книги из ГПНТБ / Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов

мгновенного действия, не опасаясь отказов из-за разрыва сети при первых взрывах. Это объясняется тем, что ЭД с замедлением и мгно­ венного действия имеют одинаковые ЭВ, а время воспламенения последних определяется только величинами их импульсов воспла­ менения и воспламеняющего тока.

Прп короткозамедленном взрывании с использованием ЭД мгно­ венного действия, воспламеняемых прп помощи взрывных коммута­ торов, приходится применять многопроводные взрывные сети (см. рпс. 69). Прп этом в каждой группе ЭД могут быть соединены

ющие положительные свойства: через все ЭД проходит ток одинако­ вой величины; вне зависимости от числа воспламеняемых ЭД, от прибора взрывания требуется относительно небольшой ток (импульс тока), равный гараптпйному; воспламенение ЭД можно производить как автономными, так и сетевыми приборами взрывания; возмож­ ность применять соответствующие автономные взрывные приборы и машинки позволяет последовательные сети использовать в шахтах, опасных по газу или пыли; по магистрали проходит небольшой ток, что позволяет применять магистральные провода значительно мень­ шего сечения, чем прп параллельном и смешанном включении ЭД; длина проводов распределительной сети, как правило, меньше, чем в параллельных и смешанных взрывных сетях; сеть имеет наиболее простую и наиболее наглядную схему; расчет и монтаж сети проще, чем при параллельном или смешанном включении ЭД; возможна проверка целости взрывной сети при помощи измерительного прибора со взрывной станции.

Недостатки простых последовательных сетей: они непригодны для воспламенения очень большого числа ЭД; при попадании во взрывную сеть электродетонатора с замыканием между вилочками, а также при возникновении соединения между выводными проводами электродетонаторов откажут заряды, в которые попадут такие ЭД.

П о с л е д о в а т е л ь н ы е с е т и с п а р н ы м в к л ю ч е ­ н и е м ЭД (см. рис. 76) надежнее простых последовательных сетей, поскольку в таких сетях заряд может отказать только при иевоспламенении обоих его электродетонаторов. Однако распространенное мнение, что парное включение ЭД всегда обеспечивает безотказное взрывание, не соответствует действительности.

В последовательных сетях с п а р н о - п а р а л л е л ь н ы м в к л ю ч е н и е м ЭД (см. рис. 76, б) отказы возникнут при попада­ нии в заряд электродетонатора с замыканием между вилочками или ЭД, у которого возникло замыкание между выводными проводами. При этом будет зашунтироваи парный ему ЭД и оба ЭД откажут. Отказы зарядов также возможны, если во взрывную сеть попадут ЭД с оборванным мостиком или если один из электродетопаторов пары окажется не присоединенным в результате плохого монтажа сети. В этом случае через оставшийся в сети ЭД пройдет ток, в два

140

раза больший, чем через другие ЭД, а потому его мостик быстро разрушится и преждевременно разорвет цепь. В результате этого исправные пары ЭД в других зарядах могут не успеть получить импульс тока, необходимый для их воспламенения.

В сетях с парно-параллельным включением ЭД присутствие во взрывной сети электродетонаторов с замыканием выводных проводов и одиночных ЭД вполне реально, поскольку измерением общего сопротивления взрывной сети эти дефекты монтажа обнаружить обычно не удается. Таким образом, парно-параллельное включение ЭД не только не гарантирует безотказного взрывания, но при не­ благоприятных условиях само может способствовать появлению отказов.

Достоинством последовательных взрывных сетей с парно-парал­ лельным включением ЭД является то, что при воспламенении сете­ выми взрывными приборами (кроме конденсаторных) они дают возможность взрывать больше зарядов, чем при использовании после­ довательных сетей с парно-последовательным включением ЭД.

Последовательные сети с п а р н о - п о с л е д о в а т е л ь н ы м включением ЭД (см. рис. 76, а) не дают отказа заряда нри попадании в него электродетонатора с замыканием между вилочками и в вы­ водных проводах, так как сработает парный ему ЭД. Кроме того,

втакой сети измерением ее общего сопротивления можно убедиться

вцелости сети. Таким образом, в сетях с парно-последовательным включением ЭД повреждения и дефекты при монтаже сети не влияют на надежность взрывания, а обрывы в сети могут быть своевременно обнаружены. Однако при парно-последовательном включении ЭД

сопротивлеине распределительной сети увеличивается почти вдвое по сравнению с простыми последовательными сетями и почти в че­ тыре раза по сравнению с последовательными сетями с парно-парал­ лельным включением ЭД. Вследствие этого при взрывании сетевыми взрывными приборами (кроме конденсаторных) число зарядов, кото­ рое может быть взорвано последовательными сетями с парно-после­ довательным включением ЭД, почти в 2 раза меньше, чем такими же сетями с парно-параллельным включением ЭД. Так, например, при взрывании от сети переменного тока напряжением 380 В при парнопоследовательном включении можно взорвать 24 заряда (при расчет­ ном сопротивлении электродетонатора 3 Ом и сопротивлении маги­ страли 10 Ом), а при парно-параллельном включении — 44 заряда.

При использовании конденсаторных взрывных приборов (маши­ нок) число зарядов, которое может быть взорвано в последователь­ ных сетях с парно-параллельным включением ЭД, несколько больше, чем с парно-последовательным (вследствие уменьшения неучитыва­ емого импульса тока при токе меньше одного ампера). Однако по сравнению с простыми последовательными сетями в сетях с парным включением ЭД можно взорвать почти вдвое меньше зарядов.

Из изложенного следует, что последовательные взрывные сети

спарно-последовательным включением ЭД надежнее таких же сетей

спарно-параллельным включением ЭД/И если последовательная сеть

141

с парно-последовательным включением ЭД может обеспечить взрыва­ ние нужного числа зарядов, предпочтение следует отдавать этой сети.

Свойства параллельных взрывных сетей. Параллельные взрыв­ ные сети (см. рис. 70) обладают следующими достоинствами: обрыв любого провода распределительной сети при пучковой схеме вызы­ вает отказ только одного ЭД, присоединенного к оборванному про­ воду; шунтирование параллельных сетей через плохую изоляцию проводов пли сростков сказывается слабее, чем у последовательных, поскольку параллельные сети имеют малое сопротивление, а после­ довательные — большое.

К недостаткам параллельных взрывных сетей относятся: при ступенчатой схеме через ЭД будут протекать токи разной величины, что может вызвать разновременный взрыв зарядов; то же будет происходить и при пучковой схеме с неодинаковым сопротивлением ветвей; для воспламенения ЭД требуются приборы взрывания, спо­ собные давать большой ток (не менее 1 А на каждый ЭД), а потому автономные взрывные приборы и машинки, как правило, применять нельзя; вследствие последнего параллельные сети не могут быть использованы в шахтах, опасных по газу или пыли; провода маги­ страли должны иметь значительное сеченне, поскольку в них про­ текает большой ток; попадание во взрывную сеть ЭД с замыканием между вилочками или в выводных проводах может вызвать отказ большого числа зарядов, поскольку при этом происходит шунтиро­ вание распределительной сети; если первые взорвавшиеся заряды вызовут замыкание между проводами, могут произойти отказы остальных зарядов; измерением общего сопротивления взрывной сети практически невозможно проверить, все ли ЭД включены в сеть; схема взрывной сети менее наглядна и более сложна, чем при после­ довательном соединении ЭД; сложнее и расчет взрывной сети, осо­ бенно ступенчатой.

Из-за перечисленных недостатков параллельные взрывные сети на практике применяются редко.

К о л ь ц е в ы е в з р ы в н ы е с е т и (см. рис. 71), предста­ вляющие собой разновидность параллельных ступенчатых сетей, широко применяют при проходке стволов шахт — в этих условиях они весьма удобны для монтажа. Недостатком таких сетей является потребление большого тока и, как следствие этого, необходимость

простых кольцевых сетей. При одном и том же числе ЭД первые по­ требляют в 2 раза меньший ток, что позволяет значительно умень­ шить сечение проводов магистрали. Это объясняется тем, что при равном числе ЭД количество параллельных групп в сети «три кольца» будет в 2 раза меньше, чем у простой кольцевой сети. С другой стороиы, при одинаковом сечении магистрали сеть «три кольца» дает возможность воспламенить почти в два раза больше ЭД. Схеме сети «три кольца» соответствует схема, приведенная на рис. 79, а, а по-

142

следней с некоторым допущением можно придать вид, показанный на рис. 79, б. Исходя из этой схемы можно считать, что рассматри­ ваемая сеть состоит из пар ЗД, соединенных между собой последова­ тельно, а пары включены в сеть параллельно. Благодаря наличиюсоединительной антенны, для воспламенения пары последовательно соединенных ЭД достаточен ток, применяемый для взрывания парал­ лельно соединенных ЭД (1 А). Это объясняется тем, что после взрыва одного ЭД пары (например 2) ток через парный ему электродетона­ тор 1 может протекать через электродетопаторы 4 и 6. Если бы соеди­ нительной антенны не было, воспламенение каждой пары ЭД при­ шлось бы производить таким током, который применяется для вос­ пламенения последовательно включенных электродетонаторов, т. е.

устойчивость против шунтирова­ ния подводящих антенн, чем простая кольцевая сеть. В последней

сопротивление пути тока утечки между такими антеннами опреде­ ляется расстоянием между ними, тогда как в сети «три кольца» это сопротивление зависит от двойного расстояния между антеннами (от подводящей антенны d до соединительной с, расположенных на одном колышке, и от антенны с до /, находящихся на другом ко­ лышке). Благодаря большему сопротивлению ток утечки (шунтирова­ ние) будет меньше.

Свойства смешанных взрывных сетей. Смешанные п о с л е д о ­ в а т е л ь н о - п а р а л л е л ь н ы е взрывные сети (см. рис. 72, а и б) по сравнению с параллельными имеют следующие преимуще­ ства: от приборов взрывания требуется значительно меньший ток (импульс тока); магистральные провода могут иметь меньшее сечение; почти всегда имеется возможность путем соответствующего распре­ деления ЭД по параллельно включенным группам добиться равен­ ства токов в электродетонаторах.

По сравнению с последовательными взрывными сетями последо­ вательно-параллельные сети имеют следующее достоинство: при использовании сетевых взрывных приборов можно воспламенить большее число ЭД.

143

Недостатки последовательно-параллельных сетей: целость взрыв­ ной сети нельзя проверить измерением ее сопротивления с взрывной станции; магистральные провода при большом числе параллельно соединенных групп должны иметь значительно большее сечение, чем в последовательных сетях; при попадании в заряд электродето­ натора с замыканием между вилочками пли в выводных проводах этот заряд откажет; длина проводов распределительной сети больше, чем при последовательном соединении ЭД; сеть менее наглядна и более сложна для расчета и монтажа.

Применение в последовательно-параллельной взрывной сети пар­ ных ЭД повышает ее надежность. По указанным выше при­ чинам предпочесть следует парно-последовательное включение ЭД.

Смешанные п а р а л л е л ь н о - п о с л е д о в а т е л ь н ы е взрывные сети (см. рис. 73) менее удобны и менее надежны, чем по­ следовательно-параллельные. Кроме недостатков, присущих по­ следним, в параллельно-последовательных сетях при большом числе ЭД в группе от приборов взрывания требуется значительный вос­ пламеняющий ток и необходимы магистральные провода большого сечеипя; при обрыве мостика ЭД или отключении электродетонатора токи, проходящие через ЭД разных групп, будут неодинаковыми, что может вызвать разновременный взрыв зарядов, а при неблаго­ приятных условиях и отказы зарядов; при обрыве любого из про­ водов, соединяющих между собой группы, нельзя произвести взры­ вание.

Параллельно-последовательные взрывные сети применяются редко.

Свойства трехфазных взрывных сетей. Применение трехфазных взрывных сетей обычно обосновывается следующими соображе­ ниями: от трехфазной взрывной сети можно воспламенять большее число ЭД, чем от однофазной сети; дублированные трехфазные взрыв­ ные сети надежнее дублированных однофазных сетей.

Так как эти соображения разделяются не всеми и вопрос о целе­ сообразности применения трехфазных взрывных сетей до сих пор остается спорным, ниже приведены анализ этих сетей и сравнение со смешанными однофазными взрывными сетями.

Трехфазные взрывные сети имеют следующее отрицательное свойство: неодновременное замыкание контактов трехполюсиого выключателя, через который питается взрывная сеть, вызывает не­ равенство токов в ее ветвях, а также и в группах ЭД.

При неодновременном замыкании]контактов рубильника сначала включатся только две фазы и лишь через некоторое время — третья фаза. Испытания показали, что даже в отрегулированном рубиль­ нике опоздание включения третьей фазы может достигать 2,5 мс [45]. Допустим, что при включении рубильника фазы А и В включатся раньше, чем фаза С. При этом ветвь / (см. рис. 75) подключится непосредственно к двум проводам магистрали и будет находиться под полным линейным напряжением, а ветви 77 и III окажутся соединенными между собой последовательно и к каждой из них будет

144

подведена половина линейного напряжения *. Вследствие этого до момента включения третьей фазы через ЭД ветвей / / и III будет про­ текать ток, в два раза меньший тока, проходящего через электро­

через них будет протекать ток, в 2 раза меньший гарантийного. Кроме того, при расположении этих ветвей на близком расстоянии от заря­ дов ветви / ие исключена возможность, что взрыв этих зарядов

Неодновременное включение тока в ветви трехфазной взрывной сети возможно при использовании любых механических выключа­ телей (рубильников, переключателей, пакетных выключателей, кон­ такторов и т. д.), которые в настоящее время и применяются при взрывании трехфазным током. Одновременное включение всех фаз могло бы быть обеспечено при использовании в качестве выключа­ телей полупроводниковых приборов (например, тиристоров) или ионных приборов (например, тиратронов).

По указанным выше причинам при использовании трехфазных взрывных сетей с механическими выключателями эти сети при­ ходится рассчитывать на двукратное значение гарантийного тока, тогда как однофазные взрывные сети рассчитывают на гарантийный ток. Только при этом условии через ЭД, находящиеся в ветвях, которые из-за неодновременного включения питающих проводов оказываются включенными последовательно, будет проходить гарантийный ток.

Анализ работы трехфазных взрывных сетей позволяет сделать следующие выводы.

1. При использовании механических выключателей и воспламе­ нении трехфазных взрывных сетей двукратным гарантийным током от мощных питающих сетей в трехфазных и однофазных сетях можно воспламенить любое необходимое число ЭД, выбрав соответству­ ющее число параллельных групп и необходимое сечение проводов магистрали; при воспламенении одного и того же числа ЭД и при одном и том же сечении проводов магистрали число групп и длпна уничтожаемых при взрыве проводов в трехфазной взрывной сетн будут больше, чем в однофазной; дублированные трехфазные и одно­ фазные взрывные сети имеют практически одинаковую надежность, однако для обеспечения безотказного взрывания, несмотря на обрыв одного из питающих проводов, в трехфазных сетях достаточно дубли­ ровать распределительную часть сети, а однофазные сети должны иметь полное дублирование, т. е., кроме того, их осиовпая и дубли­ рующие сети должны обладать отдельными магистралями.

2. При тех же условиях, как в п. 1, но при взрывании от мало­ мощных источников тока, например от небольших передвижных

Предполагается, что ветви I I и III имеют одинаковые сопротивления.

электростанций, в трехфазных сетях можно воспламенить значи­ тельно меньше ЭД, чем в однофазных.

3.При использовании в качестве выключателей полупроводни­ ковых или понных приборов и прп воспламенении трехфазных сетей гарантийным током от мощных питающих сетей: в трехфазных п одно­ фазных сетях можно воспламенить любое необходимое количество ЭД, выбрав соответствующее число параллельных групп и необхо­ димое сечение проводов магистрали; при одинаковых проводах магистрали и одном н том же числе групп в трехфазных взрывных сетях можно воспламенить на 5—10% больше ЭД, чем в однофазных; для обеспечения безотказного взрывания, несмотря на разрыв одного из питающих проводов, трехфазные и однофазные взрывные сети должны пметь полное дублирование.

4.При тех же условиях, как п в п. 3, но при взрывании от мало­ мощного источника тока в трехфазных взрывных сетях можно вос­

Из изложенного следует, что соображения сторонников трех­ фазных взрывных сетей в большинстве случаев пли не соответствуют действительности, или не имеют существенного значения. Поэтому при воспламенении от мощных питающих сетей целесообразно при­ менять однофазные смешанные взрывные сети.

§ 12. ПРОВОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ СЕТЕЙ

Для устройства электровзрывных сетей применяют провода, специально предназначенные для взрывных работ, а также изолиро­ ванные установочные провода. Для магистралей, кроме того, исполь­ зуют шахтные кабелн, а в некоторых случаях и неизолированные провода.

Провода, предназначенные для электровзрывания. Для электровзрыванпя наша промышленность выпускает провода для взрывных работ (по ГОСТ 6285-65) марок ЭВ, ЭП, ЭВЖ, ЭПЖ, ВМВ, ВМП, ВМВЖ, ВМПЖ и саперные провода (по ГОСТ 2190—68) марок СПП-1

иСПП-2.

Пр о в о д а ЭВ и ЭП имеют одну однопроволочную медную жилу диаметром 0,5 мм. Первые обладают поливинилхлоридной изоляцией, вторые полиэтиленовой. Они предназначаются для изго­ товления выводных проводов ЭД.

П р о в о д а м а р о к ЭВЖ и ЭПЖ имеют одну однопроволоч­ ную луженую стальную жилу диаметром 0,6 мм. У первых изоляция поливинилхлоридная, у вторых — полиэтиленовая. Область их при­ менения такая же, как проводов марки ЭВ и ЭП.

П р о в о д а ВМВ и ВМП имеют одну однопроволочную мед­ ную жнлу диаметром 0,8 мм. Первые — в поливинилхлоридной изоляции, вторые — в полиэтиленовой. Они предназначаются для устройства магистралей. Их используют также в качестве концевых, участковых и соединительных проводов.

146

этих проводов полиэтиленовая. Используются они для устройства

ства магистралей и отличаются от СПП-1 только тем, что имеют две изолированные одна от другой жилы.

Основные технические данные проводов для электровзрыванпя приведены в табл. 15.

Т а б л и ц а 15

Провода для промышленных взрывных работ рассчитаны на мгно­ венную работу при напряжении 500 В переменного тока или 1200 В постоянного тока. При этом провода с полпвинилхлоридной изоля­ цией предназначены для работы при температуре окружающей среды от —40 до + 5 0 ° С, а провода с полиэтиленовой изоляцией —

постоянного тока при том же температурном интервале.

Изоляция проводов для промышленных взрывных работ после трехчасового пребывания в воде должна в течение 5 мин выдерживать испытание переменным током с частотой 50 Гц: у проводов ЭВ, ЭП, ЭВЖ и ЭПЖ - 1000 В, у проводов ВМВ, ВМП, ВМВЖ и ВМПЖ - 2000 В.

Вместо этого их изоляция может быть испытана на аппарате су­ хого испытания (АСИ) в течение не менее 0,06 с переменным током: проводов первой группы — при напряжении 2000 В, а проводов второй группы — при 3000 В . Изоляция саперных проводов после трехчасового пребывания в воде должна в течение 5 мин выдерживать 2000 В переменного тока и 5000 В постоянного тока. Кроме того, сопротивление изоляции 1 км этих проводов при температуре + 2 0 ° С должно быть не менее 250 МОм.

Установочные провода. Для устройства электровзрывных сетей широко применяют в электрических установках провода марок ПР Т ПВ, АПР и АПВ.

оплетку, пропитанную противогнилостным составом, а провода ГШ имеют полнвинплхлоридную и полиэтиленовую изоляцию.

Провода ПР (ГОСТ 1977—68) выпускают двух типов: ПР-660 и ПР-3000. Первые рассчитаны на номинальное напряжение 660 В переменного тока или 1000 В постоянного тока, а вторые — на 3000 В переменного тока. Провода ПВ (ГОСТ 6323—71) изготовляются также двз'Х типов ПВ-380 и ПВ-660 соответственно на номинальноенапряжение 380 В переменного тока или 500 В для постоянноготока и на 660 В неременного тока или 1000 В постоянного тока.

Провода ПР предназначены для работы при температуре окру­ жающей среды от —40 до + 5 0 ° С, а ПВ — при температуре от —50

проводов приведены в табл. 16.

Изоляцию проводов ПР-660 испытывают на аппарате АСИ в тече­ ние не менее 0,06 с переменным током напряжением 6000 В для сече­ ния до 6 мм2 , 7000 В для сечений 10 и 16 мм2 , 8000 В для 25 и 35 мм2 и 9000 В для проводов большего сечения. Изоляция прово­ дов ПР-3000 после шестичасового пребывания в воде испытывается

148

в течение 5 мин напряжением 3000 В переменного тока, а провода ПР-380 и ПВ-660 после трехчасового нахождения в воде напряже­ нием 2000 В первые п 2500 В вторые.

П р о в о д а АПР и АПВ — с алюминиевой жилой. Провода АПР имеют резиновую изоляцию и хлопчатобумажную оплетку, пропитанную противогнилостным составом, а провода АПВ — полпвинилхлоридную изоляцию.

Провода АПР (ГОСТ 5352—68) выпускаются на номинальное напряжение 660 В переменного тока или 1000 В постоянного тока (АПР-660), провода АПВ (ГОСТ 6323—71) изготовляют двух типов: АПВ-380 — на напряжение переменное 380 В или постоянное 500 В и АПВ-660 — соответственно на 660 и 1000 В. Провода АПР пред-

•назначены для работы при температуре окружающей среды от —40 до + 5 0 ° С, а АПВ — при температуре от —50 до -f50° С.

Провода АПР выпускают сечением от 2,5 до 240 мм2 , а АПВ — от 2,5 до 120 мм2 . Основные технические данные рассматриваемых проводов приведены в табл. 17.

Т а б л и ц а 17

Изоляция проводов АПР испытывается так же, как п ПР-660, а проводов АПВ — так же, как проводов ПВ.

Шахтные гибкие кабели выпускают двух типов: неэкранированные ГРШН (по ГОСТ 5013—65) и экранированные ГРШНЭ (по ГОСТ 10694—68). Они имеют резиновую изоляцию жил и негорю­ чую резиновую (шланговую) оболочку.^

Эти кабели часто применяют для устройства магистралей в элек­ тровзрывных сетях при производстве взрывных работ в шахтах.

Рассматриваемые кабели кроме двух или трех основных жил имеют вспомогательные (жилу заземления и жилы управления). Кабели ГРШН изготовляют трех-, четырех-, пяти- и шестижильными, а кабели ГРШНЭ — семижильными.

149