NO871254L

NO871254L - Fremgangsmaate ved sprengning samt apparat for bruk ved sprengning.

Info

Publication number: NO871254L
Application number: NO871254A
Authority: NO
Inventors: Timothy Andrew Beattie; Stewart Grant Hamilton; Mark Andrew Irving; Barry Keith Miskin
Original assignee: Ici Australia Ltd
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1987-10-12
Also published as: CA1309299C; BR8701678A; ZW4887A1; ATE58236T1; ZA871772B; NO871254D0; PH23374A; GB2189011A; MW1787A1; GB2189011B; JPS62245100A; ZM2687A1; GB8705927D0; US4777880A

Description

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for sprengning.

Effektiv bryting av sten og malm ved hjelp av sprengstoff krever betydelig dyktighet og teknisk viten av utøverne. Sprengladninger blir lagt i forut bestemte mengder, og blir

sprengt i et forut bestemt mønster med presise intervaller ved hjelp av detonatorer inne i sprengstoffet. Ønskelig presisjon har bare vært mulig å oppnå siden man ble kjent med elektrisk avfyring. I slik avfyring blir avfyringssignalet gitt til de forskjellige detonatorer ved hjelp av elektriske ledninger som forbinder avfyringsstedet med detonatorene, og detonaterene har innebygd forsinkelse, slik at den siste ladning som skal eksplodere har mottatt sitt avfyringssignal før den første eksplosjonen.

Dette betyr imidlertid at man må ha et stort lager av detonatorer med forskjellige tidsforsinkelse, og når disse detonatorene er på plass kan ikke sprengnignsmønsteret bli endret.

Et foreslått svar på disse problemene er å utstyre hver detonator med en elektronisk programmerbar forsinkelse som kan bli programmert før avfyringen ved signaler som sendes fra en sentral kommandoplass via elektriske ledninger, eller en stor ulempe er det faktum at en slik detonator må ha en kraftkilde (vanligvis et batteri), og nærvær av en slik kilde i en sprengladning er begrensende på grunn av dens bestemte levetid og at den ikke kan skiftes ut, og den kan også representere en mulig f are .

Et eksempel på en detonator som søker å overkomme disse problemene kan finnes i publisert PCT-søknad WO 87/00264, hvor det er beskrevet en detonator som har en forsinkelse som er elektronisk programmerbar. Detonatorene som er beskrevet i dette dokumentet er fortrinnsvis modulære, og en av de mulige moduler er en kraftkilde, så som en kondensator. Denne kraftkilden kan blir ladet opp umiddelbrat før sprengning, og forsyner kraft for å operere forsinkelsen og avfyring av detonatoren. Et grunn-leggende problem med en slik detonator er at de er forholdsvis kostbare og kostnad er en stor faktor når man tenker på sprengninger som omfatter hundrevis eller kanskje tusenvis av ladninger.

Man har nå funnet at det er mulig å frembringe en allsidig, billig, sikker og presis anordning for å detonere sprengstoff, en som overvinner mange eller kanskje alle ulempene med den kjente teknikk. Den foreliggende oppfinnelse frembringer derfor en fremgangsmåte for sprengning hvor et sprengstoff blir detonert ved en detonator-anordning som er følsom for et signal fra en fjern kommandoplass, hvor detonatoranordningen omfatter (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med denne og i stand til å aktivere detonatoren et bestemt tidspunkt efter at en mottar avfyringssignalet, og en passiv effekt-lageranordning; (b) ved overflaten av sprengstoffet en kraftkilde, en anordning for å motta signaler, og et annet forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagning av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a).

Videre frembringes et sprengningsapparat for bruk ved avfyring av en sprengladning, hvor apparatet omformer (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med denne og i stand til å aktivere detonatoren et forut bestemt tidsintervall efter mottagelse av avfyringssignalet, og en passiv effektlageranordning, (b) ved overflaten av sprengstoffet en kraftkilde, en anordning for å motta signaler, og et forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagning av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a).

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse tillater betydelig allsidighet i alle aspekter ved sprengning. Detonatorer og ladninger kan legges ut lang tid før avfyring, uten at det er noen fare for for tidlig avfyring ved et uhell, eller forringelse av eventuelt begravede detoneringskomponenter på grunn av alder.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen omfatter bruk med hver sprengladning av to sett komponenter, komponentene (a) inne i sprengstoffet, og komponentene (b) ved overflaten av sprengstoffet. Med uttrykket "ved overflaten av sprengstoffet" mener man at komponentene (b) er på jordoverflaten eller stenflaten, og like i nærheten av den sprengladningen de er forbundet med. De kan være fysisk på toppen av sprengstoffet i ladningen eller de kan være på jorden nær ladningen. Det viktigste er at kompo nentene (b) er lett tilgjengelig for kommunikasjon, eller for vedlikehold eller utskiftning av komponenter.

Detonatorer for bruk ved denne oppfinnelsen kan være en av

de som er kjent i teknikken, for eksempel konvensjonelle trådbro-detonatorer, eksploderende trådbro-detonatorer og detonatorer av typen flyvende plate.

Det første forsinkelseselement forbundet med detonatoren kan være en av mange typer av forsinkelser som er kjent i teknikken, for eksempel den enkle pyrotekniske forsinkelse som ofte er integrert med detonatoren. Den kan også være elektronisk, for eksempel en sofistikert aktivator som den som er beskrevet i publiset PCT-søknader WO 87/00264 og WO 87/00265. En av styrkene ved dennne oppfinnelsen er imidlertid at forholdsvis usofisti-kerte (og derfor billige) komponenter kan bli brukt. Det første forsinkelseselement kan for eksempel vere en elektronisk type med fast forsinkelse. Slike forsinkelser er billigere enn programmerbare, og deres bruk i store antall er kostnadsmessig mer akseptabel. Med uttrykket "passiv kraftkilde" mener vi en kraftkilde som er i stand til å levere effekt bare når den selv blir påvirket av en ytre stimulans. Et konvensjonelt batteri med en fjernstyrt av/på-svitsj er således ikke en passiv kraftkilde, da batteriet alltid er i stand til å levere effekt. En slik anordning motvirker faktisk en av fordelene ved oppfinnelsen. Den foretrukne kraftkilde er en kondensator, men andre mulige kraftkilder er ladbare batterier og batterier som er passive til de blir aktivert.

Kraftkilden for den passive effekt-lageranordning er på overflaten hvor den lett kan fjernes eller skiftes ut, og hvor eventuelle feilfunksjoner lett kan rettes. Den kan for eksempel være en permanent kraftkilde som et batteri eller et system av solceller. På den annen side kan det selv være en midlertidig kraftkilde eller bare et mottagerpunkt for elektrisk kraft som blir sendt fra et annet sted, for eksempel gjennom ledninger eller optiske fibere, eller via radiobølger, elektromagnetisk induksjon eller lys, inklusive laserlys.

Anordning for kommunikasjon av signaler mellom komponentene

i systemet på overflaten av sprengstoffet og inne i sprengstoffet kan være hvilket som helst bekvem anordning som er tilgjengelig i teknikken. Det kan for eksempel være en direkte forbindelse så

som en elektrisk ledning eller optisk fiber, eller det kan være via en form for stråling så som radiobølger eller elektromagnetisk induksjon. Man foretrekker en direkte forbindelse fordi den er billigere og fordi det er enklere (og derfor billigere) å verifisere detonatorens status.

Det annent forsinkelseselement forbundet med overflatekomponentene, i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagelse av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen kan velges fra ethvert passende apparat som er kjent i teknikken. Det kan for eksempel ha en fast eller en variabel forsinkelse.

I en utførelse av oppfinnelsen har det annet forsinkelseselement en variabel forsinkelse, og det første forsinkelseselement har fast forsinkelse. Siden det annet forsinkelseselement er til stede ved overflaten, er det forholdvis lett å endre forsinkelsestiden bare ved å endre det annet forsinkelseselement. Man foretrekker imidlertid at det er programmerbart, og fortrinnsvis fjern-programmerbart. I en spesielt foretrukken utførelse av oppfinnelsen er det annet forsinkelseselement fjern-programmerbart og det første forsinkelseselement er fast. Denne utførelsen gir sprengningssyternet betydelig allsidighet. Forsinkelser kan bli innstilt efter ønske og/eller endret helt opp til sprengningsøyeblikket, og enda er detonatorene med fast forsinkelses forholdsvis billige.

Signalene for programmering og avfyring kan bli sendt til detonatorordningen ved enhver beleilig metode. Det kan for eksempel bli gjort ved direkte forbindelse med en fjernstyrings-kilde ved hjelp av ledninger eller optiske fibere, eller det kan bli gjort ved en trådløs anordning, for eksempel radio eller laser, eller ved en kombinasjon av disse fremgangsmåtene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives videre under henvisning til tegningen, som viser skjematisk en foretrukken utførelse hvor en fjerntliggende kommandostilling gir instruksjoner ved hjelp av radiotransmisjon.

I denne utførelsen er komponentene 1-5 underjordiske, og er forbundet med komponentene på overflaten ved forbindelses-ledninger 6. Et brannrør 1, innrettet til å avfyre en detonator, blir aktivert av en elektronisk effektsvitsj. Denne effekt-svitsjen blir styrt av en logikkenhet 4 hvis funksjon er å dekode gyldige signaler som blir mottatt fra overflaten via grensesnittkretsen 5. Denne grensesnittkretsen både tilpasser signalene fra overflaten for logikkenheten 4 og trekker ut effekt til å operere de underjordiske komponentene og avfyre brannrøret. Effekten blir lagret i en midlertidig energilagringsenhet 3. Før bruk inneholder enheten 3 ingen energi. Logikkenheten 4 omfatter en fast forsinkelse slik at enheten vil, når den mottar et avfyringssignal, forsinke avfyringen med en fast tid.

Overflatekomponentene, som er direkte forbundet med de underjordiske komponentene via forbindelsesledningene 6, omfatter en energikilde 14 som blir aktivert ved en bryter 15, og som gir effekt til linjedriveren 7, en logikkenhet 8, en radiomottager 9

og en radiosender 10. Senderen 10 og mottageren 9 er forbundet med en antenne 11 som mottar signaler fra og sender bekreftelses-signaler til en sprengnings-styringsanordning 13 som sender og mottar via en antenne 12. Logikkenheten 8 mottar informasjon fra mottageren 9, dekoder denne og sender den til de underjordiske komponentene via linjedriveren 7. Den bekrefter også mottagelsen av signalene via senderen 10. I tillegg omfatter logikkenheten en programmerbar forsinkelse som kan bli innstilt til enhver passende forsinkelsestid ved hjelp av instruksjoner som sendes fra sprengnings-styringsanordningene 13.

I praksis ville sprengnings-styringsanordningen først sende programmeringsinstruksjoner til overflatekomponentene. Disse ville bli mottatt av logikkenheten 8 hvis programmerbare forsinkelse blir innstilt av den. Logikkenheten 8 bekrefter så via senderen at programmering har funnet sted. Når avfyringssignalet blir sendt vil logikkenheten 8 forsinke dets videre kommunikasjon til de underjordiske komponentene med den tidligere programmerte forsinkelsestid før det blir sendt. Ved mottagelse av avfyringssignalet fra overflatekomponentene, vil grensesnittkretsen 5 lade den midlertidige effektkilden 3 og sende signalet til logikkenheten 4. Forsinkelsen ikke i denne enheten vil hindre at brannrøret 1 blir avfyrt før den faste forsinkelsestid er ute.

Personer som er kjent med teknikken vil forstå at det er

mange mulige variasjoner som ligger innenfor de tekniske kunn-skaper. Undergrunnslogikken 4 kan for eksempel omfatte sikkerhets-innretninger som på en sikker måte gjør detonatoren ubrukbar før

avfyring, i tilfelle noe går feil. En mulig variasjon i den foretrukne utførelse som beskrevet ovenfor er utelatelse av senderen som sender bekreftende signaler til sprengnings-styringsanordningen 13. Dette fjerner noe av allsidigheten fra systemet, men gjør det billigere og enklere.

Claims

facentKrav:

1. Fremgangsmåte for sprengning hvor et sprengstoff blir detonert ved en detoneringsanordning som er følsom for et avfyringssignal fra et fjerntliggende sted, karakterisert ved at detonatoranordningen omfatter (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med detonatoren og i stand til å aktivere detonatoren en forut bestemt tid efter at den mottar avfyringssignalet, og en passiv efekt^ lageranordning som definert ovenfor, (b) ved overflaten av sprengstoffet, en effektkilde, en anordning for å motta signaler, og et annet forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tiden mellom mottagelse av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a).

2. Fremgangsmåte for sprengning ifølge krav 1, karakterisert ved at det første og det annet forsinkelseselement har programmerbare forsinkelser.

3. Fremgangsmåte for sprengning ifølge krav 1, karakterisert ved at det første og det annet forsinkelseselement har faste forsinkelser.

4. Fremgangsmåte for sprengning ifølge krav 1, karakterisert ved at det første forsinkelseselement har en fast forsinkelse og det annet forsinkelseselement har en programmerbar forsinkelse.

5. Fremgangsmåte for sprengning ifølge ett av kravene 1, 2 og 4, karakterisert ved at den programmerbare forsinkelse er fjern-programmerbar.

6. Fremgangsmåte for sprengning ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den passive effektkilde er en kondensator.

7. Sprengningsapparat for bruk ved avfyring av en sprengladning, karakterisert ved at det omfatter (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med denne og i stand til å aktivere detonatoren ved en forut bestemt tid efter mottagelse av avfyringssignalet, og en passiv effektlageranordning som definert ovenfor, (b) ved overflaten av sprengstoffet en effektkilde, en anordning for å motta signaler, og et annet forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tiden mellom mottagelse av avfyringssignal ved (b) og detonasjon, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a).

8. Sprengningsapparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det første og det annet forsinkelseselement har programmerbare forsinkelser.

9. Sprengningsapparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det første og det annet forsinkelseselement har faste forsinkelser.

10. Sprengningsapparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det første forsinkelseselement har fast forsinkelse og det annet forsinkelseselement har programmerbar forsinkelse.

11. Sprengnignsappart ifølge ett av kravene 7, 8 og 10, karakterisert ved at den programmerbare forsinkelse er fjern-programmerbar.

12. Fremgangsmåte for sprengning ifølge ett av kravene 7 til 11, karakterisert ved at den passive effektkilde er en kondensator.