5. Основні схеми електропідривних мереж та елементи їх розрахунку

Електропідривні мережі. Після заряджання шпурів монтують електропідривну мережу. З'єднання електродетонаторів може бути послідовним, паралельним і змішаним.

Послідовне з'єднання (рис. 4.8, а) – найбільш розповсюджений спосіб підривання зарядів. Розрахунок електропідривних мереж зводиться до визначення сили струму, що надходить у кожен електродетонатор, який не повинен бути менше гарантійного.

За призначенням дроти підрозділяють на детонаторні, вивідні і магістральні.

Детонаторними називають проводи, безпосередньо з'єднані з електродетонаторами. Їх опір включають у опір електродетонатора й окремо не враховують. Вивідні дроти застосовуються для з'єднання вибухової мережі, змонтованої у вибої виробки з магіст-ральними дротами. Довжина магістральних проводів визначається відстанню від вибою до безпечного місця, звідки підривають заряди.

Рис. 4.8 – Схема монтажу двох електродетонаторів в бойовику: а) – при послідовному з’єднані ЕД; б) – при паралельному з’єднані ЕД

При послідовному з'єднанні електродетонаторів (рис. 4.8, а) загальний опір вибухової мережі рівний

(4.1)

де r – опір елетродетонатора: від 1,5 до 4 Ом, якщо дроти мідні і від 2,9 до 9,5 Ом, якщо залізні; n – кількість електродетонаторів у мережі; r_b і R_м – опір вивідних і магістральних дротів, Ом.

Силу струму обчислюють за виразом:

(4.2)

де U – напруга на клемах джерела струму, В.

Переваги цієї схеми – у простоті монтажу, легкості контролю за справністю мережі і простота розрахунку. До недоліків слід віднести неможливість одночасного підривання великої кількості зарядів, а також масовий відказ при несправності одного із електродетонаторів.

Паралельне з'єднання (рис. 4.8, б) має різновиди: паралельно-пучкове і паралельно-ступеневе.

При паралельно-пучковому з'єднанні силу струму визначають за формулою:

(4.3)

а в кожнім електродетонаторі:

(4.4)

де n – кількість електродетонаторів, з'єднаних паралельно.

Якщо електродетонаторів багато і фронт робіт розтягнутий, застосовують паралельно-пучкове дво- і триступеневе з'єднання.

До переваг схеми з паралельним з’єднанням відноситься те, що несправність одного ЕД не спричиняє відказ інших, а обрив якого-небудь дроту призводить до відказу лише одного ЕД.

Паралельно-ступеневе з'єднання електродетонаторів застосову-ється під час проведення вертикальних стволів шахт, що зумовлено складними умовами (постійний капіж, обводненість вибою, багато шпурів). Розрахунок опору мережі і сили струму при такому з'єднанні великої кількості електродетонаторів складний, а перевірка опору кола і її справності неможлива. Інструментально перевіряється опір магістрального дроту, а також самої мережі у вибої контролюється вручну (огляд і підрахування приєднаних електродетонаторів).

Змішане з’єднання буває послідовно-паралельним чи паралель-но-послідовним.

При послідовно-паралельній схемі електродетонатори у групах з’єднані послідовно, а групи паралельно приєднані до магіст-ральних дротів. Послідовно-паралельне з'єднання застосовується при великій кількості ЕД, коли послідовне з'єднання не забезпечує надходження у них визначеного струму.

Якщо число електродетонаторів в окремих групах і їхній опір однакові, тоді

(4.5)

(4.6)

де n – число послідовно з'єднаних електродетонаторів в одній групі; m – число груп, паралельно приєднаних до магістральних дротів.

При паралельно-послідовній схемі з’єднання електродетонаторів в групах паралельно-пучкове, а групи з’єднані між собою послідовно. Ця схема не використовується, бо буває багато відказів.

При різкій зміні температури (на відкритих розробках) розрахунковий опір магістральних дротів корегується температур-ними коефіцієнтами (зміна опору при нагріванні проводу на 1 ºС, поділеному на первинний опір α_м,а = 0,004).

Вимірювальні і контрольні прилади. На видаткових складах ВМ електродетонатори перед видачею майстру-підривнику повинні перевірятися на цілісність містка розжарювання і відповідність опору встановленим нормами границям, зазначених на пакувальній тарі (на картонних коробках). Крім того, в умовах експлуатації установлюють цілісність і опір вибухового ланцюга.

Для виміру опору детонаторів і підривних мереж застосовують омметри місткового типу, більшість з яких працюють за принципом омметра вибухових ланцюгів ОВЦ-2 (діаметр приладу 52 мм, довжина 155 мм, маса 0,425 кг). Він знятий з виробництва як морально застарілий, але як і раніше досить широко застосовується у вугільних шахтах. Загальний вигляд приладу наведений на рис. 4.9, а. Електрична схема приладу (рис. 4.9, б) являє собою найпростішу лінійну місткову схему для вимірювання опорів, плечі якої утворені вимірювальним реохордом R₀ (разом з постійними опорами R₁ і R₂), постійними опорами R₃ = 10 Ом і R₄ = 90 Ом та вимірюваним опором R_х. Момент рівноваги встановлюється за індикатором, увімкненим у діагональ моста. Рухомий контакт вимірювального реохорда жорстко зв'язаний з лімбом, шкала якого градуйована від 1 до 50 Ом. Джерело живлення – батарея з двох акумуляторів Д-02 напругою 2,5 В і ємністю 0,2 А·год. Межа вимірів від 1 до 500 Ом: у першому діапазоні від 1 до 50, у другому діапазоні від 10 до 500 Ом.

Рис. 4.9 – Омметр ОВЦ-2: а – загальний вигляд; б –електрична схема; 1 і 5 –кільце і шкала лімба; 2 – прищіпки; 3 – кнопка увімкнення; 4 – індикатор

Прилад випускається у нормальному рудниковому виконанні. Під час вимірювання опорів від 10 до 500 Ом треба підключити до клем кінці дротів від електропідривної мережі, після чого натиснути кнопку увімкнення, позначену на корпусі й електричній схемі “×10” (при цьому вмикається живлення), і поворотом кільця лімба сумістити стрілку індикатора з нульовим штрихом шкали, потім відпустити кнопку, прочитати показання на шкалі лімба і відлік помножити на 10. Це і буде шуканий опір. При вимірюванні опорів від 1 до 50 Ом необхідно натиснути обидві кнопки включення “×1” і “×10”. Натисканням кнопки “×1” на плечі з постійними опорами R₃ і R₄ більший опір, тобто R₄ = 90 Ом буде шунтований, а у колі залишиться менший опір R₃ =10 Ом. Натисканням кнопки “×10” ввімкнеться живлення. Потім поворотом кільця лімба треба сумістити стрілку індикатора з нульовим штрихом шкали, відпустити кнопки ввімкнення і прочитати показання на лімбі. Це і буде шуканий опір.

Міст переносний Р 3043 (рис. 4.10) призначений для вимірюван-ня опору електродетонаторів на видатковому складі ВМ, а також вимірювання опору вибухових ланцюгів з укриття у шахтах. У приладі застосована схема одинарного моста постійного струму. На внутрішній кришці наведена схема моста і порядок роботи з вимірювання опору. Міст Р 3043 вміщений у прямокутний металевий корпус, маса його дорівнює 1,6 кг.

Метанометр із вимірником підривного кола ІМС-1 (рис. 4.11) призначений для періодичного контролю вмісту метану (до 3%) в рудниковій атмосфері і вимірювання опору підривного кола (з укриття) у шахтах, які небезпечні щодо газу і пилу.

Визначення концентрації метану засноване на каталітичному його окисненні і вимірюванні теплоти, що виділилася при цьому, з використанням точкових чуттєвих низькотемпературних елементів і мостикового методу вимірювання. Для вимірювання опору вибу-хового кола (від 0 до 20 Ом) застосовується принцип неврівно-важеного моста, в одне плече якого вмикається підривна мережа. У верхній частині приладу розташований забірний пристрій з антеною і фільтром. З правого боку корпусу прикріплений повітропровід, за допомогою якого через датчик прокачується рудникове повітря. Є три послідовно з'єднаних герметичних нікель-кадмієвих акуму-лятори Д-0,55. Маса приладу – 1,5 кг.

Випробувач підривний світлодіодний ВІС-1 призначений для перевірки граничного опору вибухового кола (до 320 Ом) і провідності його окремих елементів при виконанні підривних робіт, у тому числі в умовах шахт, небезпечних щодо газу і пилу. Це єдиний серійний прилад, яким можна користатися безпосередньо у привибійному просторі виробки. ВІС-1 складається з пластмасового корпусу, кришки, електронного блоку з індикатором світлодіодним, блоку живлення, вимикача, двох вихідних клем. Виконання приладу рудникове особливо вибухобезпечне.

Для перевірки справності підривної мережі чи її елементів до клем випробувача приєднують зачищені кінці і натисканням кнопки вмикають. При цілісності мережі чи її елементів і опорі не вище 320 Ом (5%) загоряється світловий індикатор. Тривалість натискання на кнопки не повинна перевищувати 2...4 с. Похибка контролю припустимого опору – 5%, струм короткого замикання на вихідних клемах не більш 5 А, маса приладу 1,5 кг.

На даний час розроблені нові зразки приладів з цифровою індикацією й автоматичним вибором границь вимірювання (ХН-2570 і АРЕС-ІС-01).

Вимірювач опору підривної мережі ХН-2570 призначений для контролю підривних мереж і окремих детонаторів під час проведення підривних робіт, у тому числі у шахтах, небезпечних щодо газу чи пилу. Виконаний в удароміцному пластиковому корпусі з антистатичним покриттям, має рудникове особливо вибухонебезпечне виконання, забезпечений захистом типу "Іскробезпечна електрична мережа". Діапазон вимірювань вибирається автоматично.

На окремих шахтах ще користуються омметром Р-353, що працює за тим же принципом, як ОВЦ-2, яким можна вимірювати опори окремих електродетонаторів і електропідривних мереж. Межа вимірів, Ом: “Запал” – 0,2…50, “Лінія” – 20…5000; робоча частина шкали, Ом: “Запал” – 0,3…30, “Лінія” – 30…3000.

Для перевірки опору електродетонаторів у шахтних видаткових складах застосовують уже зняті з виробництва омметри-класи-фікатори ОКЕД-1 і ОКЕД-2 з границями вимірювання опору 0,5...8,5 Ом. Приклавши кінці проводів детонатора до вивідних контактів приладу, одержують на шкалі відлік опору. Прилад дозволяє дуже швидко виміряти опір великої кількості електро-детонаторів і класифікувати їх за опорами.

Для перевірки справності підривних приладів, застосовуваних у шахтах, небезпечних щодо газу чи пилу, призначено прилад контролю вибухових імпульсів ПКВІ-3м, за допомогою якого визначають струм і тривалість імпульсу, що посилається у вибухове коло.

Джерела струму для підривання електродетонаторів. Як джерела струму для підривання електродетонаторів застосовують конденсаторні вибухові прилади.

Конденсаторний підривний прилад КВП-1/100м (рис. 4.12) призначений для підривання не більше 100 електродетонаторів, з'єднаних послідовно, при загальному опорі підривного кола не більш 320 Ом. Має вибухобезпечне виконання.

Рис. 4.12 – Конденсаторний підривний прилад КВП-1/100м: 1– знімний підривний ключ; 2 – гніздо підривного ключа; 3– лінійні затискачі

Принцип дії наступний. При повороті ключа вліво у положення “Заряд” перемикач П ставиться у положення 5-6 і батарея Б з'єднується з перетворювачем ПП постійного струму в змінний. Генеруючий змінний струм через підвищувальний трансформатор Тр і схему подвоєння напруги струму, що складається з двох селенових випрямлячів ВР і конденсатора подвоєння напруги С1 (ємність 0,05 мкФ), йде на конденсатор-нагромаджувач С2 (ємність 10 мкФ). При досягненні на останньому напруги 600 В спрацьовує розрядник Л, подаючи на базу тріода позитивний імпульс (3 А²·мс), що зриває генерацію струму. Завдяки цьому напруга на конден-саторі-нагромаджувачі стабілізується. Одночасно загоряється нео-нова лампочка НЛ, що сигналізує про готовність приладу до подачі струму у підривну мережу. Коли повернути ключ вправо в положення “Вибух”, перемикач ПП займає на 2...4 мс положення 3-4, при якому включається у вибуховий ланцюг (затиски КЛ), а потім автоматично переходить у положення 1-2, при якому конденсатор-нагромаджувач замикається на розрядний опір R₅ (1 кОм), що знімає залишковий заряд.

Джерело живлення приладу – батарея з трьох елементів “Сатурн”. Якщо напруга живлення 4,8 В, напруга, стабілізована на конденсаторі-нагромаджувачі, не перевищить 650 В, якщо 3,2 В, то не більше 600 В. Неонова лампочка загоряється при напрузі на конденсаторі-нагромаджувачі 590...620 В. Тривалість заряджання приладу до 8 с, маса приладу 2 кг.

Конденсаторний підривний прилад ПІВ-100м (рис. 4.13) відрізняється від КВП-1/100м тим, що в його корпусі ще є й омметр місткового типу для вимірювання опору вибухового кола. Омметр живиться від елемента РЦ-75 (ОР-3) чи РЦ-85 (ОР-4). Границі шкали омметра 0...400 Ом, ціна поділки 20 Ом.

Рис. 4.13 – Конденсаторний підривний прилад ПІВ-100м: 1 – заглушка; 2 – шкала омметра; 3 – лінійні затискачі; 4 – гніздо підривного ключа; 5 – знімний підривний ключ

Точність вимірювання 75...80%. Для контролю підривного кола її підключають до затискачів приладу і повертають важіль за годинниковою стрілкою до упору в положення ІОЦ. Вимірювання виконують у місці укриття. Після цього важіль відводять у вихідне положення і вставляють у гніздо “заряд-вибух” ключ. Ключ повертають проти годинникової стрілки і заряджають конденсатор-нагромаджувач до загоряння сигнальної лампочки. Потім різко повертають ключ за годинниковою стрілкою і підривають заряди. Після вибуху ключ виймають і гніздо закривають пробкою.

Електрична схема і живлення підривного приладу аналогічні прийнятим у приладі КВП-1/100м. Прилад підриває до 100 електродетонаторів, з'єднаних послідовно, при опорі підривного кола не більш 320 Ом. Напруга на конденсаторі-нагромаджувачі дорівнює 600 В. Сигнальна лампочка стійко загоряється, якщо напруга 580...610 В. Імпульс струму 3 А²·мс, тривалість імпульсу 2...4 мс, маса приладу 2,7 кг.

Прилад підривний програмований ЖЗ-2460 призначений для автоматичного подання імпульсу постійного струму для ініцію-вання електродетонаторів нормальної і зниженої чутливості з попереднім безперервним контролем опору підривної мережі у шахтах, небезпечних щодо газу і пилу, у обводнених вибоях.

На відкритих гірничих роботах застосовують конденсаторні підривні машинки КЗП-1А, КЗП-2 і ВРК-500. Маса їх відповідно 2,3, 7,8 і 6,5 кг. Від машинки КЗП-1А можна підривати до 100 електродетонаторів при опорі мережі до 300 Ом, від КЗП-2 – до 300 електродетонаторів при опорі мережі до 1000 Ом. Вони забез-печують напругу струму 1500 В. Від ВРК-500 можна підривати до 800 електродетонаторів при опорі мережі до 2000 Ом; напруга струму до 3000 В.