PHA法在高耸烟囱拆除爆破安全评价中的应用

(1.安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南市232001;2.湖南铁军工程建设有限公司,

湖南长沙410003;3.中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;

4.浙江省华业电力工程股份公司,浙江杭州310016)

摘要:运用预先危险性分析法(P H A)对高耸烟囱拆除爆破安全评价的内容和方法进行了探讨,依照P H A理论,结合高耸烟囱拆除爆破的特点,对此类爆破工程中的危险源通过划分评价单元和确定相应的危险等级进行了辨识分析㊂最终建立了高耸烟囱拆除爆破作业单元危险性评价表,为制定爆破次生灾害预防措施和现场施工管理决策提供了科学依据,对保证爆破工程的施工安全㊁降低爆破事故发生概率和危害程度具有参考意义㊂关键词:预先危险性分析(P H A);烟囱爆破;安全评价;危险源辨识

0引言

随着社会经济的发展,高耸烟囱的拆除爆破日益增多,其原因,一方面,环境问题日益受到公众的重视,我国各级陆续出台新,关停了许多污染严重效益差的工厂,许多大中型企业也为了响应国家降低能耗,节约能源,减少污染物排放的号召,积极推进 上大压小,节能减排 的进程;另一方面则是出于整体规划的考虑,一大批工业行业落后产能遭淘汰,大量废旧烟囱需要拆除㊂

以往极大多数爆破工程都取得了很大的成功,为节能减排㊁旧企业改扩建做出了贡献,但仍有一小部分爆破发生了安全事故,并且随着待拆烟囱的高度不断增加,爆破环境愈加复杂,高耸烟囱拆除爆破的安全评价将是一个具有重要现实意义的技术课题㊂本文以湖南省冷水江金竹山电厂烟囱群爆破工程为背景,通过对爆破施工各环节划分评价单元㊁辨识危险源㊁确立危险等级,最终建立了高耸烟囱拆除爆破作业单元危险性评价表,为制定爆破施工安全专项方案,实现安全经济㊁高效优质的爆破效果提供了科学依据和有力保证㊂

1拆除爆破安全评价概述

1.1安全评价概念

安全评价又称 风险评估 ,是以保障安全为目的,按照科学的程序和方法,运用系统工程方法对系统(工程项目或工业生产)中的潜在危险进行预先的识别㊁分析和评价,为制定基本防灾措施和管理决策提供依据,以寻求最低事故率㊁最少损失和最优安全投资效益,从而达到系统安全的目的㊂[1]

1.2安全评价作用及分类

安全评价从技术带来的负效应出发,对产生损失和伤害的可能性㊁影响范围㊁严重程度及应采取的对策措施等方面进行分析㊁论证和评估㊂可以有效地减少事故和职业危害,系统地进行安全管理,用最少投资达到最佳安全效果㊂选择科学㊁合理㊁适用的评价方法至关重要,将直接影响安全评价的可靠性,常用的安全评价方法有:安全检查表(S C L),预先危险性分析(P HA),故障类型和影响分析(F M E A),

危险和可操作性研究(H A Z O P),事故树分析(F T A),美国道化学公司火灾㊁爆炸危险性指数评价法,英国帝国化学公司(I C I)蒙德(M o n d)火灾㊁爆炸㊁毒性指标评价法等[2]㊂适用于拆除爆破的评价方法主要有事故树分析法㊁模糊综合评价方法及预先危险性分析法等㊂

1.3拆除爆破安全评价基本程序

拆除爆破安全评价基本程序如图1所示,主要包括如下几个步骤:

(1)收集爆破系统资料,熟悉爆破体情况;

(2)爆破过程中危险㊁有害因素辨识与分析;

(3)划分评价单元,选择评价方法,对事故发生的可能性和严重程度进行定性或定量评价,在此基础上确定危险性等级;

(4)提出降低或控制危险的安全对策措施㊂

I S S N1671-2900

C N43-1347/T D采矿技术第13卷第5期

M i n i n g T e c h n o l o g y,V o l.13,N o.52013年9月

S e p.2013图1拆除爆破安全评价基本程序

2预先危险性分析(P H A)简介

2.1P H A法概念

预先危险性分析主要用于爆破工程设计㊁施工之前,在人们还没有掌握该爆破系统详细资料的时候,用来分析㊁辨识可能出现或已经存在的危险因素,并尽可能在付诸实施之前找出预防㊁改正㊁补救措施,消除或控制危险因素㊂其特点在于在爆破工程的初期就可以识别㊁控制危险因素,用最小的代价消除或减少系统中的危险因素,从而为制定整个工程期间的安全操作规程提出依据[3]㊂

2.2烟囱拆除爆破危险因素辨识

参考‘企业职工伤亡事故分类标准“(G B41-86)中列出的20类危险因素[4],结合拆除爆破施工工艺,将烟囱拆除爆破工程中的危险因素分为以下9类:

(1)物体打击;

(2)机械伤害;

(3)火灾;

(4)高处坠落;

(6)坍塌;

(6)放炮;

(7)爆炸;

(8)爆破有害效应(飞石㊁冲击波㊁噪音㊁地震波㊁粉尘㊁有毒气体等);

(9)其他因素(早爆㊁拒爆等)㊂

危险因素的辨识范围主要包括:

(1)环境条件:工程地质与地形㊁周围建筑设施环境㊁道路交通㊁爆破器材装卸及存放点㊁安全警戒

距离等;

(2)爆破体自身结构:待爆烟囱形态㊁材料㊁结构形式㊁使用情况㊁允许倒塌范围等;

(3)施工工艺过程:预处理作业㊁钻孔装药填塞联网作业㊁防护作业等;

(4)施工设备器材:机械设备的操作检修㊁炸药雷管的运输储存使用等;

(5)爆破有害效应:飞石㊁冲击波㊁噪音㊁地震波㊁粉尘㊁有害气体的防护与控制[5];

(6)施工组织管理㊁事故应急救援等其他方面㊂2.3划分评价单元及确立危险等级

划分评价单元是为了便于评价工作的进行,有利于提高评价工作的准确性㊂主要依据爆破施工工艺环节或危险因素类别进行划分,评价单元应相对,相互之间特征界限应较为明显㊂根据拆除爆破的特点和施工工艺,具体分为以下8个评价单元:

(1)爆破作业环境单元;

(2)施工设计㊁组织和管理单元;

(3)爆破器材单元;

(4)钻孔和预处理单元;

(5)装药㊁填塞和联网单元;

(6)安全防护单元;

(7)警戒与起爆单元;

(8)爆后效应和爆后检查单元㊂

通常把危险因素划分为4级[6]:

Ⅰ级:安全的,暂时不能发生事故,可以忽略;

Ⅱ级:临界的,有导致事故的可能性,事故处于临界状态,可能造成人员伤亡和财产损失,应该采取措施予以控制;

Ⅲ级:危险的,可能导致事故发生,造成人员伤亡或财产损失,必须采取措施进行控制;

Ⅳ级:灾难的,会导致事故发生,造成人员严重伤亡或财产巨大损失,必须立即设法消除㊂

2.4结果汇总并制定预防措施

按照检查表格汇总分析结果,形成预先危险性分析表,典型的汇总表包括主要事故及其产生原因㊁可能的后果㊁危险性级别㊁应采取的相应措施等㊂最终根据预先危险性分析,并结合爆破工程实际情况,制定安全操作规程和爆破事故预防控制措施㊂

3P H A法在工程爆破安全评价中的应用实例

湖南大唐华银金竹山发电厂位于湖南冷水江市(如图2所示),始建于1967年,为响应国家节能减

2采矿技术2013,13(5)

图2 3座烟囱现场实景

排和扩建改造需要,需对老电厂的3座高耸烟

囱实施爆破拆除,烟囱高度分别为240m (1#)㊁150m (2#)和180m (3#),其中240m 的高度是目前为

止我国建筑物爆破拆除的最高高度,3座烟囱总爆破钢筋混凝土量约为7800m 3,总重量约21000t ,该爆破工程由湖南铁军工程建设有限公司完成设计

施工,于2013年4月1日成功实施爆破㊂如此超大工程量的超高钢混烟囱群定向爆破属国内首次㊁世界罕见的建(构)筑物控制爆破拆除工程,其复杂程度和难度都非常高,故开展了有关超高烟囱群拆除爆破安全评价的研究㊂

爆破采用毫秒延时定向爆破方式,烟囱倒塌方向及周边环境如图3所示㊂建立的爆破作业单元危险性评价表见表1㊂

表1 高耸烟囱拆除爆破作业单元危险性评价表

序

号

危险因素(评价单元)触发条件事故后果危险等级

预防措施

1爆破作业

环境

资料收集不全或有误,现场勘察存在严重误差,对实际情况认识不足等㊂

设计失误,最终导致爆破失败,人员财产遭受损害㊂

Ⅲ

爆破设计之前对烟囱周边环境及地质气象条件进行详细勘察,收集并研究烟囱的各种设计和使用资料,经反复验证无误后方可进行爆破设计及后续工作㊂

2

施工设计㊁

组织和管理

施工设计方案不科学合理,参数选择㊁炮孔布置㊁预处理设计㊁起

爆顺序时间等技术存

在问题;施工不严谨,组织管理混乱,人员素质低等㊂

出现早爆㊁拒爆㊁前冲后座㊁倒向偏移㊁炸而不倒㊁飞石伤人等爆破事故㊂

Ⅳ

在准确掌握烟囱及现场各项资料的基础上,严格按照‘爆破安全规程“进行方案设计,必要时进行适当的试验,确保各项参数选择合理,预处理方式得当;制定并落实各项操作安全规程,实行岗位责任制,作业人员持证上岗,进行必要的安全培训㊂

3

爆破器材

质量不合格㊁储存运

输时管理不善失效㊁

受内外部作用自燃㊁

爆破器材丢失等㊂出现早爆拒爆事故,

爆炸物意外爆炸导致

人员伤亡㊁财产损失㊂

Ⅳ

选用质量合格㊁适合环境要求的爆破器材,使用前进行必要的现场检验;爆破器材管理建立三项管理制度,购买㊁运输㊁装卸㊁储存㊁使用等过程严格按照规程实施,器材库符合国家标准㊁从业人员持证上岗㊂4

钻孔和

预处理

机具检修㊁使用不当,人员安全意识低,劳保用品缺失,未按设计要求操作㊂导致高处坠落㊁物体打击㊁机械伤害㊁坍塌等人身伤害事故的发生㊂

Ⅲ

机具每次使用前必须经过严格检查,定期对机具进行检

修更新,作业人员必须经过严格的技能和安全培训,持

证上岗;劳保用品齐全,建立并执行各项安全防护措施㊂

5

装药㊁填塞和联网

装药填塞质量不合格,施工现场混乱,杂散电流㊁明火等危险源引入,未按操作规程施工,作业人员安全意识不足等㊂早爆㊁拒爆㊁飞石伤人㊁爆炸物意外爆炸等事故,造成人员伤亡㊁财产损失㊂Ⅳ

各作业环节必须严格按照‘爆破安全规程“执行,操作规范合理;建立并执行各项安全管理制度和岗位责任制度,对各种危险因素进行排查;作业人员应持证上岗,并进行必要的安全培训㊂

6

安全防护

安全距离不足,防护措施不到位(减震㊁降

尘㊁挡飞石等)㊂飞石伤人㊁周围建筑物破坏㊁粉尘范围过大㊂

Ⅲ

安全距离符合‘爆破安全规程“要求,对周边建筑设备进行完备的防护,设置减震堤㊁减震沟㊁挡土墙等构造物,进行降尘㊂

7

警戒与

起爆

警戒松散,无关人员

进入安全距离内,现场管理混乱等㊂

飞石伤人㊁冲击波伤害等事故,阻碍爆破顺利进行㊂

Ⅳ

设立警戒标志,警戒人员坚守岗位,严禁任何无关人员进入,警戒信号应明显可辨,爆破前进行公告,岗位责任落实到位㊂

8

爆后效应和爆后检查

盲炮处理不当,爆后

检查不严谨或缺失,解除警戒前无关人员进入等㊂

盲炮意外爆炸导致人员伤亡㊁财产受损㊂Ⅲ

严格按规程进行爆后检查,警戒信号未解除前岗哨不得撤离,非检查人员不得进入警戒范围,建立完善的应急

救援制度

㊂ 3座烟囱于2013年4月1日准时起爆,

起爆后都向着设计方向倾倒,数秒后依次与减震堤接触落

3

李科斌,等:P HA 法在高耸烟囱拆除爆破安全评价中的应用

地,240m 烟囱在预测的筒身1/3处折断,整个倾倒过程没有产生前冲后坐㊁早爆拒爆事故,倒向偏差在误差范围之内,除地形条件产生一段时间的粉尘现象,无任何飞石㊁冲击波和震动破坏伤人事故,爆破取得了良好的效果

㊂

图3 烟囱周边环境

4 结 论

预先危险性分析法(P H A )

可对系统存在的危险因素㊁来源㊁出现条件㊁导致事故的后果以及有关防范措施等作概略性分析,是工程爆破安全评价中的一种重要方法,可有效预防和减少事故发生,实现系统本质安全㊂本文将预先危险性分析法(P H A )应用于高耸烟囱爆破拆除的工程实例中,通过危险因素辨识㊁评价单元划分㊁危险等级确认等建立了高

耸烟囱拆除爆破作业单元危险性评价表,从而为制定爆破方案中专项安全措施提供了科学依据,对于今后同类工程实践具有一定的参考意义㊂

参考文献:

[1]赵铁锤.安全评价[M ].北京:煤炭工业出版社,2002.

[2]杨 磊,王卫军,林大能.基于P H A 的城市控制爆破安全评价研究[J ].工程爆破,2005,11(3):79-82.[3]袁昌明,张东胜.某大厦爆破拆除工程安全性评价[J ].中国计量学院学报,2005,16(1):51-55.

[4]G B 41-86.企业职工伤亡事故分类标准[S ].

[5]申振宇,汪旭光,于亚伦.拆除爆破的安全研究[J ].工程爆破,2005,11(2):70-74.[6]张景林,崔国璋.安全系统工程[M ].北京:

煤炭工业出版社,2002.

(收稿日期:2013-06-06

)作者简介:李科斌(1988-

),男,硕士,浙江嵊州人,从事爆炸作用及效应㊁工程爆破及爆破器材应用研究,E m a i l :l k -

b i n 1988@y e a h .n e t

㊂4

采矿技

术 2013,13(5)