Verschiedene Arten von Detonatoren für Minen

Wie in einem früheren Artikel erklärt, "wurden zuerst Sicherungen gebrannt, um die Zündung zu verzögern und um den Blaster in sicherer Entfernung von der Explosion zu halten. Die Brennzeit führt zu einer flexiblen Verzögerung, die von der Länge der brennenden Sicherung abhängt. (…) Die Flamme dient als Zünder und die Verzögerung ist die Länge der Sicherung. Sogar die fortschrittlichsten Initiationstechnologien verwenden dieselben Konzepte, wenn auch manchmal in verschiedenen Formen. "

Sprengkapseln gibt es in verschiedenen Formen. Sicherungskappen, elektrische Zünder, nicht-elektrische Zünder und elektronische Zünder sind die verschiedenen Zünder, die man auf dem Markt finden kann.

Sicherungskappen

Die Erfindung der aufeinander folgenden Generationen von Sicherungskappen zielt darauf ab, die gefährliche Zündung des im betrachteten Zeitraum verwendeten Sprengstoffprodukts zu beantworten. Die Sicherheit der Bergleute war schon immer eines der Hauptziele bei der Entwicklung von Sprengzubehör.

Schwarzpulver ist eine chinesische Erfindung, die als Feuerwerk verwendet wird und aus den ersten Jahrhunderten unserer Zeit stammt. Trotz der Verwendung von Schwarzpulvern "griechischer Feuer" in uralten Schlachten ist 1380 ein allgemein anerkanntes Datum für die ersten Studien über Schwarzpulver. Der deutsche Franziskanermönch Berthold Schwarts entwickelte Schießpulver aus der antiken Formel. Die erste aufgezeichnete Verwendung von Schwarzpulver für die Gebirgszerstörung stammt aus dem Jahr 1627 in Ungarn.

Die unzuverlässige Brenngeschwindigkeit macht das schwarze Pulver extrem gefährlich und führt zu vielen Unfällen.

Diese gefährliche Entzündung wurde 1831 durch die Erfindung der "Miners Safety Fuse" von William Bickford überwunden, einem Seil mit einem Strang aus schwarzem Pulver.

Ascanio Sobrero synthetisierte 1846 Nitroglycerin. Nitroglycerin ist der erste entdeckte Sprengstoff, der stärker ist als Schwarzpulver. Sein Einsatz auf dem Feld bleibt besonders gefährlich, besonders bis 1863, als Alfred Nobel seinen "praktischen Detonator" enthüllte: ein hölzerner Pfropfen des schwarzen Puders, der in eine größere Ladung des flüssigen Nitroglyzerins eingesetzt wurde, eingeschlossen in einer Metallschale. Im Jahr 1865 entwickelte Nobel eine Quecksilber-Sprengkapsel, die eine wesentliche Senkung der Produktionskosten darstellt und somit zu ihrer Verbreitung in der gesamten Industrie beitrug.

Da sie sehr billig sind, werden Sicherungskappen heute noch häufig in der Bergbauindustrie verwendet, insbesondere in Entwicklungsländern. Sicherungskappen sind außerdem konstruktionsbedingt unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern.

Elektrische Detonatoren

Die ersten Prototypen von Zündern, die Elektrizität als Energiequelle für das Einleitungssignal verwenden, entstanden in den späten 1880er Jahren.

Elektrische Zündkappen ähneln Sicherungskappen, jedoch mit zwei isolierten elektrischen Drähten, die von einem Ende aus vorstehen, anstelle der Sicherung.

Sofortige elektrische Detonatoren wurden zuerst entwickelt. 1868 patentierte H. Julius Smith eine einfachere und sicherere Technologie, die die Zündung durch eine Quecksilber-Fulminat-Mischung, einen hochohmigen Platin-Brückendraht und einen Schwefel-Stopfen ermöglichte.

Die Einbeziehung eines Verzögerungspulvers erlaubte die Einführung von vorprogrammierten elektrischen verzögerten Detonatoren.

Diese Technologie ermöglicht einen Versatz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ladungen und daher die Erzeugung von Initiierungssequenzen, die Türen zu mehr kontrollierten Schüssen öffnen, aber auf eine endliche Anzahl von Kombinationen beschränkt sind. Halbe Sekunde Verzögerungszünder erschienen in den frühen 1900er Jahren, während Millisekunden-Verzögerungszünder 1943 auf den Markt kamen.

Elektrische Zünder sind empfindlich gegen Hitze, Schock, statische Elektrizität, Hochfrequenzenergie und elektromagnetische Strahlung.

Nichtelektrische Detonatoren

Nichtelektrische Initiierungssysteme, bei denen die Initiationsquelle aus einer Stoßwelle stammt, wurden in den 1960er Jahren von Dyno Nobel entwickelt. Nicht-elektrische Zünder kamen 1973 auf den Markt und boten alle Vorteile der elektrischen Initiierung, aber zusätzliche Sicherheitsvorteile (Unempfindlichkeit gegen Elektrizität, Hochfrequenzenergie und elektromagnetische Strahlung) und eine breite betriebliche Flexibilität (einfacher, größere Einleitungssequenzen zu entwerfen, theoretisch mit einem unbegrenzte Anzahl von Verzögerungen).

Dieses Zündsystem besteht aus Stoßwellenrohren, die mit den Detonatoren und den Oberflächensteckern verbunden sind. Trotz ihrer Beschichtung mit reaktiven Pulvern und dank eines Starters übertragen Stoßwellenrohre Stoßwellen auf die nichtelektrischen Zünder. Die Verbindung auf dem Feld ist "plombierungsartig", vorausgesetzt, die Schockwelle ist wie Wasser und zirkuliert in der Röhre von einem Zünder zu einem anderen.

Nichtelektrische Zünder sind weltweit verbreitet. Die Vereinigten Staaten waren schon immer einer der größten Märkte für diese Art von Zünder.

Elektronische Detonatoren

Elektronische Komponenten wurden in den späten 1960er Jahren in die Welt der elektrischen Initiierung eingeführt. Die Vergrößerung jedes Schusses wird für den Initiatoren-Markt strategisch wichtig, damit die elektrischen Zünder mit den neu eingeführten nicht-elektrischen Zündern konkurrieren können.

Die elektronischen Entwicklungen machen die Herstellung einer sequentiellen Sprengmaschine möglich. Die sequentielle Sprengmaschine liefert elektronisch einstellbare zeitgesteuerte Energiestöße an eine Anzahl von Leitungsdrähten, was die maximale Anzahl von elektrischen Detonatoren, die die Strahlgeräte verbinden können, dramatisch erhöht und somit die Anzahl der möglichen Kombinationen erhöht.

In den 1990er Jahren führte die zunehmende Miniaturisierung elektronischer Bauelemente zu einer neuen Idee: Die Verwendung einer elektronischen Uhr, um das pyrotechnische (Pulver-) Verzögerungselement zu ersetzen, das für die elektrischen Zünder Ungenauigkeiten erzeugt.

Von 1990 bis 2000 wurde von einer großen Anzahl von Akteuren eine massive Forschungs- und Entwicklungsbewegung durchgeführt, um vorprogrammierte oder programmierbare elektronische Zünder zu entwickeln. Programmierbare elektronische Zünder sind in der Logik einen Schritt voraus und bieten eine erstaunliche Flexibilität bei der Wahl des Startzeitpunkts.Diese Flexibilität in Verbindung mit der elektronisch gesteuerten Genauigkeit öffnet Türen für kurze Verzögerungen bei komplexen Initiierungssequenzen, die seitdem signifikante Vorteile (Lästigkeitsverringerung, Produktivitätssteigerung) für Stakeholder im Bergbau aufweisen. Es wurden numerische Simulationssoftware-Tools entwickelt, um Bergbauingenieuren zu helfen, mit so vielen Möglichkeiten beim Design ihrer Aufnahmen umzugehen.

Trotz eines höheren Marktpreises verbreiteten sich in den 2000er Jahren ständig elektronische Zünder auf dem Markt. Eine starke Fusion und Akquisitionsphase hat zum Verschwinden eines großen Teils der Hersteller geführt. Heute sind nur noch 5 oder 6 Hersteller auf diesem Markt aktiv.

Jede Marke kann nur mit einer eigenen, speziell entwickelten Strahlmaschine programmiert werden. Hauptsächlich aufgrund unterschiedlicher Kommunikationsprotokolle kann keine dieser Maschinen verwendet werden, um mehrere Marken von Zünder zu initiieren. Folglich kann keine dieser Marken in einem einzigen Schuss gemischt werden.

Im Jahr 2000 erschien die erste drahtlose Sprengmaschine auf dem Markt, mit der aus sicherer Entfernung größere Schüsse ausgelöst werden konnten. Die drahtlose Initiierung ist zu einem Standard auf dem Markt geworden.

Elektronische Sprengkapseln basieren immer noch auf einer elektrischen Verdrahtung, um die Energiequelle des Zündsignals zu leiten. ORICA Mining Services, der Erfinder eines drahtlosen elektronischen Zünders, der Anfang 2011 vorgestellt wurde, gibt vor, nun mit dieser operativen Schwäche (potenzielle Leckage, Kurzschlüsse, Abschaltung, elektromagnetische Empfindlichkeit) zu enden und erhöht folglich die Sicherheit und die Rentabilität der Minen.

Fortsetzung folgt!