книги из ГПНТБ / Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

пластов и пропластков сотрясательным взрыванием толща породы между пластом (пропластком) н забоем квершлага должна быть не менее 2 м.

При бурении шпуров в последней заходке перед вскрытием пласта тщательно наблюдают за поведением забоя вскрывающей выработки. При обнаружении в забое квершлага новых трещнн, отскакивания кусочков породы из забоя и т. п. люди, находящиеся в выработке, немедленно удаляются в безопасное место.

Для вскрытия пластов, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа, применяют двухъярусные рассредоточенные заряды при соблюдении следующих условий:

инициирование зарядов производят электродетонаторами мгно­

в шпурах с рассредоточенными зарядами, пвнципрованпе кото­ рых осуществляют электродетонаторами короткозамедленного дей­ ствия, величина замедления во втором ярусе зарядов (донных заря­ дов) больше, чем в первом ярусе (первые от устья шпуры).

Взрывные работы по расширению выработок до проектного сече­ ния производят сотрясательным взрыванием. Взрывание производят с расстояния ие менее 600 м от забоя, считая по свежей струе воздуха; мастер-взрывник должен находиться на свежей струе воздуха в за­ щищенном месте. При невозможности выдержать указанное расстоя­ ние сотрясательное взрывание производят только с поверхности. При вскрытии опасных пластов взрывание также производят с по­ верхности или с вышележащего горизонта. В последнем случае лица, связанные с производством взрывных работ, находятся на расстоянии не менее 1000 м от забоя. При производстве взрывных работ по по­ роде в подготовительных выработках по пластам, опасным по вы­ бросам, взрывание производят с расстояния не менее 200 м от забоя.

При сотрясательном взрывании необходимо выводить людей, находящихся в выработках, по ходу вентиляционной струи от места взрыва в безопасное место. Расстояние от взрываемого забоя до места, куда выводят людей на время сотрясательного взрывания, должно быть не менее 1000 м, считая по свежей воздушной струе. При невоз­ можности выдержать это расстояние в шахте людей выводят на по­ верхность. В местах геологических нарушений взрывание следует производить одновременно по углю и породе.

При раздельном взрывании в смешанных забоях отставание по­

время.

При мощности пласта 1,2 м и более допускается по согласованию с Госгортехнадзором увеличение указанных расстояний. Бурение шпуров для сотрясательного взрывания по углю осуществляют только

583

вращательным способом; по крепким породам допускается приме­ нять ударное бурение. Диаметр буровой коронки ие превышает диаметр патрона ВВ более чем на 4—6 мм. Перед сотрясательным взрыванием выработки освобождают от вагонеток и других загро­ мождающих сечение предметов на протяжении не менее 100 м от забоя.

В шахтах, опасных по взрыву угольной пыли, перед сотряса­ тельным взрыванпем применяют следующие мероприятия:

водораспылительные завесы, создаваемые взрывом зарядов вы­ сокопредохранительных ВВ в полиэтиленовых сосудах с водой емкостью 20—50 л; удельный расход воды не менее 10 л на 1 м2 сечения выработки в проходке;

орошение раствором смачивателя осевшей угольной пыли по взрываемому забою, а также по периметру выработки на протяже­ нии 20 м от забоя;

установка первичных сланцевых или водяных заслонов с прину­ дительным срабатыванием на 15—30 м от забоя.

После проветривания, ио не ранее чем через 30 мин после произ­ водства сотрясательного взрывания, забой должен быть осмотрен лицом технадзора, после чего дается разрешение на возобновление работ.

При приближешш к забою для осмотра его после сотрясательного взрывания надо производить замер метана, следуя по выработкам с поступающей струей воздуха. Работник, замеряющий метан, на­ ходится на 3—4 м впереди сопровождающего его лица. Оба они снабжены изолирующими самоспасателями. Замер метана произ­ водят и на вентиляционном штреке. При обнаружении метана в ко­ личестве 2% и выше необходимо немедленно возвратиться назад

ипринять меры по усилению вентиляции выработок.

Вслучае отказа одного или несколько зарядов ликвидация их производится следующим образом:

отбитый уголь убирается и забой закрепляется временной крепью;

параллельно шпуру с иевзорвавшимся зарядом на расстоянии не ближе 30 см от него пробуривается новый шпур с таким расчетом, чтобы при взрыве заряда этого шпура был отбит отказавший заряд.

Дополнительный заряд взрывается с выполнением всех требова­ ний, предъявляемых к сотрясательному взрыванию. В забоях, где установлены гидромониторы, допускается ликвидация отказавших зарядов в шпурах их вымыванием струей воды. В момент непосред­ ственной ликвидации отказа в забое отсутствуют люди, пуск воды производится дистанционно.

Ввыработке принимаются меры по улавливанию электродетона­ торов из размытых патронов-боевиков.

Кбурению новых шпуров можно приступить только после того, как забой полностью очистят от угля и породы, закрепят и осмотрят лица технического надзора.

584

§147. Преждевременные взрывы электродетонаторов

имеры борьбы с ними

При применении электрического способа взрывания имеется опасность преждевременных взрывов электродетонаторов «посторон­ ними» токами, которые теми или иными путями могут проникнуть в электровзрывную сеть. Под «посторонними» будем подразумевать все виды электрических токов, кроме тока, непосредственно предназ­ наченного для инициирования электродетонаторов с помощью взрыв­ ных машинок и приборов для взрывания от электрической сети.

Рис. 299. Классификация возможных причин преждевременных взрывов элек

тродетонаторов

В связи с переходом нашей промышленности на электродетона­ торы с нихромовыми мостиками накаливания (ЭД-8-56, ЭДКЗ и др.), обладающими повышенной (в 5—10 раз) чувствительностью по сравнению с константановыми, эта опасность еще более возросла.

На рис. 299 приведена классификация возможных причин прежде­ временного взрыва электродетонаторов.

Организационно-технические причины. Хотя одними из наиболее частых причин преждевременного взрывания электродетонаторов являются причины организационно-технического характера, борьба с ними наиболее проста; для их устранения достаточно правильно эксплуатировать средства взрывания и строго соблюдать Единые правила безопасности.

585

Естественные земные тонн. Известно, что некоторые руды, окисляясь, образуют гальваническую пару — своеобразный есте­ ственный гальванический элемент. Особенно активны в этом отноше­ нии сернистые соединения железа, меди, мышьяка.

Вопрос о том, насколько опасны естественные земные токи в слу­ чае проникновения их в электровзрывную сеть, еще недостаточно изучен, однако потенциал их сравнительно невысок, в связи с чем достаточной мерой борьбы с ними является надежная изоляция взрывной сети.

Электростатические заряды. В шахтных условиях электроста­ тические заряды в результате электризации трением наблюдаются в резиновых шлангах при транспортировке сжатого воздуха, при трении резиновых лент конвейеров на барабане и т. д. Потенциалы статических зарядов на резиновых лентах и шлангах могут достигать 30—40 кВ и выше. На открытых горных выработках, помимо ука­ занных причин, статические заряды возникают иногда во время пыльных бурь, снежных буранов и т. п. Особенно опасно возникно­ вение статического электричества при пневмозаряжании взрывчатых веществ. При пневмозаряжании сыпучих и гранулированных ВВ с помощью нагнетательных нлн эжекторных нневмозарядчиков нмеет место механизм контактной электризации, в результате чего транспортирующая магистраль и материал, подающийся по ней, приобретают электрические заряды противоположных знаков, кото­ рые вместе с транспортируемым материалом вносятся в шпур (сква­ жину). Если шпуры или скважины расположены в диэлектрической породе, то возможно накопление этих зарядов. Накопляемые в за­ ряжаемой полости, на зарядном шланге или операторе заряды ста­ тического электричества могут вызвать преждевременный взрыв электродетонатора или же поражение рабочих электрическим разря­ дом.

Взрыв ЭД может произойти при наличии достаточно высокого потенциала между проводниками ЭД или между гильзой ЭД и электровоспламенителем (ЭВ). В последнем случае произойдет искровой заряд в воздушном промежутке между ЭВ и гильзой ЭД. При достаточной энергии разряда срабатывает ЭВ, а за­ тем ЭД.

Необходимая для преждевременного взрыва ЭД величина потен­ циала составляет в зависимости от длины и диаметра заряда от 4 до 17 кВ, при этом с увеличением глубины шпура (скважины) (от 1,5 до 10,0 м) необходимая для взрыва ЭД величина потенциала уменьшается, однако с увеличением глубины шпуров увеличивается время заполнения шпура ВВ, что ведет к увеличению времени рассеи­ вания электрических зарядов.

Возможность накопления зарядов статического электричества до энергии срабатывания ЭД определяется электрическими свой­ ствами и влажностью ВВ, параметрами зарядной системы, влаж­ ностью забоечного материала, влажностью воздуха в забое и элек­ трическими свойствами окружающих пород.

586

Максимальная величина потенциала электризации наблюдается при транспортировании сыпучих ВВ влажностью 0,4—0,8%, а уже при влажности 1,3—1,4% накапливаемая энергия в 40—50 раз меньше минимально необходимой энергии срабатывания ЭД.

При увлажнении забоечного материала электризуемость его также резко снижается. Так, прн транспортировании сухого квар­ цевого песка эжекторным зарядчиком накопленный на зонде потен­ циал составил 23—28 кВ, а при влажности песка, равной 5%, по­ тенциал не превышает 100 В. Высокая относительная влажность воздуха в забое (65% и более), в частности при бурении с промывкой или с призабойным орошением, исключает накопление электроста­ тических зарядов из-за снижения электрического сопротивления пород.

В проводящих и полупроводящих породах с удельным сопротивле­ нием 10"3—108 Ом/см накопление электростатических зарядов в шпу­ рах (скважинах) исключается независимо от относительной влаж­ ности воздуха в забое. К проводящим и полупроводящим породам относятся сериоколчеданные, цинковые, галенитовые, вольфрамовые, хромитовые, железные и антимоннтовые руды, гранитпорфиры, кварцевые порфиры, порфириты, песчаники Джезказгана, извест­ няки Казахстана, сланцы и почвы.

Поэтому, чтобы при пневмозаряжании произошло накопление зарядов статического электричества до взрывоопасного потенциала (12—22 кВ), необходимо сочетание следующих условий:

применение эжекторного зарядника с резинотканевым всасыва­ ющим шлангом и диэлектрической зарядной трубкой;

влажность ВВ в пределах 0,4—0,8%; сквозное транспортирование через зарядную трубку (зонд);

сопротивление утечки между зондом и землей более 10г2 Ом; зазор не менее 3 см между зондом н стенками шпура; отсутствие конденсата в сжатом воздухе.

Таким образом, для срабатывания ЭД при пневмозаряжанпи и пневмозабойке необходимо обеспечить стечение многих обстоя­ тельств, благоприятных для образования и накопления электри­ ческих зарядов до энергии срабатывания и, кроме того, обеспечить условия для мгновенного разряда их на ЭД, что практически невоз­ можно выполнить.

Электротяговые блуждающие токи. Электровозная откатка в те­ чение всего периода эксплуатации служит постоянным и непрерыв­ ным источником блуждающих токов. В то время как верхний кон­ тактный провод тщательно изолирован от почвы, рельсовый путь, служащий обратным проводом, имеет естественный контакт с нею на всем своем протяжении. Поскольку почва обычно хороший про­ водник, создаются два пути для обратных токов от электровозов к питающему их источнику выпрямленного тока: через рельсовый путь и через соединенную с ним почву. Соответственно создаются две составляющие обратного тока, одна часть которого протекает по рельсовым путям, а другая — по почве. Последняя составляющая

587

получила название блуждающего тока, поскольку ои протекает не в определенном направлении, а разветвляется по различным путям с наименьшим сопротивлением. Такими путями, в частности, являются отдельные участки почвы с малым сопротивлением, обусло­ вленным наличием влаги и особенностями структуры хорошо про­ водящих сред, различные металлические сооружения и устройства (трубопроводы, оболочки бронированных кабелей, заземляющие проводники электрооборудования, стальные канаты, металлические каркасы н др.). Составляющая обратного тока, проходящего по рель­ совым путям, вызывает определенное падение напряжения между крайними точками рельсового пути.

В то же время, поскольку напряжение почвы практически равно нулю, проходящий через нее обратный ток падения напряжения не создает. Поэтому между рельсовым путем и почвой неизбежно существует известный потенциал, не одинаковый в разных точках мути• Наличие этого потенциала и является основной причиной, обусловливающей опасность соприкосновения проводников электро­ возной сети в местах повреждения изоляции с рельсовым путем п почвой.

Преждевременный взрыв ЭД возможен при одновременном совпа­ дении условий, когда возникает пли существует потенциал, величина которого превышает необходимую для взрывания ЭД величину: изоляция обоих проводов электровозной цепи повреждена; каждый из проводов в местах повреждения изоляции имеет случайный кон­ такт с точками, между которыми существует опасный потенциал.

Мероприятия по предупреждению случаев подрыва электродето­ наторов блуждающими токамп могут быть разбиты на три группы:

1. Снижение потенциалов блуждающих токов. К этой группе относятся различные мероприятия по улучшению проводимости рельсовых путей за счет тщательного выполнения стыковых, меж­ рельсовых и межпутевых электрических соединений минимального сопротивления проводников (кабелей и старых канатов), проложен­ ных рядом с рельсовым путем и многократно соединенных с по­ следним, применением рельсов большого сечения (веса) и длины

идр.

2.Изоляция электровзрывных сетей от источников опасных по­

тенциалов, применение изолированных стыков на рельсах, отходящих от электротяговых путей, отключение источников энергии на время взрывных работ, тщательная изоляция всех элементов электровзрыв­ ной сети.

3. Защита ЭД в случае проникновения блуждающих токов в электровзрывную сеть. Сюда относится применение на время монтажа сети закорачивающих перемычек, которые должны отключаться дистанционно-механическим или электрическим способом, а также использование различных фильтров (емкостных, газоразрядных, нелинейных сопротивлений и др.), свободно пропускающих взрыв­ ной ток и препятствующих проникновению в цепь электродетонато­ ров блуждающих токов.

588

Токи утечки из силовой и осветительной сети. Взрывание ЭД токами утечки из силовой сети переменного тока весьма реально и может возникнуть при: замыкании какой-либо фазы сети на корпус электрооборудования с неисправным заземлением, контакте электро­ взрывных проводов с этим корпусом и заземленным рельсовым путем, а также в случае контакта электровзрывной сети с двумя точками земли, имеющими достаточно большую разность потенциалов (шаго­ вое напряжение).

Основной способ борьбы с опасными утечками в шахтной сети —

до недопустимой величины.

Электромагнитные излучения. Этот вид опасности, ранее неиз­ вестный, появился в последнее время в связи с широким примене­ нием в промышленности радиопередающих и телевизионных устано­ вок, радиолокационной техники, токов высокой частоты и т. п. устройств, характеризующихся мощными электромагнитными излу­ чениями, способными индуктировать в расположенных вблизи элек­ тровзрывных цепях энергию, достаточную для инициирования элек­ тродетонаторов.

Источниками электромагнитных излучений в горных разработ­ ках могут явиться: радиопередатчики, применяемые для связи между отдельными объектами, например между диспетчером и машинистом экскаватора; телевизионные передатчики, получающие сейчас ши­ рокое распространение как на открытых работах, так и в подземных выработках; различные виды радиолокаторов специального назна­ чения, находящиеся вблизи горных разработок или применяющиеся в горном деле, например для контроля и автоматизации направлен­ ного движения горных машин; высокочастотные установки, исполь­ зуемые для питания силовой контактной сети рудничных электро­ возов в шахтах, опасных по газу или пыли, для разрушения горных пород и других целей.

Опасность преждевременных взрывов ЭД зависит главным обра­ зом от расстояния взрывных работ до места установки источника электромагнитных излучений. Согласно изданной в США специальной инструкции, ЭД можно применять при взрывных работах в том лишь случае, если эти работы ведут на расстоянии от электропередатчика не ближе 30 м и при мощности передатчика до 25 Вт, не ближе 100 м при мощности до 100—250 Вт, не ближе 300 м, когда мощность не превышает 1—2,5 кВт и 200 м — 50—100 кВт.

Для предотвращения преждевременных взрывов ЭД элех?тромагнитными излучениями рекомендуется экранирование сетей за счет использования коаксиальных кабелей взамен взрывных прово­ дов либо за счет прокладки последних в медных или алюминиевых

трубках.

Грозовые разряды н удары молний. На шахтах и открытых раз­ работках случаи преждевременных взрывов электродетонаторов от токов, индуктированных грозовыми разрядами, а также от прямого

589

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

А л е к с а н д р о в Е. В., С о к о л и н с к и й В. Б. Исследование взаимодействия инструмента п горной породы при ударном разрушении. М., нзд. ИГД им. А. А. Скочниского, 1967.

вращательно-ударного буренпя. — В кн.: «Бурильные машины», т. 6. М., Ме­

Бе л я е в А. Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. М., «Наука», 1968.

Бе р и ш в и л и Г. А. Короткозамедленное взрывание при проведении

горных выработок. М., «Недра», 1969.

Б а р о н Л. И. Исследование процесса разрушения угля цепными испол­ нительными органами врубмашин п комбайнов. — В кн.: «Труды совещания по координации исследований в области отделения от массива углей и пород». Под ред. акад. А. М. Терпигорева. М., Изд-во АН СССР, 1954.

Б ер о н А. И., П о з и н Е. 3., А н д р и а н о в В. Н. Классифи­ кация по сопротивляемости резанию углей н угольных пластов основных бас­ сейнов СССР. М., изд. ИГД им. А. А. Скочинского, 1970.

Бу д у щ е е открытых горных разработок. Под ред. В. А. Боярского.

М., «Наука», 1972.

591