GT-1A 型電子雷管的研究與應(yīng)用

任泰昌，鄒志兵

(江西新余國泰特種化工有限責(zé)任公司，江西新余338018)

隨著我國對電子雷管的大力推廣應(yīng)用,電子雷管逐漸成為替代傳統(tǒng)雷管的主要產(chǎn)品。 電子雷管與電子延時控制電路相互依存,密不可分,在電子雷管發(fā)展的同時,電子延時控制電路也得到了快速發(fā)展,電子雷管的安全性能、產(chǎn)品可靠性、延期精度及使用便捷性都有了較大提升[1-6]。

1 GT-1A 型電子雷管的結(jié)構(gòu)

GT-1A 型電子雷管主要由腳線(含連接塊和注塑塞)、XA3-06 型電子延時控制電路以及基礎(chǔ)雷管組成,如圖1 所示。 電子引火藥頭完全干燥后與腳線焊接,制成具備兩線制雙向無極性組網(wǎng)通信、延期數(shù)據(jù)在線編程能力的電子引火元件,然后與基礎(chǔ)雷管通過專用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行裝配形成GT-1A 型電子雷管。 產(chǎn)品可在線檢測狀態(tài)、在線設(shè)定延期時間,還可實(shí)現(xiàn)電子延時控制電路的UID碼、電子雷管的雷管編碼及專用起爆密碼的“三碼綁定”并實(shí)時上傳,滿足對電子雷管的生產(chǎn)、運(yùn)輸及使用的全生命周期監(jiān)控。

1.1 GT-1A 型電子雷管的電子延時控制電路

GT-1A 型電子雷管與GT-1 型電子雷管的主要區(qū)別在于電子延時控制電路。 GT-1A 型電子雷管采用上海鯤程電子有限公司研制的XA3-06 型電子延時控制電路,該電子延時控制電路將內(nèi)碼長度增加,使電子雷管的管殼碼和電子延時控制電路的內(nèi)碼能夠互相轉(zhuǎn)換,避免了內(nèi)碼錯誤的產(chǎn)生,確保上報丹靈民爆系統(tǒng)的電子雷管“三碼綁定”數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定,有效避免因“三碼綁定”數(shù)據(jù)不穩(wěn)定造成的現(xiàn)場施工問題,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和用戶滿意度。

XA3-06 型電子延時控制電路采用放電管外置,能夠強(qiáng)化解保條件下的耐壓性,提高電子延時控制電路的本質(zhì)安全性,從而提高了GT-1A 型電子雷管的安全性能,可滿足多種復(fù)雜爆破環(huán)境的正常、安全使用。

1.2 工作原理

GT-1A 型電子雷管在接收到信安控制盒(GT-1A型電子雷管專用起爆器)下發(fā)的起爆指令后,電子延時控制電路的起爆開關(guān)打開并按預(yù)設(shè)的延期時間開始倒計時,當(dāng)?shù)褂嫊r為“0”時,電子延時控制電路的起爆電容開始放電,橋絲發(fā)熱引燃點(diǎn)火藥頭,點(diǎn)火藥頭產(chǎn)生的火焰沖能引爆基礎(chǔ)雷管,通過基礎(chǔ)雷管引爆炸藥,最終實(shí)現(xiàn)安全、精準(zhǔn)爆破[7-9]。

1.3 工作方式

根據(jù)爆破現(xiàn)場的實(shí)際情況,GT-1A 型電子雷管具有在線和離線兩種工作模式。 在線模式即在現(xiàn)場有網(wǎng)絡(luò)的情況下使用,而離線模式用于沒有網(wǎng)絡(luò)的爆破現(xiàn)場。 在線模式是所有準(zhǔn)備工作完成后,通過“爆破管理”手機(jī)App 軟件下載起爆密碼,然后進(jìn)行網(wǎng)路起爆;離線模式需在電子雷管發(fā)放完成后,采用爆破單位的單位卡登錄爆破單位所在省的民爆信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺,在爆破工程所在的合同欄目輸入所用雷管的編碼下載起爆密碼,然后將下載的起爆密碼文件導(dǎo)入“爆破管理”手機(jī)App 軟件或?qū)⑵鸨艽a的文件序列碼錄入到“爆破管理”手機(jī)App 軟件,然后再進(jìn)行現(xiàn)場施工。

2 GT-1A 型電子雷管綜合性能

江西新余國泰特種化工有限責(zé)任公司從2012年開始引進(jìn)“隆芯一號”電子雷管,隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用,目前已經(jīng)發(fā)展到第四代電子雷管,從延期精度、安全性能、可靠性、使用便捷性等方面都有了較大提升。 GT-1A 型電子雷管作為公司最新一代電子雷管,在投入市場應(yīng)用之前,經(jīng)過多次試驗(yàn)探究其綜合性能,確保在投入使用后安全、可靠。 參照WJ 9085—2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》對兩代電子雷管(GT-1 型電子雷管和GT-1A型電子雷管)進(jìn)行了全項(xiàng)性能檢測試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果均合格。 筆者認(rèn)為電子雷管的抗震性能、抗交流性能、抗直流性能、靜電感度、耐溫性能、抗跌落性能和延期精度是電子雷管的主要性能指標(biāo),高能起爆性能是電子雷管的安全性能指標(biāo)之一,組網(wǎng)起爆是電子雷管使用可靠性不可或缺的性能指標(biāo)[10-12]。因此,對兩種電子雷管性能試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)缦?

1)抗震性能

試驗(yàn)過程中,電子雷管未發(fā)生爆炸現(xiàn)象,在振動過程中未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松散或損壞現(xiàn)象,振動完畢后,所有雷管正常起爆。

2)抗交流性能

向電子雷管施加220 V,50 Hz 交流電壓,保持10 s,試驗(yàn)過程中,電子雷管未發(fā)生爆炸。 采用專用設(shè)備檢測雷管性能,電子雷管失效。

3)抗直流性能

向電子雷管施加恒定的直流電壓,保持10 s,試驗(yàn)過程中,電子雷管未發(fā)生爆炸。 采用專用設(shè)備檢測雷管性能,電子雷管失效。 具體試驗(yàn)參數(shù)見表1。

表1 抗直流性能試驗(yàn)參數(shù)

4)靜電感度

在充電電容為500 pF、串聯(lián)電阻為5 000 Ω、充電電壓為25 kV 和充電電容為2 000 pF、串聯(lián)電阻為0 Ω、充電電壓為8 kV 兩種試驗(yàn)條件下,分別對電子雷管逐一進(jìn)行腳線-腳線、腳線-管殼放電試驗(yàn),電子雷管未發(fā)生爆炸。

5)耐溫性能

在85 ℃的恒高溫環(huán)境中和-40 ℃的恒低溫環(huán)境中,對電子雷管進(jìn)行耐高溫、耐低溫試驗(yàn),試驗(yàn)過程中電子雷管未發(fā)生爆炸,取出后進(jìn)行起爆試驗(yàn),電子雷管正常起爆。

6)抗跌落性能

在WJ 9085—2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行導(dǎo)向跌落和自由跌落試驗(yàn),試驗(yàn)過程中電子雷管未發(fā)生爆炸,未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞現(xiàn)象,試驗(yàn)完成后進(jìn)行組網(wǎng)起爆,電子雷管正常起爆。

7)延期精度

在-20、70 ℃及常溫條件下,電子雷管延期時間應(yīng)滿足:延期時間≤150 ms 時,絕對誤差≤±1.5 ms;延期時間＞150 ms 時,相對誤差≤±1.5%。延期精度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 延期精度試驗(yàn)結(jié)果

8)高能起爆

采用高能起爆器(DBG-6 型遠(yuǎn)距離擊發(fā)器,輸出電壓不低于2 kV)對單發(fā)電子雷管進(jìn)行充電及起爆,試驗(yàn)過程中兩種電子雷管均未發(fā)生爆炸。

9)組網(wǎng)起爆試驗(yàn)

電子雷管配套的專用起爆器單臺滿載數(shù)量為400 發(fā),在起爆器滿載的試驗(yàn)條件下,分別對兩種電子雷管進(jìn)行組網(wǎng)起爆試驗(yàn),試驗(yàn)過程流暢,電子雷管均正常起爆。 理論上,GT-1A 型電子雷管專用起爆器可通過級聯(lián)的方式連接26 臺起爆器,組成一次起爆10 400 發(fā)GT-1A 型電子雷管的大型爆破網(wǎng)路。 為驗(yàn)證GT-1A 型電子雷管在級聯(lián)模式下的使用便捷性和可靠性,2 名試驗(yàn)人員采用GT-1A 型電子雷管專用起爆器通過級聯(lián)的方式聯(lián)結(jié)5 臺專用起爆器,使用2 000 發(fā)電子雷管組網(wǎng),從注冊到起爆用時5 h 完成全過程,產(chǎn)品全部正常起爆。

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,GT-1A 型電子雷管的主要性能指標(biāo)均滿足或高于WJ 9085—2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》的要求。 GT-1A 型電子雷管進(jìn)行了高能起爆試驗(yàn)(輸出電壓不低于2 kV)和組網(wǎng)起爆試驗(yàn)(起爆器滿載400 發(fā)),進(jìn)一步印證了GT-1A 型電子雷管的高安全性和高可靠性。 在抗直流性能方面,GT-1A 型電子雷管能夠承受100 V 的直流電壓10 s 不發(fā)生爆炸,GT-1 型電子雷管承受48 V 直流電壓10 s 不發(fā)生爆炸,說明GT-1A 型電子雷管的安全性能更高。 在延期精度方面,GT-1A 型電子雷管在延期時間≤150 ms時,絕對誤差≤±0.5 ms;延期時間＞150 ms 時,相對誤差≤±0.5%。 GT-1 型電子雷管延期時間≤150 ms 時,絕對誤差≤±1 ms;延期時間＞150 ms時,相對誤差≤±1%。 GT-1A 型電子雷管的延期精度更高,更適用于各類精準(zhǔn)爆破[13-17]。

3 結(jié)語

綜上所述,GT-1A 型電子雷管的結(jié)構(gòu)合理,采用的XA3-06 型電子延時控制電路安全可靠,工作方式便捷,起爆系統(tǒng)能夠滿足有網(wǎng)絡(luò)和無網(wǎng)絡(luò)爆破環(huán)境下的正常使用。 與GT-1 型電子雷管相比,GT-1A 型電子雷管在抗直流性能、延期精度及抗干擾能力方面有了較大改進(jìn),提高了電子雷管的安全性能、使用便捷性及使用可靠性,為電子雷管替代傳統(tǒng)工業(yè)雷管提供了技術(shù)支持,為產(chǎn)品的更新?lián)Q代奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。