Файл: Эстеров, Я. Х. Буровзрывные работы на транспортном строительстве учебник.pdf

гарантированной безопасности взрывных работ для действующих со­ оружений.

Следует особо подчеркнуть недопустимость малейшего риска при ведении взрывных работ вблизи действующих объектов метрополитена, так как от этого зависит не только бесперебойная работа важней­ шего транспортного средства, но также целость и безопасность зданий

исооружений густонаселенных районов больших городов.

Вцелях снижения сейсмического действия взрывов надо стремить­ ся к образованию второй обнаженной поверхности, резко снижающей удельный расход ВВ, а следовательно, и величину зарядов.

§ 54. БЛУЖДАЮЩИЕ ТОКИ И МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СПОСОБЕ ВЗРЫВАНИЯ

Общие сведения

Электрический способ взрывания в настоящее время прочно вошел в практику тоннелестроения. Этот метод повышает эффективность буровзрывных работ и значительно улучшает условия их выполнения.

Однако высокий уровень механизации и электрификации горно­ проходческих работ осложняет электрическое взрывание и может при­ водить к преждевременным взрывам электродетонаторов. Современные электродетонаторы с'нихромовым мостиком накаливания имеют вы­ сокую чувствительность. Для их взрывания требуется небольшой им­ пульс воспламенения, определяемый произведением квадрата тока на .время воспламенения.

Преждевременные взрывы электродетонаторов могут быть вызваны блуждающими токами, токами утечки, зарядами статического элект­ ричества, грозовыми разрядами и ударами молнии, электромагнитными излучениями и емкостными зарядами остаточного электричества.

Б л у ж д а ю щ и е т о к и возникают при электровозной (контактной) откатке (рис. 202), когда рельсы 4 используются в качестве проводника обратного тока. Часть тока, стекающая с рельсов, встречая металлические устройства 5 большой протяженности (элементы временной крепи, вентиляционные трубы, воздухопроводы, водопроводы и др,),.. проходит по ним в сторону наименьшего электрического сопротивления к ближайшему отсасывающему фидеру 6. Часть тоннеля, в пределах которой блуждающие токи стекают с рельса в окружающую горную породу и обделку тоннеля, является катодной зоной 7. Потенциал 9 ме­ таллических устройств большой протяженности, находящихся в этой зоне, отно­ сительно потенциала 10 окружающих горных пород отрицателен. Другая часть тоннеля, в которой блуждающие токи, выходящие из металлических устройств, возвращаются к отсасывающему фидеру, представляет собой анодную зону 8. Потенциал 9 металлических устройств в этой зоне положителен.

Опасное воздействие блуждающих токов, являющихся постоянными токами, на электровзрывные работы определяется величиной разности потенциалов напряжения и их силой независимо от характера зоны. Величина безопасного тока согласно действующим Единым правилам безопасности при взрывных работах должна составлять 0,18 А. Та­ ким образом, при максимальном сопротивлении электродетонатора

2 Ом для взрыва его при замыкании проводов на породу или трубы в пределах зоны действия блуждающих токов (внутреннее сопротивле­ ние источника тока и переходное сопротивление в месте контакта про­ водов ЭД не учитывают) достаточно иметь (с некоторым превышением) разность потенциалов, определяемую произведением величины безопас­ ности тока / б на сопротивление гд в электродетонаторах, т. е.

0,18 • 2 = 0,36 В.

Измерения блуждающих токов, проведенные на строительствах Главтоннельметростроя, показали, что напряжение их может дости­ гать 38 В, что исключает возможность безопасного применения элект­ рического взрывания зарядов.

Разность потенциалов при измерениях блуждающих токов на строительст­ вах тоннелей в 58% случаев находилась в пределах 5—4000 мВ при токах в пре­ делах 0—1200 мА (в 42% случаев получены нулевые значения параметров). Исследования, проведенные на многих предприятиях и обобщенные проф. М. И. Озерным, свидетельствуют, что разность потенциалов может достигать нескольких десятков, а иногда даже сотен вольт.

Опасность возникновения блуждающих токов проявляется только во время работы электровозов. Блуждающие токи могут возникнуть, стекая с рельсов наземного электрического транспорта, использующе­ го рельсы в качестве обратного провода, — электрифицированных железных дорог и трамвая.

При сооружении метрополитенов способом мелкого заложения

Рис. 202. Схема возникновения блуждающих токов (а) и график потенциалов (б):

3 2 6

ному со службой эксплуатации, в перерывы между движением поездов.

при эксплуатации силовых и осветительных сетей (вследствие нару­ шения или значительного снижения сопротивления изоляции в них, а также в распределительных устройствах). Если блуждающие токи всегда направляются в сторону ближайшего отсасывающего фидера, то токи утечки распространяются в любых направлениях путями,

В случае контакта дефектных электросетей или установок с метал­ лическими устройствами большой протяженности токи утечки могут, передаваться по ним на значительные расстояния. При замыкании на землю величина тока утечки быстро падает.

По исследованиям Р. В. Орлова (ИГД АН СССР) изменение величины по­ тенциала тока утечки происходит по гиперболической кривой (рис. 203), выра­ жаемой уравнением

Где U — величина потенциала тока утечки в точке измерения, В; U0 — потенциал тока утечки, В;

г0 — радиус проводника, с которого ток стекает в породу, мм; г — расстояние от места утечки до точки измерения потенциала, м.

Величина тока утечки находится в обратно пропорциональной зависимости от удельного сопротивления породы и может быть определена по формуле

,2яг0 и 0

р

Удельное сопротивление пород р изменяется в широких пределах в завися мости от их минералогического состава и влажности.

Опасное влияние токов утечки при электровзрывных работах воз­ растает в связи с тем, что в случае возникновения они сохраняются непрерывно до момента устранения неисправности.

З а р я д ы с т а т и ч е с к о г о э л е к т р и ч е с т в а могут возникнуть в результате трения загрязненного механическими приме­ сями сжатого воздуха при его движении по трубопроводам и шлангам; при работе конвейеров — от трения прорезиненных транспортерных лент, при использовании пневмозарядчиков и аппаратов пневмати­ ческой забойки шпуров. Величина таких зарядов может доходить до

электричества, величина которых в десятки раз превышает импульс воспламенения электродетонатора, причем преждевременный взрыв может произойти в результате касания человеком только одного про­ вода ЭД вследствие искрового пробоя (разряда) на корпус металличе­ ской гильзы.

А т м о с ф е р н о е э л е к т р и ч е с т в о , вызывающее преж­ девременные взрывы, может проявляться в виде грозовых разрядов и ударов молнии. Вследствие чрезвычайно высоких значений парамет­ ров разряда атмосферного электричества, достигающих сотен тысяч ампер, при напряжении, измеряемом миллионами вольт, даже при толщине покрывающих пород 150 м, величина тока разряда, достига­ ющего забоя, составляет 500 А.

Э л е к т р о м а г н и т н ы е и з л у ч е н и я могут также соз­ давать опасность преждевременных взрывов электродетонаторов. Осо­ бую опасность представляют электромагнитные излучения при про­ изводстве взрывных работ в непосредственной близи от источников излучений (радио- и телевизионные станции, их усилительные уста­ новки, радиолокаторные устройства, радиотелескопы и др.).

мому назначению. Эти заряды сохраняются в течение нескольких часов и достигают значительных величин по напряжению и току.

Измерение блуждающих токов и токов утечки

Руководство по обеспечению безопасности электровзрывных ра­ бот и измерению блуждающих токов при проходке подземных выра­ боток рекомендует применять для измерения блуждающих токов уни­ версальные измерительные приборы — ампервольтомметры типов Ц52-КН, Ц51 и Ц315. Эти приборы позволяют измерить не только па­ раметры блуждающих токов, но одновременно при соответствующем их переключении определять наличие и параметры токов утечки.

В соответствии с указанным руководством измерение блуждающих токов производят в следующих местах (рис. 204): 1 — в забое между двумя точками породы, находящимися на расстоянии 1,5 м одна от другой («порода — порода»); 2 — между рельсами и породой в забое («рельсы— порода»); 3 — между металлическими устройствами боль-

ствие чего возможен случайный контакт концевых или соединитель­ ных проводов электродетонаторов с породой и металлом подземных коммуникаций или устройств большой протяженности.

В случае обнаружения прибором разности потенциалов более 0,15 В в этой же цепи измеряют величину стороннего тока. Величина максимально допустимого тока для электродетонаторов с нихромовым мостиком накаливания диаметром 0,03 мм равна 0,1 А. Результаты измерений записывают в специальный журнал.

Меры безопасности при электрическом способе взрывания

С целью уменьшения величины блуждающих токов следует обес­ печить снижение падения напряжения в рельсовой (отсасывающей) сети и увеличение переходного сопротивления между ходовыми рель­ сами и породой выработки или обделкой тоннеля.

Самой надежной мерой предупреждения преждевременных взрывов электродетонаторов от воздействия блуждающих токов является отклю­

При точном соблюдении правил технической эксплуатации элект­ рических'сетей и установок опасность преждевременных взрывов от воздействия токов утечки может быть полностью исключена. .

Периодически проводимые измерения токов утечки позволяют выявить неисправности силовых и осветительных сетей и своевремен­ но принять необходимые меры к их устранению. Для предупрежде­ ния опасных последствий от воздействия токов утечки рекомендуется применять реле утечки, которые в случае возникновения утечки тока до ее устранения автоматически отключают электрическую сеть или установку.

329