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

к максимальному); они могут быть с ионным или с полупроводнико­ вым включающим элементом.

Автономные приборы взрывания выпускают во взрывобезопасном исполнении (для шахт, опасных по газу или пыли) пли нормаль­ ном исполнении (для открытых работ и для шахт, ие опасных по газу или пыли). Сетевые взрывные приборы обычно имеют нормальное исполнение, реже — взрывобезопасное (в некоторых странах их при­ меняют в шахтах, опасных по газу).

В настоящее время наиболее распространены автономные конден­ саторные взрывные приборы и машинки. В ряде случаев исполь­ зуются и высокочастотные взрывные приборы. За рубежом приме­ няют также и дииамоэлектрические взрывные машинки. Из сетевых взрывных приборов широко применяют приборы с прямым включе­ нием тока, а также выпрямительные и конденсаторные приборы.

§ 8. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АВТОНОМНЫМ ПРИБОРАМ ВЗРЫВАНИЯ

К автономным приборам взрывания (взрывным машинкам и при­ борам) предъявляются следующие требования, принятые Между­ ведомственной комиссией по взрывному делу.

1. Приборы взрывания должны конструироваться исходя из ти­ поразмеров (по числу взрываемых ЭД), приведенных в табл. 10.

Т а б л и ц а 10

Тип А (для шахт опасных по газу или пыли)

Тип Б (для открытых работ и шахт, не опасных по газу или пыли)

2000—3000

2. Сопротивление взрывной сети, при котором должно взрываться максимальное число ЭД (из указанных в табл. 10), выбирается в со­ ответствии с сопротивлениями ЭД, предусмотренными ГОСТ 9089—63.

61

3. При последовательном соединении ЭД за среднее расчетное сопротивление одного ЭД рекомендуется принимать 3 Ом.

4. Приборы взрывания типа А должны обеспечивать в каждой последовательной группе ЭД постоянный импульс тока 3 А2 -мс, независимо от сопротивления группы. Нестабилизировапные им­ пульсы тока могут допускаться только для взрывных машинок п при­ боров с пскробезопасными параметрами (например, высокочастотные приборы ИВП-1/12. Прп этом импульс тока в каждой последователь­ ной группе ЭД должен быть не менее 3 А 2 - мс при максимальном со­ противлении взрывной цепи. Ток в конце импульса (величиной 3 А2 -мс) должен быть не менее 1 А в приборах взрывания, рассчи­

5.Приборы взрывания, предназначенные для шахт, опасных по газз'' пли пыли (взрывобезопасные), должны быть снабжены устрой­ ствами опережающего ограничения импульса тока, обеспечивающими отключение взрывной сетп от источника тока или приведение пара­ метров спстемы к нскробезопасным за время не более 4 мс с момента начала посылки импульса.

6.У искробезопасных взрывных приборов должны быть нскробезопасные параметры выходных цепей с учетом параметров взрыв­ ных линий с коэффициентом безопасности 2,5.

7. Приборы взрывания типа А должны безотказно работать прп

8. Конструкция приборов взрывания должна обеспечивать при­ ведение их в действие п подачу импульса тока специальным съемным ключом.

9. В конденсаторных взрывных приборах и машинках снятие ключа должно сопровождаться разрядом конденсатора-накопителя не более чем через 10 с после снятия ключа или снятие ключа должно быть возможным только при разряженном конденсаторе. После по­ дачи импульса остаточное напряжение на конденсаторе-накопителе должно сниматься автоматическим переключением конденсатора на разрядный резистор.

10. Приборы взрывания должны быть снабжены индикаторами готовности к действию или иметь автоматические устройства, исклю­ чающие возможность подачп импульса тока до готовности прибора

кдействию.

11.Конденсаторные взрывные машинки должны оставаться в со­ стоянии готовности к действию не менее 6 с после прекращения вра­ щения ручки генератора.

12.Желательно, чтобы приборы взрывания имели автоматиче­ ский контроль сопротивления взрывной цепи или встроенный омметр.

13.Конденсаторные взрывные приборы и машинки должны иметь контроль напряжения конденсатора-иакопителя.

62

14. Длительность импульса тока и подачи импульса во взрывную сеть желательно ограничивать прн помощи устройств, не имеющих подвижных частей.

15. Приборы взрывания должны выдерживать испытание на тряску и вибрацию в течение 30 мин с ускорением 8g и частотой 80— 70 колебаний в минуту, а также па удары при 3—5 сбрасываниях

свысоты 1 м на войлочную пластинку толщиной 10 мм.

16.Оболочки приборов взрывания для шахт, опасных по газу или пыли, должны изготовляться из материалов, ие опасных в от­ ношении искр трения (например, из пластмассы). Изготовление обо­ лочек из алюминия и его сплавов запрещается.

Требование иметь в приборах взрывания, предназначенных для шахт, опасных по газу или пыли, устройство для автоматического отключения взрывной сети от источника тока (см. п. 5) вызвано следующими соображениями. При взрыве разлетающиеся куски угля, руды или породы могут повредить взрывную сеть, что может вы­ звать замыкание ее проводов. Если при этом взрывная сеть будет на­ ходиться под напряжением, то при таком замыкании образующиеся электрические искры могут вызвать взрыв метано-воздушной смеси. В связи с этим сеть до повреждения должна быть отключена от источ­ ника тока. При использовании конденсаторных взрывных приборов и машинок искрения не будет и в том случае, если к моменту повре­ ждения сети конденсатор-накопитель практически полностью раз­ рядится, т. е. параметры системы станут нскробезопасными. Взрыв­ ная сеть может быть повреждена разлетающимися кусками не раньше чем через 4 мс после начала посылки импульса тока в сеть.

Требование, чтобы импульс тока, посылаемый приборами взры­ вания во взрывную сеть, оставался постоянным, т. е. независимым от ее сопротивления (см. п. 4), объясняется следующим. При низком сопротивлении последовательной взрывной сети, т. е. при малом числе ЭД в пей, ток в сети будет большим. Это вызовет быстрое сра­ батывание ЭД и, как следствие этого, быстрый взрыв зарядов ВВ *. В результате сеть может быть повреждена разлетающимися кусками угля, руды, породы и т. п. раньше, чем сеть будет отсоединена от источника тока устройством опережающего отключения. При этом возможны появление электрических искр и взрыв метано-воздушной смеси. При постоянном импульсе тока такие явления возникнуть не могут.

Изложенное справедливо в том случае, если напряжение источ­ ника тока некоторое время сохраняется, как, например, у динамоэлектрических взрывных машинок. В отлнчие от этого в конденса­ торных машинках и приборах напряжение при разряде падает и тем быстрее, чем меньше будет сопротивление взрывной сети. Вследствие этого, несмотря на малое время срабатывания ЭД в сети с низким сопротивлением, конденсатор-накопитель у применяемых на практике

* При постоянном токе более 10 А время срабатывания ЭД может быть меньше 0,1 мс.

63

приборов взрывания успевает полностью или почти полностью разрядиться раньше разрыва сети разлетающимися кусками. Этим, по-впднмому, п объясняется, почему в настоящее время ни в СССР,

ни за рубежом конденсаторные приборы и машинки с постоянным импульсом тока промышленностью серийно не выпускаются, хотя схемы таких приборов разработаны.

§ 9. АВТОНОМНЫЕ ПРИБОРЫ ВЗРЫВАНИЯ

Из автономных приборов взрывания наибольшее распростране­ ние имеют конденсаторные взрывные приборы и машинки. До недав­ него прошлого наша промышленность выпускала динамо электриче­ ские взрывные машинки ПМ-1, ПМ-3, ПМ-ЗГ и ВМ-10 [10], которые применяются до сих пор. В настоящее время в СССР изготовляются только конденсаторные взрывные приборы и машинки, а также высо­ кочастотные пскробезопасные взрывные приборы. Однако во многих странах выпуск динамоэлектрическпх машинок продолжается.

Конденсаторные взрывные приборы н машпшш

Прпнцпп действия конденсаторных взрывных приборов п машинок.

В конденсаторных взрывных приборах и машинках источником тока

вичного источника энергпн, и в быстрой (в течение нескольких миллисекунд) отдаче запаса

энергии во взрывную сеть. Вследствие этого мощность, посылаемая взрывным прибором (машинкой) во взрывную сеть, будет в несколько тысяч раз больше мощности, получаемой при зарядке, что позволяет при помощи маломощного, а следовательно, малогабаритного и лег­ кого источника энергии воспламенять большое число ЭД.

При включении ключа Кн1 от источника постоянного тока ИПТ будет заряжен конденсатор-накопитель Сн , а при нажатии на кнопку Кн2 — конденсатор будет разряжен на взрывную сеть.

Разряд конденсатора протекает весьма быстро и начинается сразу после подключения к конденсатору взрывной сети при практически максимальном токе. Конденсатор-накопитель моя^ет быть рассчитан на отдачу количества энергии, которое необходимо для взрывания ЭД. Вследствие этого конденсаторные приборы и машинки по сравнению с дииамоэлектрическими имеют следующие преимущества: простое

64

устройство и большую надежность действия (не нужен мощный гене­ ратор, не нужны ни пружина, ни передаточный механизм, ни первый конечный контакт); параметры прибора могут быть приведены к нскробезопасным без использования движущихся механических устройств; небольшой удельный вес и низкий удельный объем; могут быть изго­ товлены на большую производительность (для одновременного взры­ вания более тысячи ЭД) при весе и габаритах, приемлемых для переносных аппаратов; могут бить снабжены светосигнальным устрой­ ством, позволяющим контролировать исправность прибора и готов­ ность его к взрыванию; позволяют взрывать сети не только с по­ следовательным, но с параллельным и со смешанным соединением ЭД; могут быть соединены между собой параллельно, что позволяет при помощи нескольких приборов относительно небольшой производи­ тельности взрывать весьма большое число ЭД.

Устройство конденсаторных взрывных приборов и машинок.

Конденсаторные взрывные приборы и машинки состоят из конден­ сатора-накопителя, зарядного устройства и взрывного переключа­ теля. Кроме того, многие конденсаторные приборы и машинки снаб­ жены светосигнальным устройством для подачи сигналов о заряжании конденсатора-накопителя до заданного напряжения.

К о н д е н с а т о р - н а к о п и т е л ь должен иметь номиналь­ ное напряжение не ниже расчетного. В современных конденсатор­ ных приборах и машинках конденсатор-накопитель обычно заря­ жается до нескольких сотен, а в ряде случаев и до нескольких тысяч вольт. Хотя повышение напряжения позволяет использовать конден­ сатор меньшей емкости и получать более быстрый его разряд, при­ менять очень большое напряжение нежелательно, так как это может привести к пробою изоляции проводов ЭД и магистрали. Поэтому напряжение выше 1000 В применяют лишь в приборах и машинках, предназначенных для взрывания очень большого числа последова­ тельно включенных ЭД или ЭД пониженной и весьма низкой чув­ ствительности.

Во взрывных приборах и машинках применяют металло-бу- мажные конденсаторы, так как они работают достаточно надежно при положительных и отрицательных температурах и при больших напряжениях. Электролитические конденсаторы, не имеющие таких свойств, во взрывных приборах и машинках применять не рекомен­ дуется.

конденсатора-накопителя от батарей и с преобразователем напряже­ ния. При использовании зарядных устройств первого типа конден­ сатор обычно заряжается от малогабаритных (галетных) гальваниннческих батарей, напряжение которых равно расчетному напря­ жению конденсатора-накопителя. Зарядное устройство второго типа состоит из одного — трех последовательно соединенных обычных элементов (КБС и др.), из релаксационного генератора, преобразу­ ющего низкое постоянное напряжение батареи в повышенное

переменное, и из схемы удвоения и выпрямления, которая дает на­ пряжение постоянного тока в несколько сотен вольт.

Зарядное устройство у конденсаторных в з р ы в и ы х м а ш и - н о к состоит из маломощного генератора с ручным приводом, из по­ вышающего трансформатора пли автотрансформатора и из схем умножения и выпрямления напряжения. В ряде случаев трансфор­ матор (автотрансформатор) в зарядном устройстве отсутствует.

У генераторов, применяемых в конденсаторных машинках и име­ ющих ротор в виде постоянного магнита, нет контактных колец н щеток, поэтому они очень надежны в работе.

Используемый в зарядном устройстве взрывного прибора релаксационный генератор п схема удвоенпя и выпрямления напряжения устроены и действуют следующим образом.

Р е л а к с а ц и о н н ы й г е н е р а т о р РГ (рис. 33) состоит нз

в цепь базы Б транзистора, а обмотка 01 — в цепь его коллектора К. С обмот­ ки 02 (выходной) снимается переменное напряжение, создаваемое генератором.

Упрощенно работу генератора можно представить так: прп включении ключа В через делптель Rl — R2 будет протекать ток / д , который на рези­

сторе R1 вызовет падение напряжения £/д , при этом точка I получит отрицатель­ ный потенциал по отношению к эмиттеру Э транзистора. Такой же отрицательный потенцпал будет н на его базе Б. Вследствие этого транзистор откроется * и через обмотку 01 начнет протекать ток 7К , который будет быстро нарастать п увеличит магнитный поток в сердечнике трансформатора, что создаст в обмотке ОО э. д. с. Е0, которая также нарастает.

* Трапзпстор типа р — п — р открыт (пропускает ток), когда его база имеет отрицательный потенцпал по отношению к эмиттеру, п заперт прп положи­ тельном потепцпале на базе.

66

Допустим, что в течение первого полупернода точка 6 обмотки 02 имеет положительный потенциал, а точка 8 — отрицательный*. При этом диод Д1 будет открыт, а дпод Д2 закрыт. Вследствие этого в течение первого полупериода происходит зарядка копдепсатора Св до амплитудного значения напряжения обмоткп 02 с полярностью, показапной на рпс. 33.

Во время второго полупериода точка 6 получит отрицательный потенциал. При этом дпод Д1 будет закрыт, а дпод Д2 — открыт и через него конденсаторнакопитель Са будет заряжаться от последовательно соединенных между собой обмоткп 02 а заряженного конденсатора Сй. В результате происходящего прп этом сложения напряжений обмотки 02 и конденсатора Св конденсатор-накопи­ тель зарядится до двойного значения амплитуды напряжения обмотки 02, т. е. рассматриваемая схема даст удвоение напряжения.

В з р ы в н о й п е р е к л ю ч а т е л ь предназначен для вклю­ чения конденсатора-накопителя на зарядку и для присоединения его к взрывной сети в момент

Взрывобезопасные при­ боры и машинки (для шахт, опасных по газу или пыли) должны обеспечивать опере­ жающее отключение взрыв­ ной сети или приводиться в

искробезопасное состояние (см. § 8, гл. I I ) . Если применяется опе­ режающее отключение, взрывные приборы и машинки снабжаются взрывным переключателем с миллисекундным механическим замыка­ телем. Он подключает конденсатор-накопитель к взрывной сети на 2—4 мс, после чего присоединяет к нему разрядный резистор.

Если взрывной прибор или машинка приводится в искробезопас­ ное состояние, применяется переключатель без миллисекундного замыкателя и шунтирующий резистор Rm, включенный параллельно конденсатору-накопителю (рис. 34). Сопротивление шунтирующего резистора выбирается таким, чтобы при самых неблагоприятных условиях (при разомкнутой взрывной сети) конденсатор-накопитель полностью разряжался не более чем за 4 мс. Применение шунтиру­ ющего резистора вместо миллисекундного механического замыка­ теля, имеющего движущиеся части, значительно повышает надеж­ ность действия взрывных приборов (машинок). Кроме того, отпадает необходимость измерять длительность импульса тока взрывных при­ боров (машинок), для чего требуются относительно сложные и доро­ гие измерительные приборы.

* Показанные на рпс. 33 знаки полярностп без скобок относятся к одному полупериоду (например, нечетному), а в скобках — к другому (например, четному).

68

В некоторых взрывных машинках конденсатор-накопитель к взры­ вной сети подключается не переключателем, а газовым разрядником с напряжением зажигания, близким к расчетному напряжению кон­ денсатора. После заряжания конденсатора до расчетного напряжения разрядник сработает и через него энергия, запасенная в конденса­ торе, пройдет во взрывную сеть. При использовании разрядника исключается возможность произвести взрывание раньше полного заряжания конденсатора.

Во взрывобезопасных машинках с газовым разрядником преду­ сматривается блокирующее устройство, которое при вращении ру­ коятки генератора после разрыва взрывной сети предотвращает подачу в сеть повторного импульса напряжения.

Светосигнальные устройства у конденсаторных взрывных при­ боров и машинок применяют прямого действия и релаксационные.

Светосигнальное устройство прямого действия состоит из неоно­ вой лампочки Л и резистора /?д . Во взрывных машинках оно обычно подключается к первичной обмотке трансформатора Тр (рис. 35, а). Если при этом номинальное напряжение генератора Г ниже потен­ циала зажигания лампочки *, в первичной обмотке трансформатора предусматриваются дополнительные витки w' (рис. 35, а). Тогда напряжение на ламночке будет выше, чем у генератора. Схема рас­ считана так, чтобы напряжение на лампочке становилось равным ее потенциалу зажигания при зарядке конденсатора-накопителя до расчетного напряжения. При этом лампочка загорается и светится при вращении рукоятки генератора. С прекращением вращения ру­ коятки лампочка гаснет, несмотря на то, что конденсатор-накопитель заряжен до рабочего напряжения. Поэтому, если взрывание произ­ водится не сразу после зарядки конденсатора, перед взрыванием следует несколько раз повернуть рукоятку, чтобы по свечению лам­ почки убедиться, что взрывная машинка готова к действию.

* У наиболее распространенных миниатюрных неоновых лампочек потен­ циал зажигания равен 80—90 В.

69