GT-1A 型電子雷管的研究與應用

任泰昌，鄒志兵

(江西新余國泰特種化工有限責任公司，江西新余338018)

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

1 GT-1A 型電子雷管的結構

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通信、延期數據在線編程能力的電子引火元件,然后與基礎雷管通過專用的生產設備進行裝配形成GT-1A 型電子雷管。 產品可在線檢測狀態、在線設定延期時間,還可實現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”并實時上傳,滿足對電子雷管的生產、運輸及使用的全生命周期監控。

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碼能夠互相轉換,避免了內碼錯誤的產生,確保上報丹靈民爆系統的電子雷管“三碼綁定”數據更加穩定,有效避免因“三碼綁定”數據不穩定造成的現場施工問題,提高了產品質量和用戶滿意度。

XA3-06 型電子延時控制電路采用放電管外置,能夠強化解保條件下的耐壓性,提高電子延時控制電路的本質安全性,從而提高了GT-1A 型電子雷管的安全性能,可滿足多種復雜爆破環境的正常、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)下發的起爆指令后,電子延時控制電路的起爆開關打開并按預設的延期時間開始倒計時,當倒計時為“0”時,電子延時控制電路的起爆電容開始放電,橋絲發熱引燃點火藥頭,點火藥頭產生的火焰沖能引爆基礎雷管,通過基礎雷管引爆炸藥,最終實現安全、精準爆破[7-9]。

1.3 工作方式

根據爆破現場的實際情況,GT-1A 型電子雷管具有在線和離線兩種工作模式。 在線模式即在現場有網絡的情況下使用,而離線模式用于沒有網絡的爆破現場。 在線模式是所有準備工作完成后,通過“爆破管理”手機App 軟件下載起爆密碼,然后進行網路起爆;離線模式需在電子雷管發放完成后,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絡服務平臺,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入“爆破管理”手機App 軟件或將起爆密碼的文件序列碼錄入到“爆破管理”手機App 軟件,然后再進行現場施工。

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任公司從2012年開始引進“隆芯一號”電子雷管,隨著芯片技術的不斷發展與應用,目前已經發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,在投入市場應用之前,經過多次試驗探究其綜合性能,確保在投入使用后安全、可靠。 參照WJ 9085—2015《工業數碼電子雷管》對兩代電子雷管(GT-1 型電子雷管和GT-1A型電子雷管)進行了全項性能檢測試驗,試驗結果均合格。 筆者認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,高能起爆性能是電子雷管的安全性能指標之一,組網起爆是電子雷管使用可靠性不可或缺的性能指標[10-12]。因此,對兩種電子雷管性能試驗結果匯總如下:

1)抗震性能

試驗過程中,電子雷管未發生爆炸現象,在振動過程中未出現結構松散或損壞現象,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,試驗過程中,電子雷管未發生爆炸。 采用專用設備檢測雷管性能,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,試驗過程中,電子雷管未發生爆炸。 采用專用設備檢測雷管性能,電子雷管失效。 具體試驗參數見表1。

表1 抗直流性能試驗參數

4)靜電感度

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

5)耐溫性能

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

6)抗跌落性能

在WJ 9085—2015《工業數碼電子雷管》規定的試驗條件下進行導向跌落和自由跌落試驗,試驗過程中電子雷管未發生爆炸,未出現結構損壞現象,試驗完成后進行組網起爆,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%。延期精度試驗結果見表2。

表2 延期精度試驗結果

8)高能起爆

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

9)組網起爆試驗

電子雷管配套的專用起爆器單臺滿載數量為400 發,在起爆器滿載的試驗條件下,分別對兩種電子雷管進行組網起爆試驗,試驗過程流暢,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的方式連接26 臺起爆器,組成一次起爆10 400 發GT-1A 型電子雷管的大型爆破網路。 為驗證GT-1A 型電子雷管在級聯模式下的使用便捷性和可靠性,2 名試驗人員采用GT-1A 型電子雷管專用起爆器通過級聯的方式聯結5 臺專用起爆器,使用2 000 發電子雷管組網,從注冊到起爆用時5 h 完成全過程,產品全部正常起爆。

由以上試驗數據可知,GT-1A 型電子雷管的主要性能指標均滿足或高于WJ 9085—2015《工業數碼電子雷管》的要求。 GT-1A 型電子雷管進行了高能起爆試驗(輸出電壓不低于2 kV)和組網起爆試驗(起爆器滿載400 發),進一步印證了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 不發生爆炸,GT-1 型電子雷管承受48 V 直流電壓10 s 不發生爆炸,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,更適用于各類精準爆破[13-17]。

3 結語

綜上所述,GT-1A 型電子雷管的結構合理,采用的XA3-06 型電子延時控制電路安全可靠,工作方式便捷,起爆系統能夠滿足有網絡和無網絡爆破環境下的正常使用。 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,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工業雷管提供了技術支持,為產品的更新換代奠定了堅實的基礎。