炼钢高炉堵塞快速抢修爆破技术炼铁高炉经过一定时间生产，炉内逐渐积存12m多高的炉渣（残铁）。如果采用传统的机械施工方法清渣，需用时半年左右，人力成本高，清渣周期长，效益非常差。因此，一般采用爆破技术进行清渣。但残铁是高温凝结物，是一种金属与熔渣的凝聚物，硬度较高、韧性较大，而且大多只有1 个自由面，普通的合金钻头无法进行穿孔作业，爆破条件较差。高温凝结物内温度一般为9001000，有时达到 2000左右。所以必须对爆破材料采取特殊的隔热降温处理保证爆破安全，否则就会发生自爆或早爆。课题以张家港沙钢1#高炉大修炉底残铁在线爆破拆除工程为背景， 系统研究了高温残铁爆破的爆破参数设计、钻孔技术、装药填塞技术、隔热降温技术及施工工艺，并成功在多个工程中实施。1 工程概况（1）爆破拆除目标工程量及实际工程量目标工程量：直径约10m，高度约 1.0m，总重量约 500吨。实际工程量： 在 1#高炉大修中由于残铁放得比较好，炉底剩余残铁较少。 经用风动凿岩机实际钻探，其结构是：上部约80cm 厚的焦碳渣及矿石渣的固体混合物，下部残铁厚度约20cm，直径约 10m，残铁重量约 120 吨、焦碳渣及矿石渣的固体混合物重约150 吨。（2）工程总体环境炉底残铁距高炉炉壳约1.5m，炉壳北侧开设一个宽3m，高 4m 的出入口，炉壳外侧是各种设备及管线，距最近的控制间10m。（3）工程要求确保安全：确保在施工全过程中，人员、设备、四周建构筑物、设备和管线等的安全。确保工期：无特殊情况，必须在合同规定的时间内完成预期爆破任务。确保质量：确保爆破后残铁块度最大不超过30 吨，以方便后续的清理。（4）工程特点残铁材质特殊。 残铁爆破目标与常规的非金属爆破目标相比：硬度更大， 没有可用的穿凿工具，必须进行专项研制，施工成本高。周边环境差。 爆破时，周围的设施设备必须进行安全保护，爆破不伤及周边设备、设施是关键，防护是重点。工期紧。残铁爆破清理时间长短直接影响到整个高炉大修的进程，必须在最短的时间内完成残铁的清理工作。爆破施工危险性大。 由于是在线进行爆破施工， 爆破时残铁体温度较高， 炸药装在残铁内，温度积累较快，会引起早爆，若发生早爆，将危及施工人员的安全。2 爆破方案2.1 劈裂爆破法的概念劈裂爆破法： 在残铁上表面按照一定排距和孔距垂直向下穿凿炮孔，在炮孔内装药爆破，利用炸药爆炸时产生的高压气体涨力和在残铁内产生的压缩波综合作用，使残铁产生裂缝，孔与孔之间裂缝贯穿，形成预裂缝，从而达到在瞬间将残铁劈裂成若干块的目标。2.2 爆破实施步骤2.3 残铁爆破炮孔分布炮孔分布情况及尺寸见下图1。爆 破 方 案设计论证爆前处理穿 凿 爆 破孔间接防护爆 前 协 调会运药、 装药、连网直接防护警戒、起爆安检撤场图1 残铁爆破炮孔分布及分次爆破区域划分图2.4起爆网络（1）起爆次数在一次试炮基础上，分 3次爆破。（2）选用雷管综合考虑爆破效果和爆破安全的需要，选用毫秒延期导爆管雷管。（3）起爆网络导爆管雷管用导爆管和四通联成复式网络。用击发器起爆。见示意图2。2.5成孔方案根据类似工程的成孔方案， 在本工程中， 选大型钻机钻孔成孔方案。 为保护环境和风钻并提高钻孔效率，采用水冷钻孔。风钻钻孔成孔方案需做的准备工作：定制专用的钻孔钻头， 提供1.62.1MPa压力的压缩空气动力，气体流量不小于30m3/min，为满足钻机所需，压缩空气应送到残铁附近 10m处。160cm 160cm 第三次爆破区第二次爆破区第一次爆破区试爆破区图2 起爆网络示意图3 爆破技术设计3.1 爆破参数以下按照残铁直径10.0m、平均厚度 1.0m 进行设计。（1）炮孔直径 D：90.0mm（或 76mm）（2）炮孔深度 L：残铁厚度约 100mm （3）炮孔孔距 a：800mm （4）残铁分割水平边长： 1600*1600mm2（5）残铁分块后最大重量不超过：30T （6）装药面密度： 1.02.0Kg/m2（7）使用炸药种类：恩梯高爆速炸药（8）单孔炸药量： 3.5Kg/孔（9）总炸药量： 500Kg；由于具体装药直径需经过试验确定，而炸药的需提前订购加工， 而本次爆破准备时间太短， 试验后再订制炸药， 无法满足工程要求，再加上要进行爆前试爆试验，共计需订购炸药1000Kg。3.2 装药设计炸药类型：恩梯： 65：35 成型方式：熔注。外壳材料：纸质。击发枪四通导爆管毫秒延期雷管MS-5 残铁炭砖毫秒延期雷管炸药填塞装药直径 60mm、65mm、70mm，共 3 个类型，具体选用根据试验确定。单个药块高度： 100mm。中心注水孔直径： 13mm。3.3 炸药孔内保护措施由于残铁体内有一定的热量残留，无法在爆破前冷却至常温， 为防止热量集聚造成炸药早爆，采取如图所示的隔热措施。（1）在每次爆破的第一个装药内安装一个温度传感器，实时监测装药体内100mm 雷管孔注水孔60mm (65mm) (70mm) 图 3 装药形式设计图冷却水雷管脚线残铁装药隔热层填充砂水流方向图 4 孔内装药隔热措施示意图温度监视器温度传感器中心定位器聚集的温度，设立50为最高允许安全温度，一旦装药体内温度达到该温度，施工人员应立即撤离作业现场，待全部人员撤至安全地点后，立即进行爆破。（2）装药体涂隔热材料，尽可能隔断残铁余热向炸药传播的途径。具体选用材料，通过试验确定。（3）通过炸药中心孔向爆破孔内注入冷却水，爆破前通过实测，确定冷却水的注入速度及注入量，以6 小时炸药体内温度不超过50为标准决定注入冷却水量。（4）采用粗粒砂进行填塞。根据施工实践经验，在有水情况下，砂填塞具有填塞密度大、 填塞效果好的特点， 考虑到冷却水有一定的流速，填塞所用砂不可用海砂，应选用粗粒的河砂为宜。（5）装药定位。 为确保装药位置在炮孔中心，在装药外部安装弹性定位器。3.4 最小装药面密度确定（1）采用有限元法对劈裂爆破的过程进行模拟计算，确定出最小装药面密度。（2）依据理论计算结果，进行实爆破试验，通过试验确定能将残铁劈开的最小装药面密度。3.5 高炉炉壳保护为保护高炉炉壳，在残铁与高炉之间采取以下保护措施：（1）将残铁与炉壳之间的碳块清理干净。（2）在炉壳内侧挂双层橡胶带进行防护。（3） 用砂包填充在残铁与炉壳之间形缓冲保护层。3.6 出入口防护措施为防止爆破飞溅物从出入口飞出对周边设施设备造成破坏，对出入口采用以高炉炉壳双层橡胶带缓冲砂袋炉底碳砖图 5 高炉炉壳保护措施示意图残铁爆破孔下防护措施：采用 4 层高强度柔性防护材料进行安全防护，从内向外依次为： 橡胶带、钢丝绳网、橡胶带、钢丝绳网。在高炉炉壳开出的出入口四周距边沿300mm 位置间隔 300mm 焊一个带螺栓的固定点，将防护网固定在炉壳上，确保固定牢固。钢丝绳网采用 10mm 的钢丝绳编制，网眼不超过100mm，网纲用 20mm 的钢丝绳，确保其牢固强度。4 爆破安全设计（1）爆破振动控制对爆破振动的控制通过控制一次齐爆药量实现。最大一次齐爆药量按照以下公式计算：Q=R3（V/K ）3/a式中： Q 最大一次齐爆药量（ KG）R爆破中心到保护目标距离（m） ，取周边保护目标距离， R=20m V保护目标允许振动速度（CM/S） ，取 V=2.5CM/S K与保护目标到爆破中心之间介质有关的系数，控制爆破K=37.5 a与保护目标到爆破中心之间介质有关的指数。取a=1.5 得：Q=35.56Kg。工程中单次最大起爆药量不超过10Kg。可以保证周边设施的安全。（2）爆炸冲击波和噪音此次爆破，是内部装药，且很分散，一次齐爆药量较少，爆炸冲击波和躁声不会对外界构成危害。（3）爆破飞溅物绳网绳网胶带胶带砂袋炉壳碳砖残铁图 6 出入口防护示意图本次爆破，是在炉膛内进行的，高炉外壳厚达60mm，爆破飞溅物不会穿过炉壳对周边产生破坏， 但 2 个开口部位会出现爆破飞溅物， 为防止飞溅物产生的破坏，必须对开口部位进行专项安全防护措施。