Безопасный ток. Гарантийный ток. Импульс воспламенения

Важнейшей характеристикой ЭД, необходимой для расчетов электровзрывных сетей, является сопротивление, которое представ­ляет собой сумму сопротивлений мостика накаливания и концевых проводов.

В зависимости от длины и материала проводов, промыш­ленные ЭД имеют сопротивление от 1,6 до 9,5 Ом. Нихромовые мостики накаливания имеют сопротивление не более 1,5—2,0 Ом.

При прохождении импульса электрического тока через мостик накаливания последний выделяет тепло, количество которого опре­деляется по формуле

где R — сопротивление мостика накаливания, Ом; I— сила тока, А; t — время прохождения тока, с.

Произведение называется импульсом тока. Минималь­ное значение импульса тока, при котором происходит вспышка состава капельки, на­зывается импульсом воспламенения.

Импульс воспламенения является основной характеристикой, согласно которой определяют силу тока, необходимого для безотказ­ного группового взрывания ЭД. Величина импульса воспламенения возрастает с увеличением диаметра мостика накаливания, темпера­туры вспышки и плотности воспламенительного состава.

Величину, обратную импульсу воспламе­нения, называют чувствительностью электродетонатора. Чем выше чувствительность электродетонаторов, тем они восприимчивее к блуждающим токам. Чувстви­тельность электродетонаторов характери­зуется величиной безопасного тока, т. е. максимальным значением постоянного тока, который при прохождении по мостику нака­ливания в течение 5 мин не вызывает вспышку воспламенительной капельки ЭД.

Современные промышленные ЭД с нихромовыми мостиками накаливания имеют допустимый безопасный ток 0,18А.

Период времени с момента подачи импуль­са тока до момента вспышки воспламенительной головки называют временем вос­пламенения. Современные электровоспламенители с нихромовыми мостиками накаливания имеют импульс воспламенения в пределах 0,6—2,5А²-мс, т. е. при силе тока 1А воспламенение воспламенительной головки происходит максимум за 2,5 мс.

Период времени с момента вспышки вос­пламенительной головки до момента сра­батывания ЭД называют временем передачи.

Период времени с момента подачи на мо­стик накаливания постоянного тока силой 1А и до момента взрыва электродетонатора называют временем срабатывания.

Таким образом, время срабатывания электродетонаторов сла­гается из времени воспламенения и времени передачи.

Разница во времени срабатывания элек­тродетонаторов при прохождении по ним одного и того же импульса тока называется разбросом времени срабатывания электро­детонаторов.

Разброс во времени срабатывания ЭД оказывает отрицательное влияние на результаты взрывов и может даже приводить к прежде­временным взрывам соседних зарядов и отказам.

Минимальная величина постоянного или переменного тока, который, протекая через последовательно соединенные ЭД, вызывает срабатывание всех электродетонаторов, включенных во взрывную сеть, называется гарантийным током. Необходимая величина гарантийного тока зависит от параметров мостика накаливания и свойств воспламенительного состава, а также от количества одновременно взры­ваемых электродетонаторов и вида тока.

Согласно Единым правилам безопасности при взрывных работах величина гарантийного тока при групповом взрывании от источников постоянного тока до 100 шт. ЭД должна быть не менее 1А, при взры­вании свыше 100 шт. ЭД — не менее 1,3А. При взрывании от источ­ников переменного тока независимо от числа одновременно взрывае­мых ЭД величина гарантийного тока должна быть не менее 2,5А.

3. Зоны действия взрыва (разрушения): переизмельчения, радиального трещинообразования, сейсмического воздействия.

Монолитные скальные породы разру­шаются, главным образом, за счет энергии ударных волн. В этом слу­чае действие взрыва на разрушаемый объект проявляется в форме ударной волны и последующего квазистатического давления взрыв­ших газов (продуктов взрыва). Взрывная ударная волна, проходящая по разрушаемому материалу, вызывает в нем зарождение системы плоских радиальных и тангенциальных микротрещин, последующим действием газов эти микротрещины развиваются в объемные трещи­ны, в результате чего происходит разделение целого массива на от­дельные куски и отброс разрушенной массы.

В трещиноватом массиве распространение волн напряжений затрудняется. Система трещин оказывает своеобразное экранирующее действие на распространение энергии взрыва. При этом чем больше ширина трещин тем больше экранирующее действие.

Действие отдельного камуфлетного заряда. При действии взрыва на горную породу скорость детонации ВВ значительно выше скорости деформации породы, поэтому поверхность породы на границе за­ряд — порода воспринимает действие взрыва одновременно по всей площади соприкосновения заряда с массивом (рис. 5.13).

Под действием ударной волны происходит сильное измельчение породы или переход ее в квазипластичное состояние. Под действием давления взрывных газов мелкораздробленая или приведенная в квазипластичное состояние порода смещается, в результате чего образуется зона мелкораздробленой переуплотненной породы.

На расстоянии, равном 5—6 радиусам заряда, ударная волна пре­вращается в упругую волну напряжения с более плавным нарастанием и меньшим давлением, а скорость распространения ее снижается до скорости звука в данной породе. Под действием проходящей по породе ударной волны возникают радиальные сжимающие напряже­ния, а за счет смещения породы в волне в радиальном направлении — тангенциальные растягивающие напряжения. Образуется система радиальных трещин (зона трещинообразования — «б» по схеме, пред­ложенной Г. И. Покровским).

Рис. 5.13. Схема разрушения породы камуфлетным зарядом:

а — зона измельчения; б — зона трещинообразования (1 — зона измельчения породы; 2 — зона основного разрушения (камуфлетная воронка); 3 — зона трещинообразования; 4 — зона сейсмического действия; 5 — кривая смещения границы заряд — порода под воздействием взрыва;6 — волна сжатия; 7 — волна растяжения).

Свободная поверхность существенно влияет на разрушение поро­ды при взрыве. Когда волна напряжений достигает поверхности, то частицы породы начинают двигаться в сторону свободной поверхно­сти, вовлекая все более отдаленные участки [2, 18]. По массиву от по­верхности начинает двигаться отраженная волна разрежения, или растяжения 5 (рис. 5.13 — модель).

Напряжения в отраженной волне противоположны напряжениям волны сжатия. Растягивающие напряжения этой волны вызывают разрушение породы в виде откола, образуется откольная воронка.

Взаимодействие зарядов при мгновенном взрывании. При мгновен­ном взрывании одновременно взрываются несколько зарядов, расположенных друг от друга на таком расстоянии, что они дают общую воронку разрушения. При этом положение зарядов относительно об­наженной поверхности и друг друга определяется тремя следующими показателями: ЛНС, расстоянием между зарядом и коэффициентом сближения зарядов, равным отношению ЛНС зарядов к расстоянию между зарядами (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Взаимодействие зарядов при мгновенном взрывании: I и 2 — одновременно взрываемые заряды; А — точка на линии зарядов; В — точка пере­сечений линий зарядов под углом 45°; а — расстояние между зарядами.

От каждого заряда в массиве распространяются волна сжатия и волна растяжения. До встречи волн в точке А эти волны распростра­няются как самостоятельные. При встрече волн в точке А напряжен­ное состояние в этой зоне резко изменяется. Сначала порода усилен­но сжимается, потом при проходе волн растяжения растягивается суммарным напряжением волн. Это вызывает в точке А зарождение новых трещин по линии зарядов, которые интенсивно развиваются навстречу трещинам, идущим от заряда. Явление это приводит к об­разованию, в первую очередь, сквозной трещины по линии зарядов и отделению части массива по линии зарядов без необходимого дробле­ния породы до нужной крупности куска.

В точке В, расположенной на пересечении линий, идущих от за­рядов под углом 45°, происходит взаимное вычитание радиальных и тангенциальных напряжений от соседних зарядов. Поэтому в зоне точки В порода плохо разрушается, эта зона является областью фор­мирования негабаритных кусков.

Эти два явления - быстрое формирование сквозной трещины по линии зарядов и расположение зоны пониженных напряжений, на­ходящейся и зоне взрываемого массива, - приводят к значительному выходу негабарита.