一种新式发爆器的研制及应用.pdf

第3 6 卷第1 2 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年1 2 月 试 验 研 究 一 种新式发爆器 的研 制及应 用 杜春 宇 一，陈 东科 一， 王 宪法 1 ． 平顶 山工 学院 管理 工程 系， 河南 平顶 山 4 6 7 0 0 0 ； 2 ． 北京科技大 学 土木与环境工程学 院， 北京 1 0 0 0 8 3 ； 3 ． 平顶 山煤 业集团公 司， 河南 平顶山 4 6 7 0 0 0 摘要 根 据 国内现 使 用各 类发爆 器 的情 况 ， 在 原 普 通 电容 式发 爆 器 的基 础 上 ， 为 完善 F B一1 0 0 型袖珍 多功能 发爆 器 ， 经过研 究 小组的 共 同努 力 ， 研 制 出了 F D一1 0 0 Z 自动 检 查爆 破 网路 电 阻数 码 电容 式 发爆 器 。该发爆 器具 有 网路 全 电阻值检 查 、 操作 简单 、 指 示 明 确 、 性 能 稳 定 、 造 型 美观 、 体 积 小 、 质 量轻 、 工 作 时用 电量 小 ， 有导通 和 电源指 示等 功能 。 已获 国家专利 。 关 键词 F D一1 0 0 Z； 自动 检查 ；网路 电 阻 ； 电容 式 ； 发爆 器 中 图分 类号 T D 2 3 5 ． 4 6 文献标 识码 A 文章 编号 1 0 0 34 9 6 X 2 0 0 5 1 2 0 0 0 80 4 M a n uf a c t ur e a nd Ap pl i c a t i o n of A Ne w s t yl e Ex p l o d e r DU Chu n y u 一， CHEN Do n gke 2 ～． W ANG Xi a nf a 1 ．Ma n a g e me n t Pr o j e c t De p a r t me n t ， Pi n g di n g s h an I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y， Pi n g d i n g s h a n4 6 7 0 0 1 ， C h i n a； 2． Ci v i l a n dEn v i r o n me n tEn g i n e e r i n g S c h o o l ， Un i v e r s i t y o fS c i e v z c e a n d T e c h n o l o g yB e z j i n g ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 3， C h i n a； 3． Pi n g d i n g s h a n c o a l g r o u p c o mp an y， Pi n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c or d i n g t O t h e c on d i t i o n o f u s i n g e a c h ki nd o f e x pl o d e r s i n Ch i n a， b a s e d on t he o r di n a r y c a p a c i t y t y pe e xp l od e r， t O p e r f e c t FB一1 00 po c ke t mu l t i f un c t i o n a l e xp l od e r ，t h e r e s e a r c h g r ou p h a v e d e v e l o p e d FD 一 1 0 0Z nu me r a l c a pa c i t or e xplod e r whi c h c a n c h e c k u p b l a s t i n g n e t wo r k r e s i s t a n c e a u t o ma t i c a l l y b y h a r d wo r k． Th e e x p l od e r h a v e mo r e c h a r a c t e r s ， s u c h a s n e t wo r k i mp e d a n c e v a l u e c h e c k u p ， s i mp l i c i t y o f o p e r a t i o n， s h o w d e f i n i t u d e ， p e r f o r ma n c e s t a b i l i z a t i o n， a t t r a c t i v e a p p e a r a n c e ， c o mp a c t n e s s ， l i g h t we i g h t ， l e s s e l e c t r i c i t y whe n wo r ki n g ， h a v i n g t h e f u n c t i o ns o f o n a nd po we r i n di c a t o r．I t h a s o b t a i n e d n a t i o na l p a t e nt ． Ke y wo r ds FD 一 1 00Z； c h e c k u p a u t o ma t i c a l l y； ne t wo r k r esi s t a nc e； c a p a c i t y t y pe； e xp l od e r 0 引 言 长期 以来 ， 人们一直使用着一成不变的矿用发 爆 器 ， 传 统 的矿用 发 爆 器 多 为 煤 矿用 电容 式 发 爆 器 的 系列 产 品 。发 爆器 的规 格 容量 按 引爆 电雷 管 的 额定发 数表示 ， 其 系列为 1 0发、 2 5发、 5 0发、 1 0 0 发 、 1 5 0发 、 2 0 0发 等 。原 煤矿 用 发 爆 器 在 实 际使 用 中存 在 的缺 陷 ， 大致 可归 纳为 1 大部 分厂 家 生 产 的 发爆 器 没有 导 通 测 量 功 能 ， 致 使 放炮 时 有漏 炮 现 象 ， 留下 事 故 隐 患 ， 甚 至 个 别 放炮 员 在 井 下 违 章 用 发 爆 器 导 线 短 路 作 导 通 测 量 ， 产生 的 电火花 ， 直 接 引起 瓦 斯 、 煤 尘爆 炸 事故 或 火 灾 事故 。 2 超 时 间充 电击 穿发爆 器 主电容 ， 致使 发爆 器 损 坏 ， 影 响 正 常作业 。 3 没 有 充 电指示 功能 ， 放炮 员不 能清楚 地 知 道 8 发爆 器 的充 电情况 ， 由 于充 电不 足 不 能正 常使 用 或 由于充 电时 间过 长而损 坏发爆 器 。 4 都不能满足国家 煤矿安全规程 2 0 0 4版第 三百 三 十六 条规 定 “ 每 次爆 破 作 业 前 ， 爆 破工 必 须 做 电爆 网路全 电阻检 查 。 ” 对矿 用 发爆 器要 求 。 目前 我 国煤 矿安 全 生 产形 势 严 峻 ， 每 年 由爆 破 作 业 丢炮 、 瞎炮 引起 的伤 人事 故时 有发 生 ， 据 国家煤 矿安全监察局网站上 黑龙江煤矿安全 公开报道 3 4年 以来 ， 仅 黑龙 江省共 发 生 2 3 7起 重 特 大 瓦斯 爆 炸事故 中 ， 就有 4 0起 是放 炮引 起 的 。 每 年我 国煤 矿在 放炮后 出现拒 炮 、 丢炮 事故后 ， 工人在排除这些哑炮过程中， 仍存在死伤现象， 根据 国家 煤 矿 安全规 程 2 0 0 4版 第 三 百 三 十六 条 规定 ， 我 国煤 矿现 使用 的发爆 器还 不能 对 电爆 网路 进行 全 电 阻检 查 。 在 1 9 9 7年我 们 研 制 成 功 的 F B一1 0 0型 隔 爆 、 维普资讯 第3 6 卷第1 2 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年1 2 月 袖珍多功能发爆器的鉴定结论 中， 专家提出了该 发 爆 器存 在 的不足 ， 建议 在 以下 两 个方 面改 进 一 是在 导通测试时， 定量显示网路阻值 ， 以确保引爆极限值 或设闭锁 ， 有效地 防止瞎炮。二是使输 出端 子和导 通 测量端 子合 为一 体 ， 并 从 电路 上 解 决 分 别执 行 导 通检查和起爆的功能， 以方便操作。 为 了保 证煤 矿 的 安全 生 产 ， 坚 持 “ 以人 为本 ” 的 理念 ， 保护矿工的生命 安全和健康 ， 减少人员伤亡。 山东 隆泰矿 业设 备 有 限公 司 、 平 顶 山工 学 院和 平 顶 山煤业 集 团公 司决定 成立 研 究 小 组 ， 研 究 一 种 新 型 发爆器来解决 目前使用的发爆器存在的问题。 1 研 究 内容 1 ． 1 发 爆 器应 满足 的主要技 术指标 防爆 形 式 矿用 隔爆 兼本 质 安全 型 E x d [ i b ] I ； 大气 压力 8 0 ～1 1 0 k P a ； 引爆 能力 1 0 0发 ； 脉冲电压峰值 ≥ 1 6 7 0 V， 取峰值 压为 1 8 0 0 V ； 允许 最 大 负载 电 阻 康铜 丝 及 铬 镍 丝 工业 瞬 发 电雷 管 6 2 0 0 ； 电源 高容 量 1 电池 3节 ， 开路 电压 4 ． 5 V， 短 路 电流 3 ． 7 5 A； 网络 电阻测 量 最 大 电流≤ 1 m A； 引燃 冲量 ≥8 ． 7 A 2 ms ， ≤ 1 2 ． 0 A z ms ； 供 电 时间 ≤4 ms ； 充 电时 间 ≤2 0 s ； 测 量范 围 1 ～1 9 9 9 Q； 外形 尺 寸 1 5 1 mm1 4 5 mm6 4 mm； 重量 8 ． 7 A z H I S ； R 防炮 网路额 定 电阻 ，1 0 0型 为 6 2 0 Q； C 储 能 电容 ， 1 0 0型为 4 ． 4 F； U． 充 电 电压 。 根 据 以上公 式可 以算 出 ，1 0 0型 发爆 器 的 充 电 电压 U 为 1 6 7 0 V。为 了保 证 由原 来 的 机械 开关 开启时间从 6 ms 降为 4 I n S 时能有足够的冲能 ， 1 0 0 型取 电压值为 1 8 0 0 V。 1 ． 3发 爆 器工作 原理 1 组成 。发 爆 器 由电 源 、 振 荡 升 压 电路 、 倍 压 整流储能电路、 毫秒开关限时电路 和负载组成。框 图如图 1所示 2 如图 2 。发爆 器 开关反 时 针旋 转 9 0 。 至充 电 位 置 ， 晶体管振 荡 电路起 振 ， 经升 压整 流将 能量储 存 q 维普资讯 第3 6 卷第l 2 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年l 2 月 乜 源 H倍 压 整 流 储 能 H毫 秒 开 关 限 时 f 上 负 载 I 图 1 工作 原理 框图 在电容器内， 同时， 绿灯亮 L E D电源指示 ， 指示发 爆器在充电工作状态。当储能电容器电压达到要求 值时 ， 高压电路指示灯 起爆指示灯 红色起辉， 此时 将开关旋至放炮位置 ， 则 电雷管起爆。在发爆器起 爆电流输 出的同时， 开关 电路接通 4 ms 限时机械开 关 ， 经4 ms 短时间的机械接点 ， 输出高 电位 ， 将电 容 的能 量输 出 ， 4 ms 后被 泄放 电阻 把 残余 的能 量 放 掉 。 3 动作 方式 电路原 理 图如 图 2所 示 。① 网 路电阻 检查 。 当输 出端 子 接 通 放炮 网路 后 ， 显示 器 自动接 通 电源 ， 通 过 K1 、 K2 、 K K4 、 K 5自动显 示 网 路电阻阻值 。②发爆器在正常工作状态时 ， 当电感 图 2发 爆 器 电路 原 理 图 线 圈 6为正 极 时 ， 电流 方 向为 Dl D2 一 给 G 3 、 C 4 充 电至 饱 和一 D3 一 D4 一 给 C 5 、 C6 充 电 至 饱 和 一 R3 一 R2 调整 至高 压 指 示灯 亮 度 为 红色 R2 1 8 0 k a 。③ 当高压指 示 灯亮 后 ， 开关 C K1 、 C K2 顺 时 针 旋转 9 0 。 ， 发 爆 器 起 爆 完 毕 ， 在 起 爆 的 同 时 ， 经 过 4 ms 后 开始 放 电 ， 放 电 电 流方 向 为 开 关 C K 1 端 一 开关 C K l 2端 一输 出端 子 K5 一 K4 ， 同时开 关 C K 2的 1端 和 2端 与 电源断 开 。 1 ． 4创 新成 果 根据 国内 现使 用各 类 发爆 器 的情 况 ， F DI O O Z 自动 检查 爆破 网路 电阻 数码 电容 式发爆 器 设计 的 目 】 0 的就是在原普通电容式发爆器的基础上 ， 完 善我们 1 9 9 7年研制成功的 F B一1 0 0型袖珍多功能发爆器， 填补国家 煤 矿安全规程 2 0 0 4版第三百三十六条 对矿用发爆器要求的空白。 经过 研 究 小组 的共 同努 力 ， 研 制 出的 F D一 1 0 0 Z自动 检查 爆 破 网路 电 阻 数 码 电 容 式 发爆 器具 有如下的创新成果。 1 设计 电阻值 检查功能。在放炮前可 自动测 量负载回路是否联接牢固。如有开路或联 接不牢 ， 检查指示电阻值偏差 ； 如果联接无 误， 阻值显示≤ 6 2 0 Q指示， 方可充电起爆 。 2 电源 检测 功能 。 当开 关旋 在 充 电位 置 时 ， 绿 色指示发光管亮 ， 如果不亮则说 明 已该 更换电池。 电源 检测 功能是 一 种 新 的 电 路 功 能 ， 据 调 查属 国 内 首创 。 3 该 产品 采 用微 型 电器 电子 元 件 ， 误 差 小 ， 耗 电量 小 ， 电池工 作 寿命 长 。 4 与原来 的电容 式发爆器相 比质量轻 ， 体积 小 。 2经 济效益 与 推广前 景 F DI O O Z 自动检 查爆 破 网路 电阻 数 码 电容式 发爆 器是 根据 我 国煤 矿 的特 点 而 研 制 的 换 代产 品 ， 可适 用 于有瓦 斯或 煤尘 爆炸 危险 矿井 中的不 同作业 条件 。技 术性 能优 于 目前 国内各 发爆 器 厂的 同类产 品 ， 该产品具有电阻值检查、 操作简单 、 指示 明确、 性 能稳定、 造型美观 、 体 积小、 质量轻、 工作时用 电量 小 ， 有导通 和 电源指 示等 功能 。从 技 术性 能而论 ， 它 是可 替代 目前 已投 人 市 场 的 其 它类 型发 爆 器 ， 性 能 达到国际水平的新一代产品。通过工业性实验后表 明 ， 市 场 的潜力 很大 ， 并且 能产 生 巨大 的社 会效 益和 经济 效益 。 据 调 查 ， 全 国 统 配 煤 矿 中普 遍 使 用 MF B类 型 发 爆 器 ， 需 要更 换 约 1 2万 台／ a ， 按 销 价 1 9 8元 ／ 台 ， 订货量 6万台／ a 计算 ， 产值可达 1 1 8 8万元／ a ， 利润 约为 3 9 8万元 ／ a ， 税 金 1 9 6万 元 ／ a ， 按 煤 矿 安 全 规 程 对矿用发爆器的要求 ， 全国所有煤矿都需要更换 该发爆器， 该发爆器应用前景看好 ， 产生的经济效益 可达 6 0 0万元 ／ a 左 右 。通过 对 该 发爆 器 的实施 ， 可 提高 有 瓦斯或 煤尘 矿 井 爆 破 作业 的 安 全 系数 ， 实现 矿业 的技 术进 步 ， 促 使 该产 品结 构优化 升 级 ， 对 提 高 煤矿 安全生 产起 到 促 进 作 用 ， 也 必 将 带 来 重 大 的社 会效 益 。 维普资讯 第3 6 卷第1 2 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年1 2 月 试 验 研 究 ． -． Ej 同 压磨 料水 力割缝 防突技术 叶青， 李宝玉， 林柏泉 中国矿 业大学 能源学院 ， 江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 摘要 系统地分析 了高压磨料水力割缝防突技术的机理 ， 介绍了其 工艺流程和有关技术参数 的 研 究情 况 ， 阐述 了高压 磨料 水力割 缝防 突技 术在 突 出煤 层 快速掘 进 中的防 突作 用 ， 试 验 表明 了高 压磨料水力割缝 防突技术是突出煤层快速掘进 中的一项有效 防突措施 ， 其具有 良好 的实用性和 广 阔的推 广前景 。 关 键词 高压磨料 ； 水 力割缝 ； 掘 进 工作 面 ； 突 出防治 ； 机 理 中图分 类号 T D 7 1 3 ． 3 文献标 识码 A 文章 编号 1 0 0 34 9 6 X 2 0 0 5 1 2 0 0 1 1 0 4 Te c h no l og y of Hi g h pr e s s ur e Ab r a s i v e Hy dr a u l i c Cu t t i ng S e a m YE Qi n g， LI B a oy u ， LI N ] 3 oq u a n C h i n a U n i v e r s i t y o fMi n i n g a n d T e c h n o l o g y， Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t hi s p a p e r，we a n a l y z e d t h e me c h a nis m o f t h e highpr e s s ur e Ab r a s i v e h y dr a u l i c c ut t i n g s e a m t e c h n ol o g y i n de t a i l ，i nt r o d u c e d t h e r e s e a r c h s t a t u s qu o o f i t s t e c h no l o gic f l o w c h a r t a n d c o r r e l a t i ve t e c h n ol o g y p a r a me t e r a nd t he n e xp a t i a t e d t h e o u t bu r s t s pr e v e nt i o n e f f e c t o f i t i n o u t bu r s t s c o a l ’ S f a s t h e a dc u t t i ng．By t hi s s t u dy，i t s h o ws t ha t t he h i ghpr e s s u r e Ab r a s i v e h y dr a u l i c c u t t i ng s e a m t e c h n ol o g y is t he e f f e c t u a l ou t b ur s t s p r e v e nt i o n me a s u r e a nd i t i s p r ov i d e d wi t h n i c e r p r a c t i c a l i t y a n d c a p a c i o u s f o r e gr o u nd． Ke y wo r ds hi ghp r e s s u r e Ab r a s i v e； h y dr a u l i c c u t t i ng s e A t m ； h e a dc u t t i n g f ac e；o ut b urst p r e v e nt i o n； me c ha n i s m 我 国是 世界 上煤 与 瓦斯 突 出最 为严 重 的 国家 之 一 ，至 2 0 0 4年 ， 我 国已有 2 0多个 省 区 的一 些矿 井 发生 了突 出 ， 仅 国有煤 矿 就有 突 出矿井 2 5 0多对 ， 共 发生 突 出 1 4 3 0 0多 次 ， 约 占 世 界 总 突 出 次 数 的 3 7 ％ ， 仅强 度 超 过 千 吨 的 特 大 型 突 出就 有 1 0 0多 次u j 。与各 主要 产煤 国家相 比 ， 我 国的 煤炭 赋 存 条件差 ， 主要 依靠 井工 开 采 。随着 开采深 度 的增加 ， 参考 文献 康 华光 ． 电子技 术基 础 模拟 部分 [ M] ． 北京 高 等教 育 出版社 ， 1 9 9 9 卡耀武 ． 中华人 民共 和 国安全生 产法 [ M] ． 北京 煤 炭 工业 出版社 ， 2 0 0 2 陈吴星 ． 煤矿 用电容 式发爆 器参数 测试 仪 的校验 [ J ] ． 煤矿安 全， 2 0 0 1 1 1 廖 晓纬． 煤矿 用隔爆 型多功 能无高压 触点 电容式 发爆 器 [ J ] ． 中国仪器仪表 ， 2 0 0 3 1 1 杜春雨 ， 陈东科 ． 煤 矿爆破 安全与新 型发爆器[ J ] ． 矿业 安全与环保 ， 2 0 0 1 1 2 陈东科 ， 杜春雨 ． F B一1 0 0型袖珍多 功能发爆器 的研 制 煤层 瓦斯 含 量 、 瓦 斯 压 力 逐 渐 增 加 ， 突 出危 险 性 增 高 ， 防 治难度 越 来 越 大 。近 年 来 ， 通过 贯 彻 “ 先 抽 后 采 、 以风定产 、 监 测监 控” 十二字 方针 、 “ 四位一 体 ” 等 防治措 施 ， 瓦斯 防治 工作 有 了很 大 的进展 ， 但 与安 全 生产 的差距 仍然 相差 较大 。有 效地 防治煤 巷 掘进 过 程 中 的突 出 ， 不 仅是 安全 生产 的保 障 ， 同 时又 能加 快 煤 巷掘 进速 度 ， 为 回采 工作 面 消除 突 出危 险性 拓展 ； ； ； [ 7 ] [ 8 3 及应 用[ J ] ． 爆破 器材 ， 2 0 0 2 8 国家 安全生 产监 督管理 局 ． 煤矿 安全 规程 [ M] ． 北 京 煤 炭工业 出版社 ， 2 0 0 5 刘 东 ， 刘双跃 ． 改进 矿用发爆 器性能 的方 法[ J ] ． 长春 工业 大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 4 6 作者简 介 杜春 宇 ， 平顶 山 工学 院 管理 工程 系副教授 ， 1 9 8 9年毕业 于华 东工 学院精 密仪 器专 业， 现北 京科技 大 学 土木与环境工程 学院安 全工程专业在 读博士， 发表 学术论文 2 O余篇 ， 主 、 参 编教 材 5部 。 收稿 日期 2 0 0 5一O 42 6 ； 责任编辑 金 丽华 1 1 、{、 { “ 维普资讯