книги из ГПНТБ / Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов

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.

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

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.

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

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

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

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 —

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

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

(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