книги из ГПНТБ / Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов

230 Взрывные работы

Работниками треста «Союзасбест» в 1955 г. был создан для такой же цели прибор ПС-А-55. Прибор состоит из полого метал­ лического цилиндра длиной 0,5 м и движущегося внутри этого цилиндра ударника с бойком. Детонирующий шнур первой очере­

ди взрывания подводится к одному концу цилиндра через хвосто­

вую гайку, а шнур второй очереди вместе с капсюлем-детонато­ ром подключается к другому концу черев специальный штуцер.

Под действием взрыва первого шнура ударник передвинется и

боек ударит по капсюлю-детонатору, вставленному в штуцер. Капсюль-детонатор взорвется и вызовет взрыв шнура второй очереди. Время хода ударника составит период замедления.

Длительность этого периода зависит от веса ударника.

Описанные приборы дают невысокую точность интервалов замедления. В связи с созданием новых отечественных электро­ детонаторов короткозамедленного действия (см. ниже) трудно предполагать, что подобные устройства будут находить примене­ ние в будущем.

§ 3. Электрический способ взрывания

Электрический способ взрывания .(электровзрывание) приме­ няют при проходке стволов шахт, а также при массовых взры­ вах глубоких скважин и камерных зарядов (при большинстве

массовых взрывов — в комбинации с детонирующим шнуром).

В шахтах, опасных по газу или пыли, применяют только элек­ трическое взрывание.

1.Подготовительные работы

Кподготовительным работам при электрическом способе

взрывания (электровзрывании) относятся: а) проверка электродетонаторов на проводимость тока; б) подбор электродетонато­ ров по сопротивлению; в) проверка проводников на исправность жилы и изоляции; г) изготовление патронов-боевиков. Все элек-

тродетонаторы перед выдачей их взрывникам должны быть под­ вергнуты наружному осмотру и проверены на проводимость тока (на целость мостика). При проверке на проводимость тока одно­ временно производится подбор электродетонаторов по величине сопротивления.

Онаружном осмотре электродетонаторов см. главу VIII.

Для проверки токопроводимости и подбора электродетонато­

ров по величине их сопротивления пользуются линейным взрыв­ ным мостиком или же другими аналогичными приборами при

величине тока не более 50 ма.

Подбор электродетонаторов по величине сопротивления не­ обходим для того, чтобы устранить отказы, вполне возможные в

случае попадания в одну электровзрывную сеть электродетона­ торов, сильно различающихся по своим сопротивлениям. Соглас­ но правилам безопасности, все электродетонаторы, взрываемые в одной цепи (серии), должны иметь одинаковое сопротивление

или должны быть подобраны так, чтобы разница в сопротивле­ нии не превышала 0,3 ом для электродетонаторов с константано­ вым мостиком и 0,5 ом для электродетонаторов с нихромовым мостиком.

Рис. 82. Взрывной мостик ЛМВ:

а — общий вид; б — панель управления

На рис. 82 показаны общий вид и панель управления взрыв­ ного мостика ЛМВ, применяемого для проверки электродетона-

торов и измерений их сопротивления.

Мостик измеряет сопротивления по двум шкалам: от 0,2 до 50 ом (зажимы 1 и 1м) и от 20 до 5000 ом (зажимы 1 и 16). Со­ противление электродетонаторов (малое сопротивление) изме­ ряют следующим образом. Открыв крышку мостика, освобож­ дают тормоз 4 стрелки гальванометра 5 путем перевода ручки в крайнее левое положение. Затем металлическим предметом на­ коротко замыкают зажимы 1 и 1м и нажимают на кнопку 2м.

наблюдая за отклонением стрелки гальванометра. Если стрелка

полностью отклонится от занимаемого положения, то это будет означать, что мостик исправен. Убедившись в этом, устанавли­ вают стрелку на нуль вращением цилиндра 6. После этого под­ ключают измеряемое сопротивление к зажимам 1 и 1м и пу­ тем вращения подвижной шкалы 3 добиваются установки стрел­

ки гальванометра на нуль. Когда это будет сделано, то на шкале

> 32 Взрывные работы

против риски Р можно прочесть величину сопротивления. Если стрелка не устанавливается на нуль даже тогда, когда шкала повернута до отказа, то это означает, что цепь оборвана и про­ водимости нет.

Измерение больших сопротивлений производится в том же порядке, как описано выше, но при этом пользуются зажимами 1 и 16 и кнопкой 26.

Подбор электродетонаторов по сопротивлению или провер­ ка их на токопроводимость должны производиться в специаль­ ном помещении подземного расходного склада или вблизи места раздачи ВМ (в здании подготовки или на открытом воздухе);

при этой операции в помещении или вблизи места испытаний одновременно не должно находиться более 100 штук электро­

детонаторов.

Проверяемый электродетонатор должен быть помещен в ме­ таллическую футерованную трубу или за щитом из досок тол­

щиной 50 мм, расположенных не менее чем в 5 м от лица, вы­ полняющего данную работу.

После измерения все электродетонаторы с поврежденными

мостиками накаливания или с несоответствующим сопротивле­ нием отбирают и уничтожают.

Провода, применяемые при электровзрывании, проверяют пе­

ред употреблением на исправность жилы и изоляции. Провер­ ка на исправность жилы производится путем измерения сопро­

тивления проводов при помощи омметра; оно должно соответст­

вовать паспортному или же величине сопротивления, рассчитан­

ной по формуле

I—длина провода, лг; %р— диаметр провода, мм.

В формулу (105) при практических расчетах вводят еще ко­

эффициент 1,1—увеличивают результат на 10% для учета до­ полнительного сопротивления изгибов и сростков.

Для проверки исправности изоляции бухту или катушку про­ вода опускают в металлическую ванну с подкисленной водой так, чтобы концы провода в воду не погружались. К одному за­ жиму омметра присоединяют концы провода, а к другому — кор­ пус металлической ванны. Изоляция считается исправной, если после 30 мин. пребывания в ванне омметр показывает сопротивле­ ние более 3000 ом. В зависимости от назначения провода, при­

меняемые при электровзрывании, можно разделить на 3 основ­

ные категории:

1)концевые — неразъемно связанные с электродетонаторами

(диаметр этих проводов 0,5 мм, длина 1,5—2,5 м);

2)соединительные —служащие для соединения электроде-

тснаторов между собой или с магистральными проводами (диа­ метр этих проводов равен 0,6—0,8 мм);

3)магистральные — идущие от главного взрывного рубиль­ ника до места расположения зарядов (сечение этих проводов:

должно быть не менее 0,75 мм2 при взрывании шпуров и не ме­ нее 1,5 мм2 при взрывании камерных или скважинных зарядов).

Вкачестве магистральных и соединительных применяют только провода с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией.

Концевые провода — медные. Они бывают с изоляцией: а) из двухслойной парафинированной хлопчатобумажной пряжи (для работы в сухих забоях); б) из резины (для работы в мокрых забоях); в) из полихлорвинила (для работы в мокрых забоях).

К подготовительным работам при электровзрывании отно­ сится также изготовление патрона-боевика. Для скважинных и камерных зарядов патроны-боевики должны изготовляться в специально отведенном месте, не ближе 50 м от места заря­ жания. При проходке и углубке стволов шахт разрешается изго­

товлять патроны-боевики на поверхности в зарядных будках,

отстоящих от ствола шахты не менее чем в 100 м. Патроны-бое­ вики изготовляются только в количестве, необходимом для дан­ ного взрыва; готовить их в запас нельзя.

Порядок изготовления патрона-боевика в основном такой же, как при огневом взрывании. Отличие состоит в том, что для предотвращения выдергивания электродетонатора из боевика на

патроне затягивают петлю так, как это показано на рис. 83.

Для затягивания петли с одного торца патрона ВВ прокалывают косое отверстие деревянной палочкой, через которое пропускают петлю концевых проводов детонатора, а затем затягивают про­ вода в обратную сторону. После этого в центре патрона поме­ шают электродетонатор.

боевики, находиться при спуске не должен. Скорость движения клети по стволу при спуске не должна превышать 1 м!сек.

2. Монтаж электровзрывной сети

Участок выработки, где монтируется электровзрывная сеть, должен быть обесточен с момента доставки электродетонаторов

до производства взрыва. На время заряжания и монтажа элект-

234 Взрывные работы

ровзрывной сети запрещается движение контактных электрово­ зов на участке производства взрыва. Эти меры необходимы, что­ бы устранить возможность случайного взрыва от блуждающих токов.

Монтаж магистральных и соединительных проводов в за­ боях (за исключением забоев проходки стволов шахт) обычно

предшествует заряжанию шпуров. Это делается для того, чтобы

Рис. 83. Способ изготовления патрона-боевика при электрическом взрывании

по окончании заряжания можно было сразу присоединить про­ вода детонаторов к сети. До момента присоединения их к сети концевые провода электродетонаторов должны быть замкнуты

накоротко. Два конца проводов смонтированной электровзрыв-

нсй сети, а также концы магистральных проводов тоже должны быть замкнуты накоротко до момента присоединения их к про­ водам-питателям.

Электровзрывную сеть всегда делают двухпроводной. Исполь

зование воды или земли в качестве одного из проводов запре­ щается.

В электровзрывных сетях применяют три основных типа сое­ динений: последовательное, параллельное и смешанное.

При последовательном соединении (рис. 84, а) концевые провода электродетонаторов соединяют между собой так, что образуется одна последовательная цепь. Оставшиеся

два конца— от первого и от последнего электродетонаторов —

присоединяют при помощи соединительных проводов к двум кон­ цам магистральных проводов.

Параллельное соединение имеет основные разновид­ ности — пучковое и ступенчатое соединения. При пучковом

Рис. 84. Типы соединений электровзрывн'ой сети

соединении (рис. 84, б) одни концы проводов от электроде­ тонаторов собирают вместе и подключают к одному проводу ма­ гистрали, а другие концы, также соединенные вместе, подклю­ чают ко второму проводу магистрали. Таким образом, все элек­ тродетонаторы подключаются к одним и тем же точкам маги­ страли. При ступенчатом соединении (рис. 84, в) электроде­

тонаторы подключают к магистральным проводам в разных точ­

ках независимо один от другого.

Смешанные соединения бывают: а) последовательно­ параллельными (рис. 84, г), б) параллельно-последовательными.

В принципе они представляют комбинации первых двух способов соединений. При первом из этих двух смешанных типов электро­

взрывных сетей электродетонаторы в группах соединяются после­

236 Взрывные работы

довательно, а группы включаются в сеть параллельно, при вто­ ром типе — наоборот: в группах электродетонаторы включаются паралелльно, а группы между собой соединяются последова­ тельно.

При параллельно-ступенчатом соединении, а также при сме­ шанных соединениях большого количества зарядов, например при проходке стволов шахт, пользуются так называемыми а н -

т е н н а м и, представляющими собой два параллельных неизоли­ рованных (голых) проводника диаметром 1,5—1,7 мм, располо­ женных параллельно плоскости забоя и прикрепленных к стенкам

выработки или к забою посредством деревянных колышков. Наиболее простым типом соединения является последова­

тельное. Однако этот способ имеет некоторые недостатки. В част­ ности, при плохом подборе электродетонаторов по сопротивлению может случиться, что наиболее чувствительный электродетонатор

взорвется раньше других и разомкнет цепь, что вызовет отказы. При взрыве небольшого количества зарядов последователь­ ное соединение является наиболее выгодным в отношении про­ стоты расчета, проверки исправности сети, расхода проводов и

простоты монтажа сети.

Параллельно-пучковое соединение рационально при ограни­ ченном количестве и кучном расположении зарядов; в противном случае неизбежен большой расход проводов.

При параллельно-ступенчатом соединении сопротивление сети будет изменяться по мере удаления от источника тока, что обус­ ловливает прохождение тока большой силы через ближайший

к источнику тока электродетонатор. Это является отрицательным фактором и может привести к отказам.

Смешанное соединение применяют преимущественно при больших количествах взрываемых за один прием зарядов, а так­ же когда отдельные группы зарядов расположены на значитель­

ном расстоянии одна от другой. В последнем случае наиболее удобно последовательно-параллельное соединение; при этом необходимо стремиться, чтобы сопротивление всех групп было по возможности одинаковым.

Достоинством смешанного соединения является возможность либо использования менее мощного источника тока, либо взрыва­ ния большего, чем при параллельном и последовательном соеди­ нениях, количества зарядов от одного и того же источника.

При всех типах соединений запрещается монтировать элек-

тровзрывную сеть в направлении от источника тока или вклю­ чающего ток устройства к заряду.

3. Элементы теории электровзрывания

Важнейшую роль при электровзрывании играет обеспечение условий безотказного взрывания всех включенных в сеть элект­

родетонаторов. Для этого требуется знать основы теории дейст­

вия и характеристики электродетонаторов.

Как известно, согласно закону Джоуля, количество тепла, выделяемого током при прохождении по проводнику, определяет­

Необходимое количество тепла для нагревания мостика нака ливания электровоспламенителя до температуры Т составляет

у — плотность материала мостика; dnp —диаметр мостика;

I — длина мостика.

Приравняв между собой выражения (107) и (108) и пренебре­

гая значением То как относительно малой величиной по сравне­ нию с Т, получим после простейших преобразований

в ампер-квадрат-секундах (а2 ■сек). Эта величина является весь­ ма важной величиной в теории электровзрывания. Вследствие незначительности времени t протекания тока по мостику нака­ ливания эту величину обычно выражают в миллиампер-квадра г- секундах (ма2 ■ сек).

Зная необходимую величину импульса тока для электродето­ наторов данного типа, можно определить величину тока, который нужно пропустить через мостик накаливания для нагревания его до требуемой температуры в течение заданного времени.

Уравнение (109) доказывает, что температура нагревания мо­

стика тем выше, чем больше удельное сопротивление материала

238 Взрывные работы

мостика и чем меньше его плотность и теплоемкость, а также чем меньше диаметр мостика. Последняя величина оказывает осо­ бенно большое влияние, так как диаметр входит в уравнение в

четвертой степени.

Характеристика современных электродетонаторов слагается из следующих основных величин: сопротивления электродетонатора R, максимального безо­ пасного тока Л>езсп> импульса воспламенения Ав, времени воспламенения

времени передачи Q, минимального безотказного тока /Мин-

Сопротивление электродетонатора слагается из сопротивлений мостика на­

каливания и концевых проводов. У современных электродетонаторов оно на­ ходится в пределах от 0,65 до 2 ом.

Максимальным безопасным током называется верхний предел постоянного

тока, не вызывающий взрыва электродетонатора. По данным некоторых иссле­ дователей (А. И. Лурье и М. И. Озерного) величина максимального безопас­ ного тока находится в пределах от 0,3 до 0,5 а.

Для большей гарантии, а также для предотвращения возможности раз­ ложения воспламенительного состава в измерительных приборах применяют

вающее взрыв электродетонатора, м/сек.

По величине импульса воспламенения можно определить необходимую

воспламеняющую силу тока при заданном времени воспламенения и, наобо­ рот, — время воспламенения при заданной силе тока.

Величина, обратная импульсу воспламенения, называется чувствитель­ ностью электродетонатора Ss ;

Sb =

При малых значениях тока имеют место непроизводительные потери теп­ ла, в связи с чем увеличивается импульс воспламенения.

Исследования показали, что промышленные электродетонаторы дают раз­ брос импульса воспламенения; в связи с этим необходимо при групповом взрывании электродетонаторов применять значительно увеличенный ток.

Время воспламенения определяет период времени с момента включения

тока до момента вспышки воспламенительного состава. Это время тем боль­

ше. чем больше диаметр мостика накаливания, чем меньше его длина и со­ противление материала мостика и чем выше температура вспышки воспламе­ нительного состава.

Время передачи характеризует период времени, который протекает с мо­ мента вспышки воспламенительного состава до момента взрыва электродето­ натора. Это время зависит от свойств воспламенительного состава, от разме­ ров воспламенительной головки и от давления, при котором протекает горе­ ние воспламенительного состава. По данным А. И. Лурье, время передачи для современных электродетонаторов колеблется от 5 до 20 мсек, а по данным

заводов — до 61 мсек.

Практическое значение этой величины заключается в том, что благодаря

наличию некоторого времени передачи имеется возможность взрывать группы последовательно соединенных электродетонаторов, обладающих разной чув­ ствительностью.

Минимальный безотказный ток .представляет наименьшую величину тока, обеспечивающую безусловное взрывание электродетонатора. Эта величина оп­ ределяется: импульсом воспламенения и заданным временем воспламенения. Она имеет важное практическое значение, так как по ней устанавливают не­ обходимую величину тока, гарантирующую вполне надежное взрывание оди­ ночных электродетонаторов, а также электродетонаторов, соединенных в груп­ пы параллельно.

В результате специальных исследований установлено, что для взрывания,

одиночных электродетонаторов минимальный безотказный ток составляет в случае использования постоянного тока 1,38 а, переменного—1,47 а (при ус­ ловии прохождения тока через электродетонатор в течение не менее чем' 100 мсек). В отношении максимальной величины тока для безотказного взры­ вания электродетонаторов ограничений нет.

Величина минимального безотказного тока, установленная для одиночных электродетонаторов, неприменима для электродетонаторов, соединенных в

группы последовательно, так как в последнем случае необходимо, чтобы до разрыва цепи (до перегорания наиболее чувствительного мостика) через нее успел пройти импульс тока, не меньший импульса воспламенения наименее чувствительного электродетонатора.

меньшим импульсами воспламенения, т. е. целесообразность уменьшения раз­ броса значений импульсов. Как отмечено выше, это достигается при увеличе­ нии тока в цепи.

Гарантийную величину постоянного тока для современных электродето­ наторов при групповом взрывании считают равной 2 а, а переменного—2,5 а. Более высокое значение гарантийной величины переменного тока объясняется тем, что переменный ток изменяется по закону синуса.

4. Расчет электровзрывной сети

Расчет электровзрывной сети сводится к определению величи ны тока, проходящего через мостик накаливания электродетона­ торов; это необходимо для установления условий безотказного взрывания последних. Очевидно, электровзрывная сеть может быть безотказно взорвана при условии, если при данной схеме соединения через каждый электродетонатор будет проходить ток не менее 2 а в случае взрывания постоянным током и не менее 2,5 а при взрывании переменным током.