RU2202097C2

RU2202097C2 - Procedure of charge initiation

Info

Publication number: RU2202097C2
Application number: RU2001115722A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Бокшанский; М.Г. Щербаков; Андрей Юрьевич Руденко; В.А. Ерохин
Original assignee: Бокшанский Василий Болеславович; Щербаков Михаил Георгиевич; Андрей Юрьевич Руденко; Ерохин Владимир Афанасьевич
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: blasting of industrial explosives with use of optical and electric initiation aids. SUBSTANCE: procedure can be used in any branch of industry which employs explosives. Procedure of initiation of industrial explosives consists in wiring of explosion circuit that incorporates light- sensitive initiated explosive, light guide to which initiation electric pulse of current with specified amplitude and duration is fed from low-capacity power supply source to blast industrial explosives with the use of detonation caused by initiated light-sensitive explosive that is deposited directly on light-emitting pad of light guide. Objective of invention lies in development of method of supply of light pulse to used charges, in simplified structural implementation and reduced energy consumption by explosion circuit, in raised reliability and safety of blasting operations. EFFECT: raised reliability of transmission of light signal. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способу инициирования для подрыва промышленных взрывчатых веществ (ВВ) с использованием оптических и электрических средств инициирования и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, применяющих ВВ, например в горно-добывающей промышленности, строительной отрасли, аварийно-спасательной службе и т.д. The invention relates to an initiation method for detonating industrial explosives (BB) using optical and electrical initiation means and can be used in various sectors of the national economy using explosives, for example, in the mining industry, the construction industry, the emergency services, etc. d.

Известны система электровзрывания зарядов и способы соединения и инициирования взрывной цепи, когда реакция горения или взрывчатого превращения зарядов производится тепловой энергией, получаемой при прохождении электрического тока по мостику накаливания, который контактирует с инициирующим зарядом электродетонатора (Фриндляндер Л. Я. Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре. - М.: Недра, 1983, с. 57-59). A known system of electric blasting of charges and methods of connecting and initiating an explosive circuit, when the reaction of combustion or explosive transformation of charges is produced by thermal energy, obtained by passing an electric current through an incandescent bridge, which comes in contact with the initiating charge of an electric detonator (L. Fryndlyander. Handbook of shooting and explosive equipment - M .: Nedra, 1983, p. 57-59).

Основным недостатком электрических способов взрывания является возможность несанкционированного взрыва, приводящего к несчастным случаям и авариям, вследствие воздействия какого-либо высокочастотного сигнала, статического электричества и токов наводки. Для повышения уровня электрозащищенности используют электростатическую защиту, а также величины безопасного тока. Однако электростатическая защита эффективна лишь в определенных пределах, а увеличение безопасного тока ограничено возможностями источников питания и возрастанием величины тока возбуждения реакции. The main disadvantage of electric methods of blasting is the possibility of an unauthorized explosion, leading to accidents and accidents due to the influence of any high-frequency signal, static electricity and pick-up currents. To increase the level of electrical protection, electrostatic protection is used, as well as the values of safe current. However, electrostatic protection is effective only within certain limits, and the increase in safe current is limited by the capabilities of power sources and the increase in the magnitude of the reaction excitation current.

Другими недостатками электровзрывания, приводящими к удорожанию стоимости проведения работ, являются: необходимость содержания большого количества контрольно-измерительной аппаратуры и обслуживающего персонала, следящего за ее состоянием; монтаж ведется в специальной одежде, не дающей искрений, т.е. разрядов статического электричества; измерение сопротивления или проверку токопроводимости электровзрывной цепи выполняют с безопасного расстояния и после удаления людей в безопасное место; монтаж взрывной цепи ведут в такой последовательности, чтобы электровзрывная цепь была постоянно замкнута. При монтаже взрывной цепи специальные зажимы должны создавать надежный контакт между проводниками, предохранять от искренний при прохождении тока в цепи и изолировать взрывную цепь от блуждающих токов. Невозможность ведения работ при повышенных ионизации воздуха и влажности (вблизи линии электропередач). В случае подрыва в глубоких скважинах воздействие взрыва приводит к повреждению кабеля, его обрыву, а несанкционированное срабатывание - к потере скважины или ее продолжительному ремонту. Опускание аппаратов на большую глубину приводит к значительному трению спускаемых аппаратов о стенки обсадной колонны и в случае применения бескорпусных перфораторов приводит к повреждению, обрыву или сходу детонирующего шнура (ДШ) с седловин зарядов, что приводит к отказу или неполному срабатыванию. Other disadvantages of electric blasting, leading to a rise in the cost of work, are: the need to maintain a large number of instrumentation and maintenance personnel that monitor its condition; installation is carried out in special clothing that does not give sparks, i.e. discharges of static electricity; resistance measurement or conductivity testing of an electric explosion circuit is carried out from a safe distance and after people are removed to a safe place; installation of the explosive circuit is carried out in such a sequence that the electric explosion circuit is constantly closed. When mounting the explosive circuit, special clamps must create reliable contact between the conductors, protect against sincerity when current flows in the circuit, and isolate the explosive circuit from stray currents. Inability to work with increased ionization of air and humidity (near power lines). In the event of a detonation in deep wells, the effect of the explosion leads to damage to the cable, its breakage, and unauthorized operation leads to loss of the well or its lengthy repair. Lowering the devices to a greater depth leads to significant friction of the descent devices on the casing walls and, in the case of open-hole perforators, leads to damage, breakage, or the detonating cord (LH) from the saddles of charges, which leads to failure or incomplete operation.

Известен способ инициирования пространственно разнесенных взрываемых зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую лазер, заряды, оптическое волокно в качестве светового тракта, которое выполнено связывающим заряды с выходом лазера для передачи лазерной энергии вдоль продольной оси оптического волокна для детонации подрываемых зарядов посредством передаваемой оптической энергии (US, патент 3812783, кл. F 42 С 13/02, F 42 В 1/04, 1974). A known method of initiating spatially separated exploded charges, according to which an explosive circuit is mounted, including a laser, charges, an optical fiber as a light path, which is made by connecting charges to the laser output to transmit laser energy along the longitudinal axis of the optical fiber to detonate detonated charges by means of transmitted optical energy (US patent 3812783, class F 42 C 13/02, F 42 B 1/04, 1974).

Основными недостатками известного решения по указанному прототипу являются: большое количество световедущих жил и оптический распределитель, высокая себестоимость лазерного излучателя (в том числе и полупроводникового), оптического волокна и узлов стыковки с ним (лазера и светочувствительного ВВ), конструктивная сложность и связанная с ней ненадежность лазера и оптических компонентов, громоздкость всей конструкции, высокое энергопотребление, необходимость в общем случае использовать внешнюю электрическую сеть для питания. The main disadvantages of the known solution for this prototype are: a large number of light-guiding veins and an optical distributor, the high cost of a laser emitter (including a semiconductor), optical fiber and docking nodes (laser and photosensitive explosive), structural complexity and the associated unreliability laser and optical components, the bulkiness of the entire structure, high power consumption, the need in general to use an external electrical network for power.

Наиболее близким по отношению к заявленному является способ инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, который непосредственно контактирует с инициируемым ВВ (см. заявка ФРГ 2712168, кл. F 42 С 13/02, 1977). Closest to the claimed is a method of initiating charges, according to which an explosive circuit is mounted, comprising a fuse with a flaming element in the form of a light source that directly contacts the initiated explosive (see application FRG 2712168, class F 42 C 13/02, 1977 )

Недостатком данного решения являются недостаточная надежность известного способа, высокая стоимость составных компонентов, а также сложность с обеспечением питания при больших длинах кабелей, соединяющих патрон и пульт управления. The disadvantage of this solution is the lack of reliability of the known method, the high cost of the component components, as well as the difficulty in providing power for large cable lengths connecting the cartridge and the control panel.

Задачей изобретения является разработка способа для подачи светового импульса используемым зарядам, упрощение конструктивного исполнения и энергопотребления взрывной цепи, повышение надежности и безопасности при проведении взрывных работ. The objective of the invention is to develop a method for delivering a light pulse to the charges used, simplifying the design and power consumption of the explosive circuit, increasing reliability and safety during blasting.

Цель изобретения направлена на устранение недостатков, присущих известным способам взрывания зарядов, и решение поставленной задачи, а именно повышение надежности передачи светового сигнала за счет упрощения взрывной цепи. The purpose of the invention is aimed at eliminating the disadvantages inherent in known methods of blasting charges, and solving the problem, namely increasing the reliability of transmission of a light signal by simplifying the explosive circuit.

Поставленная задача достигается тем, что при использовании способа инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, который непосредственно контактирует с инициируемым ВВ, в качестве источника света используют светодиод, работающий в импульсном режиме, а в качестве инициируемого ВВ применяют светочувствительное ВВ, которое непосредственно наносят на излучающую площадку светодиода, тем самым исключая сложную юстировку всей аппаратуры, а также использование дорогого и хрупкого оптического волокна, узлов стыковки с ним излучателя и ВВ. This object is achieved in that when using the method of initiating charges, according to which an explosive circuit is mounted, including a fuse with a flaming element in the form of a light source that directly contacts the initiated explosive, a pulsed LED is used as the light source, and as initiated explosive use a photosensitive explosive, which is directly applied to the emitting area of the LED, thereby eliminating the complex alignment of the entire equipment, as well as the use of expensive and fragile optical fiber, nodes connecting the emitter and explosives to it.

Поставленная задача достигается также тем, что малые размеры излучающей площадки светодиода, а также высокая яркость свечения в импульсном режиме подачи тока обеспечивают плотность оптической энергии, необходимую для надежного срабатывания светочувствительного вещества. Поставленная задача достигается также тем, что благодаря высокому кпд светодиода для обеспечения заданного светового импульса требуется незначительная электрическая мощность, т.е. достигается высокая экономичность, позволяющая использовать автономный источник питания (аккумулятор, батарейку) и отказаться от использования внешней электросети (источника помех). Задача достигается также простотой изготовления взрывной цепи, при этом светочувствительное ВВ, находящееся в пастообразном состоянии, наносят на светоизлучающую площадку светодиода, после чего всю конструкцию подвергают сушке. The task is also achieved by the fact that the small size of the emitting area of the LED, as well as the high brightness in the pulsed mode of current supply, provide the optical energy density necessary for reliable operation of the photosensitive substance. The task is also achieved by the fact that due to the high efficiency of the LED, insignificant electric power is required to ensure a given light pulse, i.e. high cost-effectiveness is achieved, allowing the use of an autonomous power source (battery, battery) and to abandon the use of an external electrical network (interference source). The task is also achieved by the simplicity of manufacturing the explosive circuit, while the photosensitive explosive, which is in a pasty state, is applied to the light-emitting area of the LED, after which the whole structure is dried.

Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена структурная схема взрывной цепи, иллюстрирующая предлагаемый способ подрыва светочувствительного ВВ с помощью светодиода;
- на фиг.2 представлена функциональная схема светодиода с нанесенным на его светоизлучающую площадку светочувствительным ВВ.The invention is illustrated by drawings, where:
- figure 1 presents a structural diagram of an explosive circuit illustrating the proposed method of detonating a photosensitive explosive using an LED;
- figure 2 presents the functional diagram of the LED with a light-sensitive explosive deposited on its light-emitting area.

В соответствии с фиг.1 источник электрической энергии 1, в качестве которого используется аккумуляторная батарея (для электрической развязки с промышленной электросетью), осуществляет питание электронной схемы 2 формирования импульса тока на взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, в качестве которого применяют светодиод. При этом схема осуществляет накопление электрической энергии с помощью встроенного конденсатора. При подаче внешней команды подрыва на электронную схему 2 последняя обеспечивает импульс электрического тока с заданными амплитудой и длительностью через светодиод 3 путем разряда встроенного накопительного конденсатора через его p-n - переход. В результате светоизлучающая площадка светодиода 3 формирует импульс оптической энергии, пространственная и временная плотность которой обеспечивает надежное инициирование светочувствительного ВВ 4, которое непосредственно нанесено на светоизлучающую площадку светодиода. In accordance with figure 1, the source of electrical energy 1, which is used as a rechargeable battery (for electrical isolation with an industrial power grid), provides power to the electronic circuit 2 for generating a current pulse to a fuse with a flaming element in the form of a light source, which is used as an LED. In this case, the circuit carries out the accumulation of electrical energy using the built-in capacitor. When an external detonating command is applied to the electronic circuit 2, the latter provides an electric current pulse with a given amplitude and duration through the LED 3 by discharging the built-in storage capacitor through its p-n junction. As a result, the light-emitting area of the LED 3 forms a pulse of optical energy, the spatial and temporal density of which ensures reliable initiation of the photosensitive explosive 4, which is directly deposited on the light-emitting area of the LED.

В соответствии с фиг.2 светочувствительное ВВ 4 наносится на светодиод 3 таким образом, что обеспечивается непосредственный оптический и механический контакты со светоизлучающей площадкой 5. При этом не нарушается цепь протекания инициирующего импульсного тока светодиода 3, которую составляют токоподводящие выводы 6, золотая нить 7 и металлическое основание 8. Таким образом, используются только два токоподводящих вывода 6, один из которых электрически соединен со светоизлучающей площадкой через металлическое основание 8, а второй - посредством золотой нити 7. In accordance with figure 2, the photosensitive BB 4 is applied to the LED 3 in such a way that direct optical and mechanical contacts are made with the light emitting pad 5. In this case, the flow path of the initiating pulsed current of the LED 3, which is comprised of the lead leads 6, the gold thread 7 and metal base 8. Thus, only two current-carrying terminals 6 are used, one of which is electrically connected to the light-emitting area through the metal base 8, and the second via Tweed Gold Thread 7.

На начальном этапе изготовления взрывной цепи светодиод 3 - светочувствительное ВВ 4 последнее находится в пастообразном состоянии, и его наносят на светоизлучающую площадку 5 светодиода 3, после чего всю конструкцию подвергают сушке. At the initial stage of manufacturing the explosive circuit, LED 3 — photosensitive BB 4 — is in a pasty state, and it is applied to the light-emitting area 5 of LED 3, after which the entire structure is dried.

Claims

1. A method of initiating charges, according to which an explosive circuit is mounted, comprising a fuse with a flaming element in the form of a light source, which is in direct contact with an initiating explosive (BB), characterized in that the pulse-emitting diode is used as a light source, and As the initiating explosive, a photosensitive explosive is used, which is directly applied to the light-emitting area of the LED.

2. The method according to claim 1, characterized in that in order to provide the optical energy required to detonate the photosensitive explosive, pulsed current with a given amplitude and pulse duration is passed through the LED.

3. The method according to claim 1, characterized in that the photosensitive explosive, which is in a pasty state at the stage of manufacture of the explosive circuit of the LED - BB, is applied to the light-emitting area of the LED, after which the whole structure is dried.