книги из ГПНТБ / Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов
.pdf240 |
Взрывные работы |
Расчет электровзрывной сети ведут следующим порядком: 1) определяют сопротивление каждой ветви;
2)подсчитывают сопротивление магистральных проводов;
3)вычисляют общее сопротивление электровзрывной сети;
4)определяют величину тока в магистрали;
5)подсчитывают величину тока в ветвях и в отдельных элек тродетонаторах.
Полученные расчетные значения величин тока в электродето наторах должны быть не меньше гарантийного значения, необхо димого для безотказного взрывания.
Величину тока в электровзрывной сети определяют по извест
ной формуле, вытекающей из закона Ома:
R — г0 ’ |
(И5) |
|
где 1 — величина тока, а; Е — напряжение на зажимах источника тока, в;
R— общее сопротивление электровзрывной сети, ом-, г0 — внутреннее сопротивление источника тока, ом.
Внутреннее сопротивление источника тока г0 учитывают при
использовании взрывных машинок, при взрывании же от сети оно не учитывается.
Общее сопротивление электровзрывной сети зависит от схе-
мы соединения.
При последовательном соединении общее сопротивление
электровзрывной сети 7?ПОсл определяют по формуле |
|
Rnocn ~ Rпр ~г 4гг, |
(1^6) |
где Rnp —сопротивление магистральных и соединительных про водов, подводящих ток к электродетонаторам, ом;
г—сопротивление одного электродетонатора с концевыми проводами, ом;
п-—число электродетонаторов в сети.
Величина тока в каждом электродетонаторе i равна при пос
ледовательном соединении величине тока в сети 1ПОСЛ |
и рассчи |
|||
тывается по общей формуле (115) |
|
|
||
; |
г |
Е |
, |
|
- |
■'поел “ |
„ |
|
|
|
|
''поел : го |
|
|
При параллельном соединении сопротивление электровзрыв- |
||||
ной сети определяют по формуле |
|
|
|
|
|
Rnap ~ Rnp Н |
~. |
(117) |
Величина тока в сети соответственно будет равна
I =____£____ .
ЭР Rnap + ro
Способы взрывания зарядов |
24 f |
Ток же в каждом электродетойаторе составит |
|
г - |
(118) |
При смешанном последовательно-параллельном |
соединении |
сопротивление сети будет равно |
|
Ясм = ЯпР+—, |
(Н9) |
ni |
|
где «1 — число электродетонаторов в одной группе;
пг — число групп.
Величина тока в сети составит
Ясм + Го ’
а в электродетонаторе
(120)
m
Аналогично рассчитывают и смешанное параллельно-после довательное соединение. Приведенные формулы для смешанных
соединений применимы в тех случаях, когда число электродетона торов во всех группах одинаково. Если же число электродетона торов в разных группах смешанного соединения не одинаково, то расчет несколько осложняется.
Пример При проходке ствола |
шахты диаметром 6 |
м на глубине 200 м |
|||
шпуры |
расположены |
по четырем |
концентрическим |
окружностям: в первом |
|
круге |
10 шпуров, во |
втором — 19, |
в третьем — 28 и |
в |
четвертом — 38. Всего |
95 шпуров. Сопротивление каждого электродетонатора с концевыми прово дами 2 ом.
Решить, можно ли взорвать за один прием все эти шпуры от сети пе ременного тока напряжением 220 в и какой способ соединения в данном слу чае приемлем.
Решение. 1. Определяем сопротивление проводов. Принимаем, что для магистрали использован медный двухжильный кабель длиной 220 м с сечени
ем каждой жилы 2,5 мм2. Сопротивление магистральных проводов |
Rm |
будет |
|
согласно формуле (105) равно |
|
|
|
I |
220-2 |
|
|
Ям = р—-1,1 =0,0175- ———-1,1 =3,4 ом. |
|
|
|
S |
2,5 |
|
|
Сопротивление соединительных проводов Rm (общая длина |
30 м, |
сече |
|
ние 1,0 лш2) аналогично составит |
|
|
|
Rc = 1,1-0,0175 - |
30 |
|
|
-— = 0,6 ом. |
|
|
Общее сопротивление проводов будет равно
РпР = Ям + 7?с= 3,44-0,6 = 4,0 ом.
16 В. В. Недин, Ш. И. Ибраев
242 |
Взрывные работы |
|
||
2. Проверяем величину тока при |
наиболее |
простом последовательном, |
||
соединении: |
Е |
220 |
|
|
Iпоел — i — |
о = 1,13а. |
|||
' |
= |
|||
|
Rnp + пг |
4 + 95-2 |
Как видим, величина тока в случае последовательного соединения недо статочна длч безотказного взрывания.
3.Проверяем величину тока при параллельном соединении:
Е |
г |
220 |
AiaP= |
2 |
|
|
|
|
Епр + |
п |
4 -1--------- |
95 |
Величина тока в каждом электродетонаторе при этом составит:
что явно недостаточно.
4. Проверяем величину тока при последовательно-параллельном соедине нии. Для удобства монтажа сети группы составляем следующим образом: из первого круга —одну группу (10 электродетонаторов), из второго круга — вторую группу (19 электродетонаторов), из третьего круга—две группы по 14 электродетонаторов в каждой, из четвертого круга—тоже две группы по
19 электродетонаторов в каждой. Всего будет 6 параллельно соединенных групп. В каждой из них электродетонаторы будут включены последовательно.
Поскольку количества электродетонаторов в каждой группе неодинако вы, воспользоваться приведенными выше формулами нельзя. Решать задачу следует так.
Найдем общую проводимость всех ветвей сети. Она будет равна
1 |
1 , 1 |
, |
1 , |
1 |
, 1 |
, 1 |
RB = 2-10 + 2-19 + 2-14 + 2-14 + 2-19 + 2-19 = |
||||||
|
_ 133 + 70 + 95 + 95 + 70 + 70 |
533 |
’ |
|||
|
= |
2660 |
|
= 2660 |
||
откуда общее сопротивление всех ветвей RB |
составляет |
|
||||
|
RB = 1 |
533 |
|
|
|
|
|
:------ г — 5 ом. |
|
||||
|
в |
|
2660 |
|
|
|
Общая величина тока в злектровзрывной сети будет
Е |
220 |
I = ----- —— = |
7 = 24,4 а. |
Rnp т Кв |
4 + 5 |
На каждую долю проводимости приходится величина тока
24,4:533 = 0,046 а.
Величина тока в ветвях будут соответственно равны:
= i = 0,046-133 = 6,1 а;
/2 = /в = /„ = / = 0,046-70 = 3,2 а;
/3 = Ц = 0,046-95 = 4,3 а.
Следовательно, при последовательно-параллельном соединении можно обеспечить безотказный взрыв (во всех ветвях величина тока превышает 2,5 а).
Способы взрывания зарядов |
243 |
5.Источники тока при электровзрывании
Вкачестве источника тока при электрическом способе взры вания разрешается применять взрывные машинки, аккумулятор
ные батареи, силовую и осветительную сети.
При применении аккумуляторных батарей или осветительных
исиловых сетей должно быть проверено даваемое ими во внеш
нюю (электровзрывную) сеть напряжение. Проверка произво дится путем подключения эквивалентных сопротивлений.
Наиболее надежными источниками тока являются электриче ские сети, применение которых при электровзрывании особенно
целесообразно при больших количествах одновременно взрывае
мых зарядов. При использовании электрической сети на откры тых работах и в шахте, не опасной по газу или пыли, применяют
стационарный рубильник, замыкающий цепь на момент взрыва. Рубильник монтируют в закрывающемся шкафчике, ключ от ко торого должен находиться у лица, ответственного за безопас ность взрывных работ.
На рис. 85, а дана схема такого рубильника. Перед вклю чением тока вилку 7, связанную с магистральными проводами электровзрывной сети, вставляют в штепсельную розетку 6. За тем при помощи рубильников 4 и 5 ток подается в электровзрыв ную сеть. Контрольная лампочка 3, соединенная с сетью через
предохранитель 2 и отвод 1, всегда находится под током и пока зывает наличие напряжения в сети.
В шахтах, опасных по газу или пыли, взрывать от сети можно только при помощи специальных взрывобезопасных приборов.
При массовой подземной отбойке камерными и скважинны ми зарядами часто пользуются несколькими рубильниками, за крываемыми на замок. Среди них различают сетевые рубиль ники и главный рубильник, который устанавливается на так называемой минной станции. При подземных массовых
взрывах минную станцию с главным рубильником оборудуют
на поверхности. |
Сетевые рубильники, |
устанавливаемые под |
землей, являются |
промежуточными звеньями, между главным |
|
рубильником и электровзрывной сетью |
(или несколькими элек |
тровзрывными сетями). Все рубильники до момента взрыва дол жны быть разомкнуты; концы входящих в них проводов должны
быть изолированы, а шкафчики заперты на замок. Включают рубильники в такой последовательности, которая обратна на правлению подачи тока, т. е. от электровзрывной сети к минной
станции. Главный рубильник (на минной станции) включается в последнюю очередь. Включение в обратной последовательности
строго запрещено.
Взрывные машинки, применяющиеся для электровзрывания, бывают двух типов: динамоэлектрические и конденсаторные.
16*
/ |
12 ft |
|
Рис. |
85 |
Источники |
тока |
для |
электрического взрывания: |
|
а — схема |
устройства рубильника |
для взрывания от осветительной сети; |
||||
б — взрывная |
машинка ПМ-1; в — взрывная машинка ПМ-2; |
г — приве |
||||
дение взрывной машинки |
ПМ-2 |
в |
действие; д — взрывная |
машинка |
||
|
|
ВМК-3/50; |
е — взрывная машинка ВМ-10 |
|
Способы, взрывания зарядов |
245 |
Действие динамоэлектрической взрывной |
машинки |
основано на получении электрического тока в обмотке якоря, вращающегося между полюсами электромагнита. Вначале ток
через щетки отводится в электромагнит для усиления магнитно
го поля, а при достижении наибольшей величины — автоматиче ски подается в электровзрывную сеть.
Различные типы динамоэлектрических взрывных машинок по казаны на рис. 85.
Взрывная машинка ПМ-1 (рис. 85, б), предназначенная для
шахт, не опасных по газу и пыли, приводится в действие спу ском предварительно заведенной пружины. На одной из торцо
вых стенок кожуха машинки имеется панель 8, на которой рас положены два зажима 7 для присоединения магистральных про
водов взрывной сети. Гнездо с пальцем 6 служит для завода пру
жины, а второе гнездо с пальцем 12— для спуска пружины. Ма
шинка закрывается дверцей 3 с резиновой прокладкой 4, закры вающейся при помощи винта 5 и гнезда И. Завод и спуск пру
жины, а также завинчивание винта, запирающего дверцу, произ водятся торцовым ключом 10, для хранения которого в кожухе 13 выше дверцы имеется специальное гнездо 2. Для переноски машинки на корпусе ее имеется ременная ручка 1. Машинка смонтирована на станине 9.
Принципиальная схема динамоэлектрической взрывной ма шинки ПМ-1 дана на рис. 86.
Взрывная машинка ПМ-2 (см. рис. 85, в), также предназна
ченная для шахт, не опасных по газу и пыли, приводится в дей
ствие резким поворотом ключа 4, вставляемого в гнездо гайки 1. На крышке, укрепленной на алюминиевом кожухе при помощи винтов 2, имеются (кроме гайки /) два зажима 5 для присоеди нения магистральных проводов от взрывной сети. На ремне 3 имеется специальное гнездо для ключа 4. Приведение в действие взрывной машинки ПМ-2 показано на рис. 85, г.
Действие конденсаторной взрывной машинки
основано на постепенном заряжании конденсатора-накопителя электрической энергией — и последующей отдачи накопленной энергии в электровзрывную сеть. Заряжание конденсатора осу
ществляется через твердые выпрямители от генератора перемен ного тока с ручным приводом.
Из конденсаторных машинок в СССР известны модели КПМ-2 для открытых разработок, ВМК-3/50 (см. рис. 85, б) и
АВМ-4/50 для шахт, опасных по газу и пыли.
На рис. 87 дана принципиальная схема конденсаторной ма
шинки ВМК-3/50.
Приводится в действие машинка ВМК-3/50 следующим обра
зом. В гнездо вставляется заводная ручка, при помощи которой индуктор машинки вращается в течение 10—15 сек. со скоро-
246 |
Взрывные работы |
стью 2—4 |
об/сек. За это время развивается напряжение тока до |
400—440 в и вспыхивает неоновая лампочка сигнально-предохра нительного устройства, сигнализирующая о готовности машинки
для взрывания. После прекращения вращения заводной ручки неоновая лампочка продолжает вспыхивать еще несколько се кунд. За это время необходимо повернуть замыкатель мгновен ного действия на четверть оборота в любую сторону, в резуль тате чего в электровзрывную сеть в течение 4—8 мсек будет по
ступать мощный импульс то- |
)0 ц |
Рис. 86. |
Электрическая |
схе |
Рис. 87. Электрическая схема кон |
||||||
ма взрывной |
машинки |
|
денсаторной машинки |
||||||
|
ПМ-1: |
|
|
|
|
ВМК-3/50: |
|||
1 — шунтовая обмотка |
электро |
1 — генератор; |
2 — конденсатор удвое |
||||||
магнита |
статора; |
2 — сериесная |
ния; |
3 и 3' — селеновые выпрямитель |
|||||
обмотка |
электромагнита |
стато |
ные |
столбики; |
4—задвижки; 5—раз |
||||
ра; 3 — коллектор |
якоря; |
4 — |
рядное сопротивление; 6 — конденсатор- |
||||||
щетки; 5 — контактный |
сегмент; |
накопитель; |
7 |
и |
Т — сопротивления |
||||
6 — контактные |
пластинки |
сигнального |
устройства; 8 — неоновая |
||||||
|
|
|
|
|
лампочка; |
9 — конденсатор; 10 — замы |
|||
|
|
|
|
|
катели мгновенного |
действия; 11 — за |
жимы
Основные характеристики взрывных машинок отечественно го производства даны в табл. 31 а.
Работами советских исследователей [14] установлено, что ди намоэлектрические машинки создают длительный импульс, большая часть которого не может быть использована, причем форма кривой генерируемого тока мало подходит для целей
электровзрывания. Кроме того, динамоэлектрические машинки с ручным приводом требуют для приведения в действие значитель ного, хотя и кратковременного, мускульного усилия оператора.
Конденсаторные взрывные машинки гораздо больше соответ ствуют условиям электровзрывания. Использование разряда кон денсатора позволяет отдавать накопленную энергию в электро взрывную сеть за сравнительно короткий отрезок времени (4—10 мсек против 250 мсек при действии большинства динамоэлект рических машинок), что позволяет получить мощный импульс то ка. Форма кривой разрядного тока конденсатора наилучшим об
разом отвечает условиям электрювзрывания — она |
отличается |
большой величиной начального тока, позволяющего |
свести к |
минимуму время, необходимое для возбуждения взрыва электро детонаторов.
Т а б л и ц а 31а
Характеристика взрывных машинок
Тип взрывной машинки
Наименование
показателей
Величина тока, вы рабатываемая машин кой, а ..........................
Развиваемое напря
жение, в..................
Число одновременно взрываемых электро детонаторов:
последовательно
ПМ-1 |
ПМ-2 |
ПМ-627 |
ПМ-ЗГ |
BM-I0 |
КПМ-2 |
ВМК-3/50 |
АВМ-4/50 |
||
|
|
Значения показателя при сопротивлении электровзрывной сети, ом |
|
|
|
||||
130; |
290 |
80 |
150 |
40 |
25 |
200 |
55; |
70 |
55 |
1,83; |
1,0 |
1,0—1,5 |
1,0 |
2,5 |
2,0 |
__ |
7—9 |
7—8 |
238; |
290 |
80-120 |
150 |
100 |
86,8 |
1800 |
400—440 |
400—450 |
соединенных .... |
50 |
20—25 |
50 |
15 |
10 |
100 |
50—60 |
50 |
|
параллельно |
сое |
|
|
|
|
|
|
|
|
диненных .... |
2—3 |
Не взр1>1вают |
|
|
4 группы |
6 |
6 |
||
Вес машинки, кг . |
7,0 |
2,5 |
4,9 |
2,5 |
8,2 |
2,2 |
4,0 |
2,4 |
|
|
|||||||||
Размеры машинки, |
мм 215x125x100 |
120х1Юх 70 |
327x109 120X110X70 |
144x64x167 |
— |
215хЮ8 |
112x140 |
зарядов взрывания Способы
247
248 Взрывные работы
Большая мощность импульса конденсаторного разряда обес печивает воспламенение всех электродетонаторов, даже при не благоприятном их сочетании по сопротивлению, воспламенитель ному импульсу и времени передачи. Кроме того, сравнительно длительное время, затрачиваемое на заряд конденсатора-нако пителя, допускает минимальную мощность зарядного устройства, что снижает вес и габариты взрывной машинки.
Взрывная машинка или прибор, включающий ток, должны быть во всех случаях электровзрывания расположены в безопас ном месте и запираться на ключ, который находится у ответст
венного за взрыв лица. При проходке стволов шахт и при под земных массовых взрывах взрывпункт следует располагать на поверхности.
После полного удаления людей из опасной зоны и перед вклю чением тока необходимо проверить исправность электровзрывной сети. Для этой цели измеряют ее сопротивление. При расхож дении фактически измеренного и расчетного сопротивлений До лее чем на 10% необходимо устранить неисправность, вызываю щую увеличение сопротивления электровзрывной сети (не: до блеска зачищенные жилы проводов, слабые сростки и т. п.). При невозможности измерения сопротивления (из-за отсутствия со
ответствующих приборов). необходимо проверить токопроводимость сети при помощи малого омметра.
В случае неисправности электровзрывной сети необходимо от соединить измерительный прибор, вновь замкнуть накоротко кон цы магистральных проводов, запереть источник тока на ключ, осмотреть всю сеть, найти и устранить повреждение.
После взрыва электровзрывную сеть немедленно отключают и концы магистральных проводов изолируют.
Осмотр забоя производится после полного проветривания за боя, но не ранее чем через 15 мин. после взрыва, а при массовых взрывах — в соответствии с требованиями специальной инструк ции.
6.Короткозамедленное электровзрывание
Короткозамедленное электровзрывание осуществляют двумя способами: а) при помощи специальных электродетонаторов ко роткозамедленного действия; б) электродетонаторами мгно
венного действия с применением специальных электрических при боров.
Первый способ по принципу действия не отличается от обыч ного электровзрывания. Разница заключается в том, что вместо обычных электродетойаторов используются специальные электродетонаторы короткозамедленного действия.
Отечественная конструкция электродетонатора короткозамед ленного действия представлена на рис. 88. Этот электродетонатор
Способы взрывания зарядов |
249 |
имеет замедлитель, запрессованный в медную гильзу с зарядом высокобризантного ВВ. Электровоспламенитель 1 вмонтирован в гильзу путем обжимки дульца ее по пластикатовой пробке 3,
напрессованной в горячем состоянии на выводные провода
электровоспламенителя. Для капсюльной головки применен малогазовый воспламенительный состав; крепление мостика на каливания эластичное. Изготовлен мостик из нихромовой про волоки диаметром 0,03 мм.
Рис. 88. Электродетонатор короткозамедленного действия
Воспламенительный состав — двухслойный. Рецептура перво го слоя: 50 весовых частей бертолетовой соли, 50 весовых частей роданистого свинца и 1 весовая часть свинцового сурика. Рецеп тура второго слоя, служащего для воспламенения замедляюще го состава: 90 весовых частей свинцового сурика и 10 весовых частей силикокальция. Оба слоя замешаны на нитролаке. Голов ку электровоспламенителя лакируют.
В качестве окислителя в замедляющих составах используют свинцовый сурик, а в качестве горючих компонентов — силикокальций и ферросилиций.
Замедлитель — капсюль-детонатор — снаряжают следую
щим образом: в луженый медный колпачок 4 вставляют кружок из шелковой сетки 5 и запрессовывают замедляющий состав 6.
Затем насыпают декстриновый азид свинца 7 и тэн 8, вставляют чашечку 9 и окончательно запрессовывают замедлитель. В мед
ную гильзу 2 запрессовывают 0,5—0,7 г высокобризантного ВВ. Сверху добавляют навеску высокобризантного ВВ, в результа те чего замедлитель оказывается утопленным.
Новые электродетонаторы короткозамедленного действия до пущены Госгортехнадзором к промышленным испытаниям. Они выпускаются со следующими ступенями замедления: 25; 50; 75; 100; 150 и 200 мсек. Разброс по времени срабатывания состав
ляет ± 10 мсек — для первых трех ступеней замедления и
±15 мсек —для остальных ступеней.
ВСША в настоящее время выпускают электродетонаторы ко
роткозамедленного действия с 15 ступенями замедления. В Анг лии изготовляют электродетонаторы с интервалами замедления 25; 50 и 75 мсек. В Западной Германии приняты электродетона торы с 12 ступенями замедления и интервалом 34 мсек между