CN114688927A - 适应于井下煤矿许用型电子雷管、起爆系统及起爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于井下煤矿许用型电子雷管、起爆系统及起爆方法，电子雷管包括电子引火元件和基础雷管；电子引火元件由脚线、芯片模块和点火结构组成；芯片模块采用本安型电子控制电路，芯片模块的输入端设有安全防护二极管；且芯片模块具有延时设置单元，该延时设置单元能够设置多个均小于130ms的延期时间。起爆系统包括具有延期时间设置单元的起爆器。起爆方法基于前述起爆系统实施。本发明的有益效果是，电子雷管呈本安型，延时精度高，延期时间获得方便，为煤许用雷管的使用提供了安全保障；起爆系统适用于前述电子雷管；起爆方法可操作性强。

Description

适应于井下煤矿许用型电子雷管、起爆系统及起爆方法

技术领域

本发明涉及电子雷管结构，特别是一种适应于井下煤矿许用型电子雷管、起爆系统及起爆方法。

背景技术

近年为适应民爆产业结构调整要求，需大力推广电子雷管，以安全、优良的新产品，促进民爆行业的升级转型。经过业内科技人员数十余年历尽艰辛，持之以恒进行的基础研究和发展创新基础上，结合公共安全因素，相关芯片模组及配套产业链核心装备技术不断成熟，形成了极具特色数码电子雷管业务。

随着电子雷管应用技术突飞猛进，复杂环境下的电子雷管产品技术瓶颈不断被攻克，产品质量也趋于成熟，但还未实现电子雷管在井下煤矿爆破特殊环境下的应用。究其原因，主要是因为井下煤矿爆破对爆破器材的安全性要求极高，电子雷管内置芯片模块，产品结构发生变化，安全性未得到充分论证。因此，国内目前依旧采用煤矿许用电雷管爆破，将严重制约民爆行业技术水平及电子雷管全面推广应用。

中国专利公开号CN210862407U，公开日期2020年6月5日，公开了一种煤矿许用型电子雷管，其通过设置等时延期阻隔装置即等长度同类型延期药柱来达到延期控制目的。但其存在以下缺陷，一是生产时增加延期药的装药工序，增加了工作量；二是延期时间精度通过炸药特性和装药长度控制，难以得到充分保障。为此，需要对电子雷管进行进一步改进。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有电子雷管难以真正满足井下煤矿环境许用要求的不足，提供一种适应于井下煤矿许用型电子雷管，其芯片模块采用本安型电子控制电路，以及芯片模块具有多个供选择设置，且均小于130ms延期时间的延时设置单元，使其既能满足井下煤矿的安全性要求，还可在雷管的控制电路上通过设置方式获得延期时间，以替代采用等时延期阻隔装置获得延期时间的物理结构，不仅缩短了延期时间的获得时间，还提高了延时精度，确保了其起爆时刻控制的准确性，为井下煤用爆破的质量和安全提供了保障。本发明的第二目的是提供一种具有前述适应于井下煤矿许用型电子雷管的起爆系统，以用于前述电子雷管的起爆控制。本发明的目的是提供一种基于前述起爆系统的起爆方法，以实施前述雷管的联网起爆。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括电子引火元件和基础雷管；电子引火元件由脚线、芯片模块和点火结构组成；所述芯片模块采用本安型电子控制电路，芯片模块的的两个输入端电极与芯片模块的电子电路之间分别设有一安全防护二极管；且芯片模块具有延时设置单元，该延时设置单元能够设置多个均小于130ms的延期时间。

采用前述方案的电子雷管，通过芯片模块采用本安型电子控制电路，芯片模块的输入端的电极与电子电路之间设置安全防护二极管，并具有多个供选择，并小于130ms延时的延期时间设置单元，使其既能满足井下煤矿的安全性要求，还可在雷管的控制电路上通过设置方式获得延期时间，以替代采用等时延期阻隔装置获得延期时间的物理结构，与之相比，不仅缩短了延期时间的获得时间，还提高了延时精度，确保了起爆时刻控制的准确性，为井下的煤许用雷管提供了安全保障。其中，延期时间应当具有5个或更多的供选择时间，5个时间包括0ms、25ms、50ms、75ms和100ms；更多时，还可包括125ms。其中，每个可选择的时间段之间间隔25ms可充分满足爆破设计的电子雷管正常组网要求。在延期时间为0ms时，等同于无延时。

优选的，所述基础雷管包括钢质管壳；所述芯片模块通过注塑封装，并在封装层与所述钢质管壳之间设有导电弹簧片。以通过导电弹簧片使钢质管壳与芯片模块的封装层连通，消除芯片模块上的静电，从而提高抗电磁干扰性能，进一步提高雷管的本安性能。钢质管壳可通过发蓝或镀铜等表面处理提高耐腐蚀能力，利于延长贮存时间。

优选的，所述点火结构由贴片式桥丝、贴片式电阻、贴片式含能材料或半导体桥构成，并通过SMT方式与所述芯片模块的输出端相连。以通过采用不同形式的点火结构，实现雷管生产相关配件采购的方便性，降低生产成本。其中，贴片式桥丝和贴片式电阻都需要沾上炸药形成药头；贴片式含能材料和半导体桥均无需沾药；贴片式含能材料在通一定电能后可激发内置化学能量形成火苗或火焰，半导体桥通电后能形成火花，二者均可达到引爆炸药目的。

优选的，所述基础雷管具有三层装药结构，第一层炸药和第二层炸药均为含消焰剂的石墨造粒黑索金炸药，第二层炸药中的消焰剂含量比例大于第一层炸药，第三层炸药为由硝酸肼镍构成的起爆炸药；所述消焰剂由冰晶石构成，其中，第一层炸药中冰晶石含量大于第二层炸药中的冰晶石含量。以利用硝酸肼镍的原料易得，合成工艺简单特点提高雷管制造的方便性，并降低制造成本，同时，在石墨造粒的黑索金炸药中添加消焰剂确保符合井下煤矿使用的安全性许用要求。其中，第三层炸药远端外部最好套装有炸药保护管帽，炸药保护管帽设置引火孔，以便从防护套的点火孔窜出的火焰通过引火孔引燃起爆炸药，炸药保护管帽最好与基础雷管的管壳内孔紧配合，以使三层炸药被紧密地限制在相应管段内，确保炸药爆炸威力。在管壳采用钢质材料时，炸药保护管帽最好也采用钢质材料。

进一步优选的，按重量百分比计，第一层炸药中冰晶石含量占15%～16%，第二层炸药中冰晶石含量占8.5%～9.5%。进一步提高井下煤矿使用的安全性许用要求。

优选的，所述点火结构外部周形成有防护套。防护套能够形成对点火结构的保护，提高点火可靠性，并确保雷管在转运过程中的安全性。防护套可由热缩管、硅胶套或钢质管帽等构成，也可通过注胶塑封形成；采用热缩管、硅胶套或注胶塑封结构时，防护套仅包围在点火结构外周，在点火结构的自由端形成有点火孔。采用钢质管帽时，钢质管帽上预留有点火孔，钢质管帽最好与基础雷管的管壳内孔紧配，以提高点火结构和芯片模块的抗振抗冲击性能，钢质管帽最好也采用钢质管壳相同的表面防护处理。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种电子雷管起爆系统，用于起爆第一目的的适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括具有延期时间设置单元的起爆器；多个所述适应于井下煤矿许用型电子雷管通过脚线与所述起爆器连接。

采用前述方案的起爆系统，用于起爆第一目的的适应于井下煤矿许用型电子雷管，该电子雷管的脚线通过母线、其它连接导线或直接与起爆器连接，实现电子雷管组网。可选择地分别由井下煤矿许用型电子雷管和起爆器设置延迟时间，以适用于在雷管生产时已预设或未预设延期时间的情形。确保两种前述电子雷管都可通过起爆器实现相应延时起爆的起爆控制，控制方式灵活。

为实现第三目的，本发明采用如下技术方案。

一种电子雷管起爆方法，基于实现第二目的的起爆系统实施。

采用前述方案的起爆方法，适用于实现第二目的的起爆系统，以在井下煤矿许用型电子雷管生产时设有延期时间的条件下或通过起爆器设置延迟时间的条件下，实现相应延时起爆的起爆控制，可操作性强。

其中，通过电子雷管设置延期时间时，按以下步骤执行：

S1、生产时，在电子雷管上预设延期时间，并根据预设的时间配置相应颜色的脚线，且利用脚线上的标签注明；

S2、炮孔装药时，按爆破设计方案将预设有延期时间的电子雷管随炸药下到对应炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器在线检测与读取电子雷管信息，并在检测结果正常后，充电起爆。

通过电子起爆器设置延期时间时，按以下步骤执行：

S1、生产时，电子雷管仅由脚线上的标签注明雷管身份信息；

S2、炮孔装药时，随机将电子雷管随炸药下到炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，按照爆破设计方案在起爆器上设置各炮孔的延期时间；

S4、通过起爆器按非接触方式扫描标签获得雷管身份信息，注册编码并形成炮孔、时间和雷管身份的一一对应关系；

S5、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器进行组网检测，在检测结果正常后，充电起爆。

本发明的有益效果是，电子雷管具有本安型电子控制电路，并缩短了延期时间的获得时间，还提高了延时精度，确保了起爆时刻的可控性，为井下的煤许用雷管提供了安全保障；起爆系统适用于预设了延期时间和未预设延期时间的前述电子雷管；起爆方法包括在电子雷管生产阶段预设延期时间和不预设延期时间，可操作性强。

附图说明

图1是本发明中电子雷管的结构示意图。

图2是本发明中电子雷管的部分结构示意图。

图1和图2还用于说明本发明中起爆系统和起爆方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1和图2，一种适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括电子引火元件和基础雷管1；电子引火元件由脚线2、芯片模块3和点火结构4组成，芯片模块3为电子控制电路；所述芯片模块3为本安型电子控制电路，芯片模块3设有第一输入电极3a和第二输入电极3b，芯片模块3的两个输入端电极与芯片模块3的电子电路之间分别设有一安全防护二极管；且芯片模块3具有延时设置单元，该延时设置单元能够设置多个延期时间，且多个延期时间均小于130ms。

其中，脚线2一端设有注塑塞8，脚线2通过注塑塞8与基础雷管1的管壳自由端的管孔紧配合固定在基础雷管1上，脚线2的两个芯线分别与芯片模块3输入端的两个电极连接；脚线2另一端设有用于组网的线卡9。脚线2的导线为双股复合导线，线芯由镀锡铜包钢芯线拉制形成，单根线芯包裹有一层内层绝缘材料，两根线芯还通过外层绝缘材料复合成一体。

基础雷管1包括钢质管壳10，钢质壳体10经发蓝或镀铜处理，芯片模块3通过注塑封装形成封装层，封装层与钢质管壳10之间设有导电弹簧片。点火结构4外部套有防护套11，防护套11采用钢质材料制成并经发蓝或镀铜处理，且防护套11上设有点火孔11a，防护套11与基础雷管1的管壳内孔紧配。点火结构4由贴片式桥丝、贴片式电阻构成，并通过SMT方式与所述芯片模块3的输出端相连；防护套11在点火结构4沾药后再套上。基础雷管具有三层装药结构，第一层炸药5和第二层炸药6均为含消焰剂的石墨造粒黑索金炸药，其中，消焰剂由冰晶石构成，第一层炸药5中冰晶石含量大于第二层炸药6中的冰晶石含量，按重量百分比计，第一层炸药5中冰晶石含量占15%～16%，第二层炸药6中冰晶石含量占8.5%～9.5%；第三层炸药7为由硝酸肼镍构成的起爆炸药。其中，第三层炸药7远端外部套装有炸药保护管帽12，炸药保护管帽12设置引火孔12a，引火孔12a与点火孔11a相向设置，以便从防护套11的点火孔11a窜出的火苗或火焰，或者，蹦出的火星或火花，通过引火孔12a引燃起爆炸药，炸药保护管帽12与基础雷管1的管壳内孔紧配合，炸药保护管帽12采用钢质材料制成并经发蓝或镀铜处理。其中，基础雷管1的管壳、防护套11和炸药保护管帽12三者的发蓝或镀铜处理方式相同，即基础雷管1采用发蓝处理时，防护套11和炸药保护管帽12也采用发蓝处理；基础雷管1采用镀铜处理时，防护套11和炸药保护管帽12也采用镀铜处理。

本实施例中，芯片模块3具有延时设置单元具有5个延期时间供选择，包括0ms、25ms、50ms、75ms和100ms，以便产品出厂时分别将雷管按0ms、25ms、50ms、75ms和100ms的延期爆破时间进行固化。其中，0ms的延期时间为默认延期时间，不需要额外操作。

本实施例中，点火结构4也可由贴片式含能材料或半导体桥构成，以替代贴片式桥丝或贴片式电阻构成点火结构4的方案，并采用贴片式含能材料或半导体桥的方中，点火结构4无需沾药。

本实施例中，防护套11还可由热缩管、硅胶套或钢质管帽等构成，也可通过注胶塑封形成；采用热缩管、硅胶套或注胶塑封结构时，防护套仅包围在点火结构4外周，在点火结构4的自由端形成有点火孔。

实施例2，结合图1和图2，一种电子雷管起爆系统，用于起爆实施例1的适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括具有延期时间设置单元的起爆器；多个适应于井下煤矿许用型电子雷管通过脚线2通过母线或其它导线，或者直接与起爆器连接。

其中，适应于井下煤矿许用型电子雷管可预先设置为25ms、50ms、75ms或100ms的延期时间。未设置延期时间等同于0ms的延期时间，爆破组网时，可根据爆破设计在起爆器上设置对应雷管的延期爆破时间。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3，结合图1和图2，一种电子雷管起爆方法，基于实施例2的起爆系统实施，并按以下步骤执行：

S1、生产时，在电子雷管上预设延期时间，并根据预设的时间配置相应颜色的脚线，且利用脚线上的标签注明；

S2、炮孔装药时，按爆破设计方案将预设有延期时间的电子雷管随炸药下到对应炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器在线检测与读取电子雷管信息，并在检测结果正常后，充电起爆。

本方法中，延期时间具有4个供选择且大于0ms的时间，分别是25ms、50ms、75ms和100ms。

实施例4，结合图1和图2，一种电子雷管起爆方法，基于实施例2的起爆系统实施，并按以下步骤执行：

S1、生产时，电子雷管仅由脚线上的标签注明雷管身份信息，电子雷管采用默认的0ms延期时间；

S2、炮孔装药时，随机将电子雷管随炸药下到炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，按照爆破设计方案在起爆器上设置各炮孔的延期时间；

S4、通过起爆器按非接触方式扫描标签获得雷管身份信息，注册编码并形成炮孔、时间和雷管身份的一一对应关系；

S5、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器进行组网检测，在检测结果正常后，充电起爆。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括电子引火元件和基础雷管（1）；电子引火元件由脚线（2）、芯片模块（3）和点火结构（4）组成；其特征在于，所述芯片模块（3）采用本安型电子控制电路，芯片模块（3）的两个输入端电极与芯片模块（3）的电子电路之间分别设有一安全防护二极管；且芯片模块（3）具有延时设置单元，该延时设置单元能够设置多个均小于130ms的延期时间。

2.根据权利要求1所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，其特征在于，所述基础雷管（1）包括钢质管壳（10）；所述芯片模块（3）通过注塑封装，并在封装层与所述钢质管壳（10）之间设有导电弹簧片。

3.根据权利要求1所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，其特征在于，所述点火结构（4）由贴片式桥丝、贴片式电阻、贴片式含能材料或半导体桥构成，并通过SMT方式与所述芯片模块（3）的输出端相连。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，其特征在于，所述基础雷管具有三层装药结构，第一层炸药（5）和第二层炸药（6）均为含消焰剂的石墨造粒黑索金炸药，第三层炸药（7）为由硝酸肼镍构成的起爆炸药；所述消焰剂由冰晶石构成，其中，第一层炸药（5）中冰晶石含量大于第二层炸药（6）中的冰晶石含量。

5.根据权利要求4所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，其特征在于，按重量百分比计，第一层炸药（5）中冰晶石含量占15%～16%，第二层炸药（6）中冰晶石含量占8.5%～9.5%。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，其特征在于，所述点火结构（4）外部周形成有防护套。

7.一种电子雷管起爆系统，其特征在于，用于起爆权利要求1～6中任意一项所述的适应于井下煤矿许用型电子雷管，包括具有延期时间设置单元的起爆器；多个所述适应于井下煤矿许用型电子雷管通过脚线（2）与所述起爆器连接。

8.一种电子雷管起爆方法，其特征在于，基于权利要求7中所述起爆系统实施。

9.根据权利要求8所述的电子雷管起爆方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、生产时，在电子雷管上预设延期时间，并根据预设的时间配置相应颜色的脚线，且利用脚线上的标签注明；

S2、炮孔装药时，按爆破设计方案将预设有延期时间的电子雷管随炸药下到对应炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器在线检测与读取电子雷管信息，并在检测结果正常后，充电起爆。

10.根据权利要求8所述的电子雷管起爆方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、生产时，电子雷管仅由脚线上的标签注明雷管身份信息；

S2、炮孔装药时，随机将电子雷管随炸药下到炮孔内；

S3、堵塞炮孔后，按照爆破设计方案在起爆器上设置各炮孔的延期时间；

S4、通过起爆器按非接触方式扫描标签获得雷管身份信息，注册编码并形成炮孔、时间和雷管身份的一一对应关系；

S5、堵塞炮孔后，利用脚线组网，并在组网后，在起爆点通过起爆器进行组网检测，在检测结果正常后，充电起爆。

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