Diversi tipi di detonatori utilizzati in miniera

Come è stato spiegato in un articolo precedente, "I fusibili di combustione sono stati utilizzati per ritardare l'accensione e per consentire al pilota di rimanere a distanza sicura dall'esplosione. Il tempo di combustione introduce un ritardo flessibile che dipende dalla lunghezza del fusibile. (…) La fiamma serve come detonatore e il ritardo è la lunghezza del fusibile. Anche le tecnologie di iniziazione più avanzate continuano ad utilizzare gli stessi concetti, anche se talvolta in forme diverse. “

I tappi di rottura sono disponibili in una varietà di forme. I tappi dei fusibili, detonatori elettrici, detonatori non elettrici e detonatori elettronici sono i diversi tipi di detonatori che si trovano sul mercato.

Protezione dei fusibili

L'invenzione delle successive generazioni di tappi a fusibile mira a rispondere all'accensione pericolosa del prodotto esplosivo utilizzato durante il periodo considerato. La sicurezza dei minatori è sempre stata uno degli obiettivi principali nello sviluppo di accessori di sabbiatura.

La polvere nera si dice che sia un'invenzione cinese, usata come fuochi d'artificio, datata dai primi secoli della nostra epoca. Nonostante l'uso di "fuochi greci" a base di polvere nera in antiche battaglie, il 1380 è una data comunemente riconosciuta per i primi studi sulla polvere nera. Il monaco francescano tedesco, Berthold Schwarts ha sviluppato polvere da sparo dalla formula antica. Il primo utilizzo registrato di polvere nera per la sabbiatura di roccia risale al 1627, in Ungheria.

La velocità di combustione non affidabile rende però la polvere nera estremamente pericolosa e provoca molti incidenti.

Questa accensione pericolosa è stata superata nel 1831 con l'invenzione del "Fuse di sicurezza dei minatori" di William Bickford, una corda con un filo di filati infuso da polvere nera.

Ascanio Sobrero sintetizzò la nitroglicerina nel 1846. La nitroglicerina è il primo esplosivo scoperto per essere più forte della polvere nera.

Il suo utilizzo sul campo rimane particolarmente pericoloso, soprattutto fino al 1863, quando Alfred Nobel ha svelato il suo "detonatore pratico": una spina in legno di polvere nera inserita in una carica più grande di nitroglicerina liquida, racchiusa in un guscio di metallo. Nel 1865, Nobel ha sviluppato un tappo di mercurio che rappresenta una sostanziale riduzione dei costi di produzione e ha quindi contribuito alla diffusione in tutto il settore.

Essendo molto conveniente, i tappi a fusibile sono ancora oggi ampiamente usati nell'industria mineraria, specialmente nei paesi in via di sviluppo. I tappi a fusibile sono anche, per disegno, insensibili ai campi elettromagnetici.

Detonatori elettrici

I primi prototipi di detonatori che utilizzano elettricità come fonte di energia di segnale di innesco sono emersi alla fine del 1880.

I tappi elettrici sono simili a quelli dei fusibili, ma con due fili elettrici isolati che sporgono da un'estremità anziché il fusibile.

Prima sono stati sviluppati detonatori elettrici istantanei. Nel 1868 H. Julius Smith brevettò una tecnologia più facile e sicura, permettendo l'accensione attraverso una miscela di mercurio fulminato, un filo di ponte di platino ad alta resistenza e una spina di zolfo.

L'inclusione di un treno a polveri di ritardo ha consentito l'introduzione di detonatori ritardati elettrici pre-programmati.

Questa tecnologia consente una compensazione tra due carichi consecutivi e quindi la creazione di sequenze di iniziazione, aprendo le porte a colpi controllati ma limitati a un numero finito di combinazioni. I detonatori di ritardo di mezzo secondo sono comparsi nei primi anni del 1900, mentre i detonatori di ritardo millisecondi sono arrivati ​​sul mercato nel 1943.

Detonatori elettrici sono sensibili a calore, shock, elettricità statica, energia a radiofrequenza e radiazioni elettromagnetiche.

Detonatori non elettrici

I sistemi di iniziazione non elettrici, dove la sorgente di innesco provengono da un'onda di urto, sono stati sviluppati negli anni '60 da Dyno Nobel. I detonatori non elettrici hanno colpito il mercato nel 1973, offrendo tutti i vantaggi dell'iniziazione elettrica, ma aggiungendo vantaggi di sicurezza (insensibilità all'elettricità, energia radiofrequenza e radiazione elettromagnetica) e un'ampia flessibilità operativa (più facile progettare sequenze di iniziazione più grandi, teoricamente con un numero illimitato di ritardi).

Questo sistema di iniziazione è composto da tubi di scossa collegati a detonatori in basso e nei connettori di superficie. Anche se il loro rivestimento di polveri reattive e grazie ad un avviatore, i tubi d'urto trasmettono onde d'urto ai detonatori non elettrici. La connessione sul campo è "impianto idraulico", supponendo che l'onda d'urto è come l'acqua, circolante nel tubo da un detonatore ad un altro.

Detonatori non elettrici sono ampiamente utilizzati, in tutto il mondo. Gli Stati Uniti sono sempre stati uno dei più grandi mercati di questo tipo di detonatori.

Detonatori elettronici

I componenti elettronici sono stati introdotti nel mondo dell'iniziazione elettrica alla fine degli anni '60. L'aumento delle dimensioni di ciascun tiro diventa strategico per il mercato degli iniziatori, in modo che i detonatori elettrici possano competere con i nuovi detonatori non elettrici.

Gli sviluppi elettronici rendono possibile la creazione di una macchina di sabbiatura sequenziale. La macchina di sabbiatura sequenziale fornisce elettrizzanti scatti di energia elettrica regolabili elettronicamente su un numero di cavi di derivazione, aumentando drasticamente il numero massimo di detonatori elettrici che i blaster possono collegare e quindi aumentare il numero di combinazioni potenziali.

Negli anni '90 la crescente miniaturizzazione dei componenti elettronici ha dato vita a una nuova idea: usando un orologio elettronico embarked per sostituire l'elemento di ritardo pirotecnico (polvere) che crea inesattezza per i detonatori elettrici.

Dal 1990 al 2000, un grande movimento di ricerca e sviluppo è stato condotto da un gran numero di attori per sviluppare detonatori elettronici pre-programmati o programmabili. I detonatori elettronici programmabili rappresentano un passo avanti nella logica, offrendo una strabiliante flessibilità nella scelta del tempo di iniziazione.Questa flessibilità assieme alla precisione controllata elettronicamente apre le porte per brevi ritardi di sequenze complesse di iniziazione che da allora hanno dimostrato notevoli benefici (riduzione dei disturbi, aumento della produttività) agli stakeholder di estrazione mineraria. Strumenti software numerici di simulazione sono stati sviluppati per aiutare gli ingegneri minerari a occuparsi di un numero così ampio di possibilità nella progettazione dei loro colpi.

Nonostante un prezzo di mercato più elevato, i detonatori elettronici si sono diffusi sul mercato nel corso degli anni 2000. Una forte fase di fusione e acquisizione ha portato alla scomparsa di una grande parte dei produttori. Oggi, solo 5 o 6 produttori rimangono attivi su questo mercato.

Ogni marchio può essere programmato solo con la propria macchina per la sabbiatura appositamente progettata. Grazie soprattutto a diversi protocolli di comunicazione, nessuna di queste macchine può essere utilizzata per avviare diverse marche di detonatori. Di conseguenza, nessuna di queste marche può essere mescolata in un solo colpo.

La prima macchina per la sabbiatura wireless è apparsa sul mercato nel 2000, consentendo l'avvio di colpi più grandi da una distanza più sicura. L'iniziazione wireless è diventata uno standard sul mercato.

I detonatori elettronici sono ancora basati su cablaggi elettrici per condurre la sorgente di energia del segnale di innesco. ORICA Mining Services, l'inventore di un detonatore elettronico senza fili svelato all'inizio del 2011, finisce per finire con questa debolezza operativa (potenziali perdite, pantaloncini, cut-off, sensibilità elettromagnetica) e conseguentemente aumenta la sicurezza e la redditività delle mie.

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