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

как правило, являются постоянными токами. Они возникают при использовании электрической откатки с помощью контактных элек­ тровозов, при которой рельсы являются обратным проводом, т. е. служат для возвращения тока, потребляемого электровозами, к отри­

На разность потенциалов, вызываемых тяговыми блуждающими токами, влияет: продольное сопротивление рельсовых путей, пере­ ходное сопротивление между рельсами и грунтом, проводимостьгрунта (породы), местонахождение электровозов на путях и режимы их работы, а также расположение точек, между которыми опреде­ ляется разность потенциалов. В одних и тех же точках разностьпотенциалов во времени не остается постоянной, так как расположе­ ние и режим работы электровозов изменяются. Исследования, выполненные в Московском горном институте (МГИ) под руковод­ ством проф. М. И. Озерного, показывают, что вызываемые тяговыми блуждающими токами разности^потенциалов между точками грунта

210

обычно не превышают долей вольта, тогда как между рельсом п грун­ том п особенно между рельсом п металлическими протяженными пред­ метами может достигать нескольких десятков вольт.

Тяговые блуждающие токи могут проникнуть в электровзрывную сеть лишь при наличии в ней по крайней мере двух мест с плохой

и тысячи ом, а при контакте с длинными металлическими предметами (например, трубопроводами) — несколько ом или десятков ом.

Расчеты и экспериментальные исследования МГИ показали, что величина тягового блуждающего тока, проходящего во взрывной сети через электродетонаторы, обычно составляет сотые доли ампера при соприкосновении ее оголенных мест с двумя точками грунта н до 1 А при прикосновении этих мест к рельсу и к грунту. Поэтому контакт с двумя точками грунта обычно опасности не представляет, тогда как контакт с рельсом и грунтом может вызвать воспламенение ЭД, поскольку при этом ток в сети может быть больше безопасного тока, который для электродетонаторов нормальной чувствительности равен 0,18 А. Таким образом, при неблагоприятных условиях тяговые блуждающие токи могут вызвать преждевременный взрыв зарядов.

Т о к и у т е ч к и и з э л е к т р и ч е с к и х у с т а н о в о к , как правило, являются переменными токами. Обычно эти токи достигают опасной для электродетонаторов величины при пробое изоляции в проводах электроустановки или в электроприемниках.

Токи утечки, так же как и тяговые блуждающие токи, могут

утечки, проникшего во взрывную сеть, зависит от типа электри­ ческой установки (с заземленной или изолированной нейтралью), от характера повреждения в установке (пробой изоляцип в одной или в двух фазах), от состояния защитного заземления установки, а также от того, где и с чем соприкасаются оголенные места проводов взрывной сети (с грунтом вблизи пли вдалп от заземления, с

При особо неблагоприятных условиях, например когда однооголенное место взрывной сети касается металлического предмета, имеющего электрический контакт с корпусом электрооборудования, у которого произошел пробой изоляции и неисправно заземление, а другое оголенное место сети касается грунта, ток в электровзрывной сети может достигать очень больших значений (десятков ампер). Однако такой случай маловероятен. Во всех других случаях, как показывают исследования МГИ, ток утечки, проникший во взрывную сеть, лежит в пределах от сотых долей ампера до 1 А. Таким образом, при соответствующих условиях токи утечки из электрических

Пути предотвращения преждевременных взрывов. На первый взгляд для предотвращения преждевременных взрывов от тяговых блуждающих токов и токов утечки было бы достаточным предъявить требование об обеспечении хорошей изоляции всех звеньев взрывной сети. Однако рассчитывать на неукоснительное н полное выполнение этого требования нельзя, так как не исключена возможность, что прп заряжании и забойке зарядов изоляция выводных проводов-, электродетонатора будет повреждена, некоторые скрутки проводов^ останутся неизолированными, а многократно используемые маги­ стральные провода будут иметь места с плохой изоляцией. Поэтому, кроме требований об обеспечении хорошей изоляции проводов, особенно их скруток, и о недопущении соприкосновения проводов взрывной сети с рельсами и другими металлическими предметами, необходимы еще п другие меры защиты. В связи с этим «Единые правила безопасности прп взрывных работах» для предотвращения преждевременных взрывов от тяговых блуждающих токов и токов утечки из электрических установок предписывают: электровзрывную сеть с самого начала монтажа до присоединения ее к прибору взры­ вания замыкатьнакоротко; все электроустановки, кабели, контактные провода и воздушные линии, находящиеся в пределах опасной зоны, где монтируется электровзрывная сеть, обесточивать с начала монта­ жа сети.

Для выполнения первого из этих требований выводные провода ЭД, вставляемых в боевики, должны быть предварительно замкнуты накоротко. В таком состоянии они должны находиться до включения их в смонтированную часть взрывной сети, противоположные концы которой также должны быть заранее замкнуты. В свою очередь, последняя может быть присоединена к следующей части сети также замкнутой накоротко и т. д. Должны быть замкнуты и магистральные провода до присоединения их к прибору взрывания.

Требование о замыкании накоротко взрывной сети вызывается стремлением зашунтировать электродетонаторы от блуждающих токов и токов утечки. Если места с поврежденной изоляцией нахо-

212

дятся и а магистральных проводах (точки А и В на рис. 92, а),. закорочпвание концов магистрали (оно условно обозначено пунктир­ ной линией между точками т и п) надежпо защищает ЭД, так как благодаря малому сопротивлению закороткп практически весь ток (показан стрелками) будет протекать через нее.

Однако, когда одно место с поврея^денной изоляцией находится на магистрали, а другое — между ЭД (точки А и D на рис. 92, б), замыкание магистрали накоротко лишь уменьшает ток, проходящий через ЭД. Если точка D будет находиться в середине группы ЭД,.

Таким образом, замыкание накоротко концов магистрали не во всех случаях обеспечивает должную защиту ЭД от тяговых блужда­ ющих токов и токов утечки. Полная защита ЭД была бы обеспечена лишь тогда, когда закорачивался бы каждый ЭД. Однако в этом случае перед взрыванием пришлось бы снимать закороткп, что сопряжено с опасностью взрыва во время выполнения этой операции.

В некоторых странах в магистраль включают несколько секцион­ ных переключателей, которые при выключении делят магистраль на участки и замыкают их накоротко. Прп этом первый переключа­ тель устанавливают в начале магистрали, а последний как можно ближе к ЭД, но в безопасном месте. В смешанных пучковых сетях,

213

кроме того, переключатель ставят в том месте, от которого отходит пучок групп электродетонаторов. Применение секционных переклю­ чателей облегчает выполнение требования о содержании взрывной сети в замкнутом состоянии до момента взрывания, а также улучшает защиту ЭД от блуждающих токов и токов утечки. Перед взрыванием see переключатели, начиная от последнего, должны быть поочередно включены.

Второе требование «Единых правпл безопасности при взрывных работах» — отключать в опасной зоне все электроустановки и кон­ тактный провод — преследует цель уменьшить величину тяговых блуждающих токов и токов утечки. Обычно такая мера весьма эффективна и приводит к снижению этих токов во много раз. Однако при наличии длинных рельсовых путей, металлических трубопро­ водов, бронированных кабелей и т. д. по ним могут заноситься высокие потенциалы от электротяговых и силовых установок, дей­ ствующих за пределами опасной зоны. Прп этом в шахтах и рудпиках

высокого потенциала п грунтом в ней могут появиться опасные токи, несмотря на выполнение требования «Единых правил безопас­ ности при взрывных работах» об отключении электротяговых и си­ ловых установок в пределах опасной зоны. Чтобы исключить воз­ можность заноса в зону расположения взрывной сети опасных потенциалов, в ряде случаев указанные установки пришлось бы обесточивать в радиусе 1—2 км, что, как правило, неприемлемо, поскольку это связано с полным пли частичным прекращением работ на большом участке.

Из изложенного следует, что выполнение всех требований «Еди­ ных правпл безопасности при взрывных работах», направленных на устранение преждевременных взрывов от электротяговых блужда­ ющих токов и токов утечки, не во всех случаях достаточно. Поэтому при ведении взрывных работ на объектах с откаткой контактными электровозами и оснащенных большим числом электрифицированных механизмов, а также на объектах, расположенных вблизи от электри­ ческих железных дорог, рекомендуется проверять, не может ли во взрывную сеть проникнуть .блуждающий ток или ток утечки, величина которого превышает допустимую. При использовании электродетонаторов нормальной чувствительности допустимым можно считать ток, равный 50 мА. Такой ток допускается «Едиными пра­ вилами безопасности при взрывных работах» при измерении сопро­ тивления электродетонаторов и электровзрывных сетей и совершенно не опасен. То, что допустимая величина тягового блуждающего тока

214

отключенных электротяговых и осветнтельно-спловых установках, расположенных в опасной зоне. Если и в этом случае ток в сети может быть больше 50 мА, взрывать электродетопаторы нормальной чувствительности опасно.

Для предотвращения преждевременных взрывов при наличии больших электротяговых блуждающих токов и токов утечки было предложено много способов [36, 52]. В настоящее время общепризна­ но, что наиболее надежно и просто эта задача решается прпмеиенпем электродетонаторов пониженной чувствительности. За рубежом такие ЭД получили широкое распространение.

Исследования, выполненные в МГИ, показали, что использованиеэлектродетонаторов пониженной чувствительности с безопасным током 1 А и импульсами воспла­ менения 25—50 А 2 - мс с большой вероятностью гарантируют от преждевременных взрывов, вызы­ ваемых тяговыми блуждающими токами и токами утечки. При ис­ пользовании таких ЭД не потребо­ валось бы выключать электротяго­ вые и осветительные установки и удалять людей из опасной зоны во время заряжания.

взрывных приборов (машинок) уменьшается, п для воспламенения большого числа ЭД пониженной чувствительности потребуются бо­ лее мощные взрывные приборы.

Измерение блуждающих токов и токов утечки. Чтобы проверить, не создают ли тяговые блуждающие токи и токп утечки из электри­ ческих установок опасность для электровзрывных сетей, измеряют разность потенциалов, создаваемую этими токами, а также величину тока, который может пройти через ЭД. К сожалению, единой и апро­ бированной методики для измерения этих величин до сих пор нет..

Р а з н о с т ь п о т е н ц и а л о в может быть измерена по следующим схемам (рис. 93): между разными точками грунта («грунт—

последними и грунтом («металл — грунт») и между разными металли­ ческими предметами («металл — металл»). При этом измерения обычно производят: у забоя, у места расположения взрывной станции

215

и па одном из участков между взрывной станцией и забоем. На карьерах разность потенциалов обычно измеряют в зоне расположе­ ния взрывной сети по схемам: «рельс — металл» и «металл — ме­ талл», а также по схеме «грунт — грунт». Последние измерения часто производят по двум взаимно перпендикулярным линиям, как у забоя, так и у взрывной станции. При этом расстояния между точками измерения берутся в пределах 50—100 м.

Прп измерении разности потенциалов по схеме «грунт — грунт» точные результаты могут быть получены лишь при использовании электронных вольтметров, обладающих очень большим внутренним сопротивлением (несколько мегом). Кроме того, при определении разности потенциалов создаваемых постоянными тяговыми блужда­ ющими токами, электроды, соединяющие вольтметр с точками грунта, между которыми она измеряется, должны быть неполяризующимися [21, 85]. Эти требования вызываются следующими причинами. Вольтметр с небольшим сопротивлением потребляет относительно большой ток. Этот ток, проходя через электроды, обладающие на контакте с землей большим сопротивлением (сотни ом), вызывает в них значительное падение напряжения, в результате чего показание вольтметра будет заниженным. Металлические элек­ троды, в отличие от неполярнзующнхся, в результате соприкосно­ вения с влажным грунтом создают э. д. с. поляризации, которая вносит погрешность в результат измерения, особенно, если изме­ ряемая разпость потенциалов мала.

Так как об опасности, создаваемой блуждающими токами и то­ ками утечки, обычно судят не по создаваемой ими разности потен­ циалов, а по току, который может проникнуть во взрывную сеть, прп ее измерении применяют более простые вольтметры постояннопеременного тока выпрямительной системы и металлические элек­ троды. Вольтметры этого типа имеют полупроводниковый выпрями­ тель и переключатель режимов работы. При установке переключателя в положение «переменный ток» выпрямитель включается и вольтметр будет реагировать иа переменный и постоянный ток, а при переводе переключателя в положение «постоянный ток» выпрямитель отклю­ чается и прибор будет действовать только при постоянном токе. Это позволяет измерить разпость потенциалов, созданную совместным действием постоянного блуждающего тока и переменного тока утечки или только блуждающим током.

пользовать латунные или стальные стержни диаметром 1 см, имеющие рабочую длину 0,5 м. Для контакта с землей этот электрод заби­ вают в грунт па 0,5 м, а для обеспечения контакта с металлическими

соприкосновении оголенных концов его выводных проводов с метал-

216

•относительной влажности атмосферы выше 70% электростатические заряды практически не накапливаются. Отеканию зарядов в землю способствует также ионизация воздуха.

Особо благоприятные условия для появления статического эле­ ктричества имеются в соляных шахтах вследствие незначительной влажности воздуха и большого количества легко электризующейся соляной пыли.

На открытых горных работах электростатические заряды на изо­ лированных от земли предметах, а также и на людях в резиновой обуви, могут возникать при пыльных бурях и снежных буранах, когда наэлектризованные песчинки и снежинки отдают им свои заряды. Потенциалы таких зарядов также могут достигать десятков киловольт.

Электростатические заряды с высокими потенциалами могут также возникать на белье и одежде из синтетических материалов.

Электродетонаторы могут получить электростатический заряд как прп соприкосновении жилы выводных проводов с наэлектризо­ ванными предметами, так и при нахождении их изолированных про­ водов в воздушном потоке частиц, имеющем объемный заряд. В по­ следнем случае возникает система, эквивалентная конденсатору, у ко­ торого одной обкладкой является объемный заряд, второй — жила

мета или находится в объемном заряде, а другой соединится с землей, -статическое электричество, полученное электродетонатором, стечет в землю, при этом через его мостик пройдет ток. Если возникший при этом импульс тока будет не меньше импульса воспламенения •ЭД, он сработает. В том случае, когда один или оба провода ЭД получают заряд, а контакт с землей имеет гильза, между мостиком и гильзой возникнет разность потенциалов. Если она окажется до­ статочно большой, между мостиком и гильзой (через воспламенительную головку и зазоры головка — гильза) произойдет разряд, при достаточном запасе энергии в эквивалентном конденсаторе это

и гильзой. У электродетонаторов ЭД-8-Э он лежит в пределах от 0 до 1,27 мм, у ЭД-8-Ж — от 0 до 1,37 мм. Исследования [81, 97] по­ казали, что прп подключении конденсатора емкостью 500 пФ к вы­ водному проводу и гильзе ЭД могут сработать: в случае отсутствия

-218

Электростатические заряды могут создавать разности потенциа­ лов, намного превышающие эти напряжения, вследствие этого оте­ чественные ЭД против статического электричества неустойчивы.

Особо благоприятные условия для возникновения преждевремен­ ных взрывов от статического электричества создаются при заряжа­ нии шпуров и скважин пневмозарядчпкамп. Согласно требованиям «Единых правил безопасности при взрывных работах» выводные про­ вода ЭД, находящиеся в шпурах (скважинах), должны быть замк­ нуты накоротко, а скрутка проводов не должна.соприкасаться с грун­ том. Гильза же ЭД имеет сообщение с землей через ВВ. Во время заряжанпя выводные провода будут находиться в потоке частиц, и аэрозоли ВВ, обладающих объемным электрическим зарядом. При этом, как это указывалось выше, образуется схема, эквивалентная двум последовательно соединенным конденсаторам, один пз которых соответствует системе объемный заряд — изоляция находящегося- в нем провода — жила этого провода, а второй соответствует системемостик ЭД — его воспламеиительный состав и зазоры между голов­ кой и гильзой — гильза, соединенная с землей. Ввиду малой ем­ кости эквивалентных конденсаторов разность потенциалов между мостиком и гильзой может быть более 10 кВ, поэтому возможен электрический разряд между ними и взрыв ЭД.

Предотвращение преждевременных взрывов от электростатиче­ ских зарядов достигается уменьшением электростатических зарядов- п создаваемой ими разности потенциалов до безопасной величины. За рубежом, кроме того, широко используются ЭД (см. § 6), устой­ чивые против статического электричества (антистатические электродетоиаторы).

Безопасными можно считать электростатические заряды, которыесоздают разность потенциалов не выше 600 В. Эта величина полу­ чена исходя из того, что отечественные ЭД могут воспламениться при разности потенциалов между выводными проводами и гильзой, в 1500 В и исходя нз необходимости иметь 2,5-кратный запас надеж­ ности. Разность потенциалов можно измерить при помощи электро­ статического или электронного вольтметра, включенного между но­ сителем электростатического заряда и землей.

Для уменьшения разности потенциалов, создаваемых электро­ статическими зарядами, принимают следующие меры: используют • шланги, сделанные из полупроводящей резины; применяют токосъемные устройства для отвода в землю статического электричества с устройств, сделанных из токонепроводящнх материалов (например, медные щетки, снимающие заряды с движущейся резиновой конвейер-- ной ленты); заземляют металлические детали и конструкции, на ко- , торые могут перейти электростатические заряды; увлажняют или ионизируют воздух в местах, где возникает статическое электричество. При использовании пиевмозарядчиков «Единые правила безопас­ ности при взрывных работах» [108] для предотвращения взрывов от -

219 *