Беспроводные детонаторы с определением состояния и их использование

Беспроводные детонаторы с определением состояния и их использование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области детонаторов и соответствующих компонентов, и способов взрывных работ с использованием таких устройств. В частности, изобретение относится к сборкам детонатора, которые по существу не содержат физических соединений с соответствующей взрывной машинкой, и к улучшениям безопасности таких сборок беспроводного детонатора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При проведении горных работ эффективная фрагментация и разрушение горной породы, используя заряды взрывчатого вещества, требуют значительного навыка и экспертизы. При проведении большинства горных работ заряды взрывчатого вещества размещают в соответствующих количествах в заданных положениях горной породы. Заряды взрывчатого вещества затем активируют с помощью детонаторов, имеющих заданные значения задержки, таким образом обеспечивая желательную структуру взрыва и фрагментации горной породы. Традиционно сигналы передают в детонаторы от соответствующей взрывной машинки через неэлектрические системы, используя детонирующий шнур малой энергии (LEDC, ДШМЭ) или ударную трубку. Электрические детонаторы также используются с определенным успехом. Электрические детонаторы обычно соединяют с проводом жгута и их активируют при получении простого электрического сигнала. В качестве альтернативы, электрические провода могут использоваться для передачи более сложных сигналов в и от электронных детонаторов. Например, такая передача сигналов может включать в себя сигналы «ПЕРЕВОД В СОСТОЯНИЕ ГОТОВНОСТИ», «ПЕРЕВОД В БЕЗОПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ», и инструкции времени задержки для дистанционного программирования последовательности подрыва детонаторов. Кроме того, как средство защиты детонаторы могут содержать коды подрыва и отвечать на сигналы «ПЕРЕВОД В СОСТОЯНИЕ ГОТОВНОСТИ» и «ПОДРЫВ» только по получении соответствующих кодов подрыва от взрывной машинки. Электронные детонаторы могут быть запрограммированы с временной задержкой с точностью до 1 мс или меньше.

Установка проводной компоновки для взрыва подразумевает правильное расположение зарядов взрывчатого вещества в скважинах в горной породе и правильное соединение проводов между соответствующей взрывной машинкой и детонаторами. Этот процесс часто является трудоемким и сильно зависит от точности и добросовестности оператора взрывных работ. Важно, чтобы оператор взрывных работ обеспечил соответствующую взаимосвязь детонаторов со взрывной машинкой для передачи сигнала таким образом, чтобы взрывная машинка, по меньшей мере, могла передавать командные сигналы для управления каждым детонатором и поочередно приводить в действие каждый заряд взрывчатого вещества. Неправильные физические соединения между компонентами взрывной компоновки могут привести к потере связи между взрывными машинками и детонаторами, с неизбежными проблемами в отношении безопасности. Требуется уделять особое внимание, чтобы провода были уложены между детонаторами и соответствующей взрывной машинкой без разрывов, зацепок, повреждений или других помех, которые могут помешать правильному управлению и работе каждого детонатора через подключенную взрывную машинку.

Системы беспроводного детонатора предлагают потенциал для исключения этих проблем, таким образом повышая уровень безопасности и/или эффективность работы на месте проведения взрывных работ. Благодаря исключению использования физических соединений (например, электрических проводов, ударных трубок, LEDC или оптических кабелей) между детонаторами и другими компонентами на месте проведения взрывных работ (например, взрывными машинками), уменьшается вероятность построения неправильной структуры взрывной компоновки. Беспроводные детонаторы и соответствующие системы беспроводного детонатора также в большей степени пригодны для применения при проведении автоматизированных горных разработок, с установкой детонаторов и соответствующих взрывчатых зарядов с использованием роботов в полевых условиях, поскольку беспроводные детонаторы исключают проблему сложности «обвязки» линии жгутов в месте проведения взрывных работ.

Однако, разработка систем беспроводного подрыва представляет значительные технические проблемы, связанные с обеспечением безопасности. Например, прямое отличие от традиционных электронных детонаторов которые «включают» для приема командных сигналов, только после соединения провода жгута в месте проведения взрывных работ, каждый беспроводный детонатор должен содержать свой собственный независимый или внутренний источник питания («рабочий источник питания») достаточный для питания средства приема, обработки и, в случае необходимости, передачи беспроводных сигналов в месте проведения взрывных работ. Просто наличие этого рабочего источника питания само по себе представляет неотъемлемый риск непреднамеренной активации беспроводных детонаторов. Например, случайное или несоответствующее подключение рабочего электрического питания к схеме подрыва во время транспортировки и хранения может привести к непреднамеренной активации детонатора.

Кроме того, поскольку питание беспроводных детонаторов «постоянно» включено, они подвергаются риску приема или срабатывания по несоответствующим или ложным командным сигналам в месте проведения взрывных работ, даже до их размещения в месте проведения взрывных работ. Таким образом, в уровне техники сохраняется большая потребность повышения уровня безопасности взрывных систем, в которых используются электронные детонаторы и, в частности, в беспроводных системах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения, по меньшей мере, в предпочтительных вариантах осуществления, состоит в том, чтобы предоставить сборку беспроводного детонатора с повышенным уровнем безопасности.

Другая цель настоящего изобретения, по меньшей мере, в предпочтительных вариантах осуществления состоит в том, чтобы предоставить способ подрыва одного или больше электронных детонаторов в месте проведения взрывных работ.

В некоторых примерных вариантах выполнения предусмотрена сборка беспроводного детонатора для использования в связи со взрывной машинкой, которая передает, по меньшей мере, один беспроводный командный сигнал в беспроводной детонатор, сборка беспроводного детонатора, содержащая:

детонатор, содержащий оболочку и основной заряд для активации; модуль приема и обработки командного сигнала для приема и обработки, по меньшей мере, одного беспроводного командного сигнала от взрывной машинки;

по меньшей мере, один датчик состояния, предназначенный для определения, по меньшей мере, одного состояния окружающей среды в непосредственной близости к сборке беспроводного детонатора; и

модуль активации/деактивации, который делает сборку беспроводного детонатора способной к активации в ответ на командный сигнал «ПОДРЫВ» только, когда, по меньшей мере, один датчик состояния определяет, что, по меньшей мере, одно состояние окружающей среды попадает в пределы заданных параметров, соответствующих для подрыва сборки беспроводного детонатора, в противном случае поддерживается безопасный режим, в котором невозможен прием и/или ответ на командный сигнал «ПОДРЫВ».

В дальнейших примерных вариантах выполнения предусматриваются способы подрыва горной породы, в которой предварительно были высверлены отверстия, способы, содержащие этапы:

1) назначают для каждой скважины, по меньшей мере, одну сборку беспроводного детонатора, как описано здесь;

2) в случае необходимости, используют портативное устройство или регистратор для обмена данными с каждой назначенной сборкой беспроводного детонатора для считывания и/или программирования данных в каждом детонаторе;

3) соединяют каждый детонатор с зарядом взрывчатого вещества для формирования инициирующего заряда;

4) проталкивают или опускают каждый инициирующий заряд в скважину;

5) загружают взрывчатое вещество в каждую скважину;

6) в случае необходимости, выполняют забивку каждой скважины;

7) передают беспроводные командные сигналы для управления и «ПОДРЫВА» каждого детонатора;

в котором в любое время способ дополнительно содержит: определяют, по меньшей мере, один из параметров состояния окружающей среды в непосредственной близости к каждой сборке беспроводного детонатора, каждую сборку делают неспособной к активации в любое время, если, по меньшей мере, одно состояние окружающей среды находится за пределами или переходит за пределы заданных состояний для подрыва.

В дополнительных примерных вариантах выполнения предусматривают для беспроводного электронного инициирующего заряда, предназначенного для использования совместно со взрывной машинкой, упомянутую взрывную машинку, управляющую упомянутым беспроводным электронным инициирующим зарядом через, по меньшей мере, один беспроводной командный сигнал, беспроводной электронный инициирующий заряд, содержащий:

сборку беспроводного детонатора, как описано здесь;

заряд взрывчатого вещества, функционально взаимосвязанный с упомянутым детонатором, таким образом, что активация упомянутого контура основного заряда вызывает активацию упомянутого заряда взрывчатого вещества;

упомянутый модуль приема и обработки командного сигнала, сообщающийся с возможностью передачи сигнала с упомянутым детонатором так, что после получении командного сигнала ПОДРЫВ упомянутым модулем приема и обработки командного сигнала упомянутый основной заряд и, таким образом, упомянутый заряд взрывчатого вещества активируется при условии, что упомянутый, по меньшей мере, один из датчиков состояния определяет параметры состояния окружающей среды, которые попадают в пределы заданных параметров, соответствующих подрыву.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

Модуль активации/деактивации: относится к любой части сборки беспроводного детонатора, как описано здесь, которая выполнена с возможностью, с помощью любого средства, активировать и/или деактивировать сборку беспроводного детонатора, по меньшей мере, с точки зрения ее возможности принимать и/или отвечать на беспроводный командный сигнал «ПОДРЫВ». Модуль активации/деактивации работает совместно с одним или больше датчиками состояния сборки беспроводного детонатора для активации этой сборки (или для поддержания сборки активной) для подрыва детонатора, если благоприятные или соответствующие условия окружающей среды были детектированы в непосредственной близости к сборке беспроводного детонатора, и/или деактивации сборки (или поддержания сборки в неактивном «безопасном» режиме), когда неблагоприятные или неподходящие условия окружающей среды были детектированы в непосредственной близости к сборке беспроводного детонатора. Модуль активации/деактивации может представлять собой отдельное электронное устройство, интегральную схему или сборку электронного устройства (устройств) и/или интегральных схем.

Событие автоматизированного/автоматического подрыва: охватывает все способы и системы подрыва, которые выполнены с возможностью их установки через удаленное средство, например, используя роботизированные системы, в месте проведения взрывных работ. Таким образом, операторы взрывных работ могут устанавливать систему подрыва, включающую в себя массив детонаторов и зарядов взрывчатого вещества, на месте проведения взрывных работ из удаленного местоположения, и управлять роботизированными системами для установки системы подрыва без необходимости находиться рядом с местом проведения взрывных работ.

Основной заряд: относится к любой отдельной части взрывчатого материала в непосредственной близости к другим компонентам детонатора и взаимосвязанный с этими компонентами таким образом, что обеспечивается возможность активации взрывчатого материала при получении соответствующих сигналов от других компонентов. Такой основной заряд может содержаться в основном корпусе детонатора или в качестве альтернативы может быть расположен рядом с основным корпусом детонатора. Основной заряд может использоваться для подачи выходной мощности к внешнему заряду взрывчатых веществ для инициализации внешнего заряда взрывчатых веществ, например в промежуточном заряде или инициирующем заряде.

Взрывная машинка: относится к любому устройству, которое выполнено с возможностью сообщаться с передачей сигнала с электронными детонаторами, например, для передачи сигналов «ПЕРЕВОД В СОСТОЯНИЕ ГОТОВНОСТИ», «ПЕРЕВОД В БЕЗОПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ» и «ПОДРЫВ» в детонатор и/или для программирования детонаторов с установкой времени задержки и/или кодов подрыва. Взрывная машинка также может быть выполнена с возможностью приема информации, такой как значение времени задержки, коды подрыва или данные, относящиеся к условиям окружающей среды, непосредственно от детонатора, или это может быть выполнено через промежуточное устройство, такое как регистратор, для сбора информации детонатора и передачи этой информации во взрывную машинку.

«Промежуточный заряд» и «инициирующий заряд»: промежуточный заряд относится к любой части взрывчатого материала, который, будучи взаимосвязанным с детонатором, трансформирует инициирующий заряд таким образом, что взрывчатый материал активируется или воспламеняется после приема энергии в результате активации основного заряда. В свою очередь, если инициирующий заряд взаимосвязан с дополнительным взрывчатым материалом в форме заряда взрывчатого вещества, например в скважине, активация части взрывчатого материала в инициирующем заряде может привести к активации или воспламенению заряда взрывчатого вещества, предназначенного для фрагментации горных пород, окружающих скважину.

Центральная командная станция: относится к любому устройству, которое передает сигналы через передачу радиосигнала или путем непосредственного соединения с одной или больше взрывными машинками. Передаваемые сигналы могут быть кодированными или зашифрованными. Типично, центральная взрывная станция позволяет выполнять радиосвязь с множеством взрывных машинок из места положения, удаленного от места проведения взрывных работ.

Заряд/заряжание: относится к процессу подачи электроэнергии от источника питания для заряда устройства накопителя с целью увеличения количества электрического заряда, сохраненного устройством накопителем заряда. Как требуется в выбранных вариантах осуществления, заряд в устройстве накопителя заряда может существенно превосходить пороговое значение таким образом, что разряд устройства накопителя заряда через контур подрыва приводит к активации основного заряда, взаимосвязанного с контуром подрыва.

Устройство сохранения заряда: относится к любому устройству, выполненному с возможностью сохранения электрического заряда.

Такое устройство может включать в себя, например, конденсатор, диод, перезаряжаемую батарею или активируемую батарею. По меньшей мере, в предпочтительных вариантах осуществления, разность потенциалов электрической энергии, используемой для заряда устройства накопителя заряда, меньше или существенно меньше, чем разность потенциалов электрической энергии после разряда устройства сохранения заряда в контур подрыва. Таким образом, устройство сохранения заряда может действовать как умножитель напряжения, в котором устройство обеспечивает генерирование напряжения, которое превышает заданное пороговое значение, для активации основного заряда, соединенного с контуром подрыва.

Часы: охватывает любые часы, пригодные для использования, в связи с беспроводным детонатором, в соответствии с изобретением, например для обратного подсчета окна размещения, временного окна для подрыва или времени задержки. В частности, в особенно предпочтительных вариантах осуществления, термин «часы» относится к кварцевым часам, например, содержащим колеблющийся кристалл кварца хорошо известного, типа, например, как в обычных кварцевых часах и устройствах для измерения времени. Кварцевые часы позволяют особенно точно измерять моменты времени, в соответствии с предпочтительным аспектом изобретения. Для наиболее сложных вариантов подрыва, устройство беспроводного детонатора также может охватывать атомные часы, встроенные в микросхему (представлены здесь по ссылке

http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/chipscale-atomic-clock/)

Окно размещения: относится к любому периоду времени, который может быть запрограммирован в беспроводном электронном детонаторе, как описано здесь, в пределах которого датчики являются неработающими, или, по меньшей мере, сборка беспроводного детонатора не отвечает на сигналы таких датчиков состояния. Например, окно размещения может позволять транспортировать или размещать сборку беспроводного детонатора на месте выполнения взрывных работ, без усложнений, связанных с мониторингом окружающей среды.

Электромагнитная энергия: охватывает энергию всех длин волн электромагнитного спектра. Это включает в себя длины волн участков электромагнитного спектра γ-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, видимого света, инфракрасного света, микроволнового излучения и радиоволн, включая в себя УВЧ, УКВ, короткие волны, средние волны, длинные волны, VLF и ULF. В предпочтительных вариантах осуществления используют длины волн в диапазоне радиоволн, видимого света или микроволн электромагнитного спектра.

Условие окружающей среды: относится к любому параметру, условию или измеримому состоянию среды или материалов, вообще, или в непосредственной близости к сборке беспроводного детонатора, как описано здесь. Такие параметры, условия или состояния могут включать в себя один или больше из следующего неограничительного списка: видимый свет, другое электромагнитное излучение, температуру, влажность, содержание влаги, плотность окружающего материала, давления, вибрации, ускорение, движение и т.д., которые детектируются одним или больше датчиками состояния сборки беспроводного детонатора. Для того чтобы сделать сборку беспроводного детонатора «активной» для приема и обработки командного сигнала «ПОДРЫВ» во взаимосвязанном с ним или представляющим его компонент детонаторе, измеряемое состояние (состояния) окружающей среды должно удовлетворять заданным параметрам, которые являются соответствующими или были заранее одобрены для подрыва. Такие параметры, измеряемые с помощью датчиков состояния, могут потребовать нулевых или близких к нулю показаний датчиков состояния (например, отсутствие или почти полное отсутствие вибрации, ускорения или движения), или может потребоваться, чтобы они находились на определенном значении или очень близко к нему (например, точное значение содержания влаги) или может потребоваться, чтобы они превышали или не превышали заданное пороговое значение (например, соответствующий низкий уровень света в заданное время, или количество света, полученное в течение заданного периода времени). В дополнительных вариантах осуществления определяемые условия окружающей среды могут попадать в пределы одобренного или заданного диапазона параметров для подрыва (например, условие плотности, обозначающее, что сборка беспроводного детонатора соответствующим образом окружена взрывчатым материалом и/или забоечным материалом). Таким образом, такие заданные условия окружающей среды могут быть ограничены в определенных пределах или строго заданными параметрами, или могут относиться к диапазону параметров, которые считаются соответствующими для подрыва, и, в случае необходимости, с учетом условий на месте выполнения взрывных работ. Кроме того, такие условия окружающей среды могут определяться в один момент времени, в нескольких соответствующих случаях или непрерывно в течение определенного периода перед тем, как будет сделана оценка в отношении, удовлетворяют ли эти условия требованиям конкретных параметров, необходимых для определенного подрыва.

Портативное устройство или регистрирующее устройство: включает в себя любое устройство, выполненное с возможностью записи информации, относящейся к детонатору на месте подрыва. Предпочтительно, регистрирующее устройство также может записывать дополнительную информацию такую как, например, идентификационные коды каждого детонатора, информацию, относящуюся к окружающей среде детонатора, природу взрывчатого заряда, соединенного с детонатором и т.д. В выбранных вариантах осуществления регистрирующее устройство может формировать интегральную часть взрывной машинки или, в качестве альтернативы, может относиться к отдельному устройству, такому как, например, портативный программируемый модуль, содержащий средство памяти для сохранения данных, относящихся к каждому детонатору, таких как данные, относящиеся к условиям окружающей среды, и, предпочтительно, средство для передачи этих данных в центральную командную станцию или в одну или больше взрывных машинок. Функция, регистрирующая устройства, также может состоять в считывании ID детонатора/сборки таким образом, что детонатор может быть «найден» по связанной с ним взрывной машинке, и может иметь команды, такие как команда «ПОДРЫВ», направляемые в него соответствующим образом.

В непосредственной близости: относится к области или объему, вокруг сборки беспроводного детонатора, содержащему горные породы, воду, воздух и любые другие материалы, которые составляют окружающую среду, находящуюся вокруг или окружающую беспроводный детонатор. Например, непосредственная близость может включать в себя все материалы в пределах 1 см, 10 см, l м, 5 м или 20 м, или больше от внешних поверхностей сборки беспроводного детонатора и ее компонентов, или может, в других вариантах осуществления, включать в себя только материалы, контактирующие с внешней или внутренней поверхностями сборки беспроводного детонатора.

Ядерный микроисточник питания: относится к любому источнику питания, пригодному для подачи питания в рабочие схемы, схемы для передачи данных или контуры подрыва детонатора или сборки беспроводного детонатора, в соответствии с настоящим изобретением. Природа ядерного материала в устройстве является переменной и может включать в себя, например, батарею на основе трития.

Пассивный источник питания: включает в себя любой электрический источник питания, который не обеспечивает подачу питания непрерывно, но скорее обеспечивает подачу питания, когда его индуцируют с этой целью, используя внешний стимул. Такие источники питания включают в себя, но без ограничения, диод, конденсатор, перезаряжаемую батарею или активируемую батарею. Предпочтительно, пассивный источник питания представляет собой источник питания, который может быть легко заряжен или разряжен, в соответствии с принятой энергией и другими сигналами. Предпочтительно пассивный источник питания представляет собой конденсатор.

Источник питания: относится к любому источнику питания, который может обеспечить непрерывную, постоянную, прерывистую или избирательную подачу электрической энергии. Такое определение охватывает устройства, которые направляют ток, такие как батарея, или устройство, которое обеспечивает постоянный или переменный ток. Типично, источник питания обеспечивает энергию для средства приема и/или обработки командного сигнала для обеспечения возможности надежного приема и интерпретации командных сигналов, получаемых из взрывной машинки.

Предпочтительно: идентифицирует предпочтительные свойства изобретения. Если только не будет указано другое, термин предпочтительно относится к предпочтительным свойствам самых широких вариантов осуществления изобретения, которые определены, например, независимыми пунктами формулы изобретения и другими изобретениями, раскрытыми здесь.

Датчик состояния: относится к любому компоненту или устройству, которое выполнено с возможностью выполнять измерения или проводить анализ в условиях для параметра окружающей среды, например, выбранного из, но без ограничений: видимый свет, другое электромагнитное излучение, температура, влажность, содержание влаги, давление, плотность окружающего материала, вибрация окружающего материала, ускорение датчика, в ответ на движение, движение и т.д. Например, датчик состояния температуры мог бы включать в себя термометр, предпочтительно с некоторым средством для получения данных температуры и для передачи таких данных в другой компонент или устройство. Пример датчика состояния вибрации мог бы включать в себя акселерометр, датчик вибрации или уровень. Пример датчика плотности может включать в себя устройство для излучения и/или приема акустической энергии для оценки плотности окружающей или находящейся в непосредственной близости среды в датчиках (например, для оценки, содержит ли среда горную породу, гравий, землю, воду, воздух и т.д.).

Приставка: относится к любому устройству, формирующему часть сборки беспроводного детонатора, которая выполнена с возможностью размещения на или рядом с поверхностью грунта, когда сборка беспроводного детонатора используется на месте выполнения взрывных работ во взаимосвязи со скважиной и зарядом взрывчатого вещества, расположенным в нем. Приставки типично располагаются над грунтом или, по меньшей мере, в положении в или рядом со скважиной, которое в большей степени подходит для приема и/или передачи беспроводных сигналов, и для перенаправления этих сигналов в детонатор, находящийся внутри скважины. В предпочтительных вариантах осуществления каждая приставка содержит один или больше выбранных компонентов беспроводного детонатора, в соответствии с настоящим изобретением.

Приемопередатчик: относится к любому устройству, которое может принимать и/или передавать беспроводные сигналы. Хотя термин «приемопередатчик» традиционно охватывает устройство, которое может как передавать, так и принимать сигналы приемопередатчика, при использовании, в соответствии с настоящим изобретением, оно включает в себя устройство, которое может функционировать, исключительно, как приемник беспроводных сигналов, и не предназначено для передачи беспроводных сигналов или которое передает только ограниченные беспроводные сигналы. Например, в определенных обстоятельствах приемопередатчик может быть расположен в положении, где он может принимать сигналы от источника, но не может передавать сигналы обратно в источник или куда-либо еще. В очень специфичных вариантах осуществления, где приемопередатчик формирует часть промежуточного или инициирующего заряда, расположенного под землей, приемопередатчик может быть выполнен с возможностью принимать сигналы через горные породы от беспроводного источника, расположенного выше поверхности грунта, но может не иметь возможности передавать сигналы обратно через горную породу к поверхности. В этих обстоятельствах приемопередатчик, в случае необходимости, может иметь отключенную или отсутствующую функцию передачи сигнала. В других вариантах осуществления приемопередатчик может передать сигналы только в регистратор через непосредственное электрическое соединение или, в качестве альтернативы, через беспроводные сигналы на короткое расстояние.

Подключенные по проводам: любое физическое соединение, между любыми компонентами сборки беспроводного детонатора, как описано здесь, или между любыми компонентами или элементами устройства для подрыва, может быть выполнено через проводное соединение, выбранное из, но без ограничений, электрического провода или оптоволоконного кабеля и т.д.

Беспроводной: относится к случаю отсутствия физических проводов, кабелей или линий (таких как электрические провода, ударные трубки, LEDC, или оптические кабели), соединяющих сборку беспроводного детонатора, в соответствии с изобретением, или ее компоненты друг с другом, или соответствующие компоненты взрывного устройства, такого как взрывная машинка или источник питания. Беспроводные сигналы могут принимать любую форму, которая не содержит физических проводов, кабелей или линий, включая в себя, но без ограничений, те, которые содержат электроэнергию (включая в себя, но без ограничения радиосигналы любой частоты), акустическую энергию или магнитную индукцию, включая в себя сигналы, выделяемые из колеблющегося магнитного поля.

Беспроводной промежуточный заряд: в общем, выражение «беспроводный промежуточный заряд» или «беспроводный электронный промежуточный заряд», или «WEB», или «электронный промежуточный заряд», или «беспроводный инициирующий заряд» охватывают устройство, содержащее взрывчатый заряд, который активируется в результате активации, взаимосвязанного с ним детонатора. Промежуточный заряд может быть взаимосвязан с или содержать детонатор, наиболее предпочтительно, электронный детонатор (обычно содержащий, по меньшей мере, оболочку детонатора и основной заряд) или сборку беспроводного детонатора, как описано здесь, а также средство, обеспечивающее активацию основного заряда после приема упомянутым инициирующим зарядом сигнала «ПОДРЫВ», по меньшей мере, от одной из взаимосвязанных с ним взрывных машинок, формируя в результате инициирующий заряд. Например, такое средство для обеспечения активации может включать в себя приемопередатчик или средство приема сигнала, средство обработки сигнала, или контур подрыва, активируемый в случае приема сигнала «ПОДРЫВ». Предпочтительные компоненты беспроводного промежуточного заряда (или инициирующего заряда) могут дополнительно включать в себя средство для передачи информации, относящейся к сборке беспроводного детонатора, в другие сборки или во взрывную машинку, или средство для передачи беспроводных сигналов в другие компоненты взрывного устройства. Такое средство для передачи или перенаправления может формировать часть функции приемопередатчика. Любая сборка беспроводного детонатора, как описано здесь, может формировать часть беспроводного электронного промежуточного заряда или соответствующего инициирующего заряда, как описано здесь. Другие примеры беспроводных электронных промежуточных зарядов описаны в международной патентной публикации WO 2007/124539, опубликованной 8 ноября 2007 года, которая представлена здесь по ссылке.

Беспроводные командные сигналы: могут содержать любую форму или формы энергии, в которой «формы» энергии могут принимать любую форму, соответствующую для беспроводного соединения с детонаторами. Например, такие формы энергии могут включать в себя, но не ограничены этим, электромагнитную энергию, включающую в себя свет, инфракрасное излучение, радиоволны (включая в себя ULF) и микроволны или, в качестве альтернативы, могут принимать любую некоторую другую форму, такую как электромагнитная индукция или акустическая энергия. Кроме того, «формы» энергии могут относиться к тому же типу энергии (например, свет, инфракрасное излучение, радиоволны, микроволны и т.д.), но могут включать в себя разные длины волн или частоты энергии.

Сборка беспроводного детонатора: относится к детонатору (типично содержащему, по меньшей мере, оболочку и основной заряд), вместе с соответствующими компонентами для приема и/или обработки беспроводных сигналов, и средство для активации основного заряда или детонатора, после приема командного сигнала «ПОДРЫВ». В соответствии со сборками описанного здесь беспроводного детонатора сборки могут включать в себя дополнительные компоненты, пригодные для определения одного или больше состояний окружающей среды в непосредственной близости к сборке, и средство активации и/или деактивации функций сборки и, таким образом, возможности активации детонатора, в зависимости от этих условий окружающей среды. Компоненты, не относящиеся к детонатору, могут быть расположены в физическом контакте или в контакте с детонатором или могут быть выполнены отдельными от детонатора с проводным или беспроводным соединением для передачи данных между этими компонентами и детонатором. Другие компоненты могут быть непосредственно взаимосвязаны с детонатором в сборке или могут быть расположены в отдельном корпусе, контейнере или приставке, которые могут быть соединены с детонатором или могут быть удаленными от детонатора, но находятся в той же общей непосредственной близости (например, в пределах 100 м) от детонатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления будут описаны только в качестве примера, в которых:

на фиг. 1: показан вид в перспективе сборки беспроводной детонации в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг. 2: показан вид в перспективе беспроводного электронного инициирующего заряда в соответствии со вторым вариантом осуществления;

на фиг. 3: показан вид в разрезе беспроводного электронного инициирующего заряда по фиг. 2;

на фиг. 4: показан вид сбоку в поперечном сечении беспроводного электронного инициирующего заряда по фиг. 2; и

на фиг. 5: показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ подрыва горной породы, в которой предварительно были высверлены отверстия, в соответствии с третьим вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Системы беспроводного подрыва помогают устранить необходимость в сложных проводных системах на месте проведения взрывных работ и связанные с ними риски неправильного размещения и подключения компонентов системы подрыва. Однако развитие систем беспроводной передачи данных, при выполнении взрывных работ, представляет существенно новые проблемы для данной области промышленности, включая в себя новые проблемы, связанные с безопасностью.

На фиг. 1 показана сборка 10 беспроводного детонатора в соответствии с первым вариантом осуществления. Сборка 10 беспроводного детонатора имеет корпус 11, который содержит различные электронные компоненты (которые не видимые, но более подробно описанные ниже). Далее от конца сборки продолжается детонатор 12, имеющий вход для линии сигнала (не виден), и конец 13 активации, содержащий основной заряд (также не виден). Также на фиг. 1 показана сборка 10 беспроводного детонатора, включающая в себя датчики 15 состояния, встроенные в корпус 11 таким образом, что они могут определять, по меньшей мере, одно состояние окружающей среды, снаружи от сборки беспроводного детонатора, и передавать информацию, относящуюся к определенному состоянию окружающей среды, для обработки электронными компонентами (не показаны), которые расположены внутри корпуса.

В этом конкретном варианте осуществления датчики 15 состояния выполнены в форме детекторов света, таких как фотоэлементы. В соответствии с этим сборка 10 беспроводного детонатора по фиг. 1, в частности, пригодна для использования в описанных выше вариантах применения для поверхностных горных разработок. Неспособность датчика 15 состояния детектировать свет является представительной для сборки 10, которая размещена внутри отверстия для взрыва. И, наоборот, если один или больше из датчиков состояния детектируют свет, это представляет, что сборка 10 находится за пределами скважины.

На фиг. 2-4 показан беспроводной электронный инициирующий заряд 20, который включает в себя сборку 10 беспроводного детонатора по фиг. 1, вместе с промежуточным зарядом 21. Промежуточный заряд 21 содержит оболочку 22 для содержания взрывчатого материала 31. Подрыв основного заряда детонатора 12 приводит к взрыву взрывчатого материала 31 промежуточного заряда 21.

Как показано на фиг. 3 и 4, конец 13 активации детонатора 12 вставлен в и установлен внутри удлиненной выемки, продолжающейся внутрь взрывчатого материала, в промежуточном заряде 21. Как в частности показано на фиг. 3, детонатор 12 включает в себя основной заряд 30, который расположен внутри конца 13 активации. Когда сборка 10 и промежуточный заряд 21 собирают для формирования инициирующего заряда 20, детонатор 12 продолжается глубоко внутрь промежуточного заряда 21 и, в частности, в выемку промежуточного заряда 21. В этом положении конец 13 активации детонатора 12 и, в частности, основного заряда 30, расположен по центру, в промежуточном заряде 21 и окружен взрывчатым материалом 31, который формирует основной взрывчатый заряд инициирующего заряда 20.

На фиг. 3 и 4, в с