复杂环境下高温炉瘤的爆破清除实践

曾青松

(安徽江南利民爆破工程有限公司)

1 工程概况

马钢第三炼铁总厂于2017年12月在对A#高炉进行中修过程中设计采用爆破方法实现炉瘤凝聚物破碎解体。A#高炉周围均分布着各类建(构)筑物及生产设施，环境复杂(表1)。

表1 A#高炉周围地物分布

2 爆破施工方法

2.1 钻孔布置

根据相关炉内爆破经验，炉瘤及炉壁高温凝聚物的清除宜采用松动爆破方法[1-3]。炉瘤及炉壁高温凝聚物爆破的炮孔布置如图1所示。炮孔孔径应小于 15 cm。炮眼深度一般为凝结物厚度或分层厚度的2/3，炮眼间距约为凝结物厚度或分层厚度的1倍，孔底距炉身衬砌的最小距离不宜小于20 cm。

图1 炉瘤爆破炮眼布置示意

2.2 爆破参数

本研究炮眼直径为35～50 mm，炸药单耗为0.3～1.0 kg/t。装药后采用炮泥密实填塞。孔内装雷管应采用双发，多孔爆破时，每人装药不得超过2孔，采用同段齐发爆破。若采用长延期导爆管雷管起爆法，每次仅允许进行单孔爆破。炉瘤爆破由于受作业环境的限制，炉瘤大小、材质等情况一般难以掌握准确，因此，初次单个药包量除采用体积法计算外，还应通过试爆确定[4-6]。

依据《爆破安全规程》(GB 6722—2014)[7]，确保高炉周围各种建(构)筑物及各种生产设施安全的最大一段药量可按下式计算：

式中，Qmax为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg；R为爆破点与最近保护对象的距离，15m；K、α分别为与爆破点至被保护对象之间的地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，K=70，α=1.5；V为保护对象所在地质点振动的安全允许速度，5cm/s。

经计算，对A#高炉进行炉内爆破时，Qmax=17.22kg。

2.3 药包加工

本研究采用耐火的石棉布、石棉绳以及其他耐热材料，将药包和长延期导爆管雷管包裹或包缠起来，将爆破材料与热源隔开(图2)。石棉层厚度一般为 3～5mm，再在石棉层上面均匀涂1层厚 1～1.5mm的耐热泥浆或黄泥浆。

图2 隔热药包示意

2.4 起爆网络

采用长延期导爆管雷管或电雷管，依据施工环境和以往爆破经验，每次最多同时起爆2个药包。

2.5 造孔方法

采用氧吹法烧孔(倾斜孔，便于氧烧产物流出)，钻孔深度依据被爆物厚度的实际情况而变化，经注水冷却，当孔内温度低于200 ℃后进行装药爆破[8-10]。

3 高温环境装药要求

炉内爆破作业时，爆破对象温度一般为 600～1 000 ℃，为确保高温爆破的安全和取得预期的爆破效果，一般的工艺流程及注意点为：

(1)装药工作进行之前，必须完成的工作为：①孔底温度测量工作应由专人负责，各炮孔均需编号记录，并按最高温度值来确定石棉隔热层的厚度(包括耐火泥浆在内)；②空载起爆耐热试验，将雷管用石棉布严密包裹后，置于高温炮眼内，如果雷管在5 min内仍未自爆，则认为合格,否则应加厚石棉层，再进行试验，直至合格为止；③根据隔热试验结果，按设计的药包加工方法和要求制作隔热药包；④有毒气体含量测定，高炉停炉后，炉内仍具有一定量的有毒气体，必须进行测定，如果炉内有毒气体含量超标，则应采取机械通风方式；⑤各待装药炮孔周围应备有干砂、石棉粉等，隔热药包事先按需要量制备，黄泥浆在隔热药包放入炮眼前，临时涂抹；⑥在条件允许的情况下，可向高温凝结物表面泼水和向炮眼内注水进行冷却，而后测量眼底温度，若眼底温度超过 200 ℃，除专用定型隔热药包外，不宜向炮眼内装药；反之，可向炮眼里装药，但药包应进行隔热处理，确保药包内的温度不超过80 ℃。

(2)每个高温装药孔应配备2名技术熟练的爆破工，其中1人往炮眼底洒1层厚 2～3 cm的石棉粉，另1人对经过隔热保护的药包均匀地涂1层黄泥浆，而后将药包送至眼底。如果不采用石棉粉隔热，也可改用湿黄泥垫底，垫层厚度不宜小于3 cm。

(3)堵塞炮眼时，1名爆破工应扶住长延期导爆管雷管的长延期段，使其保持在炮孔中心线上，另1名爆破工沿长延期段四周充填干砂，不必捣实。在堵塞过程中，须避免长延期段与炽热孔壁接触，如果长延期段某一局部可能与炽热体接触，须对该部分进行有效的隔热保护。

(4)遇有拒爆的高温炮孔时，通常可用 0.2～0.3 MPa 以上的压力水冲散堵塞物，使雷管经受高温后自爆。遇有拒爆的高温作业地点，一般需要经过1 h后，可指派有经验的爆破工沿安全路线检查、处理拒爆炮孔。

(5)在高温爆破作业地点应备有消防设施和烫伤急救药物等，高温爆破工作人员须穿耐热工作服。

4 爆破安全与防护措施

(1)吹氧烧横孔时须向上倾斜10°～15°，使熔化的铁水顺利流出孔外，防止熔化的铁水堵住孔口，发生铁水喷出伤人事故[11]。

(2)开始装药前应做好清场、警戒工作。

(3)装药前，首先对炮孔进行强制降温，然后测定隔热包装下的包装内部温升状况，确定5 min 后隔热包装内的温度。

(4)孔内药包采用双雷管，爆破前，先进行隔热包装雷管试验，确保雷管在5 min内不自爆。

(5)多药包同时爆破，须采用同段齐发雷管，严禁使用长延期导爆管雷管。

(6)孔底温度超过80 ℃时，每人负责装药孔数不宜超过2个，装药时间不宜超过3 min。

(7)邻近有高炉出铁时禁止爆破作业。

(8)在开口处悬挂双层竹笆并内衬2层草袋，可将飞散物挡于炉内。在炉内爆破工作面上也采用同样方法进行覆盖，减少飞散物对炉皮的冲击[11]。

5 结 语

采用松动爆破方法对马钢第三炼铁总厂A#高炉内的炉瘤进行了清除。详细分析了爆破设计方案及参数取值，并对相应的安全技术措施进行了分析，成效显著，对于类似工程实践也有一定的借鉴意义。