СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЗАРЯДОВ Российский патент 1998 года по МПК F42D3/04 F42D1/04 F42C13/02 

Изобретение относится к средствам подрыва промышленных взрывчатых веществ (ВВ) с использованием волновых, оптических и электрических средств инициирования и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, применяющих ВВ, например в горнодобывающей промышленности, строительной отрасли, аварийно-спасательной службе и т.д.

Известна система электровзрывания зарядов и способы соединения и инициирования взрывной линии, когда реакция горения или взрывчатого превращения зарядов производится тепловой энергией, получаемой при прохождении электрического тока по мостику накаливания, который контактирует с инициирующим зарядом электродетонаторов [1].

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.

Другими недостатками электровзрывания, приводящими к удорожанию стоимости проведения работ являются: необходимость держать большое количество контрольно-измерительной аппаратуры и обслуживающий персонал, следящий за ее состоянием; монтаж ведется в специальной одежде, не дающей искренний, то есть разрядов статического электричества; измерение сопротивления или проверку токопроводимости электровзрывной сети выполняют с безопасного расстояния и после удаления людей в безопасное место; монтаж взрывной сети ведут в такой последовательности, чтобы электровзрывная сеть была постоянно замкнута. При монтаже взрывной сети специальные зажимы должны создавать надежный контакт между проводниками, предохранять от искренний при прохождении тока в сети и изолировать взрывную сеть 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.

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 [2]. Этот способ принят в качестве наиболее близкого аналога по отношению к изобретению.

Основным недостатком известного решения по указанному прототипу является невозможность проведения контроля целостности светового тракта, так как лазер находится на значительном удалении от места взрывания, и торец световода вторым торцом от источника излучения вставляется вплотную к взрывчатому составу детонатора, а также большое количество световедущих жил и оптический распределитель.

Задачей изобретения является разработка компоновки элементов системы для подачи светового импульса задействуемым зарядам и обеспечение повышения надежности и безопасности при проведении взрывных работ.

Цель изобретения направлена на устранение недостатков, присущих известным способам взрывания зарядов и решение поставленной задачи, а именно, повышение надежности передачи светового сигнала к взрываемым зарядам и увеличение безопасности ведения взрывных работ.

Поставленная задача достигается тем, что в способе инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую лазер, заряды и командный тракт в виде оптического волокна, по которому подают команду от выхода лазера вдоль продольной оси оптического волокна для детонации подрываемых зарядов посредством передаваемой оптической энергии, лазер располагают в зоне исполнения команды и соединяют с пусковым устройством посредством тракта для накачки лазера.

Поставленная задача достигается также тем, что в качестве тракта для накачки лазера используют каротажный или оптоволоконный кабель, причем для усиления подводимого к подрываемым зарядам оптического сигнала на оптическом волокне располагают промежуточные лазеры с пиротехнической накачкой, которые для усиления оптического сигнала, передаваемого к лазеру для его накачки, могут быть также расположены на оптоволоконном кабеле.

Поставленная задача достигается также тем, что для инициирования зарядов используют одно- или многоканальный лазер.

На фиг. 1 представлена схема подрыва одноканальным лазером, расположенным в зоне исполнения команды при использовании каротажного кабеля; на фиг. 2 - схема подрыва одноканальным лазером, расположенным в зоне исполнения команды при использовании в качестве тракта, для накачки лазера, оптоволоконного кабеля; на фиг. 3 - схема подрыва с использованием промежуточных лазеров, расположенных последовательно; на фиг. 4 - схема подрыва с использованием промежуточного лазера, расположенного между зарядами; на фиг. 5 - схема подрыва одно- или многоканальным лазером, расположенным в зоне исполнения команды для многорядного подрыва или дублирования; на фиг. 6 - схема соединения зарядов с иммерсионными оптическими ответвителями.

Способ подрыва на фиг. 1 обеспечивает монтаж взрывной цепи, включающей одноканальный лазер 5, соединенный посредством каротажного кабеля 2 с пусковым устройством 1, находящийся в зоне исполнения команды, заряды 4, расположенные на боковой поверхности оптического волокна 3 и связанные с оптическим волокном посредством иммерсионных оптических ответвителей 8 (фиг. 6).

Способ подрыва согласно фиг. 2, обеспечивает связь одноканального лазера 5, соединенного посредством оптоволоконного кабеля 6 с пусковым устройством 1 и оптическим волокном 3, на боковой поверхности которого расположены заряды 4, связанные с оптическим волокном посредством иммерсионных оптических ответвителей 8 (фиг. 6).

Способ подрыва согласно фиг. 3 обеспечивает связь одноканального лазера 5, соединенного с пусковым устройством 1 посредством оптоволоконного кабеля 6, на котором расположены пиротехнические лазеры 7, служащие для усиления оптического сигнала с оптическим волокном 3, на боковой поверхности которого расположены заряды 4, связанные с оптическим волокном посредством иммерсионных оптических ответвителей 8 (фиг. 6).

Способ подрыва согласно фиг. 4 обеспечивает связь одноканального лазера 5, соединенного посредством оптоволоконного кабеля 6 с пусковым устройством 1 с оптическим волокном 3, на боковой поверхности которого расположены заряды 4 и пиротехнический лазер 7, расположенный между зарядами 4, служащий для усиления ослабленного сигнала.

Способ подрыва согласно фиг. 5 обеспечивает связь с пусковым устройством 1 многоканального лазера 5, соединенного с оптическим волокном 3, на боковой поверхности которого расположены заряды 4, связанные с оптическим волокном посредством иммерсионных оптических ответвителей 8 (фиг. 6).

Заряды 4 могут быть выполнены в виде кумулятивной торпеды, взрывных пакеров, перфораторов и др. В предлагаемых системах инициирования может быть введено устройство (на фиг. не показано) для контроля целостности оптического тракта, связанное со свободными торцами оптического волокна 3.

В частности, что касается фиг. 2, световая энергия от одноканального лазера передается по оптоволоконному кабелю, который соединен с оптическим волокном, на боковой поверхности которого расположены взрываемые заряды, связанные с оптическим волокном посредством иммерсионных оптических ответвителей 8.

Что касается фиг. 3, световая энергия от одноканального лазера передается по оптоволоконному кабелю, на котором расположены последовательно промежуточные пиротехнические лазеры, служащие для усиления подводимого оптического сигнала лазера. Количество пиротехнических лазеров зависит от длины оптоволоконного тракта и коэффициента затухания.

Что касается фиг. 4, световая энергия от одноканального лазера передается по оптоволоконному кабелю, соединенному с оптическим волокном, на боковой поверхности которого расположены взрываемые заряды, между которыми расположены пиротехнические лазеры, служащие для задействования зарядов.

Что касается фиг. 5, световая энергия от одно- или многоканального лазера передается по оптическим волокнам в различных направлениях взрываемым группам зарядов, расположенным по боковой поверхности волокон. Количество оптоволоконных линий зависит от схемы карты подрыва.

Таким образом, световая энергия от одно- или многоканального лазера, передаваемая по схемам, указанным на фиг. 1-5, позволяет избежать применения магистральных детонирующих шнуров, пирореле, пирозарядов и электродетонаторов.

Во всех приведенных выше способах инициирования подрыв зарядов осуществляется лазерным излучением, проходящим по оптическому волокну. Лазер может располагаться в зоне исполнения команды, непосредственно в взрываемом блоке, шпурах или в скважине на большой глубине. Лазер при его использовании в зоне исполнения команды (подрыва) изготавливают во взрывобезопасном исполнении и используют многократно (до десяти тысяч подрывов). Лазер может быть удален на безопасное расстояние от зоны подрыва.

Эта система собирается непосредственно на поверхности, исключая затраты времени и издержки на подготовительные работы при проведении ПВР. Она позволит значительно повысить надежность и безопасность задействования пространственно разнесенных зарядов за счет гарантированного прохождения инициирующего светового импульса от одно- или многоканального лазера к пространственно разнесенным зарядам и возможности контроля светового тракта путем подачи светового (контрольного) импульса с выходного торца световода и приемом излучения с выходного торца световода.

Изобретение относится к средствам подрыва промышленных взрывчатых веществ (ВВ) с использованием оптических средств инициирования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, применяющих ВВ. Сущность способа инициирования промышленных взрывчатых веществ заключается в монтаже взрывной цепи, которая включает лазер, заряды и инициирующий тракт в виде оптического волокна, по которому подают инициирующий импульс от выхода лазера вдоль продольной оси оптического волокна для детонации подрываемых зарядов посредством передаваемой оптической энергии, при этом лазер располагают в зоне исполнения команды во взрывобезопасном исполнении и соединяют с пусковым устройством посредством тракта для накачки лазера, причем в качестве упомянутого тракта используют каротажный или оптоволоконный кабели, а для усиления оптического сигнала в оптоволоконном кабеле и/или оптическом волокне располагают промежуточные лазеры с пиротехнической накачкой. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую лазер, заряды и инициирующий тракт в виде оптического волокна, по которому подают инициирующий импульс от выхода лазера вдоль продольной оси оптического волокна для детонации подрываемых зарядов посредством передаваемой оптической энергии, отличающийся тем, что лазер располагают в зоне исполнения команды и соединяют с пусковым устройством посредством тракта для накачки лазера, а оптическое волокно связывают с зарядами посредством иммерсионных оптических ответвителей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тракта для накачки лазера используют каротажный кабель. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тракта для накачки лазера используют оптоволоконный кабель. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для усиления подводимого к подрываемым зарядам оптического сигнала на оптическом волокне располагают промежуточные лазеры с пиротехнической накачкой. 5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что для усиления оптического сигнала, передаваемого к лазеру, в оптоволоконном кабеле располагают промежуточные лазеры с пиротехнической накачкой. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для инициирования зарядов используют одноканальный лазер. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для инициирования зарядов используют многоканальный лазер.