Развитие электронных систем инициирования. Особенности применения электронных систем инициирования в РФ

26.09.2025

Начало 21 века в горной промышленности было ознаменовано коренными переменами в области техники и технологий. Приход на Российский рынок иностранных производителей горно-выемочной, горно-транспортной техники существенно увеличил темпы добычи полезных ископаемых, наряду с этим совершенствовались и технологии горного производства. Многочисленные изменения затронули и буровзрывные работы. На смену устаревшим буровым станкам пришли более производительные машины импортного производства, а предприятия, специализирующиеся на производстве взрывных работ, активно начали применять усовершенствованные типы взрывчатых веществ и средства инициирования и взрывания.

На смену взрывчатым материалам, изготавливаемым в заводских упаковках, пришли многокомпонентные взрывчатые вещества, изготавливаемые в современных смесительно-зарядных установках (машинах), а огнепроводный и детонирующий шнур постепенно вытеснялся неэлектрическими системами инициирования на основе низкоэнергетических волноводов.

Однако, на рубеже первого и второго десятилетий 21-го века в сфере производства средств инициирования произошел настоящий прорыв. Благодаря развитию интегральных микросхем, применяемых в промышленных целях, стало возможным создание совершенно нового поколения средств инициирования, обладающего свойствами, отличными от своих предшественников.

Рисунок 1. Внешний вид электронного детонатора в сборе (на примере электронного детонатора Impulse E-DET)

Рисунок 2. Внешний вид катушки магистрального провода (на примере магистрального провода Impulse E-DET)

На примере электронной системы инициирования Impulse E-DET рассмотрим ее основные элементы:

1. электронный детонатор – представляет собой сборку (рисунок 1):

2. магистральный провод (рисунок 2) – двойной (как правило медный) провод, имеющий диаметр поперечного сечения в пределах 0,5 - 0,8 мм (размеры могут отличаться от представленных в зависимости от параметров системы) обеспечивает соединение электронных детонаторов, подлежащих подрыву с применением одного управляющего модуля;

капсюля-детонатора с боевой навеской (обычно около 1г), обеспечивающего подрыв промежуточного детонатора и интегральной микросхемой, оснащенной одним или несколькими конденсаторами, позволяющими выполнять тестирование взрывной сети в безопасном режиме и подрыв боевой навески в боевом режиме. На конце интегральной микросхемы имеется первичная навеска, которая подрывается разрядом конденсатора и приводит в действие боевую навеску капсюля-детонатора;
выводного провода (двойного, как правило со стальным сердечником) различной длины, а также различной степенью изоляции и материала изоляции в зависимости от конкретных условий применения;
соединитель, изготавливаемый как правило из полимерного материала, обеспечивает присоединение электронного детонатора к магистральному проводу, образуя тем самым общую взрывную сеть;

Рисунок 3. Внешний вид регистрирующего и командного устройства (на примере электронной системы инициирования Impulse E-DET)

3. регистрирующее устройство – мобильное коммуникационное устройство, обеспечивающее двусторонний обмен данными с электронными детонаторами, подсоединенными в общую взрывную сеть, в безопасном режиме в пределах опасной зоны. С целью обеспечения высокого уровня безопасности, сигналы, передаваемые и получаемые регистрирующим устройством кодируются, предотвращая тем самым несанкционированную подачу команды на подрыв боевых навесок электронных детонаторов. Применение регистрирующих устройств возможно только при наличии двух и более конденсаторов в устройстве интегральной микросхемы, при этом аппаратные средства защиты, встроенные в микросхему, исключают зарядку конденсаторов, отвечающих за подрыв воспламеняющей головки;

4. командное устройство – мобильное коммуникационное устройство, обеспечивающее двусторонний обмен данными с электронными детонаторами, подсоединенными в общую взрывную сеть, в боевом режиме только за пределами опасной зоны. В отдельных случаях одно устройство может объединять в себе функции регистрирующего и командного (рисунок 3), однако при этом должны быть предусмотрены специальные переключатели этих режимов. При этом командное устройство (или устройство, работающее в режиме командного) не должно запускаться для тестирования в боевом режиме в пределах опасной зоны.

Следует отметить, что командное устройство не является взрывной машинкой, так как не вырабатывает и не накапливает электрическую энергию, для последующей отдачи ее во взрывную сеть, с целью подрыва. Данное устройство выполняет лишь функцию выдачи команд боевым конденсаторам, на выполнение подрыва, а они в свою очередь накапливают электрическую энергию и в запрограммированное регистрирующим устройством время, отдают энергию воспламенительной головке, обеспечивая подрыв.

Можно отметить несколько главных особенностей, выгодно отличающих электронные системы инициирования от неэлектрических схем инициирования, электрического взрывания и взрывания с помощью детонирующего и огнепроводного шнуров.

Во-первых, это безопасность. Производители данных систем уделяют особое внимание разработке различного рода электронных предохранительных и защитных средств с целью предотвращения несанкционированного срабатывания электронных детонаторов от различных источников внешнего воздействия, таких как, например, статическое электричество или высокое напряжение, высокие положительные или низкие отрицательные температуры. Более того, комплекс этих аппаратных средств позволяет обеспечить безотказную работу электронных систем инициирования при использовании на большинстве предприятий горнодобывающей промышленности.

Второй отличительной особенностью является программируемое время замедления и высокая точность срабатывания. Отсутствие в данных системах пиротехнических замедлителей и наличие микросхем с применением конденсаторов позволяет установить любое время замедления с точностью до 1мс в программируемом диапазоне времени срабатывания и достичь точности срабатывания при подаче сигнала на подрыв электронных детонаторов, в пределах 0,01-0,1% в зависимости от компонентов, применяемых при изготовлении микросхем. Это важная особенность электронных систем инициирования стала главным инструментом в руках опытных инженеров-взрывников, в части обеспечения высокой производительности горно-выемочного оборудования, за счет управления параметрами взрыва, обеспечивающих равномерное дробление взрываемого горного массива и требуемый гранулометрический состав (рисунок 4). Помимо этого, грамотное проектирование замедлений позволяет снизить уровень негативных воздействий взрывных работ, таких как сейсмическое воздействие на жилые и промышленные объекты, шумовое воздействие и воздействие ударной звуковой волны.

Рисунок 4. Различие изохрон инициирования при интервале замедлений 42 × 67 мс (верхний рисунок – электронные системы инициирования, нижний рисунок – неэлектрические системы инициирования)

В-третьих, при использовании электронных средств инициирования к минимуму сводится риск возникновения отказов. Двусторонний обмен данными между регистрирующим (командным) устройством и электронными детонаторами позволяет определить функционирование интегральной микросхемы, целостность выводного провода и правильность подключения электронного детонатора к взрывной сети и устранить все неисправности до производства взрывных работ.

За второе десятилетие электронные системы инициирования заметно эволюционировали. Появились уже вторые и третьи поколения устройств с расширенными возможностями, улучшенным интерфейсом, позволяющим снизить трудоемкость процесса подготовки к взрыву и повысить производительность труда при эксплуатации. Стало возможным применение радиовзрывания с применением специальных устройств – ретрансляторов закодированного сигнала, устойчивого к радиоперехвату и исключающего несанкционированный подрыв.

Непрерывно совершенствуются как элементы электронной системы, так и микросхемы, позволяя обеспечить качество изготавливаемой продукции. Совершенствуется также подход к контролю за производством электронных систем. На предприятиях-изготовителях предусмотрена отбраковка продукции на различных этапах изготовления.

Процесс совершенствования электронных систем инициирования не завершен и сейчас. Применение современных материалов, микросхем, технологий, разработка программного обеспечения, создание новых полимеров обуславливают непрерывный прогресс технологии, которая на сегодняшний день получила широкое применение в горно-добывающей и строительной промышленности, а также при производстве специальных взрывных работ.

На сегодняшний день во всем мире при производстве промышленных взрывных работ широко применяются электронные средства инициирования разных производителей, процент применения ежегодно увеличивается, некоторые страны полностью отказались от применения неэлектрических систем инициирования и перешли на применения электронных систем взрывания, с целью безопасности ведения работ, не исключение стало и применение электронных средств взрывания на территории РФ. Специалисты компаний постоянно ведут работы по поиску и внедрению безопасных, технологичных и современных систем инициирования.

Статья подготовлена
Техническим директором
ООО «Импульс»,
Е.А. Мартынушкиным

ООО «ВЗРЫВ ГРУПП» при технической поддержке ООО «ИМПУЛЬС», входящие в группу компаний, наметили план постепенного перехода от применения неэлектрических систем инициирования к современным электронным системам инициирования.