Аппаратура электровзрывания промышленного назначения

М.М.Граевский, А.И.Зотов, В.И.Кравченко, И.П.Мохов,
П.П.Петрушин, В.Ф.Солдатов, Л.В.Татаринцев (ВНИИА)

До кон­ца 80-х го­дов в СССР в раз­ные го­ды вы­пу­с­ка­ли 7 ти­пов при­бо­ров эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния (КПМ-1, КПМ-3, ВМК-500, СВМ-2, ИВП-1/12, КВП-1/100М,  ПИВ-100М), пред­наз­на­чен­ных для ини­ци­и­ро­ва­ния эле­к­т­ро­де­то­на­то­ров (ЭД) нор­маль­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти. Для ЭД по­ни­жен­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти взрыв­ные при­бо­ры (ВП) во­об­ще не вы­пу­с­ка­лись, хо­тя ЭД ти­па ЭД-ЗТ с бе­зо­пас­ным то­ком 1 А уже бы­ли до­пу­ще­ны Гос­гор­тех­над­зо­ром СССР к по­сто­ян­но­му при­ме­не­нию, и их ис­поль­зо­ва­ние су­ще­ст­вен­но по­вы­си­ло бы бе­зо­пас­ность взрыв­ных ра­бот на гор­ных пред­при­я­ти­ях с по­вы­шен­ным уров­нем блуж­да­ю­щих то­ков, обус­лов­лен­ным рос­том их энер­го­во­ору­жен­но­с­ти. В про­мы­ш­лен­но раз­ви­тых стра­нах пе­ре­ход на ЭД по­ни­жен­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти на­чал­ся зна­чи­тель­но рань­ше, на­при­мер, в Гер­ма­нии — с 1973 го­да.

К на­ча­лу 90-х го­дов вы­пуск вы­ше­пе­ре­чис­лен­ных при­бо­ров по раз­ным при­чи­нам был пре­кра­щен, и в Рос­сии сло­жи­лось кри­ти­че­с­кое по­ло­же­ние с обес­пе­че­ни­ем взрыв­ны­ми при­бо­ра­ми и си­с­те­ма­ми эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния (СЭВ). Вы­пу­с­ка­е­мый ом­ским ПО «Эле­к­т­ро­точ­при­бор» ВП Ж32460, пред­наз­на­чен­ный для шахт, опас­ных по га­зу и пы­ли, по ря­ду при­чин не мо­жет удов­ле­тво­рить тре­бо­ва­ни­ям пред­при­я­тий гор­но­до­бы­ва­ю­щей и дру­гих от­рас­лей про­мы­ш­лен­но­с­ти. Ре­монт на­хо­дя­ще­го­ся в экс­плу­а­та­ции пар­ка ВП за­труд­нен из-за от­сут­ст­вия ком­плек­ту­ю­щих де­та­лей. Кро­ме то­го, эти ВП мо­раль­но и фи­зи­чес­ки ус­та­ре­ли и не от­ве­ча­ют со­вре­мен­ным тре­бо­ва­ни­ям бе­зо­пас­но­го ве­де­ния взрыв­ных ра­бот.

В 1991 г. во Все­рос­сий­ском НИИ ав­то­ма­ти­ки (ВНИ­ИА) бы­ли на­ча­ты ра­бо­ты по со­зда­нию про­мы­ш­лен­ных си­с­тем эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния. Со­ро­ка­пя­ти­лет­ний опыт раз­ра­бот­ки и се­рий­но­го ос­во­е­ния СЭВ спе­ци­аль­но­го на­зна­че­ния, име­ю­щий­ся на­уч­но-тех­ни­че­с­кий по­тен­ци­ал, тех­но­ло­ги­че­с­кий за­дел, воз­мож­ность се­рий­но­го из­го­тов­ле­ния спе­ци­аль­ной эле­мент­ной ба­зы и из­де­лий в це­лом на су­ще­ст­ву­ю­щих мощ­но­с­тях раз­ви­то­го мно­го­про­филь­но­го про­из­вод­ст­ва поз­во­ля­ют ВНИ­ИА ре­шать за­да­чи по обес­пе­че­нию оте­че­ст­вен­ной про­мы­ш­лен­но­с­ти вы­со­ко­на­деж­ны­ми СЭВ, от­ве­ча­ю­щи­ми са­мым со­вре­мен­ным ми­ро­вым тен­ден­ци­ям в раз­ви­тии взрыв­но­го де­ла.

Ин­сти­тут име­ет ли­цен­зии Гос­гор­тех­над­зо­ра Рос­сии на раз­ра­бот­ку, про­ве­де­ние ис­пы­та­ний, се­рий­ное про­из­вод­ст­во и ре­монт обо­ру­до­ва­ния и при­бо­ров для взрыв­ных ра­бот, в том чис­ле во взры­во­за­щи­щен­ном и руд­нич­ном нор­маль­ном ис­пол­не­нии.

К на­сто­я­ще­му вре­ме­ни ВНИ­ИА раз­ра­бо­тал и ос­во­ил в про­из­вод­ст­ве три ти­па взрыв­ных при­бо­ров раз­лич­но­го на­зна­че­ния (табл.1) для ЭД с раз­лич­ны­ми ха­рак­те­ри­с­ти­ка­ми (табл.2).э

При­бор КВП-2/200 до­пу­щен Гос­гор­тех­над­зо­ром Рос­сии (Раз­ре­ше­ние № 542-ЭН от 29.05.97) к по­сто­ян­но­му про­мы­ш­лен­но­му при­ме­не­нию на от­кры­тых и под­зем­ных ра­бо­тах в ус­ло­ви­ях, не опас­ных по га­зу и пы­ли.

КВП-2/200 — пер­вый оте­че­ст­вен­ный при­бор, обес­пе­чи­ва­ю­щий под­рыв в по­сле­до­ва­тель­ной эле­к­т­ро­вз­рыв­ной се­ти (ЭВС) до 100 эле­к­т­ро­де­то­на­то­ров по­ни­жен­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти ти­па ЭД-1-ЗТ (рис.1). Кро­ме то­го, КВП-2/200 мо­жет ини­ци­и­ро­вать ЭД нор­маль­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти до 200 шт. в по­сле­до­ва­тель­ной и до 570 шт. в сме­шан­ной ЭВС. Кон­крет­ное чис­ло взры­ва­е­мых ЭД, в за­ви­си­мо­с­ти от со­про­тив­ле­ния ма­ги­с­т­ра­ли (Rм), рас­чет­но­го со­про­тив­ле­ния ЭД (Rэд)  и чис­ла па­рал­лель­ных вет­вей (М), мо­жет быть оп­ре­де­ле­но по таб­ли­цам или гра­фи­кам, при­во­ди­мым в тех­ни­че­с­ком опи­са­нии при­бо­ра. В ка­че­ст­ве при­ме­ра на рис.2 при­ве­ден гра­фик для оп­ре­де­ле­ния чис­ла взры­ва­е­мых ЭД ти­па ЭД-1-ЗТ.

Кор­пус КВП-2/200 вы­пол­нен из уда­ро­проч­но­го по­ли­сти­ро­ла, его внут­рен­няя по­лость по­сле мон­та­жа и сбор­ки при­бо­ра за­ли­ва­ет­ся твер­де­ю­щим эле­к­т­ро­изо­ля­ци­он­ным ком­па­ун­дом, что по­вы­ша­ет ме­ха­ни­че­с­кую проч­ность и стой­кость при­бо­ра к воз­дей­ст­вию вла­ги и пы­ли. При­бор снаб­жен сер­вис­ны­ми ус­т­рой­ст­ва­ми, ко­то­рые не­пре­рыв­но кон­тро­ли­ру­ют це­лость эле­к­т­ро­вз­рыв­ной це­пи до са­мо­го мо­мен­та взры­ва и бло­ки­ру­ют при­бор, де­лая не­воз­мож­ной вы­да­чу взрыв­но­го им­пуль­са в слу­чае об­ры­ва взрыв­ной це­пи, а так­же при не­до­за­ряд­ке кон­ден­са­то­ра-на­ко­пи­те­ля.

При­бор КВП-2/200 вы­пу­с­ка­ет­ся се­рий­но про­из­вод­ст­вом ВНИИА. В комп­лект при­бо­ра вхо­дит те­с­тер ТВП-01, а так­же за­щит­ный че­хол с на­плеч­ным рем­нем. Те­с­тер ТВП-01 обес­пе­чи­ва­ет пол­ный кон­троль ра­бо­то­спо­соб­но­с­ти взрыв­но­го при­бо­ра. По от­дель­но­му за­ка­зу мо­жет по­став­лять­ся за­ряд­ное ус­т­рой­ст­во ЗУ-01, а так­же са­ма ак­ку­му­ля­тор­ная ба­та­рея.

Ком­плек­ты при­бо­ров КВП-2/200 по­став­ле­ны в АО «Ле­нин­град­сла­нец», АО «Но­риль­ский ни­кель», Ал­ма­лык­с­кий ГОК (Уз­бе­ки­с­тан), АО «Апа­ти­ты», Куз­нец­кий ме­тал­лур­ги­че­с­кий ком­би­нат и др. При­бор ап­ро­би­ро­ван при про­из­водс­тве взрыв­ных ра­бот на объ­ек­тах ком­би­на­та «КМА­ру­да», «Транс­взры­в­про­ма», ГАО «Мос­ме­т­ро­ст­рой».

При­бор КВПЧ-1/100 (рис.3) пред­наз­на­чен для взры­ва­ния ЭД с транс­фор­ма­тор­ным вхо­дом (на­при­мер, ти­па ЭД-24) то­ком уль­т­ра­зву­ко­вой ча­с­то­ты. Из­би­ра­тель­ная чув­ст­ви­тель­ность си­с­те­мы ВП - ЭД к то­кам уль­т­ра­зву­ко­вой ча­с­то­ты и не­чув­ст­ви­тель­ность ее к то­кам про­мы­ш­лен­ной ча­с­то­ты, а так­же ко всем ви­дам блуж­да­ю­щих то­ков, обес­пе­чи­ва­ет тре­бу­е­мую бе­зо­пас­ность при взрыв­ных ра­бо­тах в ус­ло­ви­ях по­вы­шен­ной энер­го­на­сы­щен­но­с­ти про­из­вод­ст­ва и весь­ма вы­со­ко­го уров­ня блуж­да­ю­щих то­ков и ста­ти­че­с­ко­го эле­к­т­ри­че­ст­ва. Ис­поль­зо­ва­ние та­ких си­с­тем эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния в шах­тах, руд­ни­ках, ка­рь­е­рах, при стро­и­тель­ст­ве тон­не­лей поз­во­ля­ет ве­с­ти под­го­тов­ку к взры­ву без от­клю­че­ния эле­к­т­ро­по­тре­би­те­лей, что да­ет су­щест­вен­ный эко­но­ми­че­с­кий эф­фект.

Опыт­ный об­ра­зец при­бо­ра про­шел ус­пеш­ные ис­пы­та­ния в ГПП «Крас­но­зна­ме­нец», взры­вая до 100 ЭД-24 с ма­ги­с­т­ра­лью дли­ной 2000 м.

Си­с­те­ма точ­но­го эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния с при­бо­ром КВП-1/20 (рис.4) и ЭД с взры­ва­ю­щим­ся мос­ти­ком без ини­ци­и­ру­ю­щих ВВ (на­при­мер, ти­па АТЭД-15) пред­наз­на­че­на для груп­по­во­го взры­ва­ния до 20 ЭД с чрез­вы­чай­но ма­лой раз­но­вре­мен­но­с­тью (< 0,5 мкс). Бе­зо­пас­ность этой си­с­те­мы обес­пе­чи­ва­ет­ся от­сут­ст­ви­ем в ЭД ини­ци­и­ру­ю­щих ВВ, уни­каль­ны­ми па­ра­ме­т­ра­ми им­пуль­са взрыв­но­го то­ка, двух­сту­пен­ча­тым уп­рав­ле­ни­ем и ря­дом дру­гих тех­ни­че­с­ких мер. Сред­ст­ва кон­тро­ля обес­пе­чи­ва­ют эф­фек­тив­ную и про­стую про­вер­ку ра­бо­то­спо­соб­но­с­ти си­с­те­мы.

Мак­си­маль­ная про­из­во­ди­тель­ность си­с­те­мы (20 ЭД) обес­пе­чи­ва­ет­ся при дли­не ма­ги­с­т­раль­но­го ка­бе­ля до 20 м; при 10 ЭД дли­на ма­ги­с­т­ра­ли мо­жет быть уве­ли­че­на до 100 м, а при 5 ЭД – до 500 м.

Эта СЭВ со­зда­ет воз­мож­ность даль­ней­ше­го раз­ви­тия взрыв­ных тех­но­ло­гий в об­ла­с­ти об­ра­бот­ки ма­те­ри­а­лов энер­ги­ей взры­ва, уп­ро­че­ния ме­тал­лов, взрыв­ной свар­ки ме­тал­лов и т.д. Поз­во­ляя уп­рав­лять взры­вом с точ­но­с­тью до до­лей ми­к­ро­се­кун­ды, эта си­с­те­ма яв­ля­ет­ся уни­каль­ным ин­ст­ру­мен­том для ис­сле­до­ва­ний взрыв­ных про­цес­сов.

На ос­но­ве на­коп­лен­но­го опы­та по со­зда­нию взрыв­ных при­бо­ров на­ме­че­на раз­ра­бот­ка ря­да но­вых при­бо­ров эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния (табл.3).

КВПМ-10/200 — мно­го­ка­наль­ный кон­ден­са­тор­ный взрыв­ной при­бор, со­дер­жит 10 ка­на­лов, каж­дый из ко­то­рых мо­жет взры­вать в по­сле­до­ва­тель­ной ЭВС до 200 ЭД нор­маль­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти, до 100 ЭД по­ни­жен­ной чувс­тви­тель­но­с­ти ти­па ЭД-1-ЗТ. Ка­на­лы сра­ба­ты­ва­ют один за дру­гим с за­прог­рам­ми­ро­ван­ной за­ра­нее за­держ­кой по вре­ме­ни сра­ба­ты­ва­ния в ди­а­па­зо­не от 5·10-3 до 10 с и точ­но­с­тью 1% от но­ми­наль­но­го зна­че­ния.

Схе­ма при­бо­ра осу­ще­ств­ля­ет не­пре­рыв­ный мо­ни­то­ринг со­сто­я­ния са­мой си­с­те­мы эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния и це­ло­с­ти эле­к­т­ро­вз­рыв­ной се­ти. Ес­ли в ка­ком-то из ка­на­лов вы­да­чи взрыв­но­го им­пуль­са не про­изо­ш­ло, то воз­мож­ны два ал­го­рит­ма даль­ней­шей ра­бо­ты при­бо­ра: 1) при­бор бло­ки­ру­ет­ся и даль­ней­шая вы­да­ча взрыв­ных им­пуль­сов пре­кра­ща­ет­ся; 2) вы­да­ча им­пуль­сов про­дол­жа­ет­ся, на­чи­ная с ка­на­ла, сле­ду­ю­ще­го за от­ка­зав­шим.

Мно­го­ка­наль­ный ВП пред­наз­на­чен для про­ве­де­ния слож­ных взрыв­ных ра­бот на от­кры­тых пло­щад­ках, ка­рь­е­рах при мас­со­вых взры­вах, при раз­дел­ке круп­но­га­ба­рит­ных кон­ст­рук­ций и во­ен­ной тех­ни­ки, при об­ру­ше­нии зда­ний и со­ору­же­ний, дроб­ле­нии фун­да­мен­тов и т.д. При этом су­ще­ст­вен­но умень­ша­ют­ся сейс­ми­че­с­кие и удар­но­вол­но­вые воз­дей­ст­вия.

КВП-3/200 — мощ­ный кон­ден­са­тор­ный взрыв­ной при­бор, рас­счи­тан­ный на од­но­вре­мен­ный под­рыв в по­сле­до­ва­тель­ной ЭВС до 250 ЭД-1-ЗТ, 460 ЭД-ЗН, а так­же в сме­шан­ной по­сле­до­ва­тель­но-па­рал­лель­ной ЭВС до 340 ЭД-1-ЗТ и до 3000 ЭД-ЗН.

Не­об­хо­ди­мость раз­ра­бот­ки ВП бо­лее мощ­но­го, чем вы­пу­с­ка­е­мый в на­сто­я­щее вре­мя КВП-2/200, обус­лов­ле­на тем, что на мно­гих гор­но­до­бы­ва­ю­щих пред­при­я­ти­ях объ­е­мы взрыв­ных ра­бот та­ко­вы, что про­из­во­ди­тель­ность КВП-2/200 не удов­ле­тво­ря­ет их тре­бо­ва­ни­ям. КВП-3/200 поз­во­ля­ет ини­ции­ро­вать в 6 раз боль­ше ЭД ти­па ЭД-ЗТ.

Вы­пуск КВП-3/200 поз­во­лит про­во­дить мас­со­вые взры­вы в шах­тах и руд­ни­ках, не опас­ных по га­зу и пы­ли, на от­кры­тых ра­бо­тах в ка­рь­е­рах, при стро­и­тель­ст­ве со­ору­же­ний в ус­ло­ви­ях по­вы­шен­но­го уров­ня блуж­да­ю­щих то­ков раз­лич­но­го про­ис­хож­де­ния и тем са­мым рас­ши­рит об­ласть при­ме­не­ния эле­к­т­ро­вз­ры­ва­ния.

КВП-4/200 — кон­ден­са­тор­ный взрыв­ной при­бор во взры­во­за­щи­щен­ном ис­пол­не­нии РВ пред­наз­на­чен для при­ме­не­ния в шах­тах и руд­ни­ках, опас­ных по га­зу и пы­ли. По сво­им эле­к­т­ри­че­с­ким па­ра­ме­т­рам он ана­ло­ги­чен вы­пу­с­ка­е­мо­му КВП-2/200. В но­вом при­бо­ре пред­по­ла­га­ет­ся ис­поль­зо­вать в ка­че­ст­ве вклю­ча­ю­щих эле­мен­тов спе­ци­аль­но раз­ра­бо­тан­ные га­зо­вые раз­ряд­ни­ки, что по­вы­сит его на­деж­ность по срав­не­нию с дру­ги­ми ти­па­ми взры­во­за­щи­щен­ных взрыв­ных при­бо­ров.

КВП-5/50 — ма­ло­га­ба­рит­ный кон­ден­са­тор­ный взрыв­ной при­бор, пред­наз­на­чен­ный для ини­ци­и­ро­ва­ния в по­сле­до­ва­тель­ной ЭВС ЭД нор­маль­ной чувс­тви­тель­но­с­ти до 50 шт., ЭД по­ни­жен­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти ти­па ЭД-1-ЗТ до 10 шт. В сме­шан­ной ЭВС КВП-5/50 мо­жет по­до­рвать до 90 ЭД нор­маль­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти. Опыт­ный об­ра­зец при­бо­ра пред­став­лен на рис.5.

Бла­го­да­ря ма­лым га­ба­ри­там и мас­се (до 0,5 кг) при­бор мо­жет ис­поль­зо­вать­ся при взрыв­ных ра­бо­тах, ког­да тре­бу­ет­ся под­ры­вать не­боль­шое чис­ло ЭД, на­при­мер, при раз­дел­ке не­га­ба­ри­та. Он удо­бен для ини­ци­и­ро­ва­ния се­тей из ДШ или низ­ко­энер­ге­ти­че­с­ких вол­но­во­дов не­эле­к­т­ри­че­с­ких си­с­тем ини­ци­и­ро­ва­ния за­ря­дов ВВ и мо­жет най­ти при­ме­не­ние в ар­мии, МВД, МЧС и дру­гих спец­служ­бах Рос­сии.

Все вы­ше­из­ло­жен­ное по­ка­зы­ва­ет, что при вы­пол­не­нии на­ме­чен­ной про­грам­мы по­тре­би­те­ли по­лу­чат гам­му взрыв­ных при­бо­ров раз­лич­но­го на­зна­че­ния и про­из­во­ди­тель­но­с­ти, из ко­то­рых каж­дый по­тре­би­тель смо­жет вы­брать при­бор, на­и­бо­лее под­хо­дя­щий для ус­ло­вий про­ве­де­ния взрыв­ных ра­бот на дан­ном пред­при­я­тии. Хо­тя за­яв­лен­ное чис­ло ти­по­раз­ме­ров и ис­пол­не­ний мень­ше, чем у круп­ней­ших за­ру­беж­ных про­из­во­ди­те­лей (фирм Шаф­ф­лер, Ди­на­мит Но­бель и др.), оно все же боль­ше, чем в упо­мя­ну­том в на­ча­ле ста­тьи пе­реч­не, в ко­то­ром из ука­зан­ных 7 ти­пов 4 ти­па (КПМ-1М, СВМ-2, КВП-1/100М, ПИВ-100М) име­ли оди­на­ко­вую про­из­во­ди­тель­ность — 100 ЭД нор­маль­ной чув­ст­ви­тель­но­с­ти.

Из трех ос­во­ен­ных в про­из­вод­ст­ве ВНИ­ИА ти­пов ВП один (КВПЧ-1/100) тре­бу­ет до­ра­бот­ки и оформ­ле­ния ли­цен­зии Гос­гор­тех­над­зо­ра Рос­сии на до­пуск к по­сто­ян­но­му при­ме­не­нию, дру­гой (КВП-1/20) — толь­ко до­пуск на по­сто­ян­ное при­ме­не­ние в про­мы­ш­лен­но­с­ти.

Раз­ра­бот­ка за­пла­ни­ро­ван­ных при­бо­ров вклю­че­на в про­ект це­ле­вой фе­де­раль­ной про­грам­мы «По­вы­ше­ние бе­зо­пас­но­с­ти и эф­фек­тив­но­с­ти ис­поль­зо­ва­ния взрыв­ча­тых ма­те­ри­а­лов про­мы­ш­лен­но­го на­зна­че­ния». Сро­ки за­вер­ше­ния раз­ра­бо­ток бу­дут за­ви­сеть от фи­нан­си­ро­ва­ния их за­ин­те­ре­со­ван­ны­ми ве­дом­ст­ва­ми и ор­га­ни­за­ци­я­ми. n

Литература:

1. Аб­ра­мов В.П., Гра­ев­ский М.М., Крав­чен­ко В.И. и др. Но­вый кон­ден­са­тор­ный взрыв­ной при­бор КВП-2/200 // Бе­зо­пас­ность тру­да в про­мы­ш­лен­но­с­ти, 1997, №7, С.23-27.

2. Гра­ев­ский М.М., Пе­т­ру­шин П.П. Спо­соб ус­ко­рен­но­го рас­че­та элект­ро­вз­рыв­ных се­тей и про­из­во­ди­тель­но­с­ти кон­ден­са­тор­ных взрыв­ных при­боров//Бе­зо­пас­ность тру­да в про­мы­ш­лен­но­с­ти, 1998, С.29-33.

Журнал "Горная Промышленность" №5 1999