Аппаратура электровзрывания промышленного назначения
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.