數碼電子雷管,是一種可隨意設定並準確實現延期發火時間的新型電雷管,具有雷管發火時刻控制精度高,延期時間可靈活設定兩大技術特點。
  電子雷管的延期發火時間,由其內部的一隻微型電子晶元控制,延時控制誤差達到微秒級。對岩石爆破工程來說,數碼電子雷管實際上已達到起爆延時控制的零誤差,更為重要的是,雷管的延期時間是在爆破現場組成起爆網路后才予設定。
  

1電子雷管及其起爆系統發展簡述


  電子雷管技術的研究開發工作,大約始於20世紀80年代初,到80年代中期,電子雷管產品開始進入起爆器材市場,但總體上還處於技術與產品研究開發和應用試驗階段。1993年前後,瑞典Dynamit Nobel公司、南非AECL公司分別公布了他們的第一代電子雷管技術和相應的電子延期起爆系統,商標分別為Dynatronic和ExEx1000。在整個90年代,新型電子雷管及其起爆系統技術獲得了較快發展,兩家公司又分別於1996年、1998年公布了他們的第二代技術。
  1998年之後,為了搶佔技術和產品市場,Dynamit Nobel公司又在法國註冊了Davey Bickford公司,開發生產Daveytronic電子雷管系統,與Orica公司合資在德國註冊了精確爆破系統公司(Precision Blasting System),開發生產PBS電子雷管系統;在南非,AECL公司又開發了一種註冊商標為Electrodt的電子雷管起爆系統,還出現了SaSol礦用炸藥公司等多家開發、生產電子雷管的新公司。與此同時,全球範圍內還陸續出現了其他品牌的電子雷管系統,電子雷管技術逐漸趨於成熟和爆破工程實用化。
  

2電子雷管及其起爆系統


  電子雷管起爆系統基本上由三部分組成,即雷管、編碼器和起爆器
  
Ⅱ起爆器

  PBS電子起爆系統中的起爆器,控制整個爆破網路編程與觸發起爆。起爆器的控制邏輯比編碼器高一個級別,即起爆器能夠觸發編碼器,但編碼器卻不能觸發起爆器,起爆網路編程與觸發起爆所必須的程序命令設置在起爆器內。一隻起爆器可以管理8隻編碼器,因此,目前的PBS電子起爆系統最多組成1600發雷管的起爆網路。每個編碼器迴路的最大長度為2000m,起爆器與編碼器之間的起爆線長1000m。
  PBS電子雷管起爆網路示意起爆器通過雙絞線與編碼器連接,編碼器放在距爆區較近的位置,爆破員在距爆區安全距離處對起爆器進行編程,然後觸發整個爆破網路。起爆器會自動識別所連接的編碼器,首先將它們從休眠狀態喚醒,然後分別對各個編碼器及編碼器迴路的雷管進行檢查。起爆器從編碼器上讀取整個網路中的雷管數據,再次檢查整個起爆網路,起爆器可以檢查出每隻雷管可能出現的任何錯誤,如雷管腳線短路,雷管與編碼器正確連接與否。起爆器將檢測出的網路錯誤存入文件並列印出來,幫助爆破員找出錯誤原因和發生錯誤的位置。
  只有當編碼器與起爆器組成的系統沒有任何錯誤,且由爆破員按下相應按鈕對其確認后,起爆器才能觸發整個起爆網路。
  當出現編碼器本身的電量不足時,起爆器會向編碼器提供能量。對PBS起爆系統1600發雷管的整個網路起爆編程,可在5min內完成。
  

Ⅲ電子雷管及其起爆系統的安全性


  電子雷管用戶目前普遍關心的仍然是安全問題。電子雷管本身的安全性,主要決定於它的發火延時電路。充電晶體管和放電晶體管組成系統主發火電路,電容在微控制器控制下通過點火晶體管放電,引燃引火頭。
  就點燃雷管內引火頭的技術安全性來說,傳統延期雷管靠簡單的電阻絲通電點燃引火頭,而電子雷管的引火頭點燃,通常除靠電阻、電容、晶體管等傳統元件外,關鍵是還有一塊控制這些元件工作的可編程電子晶元。如果用數字1來表徵傳統電阻絲的點火安全度,則電子點火晶元的點火安全度則為100000。
與傳統電雷管比較,電子雷管除受電控制外,還受到一個微型控制器的控制,且在起爆網路中該微型控制器只接受起爆器發送的數字信號。
  電子雷管極其起爆系統的設計,引入了專用軟體,其發火體系是可檢測的。雷管的發火動作也是完全以軟體為基礎。在雷管製造過程中,每發雷管的元器件都要經過檢驗,檢驗時,施加於每個器件上的檢驗電壓均高於實際應用中編碼器的輸出電壓。通不過檢驗的器件,不能用於雷管生產。此外,還要對總成的電子雷管進行600V交流電、3000V靜電和50V直流電試驗。
  電子起爆系統服從「本質安全」概念。除上述電子雷管的本質安全性外,系統中的編碼器同樣具有良好的安全性,編碼器只是用來讀取數據,所以它的工作電壓和電流很小,不會出現導致雷管引火頭誤發火的電脈衝,即使不慎將傳統的電雷管接在編碼器上,也不會觸發雷管發火。此外,編碼器的軟體不含任何雷管發火的必要命令,這意味著即使編碼器出現錯誤,在炮孔外面的編碼器或其他裝置也不會使雷管發火。
  在網路中,編碼器還具備測試與分析功能,可以對雷管和起爆迴路的性能進行連續檢測,會自動識別線路中的短路情況和對安全發火構成威脅的漏電(斷路)情況,自動監測正常雷管和缺陷雷管的ID碼,並在顯示屏上將每個錯誤告知其使用者。在測試中,一旦某隻雷管出現差錯,編碼器會將這隻雷管的ID碼、它在起爆迴路中的位置和它的錯誤類別告訴使用者。只有使用者對錯誤予以糾正且在編碼器上得到確認后,整個起爆迴路才可能被觸發。
  在電子雷管起爆網路中,雷管需要複合數字信號才能組網和發火,而產生這些信號所需要的編程在起爆器內。經計算,雜散電流誤觸電子雷管發火程序的幾率是十六萬億分之一。
  

3電子雷管技術的應用效果與發展


  電子雷管技術的不斷發展與完善,其技術優越性在全球爆破界得到了越來越廣泛的認識,特別是新型電子雷管生產成本的不斷下降,其生產應用已從早期的稀有、貴重礦物開採領域擴大到普通礦山和採石場。
  電子雷管技術的推廣應用,已對電和非電雷管構成技術威脅。電子雷管實現高精度起爆時序控制,為精確爆破設計、爆破效果控制、爆破機理與過程模擬研究,提供了新的技術支持。
  
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