Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цели и методы исследований 8
1.1. Особенности технологии массовых взрывов в условиях подземных горных разработок 8
1.2. Анализ современных систем инициирования зарядов взрывчатых веществ, применяемых при массовых взрывах 16
1.3. Обоснование целей и методов исследований 38
Глава 2 Повышение эффективности применения переменного тока при массовых взрывах 43
2.1. Особенности применения однофазного переменного тока при массовых взрывах 43
2.2. Анализ условий безотказности при использовании трехфазного тока . 52
2.3. Влияние на безотказность системы взрыванияя запаздывания включения фаз 59
Глава 3. Предупреждение отказов и преждевременного срабатывания электродетонаторов при массовых взрывах 69
3.1. Безотказное инициирование группы электродетонаторов выпрямленным напряжением 69
3.2. Возможность выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи 75
3.3. Мероприятия по предотвращению опасного воздействия блуждающих токов на электродетонаторы 85
Глава 4. Совершенствования средств ишщиирования и повышение эффективности массового электровзрывания на подземных горных гоедриятиях 93
4.1. Разработка новых приборов взрывания 93
4.2. Применение автономных взрывных приборов повышенной мощности 105
4.3. Разработка рекомендаций по структуре и оптимальным параметрам электровзрывных цепей, применяемых при массовых взрывах 117
4.4. Индикация отказов при массовых взрывах в подземных условиях 134
Заключение 143
Литература 145
Приложения 157
- Анализ современных систем инициирования зарядов взрывчатых веществ, применяемых при массовых взрывах
- Анализ условий безотказности при использовании трехфазного тока
- Возможность выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи
- Разработка рекомендаций по структуре и оптимальным параметрам электровзрывных цепей, применяемых при массовых взрывах
Введение к работе
Актуальность работы. Рост горного производства, обусловленный постоянно увеличивающейся потребностью в минеральном сырье, связан с необходимостью внедрения новых эффективных технологий и повышением производительности труда на горных предприятиях.
В настоящее время при отработке месторождений полезных ископаемых большой мощности широкое распространение получили методы отбойки рудной массы массовыми скважинными зарядами. Вследствие одновременного взрывания значительного количества взрывчатых веществ и большой мощности массовых взрывов к ним предъявляются особые требования по безотказности и безопасности. В этих условиях производство взрывных работ связано с необходимостью применения специальных вспомогательных систем инициирования и управления взрывом, наиболее эффективной из которых является система электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ.
Реализация системы электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках наиболее часто осуществляется использованием сетей переменного тока. Основным недостатком применения переменного тока является зависимость импульса тока, подаваемого в электровзрывную цепь, от момента включения на отрезке синусоиды входного напряжения, что создает неопределенность в определении гарантийного тока. При этом процесс инициирования- заряда взрывчатого вещества в скважинах приобретает вероятностный характер, что приводит к возможности возникновения отказов и ухудшению показателей взрывных работ. Поэтому разработка технологических решений, обеспечивающих повышение безотказности электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ и безопасности при производстве массовых взрывов на рудниках, является актуальной научной и практической задачей.
Целью работы является повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов в условиях подземных горных работ на основе развития теории массового электровзрывания и разработки новых средств взрывания и контроля.
Идея работы заключается в использовании результатов вероятностного анализа процесса инициирования и его энергетических характеристик для повышения эффективности и безопасности массовых взрывов в подземных условиях.
Методы исследований - В работе использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение ранее выполненных исследований, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях. Обработка и анализ экспериментальных данных производилась методами математической статистики с реализацией на ЭВМ.
Научные положения, защищаемые в работе:
Методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.
Вынос потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа электровзрывной цепи может достигать достаточных для инициирования электродетонаторов значений.
Совместное использование в приборах взрывания емкостного и индуктивного накопителей энергии дает возможность увеличить производительность приборов взрывания в 2 раза.
Энергия, потреблённая в электровзрывной цепи при массовом взрыве функционально связана с числом сработавших электродетонаторов и электрическими параметрами взрывной цепи.
Задержка включения фаз 3-х фазной системы при производстве массового взрыва может стать причиной групповых отказов.
Научная новизна:
1. Впервые разработана методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывнои цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.
2. Установлена зависимость вероятности возникновения отказов при массовых взрывах от момента включения электровзрывнои цепи на синусоидальное напряжение.
3. Разработана методика определения выноса потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа электровзрывнои цепи, отличающаяся тем, что учитывает положение электровоза в штреке.
4. Выведены условия безотказного инициирования электродетонаторов взрывным прибором с двумя разнородными реактивными накопителями энергии.
5. Впервые разработан графоаналитический метод анализа безотказности системы электровзрывания для условий проведения массовых взрывов на подземных рудниках.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных методов исследований, представительностью исходных данных, достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с результатом опытно-промышленных работ при надежности не менее 90%.
Практическая значимость работы состоит в разработке технологии и методик расчета параметров электрического инициирования заряда взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности отработки мощных месторождений полезных ископаемых.
Реализация результатов работы. Результаты исследований положены в основу рекомендаций и технических решений при проектировании массовых взрывов на подземных рудниках ОАО «Тырнаузский ГОК», ОАО «Кольская ГМК» и ЗАО «Урупский ГОК».
Теоретические и экспериментальные результаты исследований по расчету параметров буро-взрывных работ в лекционных курсах, лабораторных и практических занятиях по дисциплинам: «Технология безопасности взрывных работ», «Процессы подземных горных работ».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку» на международной научно-технической конференции «Безопасность и экология горных территорий» (Владикавказ, 1995 г.), на II Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы горнодобывающего и металлургического комплексов России» (Владикавказ, 2003 г.), на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2008 г.), на научно-технических советах ОАО «Тырныаузский ГОК», ЗАО «Урупский ГОК»,О АО «Кавказцветметпроект», на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (1990-2009 г.г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 27 печатных работах. Из них 12 в изданиях аннотированных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 159 страницах машинописного текста и содержит 10 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 148 наименований.
Анализ современных систем инициирования зарядов взрывчатых веществ, применяемых при массовых взрывах
Система инициирования зарядов ВВ состоит из источника инициирующего импульса, проводника инициирующего импульса, средства инициирования, преобразующего инициирующий импульс в детонационную волну, а также средств контроля и устройств защиты [31,49]. Отдельные элементы системы в некоторых СИН могут отсутствовать. Различают две большие группы СИН неэлектрические и электрические и их комбинации — таблица 1.2.1. К неэлектрическим системам инициирования зарядов относятся системы с огнепроводным шнуром [48-54], с детонирующим шнуром [48-52,54-56], а также с низкоэнергетическим волноводом, передающим капсюлю-детонатору инициирующий импульс в виде детонационной волны, распространяющейся со скоростью 2000 м/с внутри пластмассовой трубки, покрытой изнутри порошкообразным ВВ или заполненной горючим газом [48-54,57-70] а также система лазерного инициирования [49,53,71,72].
К электрическим системам инициирования зарядов можно отнести: - традиционную систему, представляющую собой ЭД мгновенного или замедленного действия, нормальной или пониженной чувствительности к току, соединенные проводами с взрывным прибором [49,54,73-81]; - систему с управлением взрывным прибором по радиоканалу, например, типа «Друза» или «Гром», [49,54,82-84]; - систему с беспроводным взрыванием электродетонаторов, предназначенную для дистанционного взрывания на суше и под водой специальных ЭД электромагнитным полем как низкой, так и высокой частоты [49,85,86]; - систему нечувствительную к блуждающим токам различного происхождения с ЭД с трансформаторным входом (типа ЭД-24 или «Магнадет») или с взрывающимся мостиком (типа ЭДВ или АТЭД-15) [49,51,52,54,87]; -систему с электронными электродетонаторами, в качестве замедляющего элемента в этих ЭД используется встроенный в гильзу конденсатор-накопитель и электронная схема управляемая командными импульсами, подаваемыми электронным взрывным прибором перед выдачей взрывного импульса; кроме этого электронный взрывной прибор позволяет индивидуально настроить каждый электронный ЭД как на необходимое время срабатывание до 10 с (разброс не более 1 мс), в зависимости от принятого кода, так и проверить его готовность к инициированию [49,53,64,88-93]; -перспективные системы, пока не нашедшие в силу ряда причин широкого применения - система с полупроводниковыми мостиками, способная примерно в тысячу раз быстрее вызвать инициирование ВВ, чем ЭД с обычным мостиком электровоспламенителя [51] и система с взрывающимися микросхемами, в которые интегрирован микродетонатор-специальный материал на основе меди с порами (размер от нано до микрометра),что позволяет создать миниатюрные и надежные средства взрывания [94]. Взрывание с помощью ОШ и КД является наиболее старым и простым способом, не требующим сложных расчетов [49-51]. Его применяют при взрывании одиночных зарядов или в желаемой последовательности по одному на земной поверхности, в шахтах и рудниках, не опасных по газу и пыли, а также для начального инициирования КД в сети из детонирующего шнура. Недостатки огневого способа взрывания - низкая надежность и недостаточная безопасность.
Первое обусловлено конструкцией ОШ, невозможностью инструментальной проверки его исправности на месте использования, возможностью попадания в сеть шнура с дефектами (нарушением целости оболочки, смятием, утончением и т. д.), и, следовательно, возможностью затухания горения ОШ и отказа заряда. Второе - возможностью ускоренного горения ОШ (прострела), а также возможностью потери взрывником ориентировки во времени при манипуляциях с ОШ в забое. К другим недостаткам огневого взрывания относятся невозможность, как короткозамедленного взрывания так и одновременного (мгновенного) взрывания нескольких зарядов или получения точных интервалов между взрывами, а также образование большого количества ядовитых газов при сгорании шнура. Дистанционное задействование ОШ с помощью электрозажигательной трубки (электроогневое взрывание) повысило безопасность взрывника, однако других недостатков огневого взрывания не устранило. Поскольку недостатки ОШ перевешивают его достоинства, его применение, как в отечественной, так и в мировой практике неуклонно сокращается. В России по требованию Госгортехнадзора системы инициирования с ОШ заменяют на электрические в соответствии с 11.20 Единых правил безопасности при взрывных работах [40]. Система с детонирующим шнуром С конца XIX века вошел в употребление детонирующий шнур [70]. ДТП передает детонацию от источника инициирующего импульса (КД или ЭД) до заряда ВВ или от заряда к заряду на большие расстояния со скоростью 5000 -7000 м/с в зависимости от типа ДНІ [48-52, 54]. Достоинства детонирующих шнуров (например ДТТТА и ДШЭ) - их легкость, гибкость, относительная прочность.
Недостатки - технологические дефекты (пропуски взрывчатой сердцевины, неравномерность распределения ее по длине шнура - утончения и утолщения), разброс величины скорости детонации, относительно низкая надежность визуального контроля исправности смонтированной взрывной сети, невозможность ее инструментальной проверки. По этим причинам раньше происходило много отказов ДТП. Только в 1998 г. начали выпуск шнура ДШМ-Э со 100 %-ным контролем [49] тепловизионным методом с помощью специального пррібора ЭФА-Л. При случайном, несанкционированном взрыве одной из скважин другие скважины, соединенные с первой детонирующим шнуром, также могут сработать. При электровзрывании или взрывании с помощью СИН с низкоэнергетическим волноводом такое невозможно. Основным же недостатком системы является генерирование интенсивных воздушно-ударных и звуковых волн, а внутрискважинных сетей -выгорание части заряда взрывчатого вещества из-за бокового инициирующего импульса Системы инициирования с низкоэнергетическими проводниками импульсов К этим системам относятся отечественные системы СИНВ и её модернизация ИСКРА [57], УНСИ [49], ЭДИЛИН сейчас КОРШУН [54], а также шведская НОНЕЛЬ [95], немецкая ДИНАШОК [63,96-98], американская ГЕРКУДЕТ [59,99], украинская ПРИМА-ЭРА [100,101] и др. Низкоэнергетическая система инициирования СИНВ Специалистами ФГУП НМЗ «Искра» [64] была разработана и в настоящее время запущена в производство система неэлектрического взрывания СИНВ [56-65].
Анализ условий безотказности при использовании трехфазного тока
Для одновременного инициирования большого количества ЭД требуется источник энергии большой мощности, в качестве которого часто используется трехфазная электрическая сеть, так как она является основной частью энергоснабжения горного предприятия. Снабжение электровзрывной цепи электрической энергией можно осуществлять непосредственно от сети трехфазного тока [38] или через выпрямительные устройства.
Рассмотрим непосредственное применение трехфазного тока для инициирования ЭД. Обычно, в соответствии с технологией проведения массового взрыва, на каждую фазу трехфазной системы подсоединяется автономная электровзрывная цепь [31], причем это подсоединение может быть выполнено звездой или треугольником.
При соединении звездой срабатывание ЭД в одной какой-либо фазе приведет к разрыву цепи в этой фазе, что в свою очередь приведет к перераспределению напряжения на нагрузке. Две оставшиеся электровзрывные цепи при этом оказываются подключенными последовательно на линейное напряжение и напряжение на каждой из них будет ил / 2 вместо ил / V 3, как это было в исходной схеме. Таким образом, произойдет снижение напряжения на оставшихся электровзрывных цепях на 14 %. Это, естественно, отрицательно скажется на безотказности инициирования, так как первоначально расчет производится на фазное напряжение равное ил N 3 .
При соединении в треугольник срабатывание ЭД в одной фазе и, следовательно, ее разрыв не скажется на напряжении других фаз нагрузки, так как электровзрывные цепи каждой фазы подсоединены на линейное напряжение. В этом отношении соединение электровзрывных цепей в треугольник является более надежным и, следовательно, предпочтительным. Общие условия безотказности инициирования ЭД в трехфазной системе можно записать в виде трех неравенств [128], которые должны выполняться одновременно:
В (2.2.1) Каь, KbC; ЬСса- импульсы токов, получаемые ЭД, которые обтекаются наименьшими токами в группах, подключенных соответственно к фазам «ab», «be», и «са»; Ктах - максимальный импульс воспламенения ЭД данной партии; і - ток, протекающий через ЭД; rmin- минимальное время срабатывания наиболее чувствительного ЭД в соответствующей группе электровзрывной цепи.
На токораспределение в электровзрывных цепях и, следовательно, на безотказность инициирования оказывают влияния такие факторы, как значение начальных фаз напряжения в каждой из трех групп системы в момент подачи тока в электровзрывные цепи, запаздывание во включении отдельных фаз друг относительно друга, несимметрия системы и другие факторы. В связи с этим при взрывании от трехфазных сетей условия безотказности существенно усложняются.
Влияние перечисленных факторов существенно в том случае, если все три ветви электровзрывных цепей взаимозависимы и могут оказывать влияние друг на друга - случай "зависимой" системы. В зависимой системе ветви электровзрывных цепей находятся на таком расстоянии друг от друга, что взрыв в любой ветви может вызвать обрыв проводов других ветвей. При этом время протекания тока в электровзрывной цепи фактически ограничивается временем срабатывания наиболее чувствительного ЭД во всех электровзрывных цепях (включающей все три ветви).
В независимой системе ветви электровзрывных цепей находятся на таком расстоянии друг от друга, что взрыв ЭД одной ветви не оказывает влияния на целостность других (не успевших еще получить достаточный для воспламенения импульс). Независимость системы должна также обеспечиваться и схемой соединения ветвей электровзрывных цепей. Если ветви соединены в треугольник или звезду с нулевым проводом, то система будет независимой (обрыв какой-либо ветви не изменит токораспределение в остальных ветвях). Если же ветви соединены в звезду без нулевого провода, то система становится электрически зависимой, так как обрыв какой-либо одной ветви изменит величину напряжения, под которой находятся другие ветви. Для каждой ветви независимой системы может быть применена теория безотказного инициирования однофазным переменным током. Однако на практике более часто встречается случай зависимой системы. Это обусловлено технологией взрывных работ, в соответствии с которой в большинстве случаев группы шпуров располагаются на таком расстоянии друг от друга, что в момент срабатывания первого заряда может повредиться электровзрывная цепьрасположенных рядом зарядов за счет деформации и частичного разрушения горного массива, а также за счет разлета возникших при взрыве осколков. В этом случае наименее чувствительные ЭД могут не получить достаточного для воспламенения импульса.
Возможность выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи
При проведении массовых взрывов в подземных условиях существует реальная опасность воздействия электротяговых блуждающих токов на электровзрывные цепи [123,132]. Исследованию блуждающих токов посвящены многие работы [106-114]. Однако в них не рассмотрен такой важный для безопасности массовых взрывов вопрос, как изменение величины вынесенного в зону монтажа электрического потенциала в зависимости от положения электровоза в штреке. Для анализа этого вопроса рассмотрим типовую ситуацию движения электровоза в штреке при консольной схеме питания (рис. 3.2.1.). Будем считать, что вынос потенциала производится в точке ..d токове-дущих рельсов находящейся между электровозом и тупиком. Представляя токовый рельсовый путь линией с распределёнными параметрами [34] и используя соответствующие граничные условия, получим формулы для опре-деления потенциала точки »d Rp— продольное сопротивление рельсового пути на единицу длины, Ом/м; Rnep -переходное сопротивление от рельса к грунту на единицу длины; Ом м // — расстояние между началом выработки и подстанцией, м; 12 — расстояние между подстанцией и электровозом, м; 13 — расстояние между электровозом и точкой «d , м; ц — расстояние между точкой -d и концом выработки (забоем), м; I — ток электровоза, А. По формуле (3.2.1.) были выполнены расчеты для следующих, соответствующих различным условиям практики, значений входящих в формулу (3.2.1.) величин. Согласно нормам, Rp должно быть не более 7,5 10"5 Ом/м - для рельсов Р 24 и 6,2« 10"5 Ом/м - для Р 33, а Rnep- не менее 100 -К200 Ом»м (зависит от типа балласта). Однако в реальных производственных условиях Rp и Rnep, как правило, отличаются от нормируемых величин: Rp - в сторону увеличения, а Rnep - в сторону уменьшения. Увеличение Rp объясняется в основном, увеличением сопротивления рельсовых стыков (отсутствие специальных проводящих перемычек, плохой контакт из-за коррозии и т.д.). В соответствии с Едиными правилами безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом сопротивление рельсовых стыков должно быть не более сопротивления строительной длины (8 метров) сплошного рельса. Но, как показали эксперименты и анализ литературных источников [120,34], сопротивление рельсового стыка (особенно в тупиковых выработках) может достигать сопротивления 10-20 и более метров сплошного рельса (до 150м). В ряде случаев не выполняются требования и в отношении Rnep, особенно в сырых выработках.
Согласно проведенным экспериментам и литературным данным [34,118,119] Rnep может колебаться в пределах 20+- 1000 Ом»м. Выражение (3.2.1) позволяет определить потенциал рельсового пути относительно земли (потенциал земли принимается равным нулю) при различных значениях влияющих факторов. При этом точка d все время находится на одинаковом расстоянии L от питающей подстанции [L = ln + /3), а электровоз (точка с) перемещается от подстанции (П / ст) точки b (/3 =1000 /)до рассматриваемой точки d (/3 = 0). По результатам вычислений были построены графики, часть из которых представлены на рис. 3.2.2. - 3.2.4. Зависимость потенциала рельсового пути ф3 от места нахождения электровоза (расстояние Із) при различных значениях определяющих величин представлена на рис. 3.2.2. Можно выделить три группы кривых, каждая из которых включает четыре зависимости: - первая группа - 9,10,11,12 при R р= 10"5 Ом/м; - вторая группа - 5,6,7,8 при Rp=5 10"5 Ом/м; - третья группа - 1,2,3,4 при Rp=10"4 Ом/м. Потенциалы последующих групп больше предыдущих. Внутри каждой группы с уменьшением переходного сопротивления от рельса к грунту потенциал фз увеличивается. Максимальное значение потенциала для всех кривых оказывается при нахождении электровоза вблизи наблюдаемой точки (/3 = О). По мере удаления электровоза от точки d потенциал фз уменьшается и достигает минимума при подходе электровоза к подстанции (/3 = 1000л ). Из анализа рис. 3.2.2 видно, что максимальные значения потенциала ф3 наблюдается при /3 = 0. Поэтому дальнейшие вычисления будем проводить для этой ситуации. На рис.3.2.3 изображена зависимость потенциала рельсового пути от переходного сопротивления (Rnep) при различных сопротивлениях рельсовой колеи. При прочих равных условиях с уменьшением Rp потенциал ф3 также уменьшается. Первоначально, с увеличением переходного сопротивления наблюдается повышение потенциала р$, что объясняется шунтирующим действием переходного сопротивления. Затем это влияние снижается, что влечет за собой снижение потенциала фз. На рис. 3.2.4 показаны зависимости потенциала рельсового пути фз от продольного сопротивления рельсов Rp при различных переходных сопротивлениях рельс-грунт. Как видно из рис.3.2.4 эта зависимость носит нелинейный характер, что обуславливается тем, что продольное сопротивление входит в коэффициенты тик, которые в свою очередь являются аргументами гиперболических функций. Полученные аналитические зависимости были проверены многочисленными экспериментами на различных горных предприятиях, в частности на предприятиях п / о Апатит и Каратау [121]. Эксперименты проводились при различных положениях электровоза относительно точки выноса потенциала.
Для иллюстрации в таблице 3.2.1. приведены данные, характеризующие величину потенциала, который может быть вынесен по различным протяженным металлическим устройствам (в частности нетоковедущим рельсам, трубами и т.д.) вследствие их контакта с токоведущим рельсовым путем на Расвумчоррском, Кировском, Юкспорском и Молодежном подземных рудниках - соответственно для каждой ситуации. Измерения проводились в предполагаемой зоне монтажа электровзрывной цепи, т.е. в зоне, границей которой является контур электровзрывной цепи с возможными отклонениями при монтаже. Измерительный прибор подключался между двумя различными металлическими устройствами, между металлическим устройством и землей (грунтом), между двумя точками земли. Например, для случая «металл-металл» измерялись токи и разность потенциалов между корпусом конвейера и металлической стойкой, рельсами и трубопроводом, лебедкой- и корпусом пускателя, арками металлического крепления и вентиляционными трубами, рельсами и металлической крепью и т.п.
Разработка рекомендаций по структуре и оптимальным параметрам электровзрывных цепей, применяемых при массовых взрывах
Электровзрывная цепь является специфическим объектом, нормальное функционирование которого вьфажается в безотказном срабатывании всех ЭД при действии на цепь электрического импульса. Для безотказного срабатывания ЭД необходимо, чтобы выполнялось требуемое соответствие между параметрами электровзрывной цепи и параметрами входного воздействия. Помимо прочих влияющих факторов, одним из основных, которые определяют максимально возможное число безотказно инициированных ЭД, является топология электровзрывной цепи , т.е. её структура. Как указывалось ранее (3.1), наиболее эффективным при проведении массовых взрывов является применение постоянного напряжения (выпрямленного напряжения). Рассмотрим возможности применения выпрямленного напряжения для инициирования ЭД при различных способах их соединения. Рассмотрим три основных типа соединения ЭД: последовательное (А), параллельное (В) и смешанное (С, Д). При смешанном соединении рассмотрим последовательно-параллельное (С) (последовательное соединение групп из параллельно соединенных ЭД) и параллельно-последовательное (Д) (параллельное соединение групп из последовательно соединенных ЭД). Критерием безотказного взрывания ЭД постоянным напряжением являются условия: 1. Ток, протекающий через любой ЭД (1эд) должен быть не менее нормированного тока (/„) (для сетевых выпрямительных взрывных приборов при последовательном соединении до 100 ЭД — 1Н=1 А, а при 100-К300 ЭД величина нормированного тока должна быть увеличена до 1,3 А [40,49]) 2. Токи параллельных ветвей с ЭД не должны отличаться более чем на 5% (для обеспечения одновременного срабатывания электровоспламенителей). 3. Входное сопротивление (RBX), определенное по конфигурации электровзрывной цепи (из уравнения состояния цепи), должно быть не более входного сопротивления определенного по условиям безотказности (RBX_ б) В случае, если все три условия выполняются, то данная схема электровзрывной цепи принимается, в противном случае необходима корректировка параметров схемы (уменьшение сопротивления магистрали, изменение конфигурации схемы или увеличение входного напряжения).
Входное напряжение, подаваемое на сетевые приборы, стандартизировано, т.к. его источником является осветительно-силовые сети или передвижные электростанции. Линейные напряжения этих источников выбираются из ряда 127, 220, 380 или 660 В. При применении выпрямительных взрывных приборов с трёхфазной мостовой схемой (схема Ларионова), постоянное напряжение (U0) определяется из соотношения U0=l,35 1/л, соответственно 171, 297, 513 или 891 В. При применении слаботочных питающих электрических сетей величину входного расчетного линейного напряжения следует уменьшить на 10% [49]. При взрывании мощных смешанных электровзрывных цепей, когда взрывной прибор потребляет значительный ток, возникает опасность большого падения напряжения в проводах, соединяющих источник питания (трансформатор понизительной подстанции) со взрывным сетевым прибором. В этом случае необходимо учитывать сопротивление этих проводов, считая их продолжением магистрали. Кроме этого, необходимо проверять, чтобы ток, потребляемый взрывной цепью, не превышал номинальной ток данного взрывного прибора. Также следует учитывать кратковременный характер процесса инициирования, что дает возможность увеличения токов применяемых тиристоров и диодов по сравнению с паспортными данными. Входное сопротивление, определяемое по условиям безотказности (RBX _ уб ), вычисляется по следующему выражению: где Uo - выходное напряжение выпрямительного прибора, В; к,пах - максимальный импульс тока наименее чувствительного ЭД, А «мс; Кип - минимальный импульс тока , наиболее чувствительного ЭД А"«мс; в — время передачи, мс; а, Р - коэффициенты передачи по току [4, 69] : а — отношение тока іг в ЭД, обтекаемом наименьшим током, к величине тока і і в ЭД, обтекаемом током на входе распределительной сети а= і2 / її Р - отношение минимального тока ъ ЭД в электровзрывной цепи к току і0 взрывного прибора Р = ъ і іо- Коэффициенты а, р определяются из рисунка (рис 4.3.1). При условии, что утечка тока в магистральных проводах отсутствует, можем считать, что // = іо во всех далее рассматриваемых типах соединения ЭД.
При применении постоянного инициирующего напряжения, уравнение состояния цепи для любой схемы имеет вид где Іо — выходной ток выпрямительного прибора, А; RM - сопротивление магистральных проводов, Ом; RPC - сопротивление распределительной сети, Ом; и соответственно входное сопротивление электровзрывной цепи: RBX = RM + Rpc Для последовательной электровзрывной цепи, изображенной на рис 4.3.2, уравнение состояния имеет вид: где ЯЭд - сопротивление электродетонатора, Ом; Rc — сопротивление соединительных проводов, Ом; N— количество ЭД. Из выражения 4.3.6, число последовательно включенных ЭД, обтекаемых нормированным током (І0= 1н), равноa
