книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции

Т а б л и ц а 1

Коэффициенты корреляции между входным сопротивлением электровзрывной цепи и количеством электродетонаторов

Несмотря на то, что экспериментальные исследования дают весьма ценный материал для анализа зависимости сопротивле­ ния электровзрывной сети от количества ЭД, однако с помощью экспериментов невозможно охватить все многообразие условий, которые могут встретиться на .практике. На наш взгляд, одним из рациональных методов наиболее полного исследования вопро­ са о зависимости сопротивления электровзрывной сети от коли­ чества ЭД является статистическое моделирование (метод Монте-Карло).

С помощью метода Монте-Карло авторами исследовалась электровзрывная цепь как и ранее с учетом проводимости изо­ ляции проводов, и без учета этой проводимости. Для того, чтобы учесть проводимость изоляции проводов, электровзрывная цепь представлялась в виде цепочечной схемы (рис. 1).

Рис. 1. Представление электровзрывной сети с утечками в виде лестничной цепи.

Входное сопротивление такой схемы равно:

Дг« —

Gzn-i .

210

изоляции сосредоточена, в основном, в местах соединений ЭД друг с другом, т. е. в «скрутках».

Применение метода Монте-Карло для случая, учитывающего проводимость изоляции, также показало, что коэффициент кор­ реляции в этом случае может быть гораздо меньше, чем для случая, когда проводимость изоляции считалась равной нулю, что хорошо согласуется с экспериментально полученными дан­ ными (с.м. табл. 1). Следует отметить, что па практике наиболее вероятным является случай, когда проводимость изоляции не равняется нулю.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что зависимость сопротивления электровзрывной сети от коли­ чества ЭД, хотя и является довольно тесной, однако функцио­ нальной ее считать нельзя. При контроле параметров электро­ взрывной сети нужно говорить о соответствии сопротивления электровзрывной сети какому-то количеству ЭД, Характеризую­ щемся определенной степенью вероятности.

Учет вероятностной зависимости сопротивления электровзрыв­ ной сети от количества электродетонаторов позволит наиболее верно оценить результаты измерений параметров электровзрыв­ ной сети, обосновать допустимые отклонения расчетных величин сопротивления электровзрывной цепи от измеренных, с большей степенью достоверности установить наличие или отсутствие той или иной ошибки, допущенной при монтаже, или каких-либо иных дефектов электровзрывпой цепи.

Измерения в электровзрывных цепях необходимо проводить предназначенными для этих целей приборами, которые должны обладать рядом специфических свойств, связанных с особеннос­ тями исследуемого объекта.

При определении параметров электровзрывной сети ток через ЭД по величине должен быть возможно ниже безопасного тока ЭД. Величина допустимого при измерении тока установлена, исходя из технических условий на ЭД. Согласно ГОСТу величина безопасного тока для ЭД с нихромовым мостиком накаливания диаметром 30 мк равна 0,18 А, а диаметром 35 мк — 0,05 А. Причем ток при измерениях должен быть меньше 0,05 А как во внешней по отношению к измерительному прибору сети при любой величине измеряемого сопротивления, так и во внутрен­ ней цепи прибора при любых возможных его неисправностях.

Длительность протекания тока в электровзрывной сети при измерении должна быть по возможности наименьшей, в связи с чем прибор для контроля параметров электровзрывной сети

должен иметь устройство для автоматического отключения по окончании проверки сети. Продолжительное контактирование электровзрывпой сети с любым измерительным прибором, содер­ жащим активные элементы, является нежелательным, в частнос­ ти, и с точки зрения возможности возникновения ненормальных режимов работы прибора, при которых ток в измерительной схе­ ме может существенно увеличиться.

В МГИ разработан опытный образец нового универсального

измерения сопротивления изоляции электровзрывной сети. Изме­ рение сопротивленя изоляции, как известно, невозможно осу­ ществить ни одним из применяемых в настоящее время на взрыв­ ных работах приборов контроля.

Технические требования на изготовление промышленных об- . разцов прибора составлены с учетом особенностей электровзрыв­ ной сети как объекта измерения. В частности, пределы измерения прибора обоснованы, исходя из анализа данных о количестве одновременно взрываемых ЭД в различных отраслях промыш­ ленности, а также с учетом возможности применения ЭД пони­ женной чувствительности — устойчивых к воздействию блужда­ ющих токов.

ВЛИЯНИЕ РЕАКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ЦЕПЕЙ НА БЕЗОТКАЗНОСТЬ ВЗРЫВАНИЯ

| М.' иГОЗЕРНОЙ,! Ю. С. ПЕТРОВ, Ю. П. МАСКОВ

(Московский горный институт)

Повышение требований к надежности и безопасности элек­ тровзрывных работ неразрывно связано со все более глубоким исследованием передачи и распределения электрической энергии в электровзрывных цепях, и в частности, с. исследованием влия­ ния реактивных параметров взрывных цепей в различных усло­ виях и при применении в качестве взрывных приборов различных источников энергии. Вопрос о влиянии реактивных параметров приобрел значимость после внедрения конденсаторных взрывных, приборов и, особенно, после создания высокочастотных взрыв­ ных приборов.

Экспериментальное определение параметров электровзрывпых цепей было осуществлено с помощью метода трех вольт­ метров, а также путем непосредственных измерений различными измерительными приборами как в лабораторных, так и в про­ изводственных условиях.

Результаты экспериментов хорошо согласуются с результа­ тами расчетов реактивных параметров электровзрывных цепей. Результаты некоторых из исследованных теоретически и экспе­ риментально случаев представлены на рис. 1 и 2.

212

Качественный анализ электрических процессов, происходящих в реальных электровзрывных цепях при подаче инициирующего импульса, позволил обосновать представление магистральных проводов и распределительной сети в виде четырехполюсников, содержащих активные и реактивные элементы.

Рис. 1. Графики зависимости индуктивности электровзрывной цепи от:

----------------- — расстояния ( а ) между проводами;

----------------- — частоты источника питания ( / ) .

Рис. 2. Графики зависимости емкости электровзрывной цепи от:

—............ — — расстояния ( а ) между проводами;

---------- — — — высоты подвеса (Л) проводов над уровнем земли.

Основное уравнение в операторной форме, описывающее электрическое состояние четырехполюсника, имитирующего как магистральные провода, так и распределительную сеть, является следующим:

213

где E (p)—изображение соответствующего напряжения источни­ ка питания в операторной форме;

А(р) = ар - + bp- + dp + / ;

R; L0; C0; 0 0 — соответственно активное сопротивление, ин­ дуктивность, емкость и проводимость единицы длины электро­ взрывной цепи, а / — длина электровзрывной цепи.

Решение уравнения (1) позволило получить выражения для токов и напряжений в общем виде для всех, возникающих на практике типов электрического взрывания (от источников посто­ янного напряжения, конденсаторных и высокочастотных взрыв­ ных машинок, взрывания от электрических сетей промышленной частоты).

Гоки через электродетонаторы (ЭД) с учетом переходных процессов при воздействии различных источников энергии:

а) при воздействии источника постоянного напряжения:

б) при воздействии экспоненциального напряжения:

М - * - ) (S>v-V*)ARp{)

где

% = arg --------------------

(Р%+ *) А' (Рг)

214

в) при воздействии синусоидального напряжения:

Полученные нами выражения для импульсов воспламенения из-за ограниченного объема статьи не приводятся.

На основании выведенных соотношений было проведено де­ тальное исследование влияния реактивных параметров на про­ цесс передачи и распределения энергии в электровзрывных цепях. Оценка этого влияния проводилась для различных типов воздействующего напряжения как для установившегося, так и для переходного режимов путем анализа различных признаков, и в частности, токов, напряжений, импульсов воспламенения.

Анализ полученных результатов показал, что реактивные параметры как магистральных, так и распределительных сетей не оказывают существенного влияния при взрывании от кон­ денсаторных взрывных приборов, от электрических сетей про­ мышленной частоты, при использовании электродинамических взрывных машинок и источников постоянного напряжения. Мак­ симальная разница в импульсах воспламенения для случаев, учитывающих и не учитывающих реактивные параметры элек­ тровзрывных цепей различных длин и конфигураций,, не превы­ шает 0,7%.

Влияние реактивных параметров является существенным (и должно быть учтено при расчете электровзрывных цепей) при взрывании от высокочастотных взрывных приборов. Как видно из таблицы 1, при применении высокочастотных взрывных при­ боров импульс воспламенения (К'), получаемой ЭД в реальной электровзрывной цепи, может составлять всего лишь около 6% импульса (К), рассчитанного для цепи без учета реактивных элементов. Так, величина импульса явно недостаточна для воспламенения ЭД, а следовательно, произойдут отказы.

215

Т а б л и ц а 1

Отношение импульсов воспламенения ( ~дг ) при взрывании

Аналитически полученные выводы о влиянии реактивных параметров на электрические процессы, происходящие при ини­ циировании ЭД, были проверены экспериментально с помощью осциллографировапия в реальных электровзрывных цепях и на различных эквивалентных схемах замещения. Полученные ос­ циллограммы подтвердили результаты теоретического анализа. В частности, было установлено, что в реальной электровзрывной цепи длительность переходного процесса, вызванного наличием реактивных параметров, на два—три порядка меньше длитель­ ности подачи инициирующего импульса (аналогичные резуль­ таты были получены и при теоретическом анализе). Для иллю­ страции на рис. 3 представлена осциллограмма напряжения и гока при взрывании от конденсаторных взрывных приборов.

взрывании от конденсаторных взрывных приборов.

216

Результаты теоретических расчетов и экспериментов были подвергнуты обработке методами математической статистики, в результате чего была установлена достаточная репрезентатив­ ность полученных выводов и подтвержден обобщающий харак­ тер исследований.

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОРОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЕСКОНТАКТНОЙ ОТКАТКИ

ЗРАЖЕВСКИИ Ю. М. (Днепропетровский горный институт)

Одним из актуальных вопросов при внедрении комплекса оборудования откатки бесконтактными электровозами является возможность безопасного транспортирования электродетонаторов в выработках с действующей откаткой. Отечественной промыш­ ленностью выпускаются электродетонаторы мгновенного и замед­ ленного действия; детонаторы для сейсмических работ, (ЭДС); электродетонаторы специального назначения, например, термо­ стойкие ТЭД-200 и т. п.

Анализ параметров электродетонаторов показывает, что сопротивление злектродетонаторов разных типов составляет 2-у6,5 Ом. Безотказность действия — от постоянного тока 1 А или 3,5 А от переменного тока. Невоспламеняемость — от тока 0,15 А в течение 5 минут.

Для безопасного транспортирования электродетонаторов представляет несомненный интерес определение условий, при которых ток, наводимый электромагнитным полем тяговой сети в' соединительных проводах электродетонатора, не будет превы­ шать безопасных значений. Известно, что наибольшие значения токов и напряжений в прозоднике, подверженном влиянию, бу­ дут наблюдаться при параллельном расположении влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию. Рассмотрим случай, когда соединительные провода электродетонатора проложены парал­ лельно кабелям тяговой сети бесконтактной откатки (рис. 1),где

Рис. 1. Взаимное расположение кабелей тягрвой сети и соединительных проводов электродетонатора.

217

А, В — кабели тяговой сети; а, в — замкнутые накоротко соеди­ нительные провода электродетонатора, проложенные параллель­ но кабелям тяговой сети. Остальные обозначения понятны из рисунка.

Напряжение в проводнике «а» при влиянии только провода «А» определится из выражения:

где

— ток в кабеле тяговой сети;

w— круговая частота тока;

—абсолютная магнитная проницаемость материала про­ вода, для медных проводов;

I— длина параллельного пробега;

Аа — расстояние между проводами «А» и «а».

218