You are currently viewing Электродетонаторы с электронным замедлением (опыт промышленного применения)

Электродетонаторы с электронным замедлением (опыт промышленного применения)

Преимущества короткозамедленного взрывания при разрушении породных массивов доказаны уже давно. В нашей стране короткозамедленное взрывание впервые было применено инженером К. А. Берлиным для получения требуемого навала взорванной породы при проходке вертикальных стволов шахт. Затем его стали применять для снижения сейсмического действия, а позже — для улучшения качества дробления разрушаемой горной породы. Доказано, что уменьшение интервала замедления между сериями способствует улучшению показателей взрыва. Нашей промышленностью на протяжении многих лет выпускаются электродетонаторы короткозамедленного действия с интервалами замедления через 15 и 25 мс. Были попытки перейти на изготовление ЭДКЗ с интервалом замедления через 10 мс, но практическое использование их не дало положительных результатов. Причина состояла в применении специальных замедляющих составов, точность срабатывания которых составляла примерно ±10 % от времени замедления.

Создать равномерно горящие составы практически невозможно, поэтому разработчики и производители ограничились гарантией того, что не произойдет взаимного наложения времен срабатывания соседних серий замедления. Качественно новое решение состояло в отказе от замедляющих составов и использовании вместо них микропроцессора (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема КЗВ с использованием ЭДЭЗ
Рисунок 1 – Схема КЗВ с использованием ЭДЭЗ

где

  • 1 – гильза
  • 2 — заряд бризантного ВВ
  • 3 — колпачок с зарядом инициирующего ВВ
  • 4 — воспламенительный состав
  • 5 — мостик накаливания
  • 6 — транзисторный ключ
  • 7 – конденсатор
  • 8 – микропроцессор
  • 9 -логическая цепь заряда и управления
  • 10 — двухпроводная линия связи для передачи импульсных сигналов
  • 11 — согласующее устройство
  • 12 — управляющий компьютер.

Это позволило создать новый класс электродетонаторов — с электронным замедлением (ЭДЭЗ), которые позволя­ют программировать время срабатывания при минимальном шаге КЗВ 1 мс с точностью до 1 мс в диапазоне от 0 до 12 с. Кроме того, в отличие от ЭДКЗ с пиротехническим замедлением, электрический ток в ЭДЭЗ, обусловливающий срабатывание мостика накаливания и зажигание воспламеняющегося состава, формируется при разряде конденсатора, размещённого в гильзе детонатора (в обычном ЭДКЗ конденсатор располагается во взрывной машинке и подсоединяется к мостику накаливания магистральной двухпроводной линией). Наличие микропроцессора даёт возможность ещё в процессе производстве ЭДЭЗ присваивать каждому из них индивидуальный идентификационный номер. Благодаря этому номеру взрывник может обращаться к тому или иному детонатору независимо от остальных, включённых в линию, а в случае хищения позволяет проследить пути их миграции.

Следует отметить ещё одну немаловажную особенность. ЭДЭЗ имеет мощную встроенную защиту от блуждающих токов и бытовых источников как постоянного, так и переменного токов (батареи, аккумуляторы, сеть 220 в). Если подключить такой детонатор к розетке 220В, то он не только не взорвется, но и не выйдет из строя. Чтобы взорвать такой детонатор, необходимо подать на его вход особую, хорошо защищенную (в информационном смысле) кодовую последовательность. Такая последовательность из шумов и помех сформироваться не может. Это исключает возможность несанкционированного их применения.

Во время монтажа взрывной сети до 500 шт. ЭДЭЗ с помощью двухпроводной взрывной линии длиной до 3000 м могут соединяться через согласующий адаптер с портативным управляющим компьютером. Линия используется для подачи питания к ЭДЭЗ и для передачи кодированных команд детонаторам и получения ответной информации от них.

Для подготовки массового взрыва используется специальное программное обеспечение. Первое, что необходимо сделать проектировщику взрыва — составить план рабочей площадки, на которой будет производиться взрыв. На плане должны быть обозначены скважины с их номерами, границы верхней и нижней бровок.

Для составления плана разработан соответствующий инструментарий, позволяющий сделать это одним из трёх способов:

  • Проектировщик взрыва в рабочем окне может с помощью мышки и клавиатуры нарисовать план рабочей площадки и размещения скважин.
  • Тот же план можно создать, занеся в специальную таблицу маркшейдерские кроки. В этом случае план будет нарисован автоматически. В случае необходимости проектировщик может отредактировать этот план;
  • Его также можно создать, отсканировав рисунок, который обычно составляют маркшейдеры.

Составив план, с помощью программного обеспечения можно рассчитать:

  • Объем выработки
  • Линии наименьшего сопротивления
  • Сопротивление по подошве.

После составления плана проектировщик задает конструкцию заряда в скважине, указывает типы и объемы ВВ, наличие промежутков, забойки, типы боевиков, используемых детонаторов и сопутствующих материалов. Программа автоматически составит ведомость расходных материалов на весь массовый взрыв.

При получении отклика об исправности взрывной цепи в целом и каждого детонатора в отдельности проектировщик задаёт время срабатывания каждого детонатора индивидуально в соответствии со схемой взрывания, который проставляется на плане рабочей площадки в виде цифры рядом с номером скважины. Проектировщик может проверить правильность установленной последовательности времен срабатывания детонаторов с помощью мультипликационного клипа, который симулирует процесс массового взрыва. Тем самым работа проектировщика завершена.

При работе в поле программа предоставляет взрывнику так называемый «пульт взрывника». По завершении программирования и монтажа взрывной сети оператор-взрывник с помощью компьютера тестирует ЭДЭЗ путём запуска команды проверки, для чего взрывник должен нажать на своём пульте кнопку «Проверка». При этом проверяется готовность и соответствие времени сраба­тывания каждого детонатора. В случае неуспешной проверки программа выдает взрывнику номер отказавшего детонатора и указывает его положение на плане.

Успешное завершение проверки означает готовность ЭДЭЗ к срабатыванию в заданной последовательности. Получив положительный отклик, оператор даёт команду ответственному за взрыв на подачу боевого сигнала. По окончании звучания сирены он нажимает кнопку «Подрыв» на пульте взрывника. С этого момента ЭДЭЗ переходят в режим автономного питания, отсчитывают запрограммированное время и срабатывают даже в случае разрушения взрывной сети.

В отличие от обычных детонаторов с пиротехническим замедлением, ЭДЭЗ при разлёте не дают тлеющих осколков, что делает их безопасными при применении в шахтах, опасных по газу и пыли. Особенности, присущие ЭДЭЗ, затрудняют их использование в диверсионнотеррористической деятельности. Для успешного проведения теракта, кроме самих детонаторов, необходимо иметь управляющий компьютер, согласующий адаптер, специальное программное обеспечение и достаточный уровень подготовка личного состава.

Применение ЭДЭЗ возможно по двум технологическим схемам по методу установки:

  • Вне скважин
  • Внутри скважин.

Началось с того, что в августе 2004 г. Госгортехнадзором России было выдано разрешение на постоянное применение ЭДЭЗ 6 (рисунок 2-а) с их установкой вне скважин 5.

Рисунок 2 – Конструкция заряда с применением ЭДЭЗ
Рисунок 2 – Конструкция заряда с применением ЭДЭЗ

где

  • а) Вне скважины
  • 6) Внутри скважины
  • 1 — заряд ВВ
  • 2 — боевики (промежуточные детонаторы) из шашек ТГП-850 с установленными в них СИНВШ-0
  • 3 – забойка
  • 4 -ударно-волновая трубка СИНВ (УВТ СИНВ)
  • 5 – скважина
  • 6 — ЭДЭЗ и блок-соединитель
  • 7 — электропровод магистральной линии

По этой схеме предусмотрено инициирование боевиков 2 с помощью СИНВ-Ш-0 (с нулевым замедлением). Ведущую к СИНВам ударно-волновую трубку (УВТ) 4 фиксируют на земной поверхности перед устьем скважины 5. К магистральной линии 7 через клипсы-соединители параллельно подключают ЭДЭЗ 6, одновременно каждый ЭДЭЗ соединяли через блок-соединитель с УВТ СИНВ 4. С целью исключения возможного подбоя УВТ при взрыве соседних скважин, УВТ вместе с ЭДЭЗ в соединительном блоке заглубляли в устье взрываемой скважины (на рис. 2-а не показано). Далее устанавливали соответствие номера ЭДЭЗ и времени замедления и выполняли прочие технологические операции, перечень которых приведен выше.

Вариант использования ЭДЭЗ в сочетании с СИНВ-Ш-0 обеспечивает точность взрывания зарядов в соответствии с заданными интервалами времени. Он позволяет реализовать встречное инициирование скважинных зарядах ВВ, не сопровождающееся частичным выгоранием колонки заряда, что имело место при обычном взрывании с использованием детонирующего шнура (давно известно, что при встречном инициировании существенно снижается сейсмическое воздействие на взрываемый массив и повышается дробление породы). Однако из-за отсутствия внутрискважинного замедления остаётся риск образования отказавших зарядов.

По этой причине начиная с 2005 г. в производственных условиях ОАО «Новосибирсквзрывпром» ведутся предварительные испытания ЭДЭЗ с их размещением внутри скважин (рисунок 2-6). Всего на карьерах, разрабатывающих известняки (крепость по М.М. Протодьяконову ƒ=10) и гранодиориты (ƒ=16) с использованием поверхностных ЭДЭЗ было произведено 5 массовых взрывов, и 2 — с применением внутрискважинных ЭДЭЗ.

Для объективного сравнения электронной и неэлектрической систем взрывания (СИНВ) и выявления преимуществ и недостатков данных систем, устанавливались одинаковые интервалы замедления между скважинами в ряду (42 мс) и между рядами скважин (67 мс). Экспертная оценка показала, что качество дробления взрываемых пород при использовании электронной системы взрывания заметно улучшается, а сейсмическое воздействие на охраняемые объекты понижается. Отмечено увеличение компактности развала взорванной горной массы.

Полученные результаты свидетельствуют в пользу расширения применения ЭДЭЗ с целью получения предприятиями большей прибыли за счёт улучшения качества взрывных работ. С научной точки зрения возникла необходимость в накоплении информации для разработки методики расчёта интервалов замедления при КЗВ и снижения сейсмического воздействия на охраняемые объекты.

Разработчик электронных детонаторов ФГУП НМЗ «Искра» в комплект поставки включает: ноутбук с программным обеспечением, адаптер, согласующий компьютер со взрывной линией, электронные детонаторы не менее 100000 штук на один комплект программно-аппаратурного обеспечения, взрывной провод (по необходимости), соединительные клипсы по 2 шт. на каждый детонатор. В соответствии с такой поставкой ФГУП НПЗ «Искра» обеспечивает обучение взрыв персонала и проведение входного контроля системы практическим взрыванием, что является завершающим этапом в программе обучения.

В зарубежной практике применяется система электронного инициирования i-kon™, которая включает:

  • i-kon™ детонатор
  • LOGGER
  • BLASTER
  • Систему дистанционного управления i-kon дистанционный бластер.

Электронный детонатор i-kon™ (рисунок 3) состоит из гильзы, внутри которой помещена печатная микросхема, через которую компьютерная программа задает необходимое замедление. Импульс тока через электропроводники передается на головку зажигания, сообщающей импульс детонации первичному, а затем вторичному инициирующему ВВ.

Рисунок 3 – Электронный детонатор i-konТM
Рисунок 3 – Электронный детонатор i-konТM

Электронная схема детонатора имеет прямую и ответную связь, позволяющую осуществлять проверку функциональности. Каждый детонатор имеет свое уникальное имя и программируется в любые временные интервалы замедления до 15000 мс, время разброса может составлять ±0,01 % от запрограммированного времени, что обеспечивает гибкость в создании проекта взрыва. Проект взрыва документирует i-потребление детонаторов.

Детонатор может быть инициирован только i-kon™ бластерами. BLASTER предназначен для программирования и тестирования детонаторов через систему логгеров осуществляя самотестирование прибора и всей системы.

Детонатор имеет высокотехнологичный коннектор, соединяющий его с магистральным проводом. Для магистральной линии могут быть использованы любые провода. LOGGER (рисунок 4) осуществляет самотестирование прибора и программы. 

Производит программирование до 200 детонаторов в различных модусах:

  • Авто
  • По нумерации
  • Ручная
  • SHOTPius@-i.

В функции LOGGERa входит изменение и запоминание времени замедления, величина которого зависит от модификации (имени) логгера.

Рисунок 4 – Логгер и его функциональные возможности
Рисунок 4 – Логгер и его функциональные возможности

Тестирование отдельных детонаторов или всех соединенных в сеть детонаторов осуществляется импульсом тока в 0,05 А и одновременно производится контроль за утечкой тока. Логгер предназначен для введения и передачи проекта взрыва, при этом детонаторы программируются только в связке с Бластером.

Бластер снабжен специальным контрольным ключом, исключающим пользование им посторонним лицом. Взрывная сеть монтируется в следующем порядке. Проводники электронных детонаторов, выходящие из шпуров через коннекторы, подсоединяют к магистральным проводам. Магистральные провода затем подсоединяют к соответствующим Доггерам, а Доггеры, соответственно, подсоединяются к магистральным проводам, идущим от Бластера (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схема монтажа взрывной сети с использованием Логгеров и Бластера
Рисунок 5 – Схема монтажа взрывной сети с использованием Логгеров и Бластера

Бластер осуществляет нахождение и взрывание детонаторов через подсоединенные Логгеры, одновременно может контролироваться от 2 до 12 Логгеров, позволяющих произвести одновременное инициирование до 2400 детонаторов. Через Бластер выдаются распечатки ошибок монтажа взрывной сети и распечатка данных после взрывания.

По утверждению авторов, применение данной системы взрывания обеспечивает улучшение качества дробления горной массы при взрывании большого числа шпуровых или скважинных зарядов ВВ, обеспечивает качественное оконтуривание и позволяет контролировать сейсмическое действие взрыва.

Список литературы

  1. Новые средства инициирования промышленных зарядов ВВ / Ю.А. Масаев, В.А. Карасев, В.В. Саяпин. / VIII Международная научно-практическая конференция. Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно-развитых регионах. Т. 1. Материалы конференции. Кемерово, 2009. — с. 173-175.

Источник: Электродетанаторы с электронным замедлением (опыт промышленного применения) / Ю.А. Масаев, В.П. Доманов // Вестник КузГТУ. — 2010. — №2. С.102-106

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org