5.5 Безопасность взрывных работ при наличии блуждающих токов
Одним из опасных явлений при эксплуатации ВВ являются преждевременные взрывы зарядов ВВ, которые могут происходить в результате «ложного» воздействия на электродетонаторы (ЭД) различных посторонних токов, которые объединяют под общим понятием «блуждающие токи» [52]. Источниками возникновения таких токов на различных предприятиях являются: токоведущие рельсовые пути (при применении контактной электровозной откатки), токи утечки из электрических сетей, источники электромагнитных излучений, индуктивное влияние силовых сетей, грозовые разряды и т.п. При электровзрывании в зоне распространения блуждающих токов существует реальная возможность их попадания в электровзрывную сеть, что может повлечь за собой преждевременный взрыв зарядов и соответствующие непредсказуемые последствия.
Исследования многих организаций были посвящены различным мерам защиты электровзрывных сетей от преждевременных взрывов, однако в настоящее время наиболее надежной мерой считается применение специальных электродетонаторов пониженной чувствительности.
При исследовании возможных случаев взрыва электродетонаторов от блуждающих токов и разрядов статического электричества были сделаны следующие выводы [53]:
· серийно выпускаемые электродетонаторы способны взрываться как от разрядов статического электричества, так и от блуждающих токов, поскольку имеют высокую чувствительность к току. Однако при закорачивании выводов электродетонаторов (рисунок 5.17 г) опасность непредвиденных взрывов снижается;
· для обеспечения безопасности необходимо использовать электродетонаторы с пониженной чувствительностью к току (ЭДК3-1-3Т).
а) сторонний разряд; б) разряд на разомкнутый электрод; в) разряд на замкнутый электрод; г) внутренний разряд на корпус
Рисунок 5.17 - Возможные случаи воспламенения ЭД от блуждающих токов и статического электричества
Рациональным при электровзрывании, по данным профессора М.И. Озерного [52], является применение четырех типов электродетонаторов по чувствительности:
1) электродетонаторы нормальной чувствительности с импульсом воспламенения КН от 0,8 до 3,0 А2Чмс и безопасным током Jб от 0,15 до 0,18 А, предназначенные для применения в условиях, где опасность любых видов блуждающих токов исключается;
2) электродетонаторы пониженной чувствительности, величина КН в пределах от 25 до 50 А2 Чмс, значение Jб в пределах от 0,15 до
0,18 А, предназначенные для применения в условиях, где опасность любых видов блуждающих токов исключается;
3) электродетонаторы пониженной чувствительности, значение КН в пределах от 25 до 50 А2 Чмс, величина Jб составляет 1 А, предназначенные для защиты от всех видов блуждающих токов, кроме грозовых разрядов;
4) электородетонаторы весьма низкой чувствительности с импульсом воспламенения от 1100 до 2500 А2 Чмс и Jб =5А, предназначенные для защиты от грозовых разрядов и ударов молнии.
Определение величин тяговых блуждающих токов
Блуждающие токи от работающих электровозов являются наиболее опасными. Они обнаруживаются на расстоянии до 300 м от работающих в горной выработке электровозов. Максимальные их значения наблюдаются на расстоянии 15 м и составляют J =4 А при напряжении U =14 В. Существенную опасность представляют также токи утечки при неисправной изоляции различных установок переменного тока.
Для определения степени опасности тяговых блуждающих токов рассматривается наиболее опасный случай контакта одного из проводов электровзрывной сети с токоведущим рельсом, а другого - с грунтом непосредственно около работающего электровоза (рисунок 5.18).
1 - генератор напряжения; 2 - электровоз; 3 - заземляющееустройство
Рисунок 5.18 - Схема к определению величины электротяговых блуждающих токов
Ток через электродетонатор в соответствии с данной схемой определяется по формуле [54]:
, (5.20)
где JМАКС - максимальный ток, потребляемый двигателями электровоза, А;
R S - суммарное сопротивление (R S = R 1 + RВК ), включающее переходные сопротивления мест контакта проводов электровзрывной цепи с рельсом R 1 и с грунтом R 2 , а также сопротивление взрывной сети RВК , Ом;
- расстояние между тяговой подстанцией 1 и возможным местом контакта проводов электровзрывной цепи с рельсом штрека, м;
- расстояние между местом контакта и шпурами (скважинами), м;
, ,
где RР - сопротивление рельсовой колеи, Ом; RПЕР - переходное сопротивление «рельс-грунт», Ом;
k - удельная проводимость грунта, 1/ОмЧм .
На рисунке 5.19 приведены зависимости, по которым можно определить ток JЭД для некоторых конкретных условий [54]. Наиболее рациональным является экспериментальное определение непосредственно тока JЭД с помощью амперметра.
Рисунок 5.19 - Зависимость величины блуждающего тока, проходящего через электродетонатор от переходного сопротивления «рельс-грунт» (а), отношения l 1 /l 2(б)
Оценка опасности тяговых блуждающих токов и токовутечки
Измерение и вычисление тяговых блуждающих токов, проходящих через электродетонатор, для различных условий показывает, что при наиболее опасных (маловероятных) сочетаниях условий на пред-приятии ток через электродетонатор не может превышать более чем в три раза величину тяговых блуждающих токов (JТ ), измеренную или вычисленную по формуле 5.17:
В электровзрывную цепь нельзя допустить попадания токов, больших безопасного (JБ ) тока электродетонатора, для этого необходимо обеспечение условия:
J МАКС Ј J Б .
Таким образом, критерием опасности тяговых блуждающих токов и токов утечки является условие:
.
Опасность остальных видов блуждающих токов, кроме грозовых разрядов, гораздо меньше, чем опасность тяговых блуждающих токов утечки.
Мероприятия по уменьшению опасности блуждающих токов
Применение электродетонаторов пониженной чувствительности может резко снизить вероятность преждевременного взрыва, но полная безопасность достигается только в сочетании с выполнением ряда профилактических мероприятий, направленных на уменьшение опасности блуждающих токов.
Наиболее важным (и обязательным) мероприятием по уменьшению опасности блуждающих токов является содержание рельсовых путей в соответствующем нормам состоянии. Необходимо постоянно следить за электрическим сопротивлением рельсовых стыков, величина которого должна быть не более сопротивления сплошного рельса длиной 3 м.
Большую роль играет время существования опасной ситуации. Необходимо стремиться к повышению быстродействия защиты, что приведет к уменьшению вероятности взрыва электродетонаторов блуждающими токами. Защитные отключения при аварийных режимах в цепях, а также профилактические мероприятия по предотвращению таких аварийных режимов являются одновременно и способами уменьшения опасности блуждающих токов. При применении электродетонаторов любых типов всегда необходимо стремиться к тому, чтобы провода электровзрывной сети находились возможно дальше от токоведущих рельсовых путей, а также от установок и металлических устройств, которые могут случайно оказаться под напряжением.
Таким образом, применение электродетонаторов нужной чувствительности, а также выполнение профилактических мероприятий сводит к минимуму возможность преждевременного взрыва ЭД блуждающими токами.
ЛИТЕРАТУР А
1. Штетблехер, А. А. Пороха и взрывчатые вещества / А. А. Штетблехер. - М.: ОНТИ: Главная редакция химической литературы, 1936. - 610 с.
2. Бесчастнов, М. В. Промышленные взрывы. Оценка и преду-преждение / М. В. Бесчастнов. - М.: Химия, 1991. - 432 с.
3. Андреев, К. К. Теория ВВ / К. К. Андреев, А. Ф. Беляев. - М.: Оборонгиз, 1960. - 594 с.
4. Боуден, Ф. Л. Возбуждение и развитие взрыва в твердых и жидких веществах / Ф. Л. Боуден, А. Д. Иоффе. - М.: Изд-во иностранной лит., 1955. - 119 с.
5. Аванесов, Д. С. Практикум по физико-химическим испытаниям взрывчатых веществ / Д. С. Аванесов. - М.: Оборонгиз, 1959. -
165 с.
6. Соловьев, В. С. Некоторые особенности ударно-волнового инициирования взрывчатых веществ / В. С. Соловьев // Физика горения и взрыва. - 2000. - №6. - С. 65-69.
7. Дубнов, Л. В. Промышленные взрывчатые вещества / Л. В. Дубнов, Н. С. Бахаревич, А. И. Романов. - М.: Недра, 1988. - 358 с.
8. Жугенко, Е. И. Смесевое эмульсионное ВВ раздельного заряжания - СИБИРИТ-2500 РЗ / Е. И. Жугенко, В. Б. Иоффе, Б. Н. Кукиб, И. Ю. Сундуков // Безопасность труда в промышленности. - 2002. - №6. - С. 18-20.
9. Ильин, А. П. Состав конденсированных продуктов детонации смесевых ВВ / А. П. Ильин, А. А. Решетов // Физика горения и взрыва. - 1999. - №4.
10. Зельдович, Я. Б. Теория детонации / Я. Б. Зельдович, А. С. Компанеец. - М.: Гостехиздат, 1955.
11. Козак, Г. Д. Измерение критической толщины детонации взрывчатого раствора в тонком слое / Г. Д. Козак, В. В. Потапов, В. М. Райкова // Физика горения и взрыва. - 1999. - №5. - С. 113_116.
12. Уртьев, П. А. Измерение давления и массовой скорости в твердых телах при динамическом нагружении / П. А. Уртьев, Р. М. Эриксон // Физика горения и взрыва. - 1986. - №5. - С. 113-126.
13. Поплавский, В. А. Иерархия кусков при взрывном дроблении бетонных блоков / В. А. Поплавский // Физика горения и взрыва. - 1998. - №1. - С. 102-105.
14. Гранин, А. С. Безопасность жизнедеятельности / А. С. Гранин, В. Н. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. - 288 с.
15. Садовский, М. А. Механическое действие воздушных ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований / М. А. Садовский // Механическое действие взрыва. - М.: ИДГРАН, 1994. - С. 7-102.
16. Бабанин, В. Ф. Перспектива использования энергии направленного взрыва для разделки корпусов судов / В. Ф. Бабанин, О. П. Прокофьев // Судостроение. - 1993. - №1.
17. Рябинин, Ю. Н. О подобии воздушных ударных волн, образуемых зарядами ВВ / Ю. Н. Рябинин, И. И. Тамм // Механическое действие взрыва. - М.: ИДГРАН, 1994. - С. 203-216.
18. Шушко, Л. А. Расчёт интенсивности ударных воздушных волн в ближней зоне действия взрыва / Л. А. Шушко, Ю. А. Каганер // Физика горения и взрыва. - 1998. - №6.
19. Фридман, А. Г. О государственном надзоре в области взрывного дела / А. Г. Фридман // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - №6. - С. 9-11.
20. Федоров, С. В. О возможностях управления кумулятивным эффектом взрыва с помощью электромагнитных воздействий / С. В. Федоров [и др.] // Физика горения и взрыва. - 2000. - №6. - С. 126-136.
21. Андреев, К. К. К вопросу об оценке чувствительности ВВ к механическим воздействиям по результатам испытаний / К. К. Андреев // ДАН СССР. - 1963. - №3. - С. 28-29.
22. Горст, А. Г. Пороха и взрывчатые вещества / А. Г. Горст. - М.: Машиностроение, 1972. - 208 с.
23. Афанасьев, Г. Т. Инициирование твердых ВВ ударом / Г. Т. Афанасьев, В. К. Боболев. - М.: Наука, 1968. - С. 30.
24. Кутузов, Б. Н. Безопасность взрывных работ в промышленности / Б. Н. Кутузов, С. А. Галаджий, С. А. Давыдов и др. - М.: Недра, 1977. - 341 с.
25. Светлов, Б. Я. Теория и свойства промышленных ВВ / Б. Я. Светлов, Н. Е. Яременко. - М.: Недра, 1973. - 208 с.
26. Беляев, А. Ф. Переход горения гетерогенных систем во взрыв / А. Ф. Беляев, А. И. Коротков. - М.: Наука, 1981.
27. Холево, Н. А. Чувствительность ВВ к удару / Н. А. Холево. - М.: Машиностроение, 1974.
28. Логинов, Н. П. Чувствительность твердых ВВ к вибрации /
Н. П. Логинов // Физика горения и взрыва. - 1995. - №4. - С. 97-103.
29. Попов, Б. Г. Статическое электричество в химической промышленности / Б. Г. Попов [и др.]. - Л.: Химия, 1977. - 240 с.
30. Леб, Л. А. Статическая электризация / Л. А. Леб. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 108 с.
31. Максимов, Б. К. Статическое электричество в промышленности и защита от него / Б. К. Максимов, А. А. Обух. - М.: Энергия, 1978.
32. Таубкин, И. Г. Об опасности электризации граммонитов при пневмозаряжании шпуров и скважин / И. Г. Таубкин [и др.] // Взрывное дело. - М: Недра, 1978. - №80/37. - С. 221-228.
33. Воробьев, А. А. Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков / А. А. Воробьев, Г. А. Воробьев. - М.: Высшая школа, 1996. - 190 с.
34. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств - М.: Металлургия, 1988. - 86 с.
35. Правила поведения и действия населения при стихийных бедствиях, авариях и катастрофах. - М.: Воениздат, 1990. - 86 с.
36. ССБТ ГОСТ 12.1044-84 . Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Показатели и методы определения. - М.: Издательство стандартов, 1985.
37. Временные рекомендации по разработке планов локализации аварийных ситуаций на химико-технологических объектах. - М.: Госпроматомнадзор, 1990.
38. Савенко, С. К. Ударные воздушные волны в подземных выработках / С. К. Савенко, А. А. Гурин, П. Р. Малый. - М.: Недра, 1976.