阿拉善盟矿区小型雷管炸药库防雷技术

张宏伟 张宏阁 杨振华 伍泽之

阿拉善盟气象局 （阿拉善盟 750306）

近年来，随着国家经济的快速发展，能源及资源的需求量不断增长，金属及非金属矿山数量也随之迅速增加。阿拉善盟现已探明的矿藏有86种（占自治区发现矿种的71.67%），产地共计416处。其中有开发利用价值的54种，现已开采40种。分布规律为：东煤炭，西萤石，南多磷，北富铁，中部建材石墨盐碱硝。矿产资源及其丰富，矿山的建设及生产需要大量的雷管和炸药，雷管和炸药的合理储存是则成为了安全生产中的头等大事，随之雷电防护在这一领域的重要程度也达到了一个新的高度，小型雷管炸药库点多面广，分布在众多行业，其防雷安全值得高度关注。

下面就从实际工作中对小型雷管炸药库的防雷检测，对小型雷管炸药库的危害方式进行分析，并对其提出相应的防护措施。

1 雷管及炸药库的环境特点

雷管炸药库通常具有以下特点：

(1)地理位置：雷管炸药库通常是建立在人烟稀少的地区；

(2)阿拉善盟的雷管炸药库不论是处于郊区还是山区都缺少符合规定的防雷措施；

(3)由于阿拉善盟地处亚洲大陆腹地，为内陆高原，远离海洋，周围群山环抱，形成典型的大陆性气候，干旱少雨。所以突然电阻率很高，平均值达到500Ω；

(4)内部环境：内部储存着大量炸药、雷管等易爆物品。

从以上几点可以看出，雷管炸药库一般处于“高风险”的环境下，雷管炸药库在环境中的“暴露程度”很高，周围无任何高大建筑物，炸药库的妥善储存是安全生产的头等大事，所以雷电防护在炸药库的设计中是必须要考虑的重要环节。

2 小型雷管炸药库的雷电危害方式

2.1 直接雷危害

雷管库、炸药库、导索库的结构多为砖混结构，屋面为预制板屋面或瓦屋面。遭受直击雷袭击时，闪电中的电压高达几万伏至十亿伏，极易导致建筑物受损引起危害，并产生机械效应活热效应和电火花，使产生燃烧和爆炸的危险。

2.2 雷电放电危害

雷电放电时，会对库房内的金属防爆箱、金属门窗、铁栏、金属防鼠网等金属导体产生电磁感应和静电感应，并形成电位差，容易使金属导体之间产生火花从而引起爆炸事故。

雷电波入侵是指直击雷、感应雷沿架空线路或者管道等金属的引下线引入库房内，发生闪击放电产生电火花而造成爆炸、燃烧等事故。

2.3 静电的危害

由于静电的电量虽然不大，但是，其电压却很高，因而容易发生放电，产生静电火花，极易引起燃烧、爆炸。

综上所述，小型雷管炸药库的雷电方式主要有以上四种，不论哪一种都会产生电火花而产生爆炸和燃烧的危害。

3 防雷措施

3.1 直击雷防护

现在的防直击雷防护措施一般采用避雷（针、网、带、线）作为接闪器。对于雷管炸药库等高危险建筑物一般选用避雷针做为接闪器为宜。根据《建筑物防爆破器材工厂设计安全规范》（GB50089）和相关标准规定小型雷管炸药库的炸药存药量在3000Kg以下，不同品种雷管库存放时，其总储存量小于20000发。根据现行的防雷国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第2.0.2条第一款“凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破环和人身伤亡的”应划为一类防雷建筑物。

3.1.1 炸药库

炸药与雷管都是分开放置的，且距离一般较远，单根避雷针无法同时保护两者，故采取单独保护的办法。

由于炸药库建筑面积一般较大且作为炸药库避雷针的接闪器高度不宜太高故炸药库一般采用双针等高避雷针进行计算其保护范围。

(1)AEBC外侧的保护范围，按单支接闪杆的方法确定。

(2)C、E点位于两杆间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护

宽度Bo应按下式计算:

图1 两支等高接闪杆的保护范围

在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx应按下式计算。

(3)两杆间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围应按以下方法确定：

在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想接闪杆，按单支接闪杆的方法逐点确定（图1中的1-1剖面图）。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。

(4)确定xx’平面上的保护范围截面的方法。以单支接闪杆的保护半径rx为半径，以A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支接闪杆的(ro－rx)为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相交（见图1中的粗虚线）。

式中 rx—接闪杆在hx高度的xx’平面上的保护半径(m)；

hr—滚球半径；

hx—被保护物的高度(m)；

ro—接闪杆在地面上的保护半径(m)。

雷管库由于雷管库一般建筑面积较小，所以采用单根避雷针就可以进行保护。

单根接闪杆的保护范围计算方法按图2所示计算。

图2 单支接闪杆的保护范围

(1)当接闪杆高度h小于或等于hr时：在距地面hr处作一平行于地面的平行线；

以杆尖为圆心，hr为半径作弧线交于平行线的A、B两点；

以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与杆尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体；

接闪杆在hx高度的xx’平面上和地面上的保护半径，应按下列公式计算。

式中 rx-接闪杆在hx高度的xx’平面上的保护半径(m)；

hr—滚球半径(m)；

hx—被保护物的高度(m)；

ro—接闪杆在地面上的保护半径(m)。

(2)当接闪杆高度h大于hr时，在接闪杆上取高度等于hr的一点

代替单支接闪杆杆尖作为圆心。公式(3)和(4)中的h用hr代入。

3.2 引下线

避雷针塔杆都是金属塔杆可以作为自身的引下线。

3.3 接地装置

(1)每根独立的避雷针都应有它独立的接地装置，避雷针底座连接接地装置，与接地装置连接处应不少于两处，且接地电阻不得大于10 Ω。

(2)垂直接地体采用规格为50 mm×50mm×5 mm，2.5 m长的热镀锌角钢，水平接地体则采用40 mm×4 mm的镀锌扁钢，垂直体之间的间离应为角钢长度的两倍。

3.4 防感应雷措施

炸药库和雷管库分别做一套防感应雷的接地装置,防感应的接地装置与独立的避雷针接地距离应大于3 m。

(1)炸药库：

在炸药库后面及距离建筑物1 m处，挖一深为0.8 m的沟，在沟内每隔5 m处打入一根角钢，共打入5根，并利用扁钢将他们连接在一起，

(2)雷管库：

在雷管库后面及距离建筑物0.5 m处，挖一深为0.8 m的沟，在沟内每隔5 m处打入一根角钢，共打入4根，并利用扁钢将他们连接在一起，进行可靠的焊接，且做上防腐措施。

(3)接地装置的工频接地电阻不应大于10 Ω。

(4)建筑物的内部金属部件，如金属构架、金属门窗等均采用截面积不小于35 mm2的铜线就近接到等电位排上，再与防感应雷接地装置相连接起来。柱子内的钢筋均与防感应雷接地装置做好可靠的连接。要求钢筋混凝土屋面内钢筋扎成闭合回路，形成一个法拉第笼，防止感应雷。并采用引下线的方式每隔18到24 m与防感应雷接地装置连接一次。

(5)在炸药库库房卸车点设置一个静电泄放装置，为装载和卸放货物时清除静电使用，并且在炸药库和雷管库入口处均安装静电泄放仪以消除工作人员身上的静电。静电泄放装置必须采用截面积大于25 mm2的多股铜芯导线与防感应雷的接地装置进行可靠的连接。

(6)建筑物与接地装置应不少于两处连接。

3.5 其他

式中 L—接地体的有效长度(m)；

ρ—土壤电阻率(Ω.m)。

(2)应预留几处检测点。

4 防雷效果

(1)根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94的要求，结合该新建建筑物实际情况设计，本方案完全符合规范要求。

(2)根据国际IEC标准中的雷击电磁脉冲损害风险度评估分析可知，本方案设计的防护措施，其防雷保护效果符合标准。

[1]郭在华,牛海顺,林刚.防雷技术及工程应用[J].成都信息工程学院,2006.

[2]陈谓民.雷电学原理[M].北京:气象出版社,2003.

[3]德和盛电器（上海）有限公司.防雷指南（第二版）[M].上海:上海印书馆,2009.