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

шнура в любой точке обеспечивало бы взрыв всех его отрезков. Введение в заряды по нескольку ЭД, использование двойных взрывных сетей и в особенности дублирование детонирующим шнуром повышает стоимость взрывной сети и увеличивает время, необхо­

димое для ее монтажа.

Перечисленные выше взрывные сети имеют неодинаковую на­ дежность. Чтобы установить, в какой мере они могут обеспечить безотказное взрывание, ниже дан анализ этих взрывных сетей.

Свойства последовательных взрывных сетей. Появление в про­

ствие этого во взрывную сеть успеет пройти лишь небольшой импульс тока, равный импульсу плавления мостика дефектного ЭД. Последнее объясняется тем, что при импульсе тока, равном импульсу плавления,

у которых импульсы воспламенения превышают импульс плавления дефектного ЭД, и, как следствие этого, отказ всех зарядов, где находятся эти ЭД. При очень малой величине импульса плавления могут отказать все ЭД, включенные в сеть, в том числе и дефектный.

Допустим, что импульс плавления дефектного ЭД равен \ А2 -мс* (у исправных ЭД он составляет 5,5 А2 -мс), а распределение зна­ чений импульсов воспламенения соответствует куммулятивной кри­ вой (рис. 90), рассчитанной для ЭД, выпускаемых заводом А. При

* При испытаниях встречались дефектные ЭД с таким импульсом плавле­ ния мостика.

200

этом во взрывной сети может быть 61% ЭД с импульсами воспламе­ нения, превышающими 1 А2 -мс, которые и откажут пз-за недоста­ точности импульса тока. Вследствие этого откажет такое же число зарядов. Например, при взрывании 100 зарядов 61 из ппх может отказать.

в котором он паходится. Если дефектный ЭД будет иметь большую чувствительность, взрывная сеть ие успеет получить импульс тока, необходимый для воспламенения наименее чувствительных ЭД, и они откажут.

При взрывании постоянным током импульс, который успеет пройти во взрывную сеть до разрыва ее преждевременным взрывом,

(у исправных ЭД минимальное время передачи составляет 0,6 мс). Если считать, что дефектный ЭД имеет минимальный импульс воспла­ менения 0,823 А 2 - мс, и полагать, что воспламенение производится постоянным током 1 А, взрывная сеть согласно формуле (IV.7) успеет получить лишь 1,023 А2 -мс. При таком импульсе тока у 50% ЭД импульс воспламенения будет больше поступившего во взрывную сеть нмпульса тока (см. рис. 90) и эти ЭД откажут. Следовательно, при взрывании 100 зарядов пятьдесят из них могут отказать.

Для устранения отказов по рассматриваемой причине, следует повысить воспламеняющий ток до величины, при которой импульс тока, поступивший во взрывную сеть, достигнет импульса воспла­ менения наименее чувствительного ЭД. При взрывании постоянным

будет обеспечено безотказное воспламенение всех ЭД, несмотря на попадание в сеть дефектного ЭД с низким временем передачи, зависит не только от величины последнего, но и от момента включения тока. Регламентированной «Едиными правилами безопасности при взрыв­ ных работах» величине гарантийного переменного тока (2,5 А)

201

соответствует момент воспламенения 1г — 8,9 мс (см. рис. 56). Если сохранить ту же степень надежности, можно походить из того же

При взрывании конденсаторными приборами (машинками) без­ отказное взрывание, несмотря на попадание во взрывную сеть де­ фектного ЭД с малым временем передачи, будет обеспечено в том случае, если левая часть выражения (11.26) будет равна или меньше 0 , 2 - Ю - 3 . Прп использовании конденсаторных приборов КВП-1/100м,

где Р (х2) — вероятность попадания во взрывную сеть двух де­ фектных ЭД с низкой чувствительностью; Р {Q±) — вероятность встречи в заряде обоих дефектных ЭД.

Вероятность попадания во взрывную сеть двух дефектных ЭД может быть определена по формуле

202

Можно считать, что р — 0,9- Ю - 4 , при этом в сети, предназна­ ченной для взрывания 100 зарядов и содержащей 200 ЭД, вероят­ ность попадания во взрывную сеть двух дефектных ЭД согласно формуле (IV.10) будет равна 1,6 - Ю - 4 .

Вероятность встречи в заряде обоих дефектных ЭД может быть определена по формуле

т. е. в рассматриваемом случае один отказ приходится на 1 250 ООО

взрывов, а потому с этим можно не считаться.

При попадании во взрывную сеть с парно-последовательным включением электродетонаторов одного дефектного ЭД с низким импульсом плавления мостика произойдет то же, что и в простой последовательной сети, т. е не воспламенится 61% ЭД. Однако процент отказавших зарядов будет меньше этого числа, поскольку не взорвутся только те заряды, в которых не воспламенятся оба ЭД.

Число отказавших зарядов будет зависеть от распределения невоспламенивпшхся ЭД среди зарядов. Оно будет минимальным, если невоспламенившиеся ЭД попадут во все заряды, и максималь­ ным, когда эти ЭД расположатся в зарядах парами.

Минимальное и максимальное число отказавших зарядов можно

ниться 122 ЭД из 200, включенных в сеть. При этом могут отказать от 22 до 61 заряда.

При попадании в рассматриваемую взрывную сеть одного де­ фектного ЭД с низким временем передачи будет происходить то же, что и в простой последовательной сети. Таким же будет импульс тока, который успеет пройти в сеть, и процент невоспламенившихся ЭД. Однако число отказавших зарядов будет иным и может быть

203

Посредством увеличения воспламеняющего тока до уровня, определенного выше для простых последовательных сетей, а также при использовании конденсаторных взрывных приборов (машинок) отказы ЭД н зарядов могут быть предотвращены.

Вероятность появления в рассматриваемой взрывной сети элек­ тродетонатора со скрытым дефектом будет в два раза больше, чем в простои последовательной сети, так как при одинаковом числе взрываемых зарядов сеть с парно-последовательным включением ЭД будет содержать двойное количество электродетонаторов.

Свойства последовательных взрывных сетей с парно-параллель­ ным включением ЭД. В этих сетях, так же как и в сетях с парнопоследовательным включением электродетонаторов, дефектные ЭД с низкой чувствительностью практически ire вызывают отказов зарядов, поскольку вероятность попадания в сеть двух таких ЭД со встречей их в одном заряде ничтожно мала.

При появлении в сети дефектного ЭД с низким импульсом плавле­ ния быстро перегорит мостик этого ЭД, по при этом цепь не будет полностью разорвана, поскольку ток еще пекоторое время сможет проходить через ЭД, парный дефектному. Однако ток, протекающий через последний, сделается в 2 раза больше, что вызовет ускоренное срабатывание парного ЭД пли ускоренное перегорание его мостика. Разрыв цепи происходит обычно вследствие взрыва ЭД, парного дефектному.

При воспламенении постоянным или переменным током каждый ЭД исправных пар успеет до разрыва цепи взрывом ЭД, парного

Предполагается, что нмпульс воспламенения ЭД, парного де­ фектному, не превышает импульса плавления мостика дефектного ЭД.

по формуле (11.51).

Для наихудшего случая, когда ЭД, парный дефектному, имеет наименьший импульс воспламеиеиия (0,823 А2 -мс) и наименьшее время передачи (0,6 мс), получается:

при воспламенении постоянным током 1 А

К' = 0,823 • Ю"3 + I 2 - 0 , 6 - Ю - 3 = 1,423-Ю-3 А 2 . с ;

204

Так как максимальное значение импульсов воспламенения при­

не будет. При воспламенении переменным током в 2,5 А отказы возможны. Для устранения отказов воспламеняющий переменный ток должен быть повышен до 5,2 А. т. е. примерно вдвое.

При использовании конденсаторных взрывных приборов (маши­ нок) попадание в сеть дефектного ЭД с низким импульсом плавления мостика не вызовет отказов зарядов, так как до разрыва цепи все ЭД исправных пар успеют получить импульс тока, достаточный для их воспламенения. Так, например, при взрывании конденсаторным

При появлении в рассматриваемой взрывной сети дефектного ЭД

с низким временем передачи будет наблюдаться то же, что происходит

впростых последовательных сетях и в сетях с парно-последова­ тельным включением электродетонаторов.

Свойства двойных простых последовательных взрывных сетей.

В этих сетях дефектные ЭД с низкой чувствительностью не могут вызвать отказов зарядов, поскольку вероятность попадания таких ЭД в обе сети со встречей двух дефектных ЭД в одном заряде ни­ чтожно мала.

Не вызывают отказов зарядов и дефектные ЭД с низким импуль­ сом плавления мостика. В этом случае отказы могли бы возникнуть только при попадании дефектных ЭД в обе сети, а вероятность этого очень мала.

При попадании в любую сеть одного дефектного ЭД с низким временем передачи будет происходить то же, что и в сетях с парным включением электродетонаторов. При взрывании гарантийным током дефектный ЭД вызовет преждевременный взрыв заряда, в котором он находится. Это приведет к тому, что не воспламенится часть исправных ЭД и откажут те заряды, в которых оба ЭД не взорвутся. Однако увеличением воспламеняющего тока эти отказы могут быть устранены. Отказов не будет, если взрывание будет производиться конденсаторными приборами (машинками).

В рассматриваемой взрывной сети вероятность появления электро­ детонатора со скрытым дефектом будет такой же, как и в сети с пар­ ным включением электродетонаторов, поскольку эти сети содержат одинаковое число ЭД.

Свойства двойных последовательных взрывных сетей с парнопоследовательным или парно-параллеяьным включением ЭД. В этих сетях в каждый заряд вводится по четыре ЭД. При попадании в

205

рассматриваемые сети дефектного ЭД с низкой чувствительностью, а также с низким импульсом плавления мостика, отказов зарядов не будет. Появление же в сети дефектного ЭД с низким временем передачи при взрывании гарантийным током может вызвать иевоспламенеиие многих исправных ЭД и отказы зарядов. При этом откажут только те заряды, в которых все ЭД не воспламенятся.

Число отказавших зарядов будет зависеть от распределения певзорвавшихся ЭД по зарядам. Минимальное и максимальное число

Например при взрывании 100 зарядов попадание во взрывную сеть дефектного ЭД с временем передачи 0,2 мс могут не воспла­ мениться 50% ЭД, т. е. 200 шт. При этом число отказавших зарядов будет от 0 до 50. Повышением воспламеняющего тока эти отказы могут быть устранены. Отказов не будет, если для взрывания ис­ пользуются конденсаторные приборы (машинки).

В двойной взрывной сетп с парным включением электродетона­ торов вероятность появления в сети электродетонатора со скрытым дефектом будет в 2 раза больше, чем в ДВОЙНОЙ простой сетп.

Свойства простых последовательных электровзрывных сетей, дублированных детонирующий! шнуром. Попадание в такие взрыв­ ные сети электродетонатора с любым скрытым дефектом но будет вызывать отказов зарядов даже при воспламенении гарантийным током, так как любой взорвавшийся заряд через детонирующий шнур вызовет взрыв остальных зарядов. Необходимо лишь, чтобы детонирующий шнур был доброкачественным (обычно прокладывают две нитки ДШ) и был правильно смонтирован, т. е. позволял пере­ давать детонацию в любую сторону.

Надежность действия смешанных взрывных сетей такая же, как у рассмотренных выше последовательных сетей, поскольку в ветвях смешанных сетей ЭД соединены последовательно.

Отказы зарядов могут быть также вызваны замыканием между вилочками или выводными проводами электродетонатора, так как при этом ток через его мостик не пройдет и ЭД откажет. Этот дефект может быть обнаружен путем измерения сопротивления ЭД. Поэтому в «Единых правилах безопасности при взрывных работах» содержится требование измерять сопротивление всех ЭД, выдаваемых взрывникам с расходного склада. Однако при неблагоприятных условиях замы­ кание между выводными проводами электродетонатора может воз­ никнуть при забойке зарядов в результате повреждения их изоляции. Если при забойке произойдет замыкание между концевыми прово­ дами, то отказы зарядов могут быть даже при использовании боевиков с двумя ЭД, так как обычно от таких боевиков отходят только по два концевых провода.

Чтгбы избежать отказов от замыканий, забойку зарядов следует производить с большой осторожностью, чтобы не повредить изоля-

206

цгпю выводных и концевых проводов, а сразу после забойки измерять сопротивление боевика (до включения его во взрывную сеть). Однако это выполняется не всегда, так как пзА1еренпе сопротивления ЭД, находящихся в зарядах, разрешается производить только с безопас­ ного расстояния после удаления людей из опасной зоны, что обычно бывает затруднительно. Взрывникам крайне необходимы приборы, которые, будучи абсолютно безопасными, позволяли бы достаточно точно измерять сопротивления боевиков, находясь непосредственно

эти отказы вызываются возникновением вслед за перегоранием мостика мощной электрической дуги, которая прожигает стенку электродетонатора. Последнее приводит к уменьшению давления в гильзе и, как следствие этого, к затуханию горения замедляющего состава.

Для устранения отказов по указанной причине следует огра­ ничивать длительность протекания воспламеняющего тока. Это может быть достигнуто установочными автоматическими выключа­ телями (например, типа А-3100). Если воспламеняющий ток будет в 10 раз больше номинального тока расцепителя автомата, последний отключит взрывную сеть через 5—15 мс. Некоторые зарубежные фирмы, например фирма «Дюпон» (США), для быстрого отключения воспламеняющего тока выпускает взрывные автоматические выклю­ чатели с временем срабатывания 25—30 мс.

Результаты анализа надежности электровзрывных сетей приве­ дены в табл. 22. В этой же таблице указаны вероятности возникно­ вения отказов, которые равны вероятности появления во взрывной сети ЭД со скрытыми дефектами.

Из табл. 22 следует, что при взрывании от осветительно-силовых сетей гарантийным током, а также конденсаторными взрывными приборами (машинками) отказы зарядов могут быть предотвращены при использовании простой последовательной сети, дублированной детонирующим шнуром. При использовании конденсаторных взрыв­ ных приборов безотказное взрывание может быть обеспечено также при применении последовательной сети с парно-параллельным соединением ЭД, двойной простой последовательной сети и двойной последовательной сети с парным включением электродетонаторов. Однако последовательная сеть с парно-параллельным включением ЭД может дать отказы при возникновении замыкания в выводных

встречаются во много раз чаще, чем электродетонаторы с другими скрытыми дефектами), целесообразно использовать последовательную сеть с парно-последовательным включением электродетонаторов, поскольку целость такой сети может быть легко и надежно проверена.

207

П р и м е ч а й и е . З н а к о м ( - ) о б о з н а ч е н о , чт о отказы з а р я д о в в о з м о ж н ы , а з н а к о м ( + ), ч т о отказов п р а к т и ч е с к и не б у д е т .

При взрывании шпуровых и наружных зарядов специальных мер для обеспечения надежного взрывания обычно не принимают, т. е. используют простую последовательную сеть и строго выполняют псе требования «Единых правил безопасности при взрывных работах».

Данные табл. 22 также показывают, что в тех случаях, когда отказы возможны, вероятность появления их при взрывании 100 за­ рядов составляет: при попадании в простую последовательную сеть дефектного ЭД с низкой чувствительностью — 1 раз на 111 взрывов, а ЭД с низким импульсом плавления мостика или ипзким временем передачи — 1 раз иа 2000 взрывов.

§ 17. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПРЕЖДЕВРЕМЕННЫХ ВЗРЫВОВ ЗАРЯДОВ

Отечественная и зарубежная практика показывает, что при электровзрывании иногда происходят преждевременные взрывы зарядов. Такие взрывы представляют большую опасность, особенно если случаются во время заряжания зарядов или монтажа взрывной сети, так как они могут вызвать человеческие жертвы. Кроме того, преждевременные взрывы отдельных зарядов нарушают запроекти­ рованный эффект взрывных работ и могут принести большой мате­ риальный ущерб.

Причины преждевременных взрывов зарядов. Преждевременные взрывы прп электровзрыванин могут быть вызваны проходящими через ЭД электротяговыми блуждающими токами и токами утечки из электрических установок, а также воздействием на электроде­ тонаторы электростатических зарядов, грозовых разрядов и электро­ магнитных излучений.

В последние годы опасность возникновения преждевременных взрывов сильно возросла. Это вызвано тем, что на объектах, на которых производится электровзрывание, стало значительно больше контактных электровозов и электрифицированных механизмов. В большем количестве применяются изделия из пластмассы (трубо­ проводы, шланги, транспортные ленты и т. д.), способные при опре­ деленных условиях накапливать электростатические заряды. Зна­ чительно увеличилось число и мощность источников электромагнит­ ных излучений (радио- и телепередатчиков, радарных установок). Наряду с этим отечественные заводы прекратили выпуск электроде­ тонаторов с константановыми мостиками и перешли на изготовление более чувствительных ЭД с нихромовьши мостиками.

Боязнь появления преждевременных взрывов при электровзры­ вании привела к тому, что в ряде случаев, без достаточных-на то оснований, вместо электрического взрывания стали применять менее совершенное и более дорогое взрывание детонирующим шнуром.

Ниже рассматривается действие сторонних токов — электротя­ говых блуждающих токов, токов утечки из электрических уста­ новок, электростатических зарядов, грозовых разрядов и электро­ магнитных излучений на электровзрывные сети и пути предотвраще­ ния преждевременных взрывов от этих факторов.