CN102971602B - 用于引发爆炸物炸药的引发装置、爆破系统以及爆破方法 - Google Patents

Abstract

一种用于引发爆炸物炸药的引发装置，其包括：收发器，其用于接收无线指令信号；控制电路，其用于处理由收发器接收的无线指令信号；和光源，其适合于引发爆炸物炸药且由控制电路激活。

Description

用于引发爆炸物炸药的引发装置、爆破系统以及爆破方法

技术领域

本发明涉及用于引发爆炸物炸药(explosivecharge)的装置，涉及包括该装置的爆破系统且涉及使用该装置的爆破方法。本发明被认为在商业爆破操作中例如在采矿中和在油气井中具有特定的实用性。

发明背景

在商业爆破操作中，散装的或包装的爆炸物通常需要根据规定了爆破中的单个炸药之间的引发时间和引发顺序的预定爆破设计来被引发。在该上下文中，散装的或包装的爆炸物负责使岩石等破裂–其是"工作的"或主要的爆炸物炸药。该爆炸物炸药本身通常通过较小的爆炸物炸药的点火来引发，较小的爆炸物炸药总是以筒装雷管的形式设置在重约束(heavyconfinement)下方。雷管与负责其点火的爆破控制设备信号通信。对通过开发所使用的爆破方法学和元件部分来增强商业爆破的性能存在持续的需求。本发明设法在这点上做出贡献。

发明内容

因此，在一个实施方式中，本发明提供用于引发爆炸物炸药的引发装置，该引发装置包括：

收发器，其用于接收无线指令信号；

控制电路，其用于处理由收发器接收的无线指令信号；和

光源，其适合于引发爆炸物炸药且由控制电路激活。

在使用中，该引发装置将与能够通过光源来引发的爆炸物炸药可操作地相关联。因此，在另一个实施方式中，提供了包括根据本发明的引发装置和相关联的爆炸物炸药的爆炸装置，爆炸物炸药被设置且适合于通过光源来引发。

本发明还提供使用本发明的引发装置的爆破方法，和包括引发装置和相关联的爆破控制设备的爆破系统。

在一个实施方式中，本发明提供一种无雷管的爆破系统，所述爆破系统包括：

工作爆炸物炸药；

约束爆炸物炸药；和

本发明的引发装置，其中所述引发装置设置为将光传送至所述约束爆炸物炸药，且所述约束爆炸物炸药适合于被所述光引发，且其中所述约束爆炸物炸药的引发引起所述工作爆炸物的引发。

在一个实施方式中，本发明提供一种爆破系统，包括本发明的引发装置和爆破控制设备，所述爆破控制设备适合于将无线指令信号传输至所述装置。

在一个实施方式中，本发明提供一种使用本发明的引发装置的爆破方法，所述方法包括：将无线指令点火信号传输至所述装置、由所述收发器接收所述指令信号和通过所述控制电路处理所述指令信号以及通过所述控制电路激活所述光源，由此引起所述爆炸物炸药的引发。

如将解释的，本发明使无线通信能力与爆炸物炸药的光引发相结合。该结合被认为对已知的爆破方法学和元件部分提供显著的改进。

具体实施方式

本发明中使用的引发装置包括收发器，且其功能是接收从爆破控制设备发送的无线通信信号。因此，装置可以遥控，而不需要物理连接(例如线)来传送爆破操作中需要的指令信号。优选地，收发器具有用于双向通信的能力，使得在引发爆破之前可以进行诸如诊断和状态检查的事件。无线通信在爆破操作中的用途是本领域已知的，且可用于本发明的收发器是已知的和可得到的，或它们可以通过修改已知的元件部分来制造。

引发装置还包括控制电路。控制电路的基本功能是处理由收发器接收的无线指令信号，易于接收合适的指令信号，以激活相关联的光源。在实践中，控制电路可能具有另外的功能能力且将对由收发器接收的各种无线指令信号作出响应。

控制电路还将通常包括一些形式的定时机构，以当点火指令被所述收发器接收时能够精确控制所述光源的激活。控制电路将总是集成电路。这样的电路是本领域熟知的。它们例如用于电子雷管中以便控制雷管功能性和定时引发。本领域技术人员将因此熟悉这样的电路中需要的设计和元件部分。

引发装置还包括光源，且光源的功能是引起爆炸物炸药的引发，来自光源的光射到爆炸物炸药中或上。特定装置中使用的光源将基于待引发的爆炸物炸药的类型来选择–适当配对的光源和爆炸物炸药对实现本发明来说是重要的。通常，爆炸物炸药将已经以一些方式被敏化以使其对由给定光源进行的引发是敏感的。光源可以直接射到爆炸物炸药中/上或来自该源的光可以通过合适的波导例如光纤或通过使用或不使用聚焦透镜的直接辐射来传送至爆炸物炸药。

本发明的重要特征是每一个引发装置具有其自己的光源，且在使用中光源将通常位于钻孔(或井孔或类似物)中。光源通过装置的控制电路来控制。装置受到爆破控制设备的(无线)控制，但另外装置也是自行控制的。这意味着例如单一点火指令可以被发送至引发装置阵列，装置随后能够根据编程入点火电路的时间延迟独立地执行点火。这提供增强的控制和可靠性。该布置还允许在爆破场中获得燃烧前缘(burningfront)，其中一个或多个特定的引发装置已经被(光)引发，而其他引发装置在至(光)引发的时间过程中。

该布置应与单一(集中的)光源用于通过单个光导纤维将光传送至多个预期引发点的系统形成对比。该布置仅提供简单的控制，原因是单一光源用于引发多个引发事件，且该光源仅可以是开的或关的。需要光开关来控制光经由单个光导纤维的传输，因而这增加了操作复杂性和成本。对于这种类型的系统，还可能存在可靠性问题，因为存在以下可能性：在通过光导纤维传输光之前或期间，光导纤维可能受到附近的炸药的爆震损坏。本发明中使用的方法不会遭受这些缺点。

在本发明的一个实施方式中，引发装置包括单一收发器和多个相关联的控制电路和光源。在该实施方式中，收发器具有引导多个独立的控制电路和与那些控制电路相关联的光源的能力。这允许许多控制单元(和光源)被装载在同一个爆破孔内，且所有的控制电路与单一收发器通信。这使得每一个控制电路/光源能够在独立的延迟时间引发相关联的爆炸物炸药同时维持燃烧前缘。换句话说，该实施方式允许使用同一收发器的多层(multi-decking)爆破孔，在此注意，井下元件部分(控制电路和光源)被独立地供电。在该实施方式中，收发器可以设置在地面水平的表面处，但是取决于无线指令的性质，对于定位在地面下方的爆破孔中的收发器是可能的。

根据本发明，无线指令信号从爆破控制设备被发送至引发装置的收发器。可以依靠一个或多个机构来确保指令信号合适地传输和接收。

在一个实施方式中，收发器可能需要被物理定位为使得无线指令信号可以被直接接收。例如，在该情况下，收发器可能需要被设置在爆破孔的顶部。在该情况下，通信可以使用标准射频传输系统和协议来进行。

在另一个实施方式中，收发器可以定位在地面水平下方，且无线指令信号经由低频信号被传输通过地面。低频通信在整个采矿工业中是常见的，且已经存在许多控制爆破的系统。

另外的可能性可能包括使用从收发器延伸到无线指令信号可以被接收的点的天线系统。例如，如果引发装置定位在钻孔下面，那么天线可以从收发器沿着钻孔的长度延伸到表面。

在本发明的又一个实施方式中，在爆破控制设备和一个或多个引发装置之间直接通信对于成功实施并不是必需的。该实施方式包括通过形成低功率网络在这些部件之间间接通信，其中一个或多个引发装置起到将无线指令信号传递至特定引发装置的作用，即使所述装置在范围之外或另外不能够直接接收所述无线指令信号。在该实施方式中，不意图对无线指令信号起作用的一个或多个引发装置将信号传递至意图对指令信号起作用的一个或多个引发装置。将明白，在该实施方式中，引发装置还将具有传输无线指令信号的能力。以该方式形成交叉通信网络可以将范围延伸遍及无线指令信号可以是有效的。该方法公开在标题为“Wirelessdetonatorassemblies,andcorrespondingnetworks”的国际专利公布第WO2006/076777号中，该专利公布的内容通过引用并入。

使用引发装置网络来确保指令信号在整个爆破场的通信的明显优点是如果至特定装置的通信"连接"丧失，那么可能能够在丧失的连接周围对通信路径重新规定路线，由此维持可操作性。系统还可以配置成诊断通信问题，由此允许进行矫正作用。这应与其中单一通信路径的丧失将通常击垮整个系统的常规直接通信系统相反。

采用低功率网络来促进无线指令信号的通信的另一个优点是网络具有允许双向通信的潜力。在该情况下，使用具有双向通信能力的收发器。这允许例如引发装置将关于装置网络的当前状态的信息发送至爆破控制设备，且允许爆破控制设备传达单个引发装置定时协议和点火指令。因此，爆破的控制、定时和点火可以使用具有双向通信的遥控(无线)系统来进行，允许爆破操作员在发送点火指令之前评估爆破系统的状态和性能。这增加了爆破操作的额外安全水平。另外的优点是网络是低功率的，且因而其在操作中不应干扰在爆破场所处的其他通信系统。此外，存在低功率网络，可能不需要特殊经营许可证。

在引发装置中，需要收发器与控制电路信号通信。两个部件可以设置在一起，例如在单一壳体中，或它们可以是单独的但适宜地连接用于例如通过线、无线或光学通信装置来信号通信。同样地，需要控制电路与光源信号通信以便根据需要来激活光源。控制电路和光源可以设置在一起，例如在同一壳体内，或它们可以是单独的但适宜地连接的。引发装置还将需要电源来给收发器、控制电路和光源供电。电源可以与装置或其部件物理相关联，但这不是必需的。在这点上，可能需要考虑关于井下单元上的电源供应的安全性要求和规则。

电源的设计可以是常规的，例如低压电池(可以位于光源部件中)或从电池充电的超级电容器。在后者情况下，超级电容器可以使用设置在表面的电池来充电，且超级电容器设置为井下元件部分的一部分。

在另一个实施方式中，装置的一个或多个部件可以通过较不常规的方式来供电。例如，其可能能够使用环境方式，例如太阳能。可以存在其他可能性，这取决于在实践中如何实施本发明。然而，可能期望的是，本发明的装置在不需要使用常规电源例如电池的情况下起作用。

从前述段落中将明白，收发器功能和光源可以彼此物理上分开(控制电路可以与任一个相关联)。因此，收发器可以位于地面水平处或上方，且光源(装置的点火功能)设置在钻孔中的(工作爆炸物的)爆炸物导火线的附近或之上。这提供了如下许多优点：

·用于接收无线指令信号的简化设计。

·在爆破期间和可能在爆破之后收发器可以用于传输爆破性能数据。例如，如果发射机和控制单元经由线连接，那么线可以用于经由电阻变化测量孔中的VOD，且该信息被传输回至控制中心。

·井下元件部分的尺寸可以减小且这对于小钻孔应用将是有益的。在这点上，当前固态激光器可以具有非常紧凑的设计。

·如所注意的，对于例如位于表面处的单一收发器通过具有允许连接许多单元的多个输出点来控制许多井下点火单元的激活可能是可以的。这对于具有多个雷管的孔例如多层孔将是有益的。

根据本发明被光引发的爆炸物炸药可以用于引发相关联的"工作的"或主要的爆炸物炸药。在该情况下，光引发的爆炸物炸药是相对小的但被选择为仍然有效用于爆震主要的爆炸物炸药。在该情况下，光引发的爆炸物炸药可以按照常规筒装雷管设置在重约束下方。光可以直接或经由光导纤维传送入筒中。

在另一个实施方式中，光引发的爆炸物炸药用于爆震相关联的主要的爆炸物炸药但布置不含雷管。在该情况下，光爆炸物炸药设置为与主要的炸药的至少一部分直接接触或两者可以通过不会影响主要的爆炸物炸药的爆震的膜来分开。该方法描述在标题为“Initiationofexplosivesmaterials”的国际专利公布第WO2008/113108号中，该专利公布的内容通过引用并入本文。后者规定使用光学纤维来传送光，但根据本发明，这不是必需的。

因此，在该实施方式中，本发明提供无雷管的爆破系统，该爆破系统包括：

工作爆炸物炸药；

约束爆炸物炸药(confinedexplosivecharge)；和

根据本发明的引发装置，其中引发装置设置为将光传送至约束爆炸物炸药，且约束爆炸物炸药适合于被光引发，且其中约束爆炸物炸药的引发引起工作爆炸物的引发。

根据该实施方式，工作爆炸物炸药通过约束爆炸物炸药的爆震来引发。约束炸药的按顺序引发通过合适的光源辐射约束爆炸物来引起。因此，工作爆炸物不需要使用常规的雷管装置来引发。

根据该实施方式，引发通过辐射约束炸药直到其发生点火来实现。约束炸药被约束成使得该初始点火波及全爆震。约束炸药和工作炸药彼此相对设置，使得约束炸药的爆震引起工作炸药的引发。在本发明的一个实施方式中，约束炸药的一部分和工作炸药的一部分可以直接接触。然而，在其他实施方式中，这可能不是必需的，条件是保留在炸药之间的预期操作关系。例如，在某些实施方式中，炸药可以通过膜或类似物分开。在该情况下，可以包括膜或类似物以易于制造；膜(或类似物)不会影响工作炸药的爆震。

被使用的工作爆炸物炸药通常也是传爆炸药。本发明的爆破系统可以因此不含起爆药。工作爆炸物炸药可以与光引发的爆炸物炸药相同或不同。当炸药具有相同的爆炸物材料时，本发明可以通过适当约束散装爆炸物的一部分来执行。

该实施方式的重要方面是约束爆炸物炸药被约束的方式，因为已经发现，约束的几何形状对于工作爆炸物的成功爆震是关键的。因此，约束爆炸物炸药应以使得包含约束炸药的初始点火并允许随后波及全爆震的方式被约束。各种约束方式(几何形状和材料)可以用于实现本发明的实施方式。

在一个实施方式中，约束爆炸物炸药可以被约束在长形管状构件中。通常，这将具有圆形横截面，但是这不是强制的。当使用长形管状构件时，管状构件的内径应大于被约束的爆炸物的临界直径。当约束爆炸物炸药被牢固约束时，例如，当约束装置由金属制成时，管状构件的内径可以比被约束的爆炸物的临界直径大高达3倍。

可用于本发明的具有圆形横截面的典型管状构件通常具有约2至约5mm，例如约3mm的内径和高达约110mm，例如20至110mm的长度。约束爆炸物炸药的过渡所需要的管状构件的长度将在不同类型的爆炸物之间变化。例如，对于PETN，管状构件的最小长度将是约30mm，而对于彭托利特炸药，最小长度将是约90mm(对于约3mm的内径)。

约束装置可以采用其他几何形状。因此，可以使用球形的或锥形的约束装置。用于约束装置的合适材料的实例包括金属和金属合金，例如铝和钢，以及高强度聚合材料。

为了阐述的目的，在下文中，本发明将结合作为约束装置的具有圆形横截面的管状长形构件来描述。

通常，工作爆炸物炸药设置为与约束爆炸物炸药的一部分(直接)接触。当约束爆炸物炸药被约束在长形管状构件中时，必要的接触可以经由管状构件的其中约束部分被约束的端部(该端部远离管状构件的通过光导纤维将激光传送至的端部)来实现。当采用约束装置的其他几何形状时，重要的是，约束爆炸物炸药的至少一部分与工作爆炸物接触。

在一个实施方式中，光导纤维可以用于将来自光源的光传送至约束爆炸物炸药。这可以通过将(暴露的)光导纤维的一个端部设置为与约束爆炸物炸药接触或嵌入约束爆炸物炸药中来进行。因此，光导纤维的一个端部可以被插入管状构件的其中爆炸物炸药被约束的端部中。光导纤维将通常具有50至400μm的直径。

在本发明的相关实施方式中，光导纤维的暴露端部可以设置为邻近但不接触约束爆炸物炸药(的外表面)。已经发现，在(暴露的)光导纤维的端部和约束爆炸物炸药之间设置(空气的)间隙对传热至约束爆炸物具有影响，且因此对在当激光通过光导纤维被射出时和当约束爆炸物被引发时之间的延迟时间具有影响。更具体地，认为，该间隙充当通过最小化/避免反向传导影响来促进有效传热至约束爆炸物的绝缘体。优选地，光导纤维的暴露端部设置在远离管状构件中的约束爆炸物的表面的短距离处。通常，该短距离是5μm至5.0mm。

光导纤维具有常规设计且设置有包覆层。当光导纤维相对于设置在管状构件中的约束爆炸物被定位时，这可以在光导纤维的一个端部除去。光导纤维的特征将基于被传送至约束爆炸物的激光的波长以及其他来选择。作为实例，波长通常是780至1450nm。

光导纤维的暴露端部通常借助于合适的连接器来保持在相对于约束爆炸物的适当位置。O形环可以用于夹紧光导纤维的暴露端部并防止气体泄漏。

在其他实施方式中，不必使用光导纤维来将来自光源的光传送至约束爆炸物炸药。这可以简化设计和制造，且是更经济的。在一个这样的实施方式中，可能能够将来自光源的光直接传送至约束爆炸物炸药。此处，光源的出口将设置为非常接近或甚至接触约束爆炸物炸药。例如，激光二极管的"窗口"可以设置为邻近或接触爆炸物炸药。在另一个实施方式中，透镜可以用于将来自光源的光聚焦在爆炸物炸药上。例如，可能能够用将从二极管发射的光聚焦在爆炸物上的(蓝宝石)透镜代替激光器二极管的"窗口"部分。该方法可以增强效率。

预期爆震的工作爆炸物炸药通常设置为与约束爆炸物炸药的至少一部分(直接)接触。通常，该接触将在管状构件的其中约束爆炸物被约束的端部出现，该端部远离管状构件的与光导纤维相关联的端部。取决于爆炸物炸药被设置的形式，爆炸物炸药还可以围绕其中约束爆炸物被约束的管状构件。换句话说，管状构件可以嵌入爆炸物炸药中。

在相关的实施方式中，待被光引发的爆炸物炸药表现为传爆药的形式，例如彭托利特炸药传爆药。在该情况下，约束爆炸物炸药，优选地PETN或彭托利特炸药，设置在嵌入传爆药中的长形管状构件中。传爆药可以因此被设计为容纳管状构件。因此，管状构件可以设置和固定在合适井中的传爆药中，和雷管引发的传爆药的情况一样。另外，常规传爆药可以用于执行该实施方式。

可选择地，在本发明的另一个相关实施方式中，彭托利特炸药传爆药可以在合适的管状构件周围浇铸且具有合适的管状构件。在该情况下，可能能够使用包括壳/套管和延伸入由壳/套管界定的腔的整体形成的管状构件的一体式传爆药来执行本发明。然后，合适的爆炸物材料可以被浇铸到壳/套管和管状构件中。

涉及传爆药的本发明的这些实施方式可以在其中(彭托利特炸药)传爆药用于在寻找油气沉积物中产生用于分析的信号(冲击波)以确定地质特征的地震勘探中具有实际应用。因此，本发明扩展到本发明的该实施方式在地震勘探中的用途。

还可能的是，工作爆炸物炸药表现为引爆线的长度的形式。在该情况下，引爆线的端部通常设置为与约束爆炸物炸药的至少一部分直接接触。任何合适的保持器或连接器可以用于确保在使用之前维持该直接接触。撇开引爆线的引发，引爆线可以常规方式被使用。在预裂开和隧道周边爆破操作中，跨过多个爆破孔的引爆线的瞬时爆震可以证明是有利的。在另一个实施方式中，引爆线本身可以用于引发传爆药，例如包括乳液炸药的传爆药。在该情况下，根据本发明，引爆线的一个端部将嵌入传爆药爆炸物中，且线的另一个端部可用于光引发。

在另一个实施方式中，约束爆炸物炸药和工作爆炸物炸药可以是乳液爆炸物材料。在这点上，可以使用常规的乳液爆炸物材料。在该实施方式中，乳液爆炸物材料的一部分可以被约束在合适的长形管状构件中和浸入/嵌入工作炸药乳液中。在该实施方式中(且对于所有其他的)，用于约束的装置的性质和尺寸可以被操纵以便优化本发明的实现。

在另一个实施方式中，光引发的爆炸物炸药本身可以足以实现所需的爆破效果。例如，在油或气体勘探中，配置在合适的装置配置中的爆炸物炸药可以足以穿透井套管。

待通过光引发的爆炸物炸药和光源基于所需要的效果来选择，且两者必须因此配对。可以被使用的光源的实例包括固态激光器、激光二极管、LED和其他电子光源。紧凑设计和低功率消耗是光源的期望特征。作为实例，1-10W功率的激光器可以适合用于本发明中。激光器波长可以在近红外区内，且实际上这是优选的，但可以使用其他波长。可能需要光导纤维和/或透镜来引导和聚焦激光器输出，但爆炸物炸药的直接辐射将是优选的，因为这将简化总体设计。

通常，光引发的爆炸物是传爆炸药材料，例如PETN、特屈儿、RDX、HMX、彭托利特炸药和类似物。PETN或彭托利特炸药的使用倾向于是优选的。然而，可能的是，爆炸物炸药是常规的乳液爆炸物，例如油包水乳液爆炸物，或水-凝胶爆炸物材料。

取决于光源和爆炸物炸药的特征，可能需要使用传热介质来定量爆炸物炸药，以增强从光源照射的光能和爆炸物炸药的耦合。通常，传热介质是在正被使用的光的波长中具有吸收带的吸光材料。传热介质的实例包括炭黑、碳纳米管、纳米金刚石和激光染料。这样的材料是本领域中已知的且是商业上可得到的。

在本发明的一个实施方式中，可能能够使用常规的闪光灯来引发爆炸物炸药。已知的是，例如当来自标准闪光灯的光应用到未纯化的单壁碳纳米管(SWCNT)时，可以造成它们点燃。这被认为是由于存在纳米管的端部处和表面上的铁纳米微粒催化剂的氧化。

快速引发反应不是特别猛烈的，因为仅纳米管的小区域看来显示出反应。然而，如果纳米镁和/或纳米铁与纳米铁颗粒混合，那么可以导致更强烈的和猛烈的反应，且释放出显著量的热。通常，铁和镁颗粒的粒度将是2至4000μm但优选地在6至100μm左右。反应可以是与所形成的氧化物的铝热反应。与该反应相关联的另外的热可以能够引发掺杂有纳米管、或纳米铁和纳米镁颗粒的共混物的爆炸物炸药。可能的是，相同的效果可以使用高强度LED或激光器而不是闪光灯来实现。

以相同的方式，用作热源且积极地参与爆震反应的其他添加剂可以被包括在约束爆炸物中。这样的材料包括硝化的纳米材料、硅纳米线和其他光学敏感燃料。这样的材料的量可以是按重量计高达约束爆炸物炸药的10％。这样的材料可以连同传热介质一起使用或单独使用。一种或多种传热介质和/或光学敏感材料的使用可以允许爆震用低于当没有使用这样的介质和/或材料时的辐射能数量级来实现。

本发明还涉及使用根据本发明引发装置的爆破方法。在该情况下，装置的光源设置为与适合于通过装置中使用的光源来光引发的爆炸物炸药操作相关联。该方法包括将合适的无线指令信号传输至装置，指令信号被收发器接收并被控制电路处理。控制电路激活光源，且这使得爆炸物炸药将被引发。爆炸物炸药通常与相关联的工作爆炸物炸药相关联并引起相关联的工作爆炸物炸药的引发。

本发明还提供爆破系统，该爆破系统包括根据本发明的引发装置和适合于将无线指令信号传输至装置的爆破控制设备。

本发明可以在油&气(O&G)工业中具有特定的用途。在该工业内可能的应用包括在O&G井的完井中的用途，特别是在穿孔枪内的爆炸物的引发。穿孔枪在O&G井的最终阶段(完井)中用于击穿在井制备过程期间沉积的混凝土(和/或其他材料)套管。穿孔枪的另外的目的是使保持油的地层破裂以便刺激油和/或气体流动。无论井套管是否完整，这都可以发生。O&G井的穿孔通常通过专用服务公司由专业人员来进行，但其他布置是可能的。

穿孔枪点火导火线中存在起爆药(以及其他)意味着，一旦爆炸物导火线建立在O&G井工作平台上(或附近)，各种各样的活动必须停止，导致来自井的生产能力的显著损失。除了为传爆(对引爆)爆炸物所固有的实质安全性优点之外，从该环境除去起爆药因此提供切实的经济益处。本发明能够实现传爆炸药的直接光引发，且这将除去该危险并允许显著更多的活动继续进行。

O&G工业中的另外的应用是通过地震探测来勘探O&G的用途。爆炸物是用于揭开能够保留O&G的地下地质特征的地震能量的重要来源。地震探测需要将一个或多个爆炸物炸药以特定设计阵列埋至预定的深度(例如爆破孔)。地震检波器(或其他测量装置)阵列还被建立以检测反射的(同样在一些情况下，直接的)地震能量。爆炸物然后被引发，记录所得到的(包括背景)地震能量的测量结果，且进行分析以设想相关联的地质特征。

爆炸物阵列通常是相对大的，由10个、100个或甚至1000个单个炸药组成。这些炸药通常由相对小的组的人来配置，且在装载第一炸药和最后炸药之间可能消耗相当多的时间，导致有效爆炸物长期留在爆破孔中。由于在探测周围的技术活动可以产生另外的延迟，所述活动包括但不限于，建立点火导火线、测量阵列或其他相关的活动。甚至可以由包括职员/设备的调度、天气或其他季节性问题的非特定问题造成另外的延迟。合起来，这些延迟(和未说明的其他延迟)导致潜在长的爆炸物睡眠时间，即，在引发之前配置的爆炸物。地震探测应用可以导致比大部分其他爆炸物应用更长的睡眠时间，使得在该环境下除去起爆药是特别优选的。

如所提到的，本发明允许避免使用起爆药材料。这在地震勘探中的安全性益处之一是，对由非特定装置的爆震的总体灵敏度显著地降低。这在探测期间是有利的，因为其减少非故意爆震的可能性。这在完成探测之后也是重要的，因为公认某些比例的所配置的炸药将未能爆震。该比例可以高达10％，这取决于局部条件，但通常是相当较低的。由于在回收拒爆炸药中涉及的危险，因此许多留在现场并被抛弃。在这些配置的炸药中存在高度敏感的起爆药意味着，冲击或另一个事件可以由非特定的刺激物导致非故意的爆震。如果采用本发明以避免使用起爆药，那么该爆震的机会被显著减少。

尽管传爆炸药对多种刺激物的灵敏度下降，但光引发系统将仅响应于特定刺激物而点火。产生该刺激物的已证明的安全系统存在且包括但不限于电子系统，能够产生点火、无火或无效信号。在意外被抛弃的炸药的环境中将产生点火信号是高度不可能的。

除去起爆药的另外的优点是环境的，因为许多广泛使用的起爆药包括高度有毒的和环境稳定的化合物。这样的一个实例是叠氮化铅在雷管中的广泛使用—叠氮化物组分是高度有毒的毒物，且铅是不能通过任何天然过程降解的公认环境污染物。虽然许多传爆炸药被归类为难降解污染物，但自然界中确实存在用于它们的有效降解的天然机制，且对于所有的传爆炸药所报告的生物降解在广泛使用中。

许多修改对于本领域技术人员来说将是明显的，而不偏离本发明的范围。

在整个本说明书和以下权利要求中，除非上下文另外要求，否则词"包括(comprise)"和变化形式例如"包括(comprises)"和"包括(comprising)"将被理解为意指包括所述整数或步骤或整数或步骤的组但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。

在本说明书中对任何先前出版物(或源自其的信息)的提及或对已知的任何物质的提及，不被且不应被视为承认或认为或任何形式暗示该先前出版物(或源自其的信息)或已知的物质形成本说明书涉及的尝试领域中的普通常识的一部分。

Claims (17)

1.一种用于引发爆炸物炸药的引发装置，所述引发装置包括：

收发器，其用于接收无线指令信号；

至少一个控制电路，其用于处理由所述收发器接收的无线指令信号；和

至少一个光源，其适合于引发所述爆炸物炸药，

其中所述引发装置包括与每一个光源相关联的控制电路且其中每一个光源由各自的控制电路激活。

2.根据权利要求1所述的引发装置，其中所述收发器具有仅接收无线指令信号的能力。

3.根据权利要求1所述的引发装置，其中所述收发器具有双向通信的能力。

4.根据权利要求1所述的引发装置，其中所述控制电路具有另外的功能能力且对由所述收发器接收的各种无线指令信号作出响应。

5.根据权利要求1所述的引发装置，其中所述控制电路包括定时机构，以当点火指令被所述收发器接收时能够精确控制所述光源的激活。

6.根据权利要求1所述的引发装置，其中所述光源直接射到所述爆炸物炸药中/上或来自所述光源的光通过合适的波导被传送至所述爆炸物炸药。

7.根据权利要求1所述的引发装置，包括单一控制电路和单一光源。

8.根据权利要求1所述的引发装置，包括单一收发器和多个相关联的控制电路和光源。

9.一种无雷管的爆破系统，所述爆破系统包括：

工作爆炸物炸药；

约束爆炸物炸药；和

根据权利要求1至8中任一项所述的引发装置，其中所述引发装置设置为将光传送至所述约束爆炸物炸药，且所述约束爆炸物炸药适合于被所述光引发，且其中所述约束爆炸物炸药的引发引起所述工作爆炸物炸药的引发。

10.一种爆破系统，包括根据权利要求1至8中任一项所述的引发装置和爆破控制设备，所述爆破控制设备适合于将无线指令信号传输至所述装置。

11.一种使用根据权利要求1至8中任一项所述的引发装置的爆破方法，所述方法包括：传输无线指令信号以点火所述装置、由所述收发器接收所述无线指令信号和通过所述控制电路处理所述无线指令信号以及通过所述控制电路激活所述光源，由此引起所述爆炸物炸药的引发。

12.根据权利要求11所述的方法，其中单一无线指令点火信号被发送至引发装置阵列，且所述装置然后根据编程入相应装置的所述控制电路的时间延迟独立地执行点火。

13.根据权利要求11所述的方法，其中单一收发器接收所述无线指令信号，且多个相关联的控制电路处理所述无线指令信号并激活多个相关联的光源。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述收发器被物理地定位为使得无线指令信号能够使用标准射频传输系统和协议来直接接收。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述收发器被定位在地面水平之下，且无线指令信号经由低频信号被传输通过地面。

16.根据权利要求11所述的方法，其中天线系统从所述收发器延伸到所述无线指令信号能够被接收到的点。

17.根据权利要求11所述的方法，其中形成低功率网络，在所述低功率网络中，一个或多个引发装置起到将无线指令信号传递至特定引发装置的作用，即使所述特定引发装置在范围之外或以其他方式不能够直接接收所述无线指令信号。