Обзор электронных систем инициирования взрывов

Как было раньше?

Ещё десять лет назад для проведения взрывных работ повсеместно применялся метод короткозамедленного взрывания скважинных зарядов с использованием неэлектрических систем инициирования с пиротехническими замедлителями. Однако на практике оказалось, что отклонение срабатывания каждого детонатора во взрывной сети может составлять до 30% от заданных параметров. При таком методе время проведения взрыва определялось скоростью горения пиротехнического состава.

Данная погрешность не позволяла достичь точного контроля над взрыванием каждой скважины: при синхронном взрыве может быть взорвано большее количество скважин в серии, чем было запланировано изначально. Ещё одним минусом метода стало ухудшение качества подготовки взорванной горной массы из-за неконтролируемого темпа отбойки взрывных скважин.

Преимущества применения ЭСИ

Внедрение электронных систем инициирования (далее — ЭСИ) взрывов призвано оптимизировать расходы на БВР, а также повысить точность и надёжность синхронизации взрывов.

Принцип работы ЭСИ заключается в следующем: после заряжания скважин оператор взрывным прибором «программирует» каждый детонатор, задавая ему индивидуальное замедление. Далее проводится проверка каждой скважины на наличие ошибок (неправильного соединения, обрыва или утечки тока), которые могли произойти в процессе заряжания.

На последнем этапе взрывным прибором подаётся необходимое для детонации взрывчатых веществ напряжение на детонаторы.

Преимущества электронных детонаторов по сравнению с традиционными неэлектрическими системами инициирования заключаются в высокой точности инициирования взрыва: погрешность не превышает 0,005%. Кроме того, оператор может задать каждому детонатору своё замедление и менять его до производства взрыва.

Специалисты компании ООО «АЗОТТЕХ» отметили преимущества ЭСИ перед неэлектрическими системами: «Одним из недостатков проведения массовых взрывов с использованием неэлектрических систем инициирования является погрешность внутрискважинных и поверхностных замедлений. Это приводит к нарушению проектной схемы инициирования зарядов и темпа отбойки, кроме того, ухудшается качество дробления горной массы. Электронные системы инициирования за счёт преимущества точности срабатывания дают полный контроль над производством массового взрыва, снижают негативное влияние взрыва на жилые массивы вблизи открытых горных выработок, повышают качество взорванной горной массы».

Применение электронных детонаторов позволяет снизить риск отказов системы благодаря многоуровневой структуре тестирования, а импульсная система внутри каждого детонатора гарантирует взрывание всех элементов.

Можно сказать, качество дробления горных пород и проработка подошвы уступа, оптимизация затрат взрывных работ и снижение негативного влияния взрыва напрямую зависят от схемы инициирования скважинных зарядов и темпа отбойки горной массы. Электронные системы инициирования позволяют нарастить объём взорванной горной массы в ходе одного массового взрыва (в том числе вблизи охраняемых объектов) благодаря точности срабатывания и сокращению сейсмического воздействия. Кроме того, применение данных систем снижает расход взрывчатых веществ и объёмы бурения за счёт увеличения сети скважин.

Итак, резюмируем основные преимущества электронных систем инициирования:

1. ЭСИ даёт возможность взрывания блоков нестандартной конфигурации при сложных горно-геологических условиях залегания месторождения;
2. ЭСИ позволяет производить каскадные взрывы нескольких блоков одновременно или последовательно. Срабатывание детонатора происходит в чётко запрограммированное время после подачи команды для производства взрыва;
3. Применение ЭСИ позволяет вести буровзрывные работы вблизи охраняемых объектов благодаря точности срабатывания и вследствие снижения сейсмического воздействия;
4. ЭСИ экономически выгодно для предприятий, так как уменьшает затраты взрывчатых веществ, увеличивает объём взорванной горной массы, а также позволяет снизить объёмы буровых работ за счёт увеличения сетки скважин;
5. ЭСИ позволяет добиться качественного гранулометрического состава горной массы.

Это происходит при правильном выборе темпа отбойки взрываемого блока, а также благодаря точности срабатывания электронных детонаторов.

Дополнительные аргументы в пользу использования электронных систем инициирования в работе — простота при эксплуатации, понятный и удобный интерфейс программного обеспечения.

Кроме того, важным фактором является возможность производства дистанционного радиовзрывания в радиусе пяти километров, а также применение группового взрывания двух или более блоков с возможностью всестороннего определения последовательности взрыва. Это экономит время на производство взрывных работ.

Прямая речь

— В конце 2022 года получил возможность приобрести практические навыки работы с ЭСИ Hitronic компании Hanwha. Имея опыт обращения с системами производства Davey Bickford и Orica, к достоинствам упомянутой ЭСИ могу отнести принципиально новый способ регистрации детонаторов путём сканирования QR-кода оптическим сканером прибора, называемого планнером.

В отличие от ранее применявшихся ЭСИ I-kon и Daveytronic Hitronic не требует физического подключения монтажного элемента детонатора к регистрирующему прибору. В результате можно производить регистрацию даже смонтированного блока.

Кроме того, Hitronic позволяет загрузить на прибор весь путь регистрации детонаторов и отобразить его непосредственно на экране в виде картинки, на которой можно перейти к любой скважине и осуществлять непрерывный процесс подготовки блока к взрыву.

Вячеслав ЛИНЕЙЦЕВ, и.о. начальника взрывного участка буровзрывного цеха рудоуправления АО «Полюс Красноярск»

ЭСИ на российском рынке

В настоящее время основными поставщиками и производителями электронных систем инициирования являются компании ООО «АЗОТТЕХ», AV Group и АО «НМЗ «Искра». Ранее на российском рынке были представлены ЭСИ производства АО «Орика СиАйЭс» (входит в состав австралийской Orica Mining Service), однако в сентябре организация прекратила деятельность на территории РФ.

ООО «АЗОТТЕХ» предлагает систему электронного взрывания Hitronic II производства Южной Кореи, основное преимущество которой — закодированное двустороннее соединение между электронными детонаторами и взрывным программным оборудованием. Это позволяет программировать время замедления для каждого детонатора с шагом в 1 мс, а также даёт возможность распределить время срабатывания в диапазоне 0—50 000 мс. При этом точность срабатывания системы составляет ±0,02%. Следует отметить наличие двух конденсаторов в капсюле-детонаторе электронной системе взрывания Hitronic II, что дает возможность безопасного осуществления проверки взрывной сети на наличие всех детонаторов в цепи и отсутствие обрыва линии непосредственно в границах блока. Кроме того, такой способ соединения гарантирует контроль при монтаже взрывной сети и обеспечивает контроль запаса энергии каждого детонатора до момента взрыва. Безопасность применения Hitronic II также достигается за счёт того, что она оповещает о любых отклонениях в системе и не допускает инициирования сети до подачи сигнала с устройства взрывания.

Ещё один несомненный плюс данной ЭСИ, позволяющий обеспечить высокое качество взрыва, — оснащение высокотехнологичными корейскими чипами, которые дают больше пользовательских возможностей, чем, например, завозимые из Китая и используемые в российских системах ввиду отсутствия в настоящее время подходящих чипов отечественного производства.

Система Hitronic II прошла практические испытания на Олимпиадинском ГОКе АО «Полюс Красноярск». Также ООО «Взрыв Групп» были проведены испытания системы на предприятиях Кузбасса при поддержке предприятий-недропользователей ООО «Инвест-Углесбыт» и ООО «Ресурс».

AV Group также применяет собственную электронную систему инициирования AVidet. Точность инициирования — ±0,02% — не уступает предыдущему решению и позволяет исключить одновременное взрывание скважинных зарядов и взрывание скважин в зажатой среде. При этом каждому детонатору можно задать свой период замедления и менять его до осуществления взрыва. Так, в отличие от классических средств взрывания, запрограммированных на определённый интервал срабатывания на заводе, действие AVidet регулируется непосредственно на месте проведения взрывных работ, что позволяет произвести взрыв поэтапно — через 1, 100 или 1000 мс.

Риск отказов системы снижается благодаря многоуровневой структуре тестирования, а риск подбоя взрывной сети исключается, так как импульс находится в детонаторе в момент нажатия кнопки «пуск». Безопасность работ повышается благодаря тому, что электронный детонатор нельзя инициировать никаким источником тока, кроме специальных приборов.

В июне 2022 года электронная система инициирования AVidet получила разрешение на применение, выданное Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Новосибирский механический завод «Искра» специализируется на производстве систем ЭДЭЗ-С, которые состоят из программируемого электродетонатора с электронным замедлением скважинного и аппаратно-программного взрывного комплекса. В состав последнего входят портативный компьютер, адаптер взрывной линии, терминал сбора и программного обеспечения.

Такая электронная система предназначена для инициирования замедления зарядов взрывчатых веществ с высокой точностью при расположении внутри скважинных зарядов на земной поверхности. В отличие от пиротехнических систем инициирования в ЭДЭЗ-С вместо замедляющего состава использован электронный микромодуль, обеспечивающий точность срабатывания ±1 мс, с любым заданным временем замедления в диапазоне от 0—7000 мс. Шаг программирования времени замедления составляет 1 мс.

В июле 2022 года «Искра» представила ЭДЭЗ-С «Нефрит» для сверхточных взрывных работ на открытых горных выработках. Детонаторы «Нефрита» способны взрываться в системе через любой запрограммированный промежуток времени в диапазоне от 0 до 30 секунд также с точностью до 1 мс. Внедрение данной системы инициирования взрывов обеспечивает точную и надёжную синхронизацию поочередно срабатывающих скважин, что оптимизирует затраты на проведение БВР.

Решение австралийской Orica разработано на базе электронной системы инициирования I-kon™ III. Точность срабатывания составляет 0,005% с программируемым замедлением до 30 секунд, позволяет проектировать взрывы с учётом любых условий. Следует отметить упрощённый монтаж системы, поскольку сдвоенный монтажный провод облегчает подсоединение детонатора, а вторая клемма позволяет осуществить соединение без использования инструментов.

Сводная таблица характеристик электронных систем инициирования

Резюмируя, стоит отметить, что на сегодняшний день российский рынок ЭСИ развит недостаточно широко. С учётом отказа ряда зарубежных производителей электронных детонаторов работать на отечественном рынке в последние годы российские сервисные компании разрабатывают собственные приборы.

В настоящее время сравнивать эффективность российских и зарубежных ЭСИ не представляется возможным ввиду короткого срока использования приборов на отечественном рынке. Однако, по мнению недропользователей, российские приборы могут выступать наравне с зарубежными в ходе нарабатывания опыта применения в различных горно-геологических условиях.

Прямая речь

— Судя по нашему опыту проведения сертификационных испытаний и экспертизы промышленной безопасности, все электронные системы инициирования, собираемые сейчас в РФ, за исключением ЭД-ЭЗ, основаны на чипах китайского производства.

Производители импортных систем Hitronic и Daveytronic имеют свою собственную архитектуру и производственную базу чипов. Это позволяет обеспечивать качество продукции, значительно превосходящее системы, основанные на ввозимых сейчас китайских чипах.

Анатолий ШИЛОВ, ректор АНО «ИПБ»