CN109313003B - 无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法 - Google Patents

无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109313003B
CN109313003B CN201780024832.9A CN201780024832A CN109313003B CN 109313003 B CN109313003 B CN 109313003B CN 201780024832 A CN201780024832 A CN 201780024832A CN 109313003 B CN109313003 B CN 109313003B
Authority
CN
China
Prior art keywords
initiation
detonation
antenna
wireless
operator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780024832.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109313003A (zh
Inventor
田崎阳治
彦根智
田中新也
岛崎晃一
渡边一仁
高安理宽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Oil Corp
Original Assignee
Japan Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Oil Corp filed Critical Japan Oil Corp
Publication of CN109313003A publication Critical patent/CN109313003A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109313003B publication Critical patent/CN109313003B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/04—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves
    • F42C13/047—Remotely actuated projectile fuzes operated by radio transmission links
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/006—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/008—Power generation in electric fuzes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/04—Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B30/00—Projectiles or missiles, not otherwise provided for, characterised by the ammunition class or type, e.g. by the launching apparatus or weapon used
    • F42B30/006—Mounting of sensors, antennas or target trackers on projectiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Abstract

无线起爆雷管(10)具有起爆侧接收天线(11)、起爆侧发送天线(18)、起爆部(14)、起爆侧电子电路。起爆侧接收天线(11)接收起爆侧电子电路驱动用能量、控制信号以及起爆信号。起爆侧电子电路经由起爆侧接收天线(11)接收能量、控制信号以及起爆信号，并经由起爆侧发送天线(18)发送响应信号，基于起爆信号对起爆部(14)进行点火。响应信号的响应频率设定为100MHz以上且1GHz以下。

Description

无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法
技术领域
本发明涉及一种在隧道的挖掘等中使用的安装于炸药的无线起爆雷管、使用了该无线起爆雷管的无线起爆系统、以及使用了该无线起爆雷管的无线起爆方法。
背景技术
以往，在隧道挖掘现场等的爆破作业中需要在挖掘面即掘进面上钻出多个装药孔。装药孔例如是直径为几厘米[cm]、挖掘方向的深度为几米[m]程度。在各装药孔中装填能够通过无线方式起爆的无线起爆雷管和炸药。在远离掘进面的远程位置设置有起爆操作器和起爆操作器侧天线。使用起爆操作器和起爆操作器侧天线并通过无线方式发送控制信号及起爆信号。基于无线发送的信号使炸药进行爆破。作为这样的放炮(日文：発破)方法，已公开有多种放炮方法。
在起爆操作器侧天线的周围会产生磁场或者电场。无线起爆雷管具有天线，且利用上述磁场或者电场以无线方式接收起爆侧电子电路的驱动用能量。而且，无线起爆雷管接收无线的控制信号(包括ID请求信号、电子电路准备开始信号)及起爆信号来进行起爆。因而，无线起爆雷管用天线要求具备几个性能。第一是能够接收起爆侧电子电路的驱动用能量的性能。第二是能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号的性能。第三是能够高效地向起爆操作器发送针对所接收的控制信号的响应信号的性能。
例如，在日本专利公开2014-134298号公报(298号公报)中记载了一种无线起爆雷管，其具备使线圈呈圆筒状卷绕而成的起爆侧天线(相当于无线起爆雷管用天线)。起爆侧天线以圆筒状的轴向与装药孔的轴向一致的方式配置于装药孔内。
在日本专利公开平成8-219700号公报(700号公报)中，记载了一种具有接收线圈(相当于无线起爆雷管用天线)的接收起爆装置(相当于无线起爆雷管)。接收线圈包含导线，该导线在以接收起爆装置的长度方向为轴的情况下绕该轴卷绕。
在日本专利公开2001-330400号公报(400号公报)中，记载了一种具备接收线圈(相当于无线起爆雷管用天线)的无线起爆雷管。接收线圈接收从起爆操作器侧天线通过无线方式发送的交流磁场能量。
在日本专利公开2001-153598号公报(598号公报)中，记载了一种具备接收线圈(相当于无线起爆雷管用天线)的无线雷管单元(相当于无线起爆雷管)。接收线圈接收从起爆操作器侧天线通过无线方式发送的交流磁场能量。
在日本专利公开2013-019605号公报(605号公报)中，公开了一种具备起爆操作器侧天线和起爆侧天线(相当于无线起爆雷管用天线)的无线起爆系统。起爆操作器侧天线兼作起爆操作器的发送用天线和接收用天线。起爆侧天线兼作无线起爆雷管的发送用天线和接收用天线。
发明内容
(一)要解决的技术问题
例如，起爆操作器侧发送天线60如图5所示那样沿着隧道的内壁卷绕多次。起爆操作器侧发送天线60在距离掘进面41为距离L1的位置张设于隧道内壁。如图3中单点划线所示，在起爆操作器侧发送天线60的周围产生的磁场方向在卷绕的起爆操作器侧发送天线60的中央部附近与掘进面41基本上正交(在这种情况下，为Z轴方向)。但是，在从卷绕的起爆操作器侧发送天线60的中央部远离的缘部附近处的磁场方向相对于与掘进面41正交的方向大幅度弯曲。也就是说，在图5的例子中，在处于卷绕的起爆操作器侧发送天线60的中央附近的装药位置P2b，磁场的方向的分量基本上仅是Z轴方向，因此，在该位置能够利用以Z轴方向为轴卷绕有导线的天线高效地接收上述能量和控制信号以及起爆信号。
但是，在图5的例子中，作为在卷绕的起爆操作器侧发送天线60的缘部附近，例如是装药位置P3c，磁场的方向具有X轴方向的分量、Y轴方向的分量、Z轴方向的分量。而且存在Z轴方向的分量的大小比X轴方向的分量的大小及Y轴方向的分量的大小更小的情况。因而，例如在装药位置P3c的位置，用以Z轴方向为轴卷绕有导线的天线无法高效地接收上述能量。而且也有可能无法高效地接收无线的控制信号及起爆信号。
在298号公报及700号公报所记载的发明中，无线起爆雷管用天线的导线以卷绕成圆筒状且圆筒的轴向沿着装药孔的轴向(即图5中的Z轴方向)的方式配置于装药孔内。因而，卷绕的起爆操作器侧天线的中央部附近的无线起爆雷管用天线能够高效地接收上述能量，并且能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号。但是，存在卷绕的起爆操作器侧天线的缘部处的无线起爆雷管用天线无法高效地接收上述能量，并且有可能无法高效地接收无线的控制信号及起爆信号。
在400号公报及598号公报所记载的发明中，未见有关作为无线起爆雷管用天线的接收线圈中的导线的卷绕方向的记载。可以认为与298号公报及700号公报相同，是导线呈圆筒状卷绕成的天线。
在605号公报所记载的发明中，起爆操作器的起爆操作器侧天线兼作发送和接收。无线起爆雷管的起爆侧天线兼用于发送和接收。从起爆操作器发送进而被无线起爆雷管接收的控制信号及起爆信号的频率(操作频率)与从无线起爆雷管发送并被起爆操作器接收的响应信号的频率(响应频率)不同。为了高效地通过无线方式向无线起爆雷管供电(传递点火用的能量和起爆侧电子电路驱动用能量)并防止产生驻波，操作频率优选为100[KHz]～500[KHz]。但是，由于将天线设为兼用，相对于操作频率的使用频带，能够高效地发送接收的响应频率的使用频带是有限的。因此无法根据利用无线起爆系统的现场状况而自由地选定响应频率。例如根据现场情况而存在能够高效地发送接收的响应频率不同的情况。
因而，一直以来都需要一种如下所述的无线起爆雷管、使用了该无线起爆雷管的无线起爆系统、以及使用了该无线起爆雷管的无线起爆方法，该无线起爆雷管不受起爆操作器侧天线与无线起爆雷管用天线的位置关系的影响，而能够更高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号以及起爆信号，且响应信号的响应频率的选定自由度高并能够高效地发送响应信号，且能够更加小型化。
(二)技术方案
根据本发明的一个特征，无线起爆雷管具有起爆侧电子电路、起爆侧接收天线、起爆侧发送天线、起爆部。起爆侧接收天线以无线方式接收驱动用能量、控制信号以及起爆信号。起爆侧发送天线以无线方式发送针对控制信号的响应信号。起爆侧电子电路经由起爆侧接收天线接收驱动用能量、控制信号以及起爆信号，并经由起爆侧发送天线发送响应信号，基于起爆信号对起爆部进行点火。从起爆侧发送天线发送的响应信号的频率即响应频率设定为100MHz以上且1GHz以下。
如果将起爆侧接收天线和起爆侧发送天线设为兼用，则根据所使用的操作频率的频带和响应频率的频带而存在导致天线大型化的可能性。与此相对，在本特征中，分别设置接收专用的起爆侧接收天线和发送专用的起爆侧发送天线。因此，能够避免天线大型化。另外，具有发送专用的起爆侧发送天线。因此，不会对起爆侧接收天线造成影响，响应频率的选定自由度高。将响应信号的频率设定为100[MHz]以上且1[GHz]以下。由此，能够使起爆侧发送天线更加小型化，并且能够高效地发送响应信号。
根据另一特征，起爆侧发送天线配置于无线起爆雷管的向起爆侧接收天线的外部突出的位置，且位于不与起爆侧接收天线接触的位置。因而，能够使小型化的起爆侧发送天线与无线起爆雷管一体化，因此易于使用。另外，与使无线起爆雷管和起爆侧发送天线分体构成并用单体天线连接用的导线将无线起爆雷管与起爆侧发送天线连接的情况相比，在使无线起爆雷管和起爆侧发送天线一体化的情况下，例如在向装药孔装填无线起爆雷管时，能够避免单体天线连接用的导线发生断线等。
根据另一特征，将规定方向作为Z轴，将与Z轴正交的轴作为X轴，将与Z轴和X轴双方正交的轴作为Y轴。起爆侧接收天线包括：Z轴用接收天线，其绕Z轴且在第一磁性体的周围卷绕有导线；X轴用接收天线，其绕X轴且在第二磁性体的周围卷绕有导线；以及Y轴用接收天线，其绕Y轴且在第三磁性体的周围卷绕有导线。
因而，Z轴用接收天线能够针对图5中的Z轴方向的磁场分量高效地接收能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。X轴用接收天线能够针对X轴方向的磁场分量高效地接收上述能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。Y轴用接收天线能够针对Y轴方向的磁场分量高效地接收上述能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。起爆侧接收天线具有三个天线。由此，利用一种起爆侧接收天线，在掘进面的任意位置钻出的装药孔，都能够更加高效地接收能量，并且能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号。
根据另一特征，无线起爆雷管具有发送辅助天线，所述发送辅助天线容纳于筒状壳体，且由具有规定长度的导电体形成，并辅助从起爆侧发送天线进行的发送。发送辅助天线具有导体部和感应部。感应部在发送辅助天线的一端且安装于筒状壳体的一部分的外侧或者内侧的至少一方。导体部在发送辅助天线的另一端且以远离筒状壳体的方式延伸。发送辅助天线不与起爆侧发送天线连接。
例如在无线起爆雷管装填于装药孔的情况下，即使在从配置于装药孔深处的起爆侧发送天线发送的信号被岩体阻断的状况下，也将通过感应部以非接触的方式接收从起爆侧发送天线发送的信号并从导体部发送。由此，能够辅助从起爆侧发送天线进行的发送。另外，由于发送辅助天线未与起爆侧发送天线连接，因此即使在装药孔中有静电、(来自周围的高压电线等的)泄漏电流、(由于某种原因而在地下流动的)泄露电流(日文：迷走電流)，并且在发送辅助天线拾取到它们的情况下，也能够防止它们经由起爆侧发送天线向起爆侧电子电路传递。
根据另一特征，无线起爆系统具有无线起爆雷管、炸药、起爆操作器侧发送天线、起爆操作器。炸药安装有无线起爆雷管，且装填于在被爆破位置上钻出的装药孔。起爆操作器侧发送天线回绕张设于掘进面或者掘进面的外周。起爆操作器侧接收天线是不同于起爆操作器侧发送天线的天线，且配置于装药孔的0m～100m的位置。起爆操作器配置于远离装药孔的远程位置，且以无线方式向无线起爆雷管传递驱动用能量、控制信号以及起爆信号，并以无线方式从无线起爆雷管接收响应信号。因而，无线起爆系统能够利用上述无线起爆雷管。
根据另一特征，无线起爆系统具有无线起爆雷管、炸药、起爆操作器侧发送天线、起爆操作器。炸药安装有无线起爆雷管，且装填于在被爆破部位钻出的装药孔，并且是以发送辅助天线的另一端从装药孔的开口部下垂的方式装填于装药孔。起爆操作器侧发送天线回绕张设于掘进面或者掘进面的外周。起爆操作器侧接收天线是不同于起爆操作器侧发送天线的天线，且配置于装药孔的0m～100m的位置。起爆操作器配置于远离装药孔的远程位置，且以无线方式向无线起爆雷管传递驱动用能量、控制信号以及起爆信号，并以无线方式从无线起爆雷管接收响应信号。因而，无线起爆系统能够利用上述无线起爆雷管。
因而，通过使例如发送信号的波长的1/4以上长度的发送辅助天线从装药孔的开口部下垂，从而能够更加高效地发送来自无线起爆雷管的响应信号。
根据另一特征，无线起爆方法使用无线起爆雷管，且具有如下步骤：(a)装药孔钻孔步骤、(b)炸药装填步骤、(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤、(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤、(e)电子电路准备开始发送步骤、(f)电子电路准备完成响应步骤、(g)起爆信号发送步骤、(h)放炮步骤。在(a)装药孔钻孔步骤中，在被爆破部位钻出装药孔。在(b)炸药装填步骤中，将安装有无线起爆雷管的炸药即带无线起爆雷管的主爆(日文：親ダイ)用炸药、和未安装无线起爆雷管的炸药即增爆(日文：増ダイ)用炸药装填于装药孔。在(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤中，在距离被爆破部位为第一规定距离的位置呈环状张设起爆操作器侧发送天线。在(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤中，在距离被爆破部位为第二规定距离的位置设置起爆操作器侧接收天线。在(e)电子电路准备开始发送步骤中，起爆操作器以100kHz以上且500kHz以下的频率即操作频率，将包含使电子电路准备开始的控制信号和驱动用能量的电子电路准备开始信号，从起爆操作器经由起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送。在(f)电子电路准备完成响应步骤中，经由起爆侧接收天线在无线起爆雷管中接收电子电路准备开始信号，无线起爆雷管使包含驱动用能量的充电及起爆侧电子电路的驱动的电子电路准备开始，且在完成了电子电路准备的情况下，以响应频率将表示完成电子电路准备的响应信号即电子电路准备完成信号从无线起爆雷管经由起爆侧发送天线向起爆操作器发送。在(g)起爆信号发送步骤中，经由起爆操作器侧接收天线在起爆操作器中接收了电子电路准备完成信号之后，起爆操作器以操作频率将起爆信号从起爆操作器经由起爆操作器侧发送天线向无线起爆雷管发送。在(h)放炮步骤中，经由起爆侧接收天线在无线起爆雷管中接收起爆信号，无线起爆雷管使用进行了充电的驱动用能量，从起爆侧电子电路对起爆部进行点火来进行起爆。因而，无线起爆方法能够使用上述无线起爆雷管。
根据另一特征，无线起爆方法使用无线起爆雷管，且具有如下步骤：(a)装药孔钻孔步骤、(b)炸药装填步骤、(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤、(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤、(e)电子电路准备开始发送步骤、(f)电子电路准备完成响应步骤、(g)起爆信号发送步骤、(h)放炮步骤。在(a)装药孔钻孔步骤中，在被爆破部位钻出装药孔。在(b)炸药装填步骤中，将安装有无线起爆雷管的炸药即带无线起爆雷管的主爆用炸药、和未安装无线起爆雷管的炸药的增爆用炸药装填于装药孔，并且是以发送辅助天线的另一端从装药孔的开口部下垂的方式装填于装药孔。在(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤中，在距离被爆破部位为第一规定距离的位置呈环状张设起爆操作器侧发送天线。在(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤中，在距离被爆破部位为第二规定距离的位置设置起爆操作器侧接收天线。在(e)电子电路准备开始发送步骤中，起爆操作器以100kHz以上且500kHz以下的频率即操作频率，将包含使电子电路准备开始的控制信号和起爆侧电子电路的驱动用能量的电子电路准备开始信号从起爆操作器经由起爆操作器侧发送天线向无线起爆雷管发送。在(f)电子电路准备完成响应步骤中，经由起爆侧接收天线在无线起爆雷管中接收电子电路准备开始信号，无线起爆雷管使包含起爆侧电子电路的驱动用能量的充电及起爆侧电子电路的驱动的电子电路准备开始，且在完成了电子电路准备的情况下，以响应频率将表示完成电子电路准备的响应信号即电子电路准备完成信号从无线起爆雷管经由起爆侧发送天线向起爆操作器发送。在(g)起爆信号发送步骤中，经由起爆操作器侧接收天线在起爆操作器中接收了电子电路准备完成信号之后，起爆操作器以操作频率将起爆信号从起爆操作器经由起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送。在(h)放炮步骤中，经由起爆侧接收天线在无线起爆雷管中接收起爆信号，无线起爆雷管使用进行了充电的驱动用能量，从起爆侧电子电路对起爆部进行点火来进行起爆。
因而，通过使例如发送信号的波长的1/4以上长度的发送辅助天线下垂，从而能够更加高效地发送来自无线起爆雷管的响应信号。
附图说明
图1是用于在隧道挖掘现场对掘进面等的被爆破部位进行爆破的无线起爆系统的整体结构的立体图。
图2是图1中的II部分的放大图，是对将使用了无线起爆雷管的炸药单元装填于在掘进面等的被爆破部位钻出的装药孔的例子进行说明的图。
图3是对在起爆操作器侧发送天线的周围产生的磁场方向的例子进行说明的图。
图4是对图5所示的各装药孔的位置与起爆操作器侧发送天线的位置的关系进行说明的图。
图5是对各装药孔的位置和各位置上的Z轴方向、X轴方向、Y轴方向的磁场的大小的例子进行说明的图。
图6是无线起爆雷管的外观的例子，是将起爆侧发送天线设置于向起爆侧接收天线的外部突出的位置的例子的立体图。
图7是无线起爆雷管的外观的例子，是将起爆侧发送天线设置于向起爆侧接收天线的外部突出的位置的例子的立体图。
图8是图6所示的无线起爆雷管的分解立体图。
图9是从Z轴方向观察图8所示的起爆侧接收天线的图。
图10是图6所示的无线起爆雷管的剖视图。
图11是控制部和起爆部的收纳构造不同于图10所示的无线起爆雷管的无线起爆雷管的例子的剖视图。
图12是控制部和起爆部的收纳构造不同于图10所示的无线起爆雷管的无线起爆雷管的例子的剖视图。
图13是由基筒体、筒状磁性体、Z轴用筒状线圈、X轴用片状线圈、Y轴用片状线圈构成的起爆侧接收天线的分解立体图。
图14是从基筒体的轴向观察在图13中的基筒体的外周面卷绕有筒状磁性体的状态的图。
图15是对在中央配置了Z轴用筒状线圈的起爆侧接收天线的外观的例子进行说明的图。
图16是对在端部(在图16中是左端部)配置了Z轴用筒状线圈的起爆侧接收天线的外观的例子进行说明的图。
图17是由基筒体、筒状磁性体、Z轴用筒状线圈、X轴用片状线圈构成的起爆侧接收天线的分解立体图。
图18是由基筒体、筒状磁性体、Z轴用筒状线圈构成的起爆侧接收天线的分解立体图。
图19是由基筒体、筒状磁性体、Y轴用片状线圈构成的起爆侧接收天线的分解立体图。
图20是起爆侧发送天线的外观立体图。
图21是在Z轴的周围卷绕有导线的Z轴用筒状线圈的立体图。
图22是以在与筒状磁性体的轴正交的轴的周围卷绕的方式卷绕有导线的片状线圈，是在X轴的周围卷绕有导线的X轴用片状线圈的立体图。
图23是以在与筒状磁性体的轴正交的轴的周围卷绕的方式卷绕有导线的片状线圈，是在Y轴的周围卷绕有导线的Y轴用片状线圈的立体图。
图24是分别在两根假想轴的周围卷绕了导线的片状线圈的立体图。
图25是分别在两根假想轴的周围卷绕了导线的片状线圈的立体图。
图26是分别在两根假想轴的周围卷绕了导线的片状线圈的立体图。
图27是无线起爆雷管的电路框图。
图28是使控制部与起爆侧发送天线一体化的控制单元的外观立体图。
图29是在无线起爆雷管上安装有发送辅助天线的图12的无线起爆雷管的立体图。
图30是将使用了图29所示的无线起爆雷管的炸药单元装填于装药孔中的相当于图2的剖视图。
图31是向无线起爆雷管安装发送辅助天线的安装状态的另一个例子的相当于图29的图。
图32是向无线起爆雷管安装发送辅助天线的安装状态的另一个例子的相当于图29的图。
图33是向无线起爆雷管安装发送辅助天线的安装状态的另一个例子的相当于图29的图。
图34是另一个无线起爆系统的整体结构的立体图。
具体实施方式
下面使用附图来说明用于实施本发明的方式，以隧道的挖掘现场为例进行说明。图中的X轴、Y轴、Z轴相互正交，Y轴方向表示铅直上方。Z轴方向表示朝向隧道的挖掘方向(水平方向)的相反方向的装药孔40的轴向。
如图1所示，无线起爆系统1具有炸药单元20(参照图2)、起爆操作器50、中继装置51、起爆操作器侧发送天线60、起爆操作器侧接收天线65。炸药单元20包含安装有无线起爆雷管且装填于装药孔40的炸药，该装药孔40是在掘进面41(被爆破部位)钻出的。
起爆操作器50配置于远离装药孔40的远程位置。起爆操作器50经由放炮母线62、中继装置51、辅助母线61向起爆操作器侧发送天线60提供电流。由此，会在发送天线60的周围产生磁场，来发送控制信号(例如相当于ID请求信号、电子电路准备开始信号)、起爆信号。因而，起爆操作器50经由发送天线60以无线方式，将起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号以及起爆信号，经由起爆侧接收天线11向构成无线起爆雷管10的控制部及起爆部传递。将为了产生磁场而向起爆操作器侧发送天线60流通的电流的频率、以及控制信号及起爆信号的频率即操作频率设定为例如100[KHz]以上且500[KHz]以下。如果将操作频率设为高于500[KHz]，则容易在隧道内产生驻波，故不优选。
起爆操作器50经由起爆操作器侧接收天线65、辅助母线66、中继装置51、放炮母线62接收来自无线起爆雷管10的起爆侧发送天线18(参照图2)的无线响应信号。将来自无线起爆雷管10的响应信号(相当于电子电路准备完成信号)的频率即响应频率设定为例如100[MHz]以上且1[GHz]以下。如果将响应频率设定为高于1[GHz]，则不容易穿透岩体，故不优选。虽然响应频率为500[KHz]以上，会产生驻波，但是响应信号的输出与起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号及起爆信号的输出相比非常小。因此隧道由于驻波而崩塌的可能性很小。虽然响应信号的输出较小，但也可以在容易接收响应信号的位置设置起爆操作器侧接收天线。
中继装置51具有调谐电路。中继装置51设置于起爆操作器50与起爆操作器侧发送天线60之间、以及起爆操作器50与起爆操作器侧接收天线65之间。中继装置51经由放炮母线62连接于起爆操作器50。中继装置51经由辅助母线61连接于起爆操作器侧发送天线60。中继装置51经由辅助母线66连接于起爆操作器侧接收天线65。中继装置51从起爆操作器50向无线起爆雷管10传递起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号及起爆信号。在这种情况下，来自起爆操作器50的包含起爆侧电子电路的驱动用能量的控制信号及起爆信号经由辅助母线61向起爆操作器侧发送天线60输出。中继装置51经由起爆操作器侧接收天线65和辅助母线66接收从无线起爆雷管10向起爆操作器50发送的响应信号，并向起爆操作器50传递。
起爆操作器侧发送天线60设置于掘进面41(装药孔)附近且距离掘进面41为例如0～1[m]程度的距离L1(相当于第一规定距离)的位置。例如在图34中示出将图1中的距离L1设定为0[m]时的例子。在这种情况下，发送天线60接触掘进面。发送天线60回绕张设于掘进面或者掘进面的外周，例如是沿着洞底42、洞侧壁43、洞顶44呈环状张设。发送天线60可以如图1所示那样卷绕三周等多周，也可以如图34所示那样仅卷绕一周。从中继装置51到掘进面41的距离L3例如为50[m]程度。从中继装置51到起爆操作器50的距离L4例如为100～300[m]程度。爆操作器侧发送天线60和辅助母线61在每次爆破都重新张设。
起爆操作器侧接收天线65例如是柱状的天线。接收天线65配置于距离掘进面41(被爆破部位)为距离L2例如0[m]～100[m](相当于第二规定距离)的位置。从无线起爆雷管10接收的响应信号的响应频率为100[MHz]以上且1[GHz]以下。因此，接收天线65的形状与起爆操作器侧发送天线60显著不同，不需要大尺度地卷绕成环状。如果起爆操作器侧接收天线65和辅助母线66距离被爆破部位的距离L2大到一定程度，则不必每次爆破都进行更换。
如图2所示，包含炸药的炸药单元20装填于装药孔40。装药孔40例如是以直径D1为5[cm]程度、深度D2为2[m]程度钻出的孔，但不限于该数值。在装药孔40内装填有炸药单元20，并以粘土等填充物22进行了封盖。炸药单元20具有带无线起爆雷管的主爆用炸药201和增爆用炸药202。带无线起爆雷管的主爆用炸药201是通过在增爆用炸药202上安装无线起爆雷管10而构成的。带无线起爆雷管的主爆用炸药201是在装填于装药孔40时最先配置的炸药。增爆用炸药202是相对于带无线起爆雷管的主爆用炸药201可适当增减的炸药。炸药单元20是只有带无线起爆雷管的主爆用炸药201的炸药、或者是向带无线起爆雷管的主爆用炸药201追加了增爆用炸药202的炸药。
如图2所示，无线起爆雷管10具有：大致筒状的起爆侧接收天线11、控制部12、起爆部14、起爆侧发送天线18。例如，控制部12和起爆部14容纳于起爆侧接收天线11内。筒状的起爆侧接收天线11的内径比炸药的外径大。起爆部14与炸药一起插入到起爆侧接收天线11内而形成带无线起爆雷管的主爆用炸药201，且将炸药201装填于装药孔40。起爆侧接收天线11的外径为装药孔40的内径以下。如图12所示，也可以在起爆侧接收天线11内不容纳炸药而仅容纳起爆部14。控制部12也可以配置于起爆侧接收天线11的外部。
图2所示的显示装置72显示可供作业人员识别无线起爆雷管10的个体信息(例如起爆延迟时间、识别编号)，且经由线缆71安装于无线起爆雷管10。线缆71的长度是当带无线起爆雷管的主爆用炸药201装填于装药孔40时能够使显示装置72到达装药孔40外部的长度。因而，显示装置72在带无线起爆雷管的主爆用炸药201装填于装药孔40的情况下配置于装药孔40的外部。
图2所示的线缆71和显示装置72也可以省略。另外，在本实施方式的说明中，对将显示装置72经由线缆71安装于无线起爆雷管10的例子进行了说明，但是也可以将显示装置72直接安装于无线起爆雷管10。在将显示装置直接安装于无线起爆雷管的情况下，作业人员无法在装填于装药孔之后确认显示装置，但是可以在向装药孔装填时一边确认显示装置一边进行装填。
利用以下的(a)～(h)各步骤以及图1和图2来说明使用了无线起爆雷管10(结构等详情将会后述)的无线起爆方法的各步骤。
(a)装药孔钻孔步骤。
(b)炸药装填步骤。
(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤。
(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤。
(e)电子电路准备开始发送步骤。
(f)电子电路准备完成响应步骤。
(g)起爆信号发送步骤。
(h)放炮步骤。
(a)在装药孔钻孔步骤中，如图1所示，在被爆破部位(掘进面41)钻出装药孔40。
(b)在炸药装填步骤中，如图2所示，将带无线起爆雷管的主爆用炸药201和增爆用炸药202(也就是说，将炸药单元20)装填于装药孔40。带无线起爆雷管的主爆用炸药201是安装有无线起爆雷管10的炸药。增爆用炸药202是未安装无线起爆雷管10的炸药。
(c)在起爆操作器侧发送天线设置步骤中，如图1所示，在距离被爆破部位为第一规定距离(距离L1)的位置呈环状张设起爆操作器侧发送天线60。
(d)在起爆操作器侧接收天线设置步骤中，如图1所示，在距离被爆破部位为第二规定距离(距离L2)的位置设置起爆操作器侧接收天线65。
(e)在电子电路准备开始发送步骤中，起爆操作器50将电子电路准备开始信号经由起爆操作器侧发送天线60从起爆操作器50向无线起爆雷管10发送。电子电路准备开始信号具有100[kHz]以上且500[kHz]以下的频率(例如200[KHz])即操作频率，且包含使电子电路准备开始的控制信号和起爆侧电子电路的驱动用能量。
(f)在电子电路准备完成响应步骤中，无线起爆雷管10经由起爆侧接收天线11接收电子电路准备开始信号。无线起爆雷管10使包含起爆侧电子电路的驱动用能量的充电及起爆侧电子电路的驱动的电子电路准备开始。在完成了上述的电子电路准备的情况下，无线起爆雷管10以响应频率将表示该电子电路准备完成的响应信号即电子电路准备完成信号从无线起爆雷管10经由起爆侧发送天线18向起爆操作器50发送。响应频率是100[MHz]以上且1[GHz]以下的频率，例如是315[MHz]或者429[MHz]。
(g)在起爆信号发送步骤中，起爆操作器50经由起爆操作器侧接收天线65接收电子电路准备完成信号。之后，起爆操作器50以上述操作频率将起爆信号从起爆操作器50经由起爆操作器侧发送天线60向无线起爆雷管10发送。
(h)在放炮步骤中，无线起爆雷管10经由起爆侧接收天线11接收起爆信号。无线起爆雷管10使用进行了充电的起爆侧电子电路的驱动用能量，从起爆侧电子电路对起爆部14进行点火而使之起爆。
在以下的说明中将无线起爆雷管10的各效果进行说明。一个效果是：能够不受起爆操作器侧天线(起爆操作器侧发送天线、起爆操作器侧接收天线)与无线起爆雷管用天线(起爆侧接收天线、起爆侧发送天线)的位置关系的影响，而更加高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号及起爆信号。另一效果是：响应信号的响应频率的选定自由度高，能够高效地发送响应信号。又一效果是：能够使无线起爆雷管10更加小型。
图3～图5表示在起爆操作器侧发送天线60的周围产生的磁场的方向。图3是从图1中仅提取起爆操作器侧发送天线60的图。在图3中，当在起爆操作器侧发送天线60中沿着实线箭头的方向流通电流时，会产生如单点划线所示那样的磁场。无线起爆雷管10的起爆侧接收天线11，在以该磁场的方向为轴的情况下，围绕该轴卷绕有导线的情况下，能够最高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号。
图4是从IV方向观察图3的图。装药位置P2b是掘进面41的相对于卷绕的起爆操作器侧发送天线60大致相当于中央的装药孔的位置。装药位置P1a是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的左上方。装药位置P1c是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的右上方。装药位置P1b是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的上方。装药位置P2a是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的左方。装药位置P2c是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的右方。装药位置P3a是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的左下方。装药位置P3c是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的右下方。装药位置P3b是相当于起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，位于装药位置P2b的下方。
图5示出了图4所示的掘进面41的装药位置P1a～P1c、装药位置P2a～P2c、装药位置P3a～P3c各位置的磁场(在起爆操作器侧发送天线60的周围产生的磁场)的方向和大小的例子。在相当于起爆操作器侧发送天线60的大致中央的装药位置P2b，磁场分量仅为Z轴方向。因此，能够用绕Z轴卷绕了导线的天线高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量。例如，相当于图8所示的由Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体形成的Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线11Z)。
但是，在起爆操作器侧发送天线60的缘部附近，Z轴方向的磁场大小减少，X轴方向的磁场、Y轴方向的磁场的大小增大。例如在装药位置P3c，Z轴方向的磁场大小比装药位置P2b小，X轴方向的磁场和Y轴方向的磁场的大小比Z轴方向的磁场大小大。在装药位置P1b，Z轴方向的磁场大小比装药位置P2b小，Y轴方向的磁场大小比Z轴方向的磁场大小大。因而，在起爆操作器侧发送天线60的缘部的位置，即装药位置P1a～P1c、装药位置P2a、装药位置P2c、装药位置P3a～P3c，仅靠绕Z轴卷绕了导线的天线，未必能够高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且未必能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号。例如，在图8的例子中，仅靠由Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体形成的Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线11Z)未必能够高效地接收信号。
因此，下面对起爆侧接收天线11进行说明。起爆侧接收天线11即使配置(装填)于例如在掘进面41上的任意位置钻出的装药孔中，也能够更加高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量。而且，起爆侧接收天线11能够高效地接收无线的控制信号及起爆信号。
存在起爆侧接收天线11兼用为从无线起爆雷管10向起爆操作器发送的响应信号的发送用天线的情况。在这种情况下，如果响应频率不足100[MHz]，则响应信号的到达距离短(例如几米[m]程度)，并不优选。如果响应频率比1[GHz]高，则信号容易被岩体吸收，并不优选。响应频率优选为100[MHz]以上且1[GHz]以下。由此，信号不易被岩体吸收，能够获得适度的到达距离。但是，在将能够高效地接收100[KHz]以上且500[KHz]以下的操作频率的控制信号(包含起爆侧电子电路的驱动用能量)及起爆信号的起爆侧接收天线11兼用为能够高效地发送100[MHz]以上且1[GHz]以下的响应频率的响应信号的起爆侧发送天线的情况下，则有可能导致天线的尺寸大型化而无法装填于如图1及图2所示的装药孔40内。
为了实现全部满足以下(1)～(3)的无线起爆雷管，本申请的发明者发明了一种无线起爆雷管，具有作为分开的天线的起爆侧接收天线11和起爆侧发送天线18(图6、图7)。
(1)能够从起爆操作器高效地接收100[KHz]以上且500[KHz]以下的操作频率的控制信号及起爆信号(包含起爆侧电子电路的驱动用能量)。
(2)能够向起爆操作器高效地发送100[MHz]以上且1[GHz]以下的响应频率的响应信号。
(3)大小能够装填于直径为5[cm]程度、深度(进深)为2[m]程度的装药孔。
参照图6～图12对无线起爆雷管10的结构进行说明。在图6所示的例子中，控制部12向起爆侧接收天线11的外部突出。起爆侧发送天线18设置于起爆侧接收天线11的外部且不与起爆侧接收天线11接触的位置。在图7所示的例子中，起爆侧发送天线18向起爆侧接收天线11的外部突出且位于不与起爆侧接收天线11接触的位置。图8示出了图6所示的无线起爆雷管10的分解立体图。
在将响应频率设定为100[MHz]以上且1[GHz]以下的情况下，起爆侧发送天线18能够以例如印刷在电子电路基板的平面上的几厘米[cm]程度的天线来实现(参照图20)。因而，起爆侧发送天线18能够设置于图6所示的位置或者图7所示的位置。因此，容易使起爆侧发送天线18与无线起爆雷管一体化。在图6的例子中，起爆侧发送天线18与控制部12用导线连接，或者与控制部12一体化(参照图28)。在图7的例子中，起爆侧发送天线18与控制部12用导线111连接。
无线起爆雷管10具有：起爆侧接收天线11、起爆侧发送天线18、控制部12、连接于控制部12的起爆部14。控制部12与起爆侧接收天线11及起爆侧发送天线18连接，对起爆部14进行点火。在控制部12中容纳有起爆侧电子电路120(参照图11、图12)。图9是从图8中的IX方向观察图8中的起爆侧接收天线11的图。例如如图13所示，起爆侧接收天线11同轴地配置有：筒状的基筒体114(例如筒状的丙烯酸材料)、筒状磁性体115、筒状线圈(Z轴用筒状线圈119)以及片状线圈117。筒状磁性体115由片状的磁性体(例如铁素体)形成且呈薄壁筒状。筒状磁性体115卷绕于基筒体114的外周。筒状线圈(119)和片状线圈117(X轴用片状线圈117X和Y轴用片状线圈117Y)都设置于筒状磁性体115的外周。起爆侧接收天线11沿着Z轴方向排列有Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y这三个线圈。起爆侧接收天线11的形状优选为薄壁圆筒状，但只要是薄壁的筒状即可，也可以是与轴向(Z轴方向)正交的剖面为圆、椭圆、多边形等任意的形状。起爆侧接收天线11与控制部12用导线111连接。
图10示出了图6所示的无线起爆雷管10的剖视图。在控制部12上固定有起爆部14。控制部12固定于起爆侧接收天线11的一个开口部。控制部12的一部分从起爆侧接收天线11向外部突出。起爆侧发送天线18设置于突出的控制部12的一部分，且位于不与起爆侧接收天线11接触的位置。优选在起爆侧接收天线11与控制部12的空隙中填充有炸药。由此，能够将炸药配置到装药孔的最深处，从而能够提高破碎效果。起爆部14以从控制部12向另一开口部侧延伸的方式固定于控制部12。当炸药从另一开口部贯穿插入于起爆侧接收天线11内时，会在贯穿插入的炸药的前端插入起爆部14，形成带无线起爆雷管的主爆用炸药。
图11是在起爆侧接收天线11内容纳控制部12和起爆部14的、不同于图10的结构的无线起爆雷管10A的剖视图。在图11所示的例子中，起爆侧接收天线11、筒状磁性体115、基筒体114同轴地配置且分别形成为筒状。固定有起爆部14的控制部12例如通过粘结剂161固定于起爆侧接收天线11的一个开口部。控制部12具有控制盒162、起爆侧电子电路120(在图27中用附图标记120所示部分的电子电路)、缓冲材料163等。起爆侧发送天线18与起爆侧电子电路120一体化(参照图28的控制单元139)。
如图11所示，控制部12的一部分从起爆侧接收天线11向外部突出。起爆侧发送天线18设置于向外部突出的控制部12的一部分，且位于不与起爆侧接收天线11接触的位置。起爆部14以从控制部12向另一开口部侧延伸的方式固定于控制部12。当炸药从另一开口部贯穿插入于起爆侧接收天线11时，会在贯穿插入的炸药的前端插入起爆部14，形成带无线起爆雷管的主爆用炸药。控制盒162可由强度比较高且电波容易通过的树脂等材质形成。而且，也可以在控制盒162与起爆侧电子电路120之间设置缓冲材料163。由此，可使配置于邻接的装药孔中的炸药起爆时所产生的冲击波在向起爆侧电子电路120传递之前通过控制盒162和缓冲材料163进行衰减。这样一来，可抑制起爆侧电子电路120受到损伤。
如图12所示，无线起爆雷管10B具有与图10及图11的无线起爆雷管10A不同的结构。无线起爆雷管10B具有容纳于起爆侧接收天线11内的起爆部14、配置于起爆侧接收天线11外部的控制部12。起爆侧接收天线11、筒状磁性体115、基筒体114同轴地配置。并且将它们容纳于筒状的保护壳体165内。保护壳体165具有使控制部12与起爆部14及炸药隔离的隔离壁166。控制部12相对于隔离壁166位于起爆部14的相反侧，且配置于起爆侧接收天线11的外部而不是起爆侧接收天线11内部。控制部12可以嵌入并固定于保护壳体165的一个开口部，也可以通过粘结剂等固定于保护壳体165的一个开口部。与图11的例子同样地，控制部12具有控制盒162、起爆侧电子电路120、缓冲材料163等。
如图12所示，起爆侧发送天线18与起爆侧电子电路120一体化(参照图28的控制单元139)。控制部12具有从起爆侧接收天线11向外部突出的突出部。起爆侧发送天线18设置于突出部，且位于不与起爆侧接收天线11接触的位置。与图11的例子同样地，起爆部14以从控制部12向起爆侧接收天线11的另一开口部侧延伸的方式固定于控制部12。当炸药从另一开口部贯穿插入于起爆侧接收天线11内时，会在贯穿插入的炸药的前端插入起爆部14，形成带无线起爆雷管的主爆用炸药。控制盒162由强度比较高且电波容易通过的树脂等材料形成。由此，可使配置于邻接的装药孔的炸药起爆时所产生的冲击波在向起爆侧电子电路120传递之前通过控制盒162和缓冲材料163进行衰减。其结果是，也能够避免起爆侧电子电路120受到损伤。控制盒162的一部分配置于起爆侧接收天线11的外部。由此，能够使起爆侧电子电路120的尺寸为基筒体114的内径以上的尺寸。其结果是，提高了起爆侧电子电路120的尺寸自由度。也能够使贯穿插入炸药的区域扩大，提高破碎效果。
图13～图20示出了起爆侧接收天线11和起爆侧发送天线18的构造。图13是起爆侧接收天线11的分解立体图。起爆侧接收天线11是以无线方式接收起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号及起爆信号的天线。起爆侧接收天线11包括基筒体114、筒状磁性体115、X轴用片状线圈117X、Z轴用筒状线圈119、Y轴用片状线圈117Y。也可以省略基筒体114。
筒状磁性体115的材质是在磁性体中磁极比较容易消失、或翻转的高导磁率材料。例如优选为铁、硅钢、坡莫合金、铁硅铝、珀明德铁钴系高磁导率合金、铁素体、非晶态磁性合金、纳米晶磁性合金等，在本实施方式中使用铁素体。如图13所示，筒状磁性体115形成片状，且卷绕于基筒体114的外周面而呈薄壁筒状。筒状磁性体115的卷绕端部更优选为如图14所示那样，以无重叠且使间隙172基本上为零的方式卷绕。但是，也可以如图13所示那样，卷绕为筒状磁性体115的卷绕一端部与另一端部重叠而具有重叠部171。或者，筒状磁性体115也可以卷绕成两重、三重。图14所示的间隙172只要是例如1[mm]程度的微小间隙，即在容许范围内，不优选间隙172是比微小间隙大的间隙的情况。如图8及图13所示，筒状磁性体115的中心轴即天线轴J11与Z轴平行，或者是Z轴。
如图13所示，Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y以与基筒体114、筒状磁性体115同轴的方式安装于筒状磁性体115。由此，形成起爆侧接收天线11。起爆侧接收天线11以作为起爆侧接收天线11的轴即天线轴J11与装药孔40的轴向(在这种情况下是Z轴方向)一致的方式装填于装药孔。针对图5中的Z轴方向分量的磁场，能够利用由以Z轴方向为导线卷绕轴的Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体形成的Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线11Z(参照图6、图7))来高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。针对图5中的X轴方向分量的磁场，能够利用由以X轴方向为导线卷绕轴的X轴用片状线圈117X和筒状磁性体形成的X轴用片状天线(X轴用接收天线11X(参照图6、图7))来高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。针对图5中的Y轴方向分量的磁场，能够利用由以Y轴方向为导线卷绕轴的Y轴用片状线圈117Y和筒状磁性体形成的Y轴用片状天线(Y轴用接收天线11Y(参照图6、图7))来高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。图13的起爆侧接收天线11具有：基筒体114、筒状磁性体115、Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y。但是，起爆侧接收天线11也可以不具有基筒体114。
如图6及图7所示，Z轴用接收天线11Z、X轴用接收天线11X、Y轴用接收天线11Y这三个天线沿着Z轴方向且不重叠地以任意的顺序排列。Z轴用接收天线11Z具有Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体115(相当于第一磁性体)。X轴用接收天线11X具有X轴用片状线圈117X和筒状磁性体115(相当于第二磁性体)。Y轴用接收天线11Y具有Y轴用片状线圈117Y和筒状磁性体115(相当于第三磁性体)。第一磁性体、第二磁性体、第三磁性体可以分别构成，也可以如本实施方式所示那样作为共同的磁性体构成。
根据发明者所进行的各种实验的结果，更加优选为将Z轴用筒状线圈119配置于中央。即，更加优选为将Z轴用筒状线圈配置于X轴用片状线圈与Y轴用片状线圈之间。例如图15所示那样以左侧为X轴用片状线圈117X、中央为Z轴用筒状线圈119、右侧为Y轴用片状线圈117Y的顺序来排列。将该排列方式记载为(117X、119、117Y)。Z轴用筒状线圈119配置于中央的排列方式包括：图15所示的(117X、119、117Y)的顺序的排列方式、从图15所示的状态起绕Z轴转动了90[°]的(117Y、119、117X)的顺序的排列方式。也可以采用：如图16所示那样将Z轴用筒状线圈119配置于左端部的(119、117X、117Y)的顺序的排列方式、省略图示的(119、117Y、117X)、以及将Z轴用筒状线圈119配置于右端部的(117X、117Y、119)、(117Y、117X、119)的顺序的排列方式。
起爆侧接收天线11可由Z轴用筒状线圈119(筒状线圈)、X轴用片状线圈117X(片状线圈)、Y轴用片状线圈117Y(片状线圈)这三个线圈和筒状磁性体来构成。也可以取代该方式而由筒状线圈、或者片状线圈中的至少一个线圈和筒状磁性体来构成起爆侧接收天线11。在此情况下，也可以对图5所示的装药位置P2c设置如图17所示那样由Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、基筒体114、筒状磁性体115所构成的起爆侧接收天线11C。也可以省略基筒体114。也可以对图5所示的装药位置P2b设置如图18所示那样由Z轴用筒状线圈119、基筒体114、筒状磁性体115所构成的起爆侧接收天线11A。基筒体114也可以省略。也可以对图5所示的装药位置P1b设置如图19所示那样由Y轴用片状线圈117Y、基筒体114、筒状磁性体115所构成的起爆侧接收天线11B。也可以省略基筒体114。也就是说，能够根据装药孔的位置来设置以在该位置上磁场分量(最)大的方向为轴的天线。在此情况下，并不限于X轴、Y轴、Z轴而更加优选为使天线的导线卷绕轴与该位置处的磁场方向一致。
如图17所示，也可以由X轴用片状线圈117X、基筒体114、筒状磁性体115构成起爆侧接收天线。也可以省略基筒体114。如图17所示，也可以将Z轴用筒状线圈119和X轴用片状线圈117X变更为Z轴用筒状线圈119和Y轴用片状线圈117Y。或者，也可以变更为X轴用片状线圈117X和Y轴用片状线圈117Y。这样，能够在掘进面的每个装药孔的位置选定不同的起爆侧接收天线。其结果是，实现了能够在掘进面上钻出的各装药孔中更加高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量并且接收无线的控制信号及起爆信号的起爆侧接收天线。
接着，使用图20对起爆侧发送天线18的构造进行说明。起爆侧发送天线18的响应频率设定为100[MHz]以上且1[GHz]以下，且不需要传递起爆侧电子电路的驱动用能量。起爆侧发送天线18只要向起爆操作器发送响应信号即可。因而，尺寸为几厘米[cm]程度即可，也不需要磁性体。起爆侧发送天线18具有作为绝缘体的片材或板状部件即基部181、通过印刷等方式在基部181表面形成的作为导电体的天线部182、以及将天线部182与控制部连接的导线111等。如图28所示，在使起爆侧电子电路120与起爆侧发送天线18一体化的情况下，可以在电子电路基板上印刷天线部182，并利用电子电路基板上的配线图案153将天线部182与起爆侧电子电路120连接。将天线部182与起爆侧电子电路120连接的导线111(参照图20)，在图28的例子中置换为配线图案153。图20的天线部182是开口部对置的成对的U字型，但天线部182的形状并无特别限定。在图20的例子中，在基部181的表面侧的面和背侧的面上设置有天线部182。但是，也可以是在基部181的表面侧或者背侧的至少一方设置天线部182。
在图21～图26中示出了Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y的构造。在以下对各线圈的说明中，以筒状磁性体的轴为Z轴、以与Z轴正交的轴为X轴、以与Z轴和X轴双方正交的轴为Y轴，来进行说明。图21示出了Z轴用筒状线圈119的外观的例子。Z轴用筒状线圈119是在Z轴的周围卷绕导线111而形成为筒状的筒状线圈。图21的筒状线圈在筒体112上卷绕导线111而形成。也可以取代该方式，卷绕导线111来形成筒状线圈而不设置筒体112。如图18的分解立体图的状态所示，将Z轴用筒状线圈119(相当于筒状线圈)与呈薄壁筒状的筒状磁性体115同轴(在这种情况下是与Z轴同轴)地设置于筒状磁性体115的外周面。由此可构成整体呈筒状的起爆侧接收天线11A(Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线))。
图22示出了X轴用片状线圈117X的外观的例子。如图24所示，在X轴用片状线圈117X中，分别在平行的假想轴JNA和JNB的周围卷绕有导线111。形成了与假想轴JNA和JNB分别正交的呈片状的线圈116。如图22所示，通过以假想轴JNA和JNB同轴的方式使片材成为筒状从而形成片状线圈。如图22所示，X轴用片状线圈117X的假想轴JNA和JNB(参照图24)同轴地弯曲。同轴的假想轴JNA和JNB以与X轴平行的方式配置。即，X轴用片状线圈117X具有在X轴的周围卷绕的导线111。
如图24所示，也可以在片材113上卷绕导线111而形成片状的线圈。也可以取代该方式，不设置片材113而是卷绕导线111并利用导线111来形成片状的线圈。X轴用片状线圈117X(参照图17)通过以沿着图19所示的筒状磁性体115的外周面的方式弯曲从而能够成为筒状。而且，能够将X轴用片状线圈117X设置于呈薄壁筒状的筒状磁性体115的外周面。由此可构成起爆侧接收天线(X轴用片状天线(X轴用接收天线))。此时，X轴用片状线圈在与筒状磁性体115的轴(Z轴)正交的轴(在这种情况下是X轴)的周围卷绕有导线。导线111也可以如图24所示那样在片材113上分别卷绕于假想轴JNA和JNB的周围。也可以取代该方式，导线111如图25、图26所示那样在片材113上分别卷绕于假想轴JNA和JNB的周围。
图23示出了Y轴用片状线圈117Y的外观的例子。如图24所示，在Y轴用片状线圈117Y中，分别在平行的假想轴JNA和JNB的周围卷绕有导线111。形成与假想轴JNA和JNB分别正交的呈片状的线圈116。并如图23所示那样以假想轴JNA和JNB同轴的方式形成为筒状。如图23所示，在Y轴用片状线圈117Y中，假想轴JNA和JNB(参照图24)同轴地弯曲，且同轴的假想轴JNA和JNB以与Y轴平行的方式配置。即，Y轴用片状线圈117Y是在Y轴的周围卷绕有导线111的片状线圈。如图24所示，也可以在片材113上卷绕导线111而成为片状。或者，也可以不设置片材113而是卷绕导线111并利用导线111来形成片状的线圈。使Y轴用片状线圈(相当于片状线圈)以沿着图19所示的筒状磁性体115的外周面的方式弯曲，并设置于筒状磁性体115的外周面。由此可构成整体呈筒状的起爆侧接收天线(Y轴用片状天线(Y轴用接收天线))。Y轴用片状线圈具有在与筒状磁性体115的轴(Z轴)正交的轴(在这种情况下是Y轴)的周围卷绕的导线。导线111也可以如图24所示那样在片材113上分别卷绕于假想轴JNA和JNB的周围。也可以取代该方式，导线111如图25、图26所示那样在片材113上将分别卷绕于假想轴JNA和JNB的周围。
使X轴用片状线圈117X绕Z轴旋转90[°]即为Y轴用片状线圈117Y。在Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y分别设置于筒状磁性体115的外周面的情况下，与设置于筒状磁性体115的内周面的情况相比，能够更加高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和控制信号及起爆信号。如图22、图23等所示那样，在本实施方式的说明中，X轴用片状线圈117X及Y轴用片状线圈117Y中的导线111的卷绕是呈矩形状进行卷绕的。但是，卷绕的形状不限于矩形状，也可以卷绕成漩涡状(螺旋状)、各种多边形状。另外，也可以是以各种形状混合的方式进行卷绕。另外，也可以由作业人员通过手工作业将导线111卷绕规定次数来制作Z轴用筒状线圈、X轴用片状线圈、Y轴用片状线圈。
使用图27所示的电路框图来对无线起爆雷管10的控制部12内及起爆部14内的电路(起爆侧电子电路120及起爆部14的电路)进行说明。图27示出包含图8所示的起爆侧接收天线11及起爆侧发送天线18的、容纳于控制部12内的起爆侧电子电路120、起爆部14的各自的电路(框图)。
起爆侧接收天线11构成为包括：由X轴用片状线圈117X和筒状磁性体形成的X轴用片状天线(X轴用接收天线)、由Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体形成的Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线)、由Y轴用片状线圈117Y和筒状磁性体形成的Y轴用片状天线(Y轴用接收天线)。X轴用片状线圈117X通过由可变电容器等构成的调谐电路121而与三轴合成电路124连接。同样地，Z轴用筒状线圈119通过由可变电容器等构成的调谐电路122而与三轴合成电路124连接。同样地，Y轴用片状线圈117Y通过由可变电容器等构成的调谐电路123而与三轴合成电路124连接。这样，X轴用片状线圈117X、Z轴用筒状线圈119、Y轴用片状线圈117Y各自的导线111与调谐电路121、122、123分别连接。而且，调谐电路121、122、123分别与三轴合成电路124连接。
起爆侧发送天线18由天线部182构成，该天线部182通过印刷等方式形成有导电体。天线部182通过配线图案153(或者导线)与发送电路134连接。在CPU131发送响应信号的情况下，来自CPU131的响应信号经由调制电路133及发送电路134并通过配线图案153(或者导线)从起爆侧发送天线18进行发送。
起爆侧电子电路120具有调谐电路121、122、123、三轴合成电路124、CPU131、检波/解调电路125、调节器128、调制电路133、发送电路134、ID存储装置132、电子电路驱动用蓄电装置127、起爆用开关电路138、整流电路126等。调谐电路121、122、123分别具有用于调整各自对应的X轴用片状线圈117X、Z轴用筒状线圈119、Y轴用片状线圈117Y的共振频率的可变电容器等。
三轴合成电路124对从X轴用片状天线(构成X轴用接收天线的X轴用片状线圈117X)、Y轴用片状天线(构成Y轴用接收天线的Y轴用片状线圈117Y)以及Z轴用筒状天线(构成Z轴用接收天线的Z轴用筒状线圈119)经由调谐电路121、122、123输入的起爆侧电子电路的驱动用能量、控制信号及起爆信号进行合成，并向路径151及路径152输出。路径151是将所接收的控制信号、起爆信号取入的路线。路径152是对所接收的能量进行整流、蓄电并使其成为稳定电压的路线。经由路径151及检波/解调电路125接收的无线的控制信号(包括相当于ID请求信号、电子电路准备开始信号；起爆执行信号等)及起爆信号被CPU131取入。通过了路径152及调节器128(恒压电路)的起爆侧电子电路的驱动用能量用作CPU等电子电路的电源，并且蓄积于电子电路驱动用蓄电装置127。
在ID存储装置132中存储有无线起爆雷管10所固有的识别信息。CPU131接收到ID请求信号(控制信号)时，则发送包含从ID存储装置132读出的识别信息的响应信号。在此示出了ID存储装置132与CPU131分别构成的例子。但是不限于此，也可以将ID存储装置132内置于CPU131。
CPU131接收到起爆执行信号(起爆信号)时，则通过控制信号156进行控制而使起爆用开关电路138从开路状态变成短路状态，将电子电路驱动用蓄电装置127中所蓄积的能量(起爆侧电子电路的驱动用能量)向点火电路141输出来执行起爆。
起爆部14具有点火电路141、点火珠142、起爆药143、添装药144等。当起爆用开关电路138短路时，点火电路141从电子电路驱动用蓄电装置127提供电力(点火用能量)使点火珠142着火。然后，当点火珠142被点火时，起爆药143和添装药144被点火，且起爆部14被点火。当起爆部14被点火时，则图2所示的带无线起爆雷管的主爆用炸药201起爆。
在图28中示出了使起爆侧电子电路120与起爆侧发送天线18一体化的例子。起爆侧发送天线18可通过印刷等方式在绝缘体上构成几厘米[cm]程度的作为导电体的天线部。能够在构成起爆侧电子电路120的电子电路基板上形成起爆侧发送天线18。如图28的例子所示，能够在作为绝缘体的板状(或者片状)的电子电路基板129的一部分上通过印刷等方式来形成天线部182。因此可构成使起爆侧电子电路120和起爆侧发送天线18在电子电路基板129上一体化的控制单元139，进一步促进小型化并提升易组装性。
在本实施方式所说明的无线起爆系统1中，使操作频率为100[KHz]以上且500[KHz]以下。无线起爆雷管的起爆侧接收天线11(接收专用天线)能够高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且高效地接收无线的控制信号及起爆信号。因此可使图1所示的起爆操作器侧发送天线60(发送专用天线)的卷绕次数为一次或几次的程度。通过向起爆操作器侧发送天线60提供操作频率的电流，从而向无线起爆雷管10的控制部12(起爆侧电子电路120)供电并且蓄积点火用能量。为了向控制部12供电及蓄电而向起爆操作器侧发送天线60提供的电能可以是几十瓦[W]～几百瓦[W]程度的比较小的电力。而且，利用叠加于上述电流的控制信号(例如包含ID请求信号、电子电路准备开始信号、起爆执行信号等)及起爆信号来进行无线起爆雷管的控制。
设置起爆操作器侧接收天线65(接收专用天线)。将从无线起爆雷管10响应的信号的频率设定为100[MHz]以上且1[GHz]以下。由此，能够使无线起爆雷管的起爆侧发送天线18(发送专用天线)更加小型化。并使起爆侧发送天线18能够更加高效地发送响应信号。且能够使响应信号的到达距离更长，例如是50[m]程度。
起爆侧接收天线11具有：由Z轴用筒状线圈119和筒状磁性体形成的Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线)、由X轴用片状线圈117X和筒状磁性体形成的X轴用片状天线(X轴用接收天线)、由Y轴用片状线圈117Y和筒状磁性体形成的Y轴用片状天线(Y轴用接收天线)。Z轴用筒状线圈119能够从Z轴方向的磁场高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和无线的控制信号及起爆信号。X轴用片状线圈117X能够从X轴方向的磁场高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和无线的控制信号及起爆信号。Y轴用片状线圈117Y能够从Y轴方向的磁场高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量和无线的控制信号及起爆信号。因此，在图1所示的掘进面41的任意位置钻出的装药孔40中，都能够更加高效地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且接收无线的控制信号及起爆信号。如图2所示，通过将炸药贯穿插入于筒状的起爆侧接收天线11内，从而能够在装药孔内装填更多的炸药，能够提高起爆效率。
将起爆侧发送天线设置于向起爆侧接收天线11的外部突出的部分，且设置于不与起爆侧接收天线接触的位置。使无线起爆雷管与起爆侧发送天线一体化。因此，与具有用导线连接的单体的起爆侧发送天线的情况相比，向装药孔的装填变得容易。能够适当地避免将起爆侧发送天线与无线起爆雷管连接的导线发生断线。
在图29～图33中示出了发送辅助天线19，该发送辅助天线19辅助从起爆侧发送天线18进行的发送。如图2所示，无线起爆雷管10装填于装药孔40的最深处。因而，发送来自无线起爆雷管10的响应信号的起爆侧发送天线18也处于装药孔40中较深的位置。因此需要考虑由于药孔周围的岩体种类等导致来自起爆侧发送天线18的发送信号被阻断而无法高效地将发送信号向起爆操作器侧接收天线65发送的可能性。因此，通过向无线起爆雷管追加发送辅助天线19来辅助从起爆侧发送天线18进行的发送，从而能够高效地将发送信号向起爆操作器侧接收天线发送。
图29示出了向图12的剖视图所示的无线起爆雷管追加了发送辅助天线19的无线起爆雷管10B的外观的例子。具有起爆侧电子电路120、起爆侧接收天线11、起爆侧发送天线18、起爆部14的无线起爆雷管，容纳于筒状壳体即保护壳体165和控制盒162中而形成无线起爆雷管10B。保护壳体165和控制盒162的形状不限于圆筒状，只要是筒状即可。控制盒162的尺寸是能够对具有起爆侧发送天线18的起爆侧电子电路120进行保护并进行容纳的尺寸，且与天线轴J11正交的直径设定为能够如图30所示那样装填于装药孔40内的直径。控制盒162的沿着天线轴J11的长度设定为能够无浪费地容纳起爆侧电子电路120的长度。保护壳体165的尺寸是能够对起爆侧接收天线11和起爆部14进行保护并进行容纳的尺寸。且与天线轴J11正交的直径设定为能够容纳起爆侧接收天线11的直径，并且是能够如图30所示那样容纳带无线起爆雷管的主爆用炸药201的一部分的直径，并且是能够装填于装药孔40内的直径。
保护壳体165的沿着天线轴J11的长度设定为能够无浪费地容纳起爆侧接收天线11和起爆部14的长度，并且是能够如图30所示那样容纳带无线起爆雷管的主爆用炸药201的至少一部分的长度。控制盒162的直径(与天线轴J11正交的直径)和保护壳体165的直径(与天线轴J11正交的直径)可以设定为一方比另一方大，也可以相同。控制盒162的长度(沿着天线轴J11的长度)和保护壳体165的长度(沿着天线轴J11的长度)可以设定为一方比另一方长，也可以相同。而且，具有规定长度(根据图30所示的装药孔40的长度而设定的长度)的发送辅助天线19不与起爆侧发送天线18连接(未与起爆侧发送天线18连接)地安装于无线起爆雷管10B。发送辅助天线19以由金属、碳等导电体形成的感应部191和由金属、碳等导电体形成的导体部192形成为规定长度，并通过接合部193将感应部191与导体部192接合。“规定长度”设定为：当如图30所示那样将无线起爆雷管10B装填于装药孔40时，发送辅助天线19的另一端侧(与安装于保护壳体或者控制盒那一侧相反的一侧)能够到达装药孔40的开口部45的长度以上的长度。
如图29所示，感应部191在发送辅助天线19的一端并不与起爆侧发送天线18连接，且安装于保护壳体165、控制盒162的外侧或者内侧的至少一方。感应部191(发送辅助天线19)不与起爆侧发送天线18连接，但是优选从感应部191到起爆侧发送天线18的最短部的距离尽量短。如图29所示，感应部191例如粘贴于保护壳体165的外侧。感应部191以与天线轴J11大致平行的方式从保护壳体165的一端延伸到另一端。在这种情况下，如果使感应部191为规定厚度的铜箔、铝箔，则能够利用粘接带等容易地粘贴于保护壳体165。感应部191相对于起爆侧发送天线18以非接触方式接收从起爆侧发送天线18以无线方式发送的发送信号，并将所接收的发送信号向导体部192传播。感应部191具有从保护壳体165的一端到另一端的长度。但是，感应部191的平行于天线轴J11的轴向的长度并无特别限定。感应部191的绕天线轴J11的周向的宽度以不覆盖起爆侧接收天线11的方式设定为约10[mm]程度以下。
如图29所示，导体部192不与起爆侧发送天线18连接，且从发送辅助天线19的另一端以远离保护壳体165、控制盒162的方式延伸。具有用绝缘体包覆的导线的导体部192通过接合部193利用焊料等接合于感应部191，并以远离保护壳体165、控制盒162的方式延伸。导体部192将从感应部191传播的发送信号从图30中的开始于装药孔40的开口部45的下垂部194向起爆操作器侧接收天线65发送。在这种情况下，下垂部194为实质上的发送天线。图30中的下垂部194的下垂长度L19优选为发送信号的波长的1/4以上的长度。例如，在响应频率为315[MHz]的情况下，波长λ＝30万[km/s]/315[MHz]＝约1[m]，因此在这种情况下，优选使下垂长度L19为约25[cm]以上。
相对于表示将使用了无线起爆雷管的炸药单元装填于装药孔40的状态的图2，图30示出了使无线起爆雷管为图29所示的无线起爆雷管10B时的状态。发送辅助天线19从装药孔40的开口部45引出，并具有下垂部194。下垂长度L19优选为发送信号的波长的1/4以上。通过取代图2中的线缆71而采用发送辅助天线19并安装显示装置72，从而能够省略线缆71。在上述的(b)炸药装填步骤中，如图30所示，将安装有无线起爆雷管10B的炸药即带无线起爆雷管的主爆用炸药201和未安装无线起爆雷管10B的炸药即增爆用炸药202(也就是说，将炸药单元20)装填于装药孔40。以发送辅助天线19的另一端(导体部192侧)从装药孔40的开口部45下垂的方式装填于装药孔40。
发送辅助天线19的感应部191可以设置于图29所示的位置，也可以设置于图31～图33所示的位置。图31的感应部191以与天线轴J11大致平行的方式安装(粘贴)于保护壳体165的从一端到另一端、以及控制盒162的从一端到另一端。感应部191的平行于天线轴J11的轴向的长度并无特别限定。感应部191的绕天线轴J11的周向的宽度以不覆盖起爆侧接收天线11的方式设定为大约10[mm]程度以下。
图32的感应部191以与天线轴J11大致平行的方式安装(粘贴)于控制盒162的从一端到另一端。感应部191的平行于天线轴J11的轴向的长度并无特别限定。感应部191的绕天线轴J11的周向的宽度并无特别限定。
图33的感应部191以环绕天线轴J11的方式卷绕于控制盒162的周围进行安装。感应部191的绕天线轴J11的周向的长度并无特别限定。感应部191的平行于天线轴J11的轴向的宽度并无特别限定。
感应部191在保护壳体165及控制盒162中只要安装于外侧或者内侧的至少一方即可。例如在图29中，感应部191安装于保护壳体165的一部分的外侧。也可以取代该方式，而将感应部191安装于保护壳体165的内侧，也可以是将感应部191的一部分安装于保护壳体的内侧而剩余部分安装于保护壳体的外侧。也可以用一根连续的导线形成感应部191和导体部192。在此情况下可省略接合部193。由于发送辅助天线19未与起爆侧发送天线18连接，因此即使在装药孔40中有静电、(来自周围的高压电线等的)泄漏电流、(由于某种原因而在地下流动的)杂散电流，并且发送辅助天线19拾取到它们的情况下，也能够防止它们经由起爆侧发送天线18向起爆侧电子电路120传递。如上述所述，作为感应部191的例子可想到多种例子，但是作为感应部191的优选方式的例子，可以考虑：在图29的例子所示的感应部191中，将直径为0.4[mm]程度的导线(铜线)用粘结剂等粘贴于保护壳体165的表面而形成的感应部191。
本发明的无线起爆雷管10、10A、10B、10Z、无线起爆系统1、无线起爆方法并不限定于在本实施方式中说明的外观、构造、结构、形状、方法等，而可以在不变更本发明的主旨的范围内进行各种变更、追加、删除。
X轴用片状线圈117X中的导线的卷绕轴(与筒状磁性体的轴正交的轴)与Z轴用筒状线圈119中的导线的卷绕轴(筒状磁性体的轴)正交。Y轴用片状线圈117Y中的导线的卷绕轴(与筒状磁性体的轴正交的轴)与Z轴用筒状线圈119中的导线的卷绕轴(筒状磁性体的轴)正交，且与X轴用片状线圈117X中的导线的卷绕轴正交。
在本实施方式的说明中，说明了如下的例子，即：作为起爆侧接收天线11的磁性体而使用片状的筒状磁性体115，作为起爆侧接收天线11的线圈而使用Z轴用筒状线圈119、X轴用片状线圈117X、Y轴用片状线圈117Y。但是，起爆侧接收天线11的磁性体的形状可以是任意的形状，起爆侧接收天线11的形状也可以是任意的形状。也就是说，作为Z轴用接收天线11Z，只要是绕Z轴且在第一磁性体的周围卷绕有导线，则第一磁性体的形状和卷绕有导线的线圈的形状都可以是任意的形状。同样地，作为X轴用接收天线11X，只要是绕X轴且在第二磁性体的周围卷绕有导线，则第二磁性体的形状和卷绕有导线的线圈的形状都可以是任意的形状。同样地，作为Y轴用接收天线11Y，只要是绕Y轴且在第三磁性体的周围卷绕有导线，则第三磁性体的形状和卷绕有导线的线圈的形状都可以是任意的形状。
起爆侧发送天线18的形状并不限定于图20及图28的例子所示的天线部182的形状，而可以采用各种形状。
在本实施方式中说明的无线起爆雷管10、10A、10B、10Z、无线起爆系统1、无线起爆方法，并不限定于隧道的挖掘现场而能够适用于各种现场的爆破。
在本实施方式的说明中使用的数值仅为一例而并不限定于该数值。
相对于仅将Z轴用筒状天线(Z轴用接收天线)沿着Z轴方向配置于装药孔的以往的天线，通过本实施方式说明的起爆侧接收天线11能够更加“高效地”地接收起爆侧电子电路的驱动用能量，并且更加“高效地”接收无线的控制信号及起爆信号。此外，所谓的“高效地”是指：虽然就以往的天线而言，例如在图4例所示的装药位置P1a、P1c、P3a、P3c等起爆操作器侧发送天线的缘部，无法充分地接收起爆侧电子电路的驱动用能量的情况、不能接收无线的控制信号及起爆信号的情况偶有发生，但是就本实施方式的起爆侧接收天线而言，根据发明者反复实验的结果，一次也没有发生无法充分地接收起爆侧电子电路的驱动用能量的情况、不能接收无线的控制信号及起爆信号的情况。也就是说，就通过实施方式说明的起爆侧接收天线11而言，所谓的“能够高效地接收”“能够高效地接收”是指：与上述的以往的天线相比，“能够更加可靠地接收”起爆侧电子电路的驱动用能量，“能够更加可靠地接收”无线的控制信号及起爆信号。
参照附图详细地说明的上述各种实施例是本发明的代表例，并不对本发明进行限定。详细的说明是为了制作、使用和/或实施本公开的各种方式而向本行业人员公开的，并不对本发明的范围进行限定。而且，上述的各附加的特征及公开是为了提供改善的无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法而能够单独地或者与其它特征及公开一起适用和/或使用。

Claims (7)

1.一种无线起爆雷管，其具有：
起爆侧接收天线，其以无线方式接收驱动用能量、控制信号以及起爆信号；
起爆侧发送天线，其以无线方式发送针对所述控制信号的响应信号；
起爆部；以及
起爆侧电子电路，其经由所述起爆侧接收天线接收所述驱动用能量、所述控制信号以及所述起爆信号，并经由所述起爆侧发送天线发送所述响应信号，基于所述起爆信号对所述起爆部进行点火，
从所述起爆侧发送天线发送的所述响应信号的频率即响应频率设定为100MHz以上且1GHz以下，
所述起爆侧发送天线配置于所述无线起爆雷管的向所述起爆侧接收天线的外部突出的部分，且位于不与所述起爆侧接收天线接触的位置。
2.根据权利要求1所述的无线起爆雷管，其特征在于，
在将规定方向作为Z轴、将与所述Z轴正交的轴作为X轴、将与所述Z轴和所述X轴双方正交的轴作为Y轴的情况下，
所述起爆侧接收天线包括：
Z轴用接收天线，其绕所述Z轴且在第一磁性体的周围卷绕有导线；
X轴用接收天线，其绕所述X轴且在第二磁性体的周围卷绕有导线；以及
Y轴用接收天线，其绕所述Y轴且在第三磁性体的周围卷绕有导线。
3.根据权利要求1或2所述的无线起爆雷管，其特征在于，
所述无线起爆雷管具有发送辅助天线，所述发送辅助天线容纳于筒状壳体，且由具有规定长度的导电体形成，并辅助从所述起爆侧发送天线进行的发送，
所述发送辅助天线具有导体部和感应部，
所述感应部在所述发送辅助天线的一端且安装于所述筒状壳体的外侧或者内侧的至少一方的一部分，
所述导体部在所述发送辅助天线的另一端且以远离所述筒状壳体的方式延伸，
所述发送辅助天线不与所述起爆侧发送天线连接。
4.一种无线起爆系统，其具有：
权利要求1或2所述的无线起爆雷管；
炸药，其安装有所述无线起爆雷管，且装填于在被爆破位置上钻出的装药孔；
起爆操作器侧发送天线，其回绕张设于掘进面或者掘进面的外周；
起爆操作器侧接收天线，其是不同于所述起爆操作器侧发送天线的天线，且配置于所述装药孔的0m～100m的位置；以及
起爆操作器，其配置于远离所述装药孔的远程位置，且以无线方式向所述无线起爆雷管传递所述驱动用能量、所述控制信号以及所述起爆信号，并以无线方式从所述无线起爆雷管接收所述响应信号。
5.一种无线起爆系统，其具有：
权利要求3所述的无线起爆雷管；
炸药，其安装有所述无线起爆雷管，且装填于在被爆破部位钻出的装药孔，并且是以所述发送辅助天线的所述另一端从所述装药孔的开口部下垂的方式装填于所述装药孔；
起爆操作器侧发送天线，其回绕张设于掘进面或者掘进面的外周；
起爆操作器侧接收天线，其是不同于所述起爆操作器侧发送天线的天线，且配置于所述装药孔的0m～100m的位置；以及
起爆操作器，其配置于远离所述装药孔的远程位置，且以无线方式向所述无线起爆雷管传递所述驱动用能量、所述控制信号以及所述起爆信号，并以无线方式从所述无线起爆雷管接收所述响应信号。
6.一种无线起爆方法，
其使用权利要求1或2所述的无线起爆雷管，具有如下步骤：
(a)装药孔钻孔步骤，
(b)炸药装填步骤，
(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤，
(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤，
(e)起爆侧电子电路准备开始发送步骤，
(f)起爆侧电子电路准备完成响应步骤，
(g)起爆信号发送步骤，
(h)放炮步骤，
在(a)所述装药孔钻孔步骤中，在被爆破部位钻出装药孔，
在(b)所述炸药装填步骤中，将安装有所述无线起爆雷管的炸药即带无线起爆雷管的主爆用炸药、和未安装所述无线起爆雷管的炸药即增爆用炸药装填于所述装药孔，
在(c)所述起爆操作器侧发送天线设置步骤中，在距离所述被爆破部位为第一规定距离的位置呈环状张设起爆操作器侧发送天线，
在(d)所述起爆操作器侧接收天线设置步骤中，在距离所述被爆破部位为第二规定距离的位置设置起爆操作器侧接收天线，
在(e)所述起爆侧电子电路准备开始发送步骤中，起爆操作器以100kHz以上且500kHz以下的频率即操作频率，将包含使起爆侧电子电路准备开始的所述控制信号和所述驱动用能量的起爆侧电子电路准备开始信号，从所述起爆操作器经由所述起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送，
在(f)所述起爆侧电子电路准备完成响应步骤中，经由所述起爆侧接收天线在所述无线起爆雷管中接收所述起爆侧电子电路准备开始信号，所述无线起爆雷管使包含所述驱动用能量的充电及该起爆侧电子电路的驱动的所述起爆侧电子电路准备开始，且在完成了所述起爆侧电子电路准备的情况下，以所述响应频率将表示该起爆侧电子电路准备完成的所述响应信号即起爆侧电子电路准备完成信号从所述无线起爆雷管经由所述起爆侧发送天线向所述起爆操作器发送，
在(g)所述起爆信号发送步骤中，经由所述起爆操作器侧接收天线在所述起爆操作器中接收了所述起爆侧电子电路准备完成信号之后，所述起爆操作器以所述操作频率将所述起爆信号从所述起爆操作器经由所述起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送，
在(h)所述放炮步骤中，经由所述起爆侧接收天线在所述无线起爆雷管中接收所述起爆信号，所述无线起爆雷管使用进行了充电的所述驱动用能量，从所述起爆侧电子电路对所述起爆部进行点火来进行起爆。
7.一种无线起爆方法，
其使用权利要求3所述的无线起爆雷管，具有如下步骤：
(a)装药孔钻孔步骤，
(b)炸药装填步骤，
(c)起爆操作器侧发送天线设置步骤，
(d)起爆操作器侧接收天线设置步骤，
(e)起爆侧电子电路准备开始发送步骤，
(f)起爆侧电子电路准备完成响应步骤，
(g)起爆信号发送步骤，
(h)放炮步骤，
在(a)所述装药孔钻孔步骤中，在被爆破部位钻出装药孔，
在(b)所述炸药装填步骤中，将安装有所述无线起爆雷管的炸药即带无线起爆雷管的主爆用炸药、和未安装所述无线起爆雷管的炸药即增爆用炸药装填于所述装药孔，并且是以所述发送辅助天线的所述另一端从所述装药孔的开口部下垂的方式装填于所述装药孔，
在(c)所述起爆操作器侧发送天线设置步骤中，在距离所述被爆破部位为第一规定距离的位置呈环状张设起爆操作器侧发送天线，
在(d)所述起爆操作器侧接收天线设置步骤中，在距离所述被爆破部位为第二规定距离的位置设置起爆操作器侧接收天线，
在(e)所述起爆侧电子电路准备开始发送步骤中，起爆操作器以100kHz以上且500kHz以下的频率即操作频率，将包含使起爆侧电子电路准备开始的所述控制信号和所述驱动用能量的起爆侧电子电路准备开始信号从所述起爆操作器经由所述起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送，
在(f)所述起爆侧电子电路准备完成响应步骤中，经由所述起爆侧接收天线在所述无线起爆雷管中接收所述起爆侧电子电路准备开始信号，所述无线起爆雷管使包含所述驱动用能量的充电及该起爆侧电子电路的驱动的所述起爆侧电子电路准备开始，且在完成了所述起爆侧电子电路准备的情况下，以所述响应频率将表示完成该起爆侧电子电路准备的所述响应信号即起爆侧电子电路准备完成信号从所述无线起爆雷管经由所述起爆侧发送天线向所述起爆操作器发送，
在(g)所述起爆信号发送步骤中，经由所述起爆操作器侧接收天线在所述起爆操作器中接收了所述起爆侧电子电路准备完成信号之后，所述起爆操作器以所述操作频率将所述起爆信号从所述起爆操作器经由所述起爆操作器侧发送天线向所述无线起爆雷管发送，
在(h)所述放炮步骤中，经由所述起爆侧接收天线在所述无线起爆雷管中接收所述起爆信号，所述无线起爆雷管使用进行了充电的所述驱动用能量，从所述起爆侧电子电路对所述起爆部进行点火来进行起爆。
CN201780024832.9A 2016-04-20 2017-04-19 无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法 Active CN109313003B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016084479 2016-04-20
JP2016-084479 2016-04-20
JP2017-004521 2017-01-13
JP2017004521 2017-01-13
PCT/JP2017/015762 WO2017183662A1 (ja) 2016-04-20 2017-04-19 無線起爆雷管、無線起爆システム、及び無線起爆方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109313003A CN109313003A (zh) 2019-02-05
CN109313003B true CN109313003B (zh) 2021-03-09

Family

ID=60116766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780024832.9A Active CN109313003B (zh) 2016-04-20 2017-04-19 无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10584949B2 (zh)
EP (1) EP3447438B1 (zh)
JP (1) JP6235194B1 (zh)
KR (1) KR102005691B1 (zh)
CN (1) CN109313003B (zh)
AU (1) AU2017254223B2 (zh)
ES (1) ES2956051T3 (zh)
WO (1) WO2017183662A1 (zh)
ZA (1) ZA201806966B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10107607B1 (en) * 2017-04-04 2018-10-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Radio frequency igniter
FI129190B (en) 2017-05-03 2021-08-31 Normet Oy Wireless electronic lighter device, lighter arrangement and ignition procedure
FR3072164B1 (fr) * 2017-10-09 2019-11-15 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Detonateur electronique sans fil
WO2020066971A1 (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 双葉電子工業株式会社 充電確認装置、受電装置、ワイヤレス給電システム
JP7172594B2 (ja) * 2018-12-28 2022-11-16 日油株式会社 水底または海底を掘削するための発破システムおよび発破方法
KR102168254B1 (ko) * 2018-12-28 2020-10-21 주식회사 한화 뇌관 장치, 뇌관 장치의 동작 방법 및 통신 시스템
JP7247656B2 (ja) * 2019-02-28 2023-03-29 日油株式会社 埋設物用ｒｆタグ検出システム
JP7218641B2 (ja) * 2019-03-25 2023-02-07 日油株式会社 打揚煙火用遠隔点火システム、無線式点火ユニット、及び無線式点火操作機
US20210156200A1 (en) * 2019-08-14 2021-05-27 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Nanocrystalline tapes for wireless transmission of electrical signals and power in downhole drilling systems
FI4100691T3 (fi) * 2020-02-05 2024-05-16 Detnet South Africa Pty Ltd Langaton detonaattorijärjestelmä
AU2021309601A1 (en) * 2020-07-13 2023-02-23 Futaba Corporation Wireless detonation system, relay device for wireless detonation system, and wireless detonation method using wireless detonation system
CN112229281B (zh) * 2020-10-19 2021-06-22 中国矿业大学(北京) 一种无线磁感起爆雷管及爆破系统
KR102573585B1 (ko) 2020-11-23 2023-08-31 주식회사 한화 위험 반경을 기반으로 뇌관 발파를 제어하는 장치 및 그 방법
KR102674961B1 (ko) * 2021-12-29 2024-06-12 주식회사 한화 응답 릴레이 기능을 갖는 전자 뇌관을 운용하는 장치 및 그 방법
CN114567395A (zh) * 2022-01-10 2022-05-31 宏大爆破工程集团有限责任公司 一种无线起爆系统的地形测试方法
CN114485298B (zh) * 2022-02-09 2023-12-12 广西金建华爆破工程有限公司 一种定向控制光面爆破装置及爆破方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001330400A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Asahi Kasei Corp 遠隔無線起爆システム用アンテナ
JP2008211497A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Fujitsu Ltd 基地局システム、基地局制御装置及びセル切り替え制御方法
CN101861509A (zh) * 2007-09-10 2010-10-13 桑德威克采矿和建筑Rsa股份有限公司 电子爆破雷管
CN201764910U (zh) * 2009-08-20 2011-03-16 北京维深数码科技有限公司 一种无线雷管组件及爆破装置
CN104919270A (zh) * 2013-01-08 2015-09-16 日油株式会社 无线引爆系统、无线引爆方法和用于其的雷管及炸药单元

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1757288A (en) * 1926-09-07 1930-05-06 Warren F Bleecker System for shooting wells by radio
US1943725A (en) * 1929-01-09 1934-01-16 Texas Co Method of creating artificial seismic waves
US3616754A (en) * 1967-08-10 1971-11-02 Marvin A Frenkel Method and apparatus for selectively preventing the explosion of explodable projectiles
JP3569990B2 (ja) 1995-02-15 2004-09-29 日本油脂株式会社 遠隔無線発破装置及びそれに用いる受信起爆装置
JP4309001B2 (ja) 1999-11-22 2009-08-05 カヤク・ジャパン株式会社 遠隔無線起爆装置並びに該装置に用いられる電力エネルギー送信装置及び無線雷管ユニット
WO2001059401A1 (en) 2000-02-11 2001-08-16 Inco Limited Remote wireless detonator system
US6941870B2 (en) * 2003-11-04 2005-09-13 Advanced Initiation Systems, Inc. Positional blasting system
CA2596099C (en) * 2005-02-16 2012-09-11 Orica Explosives Technology Pty Ltd Blasting methods and apparatus with reduced risk of inadvertent or illicit use
JP4896922B2 (ja) * 2008-05-01 2012-03-14 富士通株式会社 無線タグ及び無線タグを有する導電性パイプ
JP5630390B2 (ja) 2011-07-12 2014-11-26 日油株式会社 無線起爆システム、及び無線起爆方法
CA2844836C (en) 2011-09-22 2018-05-29 Detnet South Africa (Pty) Ltd. Detonator device communication
AP2016009076A0 (en) * 2013-09-03 2016-03-31 Detnet South Africa Pty Ltd Detonator identification and timing assignment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001330400A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Asahi Kasei Corp 遠隔無線起爆システム用アンテナ
JP2008211497A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Fujitsu Ltd 基地局システム、基地局制御装置及びセル切り替え制御方法
CN101861509A (zh) * 2007-09-10 2010-10-13 桑德威克采矿和建筑Rsa股份有限公司 电子爆破雷管
CN201764910U (zh) * 2009-08-20 2011-03-16 北京维深数码科技有限公司 一种无线雷管组件及爆破装置
CN104919270A (zh) * 2013-01-08 2015-09-16 日油株式会社 无线引爆系统、无线引爆方法和用于其的雷管及炸药单元

Also Published As

Publication number Publication date
EP3447438B1 (en) 2023-06-28
AU2017254223B2 (en) 2019-07-11
ZA201806966B (en) 2020-02-26
EP3447438A4 (en) 2020-05-06
WO2017183662A1 (ja) 2017-10-26
US10584949B2 (en) 2020-03-10
KR102005691B1 (ko) 2019-07-30
AU2017254223A1 (en) 2018-11-01
KR20180125533A (ko) 2018-11-23
US20190137249A1 (en) 2019-05-09
JP6235194B1 (ja) 2017-11-22
ES2956051T3 (es) 2023-12-12
JPWO2017183662A1 (ja) 2018-04-26
CN109313003A (zh) 2019-02-05
EP3447438A1 (en) 2019-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109313003B (zh) 无线起爆雷管、无线起爆系统、以及无线起爆方法
JP5849972B2 (ja) 無線起爆雷管、親ダイ、無線起爆システム、及び無線起爆方法
EP3123104B1 (en) Explosive primer unit and method for blasting
JP7035427B2 (ja) 起爆雷管
JP6645067B2 (ja) 無線起爆雷管用アンテナ、無線起爆雷管、及び無線起爆システム
JP2013019605A (ja) 無線起爆雷管、親ダイ、無線起爆システム、及び無線起爆方法
CN115836190B (zh) 无线起爆系统、无线起爆系统用中继装置以及使用无线起爆系统的无线起爆方法
JP7027113B2 (ja) 無線着火具、無線破砕方法、無線式着火操作機側プログラム、無線着火具側プログラム、及び、無線式着火操作機側プログラム及び無線着火具側プログラム
JP7331647B2 (ja) 無線起爆システム及び無線起爆システムの設置方法
JPS6157558B2 (zh)
JP6999355B2 (ja) 無線非火薬着火具、無線非火薬破砕システム、及び、無線非火薬破砕方法
JP2019066092A (ja) 無線起爆雷管
JP2021025741A (ja) 無線起爆雷管及び無線起爆システム
JP2018146126A (ja) 送電装置及び無線起爆システム
JP2019066093A (ja) 起爆雷管用ケース及び無線起爆雷管
JP2018087673A (ja) 無線起爆雷管用アンテナ、無線起爆雷管、及び無線起爆システム
JP6693283B2 (ja) 無線起爆ユニット用ケースおよび無線起爆ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant