混铁炉内渣铁的爆破切割技术陈德志（武汉安全环保研究院，武汉430081）介绍了混铁炉内渣铁的控制爆破切割技术，包括爆破方案的选择、炮孔布置参数、装药量计算、起爆网络和起爆顺序、安全防护措施等并着重从爆炸冲击波和爆破震动两个方面对爆破安全进行了校核。*后介绍了从本工程中获得的一些体会，可供类似工程参考。
渣铁爆破切割爆破安全1工程概况武汉钢铁公司第二炼钢厂1混铁炉停产大修，为提高大修速度，早日恢复正常生产，急需对炉内残存的大量渣铁进行爆破拆除。
混铁炉位于炼钢厂厂房内，其周围都是生产用的设备和设施。南面9m处为正在生产的2混铁炉，东西两边均为厂内运输任务繁重的铁路线，北面为厂内公路和高压线。炉体材料为20mm厚的钢板，炉体上有4个开口，侧面三个方向各有一个，炉顶是一个人工临时开设工程爆破的吊出口，其尺寸为2.0m×2.2m.炉内渣铁长13m、宽6m、厚度一般为0.8m ，*厚处为2m.
厂方要求爆破施工不得影响正常生产，必须确保混铁炉炉体及基座的安全，爆破破碎后的块体应能从炉顶开口吊出。
2爆破设计2.1爆破方案的选择渣铁爆破常用的方法有两种：一是氧炔吹孔爆破法，即用氧炔切割工具在渣铁上吹烧出一些直径80mm的炮孔，再装药爆破。这种方法虽然穿孔速度快，但炮孔成形不规整，消耗钢材，污染环境，起爆时飞散物和冲击波不易控制，安全性差。二是风钻钻孔爆破法，这种方法打出的炮孔形状规整，能按设计要求施工，不污染环境，安全性好，但穿孔速度慢，钻头和钎杆耗量大。
混铁炉内的渣铁是正常生产过程中高温凝结物长期积累形成的，在温度场的影响下，渣铁呈层状结构，均质性差。为了利于吊车清渣，避免过度破碎，我们采用了风钻打孔的控制爆破切割法，即沿渣铁的纵向、横向布置数排炮孔，采用少装药、密打孔和同时起爆的措施，使渣铁沿着炮孔的连心线方向开裂而被分割成数块。
2.2孔网参数根据爆破方案和吊出口尺寸，决定把整块渣铁切割成6块。为此，沿渣铁纵向均布两排炮孔，排间距2m ，在纵向的中央沿横向布一排炮孔。
网参数，共布置86个炮孔。
2.3单孔装药量计算渣铁的力学性质既不同于铁和钢等金属材料，又不同于岩石及混凝土等非金属材料。为了使渣铁切割解体，引用参考文献〔1〕中的公式计算单孔药量。
式中：Q为TN T炸药量， kg K为装药系数，按铸铁考虑，取K =2.1kg/m F为切割面积，岩石炸药当量：Q式中：Q为TNT的比爆热， Q为2岩石炸药的比爆热， Q故Q实际单孔装药量Q岩石炸药总装药量为36.3kg.
2.4装药结构及起爆网络采用孔底集中装药。炮孔填塞必须使用经良好筛分并凉干的砂土作炮泥。
采用电雷管与导爆索组合起爆系统。每个孔内用导爆索起爆炸药，孔间用导爆索连接，排间用毫秒电雷管起爆导爆索。为了降低冲击波和爆破震动，确保切割效果，三排炮孔分三段起爆，横向布置的那排炮孔使用1段雷管，纵向布置的两排炮孔使用3段和4段雷管，起爆间隔3爆破安全及防护措施3.1混铁炉安全的校核陈德志：混铁炉内渣铁的爆破切割技术3.1.1爆炸冲击波对炉体安全的校核混铁炉是由20mm厚的钢板加工而成，钢板的抗拉强度为6100kg/cm 2.由于渣铁爆破时*大一段药量不足18kg 2岩石炸药，可按地面接触爆炸情况分析冲击波的影响。在此情况下，产生具有半球形波阵面的冲击波，其*大超压p （kg/cm）可引用参考文献〔2〕中的公式计算。
式中：R为折合距离， m/kg R为药包中心到所考虑点的距离，本工程中药包与炉底的距离较近，平均为0.5m ，故取R =0.5m Q为标准TN T炸药量，kg.
冲击波的梯恩梯当量Q =QQ在冲击波中空气质点被压缩并运动，当入射波到达炉体时，入射波的介质流动被炉体阻挡，其动量转变为作用在炉体钢板上的冲量，使炉体表面的介质压力和密度突然升高，形成反射冲击波，冲击波作用在炉体上的反射超压p为：2，而炉体钢板的抗拉强度为2，因此爆破施工时炉体是安全的。
3.1.2爆破震动对混铁炉基座安全的校核爆破震动对混铁炉基座安全的校核可参考萨道夫斯基公式：式中：v为介质质点的振动速度， cm/s R为爆心距，渣铁到混铁炉基座距离为5m ，故取R = 5m K、α为与爆破条件、岩石特征等有关的系数， K =25、α=1.4 Q为*大一段起爆药量，在GB6722 86《爆破安全规程》中没有类似公式和安全振动标准可参考。由萨道夫斯基公式计算得到的混铁炉基座的质点振动速度远小于文献〔7〕中提出的混凝土底座上预制金属建筑物的临界破坏速度150cm/s ，故基座是安全的。
3.2安全防护措施（1）炉内降温。由于混铁炉停产后不久即进行大修，渣铁散热量大，可通过向渣铁施水和向炉内通风降低炉内温度。
（2）温度测量及隔热措施。在装药前，必须对炮孔进行温度测量，因为温度过高，会诱发炸药爆炸，出现意外事故。当孔内温度超过40℃时，必须采取隔热措施，用石棉布把雷管严密包裹起来后再放入高温炮孔里，如果雷管在5min内仍未自爆，则认为合格，否则应加厚石棉层再做试验，直至合格为止。根据隔热试验结果，制作隔热药包，用石棉布将药包和导爆索包裹起来，外表面均匀地涂一层黄泥浆。在炮孔温度低于40℃时，按常规装药爆破。
（3）飞散物的防护。采用复式防护法，即先在爆破工作面上盖一层钢板，再盖几层胶皮，在开口处先用竹跳板用铁丝加固，再悬挂胶皮和钢丝网。
（4）由于采用电雷管起爆，必须使导线与金属体之间保持良好的绝缘。爆破施工期间，在混铁炉周围建立30m范围的无人区，严格警戒。
（5）由于炉内温度较高，钻孔工极易中暑，一方面应搞好防暑降温，另一方面应尽量缩短钻工程爆破孔工每次作业时间，分四班作业，半小时1个作业循环，钻孔工在炉内钻孔半小时后出炉休息1个半小时再工作。
（6）每次爆破后，必须等到炉体内有毒气体排完后，方准人员进入炉体内。
4爆破效果起爆后，炉内渣铁沿炮孔连心线方向碎裂成6块，位移约0.2m ，切割面较整齐，炉外没有任何飞散物，炉体和基座完好无损，块体全部可以从炉顶开口中吊出，爆破达到了预期的效果。
整个工期为4天，厂方及公安部门非常满意。
5几点体会（1）钻孔难度大。由于渣铁坚硬、强度大，人工钻孔困难，因此爆破施工时一定要准备足够的人员和设备。
（2）材料消耗多。在渣铁上钻孔，钻头极易磨损，钎杆易扭断。
（3）渣铁的脆性大，起爆性好，单位耗药量低，钻孔深度可减少至（1/3～1/2）H.
（4）由于渣铁的波阻抗较大，应尽可能选用猛度高的炸药（如TN T、黑索金等），爆破效果会更好。
（5）注意防暑降温。由于炉内温度较高，钻孔工极易中暑。
（6）防护必须严格。渣铁爆破时，需采用复式防护法，以防飞散物伤人。
本文得到了武汉工业大学博士生导师朱瑞赓教授的大力支持和帮助，在此深表感谢〔1〕龙维祺。特种爆破技术[ M] .北京：冶金工业出版社， 1993.
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陈德志：混铁炉内渣铁的爆破切割技术
