ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 4
А. И. ЛУРЬЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ВЗРЫВАНИЕ ЗАРЯДОВ
Издание третье, переработанное и дополненное
И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н Е Д Р А »
М о с к в а 1973
У Д К 622.235.432
Лурье А. И. Электрическое взрывание зарядов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Недра», 1973. 272 с.
В книге изложены теория электровоспламеинтелей с мостиками накаливания, параметры промыш ленных электродетонаторов, устройство электродето наторов общего применения (мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия) п специальных (термостойких, сейсмических, высоковольтных и элек тротермических элементов), а также электрозажига тельных трубок и патронов. Приведены основные данные зарубежных электродетонаторов. Рассмотрены теория, принцип действия п устройство конденсатор ных взрывных приборов и машинок. Изложены тео рия п устройство сетевых взрывных приборов. Приве дены сведения о зарубежных приборах взрывания.
Описаны свойства п методы расчета последова тельных, параллельных и смешанных электровзрыв ных сетей. Рассмотрены причины отказов зарядов при электровзрывании и даны рекомендации по обес печению безотказного взрывания. Изложены причи ны преждевременных взрывов и указаны пути их устранения.
Рассмотрены способы и аппаратура для испыта ния на месте работ: электродетонаторов, приборов взрывания и электровзрывных сетей, а также приве дены примеры расчетов.
Книга предназначена для нпженерно-техинче- скпх работников, занимающихся взрывными рабо тами, и может быть полезна работникам заводов, изготовляющих средства взрывания. Книга может быть использована в качестве учебного пособия для студентов вузов и учащихся техникумов, готовящих специалистов по взрывным работам.
Таблиц 24, иллюстраций 111, список литера туры — 127 назв.
Л |
0373 - 5 7 8 |
3 6 3 - 7 3 |
© Издательство «Недра», 1973 |
043 ( 0 1 ) - 7 3 |
ВВЕДЕНИЕ
Для выполнения грандиозного объема работ по добыче угля, руды и нерудных ископаемых, а также по строительству промышлен ных предприятий, электростанций, путей сообщения, каналов, ирригационных сооружений и т. д. широко используются взрывча тые вещества (ВВ) и средства взрывания.
При взрывании зарядов ВВ наибольшее распространение получил электрический способ, который дает возможность произвести одно временный взрыв большого количества зарядов и разновременный взрыв зарядов с заданными замедлениями, в том числе и с очень малыми (миллисекундными); произвести взрыв зарядов точно в на
значенный |
момент, проверять исправность электровзрывной сети |
|
в |
процессе |
монтажа и перед взрыванием; произвести взрывание |
с |
большого |
расстояния, что значительно повышает безопасность |
работ.
К электрическому взрыванию предъявляются весьма жесткие требования с точки зрения безопасности, эффективности и надеж ности действия. Электровзрывание — единственный способ взры вания, допустимый в шахтах, опасных по газу или пыли.
Электрический способ взрывания |
был предложен в 1812 г. |
|
П. Л. Шиллингом для воспламенения |
пороховых |
зарядов. В конце |
тридцатых и начале сороковых годов |
прошлого |
столетия академик |
Б . С. Якоби и его сотрудники коренным образом усовершенствовали этот способ взрывания. В 1839 г. были разработаны запалы (электро воспламенители) с платиновым мостиком накаливания, в 1840 г. были созданы специальные гальванические батареи, приспособлен ные для взрывных работ, а в 1843 г. была сконструирована первая взрывная машинка.
Дальнейшее развитие средств электровзрывания у нас и за ру бежом шло по пути улучшения электровоспламеиителей (повышение их чувствительности, однородности, прочности, водоустойчивости); разработки электродетонаторов (ЭД) замедленного, а впоследствии и короткозамедленного действия (ЭДКЗ); разработки электроде тонаторов, устойчивых против блуждающих токов, статических зарядов, грозовых разрядов и электромагнитных излучений; со вершенствования динамоэлектрическпх взрывных машинок; создания конденсаторных взрывных приборов и машинок; улучшения схем электровзрывных сетей; разработки средств электровзрывання для
4
шахт, опасных по газу пли пыли; разработки измерительной аппа ратуры для испытания средств электровзрывания.
Движущей силой развития средств электровзрывапия являлось стремление к обеспечению безотказного и безопасного взрывания зарядов. Усовершенствование средств электровзрывания постепенно повышало надежность электрического способа взрывания, однако проблема обеспечения безотказности до сих пор еще не полностью решена.
Отказы зарядов приводят к уменьшению добычи полезных иско паемых, к снижению темпа строительных работ, к перерасходу взрывчатых веществ и вместе с тем представляют определенную опасность для работающих. При попадании отказавших зарядов в экскаваторы, топки и т. п. возможны порча оборудования и травма тизм людей. Преждевременные взрывы зарядов от сторонних токов могут привести к гибели взрывников.
Считалось, что причиной отказов является применение непро веренных средств взрывания (СВ) пли неправильное их исполь зование. Впоследствии было установлено, что отказы возникают и в тех случаях, когда все элементы электровзрывной цепи (ЭД, провода и источники тока) проверены на исправность и используются правильно.
В связи с увеличением объема взрывных работ и веса взрываемых зарядов ВВ в 1928—1930 гг. был проведен ряд исследований с целью выяснения причин отказов и разработки способов борьбы с ними. Эти исследования позволили К. Дрекопфу заложить основы теории электровзрьтвания зарядов. Тогда же было установлено, что основной причиной отказов является большое различие в чувствительности ЭД, включаемых в последовательную цепь. В связи с этим проф. Е. В. Аитулаев предложил бороться с отказами посредством увели чения воспламеняющего тока. Вскоре К. Дрекопфом была выведена
формула, позволяющая определять величину |
тока, необходимого |
для взрывания последовательно соединенных |
ЭД. |
Увеличение воспламеняющего тока способствовало резкому умень шению числа отказов, однако они все же появлялись. В связи с этим были проведены исследования с целью определить параметры ЭД и характеристики взрывных машинок, выявить причины, вызыва ющие неоднородность ЭД, а также установить ток, необходимый для безотказного воспламенения последовательно соединенных ЭД. В результате этих исследований удалось повысить надежность взрывиых работ, но полностью ликвидировать отказы не удалось.
Для предупреждения отказов, происходящих несмотря на вы полнение всех требований правил и инструкций, при производстве ответственных взрывов приходится вводить в заряды по нескольку ЭД, а также дублировать электровзрывные сети различными спо собами, в том числе и детонирующим шнуром.
Так как способы дублирования выбирались без учета действи тельных причин отказов, они не всегда обеспечивали безотказное взрывание зарядов, что зачастую порождало недоверие к электро-
5
взрыванию. Только в последнее время были выявлены скрытые дефекты ОД, которыми можно объяснить некоторые причины отказов зарядов, что позволило наметить пути к устранению отказов.
Столь же важной проблемой электровзрывапия является пре дотвращение преждевременных взрывов зарядов (блуждающими токами, электрическими зарядами, грозовыми разрядами и электро магнитными излучениями) и предупреждение взрыва рудничного газа и пыли. В результате проведенных исследований удалось выработать эффектпвпые меры борьбы с этими явлениями.
Рекомендации по обеспечению безотказности и безопасности при электрическом взрывании зарядов приведены в «Единых правилах безопасности при взрывных работах» [108], выполнение которых обязательно для всех министерств, ведомств, организаций и пред приятий, ведущих взрывные работы.
Большой вклад в развитие электровзрывания внесли МакНИИ и ВостНИИ, ИГД пм. А. А. Скочппского, МГИ, ДГИ, ВНИИОМШС, Центральная производственно-экспериментальная специализиро ванная лаборатория Союзвзрывпрома п др. Оргапизует и координи рует работу по актуальным вопросам электровзрывапия Между ведомственная комиссия по взрывному делу.
Систематическое изложение в книге основных вопросов электро взрывапия поможет инженерно-техническому персоналу, занима ющемуся взрывными работами, получить сведения, необходимые для обеспечения безотказности и безопасности при взрывании за рядов электрическим способом.
Первое издание кппгп «Электрическое взрывание зарядов» вышло в 1957 г., второе — в 1963 г. Со времени выхода второго издания изменился и расширился ассортимент ЭД п приборов взрывания, выпускаемых нашей промышленностью. Лолее актуальным стал вопрос защиты электровзрывных сетей от тяговых блуждающих токов и токов утечки из электрических установок, от электроста тических зарядов, грозовых разрядов и электромагнитных излу чений. Выполнено значительное количество исследований по электровзрываниго зарядов. В журналах появилось много работ по электро взрыванию, были переизданы «Единые правила безопасности при взрывных работах», состоялся ряд совещаний по вопросам электровзрываиия. Все это отражено в настоящем издании книги.
Г л а в а I
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОРЫ
ИЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛИ
§1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Х
ЭЛЕКТР0ДЕТ0ИАТ0Р0В И Э Л Е К Т Р О В О С П Л А М Е Н П Т Е Л Е Й
Промышленные ЭД служат для инициирования зарядов ВВ при электрическом взрывании. Электровоспламеиители (ЭВ) использу ются для снаряжения ЭД, а в ряде случаев применяются самостоя тельно.
Типы электродетонаторов н электровоспламенителей. Электродетонаторы различают по назначению — общего применения и спе циальные (сейсмические, термостойкие и др.); по роду находящихся в них зарядов ВВ — первичного (гремучертутные, азидовые) и вто ричного (тетриловые, тэновые, гексогеновые); по инициирующей способности — нормальной мощности (эквивалентные капсюлю-де- тоиатору № 8) и повышенной мощности; по времени срабатывания — мгновенного действия и с замедлением (короткозамедленного, среднезамедленного, замедленного действия); по чувствительности к вос пламеняющему импульсу — нормальной, пониженной и весьма низ кой чувствительности; по способности вызывать воспламенение взрывоопасного газа пли пыли — предохранительные (не вызы вающие их воспламенения) и непредохранительные (способные вызвать воспламенение); по защищенности от проникновения в ЭД воды — водоустойчивые и неводоустойчивые.
Э Д м г н о в е н н о г о д е й с т в и я представляет собой капсюль-детонатор (КД), в гильзу которого вмонтирован ЭВ. В ЭД с замедлением между ЭВ и капсюлем-детонатором помещается замедляющий состав.
Назначение ЭВ — дать луч (форс) огня и тем вызвать взрыв первичного заряда ВВ капсюля-детонатора, а в ЭД с замедлением — зажечь замедляющий состав. Кроме того, ЭВ используют в электрозажнгательных трубках и патронах, применяемых для воспламе нения огнепроводных шнуров, в электротермических элементах, предназначенных для беспламенного взрывания патронами гидрокс, а также для воспламенения пороховых зарядов.
7
Э л е к т р о в о с п л а м е н и т е л ь состоит из воспламеиителытого состава, устройства для его зажигания и выводных про водов. Воспламеиительный состав с находящимся в нем устройством для зажигаппя состава называют воспламенительной голов кой ЭВ.
В зависимости от того, как проходит ток через ЭВ и как про исходит зажигание воспламенительного состава, различают ЭВ с мостиком накаливания, с токопроводящим воспламенительш.тм составом п искровые. Существуют также ЭВ с взрывающимся ме таллическим мостиком, не имеющие воспламенительного состава (высоковольтные).
В ЭВ с м о с т и к о м н а к а л и в а н и я (рис. 1, а) ток проходит через тонкую металлическую проволочку (мостик), нахо
|
|
|
дящуюся |
в |
воспламенителыюм |
||||||
|
|
|
составе. |
Мостик накаливается |
|||||||
|
|
|
и зажигает |
последний. |
|
|
|||||
|
|
|
В ЭВ с т о к о п р о в о д я - |
||||||||
|
|
|
щ и м в о с п л а м е и и т е л ь |
||||||||
|
|
|
н ы й |
с о с т а в о м |
(рис. 1, б) |
||||||
|
|
fl |
ток проходит |
через |
состав, |
ко |
|||||
|
|
|
торый |
зажигается |
от |
тепла, |
|||||
|
|
|
вызываемого |
током. |
|
|
|
||||
Рпс. 1. |
Устройство |
электровоспламе |
В |
|
и с к р о в ы х |
|
ЭВ |
||||
(рис. |
1, в) |
воспламеиительный |
|||||||||
|
ннтелей |
||||||||||
|
|
|
состав |
зажигается |
электриче |
||||||
|
|
|
ской искрой, |
которая |
возни |
||||||
кает при пробое токонепроводящего воспламенительного |
состава, |
||||||||||
запрессованного |
между двумя электродами. |
|
|
(рис. 1, г) |
|
||||||
Э В |
с в з р ы в а ю щ и м с я |
м о с т и к о м |
ие |
имеет воспламенительного состава, и взрыв КД вызывается взрывом мостика при разряде через пего конденсатора (обычно высокого напряжения).
Основные свойства электровоспламенителей. ЭВ с м о с т и к о м н а к а л и в а н и я имеют небольшое сопротивление. Они могут быть нормальной, пониженной и весьма низкой чувствитель ности. Сопротивление мостиков нормальной чувствительности обычно составляет от 1 до 2,5 Ом, пониженной чувствительности — от 0,4 до 0,9 Ом п весьма низкой чувствительности—от 0,08 до 0,11 Ом. Для воспламенения ЭВ нормальной чувствительности требуется ток не менее 0,18 А, пониженной — не менее 0,5 А и весьма низкой —
не менее |
4 |
А. |
Э В |
с |
м е т а л л и ч е с к и м м о с т и к о м достаточно ста |
бильны и могут выдерживать тряску и длительное хранение. Ухудше ние изоляции выводных проводов заметно не сказывается на на дежности воспламенения ЭВ, так как шунтирование через плохую изоляцию может сказаться лишь тогда, когда ее сопротивление
будет близко к сопротивлению мостика. |
По сопротивлению |
ЭВ |
с большой достоверностью можно судить |
о его исправности. |
Их |
8
можно воспламенять по одному, а также в группах при последо вательном, параллельном и смешанном соединении.
Недостатком ЭВ нормальной чувствительности является недо статочная устойчивость против сторонних токов: электротяговых блуждающих токов, токов утечки из электрических сетей, токов, возникающих от электростатических зарядов, электромагнитных излучений и грозовых разрядов. ЭВ весьма низкой и пониженной чувствительности устойчивы против сторонних токов, но для их воспламенения требуется мощный источник тока.
Э В с в з р ы в а ю щ и м с я м о с т и к о м (высоковольтные ЭВ) безопасны в обращении и не могут воспламениться сторонними токами. Однако их можно воспламенять только по одному и притом
от |
специального источника тока — от конденсатора, заряженного |
|
до |
высокого |
напряжения. |
|
Э В с т о к о п р о в о д я щ и м в о с п л а м е н и т е л ь и ы м |
|
с о с т а в о м |
содержат тонко измельченный металлический порошок |
(их сопротивление 20—1000 Ом в зависимости от количества порошка) или уголь (графит) (их сопротивление 10 000—100 000 Ом). Со противление ЭВ с токопроводящим составом уменьшается с повыше нием приложенного к нему напряжения*. Кроме того, в процессе воспламенения сопротивление ЭВ понижается в несколько раз.
ЭВ с воспламенптельным составом, содержащим металлический порошок, имеют очень большую чувствительность. Для воспламе нения одиночного ЭВ этого типа требуется всего несколько мил лиампер при напряжении 2—3 В. Такие ЭВ могут легко воспламе няться сторонними токами. Поэтому ЭВ с воспламепительным составом, содержащим металлический порошок, для взрывных работ практически пе пригодны.
ЭВ с воспламенительным составом, имеющим угольный (гра фитовый) порошок, для своего воспламенения требуют ток в не сколько десятков миллиампер и напряжение 40—50 В. Такие ЭВ более устойчивы против сторонних токов.
ЭВ с токопроводящим воспламенительным составом могут вос пламеняться по одному, а также в параллельных и в последова тельных группах. Однако при воспламенении последовательных групп ЭВ с угольным порошком необходим источник тока с большим напряжением. ЭВ с токопроводящим составом имеют следующие недостатки: их сопротивление и необходимое для воспламенения напряжение недостаточно стабильны и могут значительно изме няться при хранении и транспортировании; вследствие большого сопротивления ЭВ ухудшение изоляции их проводов может вызвать отказы из-за шунтирования воспламенительной головки; проверка исправности ЭВ затруднительна и дает малонадежные результаты.
К достоинствам ЭВ с токопроводящим составом относится большая устойчивость их против блуждающих токов.
* Для определенности сопротивление этих ЭВ условились измерять при напряжении 1 В.
9