hù)原理進(jìn)行施工。由于每次檢修爆破時黏結(jié)料的性質(zhì)、形態(tài)各異，故本研究的爆破施工流程為現(xiàn)場準(zhǔn)備→懸空吊炮爆破→鉆孔爆破→滑竿炮爆破。

2.1準(zhǔn)備工作

(1)施工前，清理現(xiàn)場，加強(qiáng)照明，涉及施工地點的各種電器開關(guān)應(yīng)掛牌并由專人看管，經(jīng)檢查確認(rèn)安全后方可作業(yè)。

(2)用φ32mm鋼管制作可隨意連接拆卸的滑竿，用于滑竿炮爆破?；妥詈笠还?jié)端部要求制成錐狀，并焊接一個可穿硬鐵絲的圓環(huán)，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(xù)施工人員通過滑輪系好安全繩帶進(jìn)入礦槽，清理黏結(jié)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(huán)的高度)，第二次根據(jù)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(jié)料砸壞礦槽底部的放料裝置。

2.2懸空吊炮

對強(qiáng)度較差、有松散現(xiàn)象的黏結(jié)料，首先利用繩索或鐵絲等將制作的藥包懸空吊送至黏結(jié)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(jié)料震落(炮震法)，從而達(dá)到清除效果。進(jìn)行懸空吊炮施工時，如采用鐵絲懸吊，應(yīng)防止鐵絲與礦槽內(nèi)碘鎢燈等照明設(shè)施相接觸，產(chǎn)生熔斷脫落，引發(fā)事故。

2.3鉆孔爆破

2.3.1布孔及鉆孔

(1)布孔。根據(jù)設(shè)計的孔網(wǎng)參數(shù)，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(xù)密實裝藥結(jié)構(gòu)；反之，采用分層(兩層)密實裝藥結(jié)構(gòu)，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(wǎng)路

采用普通塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，網(wǎng)路連接方式為簇聯(lián)-并聯(lián)，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(fā)為一簇聯(lián)，每一簇聯(lián)用雙發(fā)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(jìn)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(jìn)行滑竿炮施工時，藥包應(yīng)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(yīng)有專人值守，注意觀察現(xiàn)場周圍浮料、黏結(jié)料變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，相關(guān)人員應(yīng)立即撤出，暫停施工。

(2)鑿巖設(shè)備等較重工具，須用滑輪上下提升，禁止向倉內(nèi)投擲物料。

(3)無論是鉆孔還是裝藥作業(yè)，須嚴(yán)格遵守自上而下的施工工藝，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

(4)嚴(yán)禁施工人員直接站于混合料面上作業(yè)，避免料面突然下陷，發(fā)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(jié)機(jī)生產(chǎn)線上的配料礦倉、混合料礦槽、一次混合機(jī)、二次混合機(jī)中的黏結(jié)料，取得了較理想的效果。有效解決了普通人工、機(jī)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(jié)機(jī)設(shè)備內(nèi)黏結(jié)料的一種行之有效的方法。

5　討　論

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

(2)因爆后廠房內(nèi)炮煙及粉塵排放耗時較多，因此，在條件許可的情況下，應(yīng)提前安排爆破作業(yè)，盡可能減少與其他檢修作業(yè)的同步交叉，從而實現(xiàn)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(nèi)壁部位炸出個空洞，而外層的黏結(jié)料則絲毫不動，并造成拒爆的假象。

(4)黏結(jié)料的性質(zhì)不同于巖石或素混凝土，易垮塌，因此，須分層分次進(jìn)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(fā)生。

[1]于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004．

[2]劉清榮.控制爆破[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1986．

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2016-05-26)

馬國強(qiáng)(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。