Выбор типа соединения электродетонаторов

При электрическом способе взрывания электровзрывная сеть имеет три основных типа соединения:

− последовательное;

− параллельное;

− смешанное (последовательно-параллельное и параллельно-последовательное).

При последовательном соединении провода электродетонаторов соединяются между собой так, чтобы образовалась последовательная цепь: оставшиеся два конца – от первого и последнего электродетонаторов – к магистральным проводам. Для взрывания небольшого числа зарядов ВВ последовательное соединение является наиболее простым в отношении обеспечения гарантийной величины тока, монтажа, проверки исправности взрывной сети и требует небольшого расхода проводов.

Параллельное соединение может быть:

− пучковым;

− ступенчатым.

При пучковом соединении провода от электродетонаторов собираются вместе и подключаются к магистральным проводам. Такое соединение рационально при ограниченном количестве и кучном расположении зарядов ВВ.

При ступенчатом соединении электродетонаторы подключаются к магистральным проводам в разных точках, независимо друг от друга.

Параллельное соединение требует более мощных источников тока и монтаж электровзрывной сети сложнее последовательного.

При последовательно-параллельном соединении электродетонаторы в группах соединяются последовательно, группы включаются в сеть параллельно.

При параллельно-последовательном соединении электодетонаторы в группах соединяются параллельно, группы включаются в сеть последовательно.

Когда за один прием взрываются несколько зарядов ВВ, значительно удаленных друг от друга, следует применять смешанное соединение с использованием менее мощного источника тока.

При выборе схемы соединения электровзрывных сетей, для обеспечения безотказного взрывания, необходимо учитывать:

− проверку исправности соединения и наличия проводимости во всех ветвях схемы перед взрывом и создания условий, при которых неисправность не приведет к отказам зарядов ВВ;

− обеспечение оптимального тока, проходящего через электродетонатор при одинаковой мощности источника тока;

− безотказность при попадании во взрывную сеть неисправного электродетонатора.

Расчет электровзрывной сети

1. Выбираем тип взрывного прибора исходя из расчетного количества электродетонаторов.

Основную роль при электрическом взрывании играет обеспечение условий безотказного взрывания всех включенных в сеть электродетонаторов. Для этого надо знать основные характеристики электродетонаторов.

Характеристика современных электодетонаторов слагается из следующих основных величин:

− R_эд − сопротивление электродетонатора, слагающееся из сопротивления мостика накаливания и концевых проводов. У электродетонаторов эта величина находится в пределах 2-9 Ом.

− J_б − максимальный безотказный ток – верхний предел постоянного тока, не вызывающий взрыва электродетонатора. Эта величина тока находится в пределе 0.18 А.

− k_в – импульс воспламенения – наименьшее значение импульса тока, обеспечивающее взрыв электродетонатора, А²с;

,

где J² – воспламеняющий ток, А

t_в – минимальное время протекания воспламеняющего тока , обеспечивающее взрыв электродетонатора, с.

S – чувствительность электродетонатора, (А²с)^-1 – величина обратная импульсу воспламенения

J_min. – минимальный безотказный ток – наименьшая величина тока, обеспечивающая безусловное взрывание электродетонаторов.

Для взрывания одиночного электродетонатора при постоянном токе – J_min..=1,38 А;

Для взрывания одиночного электродетонатора при переменном токе – J_min.=1,47 А;

J_гар – гарантийная величина тока.

При постоянном токе:

− при взрывании до 100 электродетонаторов – J_гар = 1,0 А;

− при взрывании до 300 электродетонаторов – J_гар = 1,3 А;

При переменном токе – J_гар= 2,5 А.

Расчет электровзрывных сетей сводится к определению схемы монтажа ее элементов и определению величины тока, проходящего через мостик накаливания электродетонаторов.

2. Порядок расчета электровзрывных сетей:

− определяется сопротивление каждой ветви;

− подсчитывается сопротивление магистральных проводов;

− вычисляется общее сопротивление электровзрывной сети;

− определяется величина тока в ветвях и в отдельных электродетонаторах.

Электровзрывная сеть считается удовлетворительной, если при принятой схеме соединения через каждый электродетонатор проходит ток силой не менее 1 А при мгновенном взрывании до 100 электродетонаторов, 1,3 А - более 100 электродетонаторов при взрывании постоянным током и 2,5 А – при взрывании переменным током.

Общее сопротивление электровзрывной сети и силы тока в каждом электродетонаторе рассчитываются по известным формулам.

Для последовательной схемы соединения:

а) сопротивление магистральных проводов, Ом

где R_пр – сопротивление постоянного специального кабеля, проложенного к району взрывных работ, Ом;

r_м.пр – сопротивление 1 км провода, Ом;

l_м.пр. – длина магистрального провода, км.

Рассчитываем сопротивление магистральных проводов по формуле

где ρ − удельное сопротивление:

для меди − ρ = 0,0175 Ом мм²/м;

для алюминия − ρ = 0,0280 Ом мм²/м;

для железа − ρ = 0,1320 Ом мм²/м.

где l_м – длина магистрального провода (для магистральных проводов берется двойная длина), м;

d – диаметр магистрального провода, мм;

1,1 – коэффициент учета дополнительного сопротивления для сростков проводов;

S – площадь сечения провода, мм².

б) Рассчитываем сопротивление соединительных проводов по формуле:

где ρ − удельное сопротивление:

для меди ρ = 0,0175 Ом мм²/м;

для алюминия ρ = 0,0280 Ом мм²/м;

для железа ρ = 0,1320 Ом мм²/м;

lс − длина соединительных проводов; м;

d − диаметр соединительных проводов, мм;

S – площадь сечения провода, мм.

4. Нахождение общего сопротивления электровзрывной сети.

Общее сопротивление электровзрывной сети зависит от схемы соединения.

При последовательной схеме соединения электродетонаторов

где r – сопротивление одного электродетонатора с концевыми проводами, Ом;

n – число электродетонаторов в сети.

При параллельной схеме соединении электродетонаторов в сети

где n – число электродетонаторов в сети.

При смешанном соединении электродетонаторов в сети

где m – число групп, соединенных последовательно;

n₁ – число параллельно соединенных ЭД в сети.

5. Нахождение величины тока в электровзрывной сети.

Величину тока в электровзрывной сети определяют по формуле:

где E – ЭДС источника тока, В;

R – общее сопротивление сети, Ом;

r₀ – внутреннее сопротивление источника тока, учитываемое при использовании взрывных машинок.

При последовательной схеме соединения электродетонаторов ток в каждом электродетонаторе равен току в сети

где J – ток в сети, А;

j – ток в каждом ЭД, А.

При параллельной схеме соединении электродетонаторов в сети:

Ток в сети:

Ток в каждом электродетонаторе:

где n – число ЭД в сети.

При смешанном соединении электродетонаторов в сети

Ток в сети:

Ток в каждом электродетонаторе

где n₁ – число ЭД в сети.

Формулы для расчета смешанных соединений действительны при одинаковом числе ЭД в группах.

Если же число ЭД в группах разное, расчеты усложняются.

В этом случае сила тока определяется через общую проводимость вех ветвей сети.

тогда R_в – Ом.

Общая величина тока в электровзрывной сети