CN1114816C - 爆破配置 - Google Patents

Abstract

一种用于建立爆破配置的方法和设备，将至少一个雷管(14)装入多个爆破孔(30)的每一个孔中，在各爆破孔中放置炸药，将一控制单元(32)连接于一干线(10)，该控制单元具有一不能够点燃雷管的动力源(52)，依次将诸雷管通过各支线(12)连接于干线，使各雷管连接于干线。另外，该设备包括用于从各雷管接收身份数据并储存于存储装置(34，44)中的装置、用于产生一信号来测试雷管/干线连接的完整性和雷管功能性的装置、以及用于将一预定的时间延迟分配给各雷管以储存于存储装置中的装置。本发明还延伸到控制单元(32)。

Description

爆破配置

发明背景

本发明涉及一种建立爆破配置的方法、建立爆破配置的设备和爆破方法。

爆破作业中所使用的、各雷管的时间延迟的分配，不管是露天还是地下，都可能是耗费劳力的，当一个爆破孔中使用一个以上雷管时，情况就较为复杂。必须对各雷管连接于干线的完整性以及对各雷管的功能性进行测试。存在许多耗时的过程，它们需要格外注意和加倍小心。

本发明有关一种建立爆破配置的改进的方法。

发明概要

首先，本发明提供一种建立爆破配置的方法，它包括以下步骤：将多个身份可识别的雷管装入多个爆破孔中，使每个爆破孔中至少有一个雷管；在各爆破孔中放置炸药；将一控制单元连接于一干线，该控制单元具有一不能够点燃雷管的动力源；依次将诸雷管通过各支线连接于干线；一旦各雷管这样连接于干线就离开，其中，该控制单元包括：用于储存至少一个时间间隔的存储装置；用于调节该时间间隔的装置；用于显示时间延迟期的装置；用于至少逐步改变所显示的时间延迟期的装置，每一步对应于所储存的时间间隔，从而实现所需的时间延迟期；并且，该方法还包括在控制单元中记录有关各雷管的身份数据的步骤以及使用控制单元对各雷管分配一时间延迟期的步骤。

诸雷管可以以任何需要的顺序连接于干线。

上述身份数据可以在将各雷管连接于干线的时候记录于控制单元中。

身份数据可以以一预定的顺序记录。

该方法可包括在将一雷管连接于干线的时候使用控制单元来测试这种连接的完整性的步骤。也可以检验所连接的雷管的功能性。

而后，该方法可包括对已连接于干线的雷管阵列测试完整性和功能性的步骤。

本发明的该时间延迟期可以预定，例如根据一适当算法的规则来预定，也可以在工作人员的控制下分配，以实现需要的爆破模式或顺序。

所分配的时间延迟期可以在分配的时候图形显示于一合适的显示器上。可选择的是，相邻雷管的时间延迟期之间的时间延迟间隔也可以显示。

本发明可包括将有关雷管身份的数据和与该雷管相关的时间延迟期储存于一存储模块中的步骤，该存储模块可以从上述控制单元拆下。

按照本发明的一种变型，该方法包括接收坐标数据来确定各雷管的物理或地理位置并储存该数据的步骤。该坐标数据可以至少部分地从任何合适的源接收，诸如一全球定位系统。该坐标数据可包括有关各雷管位置和其离开一基准点的深度的三维数据。这样，该数据尤其可反映爆破孔的位置和与爆破孔的深度相比雷管在爆破孔中的深度。

在一较佳实施例中，该数据至少是为显示的目的而表示成规则的图案，该图案以雷管的相对位置为基础。较佳的是，雷管表示为处于一个二维规则行列中，时间延迟是从行列中的一起始位置到一结束位置以渐进的方式分配给诸雷管。

按照本发明的第二个方面，提供了用于建立一爆破配置的设备，该爆破配置包括一干线、多条相隔开而连接于该干线的支线和多个分别连接于这些支线的身份可识别的雷管，每条支线至少有一个雷管，该装置包括一具有存储装置的控制单元、一能够点燃雷管的动力源、用于在雷管连接于干线时从各雷管接收身份数据和将该身份数据储存于存储装置中的装置、用于产生一信号来测试雷管连接于干线的完整性和雷管的功能性的装置以及用于将一预定的时间延迟分配给各雷管的装置，所分配的时间延迟与各雷管的身份数据一起储存于存储装置中。

该存储装置可以与控制单元的其余部分分离。

该设备可包括用于至少显示分配给各雷管的时间延迟的显示装置。

该时间延迟分配装置可包括用于以可控制的方式增加一个或多个预设时期从而给各雷管分配一预定时间延迟的装置。

本发明还提供了一种爆破方法，它包括以下步骤：依次将多个雷管通过相应的支线连接于一干线；在连接各雷管的时候用一连接于干线的控制单元来至少检验各连接的完整性和各雷管的功能性；接收从各雷管发出的有关其身份的数据；分别给各雷管分配一预定的时间延迟期；将各雷管的身份数据和其所分配的时间延迟期储存于一存储模块；将控制单元与干线断开；将一点火单元连接于干线；通过点火单元驱动各雷管处的储能装置；分别将所分配的时间延迟期传送给各雷管；以及，用点火单元使雷管点火。

本发明例如还可延伸到一控制单元，该控制单元包括一条形码扫描器，用于从一与雷管身份号相应的可读条形码获得身份数据，只要在雷管使用过程中，条形码突伸出设有雷管的爆破孔或是以可使条形码可读的其它方式设置即可。

在上述技术的一种变型中，可以相对于各雷管使用一无源应答器。该无源应答器可以结合于在雷管内用来控制延迟期和监控安全装置的电子电路中。该应答器通过一合适的信号询问，一旦被询问，它便发出一个含有身份数据的信号，该信号由一自动摘录身份号的接收器接收。而后，该身份数据不用人的干预而可直接传送至一存储模块。

本发明还提供了一种用于一包括多个身份可识别的雷管的爆破系统中的控制单元，该控制单元具有一不能够点燃雷管的动力源，并包括：用于储存至少一个时间间隔的存储装置；用于调节该时间间隔的装置；用于显示时间延迟期的装置；用于至少逐步改变所显示的时间延迟期的装置，每一步对应于所储存的时间间隔，从而实现所需的时间延迟期；以及用于使所需的时间延迟期与一选定雷管相关联的装置，其中，该控制单元能够从各雷管接收身份数据和将该身份数据储存于存储装置中。

该存储装置可储存多个不同的时间间隔。

每个所储存的时间间隔可独立调节。所储存的时间间隔可以是增量或减量。

所储存的时间间隔可以调节成与相邻爆破孔的雷管之间的时间延迟相对应。或者，当雷管通过诸支线连接时，所储存的时间间隔可以调节成与相邻支线之间的时间延迟相对应。

附图简述

下面参照附图通过实例方式来描述本发明，附图中：

图1是按照本发明的一爆破配置的示意图；

图2是用于建立图1的爆破配置的一控制单元和存储模块的方框图；以及

图3表示建立一爆破配置的不同步骤。

较佳实施例的描述

附图中的图1示出了一爆破配置，它包括一干线10，该干线相隔开地连接有多条支线12A，12B...12N。每条支线终止于一设置在一爆破孔(未图示)中的雷管14。该雷管是已知的构造，例如是在南非专利No.87/3453的说明书中所描述的那种。这种类型的雷管包括一控制模块16、一用于储存与雷管相关的身份数据的储存装置18、一存储装置20、一诸如电容器之类的储能装置22、以及一雷管点燃元件24，该元件例如是一施加有一初发炸药26的熔线。

使用多个已知构造的连接器28A，28B...28N来将各示例性的支线连接于干线10。

每个雷管分别设置在一爆破孔30中，该爆破孔是为易于查询起见以行列矩阵形式理想分布的多个爆破孔中的一个。根据要求和具体条件，在一个爆破孔中可设置一个以上的雷管。而后，将炸药放置于爆破孔中。

该爆破配置是使用一控制单元32和存储模块34而建立的。可选择的是，可使用一全球定位系统36。在一点火单元38的控制下，实现诸雷管的点火。

该控制单元和存储模块表示于图2的方框图中。该控制单元包括一键盘40、一液晶显示器42、一存储装置44、一微处理器46、输出驱动器48以及一数据接收和摘录模块50。控制单元通过一机载电池52驱动，该电池的充足电的电压不能够点燃任何雷管14。另外，必须强调的是，各雷管中的控制模块16具有多个设计用来防止雷管中的点火元件24意外启动的安全元件。

存储模块34包括一动力源54，它驱动一微处理器56和一非易失存储器58。该模块还包括输出驱动器60和一数据接收器62。

作为一可选择的特性，来自全球定位系统36的数据可以输入到控制单元32。该数据有关各雷管的地理位置以及(如果可能的话)它在地表以下的深度，即它在具体钻孔中的深度。通过计算机64产生的以前所得出的所需爆破模式可输入到控制单元，模式中时间延迟与位置数据相关联，该控制单元然后用相应的位置数据，并用雷管身份作为联系，来给各雷管分配合适的时间延迟。

点火单元38在此未作描述，因为其工作基本上是传统的。点火单元能够在产生一合适的点火信号时将各雷管中的电容器充电到一个高到足以启动各点火元件的电压。

最初，将控制单元32和存储模块34连接于干线10，该干线在可能的爆破现场处引于爆破孔之间。用一合适的连接器28将连接于其相应的支线的各雷管连接于干线。诸雷管以任何所需的顺序连接，但通常至少是按矩形阵列沿连续的行或列来连接。

控制单元32中的存储装置44含有用于储存多个可调时间延迟期的设备。每个时间延迟期可以根据要求通过在键盘40输入数据而改变。而且，可以将各时间延迟期作为一增量或减量来对待。显示器42为控制单元的使用者提供有关每个时间延迟期的细节。

当将一雷管连接于干线时，从控制单元加在干线上的电压不大于电池52的电压。控制模块1 6可确保电压在任何情况下不施加于电容器22。通过将一合适的信号从微处理器46发送到雷管，并接收由干线上的雷管所返回的信号，可检验连接器28连接的完整性。返回信号由数据恢复装置50摘录，并由微处理器46检验。通过这种方式，还可以检验雷管的功能性。

从雷管返回的信号含有从储存装置18摘录的有关雷管身份的数据。该身份数据显示于显示器42上。雷管的地理位置例如也可从事先准备的爆破平面图来了解。或者，有关雷管位置的地理数据可从一诸如上面提到的全球定位系统36之类的合适源摘录。每个雷管在其相应爆破孔中的深度还可以用任何合适的方式来测量，该深度数据也被传送至控制单元。

根据要求用存储装置44的一储存的时间延迟期来操作键盘40，以产生一预定的或需要的时间延迟期，然后将其分配给相关的雷管。时间延迟期和雷管身份被传送至存储模块34并储存于非易失存储器58中。

每次将一雷管连接于干线时均重复上述过程。这样，便建立了雷管的身份，并按照其身份和其地理位置给该雷管分配一时间延迟期。所有的身份数据和时间延迟期均储存于存储模块34中。

存储模块34可从控制单元32上卸下。一旦该模块与控制单元分离，便可以将存储模块连接于点火单元38。这样，便可在任何选定的时刻点燃雷管。

当需要点燃雷管时，用点火单元38将各电容器22充电至一工作电压电平。不同雷管中的所有电容器实际上被充电至相同的电压电平。而后，启动存储模块34，使与各雷管相关的时间延迟期通过输出驱动器60传送到各雷管。该匹配过程通过有关各雷管的相关储存身份数据来实现。各雷管的时间延迟期储存于相应的存储装置20中。一旦所有的时间延迟数据被传送到不同的雷管，则可开始点火程序。点火单元将一控制信号发送到各雷管，从而通过所储存的相应时间延迟期开始倒计时，一旦该时间延迟期过去，储存于电容器22中的能量被用来启动点火元件24。这进而启动初发炸药26，然后点燃位于爆破孔中的炸药。

该爆破配置所使用的控制单元32，如已经提到过的，其电池电压不能够点燃各雷管，以允许在带电条件下将诸雷管依次连接于干线。通过这种方式，可以在连接的同时检验各个连接的完整性以及各雷管的功能性。所有有关各雷管的位置、身份和时间延迟期的相关数据储存于模块34中。控制单元和模块34不能够启动任何雷管的点火。这只能在点火单元38的控制下进行，不可能将点火单元连接于爆破系统，除非控制单元被断开。

图3表示建立一爆破配置的不同步骤。这样，从任何合适的源、例如一数字全球定位系统36获得的与各雷管位置相关的位置数据与雷管的身份数据72相关，从而建立一相关表76，该表储存于控制单元32中。雷管身份数据72也储存于存储模块34中。

表76被上载到一计算机78中，该计算机所运行的设计软件中，位置数据用一三维阵列表示。执行一或多个实施爆破设计规则的设计算法，计算出各雷管所需的时间延迟期以实现需要的爆破模式。然后，用地理或位置数据70作为联系将这些延迟期分配给各雷管。

联系的数据80被传送到控制单元32，以在控制单元中建立一雷管身份和相关的时间延迟的表82。

当控制单元连接于存储模块34时，匹配诸雷管身份，并将时间延迟分配给存储模块中的雷管身份。

而后，可以使用点火单元38来给不同爆破孔中的可编程雷管14分配相应的延迟期，并沿所需的时间顺序点燃雷管14。

控制单元32可采取许多不同的形式，这取决于具体的应用场合。

如上面已经提到的，对使用可编程雷管的爆破孔进行延迟分配是费力的，这是因为最佳的延迟可能是奇数。通常，延迟分配给爆破孔阵列，使沿诸行有恒定的时间延迟，并在行与行之间有恒定(不同)的时间延迟。

控制单元设计成通过键盘84上所提供的增量和减量键的校准用最小的努力实现这些优化的时间延迟。

孔之间的时间延迟彼此相关，并与零启动时间相关。控制单元显示绝对时间，该时间而后可以随着连接沿着或在行之间的进展而改变一优化增量或减量。

控制单元具有一自动增量，它再次经使用者校准，以使标准的增量时间延迟能被分配到诸雷管，而无需改变主绝对时间延迟。自动增量与沿行的恒定时间延迟或与行之间的恒定(不同)时间延迟相应。其优点是，不需要使用者手工地计算这些时间延迟。在一个爆破孔中有多个雷管的情况下，这非常有效。

当用复杂的算法来为爆破孔产生延迟定时时，所造成的延迟顺序可能很难分配给诸雷管，这是因为延迟间隔可能是相当不恒定的。使用本发明的该实施例可产生一个身份号和相应时间延迟期的清单，这些时间延迟期在雷管14连接于干线10时自动地生成并储存于存储模块34中。

在本发明的另一实施例中，控制单元设计成不要求工作人员手工分配时间延迟。

在爆破孔配置的设计和钻孔作业以及对它们装填雷管作业之间有较长时间的情况下，可将爆破平面图记录于运行合适软件的计算机78上。雷管的设置和适当时间延迟的分配可以在将雷管装入爆破孔之前确定。

然后，各爆破孔的图形位置可以一种对主管工作人员有意义的方式来确定。这种信息可采取这样的形式：

行号、孔号、雷管在孔中的位置、在孔中的平台内的位置、等等。

可设计和下载许多爆破。信息这样储存：

爆破名称(一具体爆破设计的唯一标识符)
		雷管位置信息	时间延迟

该信息下载到控制单元。

在启动控制单元后，使用者通过选择爆破名称来选择爆破。而后，控制单元将雷管位置信息和时间延迟显示于一清单中，该清单可通过使用键盘86上的滚动键来访问。

工作人员将一具体雷管的雷管位置信息显示于控制单元显示器上，走到爆破阵列上的该雷管，并将该雷管连接于干线。然后，将来自控制单元的该位置的时间延迟以及来自雷管的雷管身份写入一个表82，而后写入存储模块34。

这样，工作人员便使时间延迟与雷管身份相关联，使来自表80的位置信息匹配于雷管的真实空间位置。

随着各雷管的连接，控制单元下载清单中的相关特定位置被标识，以指明该雷管已被分配了必需的时间延迟。

在连接之后，存储于存储模块中的雷管身份和时间延迟信息被用于爆破。

控制单元中的表可上载到运行设计软件的计算机78，并通过匹配唯一爆破名称标识符而以图形显示。这允许设计人员检查连接的执行情况，注意到哪些已经连接了、故障、漏掉的雷管和不完整的连接、等等。然后，可编辑设计并重新下载。

在随后使用定位系统36的情况下，当连接好一雷管时，将该雷管身份写入存储模块34和控制单元34的存储器。同时也将位置信息写入控制单元存储器。

当连接完成时，将控制单元连接于一运行设计软件的计算机78，上载雷管身份和位置数据表，并根据位置信息以图形显示。

而后，延迟设计算法根据雷管的空间位置、空隙的位置、自由面、振动、碎裂要求、等等分配时间延迟。然后，将最佳设计的延迟信息写到一个包括雷管身份、位置数据和时间延迟期的表中。之后，将该表下载到一控制装置，该控制装置可以是一控制单元或爆破器或其它任何合适的装置。然后，该控制装置在连接的时候将计算出的时间延迟分配到储存于存储模块中的雷管身份信息。

主要的优点在于，连接完全独立于延迟分配，并且自动位置信息与延迟设计综合成一体。

Claims (21)

1.一种建立爆破配置的方法，它包括以下步骤：将多个身份可识别的雷管装入多个爆破孔中，使每个爆破孔中至少有一个雷管；在各爆破孔中放置炸药；将一控制单元连接于一干线，该控制单元具有一不能够点燃雷管的动力源；依次将诸雷管通过各支线连接于干线；一旦各雷管这样连接于干线就离开，其中，该控制单元包括：用于储存至少一个时间间隔的存储装置；用于调节该时间间隔的装置；用于显示时间延迟期的装置；用于至少逐步改变所显示的时间延迟期的装置，每一步对应于所储存的时间间隔，从而实现所需的时间延迟期；并且，该方法还包括在控制单元中记录有关各雷管的身份数据的步骤以及使用控制单元对各雷管分配一时间延迟期的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该有关各雷管的身份数据在将各雷管连接于干线的时候记录于控制单元中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在将一雷管连接于干线的时候使用控制单元来测试这种连接的完整性的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在将一雷管连接于干线的时候使用控制单元来测试所连接的雷管的功能性的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括对已连接于干线的雷管阵列测试完整性和功能性的步骤。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该时间延迟期根据一适当算法的规则来确定，或在工作人员的控制下分配，以实现需要的爆破模式或顺序。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所分配的各时间延迟期在分配的时候图形显示于一合适的显示器上。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻雷管的时间延迟期之间的时间延迟间隔以图形显示。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该数据至少是为显示的目的而表示成规则的图案，该图案以雷管的相对位置为基础。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，雷管表示为处于一个二维矩形行列中，时间延迟是从行列中的一起始位置到一结束位置以渐进的方式分配给诸雷管。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括将有关雷管身份的数据和与该雷管相关的所分配的时间延迟期储存于一存储模块中的步骤，该存储模块可以从该控制单元拆下。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括接收坐标数据来确定各雷管的物理或地理位置并储存该数据的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该坐标数据至少部分地从一全球定位系统接收。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，该坐标数据包括有关各雷管位置和其离开一基准点的深度的三维数据。

15.用于建立一爆破配置的装置，该爆破配置包括一干线、多条相隔开而连接于该干线的支线和多个分别连接于这些支线的身份可识别的雷管，每条支线至少有一个雷管，该设备包括一具有存储装置的控制单元、一不能够点燃雷管的动力源、用于在雷管连接于干线时从各雷管接收身份数据和将该身份数据储存于存储装置中的装置、用于产生一信号来测试雷管连接于干线的完整性和雷管的功能性的装置以及用于将一预定的时间延迟分配给各雷管的装置，所分配的时间延迟与各雷管的身份数据一起储存于存储装置中。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，该控制单元包括一条形码扫描器，用于从一可读条形码获得身份数据。

17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，它包括用于询问一无源应答器的装置，该无源应答器含有一雷管的身份号，并由该雷管携带或固定于该雷管。

18.一种用于一包括多个身份可识别的雷管的爆破系统中的控制单元，该控制单元具有一不能够点燃雷管的动力源，并包括：用于储存至少一个时间间隔的存储装置；用于调节该时间间隔的装置；用于显示时间延迟期的装置；用于至少逐步改变所显示的时间延迟期的装置，每一步对应于所储存的时间间隔，从而实现所需的时间延迟期；以及用于使所需的时间延迟期与一选定雷管相关联的装置，其中，该控制单元能够从各雷管接收身份数据和将该身份数据储存于存储装置中。

19.如权利要求18所述的控制单元，其特征在于，该存储模块储存多个所述不同的时间间隔。

20.如权利要求19所述的控制单元，其特征在于，每个所储存的时间间隔可独立调节。

21.如权利要求19或20所述的控制单元，其特征在于，所储存的时间间隔可以调节成与相邻爆破孔的雷管之间的时间延迟相对应或与相邻支线之间的时间延迟相对应。

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