GT-1A 型电子雷管的研究与应用

任泰昌，邹志兵

(江西新余国泰特种化工有限责任公司，江西新余338018)

随着我国对电子雷管的大力推广应用,电子雷管逐渐成为替代传统雷管的主要产品。 电子雷管与电子延时控制电路相互依存,密不可分,在电子雷管发展的同时,电子延时控制电路也得到了快速发展,电子雷管的安全性能、产品可靠性、延期精度及使用便捷性都有了较大提升[1-6]。

1 GT-1A 型电子雷管的结构

GT-1A 型电子雷管主要由脚线(含连接块和注塑塞)、XA3-06 型电子延时控制电路以及基础雷管组成,如图1 所示。 电子引火药头完全干燥后与脚线焊接,制成具备两线制双向无极性组网通信、延期数据在线编程能力的电子引火元件,然后与基础雷管通过专用的生产设备进行装配形成GT-1A 型电子雷管。 产品可在线检测状态、在线设定延期时间,还可实现电子延时控制电路的UID码、电子雷管的雷管编码及专用起爆密码的“三码绑定”并实时上传,满足对电子雷管的生产、运输及使用的全生命周期监控。

1.1 GT-1A 型电子雷管的电子延时控制电路

GT-1A 型电子雷管与GT-1 型电子雷管的主要区别在于电子延时控制电路。 GT-1A 型电子雷管采用上海鲲程电子有限公司研制的XA3-06 型电子延时控制电路,该电子延时控制电路将内码长度增加,使电子雷管的管壳码和电子延时控制电路的内码能够互相转换,避免了内码错误的产生,确保上报丹灵民爆系统的电子雷管“三码绑定”数据更加稳定,有效避免因“三码绑定”数据不稳定造成的现场施工问题,提高了产品质量和用户满意度。

XA3-06 型电子延时控制电路采用放电管外置,能够强化解保条件下的耐压性,提高电子延时控制电路的本质安全性,从而提高了GT-1A 型电子雷管的安全性能,可满足多种复杂爆破环境的正常、安全使用。

1.2 工作原理

GT-1A 型电子雷管在接收到信安控制盒(GT-1A型电子雷管专用起爆器)下发的起爆指令后,电子延时控制电路的起爆开关打开并按预设的延期时间开始倒计时,当倒计时为“0”时,电子延时控制电路的起爆电容开始放电,桥丝发热引燃点火药头,点火药头产生的火焰冲能引爆基础雷管,通过基础雷管引爆炸药,最终实现安全、精准爆破[7-9]。

1.3 工作方式

根据爆破现场的实际情况,GT-1A 型电子雷管具有在线和离线两种工作模式。 在线模式即在现场有网络的情况下使用,而离线模式用于没有网络的爆破现场。 在线模式是所有准备工作完成后,通过“爆破管理”手机App 软件下载起爆密码,然后进行网路起爆;离线模式需在电子雷管发放完成后,采用爆破单位的单位卡登录爆破单位所在省的民爆信息网络服务平台,在爆破工程所在的合同栏目输入所用雷管的编码下载起爆密码,然后将下载的起爆密码文件导入“爆破管理”手机App 软件或将起爆密码的文件序列码录入到“爆破管理”手机App 软件,然后再进行现场施工。

2 GT-1A 型电子雷管综合性能

江西新余国泰特种化工有限责任公司从2012年开始引进“隆芯一号”电子雷管,随着芯片技术的不断发展与应用,目前已经发展到第四代电子雷管,从延期精度、安全性能、可靠性、使用便捷性等方面都有了较大提升。 GT-1A 型电子雷管作为公司最新一代电子雷管,在投入市场应用之前,经过多次试验探究其综合性能,确保在投入使用后安全、可靠。 参照WJ 9085—2015《工业数码电子雷管》对两代电子雷管(GT-1 型电子雷管和GT-1A型电子雷管)进行了全项性能检测试验,试验结果均合格。 笔者认为电子雷管的抗震性能、抗交流性能、抗直流性能、静电感度、耐温性能、抗跌落性能和延期精度是电子雷管的主要性能指标,高能起爆性能是电子雷管的安全性能指标之一,组网起爆是电子雷管使用可靠性不可或缺的性能指标[10-12]。因此,对两种电子雷管性能试验结果汇总如下:

1)抗震性能

试验过程中,电子雷管未发生爆炸现象,在振动过程中未出现结构松散或损坏现象,振动完毕后,所有雷管正常起爆。

2)抗交流性能

向电子雷管施加220 V,50 Hz 交流电压,保持10 s,试验过程中,电子雷管未发生爆炸。 采用专用设备检测雷管性能,电子雷管失效。

3)抗直流性能

向电子雷管施加恒定的直流电压,保持10 s,试验过程中,电子雷管未发生爆炸。 采用专用设备检测雷管性能,电子雷管失效。 具体试验参数见表1。

表1 抗直流性能试验参数

4)静电感度

在充电电容为500 pF、串联电阻为5 000 Ω、充电电压为25 kV 和充电电容为2 000 pF、串联电阻为0 Ω、充电电压为8 kV 两种试验条件下,分别对电子雷管逐一进行脚线-脚线、脚线-管壳放电试验,电子雷管未发生爆炸。

5)耐温性能

在85 ℃的恒高温环境中和-40 ℃的恒低温环境中,对电子雷管进行耐高温、耐低温试验,试验过程中电子雷管未发生爆炸,取出后进行起爆试验,电子雷管正常起爆。

6)抗跌落性能

在WJ 9085—2015《工业数码电子雷管》规定的试验条件下进行导向跌落和自由跌落试验,试验过程中电子雷管未发生爆炸,未出现结构损坏现象,试验完成后进行组网起爆,电子雷管正常起爆。

7)延期精度

在-20、70 ℃及常温条件下,电子雷管延期时间应满足:延期时间≤150 ms 时,绝对误差≤±1.5 ms;延期时间＞150 ms 时,相对误差≤±1.5%。延期精度试验结果见表2。

表2 延期精度试验结果

8)高能起爆

采用高能起爆器(DBG-6 型远距离击发器,输出电压不低于2 kV)对单发电子雷管进行充电及起爆,试验过程中两种电子雷管均未发生爆炸。

9)组网起爆试验

电子雷管配套的专用起爆器单台满载数量为400 发,在起爆器满载的试验条件下,分别对两种电子雷管进行组网起爆试验,试验过程流畅,电子雷管均正常起爆。 理论上,GT-1A 型电子雷管专用起爆器可通过级联的方式连接26 台起爆器,组成一次起爆10 400 发GT-1A 型电子雷管的大型爆破网路。 为验证GT-1A 型电子雷管在级联模式下的使用便捷性和可靠性,2 名试验人员采用GT-1A 型电子雷管专用起爆器通过级联的方式联结5 台专用起爆器,使用2 000 发电子雷管组网,从注册到起爆用时5 h 完成全过程,产品全部正常起爆。

由以上试验数据可知,GT-1A 型电子雷管的主要性能指标均满足或高于WJ 9085—2015《工业数码电子雷管》的要求。 GT-1A 型电子雷管进行了高能起爆试验(输出电压不低于2 kV)和组网起爆试验(起爆器满载400 发),进一步印证了GT-1A 型电子雷管的高安全性和高可靠性。 在抗直流性能方面,GT-1A 型电子雷管能够承受100 V 的直流电压10 s 不发生爆炸,GT-1 型电子雷管承受48 V 直流电压10 s 不发生爆炸,说明GT-1A 型电子雷管的安全性能更高。 在延期精度方面,GT-1A 型电子雷管在延期时间≤150 ms时,绝对误差≤±0.5 ms;延期时间＞150 ms 时,相对误差≤±0.5%。 GT-1 型电子雷管延期时间≤150 ms 时,绝对误差≤±1 ms;延期时间＞150 ms时,相对误差≤±1%。 GT-1A 型电子雷管的延期精度更高,更适用于各类精准爆破[13-17]。

3 结语

综上所述,GT-1A 型电子雷管的结构合理,采用的XA3-06 型电子延时控制电路安全可靠,工作方式便捷,起爆系统能够满足有网络和无网络爆破环境下的正常使用。 与GT-1 型电子雷管相比,GT-1A 型电子雷管在抗直流性能、延期精度及抗干扰能力方面有了较大改进,提高了电子雷管的安全性能、使用便捷性及使用可靠性,为电子雷管替代传统工业雷管提供了技术支持,为产品的更新换代奠定了坚实的基础。