Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов на рудниках

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов на рудниках"

На правах рукописи

МАСКОВ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАССО-

Шифр и наименование специальности: 25.00.22 -«Геотехнология (подземная, открытая и строительная)» 05.26.0.3 - «Пожарная и промышленная безопасность (в горной промышленности)»

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

вых

ВЗРЫВОВ НА РУДНИКАХ

ВЛАДИКАВКАЗ

004604085

Работа выполнена кафедре «Технологии разработки месторождений» в Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете)

доктор технических наук, профессор Петров Юрий Сергеевич, доктор технических наук, доцент Шелехов Павел Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Белин Владимир Арнольдович; доктор технических наук, профессор Кондратьев Юрий Иванович

Ведущая организация: ГУП «САДОНСКИЙ СВИНЦОВО-ЦИНКОВЫЙ КОМБИНАТ»

Защита состоится 4 июня 20 Юг в 16час на заседании диссертационного совета Д 212.246.02 при Северо-Кавказском горнометаллургическом институте (ГТУ) по адресу: 362021, РСО-Алания, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44, факс (8672)407-203. E-mail: info@skgmi-gtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Научные руководители:

Автореферат разослан 4 мая 201 Ог.

Ученый секретарь диссертационного совета, Доктор технических наук, профессо

Гегелашвили М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рост горного производства, обусловленный постоянно увеличивающейся потребностью в минеральном сырье, связан с необходимостью внедрения новых эффективных технологий и повышением производительности труда на горных предприятиях.

В настоящее время при отработке месторождений полезных ископаемых большой мощности широкое распространение получили методы отбойки рудной массы массовыми скважинными зарядами. Вследствие одновременного взрывания значительного количества взрывчатых веществ и большой мощности массовых взрывов к ним предъявляются особые требования по безотказности и безопасности. В этих условиях производство взрывных работ связано с необходимостью применения специальных вспомогательных систем инициирования и управления взрывом, наиболее эффективной из которых является система электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ.

Реализация системы электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках наиболее часто осуществляется использованием сетей переменного тока. Основным недостатком применения переменного тока является зависимость импульса тока, подаваемого в электровзрывную цепь, от момента включения на отрезке синусоиды входного напряжения, что создает неопределенность в определении гарантийного тока. При этом процесс инициирования заряда взрывчатого вещества в скважинах приобретает вероятностный характер, что приводит к возможности возникновения отказов и ухудшению показателей взрывных работ. Поэтому разработка технологических решений, обеспечивающих повышение безотказности электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ и безопасности при производстве массовых взрывов на рудниках, является актуальной научной и практической задачей.

Целью работы является повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов в условиях подземных горных работ на основе развития теории массового электровзрывания и разработки новых средств взрывания и контроля.

Идея работы заключается в использовании результатов вероятностного анализа процесса инициирования и его энергетических характеристик для повышения эффективности и безопасности массовых взрывов в подземных условиях.

Методы исследований - В работе использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение ранее выполненных исследовании, теоретические и экспериментальные исследования

в лабораторных и производственных условиях. Обработка и анализ экспериментальных данных производилась методами математической статистики с реализацией на ЭВМ.

Научные положения, защищаемые в работе:

1. Методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Вынос потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа элекгровзрывной цепи может достигать достаточных для инициирования электродетонаторов значений.

3. Совместное использование в приборах взрывания емкостного и индуктивного накопителей энергии дает возможность увеличить производительность приборов взрывания в 2 раза.

4. Энергия, потреблённая в электровзрывной цепи при массовом взрыве функционально связана с числом сработавших электродетонаторов и электрическими параметрами взрывной цепи.

5. Задержка включения фаз 3-х фазной системы при производстве массового взрыва может стать причиной групповых отказов.

Научная новизна:

1. Впервые разработана методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Установлена зависимость вероятности возникновения отказов при массовых взрывах от момента включения элекгровзрывной цепи на синусоидальное напряжение.

3. Разработана методика определения выноса потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа электровзрывной цепи, отличающаяся тем, что учитывает положение электровоза в штреке.

4. Выведены условия безотказного инициирования электродетонаторов взрывным прибором с двумя разнородными реактивными накопителями энергии.

5. Впервые разработан графоаналитический метод анализа безотказности системы электровзрывания для условий проведения массовых взрывов на подземных рудниках.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных методов исследований, представительностью исходных данных, достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с результатом опытно-промышленных работ при надежности не менее 90%.

Практическая значимость работы состоит в разработке технологии и методик расчета параметров электрического инициирования заряда взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности отработки мощных месторождений полезных ископаемых.

Реализация результатов работы. Результаты исследований положены в основу рекомендаций и технических решений при проектировании массовых взрывов на подземных рудниках ОАО «Тырнауз-ский ГОК», ОАО «Кольская ГМК» и ЗАО «Урупский ГОК».

Теоретические и экспериментальные результаты исследований по расчету параметров буро-взрывных работ в лекционных курсах, лабораторных и практических занятиях по дисциплинам: «Технология безопасности взрывных работ», «Процессы подземных горных работ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку» на международной научно-технической конференции «Безопасность и экология горных территорий» (Владикавказ, 1995 г.), ка II Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы горнодобывающего и металлургического комплексов России» (Владикавказ, 2003 г.), на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2008 г.), на научно-технических советах ОАО «Тырныаузский ГОК», ЗАО «Урупский ГОК», ОАО «Кавказцветметпроект», на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (1990-2009 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 27 печатных работах. Из них 12 в изданиях аннотированных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 159 страницах машинописного текста и содержит 10 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 148 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее новизна, практическая значимость; сформулированы цель и задачи исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту, охарактеризована структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса, определению целей и методов исследования. В ней приводятся необходимые для дальнейшего изложения предварительные сведения, дается краткий обзор и классификация основных систем инициирования.

Также рассмотрен ряд вопросов, посвященных современному состоянию теории электровзрывания в российской и зарубежной науке. В этой области известны работы К. Дрекопфа, Е.В. Антулаева А.И.Лурье, М.И.Озерного, М.М.Граевского, Ю.С.Петрова и др.

Массовый взрыв, как правило, характеризуется не только большим по сравнению с обычным количеством одновременно взрываемого ВВ, но и большим количеством одновременно инициируемых ЭД (электродетонатор).

Теоретические основы расчета параметров взрывных работ освещены в трудах: академиков М.И. Агошкова, Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, профессоров Д.А. Ассонова, Л.И. Барона, Б.И. Бокия, В.А. Белина, А.Ф. Беляева, Г.П. Демидюка, М.М. Докучаева, Б.Н. Кутузова, Э.О. Миндели, М.А. Садовского, А.Н. Ханукаева, Г.Д. Хетагурова и других ведущих ученых.

По мере увеличения объема и совершенствования методов взрывных работ количество одновременно взрываемых ЭД возрастает, доходя на некоторых шахтах и рудниках (Кузбасс, Норильск) до 5-10 тыс. штук. Одновременное взрывание такого большого количества ЭД приводит к необходимости соблюдать ряд требований как технологического, так и организационного характера, направленных на обеспечение безопасности и безотказности процесса взрывания.

При массовом электровзрывании наиболее часто используются переменный ток промышленной частоты, основным недостатком применения которого является зависимость импульса тока, подаваемого в электровзрывную цепь от фазы включения напряжения. Отказы могут возникнуть, если воспламеняющий ток будет включен вблизи точки перехода синусоиды через ноль. При этом импульс тока, прошедший во взрывную цепь до ее разрыва первым сработавшим (наиболее чувствительным) ЭД, окажется недостаточным, для воспламенения наименее чувствительного электродетонатора в группе.

При одновременном инициировании такого большого количества электродетонаторов, как это реализуется при массовых взрывах, возможны не только одиночные, но групповые отказы, вследствие этого большую актуальность приобретает вопрос определения отказов, в частности, групповых.

Так как сам процесс подачи импульса тока в электровзрывную цепь имеет вероятностный характер, то обоснование минимальных нормативных значений тока (гарантийного тока) должно быть увязано с допустимой величиной вероятности отказов.

Правильное определение гарантийного переменного тока является, помимо всего прочего, задачей технико-экономической, так как

завышение его величины по сравнению с необходимым значением ухудшает экономические показатели электровзрывания, а занижение увеличивает вероятность отказов сверх допустимого уровня (1-10"4).

Все изложенное требует дополнительных исследований вопроса взрывания переменным током с тем, чтобы четко были определены условия, при которых может быть обеспечена безотказность взрывания и в то же время снижена величина переменного тока до минимально допустимого значения.

При одновременной инициировании большого количества электродетонаторов важную роль играет выбор оптимальной структуры электровзрывной цепи. Несмотря на то, что сетевые взрывные приборы могут иметь достаточно большую мощность, тем не менее, число одновременно взрываемых от них электродетонаторсз может быть существенно ограниченно по различным причинам.

При проведении массовых взрывов необходимо особое внимание обратить на возможность воздействия на электровзрывную цепь блуждающих токов. Для предотвращения такого воздействия необходимо оценить возможность выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи. В работе обоснована методика определения потенциала электротяговых блуждающих токов и оценки опасности преждевременного срабатывания электродетонаторов.

Для анализа эффективности массовых взрывов в условиях подземных горных разработках был применен системный подход, позволяющий проанализировать множество различных факторов, влияющих на безотказность системы электровзрывания, и дать конкретные рекомендации по повышению эффективности и безопасности массовых взрывов.

Во второй главе выполнен анализ эффективности применения переменного тока при массовых взрывах.

При непосредственном включении электровзрывной цепи в сеть переменного тока величина импульса, который получат ЭД, будет зависеть не только от параметров системы (входного напряжения, входного сопротивления электровзрывной цепи, ее структуры, наличия утечек и т.п.), но и от момента включения напряжения на цепь.

Импульс тока, который посылается в электровзрывную цепь за время М при произвольном моменте включения 4 (т.е. при изменении начала 1к протекания тока в цепи), определяется выражением

К((к)= |г<7)^ (I)

к

На рис.1 представлена синусоида входного напряжения, а на рис. 2 (под синусоидой рис. 1) приведены значения импульсов тока при

включении электровзрывной цепи в любой момент периода синусоиды и длительности протекания тока в цепи А1=1в+0, где („-усредненное время воспламенения ЭД. Ц».в

Рис. I. Зависимость импульса тока .полученного электровзрывной цепыо за промежуток времени Дс=0.9мс(Д1 =1„+0=О.З+О.6=О.9мс).от момента Цк) начала подачи напряжения в электровзрывную цепь.

Рассмотрим зависимость вероятности срабатывания ЭД от момента включения цепи под синусоидальное напряжение. Если каждый ЭД

в цепи получит импульс К>Ксра6, то произойдет безотказное срабатывание всех ЭД, включая и наименее чувствительный ЭД, для которого Кт=К!| (в данном случае принято Кп=2.5А2мс).

Таким образом, для того чтобы вероятность отказов была равна нулю, необходимо чтобы величина импульса воспламенения Ккч наименее чувствительного ЭД (т.е. ЭД с наибольшим значением импульса воспламенения в цепи) была меньше Kmin. В этом случае вся зона над прямой К=Ктю будет зоной срабатывания т.к. кт;„>кнч=к".

Вероятность попадания момента включения в тог или иной промежуток времени Atk непосредственно связана с результатом воздействия напряжения на электровзрывную цепь, т.е. с вероятностью срабатывания или возникновения отказов. Если в промежуток At^ импульс, полученный ЭД К>Ксра6, то произойдет срабатывание ЭД; если в промежуток Atfc импульс, полученный ЭД К<Ксра5, то произойдет отказ.

Вероятность срабатывания ЭД (Р(:р)будет равна вероятности включения цепи в промежуток Atcp, при котором К>Ксрзб. т.е. вероятность срабатывания ЭД будет равна вероятности включения цепи в промежуток Atcp и определяется выражением РСр= Atcp /' 0,5 Т

Вероятность отказа будет равна вероятности включения цепи в промежуток AtOIK, при котором К<Ксраб т.е. Р0гк = ^огк! 0,5 Т

Т.к. вероятности срабатывания или отказа составляют полную группу несовместимых событий, то Рср+Ротк=1' Зная Рср можно определить Ротк и наоборот. Последнее обстоятельство подтверждается, в частности тем, что

Проведенные исследования позволяют определить вероятность возникновения отказов в электровзрывной цепи любой структуры при непосредственном включении цепи на синусоидальное напряжение, а также зависимость этой вероятности от величины тока в цепи и времени его протекания А1:. С помощью полученных зависимостей можно определить минимальную величину тока, обеспечивающего срабатывание всех ЭД в цепи, что представляет собой важную величину в практике электровзрывания. Полученные результаты позволяют провести всесторонний вероятностный анализ работы электровзрывных цепей, что существенно расширяет возможности теоретических исследований в области электровзрывания.

Вычисления показывают, что импульс тока, полученный электровзрывной цепью в зависимости от момента её включения на синусоидальное напряжение в произвольные моменты времени, может изменятся примерно в 4-5 раз и более.

Общие условия безотказности инициирования ЭД в трехфазной системе можно записать в виде трех неравенств, которые должны выполняться одновременно:

КаЬ ~ & ты КЬс ~ Кты Кса ~

(2)

при / > 1Н за время Гтщ .

В (2) КаЪ КЬс. Кса- импульсы токов, получаемые ЭД, которые обтекаются наименьшими токами в группах, подключенных соответственно к фазам «аЬ», «Ьс», и «са»; Ктах - максимальный импульс воспламенения

ЭД данной партии; I - ток, протекающий через ЭД; Гтш - минимальное время срабатывания наиболее чувствительного ЭД.

На токораспределение в электровзрывных цепях и, следовательно, на безотказность инициирования, оказывают влияния такие факторы, как значение начальных фаз напряжения в каждой из трех групп системы в момент подачи тока в электровзрывные цепи, запаздывание во включении отдельных фаз друг относительно друга, несимметрия системы и другие факторы. В связи с этим при взрывании от трехфазных сетей условия безотказности существенно усложняются.

Влияние перечисленных факторов существенно в том случае, если все три ветви электровзрывных цепей взаимозависимы и могут оказывать влияние друг на друга - случай «зависимой» системы. В зависимой системе ветви электровзрывных цепей находятся на таком расстоянии друг от друга, что взрыв в любой ветви может вызвать обрыв проводов других ветвей. При этом время протекания тока в электровзрывной цепи фактически ограничивается временем срабатывания наиболее чувствительного ЭД во всех электровзрывных цепях (включающей все три ветви).

В независимой системе ветви электровзрывных цепей находятся на таком расстоянии друг от друга, что взрыв ЭД одной ветви не оказывает влияния на целостность других (не успевших еще получить достаточный для воспламенения импульс).

На рис. 2 показан график при включении трехфазной системы в момент ^'=3 мс. В этом случае для фазы «вс» с наиболее быстрым возрастанием импульса при Ктш= 0.6 А~мс ^=3.02 мс. Прибавляя к время передачи 0 получим время протекания тока в системе (время существования цепей - Ц,с=3.62 мс ). При этом Кса=0.1 А2мс а ^„=23 А~мс. Импульс тока, который получит электровзрывная цепь в фазе «са» оказывается меньше Ктах=2.5А~мс, т.е. в этой цепи возможен отказ. Как

показал анализ включения системы, например, з момент времени 1[=1 мс является благоприятным (не имеющим отказа), а в момент 11=3 мс - неблагоприятным.

^ к. . ^-oj;: -.;,.

Рис. 2. Зависимость импульса тока K(t) от времени при t,=3 мс.

Проведенный графоаналитический метод анализа условий безотказности в трехфазной системе электровзрывания может быть использован для комплексной оценки возможности возникновения отказов в системе при применении для инициирования трехфазного напряжения.

При массовом электровзрьгаашш часто используется трехфазная система напряжений при непосредственном ее включении на электровзрывную цепь (Рис. 3). Вследствие неравномерности включения ножей входного рубильника (запаздывание включения отдельных ножей может составлять до 3-4 мс), группы ЭД, подключенные к различным фазам, будут получать различные импульсы тока, что будет отрицательно влиять на выполнение условий безотказности во всей системе электровзрывання.

Ra а

■3blu

Рис. 3. Соединение ветвей электровзрывной цепи в треугольник.

Например импульс тока в фазе СА при запаздывании фазы питания А будет иметь вид:

КсаС) == — •\«"1 -»'1 -^Н+~5т(2со/, +2улв -—)!+ (3)

4Л 2 а I 2 3 2 i J

(ас-1;/».4)2 Г 1 ■ „ „ 1 ■ „ , 411Л

+ —|<П14 - и), --81П(2<314 + —) + -5ш(2га/3 + —)

К 2 ■ щ I 2 3 2 3 ]

где 12 - текущая переменная до запаздывания; 13 - время запаздывания фазы; ^ - текущая переменная после запаздывания.

Рис. 4. Графики зависимостей импульсов токов КЬо К.са, в различных фазах нагрузки (ветвях электровзрыаных цепей) от времени I при запаздывании включения фазы А на13ап=1 мс (включение системы в момент времени 1]=0. Ч'аь-О, при расчетных токах 1=2.5 А).

Как при соединении нагрузки в звезду (без нулевого и с нулевым проводом) гак и при соединении нагрузки в треугольник существует реальная возможность возникновения отказов в системе из-за запаздывания включения отдельных фаз; на распределение токов и импульсов тока оказывает существенное влияние момент включения системы на трехфазное напряжение, что при неблагоприятных условиях также может оказаться причиной отказов.

Третья глава посвящена вопросам предупреждения отказов и преждевременного срабатывания электродетонаторов при массовых взрывах.

Применение выпрямленного напряжения освобождено от наиболее существенного недостатка непосредственного применения переменного напряжения для питания электровзрывной цепи - зависимости импульса тока, получаемого ЭД, от фазы включения напряжения. Тео-

рия безотказного инициирования ЭД постоянным напряжением для какой-то одной автономной электровзрывной цепи достаточно хорошо разработана во многих трудах. Однако на практике, например при массовых взрывах, система электровзрывания состоит из групп ЭД, образующих различные электровзрывные цепи, которые связаны между собой как электрически, так и единым технологическим циклом. Условия безотказного функционирования такой сложной системы электровзрывания не разработаны.

Условия безотказного функционирования всей системы будут заключаться в одновременном выполнении условий безотказности для каждой электровзрывной цепи:

Кщ тЛ

А™,« О

: а2А!А1срА ^

:авФсрв -Кн

2 2 г

-■ >КН

(4)

при 1А >1Н,1В >1Н - /.V >///-

где /„ - нормированное значение тока, протекающего через ЭД, обеспечивающее накопление тепла в воспламеняющем составе необходимого для его воспламенения;

К„„„н ~ минимальный импульс тока, получаемый ЭД, обтекаемым наименьшим током в электровзрывной цепи ЭВЦ Ы;

коэффициент передачи по току для ЭД с наименьшим током в цепи М;

К-рч = ^вы " вРемя срабатывания наиболее чувствительного ЭД

в цепи

N (г^-время воспламенения, вц- время передачи); К„ - нормированный импульс тока; обычно для обеспечения максимальной надежности принимают К„=КЖ1Х).

Условием воспламенения наиболее чувствительного ЭД. будет

к„

/Г

■ + ©

■к

(5)

откуда после подстановки вместо ¡¡, его выражения исходя из напряжения взрывного прибора - и, входного сопротивления электровзрывной цепи - Явч и соответствующих преобразований получим условие безотказного срабатывания всех ЭД в группе;

R„ < all ----^. (6)

Если по условиям ведения взрывных работ электровзрывные цепи не влияют друг на друга (независимые системы), то выполнение условий (4) и (5) является необходимым и достаточным для безотказного срабатывания всех ЭД в цепях. Однако на практике часто возникают ситуации, когда электровзрывные цепи взаимно влияют друг на друга (зависимые системы) таким образом, что срабатывание ЭД в одной цепи вызывает обрыв проводов в общей линии и, следовательно, прекращение протекания тока во всех электровзрывных цепях. Выполнение условий безотказности в этом случае требует соблюдения дополнительных требований.

Рассмотрим сначала систему, состоящую из двух групп ЭД. Число ЭД в группах различное. Предположим, что накопление импульса тока в ЭД]Л в группе А, т.е. в наиболее чувствительном ЭД, обтекаемом наибольшим током происходит по прямой KiA(t) = (lIA)2t. При достижении KA(t) = Krajn воспламенительный состав ЭД] воспламеняется и ЭД) сработает через время tcp:A=:tBi+9. Предположим, что накопление импульса тока K2B(t) = (I2B)2t наименее чувствительным ЭД2В, обтекаемым наименьшим током в группе В происходит по прямой K'2B(t) = (r2B)~t. Тогда за время tcp А электродетонатор ЭД2В получит импульс К'2В, который в общем случае может быть больше или меньше Kn = Kmax. На рис.5 K'ib^h, следовательно в такой ситуации в группе В возможен отказ. Если накопление импульса тока в ЭД2В происходит по прямой — (1":в)Ч то за время tcpA электродетонатор ЭД2В получит импульс К"2В>К„ и, следовательно, отказа не будет. Зона отказов определяется прямой, проведенной из начала координат в точку "М" с координатами К = КН и t ~ tcp.v Если накопление импульсов в группе В происходит по прямой, проходящей ниже прямой Krp(t), то в группе В возможны отказы.

Для реализации описанного метода необходимо сначала построить зависимости K(t) для различных' ЭД, входящих в систему, отражающие крайние (наиболее благоприятную и наименее благоприятную) для срабатывания ЭД ситуации (Рис.6). Далее следует проводить сравнение импульсов тока, полученных ЭД в различных группах за время tcp с импульсом К„. Время срабатывания tcp определяется для ЭД] в группе, которая обтекается максимальным током (при этом ЭД] принимается наиболее чувствительным, имеющим К = Кт;„). Именно для этого ЭД] строится зависимость K,A(t), из которой определяется tcpA -минимальное время срабатывания, т.е. минимальное время протекания

тока в общей цепи. Вторая зависимость КгвСО строится для ЭД2В в системе, обтекаемом наименьшим током К2В = 1\лт1, причем принимается, что этот ЭД2 является наименее чувствительным, обладающим максимальным импульсом воспламенения.

Рис. 5. Графоаналитический метод анализа безотказности в системе электровзрывания.

Предложенная методика позволяет выполнять расчеты электровзрывных цепей, состоящих из нескольких г рупп ЭД и определять зоны отказов, а также параметры цепей, обеспечивающие безотказность системы.

При проведении массовых взрывов в подземных условиях существует реальная опасность воздействия электротяговых блуждающих токов на электровзрывные цепи. Исследованию блуждающих токов посвящены многие работы. Однако в них недостаточно рассмотрен такой важный для безопасности массовых взрывов вопрос, как изменение величины вынесенного в зону монтажа электрического потенциала в зависимости от положения электровоза в штреке. Для анализа этого вопроса рассмотрим типовую ситуацию движения электровоза в штреке при консольной схеме питания.

Будем считать, что вынос потенциала производится в точке Л токоведущих рельсов находящейся между электровозом и тупиком. Представляя токовый рельсовый путь линией с распределёнными па-

раметрами и используя соответствующие граничные условия, получим зависимости потенциала рельсового пути ф3 от места нахождения электровоза (расстояние 1}) при различных значениях определяющих величин, которые представлена на рис. 6.

Рис. 6. Зависимости потенциала точки " с) " от расстояния до электровоза (1,) при различных значениях определяющих величин и токе электровоза 200А:

I-Яр = 10 Ом / м, Я1ГНР = 100 Ом-м; З-Яр = 10"4 Ом / м. Я1ШР = 1 ООО Ом-м; 5-КР = 5-10'5 Ом / м, Япкр = 100 Ом-м; 7-Яр =5« Ю-5 Ом / м, Кга;Р =1000 Ом-м; 9-ЯР = 10"5 Ом / м, ЯГШр = 100 Ом-м:

II-Кр - !0"5 Ом / м. ЯПЕР = 1000 Ом-м;

2-Яр = 10"" Ом / м, К.1ШР = 500 Ом-м; 4-Яр = 10"4 Ом / м. Яцер = 1500 Ом-м; 6-ЯР =5-10"5 Ом / м, Кга.Р = 500 Ом-м; 8-Яр =5*10"5 Ом / м, ЯГ1Ер =1500 Ом-м; 10-Яр = 10'5 Ом / м. Я,]ЕР = 500 Ом-м; 12-Яр = 10'5 Ом / м, Ииер = 1500 Ом-м.

Проведенный анализ позволяет оценить величину потенциала, который может быть вынесен в зону монтажа электровзрывной цепи. Как видно из полученных данных, а также результатов замера блуждающих токов, этот потенциал является достаточно опасным, способным вызывать преждевременное срабатывание ЭД, поэтому при проведении массовых взрывов в подземных условиях на предприятиях с контактной электровозной откаткой необходимо принимать меры по предотвраще-

нию выноса опасного потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи. Предложены мероприятия по предотвращению опасного воздействия блуждающих токов на ЭД при проведении массовых взрывов.

Четвёртая глава посвящена совершенствованию средств взрывания и повышению эффективности массового электровзрывания на подземных горных предприятиях.

Решение задачи увеличения технико-экономических показателей проведения горных выработок, повышения эффективности взрывного способа выемки полезного ископаемого неразрывно связано с эффективностью и надежностью электровзрывания с его безотказностью и безопасностью. Совершенствование электровзрывания связано с совершенствованием средств инициирования и, прежде всего, с совершенствованием взрывных приборов.

Автором разработаны новые приборы взрывания и контроля, наиболее перспективным среди которых является прибор повышенной мощности, содержащий два разнородных реактивных накопителя энергии.

При одновременном инициировании большого количества (до нескольких сот и более) ЭД, требуется взрывной прибор большой мощности. В этом случае обычно используют взрывание от сети переменного тока или конденсаторный взрывной прибор с высоким напряжением на конденсаторе-накопителе. Взрывание от сети переменного тока часто приводит к трудностям технологического характера. Повышение напряжения, подаваемого на электровзрывную цепь, приводит к большим броскам тока, что отрицательно сказывается на выполнении условий безотказного срабатывания ЭД в цепи. Броска тока можно избежать, используя индуктивный взрывной прибор, однако возможности такого прибора по одновременному инициированию большого количества ЭД также ограничены.

Повышения мощности взрывного прибора можно достичь применением двух разнородных накопителей электроэнергии. При этом сохраняются преимущества применения автономного взрывного прибора, существенно повышается отдаваемая в электровзрывную цепь мощность и следовательно, увеличивается производительность прибора взрывания. Применение разнородных накопителей электроэнергии (конденсатора и индуктивности) позволяет помимо существенного увеличения мощности избежать бросков тока и напряжения на выходе прибора, создать наиболее благоприятные условия для безотказного инициирования всех ЭД в цепи (Рис. 7).

Рис. 7. Электрическая схема прибора взрывания с двумя накопителями энергии.

Анализ результатов вычислений и испытание макета показывают существенное увеличение (примерно в 2 раза) производительности взрывного прибора с двумя накопителями энергии по сравнению с приборами с одним накопителем. Приборы высокой производительности могут найти разнообразное применение, в частности, при производстве массовых взрывов.

В диссертации разработаны рекомендации по структуре и оптимальным параметрам электровзрывных цепей, применяемых при массовых взрывах. Как показал анализ наиболее рациональной и эффективной оказалась схема, состоящая из параллельно соединенных ветвей с последовательно соединенными ЭД в ветвях (рис. 8)

Рис.8. Параллельное соединение групп из последовательно соединенных ЭД.

Результаты анализа такой схемы графически представлены на рис. 9. Применение рекомендуемой схемы соединения позволяет увеличивать в несколько раз максимально возможное число одновремен-

но инициируемых ЭД, по сравнению с традиционными схемами последовательного и параллельного соединения ЭД.

мэд

Рис.9. Зависимость максимального количества ЭД нормальной чувствительности N взрываемых в различных электровзрывных цепях выпрямительным прибором (ио=513 В и 10 тах=60 А) при различном сопротивлении магистрали от числа параллельных групп - М:1, 2, 3 -араллельное соединение групп из последовательно соединенных ЭД;4 - параллельное соединение ЭД; 5 - последовательное соединение ЭД; 1 - при сопротивлении магистрали !1м=10 Ом; 2 - при сопротивлении магистрали Ям=15 Ом; 3 - при сопротивлении магистрали Ям=20 Ом; 4 и :5 - при сопротивлении магистрали Ям=0.

Несмотря на совершенствование средств взрывания и технологии массовых взрывов в некоторых случаях возникают отказы, которые, как правило, носят групповой характер.

Автором разработан способ определения групповых отказов по энергетическому признаку. Функциональная схема устройства изображена на рис. 10.

Рис. 10 Функциональная схема устройства определения групповых отказов электродетонаторов: МП- магистральные провода; ДН - датчик напряжения; ДТ -датчик тока: РС - распределительная сеть; БУС - блок усилителей абсолютной величины сигнала, БУ - блок установки: БК - блок коммутаторов; БКС - блок компараторов сигналов, БИЭ - блок измерения энергии, ФУ - формирующее устройство; БР -

блок регистрации.

Разработанные способ и устройство для определения срабатывания ЭД и установления факта взрыва позволяют определить групповые отказы ЭД. Минимальное число отказавших ЭД, которое можно определить предлагаемым способом, зависит от разброса параметров ЭД и взрывного прибора. Чем меньше этот разброс, тем более точным является способ. Так как существующая тенденция в производстве ЭД и средств взрывания предполагает уменьшение разброса параметров ЭД и взрывных приборов, то предлагаемый метод можно считать перспективным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, посвященной решению научно-практической задачи - повышению эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов в условиях подземных горных работ.

Основные научные выводы и результаты выполненных исследований:

1. Разработана методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Установлена зависимость вероятности возникновения отказов при массовых взрывах от момента включения электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение.

3. Разработан способ обоснования гарантийного тока при массовом злектровзрывании с учетом допустимой вероятности отказов.

4. Разработан инженерный метод расчета электровзрывных цепей любой конфигурации, применяемых при массовых взрывах.

5. Дан анализ возможности совместного применения в приборах взрывания емкостного и индуктивного накопителей энергии; показано, что в этом случае можно увеличить производительность приборов взрывания примерно в два раза.

6. Разработан графоаналитический метод анализа безотказности системы электровзрывания для условий проведения массовых взрывов на подземных рудниках.

7. Даны рекомендации по предотвращению выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи при поведении массовых взрывов в условиях подземных горных разработок.

8. Обоснованы рекомендации по включению в паспорт буровзрывных работ следующих положений:

8.1. При проведении массовых взрывов с непосредственным использованием электрической сети необходимо обязательное предварительное выпрямление переменного напряжения.

8.2. Для повышения эффективности и надежности электровзрывания рекомендовать использовать смешанное соединение ЭД.

8.3. Для повышения безопасности электровзрывания использовать индикатор групповых отказов.

9. Разработаны новые приборы взрывания и контроля (8 авторских свидетельств и патентов).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Масков С.П. Влияние запаздывания включения фаз трехфазной системы на безотказность электровзрывания / Горный информационно-аналитический бюллетень № 12, 2008. - с. 217-221

2. Масков С.П. Повышение производительности приборов взрывания с применением двух накопителей энергии / Петров Ю.С.; Известия вузов. Горный журнал № 5, 2008. - с. 55-61

3. Масков С.П. Определение вероятности срабатывания электродетонаторов при ведении взрывных работ на горных предприятиях | Петров Ю.С.; Известия вузов. Горный журнал № 2, 2009. - с. 42-47

4. Масков С.П. Графоаналитический метод анализа условий безотказного срабатывания электродетонаторов в цепи / Петров Ю.С., Саханский Ю.В.; Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. № 3 том 13, Санкт-Петербург, 2008. — с. 53-56

В других изданиях:

5. Масков С.П. Методика расчета электровзрывных цепей при сложной форме входного напряжения / Сборник научных трудов СО-ОАНВШП/РФ № 6, 2008. - с. 97-98

6. Масков С.П. Анализ условий безотказного инициирования групп электродетонаторов выпрямленным напряжением / Петров Ю.С.; Сборник научных трудов СООАНВШПФ № 6, 2008. - с. 88-92

7. Масков С.П. Повышение надежности проведения массовых взрывов на горных предприятиях при инициировании электродетонаторов от трехфазных сетей переменного тока / Петров Ю.С.: Сборник научных трудов СООАНВШРФ № 6, 2008. - с. 75-78

8. Масков С.П. Совершенствование приборов электрического взрывания зарядов / НТК посвященная 50-летию Победы над фашистской Германией. Тезисы докладов СКГТУ / Уварова Г.И.; электромеханический факультет, Владикавказ, 1995. - с. 66-67

9. Масков С.П. Электронное устройство для контроля производства взрыва / Петров Ю.С, Пагиев К.Х.; Пути развития горного производства. К 450-летию Садонского свинцово-цинкового комбината. Владикавказ, 1993. - 154 с. - с. 82-84

10. Масков С.П. Оценка уровня блуждающих токов на горных предприятиях / Масков Ю.П.; Материалы II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию кафедры «Технология разработки месторождения» имени академика М.Н. Агошкова. Владикавказ, 2003. - 480 с. - с. 184-187

11. Масков С.П. Исследование возможности применения электродетонаторов пониженной чувствительности / Петров Ю.С., Масков Ю.П.; Труды Северо-Кавказского ордена дружбы народов государственного технологического университета. Владикавказ, 2001. - 418 с. -с. 167-172

12. Масков С.П. Исследование возможности инициирования электродетонаторов различной чувствительности современными взрывными приборами / Петров Ю.С., Соин A.M.; Научно-техническая конференция, посвященная 60-летшо СКГМИ. Владикавказ, 1991. -294 с.-с. 158-161

13. Масков С.П. Исследование возможности использования индуктивного накопителя энергии в автономных взрывных приборах / Петров Ю.С., Манжос Ю.В.; Снижение травматизма при взрывных работах в угольных шахтах. Сборник научных трудов ДСП, МакНИИ, 1987,- 150 с.-с. 129-137

14. Масков С.П. Совершенствование систем дистанционного управления взрывом на горных предприятиях цветной металлургии на основе использования микропроцессорной техники / Петров Ю.С.; Тезисы докладов к Всероссийскому научно-техническому совещанию 1315 октября 1987 г., г. Орджоникидзе, Москва, 1987.-е. ¡6-18

15. Масков С.П. Исследование схемных функций и частотных характеристик электровзрывных сетей / Петров Ю.С., Коротков И.М., Масков Ю.П., Соин A.M.; Деп. в «Инфорэнерго», 1987. - 27 с.

16. Масков С.П. Определение опасности блуждающих токов на горных предприятиях при электрическом взрывании зарядов / Елизаров Г.Р., Масков Ю.П.; Тезисы докладов всесоюзной конференции. Днепропетровск, 1982. - с. 324-327

17. Масков С.П. Метод определеши срабатывания электродето-наторов/Коротков И.М.; Тезисы докладов НТ совещания «Использование энергии взрыва в народном хоз-ве», 27-29 мая, Батуми-Тбилиси, 1981. - 164 с.-с. 106-108

18. Масков С.П. Новый универсальный прибор для контроля электрических параметров взрывных сетей / Петров 10.С., Коротков И.М.; Рукоп. деп. в ВИНИТИ № 479, № 3, 1979. - 13 с.

19. Масков С.П. Новая методика контрольно-измерительных операций при электровзрывании / Петров Ю.С., Коротков И.М., Штейн-найг М.Б.; Рукоп. деп. в ВИНИТИ № 478, № 5, 1979. - 14 с.

Патенты, авторские свидетельства

20. Патент 1811741 СССР. Сетевой взрывной прибор / Петров Ю.С., Масков С.П., Масков Ю.П., 1992.

21. Патент 1817922 СССР. Автоматический взрывной прибор / Петров Ю.С., Масков С.П., Масков Ю.П., 1992.

22. Патент 2073190 РФ. Устройство электрического взрывания / Петров Ю.С., Масков С.П., 1990.

23. А. с. 1369465 СССР. Устройство для определения опасности блуждающих токов при электрическом взрывании / Елизаров Г.Р., Петров Ю.С., Масков С.П., Елизаров C.B., 1990.

24. А. с. 1732762 СССР. Способ определения групповых отказов электродетонаторов и устройство для его осуществления / Петров Ю.С., Масков С.П., 1992.

25. А. с. 1099693 СССР. Устройство для оценки опасности блуждающих токов при электрическом взрывании / Петров Ю.С., Дроговей-ко И.З., Масков Ю.П., Елизаров Г.Р., Масков С.П., Авдеев Ф.А., 1984.

26. А. с. 1127394 СССР. Устройство электрического взрывания / Петров Ю.С., Масков С.П., 1983.

27. Патент 2360214 РФ. Устройство электрического взрывания / Петров Ю.С., Масков С.П., 2009.

Подписано в печать 23.04.10. Формат 60 х 84 У16. Бумага офсетая, Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Хз 124.

Издательство СКГМИ (ГТУ) "Терек". Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ). 362021. Владикавказ, ул. Николаева. 44.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Масков, Сергей Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Особенности технологии массовых взрывов в условиях подземных горных разработок.

1.2. Анализ современных систем инициирования зарядов взрывчатых веществ, применяемых при массовых взрывах.

1.3. Обоснование целей и методов исследований.

ГЛАВА 2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ.

2.1. Особенности применения однофазного переменного тока при массовых взрывах.

2.2. Анализ условий безотказности при использовании трехфазного тока.

2.3. Влияние на безотказность системы взрыванияя запаздывания включения фаз.

ГЛАВА 3. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОТКАЗОВ И ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО СРАБАТЫВАНИЯ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОРОВ ПРИ МАССОВЫХ ВЗРЫВАХ.

3.1. Безотказное инициирование группы электродетонаторов выпрямленным напряжением.

3.2. Возможность выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи.

3.3. Мероприятия по предотвращению опасного воздействия блуждающих токов на электродетонаторы.

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СРЕДСТВ ИНИЦИИРОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССОВОГО ЭЛЕКТРОВЗРЫВАНИЯ

НА ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.

4.1. Разработка новых приборов взрывания.

4.2. Применение автономных взрывных приборов повышенной мощности.

4.3. Разработка рекомендаций по структуре и оптимальным параметрам электровзрывных цепей, применяемых при массовых взрывах.

4.4. Индикация отказов при массовых взрывах в подземных условиях.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов на рудниках"

Актуальность работы. Рост горного производства, обусловленный постоянно увеличивающейся потребностью в минеральном сырье, связан с необходимостью внедрения новых эффективных технологий и повышением производительности труда на горных предприятиях.

В настоящее время при отработке месторождений полезных ископаемых большой мощности широкое распространение получили методы отбойки рудной массы массовыми скважинными зарядами. Вследствие одновременного взрывания значительного количества взрывчатых веществ и большой мощности массовых взрывов к ним предъявляются особые требования по безотказности и безопасности. В этих условиях производство взрывных работ связано с необходимостью применения специальных вспомогательных систем инициирования и управления взрывом, наиболее эффективной из которых является система электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ.

Реализация системы электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках наиболее часто осуществляется использованием сетей переменного тока. Основным недостатком применения переменного тока является зависимость импульса тока, подаваемого в электровзрывную цепь, от момента включения на отрезке синусоиды входного напряжения, что создает неопределенность в определении гарантийного тока. При этом процесс инициирования- заряда взрывчатого вещества в скважинах приобретает вероятностный характер, что приводит к возможности возникновения отказов и ухудшению показателей взрывных работ. Поэтому разработка технологических решений, обеспечивающих повышение безотказности электрического инициирования зарядов взрывчатых веществ и безопасности при производстве массовых взрывов на рудниках, является актуальной научной и практической задачей.

Целью работы является повышение эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов в условиях подземных горных работ на основе развития теории массового электровзрывания и разработки новых средств взрывания и контроля.

Идея работы заключается в использовании результатов вероятностного анализа процесса инициирования и его энергетических характеристик для повышения эффективности и безопасности массовых взрывов в подземных условиях.

Методы исследований - В работе использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение ранее выполненных исследований, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях. Обработка и анализ экспериментальных данных производилась методами математической статистики с реализацией на ЭВМ.

Научные положения, защищаемые в работе:

1. Методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Вынос потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа электровзрывной цепи может достигать достаточных для инициирования электродетонаторов значений.

3. Совместное использование в приборах взрывания емкостного и индуктивного накопителей энергии дает возможность увеличить производительность приборов взрывания в 2 раза.

4. Энергия, потреблённая в электровзрывной цепи при массовом взрыве функционально связана с числом сработавших электродетонаторов и электрическими параметрами взрывной цепи.

5. Задержка включения фаз 3-х фазной системы при производстве массового взрыва может стать причиной групповых отказов.

Научная новизна:

1. Впервые разработана методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Установлена зависимость вероятности возникновения отказов при массовых взрывах от момента включения электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение.

3. Разработана методика определения выноса потенциала электротяговых блуждающих токов в зону монтажа электровзрывной цепи, отличающаяся тем, что учитывает положение электровоза в штреке.

4. Выведены условия безотказного инициирования электродетонаторов взрывным прибором с двумя разнородными реактивными накопителями энергии.

5. Впервые разработан графоаналитический метод анализа безотказности системы электровзрывания для условий проведения массовых взрывов на подземных рудниках.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных методов исследований, представительностью исходных данных, достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с результатом опытно-промышленных работ при надежности не менее 90%.

Практическая значимость работы состоит в разработке технологии и методик расчета параметров электрического инициирования заряда взрывчатых веществ при производстве массовых взрывов на рудниках, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности отработки мощных месторождений полезных ископаемых.

Реализация результатов работы. Результаты исследований положены в основу рекомендаций и технических решений при проектировании массовых взрывов на подземных рудниках ОАО «Тырнаузский ГОК», ОАО «Кольская ГМК» и ЗАО «Урупский ГОК».

Теоретические и экспериментальные результаты исследований по расчету параметров буро-взрывных работ в лекционных курсах, лабораторных и практических занятиях по дисциплинам: «Технология безопасности взрывных работ», «Процессы подземных горных работ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку» на международной научно-технической конференции «Безопасность и экология горных территорий» (Владикавказ, 1995 г.), на II Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы горнодобывающего и металлургического комплексов России» (Владикавказ, 2003 г.), на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2008 г.), на научно-технических советах ОАО «Тырныаузский ГОК», ЗАО «Урупский ГОК»,О АО «Кавказцветметпроект», на ежегодных научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (1990-2009 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 27 печатных работах. Из них 12 в изданиях аннотированных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 159 страницах машинописного текста и содержит 10 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 148 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Масков, Сергей Петрович

Выводы.

Эффективность электровзрывания связана с совершенствованием, как средств инициирования, так и средств контроля.

Разработаны новые приборы взрывания и приборы контроля условий ведения электровзрывных работ, на которые получены соответствующие авторские свидетельства и патенты (в количестве 8 шт.). Разработанные приборы взрывания имеют большую по сравнению с существующими производительность и улучшенные динамические характеристики. Разработанный на энергетическом принципе индикатор групповых отказов позволяет контролировать количество сработавших ЭД и определить групповые отказы при массовых взрывах.

Увеличение такого важного для массовых взрывов показателя как максимальное количество одновременно инициируемых ЭД при заданной мощности взрывного прибора можно добиться структурной оптимизацией ЭВЦ, которая позволяет в 2-3 раза увеличить производительность взрывного прибора только за счет рационального выбора структуры цепи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, посвященной решению научно-практической задачи - повышению эффективности и безопасности электровзрывания при производстве массовых взрывов в условиях подземных горных работ.

Основные научные выводы и результаты выполненных исследований:

1. Разработана методика определения вероятности возникновения отказов при массовых взрывах при включении электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение в произвольный момент времени.

2. Установлена зависимость вероятности возникновения отказов при массовых взрывах от момента включения электровзрывной цепи на синусоидальное напряжение.

3. Разработан способ обоснования гарантийного тока при массовом электровзрывании с учетом допустимой вероятности отказов.

4. Разработан инженерный метод расчета электровзрывных цепей любой конфигурации, применяемых при массовых взрывах.

5. Дан анализ возможности совместного применения в приборах взрывания емкостного и индуктивного накопителей энергии; показано, что в этом случае можно увеличить производительность приборов взрывания примерно в два раза.

6. Разработан графоаналитический метод анализа безотказности системы электровзрывания для условий проведения массовых взрывов на подземных рудниках.

7. Даны рекомендации по предотвращению выноса опасного электрического потенциала в зону монтажа электровзрывной цепи при поведении массовых взрывов в условиях подземных горных разработок.

8. Обоснованы рекомендации по включению в паспорт буровзрывных работ следующих положений:

8.1. При проведении массовых взрывов с непосредственным использованием электрической сети необходимо обязательное предварительное выпрямление переменного напряжения.

8.2. Для повышения эффективности и надежности электровзрывания рекомендовать использовать смешанное соединение

ЭД.

8.3. Для повышения безопасности электровзрывания использовать индикатор групповых отказов.

9. Разработаны новые приборы взрывания и контроля (8 авторских свидетельств и патентов).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Масков, Сергей Петрович, Владикавказ

1. Агошков М.И. Подземная разработка рудных месторождений.- М.: Недра, 1966.-663с.

2. Агошков М.И., М.И.Борисов С. С.,Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений.- 3-е изд.,перераб.и доп.- М.: Недра, 1983.- 424с.

3. Мельников Н.В. Энергия взрыва и конструкции заряда.- М.: Наука, 1964.- 138с.

4. Ржевский В.В., Новик В .Я. Основы физики горных пород. -М.: Недра, 1984.

5. Открытые горные работы: Справочник / К.Н.Трубецкой, ,М.Г.Потапов ,К.Е.Витщкий,Н.Н .Мельников и др..- М.: Горное бюро, 1994.- 590с.

6. Ассонов В.А. Взрывные работы,- М.: Углетехиздат. 1948.- 276с

7. Методы ведения взрывных работ. Специальные взрывные работы: Учеб. пособие для вузов. Допущено МО РФ./ М.И.Ганопольский, В.Л.Барон, В.А.Белин и др.; Под ред. В.А.Белша.- М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2007.- 562 с.

8. Белин В. А., Кутузов Б. Н. Взрывное дело в горной и других отраслях промышленности // Изв. вузов Горный журнал.-2009. №1.-С 77-82.

9. Барон JJ.Pl.vi др. Дробящая способность взрывчатых веществ для горных работ/ Под рсд.БаронаЛ.И.,Б.Д.Росси,С.П.Левчик.- М.: Госгортехиздат, I960.- 112с.

10. БокийБ.И. Практический курс горного искусства.-СПб., 1914,-145с.п. Демидюк Г.П., Бугайский А.Н. Средства механизации и технология взрывных работ с применением гранулированных ВВ. -М.: Недра, 1975, -312 с.

11. Демидюк Г.П. Эффективность взрыва при проведении выработок.- М.: Недра, 1973.- 153 е.: ил.

12. Техника и технология взрывных работ на рудниках/ Г.П. Демидюк, Л.В. Дубнов, В.В. Стоянов и др. М., Недра. 1978. - 238 с.

13. Горение порошкообразных металлов в активных средах/ П.Ф.Похил, А.Ф.Беляев, Ю.В.Фролов и др.', Отв. ред. М.А.Садовский; АН СССР; Ин-т хим. физики.- М.: Наука, 1972.- 294с.

14. Беляев А.Ф., Садовский М.А. О природе фугасного и бризантного действия взрыва.-В кн: Физика взрыва, I. М., изд.АН СССР, 1952, С. 3 16

15. Ассонов В.А. и др. Буровзрывные работы: Учеб.пособие для техникумов./ В.А.Ассонов,М.М.Докучаев,И.М.Кукунов М.: Госстройиздат, I960.- 408с

16. Кутузов Б.Н. Взрывные работы.-М.: Недра, 1988.

17. Безопасность сейсмического и воздушного воздействия массовых взрывов: Учеб. пособие для вузов.Допущено МО РФ./ Ъ.Н.Кутузов,В,К.Совмен,Б.В.Эквист,В.Г.Вартанов- М.: Изд-во МГГУ, 2004.179, 1.с.

18. Кутузов Б.Н. Методы ведения взрывных работ: Учеб. для вузов.Допущено МО РФ./ Б.Н.Кутузов.- М.: Горная книга,2007.-.-(Взрывное дело)4.1: Разрушение горных пород взрывом.- 2007.- 471с

19. Миндели Э.О. Разрушение горных пород.- М.: Недра, 1974.- 600с.

20. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых.- М.: Недра, 1966.- 556с.

21. Методы и средства взрывной отбойки руды/ Миндели Э.О.,Салганик В.А.,Воротеляк Г.А.и др.- М.: Недра, 1977.- 312с.

22. Садовский М.А. Сейсмический процесс в блоковой среде.- М.: Наука, 1991.- 96с.

23. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом.-М.: Недра, 1974.

24. Хетагуров Г Д. Классификация и сравнительная оценка подземных систем разработки.- Орджоникидзе, СОГУ- 1986. 88 с.

25. Бейлинг К. Взрывчатые вещества и средства взрывания.Ч.1 и II/ К.Бейлинг, К.Дрекопф;Пер.с нем.Е.Н.Соболевой, Ю.Е. Антулаева.- М.: Оборонгиз, 1941.303 с.

26. Антулаев Е. В. Подрывное дело ч1. Взрывные вещества и способы их взрывания. М: ОНТИ, 1934.

27. Лурье A.M. Электрическое взрывание зарядов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1973.-269с.: ил.

28. Озерной М. М. Вопросы безопасности при электрическом взрывании зарядов./ В кн.: «Техника безопасности в угольной промышленности». М.: Госгортехиздат, 1963, с. 111-143.

29. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов.- М.: Недра, 1983,-240 с.

30. Петров Ю.С. Основы теории электровзрывания // Изд. «Терек», Владикавказ, 1998, -167 с.

31. Ю.С. Петров Совершенствование систем электрического инициирования зарядов. / Научно-техническая конференция, посвященная 50-летию научно-исследовательского сектора СКГМИ. Тезисы докладов. СКГМИ, 1988. -С. 230-231.

32. Защита зарядов взрывчатых веществ от преждевременных взрывов блуждающими токами / М.М. Граевский, В.Ф. Ермошин, П.С. Зелесский и др.; Под ред. М.М. Граевский М.: Недра, 1987. - 381 с.

33. Безопасность взрывных работ в промышленности. М., Недра, 1977. -344 с. / Авт. Б.И. Кутузов, Ф.М. Галеджий, С.А. Давыдов и др.

34. Жигур Л.Ю., Савельев Ю.Я. Безопасность массовых взрывов на подземных рудниках.-М.: Недра, 1986. 152 с.

35. Мангуьи С.К. Взрывные работы при проведении подземных горных выработок: Учебное пособие. 2-е изд., стер. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. - 120 с.

36. Страусман Р.Я. О применении трехфазного тока при взрывных работах //Безопасность труда в промышленности, 1962. № 6. - С. 8-10

37. Граевский М.М., Буханов В.И. Электрические и неэлектрические системы инициирования зарядов ВВ и проблема их выбора. //Безопасность труда в промышленности, 2000. № 4. - С. 52-55

38. Единые правила безопасности при взрывных работах. ПБ 13-407-01. СПб.: Издательство ДЕАН, 2002. - 240 с.

39. Граевский М.М., Тормасов В.В. Массовое электровзрывание переменным током с помощью полупроводниковых приборов.- М.: Высшая школа, 1972.-106 с.

40. Граевский М.М. Электрическое взрывание зарядов от сетей переменного тока. -М., Недра, 1974. 128 с.

41. Шнайдер М.Ф., Бейсебаев A.M. Безопасность проведения массовых взрывов. М., Недра, 1982. 124 с.

42. Баранов Е. Г., Обермок О. И. Взрывные работы на подземных рудниках.-М.: Недра, 1985-255с.

43. Кузьмин Е. В., Хайрутдинов М. Н., Зенько Д. К. Основы горного дела. Учебник для Вузов.- М.: Изд.МГТУ, 2007,-336с. www.miningexpo.ru/catalog/379

44. Инструкция по предупреждению, обнаружению и ликвидации отказавших зарядов взрывчатых веществ на земной поверхности и в подземных выработках .-Вып.З: РД13-522-02. Осприц. ИЗО. М.: КГЦ «Пром. безопас.» 2003, 47 с.

45. Типовая инструкция по безопасному проведению массовых взрывов в подземных выработках.- Утверждена Госгортехнадзором России 14 мая 1993г. Постановление № 10

46. Матвейчук В.В., Чурсалов В.П. Взрывные работы. М.: Академический проект, 2002. - 384 с.

47. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ.- Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Рандеву-АМ, 2000. 448 с.

48. Густафссон Р. Шведская техника взрывных работ: Перевод с анг. под ред. проф., д-ра техн. наук Г.П. Демидюка- М.: Недра, 1977.- 264 с.

49. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США.- М.: Недра, 1989.-376 с.

50. Друкованный М.Ф., Кукиб Б.Н., Куц B.C. Буровзрывные работы на карьерах: Учеб. для техникумов. М.: Недра, 1990. - 367 с.

51. Комащежо В.Н. Взрывные работы: Учеб. для вузов IB.И. Комащенко, В.Ф. Ноское, Т. Т. Исманлов. Высш. шк., 2007.-439 с.

52. Патент 2 285 897 РФ. Система инициирования зарядов взрывчатых веществ/ Кантор В.Х. Опубликовано 20.10.2006 Бюл. № 29.

53. Рубцов С.К., Ершов В.П., Сидоров Е.Ю., Сравнительй анализ применения неэлектрических систем инициирования на горнодобывающих предприятиях// Горный вестник Узбекистана, 2005. №2(21). - С. 61-65.

54. Гусев А.Г., Лютиков Г.Г. Новые системы неэлектрического инициирования зарядов ВВ// Горный журнал, 1997. № 12. - С. 53-54.

55. Лактев В.М., Евсюков Г.Я., Хазаев Р.С., Лихачев С.А. Использование средств системы СИНВ на предприятиях ОАО «Гайский Гон» //Горный журнал, 2001. — № 12.-С. 27-29.

56. Долгов Ю.В., Лихачев С.А., Турегелъдиев В.Д. Опыт применения системы взрывания СИНВ на разрезе «Черниговский» //Горный журнал, 2001. № 12. -С. 29-33.

57. Опыт и перспективы применения неэлектрических средств инициирования на карьерах ОАО «Апатит» / Григорьев А.В., Листопад Г.Г., Дошъницын, Попов

58. B.К., Андреев В.В., Гусев А.Г. //Горный журнал, 2001. № 8. - С. 37-40.61. . Состояние и основные проблемы взрывного дела в Российской Федерации / Субботин А.И., Перепелицын А.И., Гавршов Н.И., Колесникова С.В //Горный журнал, 2004. № 3. - С. 54-61.

59. Кутузов Б.Н., Совмен В.Н., Энвест Б.В. Обеспечение сейсмобезопасности взрывов при неэлектрическом инициировании зарядов //Горный журнал, 2004. -№2.-С. 41-43.

60. Бибик И.П. Опыт применения неэлектрических систем инициирования зарядов ВВ: Докл. / Научный симпозиум «Неделя горняка 2004», Москва, 26-30 янв., 2004 // Горн, инф.-анал. бюл. Моск. гос. горн, ун-т, 2005. № 4. - С. 231-234.

61. Неклюдов А.Г., Андреев В.В. Современные средства взрывания, применяемые в горной промышленности // Горный журнал (Россия), 2005. № 9-10. - С. 56

62. Лгунов А.Д., Ланцов В Д. Неэлектрические системы взрывания на рудниках ОАО «ГМК «Дальполиметалл»//Безопасность труда в промышленности, 2005. № 7. —1. C. 4.

63. Бибик И.П., НГМК, Ергиов В.П.,. Сравнительный анализ применения неэлектрических и электронных систем инициирования взрывов скважинных зарядов на карьерах// Горный вестник Узбекистана, 2006. № 2(25). - С. 36-41.

64. Неэлектрическая система взрывания СИНВ. Взрывпромкомплект Электронный ресурс. / Режим доступа: http://vpkomplekt.narod.ru/sinv.html

65. Испытание и внедрение шведской системы, инициирования «Нонель» на Тишинском руднике / Бахтин А.К., Рукас М.Н., Антропов Б.П., Трезнюк А.П. //Безопасность труда в промышленности, 1996; № 4. - С. 26-28.

66. Гондусов С.А., Ернеруд И. Неэлектрическая система инициирования Nonel шведской фирмы Nitro Nobel // Безопасность труда в промышленности, 1996. — № 4. С. 24-25.

67. Лыхин П.А. Технология буровзрывных работ при проведении горных выработок в XX веке. 4.2 Пермь: ИД «Пресстайм», 2007. - 311 с.

68. Лазерная оптоволоконная система инициирования зарядов для взрывных работ в горном деле Электронный ресурс. / Режим доступа: www.dasi.27.ru/katalog/kat ottez/el laser.htm

69. Электробезопасная лазерная световолоконная система инициирования взрывчатых веществ. Институт автоматики и электрометрик СОРАН, просп. Академика Коптюга 1, Новосибирск/ Режим доступа: www.sbras.nsc.ru/dvlp/rus/pdf/350.pdf

70. Взрывные приборы и машины для электровзрывания. / Г.И. Садовский,

71. B.В. Тормасов, В.Г. Гавршченко и др.-М.: Недра, 1975. 199 с.

72. Петров Н.Г., Росинский H.JJ. Короткозамедленное взрывание в шахтах.- М., Недра, 1985. 270 с.

73. Макаров О.И. Некоторые характеристики перспективных видов ВВ и СВ //Горный журнал, 2004. № 4. - С. 29-31.

74. Кондратьева JJ.A. Новое средство электровзрывания //Уголь, 2003. № 9.1. C. 45-46,3.

75. Система взрывания, устойчивая к блуждающим токам./ Осипов В.М., Кондратьева Л. А. Иванов А.С., Якушев Н.В. //Безопасность труда в промышленности, 2005. № 5. - С. 58-59.

76. Кондратьева Л.А., Осипов В.М. Обеспечение безопасности электровзрывания новыми техническими средствами // Безопасность труда в промышленности, 1998.-№ 12.-С. 30.

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

78. Гаврильченко Л. И., Беленький Б.Н., Самисько С.-Г.Автоматическое взрывное устройство с программирумой характеристикой.// Снижение травматизма при взрывных работах в угольных шахтах: Сборник научных трудов. МакНИИ, 1987. -С. 107-113.

79. Озерной М.И., Грошев Н.Е. Какие взрывные приборы нужны горной промышленности//Взрывное дело: сборники № 72/29. Безопасность взрывных работ в шахтах. М.: Недра, 1973. - С. 105-109.

80. Управление взрывом по радио с использованием аппарата «Друза»/ Петров А.П., Алькенов ДА., Уразбаев Б.К.„ Ермолаев В.Н.Н Безопасность труда в промышленности, 1990. -№ 8. С. 34-36.

81. Лобко В.П., Локотилов И.О. Опыт внедрения системы радиовзрывания «ДрузаМ» // Безопасность труда в промышленности, 2002. № 10. - С. 8.

82. В.Н. Нечипореико , В.Ф. Щербинин) Управление массовыми взрывами по радиоканалам в карьере АО «Лебединский ГОК», Гром // Безопасность труда в промышленности, 1999. -№ 2. — С. 19-21

83. Танигучи К. Иноя К. Фукуяма И. Подводные взрывные работы при использовании электромагнитного метода // Сборник Движение и взрывчатые вещества 1981, № 6.

84. Сузуки Сатори, Хиросаки Йошиказу. Применение системы удаленного взрыва при проходке туннелей // Изд-во Кайяки Гаккаши, Япония, префектура Койо Каяки 1997.

85. Стандартизация и упорядочивание систем управления и взрывания детонаторов Магнадет. Каталог Взрывного Агентства Огайо No. МАА-0490, REO.

86. Взрывание скважинных зарядов с применением электродетонаторов с электронным замедлением Андреев В.В,., Нифонтов В.И., Тягунов С.Г.и др. // Горный журнал, 2003. № 1. - С. 40-41.

87. Кастел Киран. Достижение полного срабатывания./ Журнал «Мир горновзрывного оборудования», Изд-во Дю Понт ЭТИ, Вильмингтон, 1997.

88. Хеймер Ф., Штейнер У, Рох П. Устройство и принцип действия электронных систем электровзрывания фирмы Нобель АГ. // Изд-во Нобель 1998, 54 № 2-3

89. Венд Д. Новейшие технический разработки в области электрического взрывания//Изд-во Нобель, 1997 . 63. № 1-2. с. 19-25.

90. Микросхемы начинят взрывчатыми веществами Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.rsci .ru/smi/? id= 10838

91. Перрсон Р.А., Хольберг Р. Взрывные работы и разработка взрывчатых веществ. Изд-во ЦРС Пресс, 1993. 540 с.

92. Опперман А.В. Многокритериальный выбор системы инициирования. Изд-во Пит энд Кворри, апрель 1996 г. 32. N 6.

93. Кенинг Р. Обзор трех современных систем электровзрывания // Изд-во Нобель 1994. №60(1).

94. Петцолъд Я., Зонненберг В. Взрывчатые вещества и средства взрывания -основа и незаменимый инструмент высокопроизводительных горных работ. -Глюкауф. 1995. -№ 1-2. - С. 38-41

95. Васкес Дж.Р. Новые тенденции в электровзрывании // Устройство и использование. 1982 № 182. С.36,37 С 40-43то. Система инициирования неэлектрическая ПРИМА-ЕРА. Электронный ресурс. / Режим доступа: www.ric-phz.com.ua/index.php?papes=nsi

96. Соболев В.В. Технология и безопасность выполнения взрывных работ Д.: Национальный горный университет, 2008. - 164 с. Электронный ресурс. / Режим доступа: http://striletsa.ucoz.rU/ld/0/10lPy.pdf

97. Какую систему инициирования использовать? Руководство по взрыванию и использованию систем воспламенения. Изд-во Нобель АйСиЭн ЛТД. 2000

98. Ю5.Семенов Г.М. Определение научно-технического уровня технических объектов // Горный журнал, 1989. № 9. - С. 18-20.

99. Озерной М.И., Петров Ю.С. Исследование воздействия блуждающих токов на электровзрывные цепи и обоснование безопасных параметров электродетонаторов // Горный журнал, 1972- №6, -С.137-145.

100. Озерной М.И., Петров Ю.С. Критерии оценки горных предприятий по степени опасности в отношении преждевременных взрывов зарядов сторонними токами // В сб.: Проблемы охраны труда, Казань, 1974, -С.88-289.

101. Анохин В.П. Блуждающие токи в горных выработках и меры борьбы с ними// Тр. Воет НИИ по безопасности работ в горной промышленности, 1975г.,-С. 9498.

102. Определение опасных по электротяговым блуждающим токам зон при ведении электровзрывных работ на угольных шахтах. Отчет СКГМИ по НИР, тема 858, ГР №77031430. Орджоникидзе, 1977. 111 с. Рук. Петров Ю. С., отв. исполн. -Масков Ю. П.

103. Масков С.П. Метод определения срабатывания электродетонаторов / Короткое И.М.; Тезисы докладов НТ совещания «Использование энергии взрыва в народном хоз-ве», 27-29 мая, Батуми-Тбилиси, 1981. 164 с. - с. 106-108

104. Масков С.П. Исследование схемных функций и частотных характеристик электровзрывных сетей / Петров Ю.С., Короткое И.М., Масков Ю.П., Соин А.М.\ Деп. в «Инфорэнерго», 1987. — 27 с

105. А. с. 1099693 СССР. Устройство для оценки опасности блуждающих токов при электрическом взрывании / Петров Ю.С., Дроговейко И.З., Масков Ю.П., Елизаров Г.Р., Масков С.П., Авдеев Ф.А., 1984.

106. Патент 2073190 РФ. Устройство электрического взрывания / Петров Ю.С., Масков СЛ., 1990.

107. А. с. 1127394 СССР. Устройство электрического взрывания I Петров Ю.С., Масков СЛ., 1983.

108. Патент 1817922 СССР. Автоматический взрывной прибор / Петров Ю.С., Масков СЛ., Масков Ю.П., 1992.

109. Патент 1811741 СССР. Сетевой взрывной прибор /Петров Ю.С., Масков С.П., Масков Ю.П., 1992.

110. Патент 2360214 РФ.Устройство электрического взрывания / Петров Ю.С., Масков С.П., 2009.