Conjunto detonador, aparato de voladura y método correspondiente.

Un conjunto detonador (12a) que comprende:

un detonador (13a) que incluye una carga base (14a),



una memoria para memorizar un tiempo de retardo para la activación del detonador durante un incidencia de voladura;

un medio para recibir y/o procesar señales de control entrantes;

caracterizado por cuanto que el conjunto detonador (12a) comprende, además:

una memoria dedicada (15a) para memorizar un tiempo de respuesta anticolisión;

un reloj (16a) para contar un tiempo de respuesta anticolisión único cuando se memoriza en la memoria dedicada a la recepción por una máquina de voladura (11) de una señal de control de acuse de recibo global (20); y~

un transmisor (17a) para transmitir una señal de acuse de recibo en respuesta a dicha señal de control de acuse de recibo global (20), a la terminación de dicho tiempo de respuesta anticolisión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AU2008/000194.

Solicitante: ORICA EXPLOSIVES TECHNOLOGY PTY LTD.

Nacionalidad solicitante: Australia.

Dirección: 1 NICHOLSON STREET MELBOURNE, VIC 3000 AUSTRALIA.

Inventor/es: LOWNDS,CHARLES,MICHAEL, HUMMEL,Dirk.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F42C15/42 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F42 MUNICIONES; VOLADURA.F42C ESPOLETAS PARA MUNICIONES (iniciadores para cartuchos de voladura F42B 3/10; aspectos químicos C06C ); SUS DISPOSITIVOS DE ARMADO O DE SEGURIDAD (carga de espoletas F42B 33/02; Montaje o extracción de cartuchos de las espoletas o de las cargas F42B 33/04; contenedores para espoletas F42B 39/30). › F42C 15/00 Dispositivos de armado de las espoletas; Dispositivos de seguridad para impedir una explosión prematura de las espoletas o de las cargas. › por una acción a distancia, p. ej. para minas o campos de minas controlados.
  • F42D1/045 F42 […] › F42D VOLADURA (mechas, p. ej. cordones de mecha C06C 5/00; cartuchos de voladura F42B 3/00). › F42D 1/00 Aparatos o procedimientos de voladura, p. ej. para cargar con explosivos o atacar. › Disposiciones para el encendido eléctrico (generadores dinamoeléctricos H02K).
  • F42D1/055 F42D 1/00 […] › especialmente adaptados para el encendido de varias cargas con retardo.
  • F42D3/04 F42D […] › F42D 3/00 Aplicaciones particulares de técnicas de voladura. › para hacer saltar rocas.
  • F42D5/00 F42D […] › Dispositivos de seguridad.

PDF original: ES-2540533_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Conjunto detonador, aparato de voladura y método correspondiente

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de la voladura, tal como para operaciones de minería. En particular, la presente invención se refiere a la comunicación con detonadores u otros componentes de un aparato de voladura en un lugar de voladura.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas de voladura electrónicos suelen emplear uno o más aparatos de voladura situados en o cerca de una proximidad del lugar de voladura, en comunicación con un conjunto matricial de voladura que comprende una pluralidad de detonadores o conjuntos detonadores situados en el lugar de voladura. En condiciones normales, cada detonador incluye una carcasa exterior, una carga base y medios para conseguir un accionamiento instantáneo o retardado de la carga base a la recepción, desde una máquina de voladura, de una señal de control para FIRE (ACTIVAR) . Si se requiere, cada detonador puede formar un componente de un conjunto detonador más grande adaptado para causar el accionamiento de una carga explosiva mayor para conseguir una fragmentación de roca en el lugar de voladura. A modo de ejemplo, cada detonador puede situarse en un detonador auxiliar, de modo que la activación de la carga base del detonador cause la activación de una parte de material explosivo en el denominado detonador auxiliar. Además, el detonador auxiliar puede estar situado adyacente, a modo de ejemplo, a una composición de emulsión explosiva situada en un orificio adecuado, de modo que dicho accionamiento del detonador auxiliar cause la ignición de la composición de emulsión explosiva.

Antes de la comunicación de la máquina de voladura / detonador, el conjunto matricial de voladura se establece en el lugar de voladura. Los detonadores, y componentes opcionalmente asociados, están situados en lugares deseados en o cerca de la roca en el lugar de voladura, en o cerca de una superficie del terreno o del subsuelo. Los detonadores se suelen colocar en orificios que son posteriormente cargados con explosivo. La comunicación se establece entonces entre cada máquina de voladura y sus conjuntos detonadores asociados. Dicha comunicación puede implicar una comunicación cableada o cualquier medio de comunicación inalámbrica. En cualquier caso, es deseable conseguir una comunicación bidireccional con los conjuntos detonadores, de modo que la máquina de voladura pueda comunicarse con los conjuntos detonadores y si se requiere, pueden responder los conjuntos detonadores. A modo de ejemplo, una máquina de voladura puede transmitir señales de control (p.e., señales ARM, DISARM o FIRE) a un conjunto detonador que no requiere ninguna respuesta. Sin embargo, en otros momentos, una máquina de voladura puede enviar una señal de sondeo para evaluar un estado de un conjunto detonador en el lugar de voladura, en donde la señal de sondeo requiere que el conjunto detonador responda de alguna manera, a modo de ejemplo, para confirmar el estado operativo del detonador, información programada en el conjunto detonador (p.e., identidad del detonador, tiempos de retardo para la activación, etc.) o las condiciones medioambientales del conjunto detonador. Una comunicación bidireccional fiable entre una o más máquinas de voladura y una pluralidad de detonadores en un lugar de voladura, mediante cableado o mediante comunicación inalámbrica, es de importancia cada vez mayor para los sistemas de voladura electrónicos modernos.

Cada máquina de voladura puede programarse con información de identidad para cada conjunto detonador asociado, de modo que los detonadores puedan dirigirse mediante una máquina de voladura sobre una base individual. A modo de ejemplo, cada máquina de voladura puede recuperar información de identidad directamente desde un conjunto detonador por intermedio de una comunicación bidireccional directa. Como alternativa, cada máquina de voladura puede preprogramarse con información de identificación de detonador, tal como códigos de identificación de detonadores asignados en fábrica que están programados en los conjuntos detonadores en la fabricación. En otras operaciones de minería, cada conjunto detonador (o conjunto detonador correspondiente) situados en el lugar de voladura pueden ser `visitados por un operador de voladura que lleva un dispositivo electrónico portátil tal como un dispositivo de registro. Un dispositivo de registro se comunica, mediante una comunicación de corto alcance, con cada detonador para generar y memorizar una lista de detonadores para el conjunto matricial de voladura que comprende, a modo de ejemplo, códigos de identificación de detonadores y de forma opcional, las horas de activación para los detonadores, que se pueden programar opcionalmente en los conjuntos detonadores por el dispositivo de registro. La lista de detonadores puede transferirse luego desde el dispositivo de registro a cada máquina de voladura, con lo que se consigue que cada máquina de voladura `tenga conocimiento de los detonadores en el conjunto matricial de voladura. Una vez que las máquinas de voladura estén programadas de alguna manera con la información de identificación de detonadores, los conjuntos detonadores están preparados para dirigirse individualmente por su máquina de voladura asociada.

En condiciones normales, antes de la comunicación de la máquina de voladura / conjunto detonador, el lugar de voladura se hace seguro para la voladura alejando todo el personal de voladura, equipo de minería y vehículos a una distancia suficiente desde el lugar de voladura para evitar cualquier peligro (p.e., rocas volantes) que resulten de la voladura. En consecuencia, todas las operaciones de producción dentro o cerca de la zona de voladura deben interrumpirse, para proporcionar una ventana temporal para comprobar la operabilidad del conjunto matricial de

voladura y la ejecución de la incidencia de voladura. Es deseable que la ventana temporal sea lo más corta posible, de modo que se pueda reducir al mínimo la interrupción de las operaciones de producción. Además, una ventana temporal más corta reduciría la posibilidad de que la seguridad física y personal en el lugar de voladura resulte comprometida, a modo de ejemplo, mediante una persona que penetre en la zona de voladura antes de que se concluya la incidencia de voladura.

Sigue existiendo una necesidad continua de desarrollar métodos de voladura y los aparatos de voladura correspondientes adecuados para la aplicación de dichos métodos, que permitan que se realice con mayor rapidez una incidencia de voladura así como de forma más eficiente y segura. En particular, una comunicación bidireccional entre una máquina de voladura y conjuntos detonadores puede ser consumidora de tiempo. Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad de acortar la ventana temporal requerida para una incidencia de voladura, incluyendo el tiempo requerido para establecer y/o verificar la comunicación entre una o más máquinas de voladura y una pluralidad de detonadores o conjuntos detonadores.

El documento WO 01/67031 da a conocer un método para activar detonadores electrónicos en un sistema de servidores electrónicos. Una orden de activación o una orden de activación de prueba se envía desde una unidad de control a los detonadores que inician un conteo descendente de un tiempo de retardo memorizado en cada detonador en un punto de sincronización que está retardado con respecto a la señal de control. A la terminación del conteo descendente, los detonadores entran en un estado de pausa para detonar (en el caso de una orden de activación) o para responder (en el caso de una orden de activación de prueba) . Una función de escalamiento puede aplicarse a un tiempo de retardo de detonación memorizado para la alta resolución de la comprobación en relación con la respuesta del detonador a una orden de prueba.

El documento US 5, 520, 114 describe un método para controlar detonadores provistos de módulos de activación con retardo electrónico integrados. Una unidad de control de activación puede utilizarse para interrogar simultáneamente a los módulos de ignición que envían retroinformación demandada a la unidad de control de activación. En este caso, los módulos de ignición responden sobre la base de un tiempo de retardo de detonación único que ha sido asignado a los módulos de ignición.

El documento WO 2005/005919 describe diagnósticos de preparación de la activación en un dispositivo pirotécnico electrónico tal como un detonador electrónico. En una forma de realización, se describe la detección de colector automático. Se trata de una orden de control que permite a una máquina de voladura detectar cualesquiera detonadores no registrados que están conectados a... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un conjunto detonador (12a) que comprende:

un detonador (13a) que incluye una carga base (14a) , una memoria para memorizar un tiempo de retardo para la activación del detonador durante un incidencia de voladura;

un medio para recibir y/o procesar señales de control entrantes;

caracterizado por cuanto que el conjunto detonador (12a) comprende, además:

una memoria dedicada (15a) para memorizar un tiempo de respuesta anticolisión;

un reloj (16a) para contar un tiempo de respuesta anticolisión único cuando se memoriza en la memoria dedicada a la recepción por una máquina de voladura (11) de una señal de control de acuse de recibo global (20) ; y un transmisor (17a) para transmitir una señal de acuse de recibo en respuesta a dicha señal de control de acuse de recibo global (20) , a la terminación de dicho tiempo de respuesta anticolisión.

2. Un aparato de voladura que comprende:

(1) al menos una máquina de voladura (11) para transmitir al menos una señal de control a por lo menos dos conjuntos detonadores asociados (12a, 12b) incluyendo al menos una señal de control de acuse de recibo global

(20) para recepción por dichos al menos dos conjuntos detonadores (12a, 12b) ;

(2) al menos dos conjuntos detonadores (12a, 12b) cada uno según la reivindicación 1; y

(3) al menos un receptor (18) para recibir dichas señales de acuse de recibo procedentes de dichos conjuntos detonadores (12a, 12b) y diferenciar cada señal de acuse de recibo en conformidad con su hora de recepción, con el fin de verificar así una comunicación con cada conjunto detonador (12a, 12b) de dicho aparato de voladura.

3. El aparato de voladura según la reivindicación 2, en donde dicho al menos un receptor (18) procesa y diferencia las señales de acuse de recibo entrantes y si fuere necesario, determina de qué conjunto detonador (12a, 12b) se deriva cada señal de acuse de recibo, por medio de una hora de recepción de cada señal de acuse de recibo con respecto a otras señales de acuse de recibo o con respecto a una hora cero.

4. El aparato de voladura según la reivindicación 2, en donde el aparato de voladura comprende, además, un dispositivo de programación portátil (40) para programar cada conjunto detonador con su tiempo de respuesta anticolisión única por intermedio de una comunicación de corto alcance, después de la colocación de cada conjunto detonador en un lugar de voladura.

5. El aparato de voladura según la reivindicación 4, en donde el dispositivo de programación portátil (40) registra información del lugar de voladura que incluye una identificación de cada conjunto detonador y un tiempo de respuesta anticolisión para cada conjunto detonador.

6. El aparato de voladura según la reivindicación 5, en donde el dispositivo de programación portátil descarga información del lugar de voladura a dicha al menos una máquina de voladura (11) y después de la transmisión por dicha al menos una máquina de voladura (11) de dicha señal de control de acuse de recibo global (20) y a la recepción posterior por dicha máquina de voladura (11) de dichas señales de acuse de recibo procedentes de dichos al menos dos conjuntos detonadores (12a, 12b) , dicha al menos una máquina de voladura (11) asocia cada señal de acuse de recibo con cada conjunto detonador (12a, 12b) en conformidad con dicha información del lugar de voladura.

7. El aparato de voladura según la reivindicación 4, en donde el dispositivo de programación portátil (40) asigna un número de respuesta único a cada conjunto detonador (12a, 12b) , indicativo de una secuencia en la que los conjuntos detonadores (12a, 12b) responden a la recepción de una señal de control de acuse de recibo global (20) , siendo cada tiempo de respuesta anticolisión calculado por cada conjunto detonador (12a, 12b) sobre la base de su número de respuesta asignado.

8. El aparato de voladura según la reivindicación 2, en donde los tiempos de respuesta de colisión de los conjuntos detonadores (12a, 12b) incluyen una serie de tiempos de respuesta anticolisión espaciados temporalmente de forma prácticamente igual, de modo que dicha emisión por dicha al menos una máquina de voladura (11) de una señal de control de acuse de recibo global (20) a dichos conjuntos detonadores da lugar a una transmisión por dichos conjuntos detonadores (12a, 12b) de una secuencia espaciada temporalmente de forma

periódica de dichas señales de acuse de recibo para la recepción por dicho receptor (18) .

9. El aparato de voladura según la reivindicación 8, en donde las señales de acuse de recibo se reciben por dichos al menos un receptor (18) a una distancia temporal aproximada de 0.1 a 100 ms.

10. El aparato de voladura según la reivindicación 2, en donde cualquier conjunto detonador (12a, 12b) que no haya sido adecuadamente programado con un tiempo de respuesta anticolisión antes de la transmisión de dicha señal de control de acuse de recibo global (20) , es reprogramado para responder a dicha señal de control de acuse de recibo global (20) mediante la transmisión de una señal de advertencia con el fin de advertir al receptor (18) o a un operador de voladura que el conjunto detonador (12a, 12b) no ha sido correctamente programado.

11. El aparato de voladura según la reivindicación 10, en donde cada señal de advertencia tiene un contenido similar o idéntico al de una señal de acuse de recibo pero se transmite a una hora específica después de la recepción de la señal de control de acuse de recibo global (20) que es diferente de una hora de transmisión de una cualquiera de las señales de acuse de recibo, de modo que el receptor (18) pueda diferenciar cada señal de advertencia con respecto a las señales de acuse de recibo.

12. El aparato de voladura según la reivindicación 10, en donde la señal de advertencia incluye datos que comprende una identificación para un detonador (13a, 13b) .

13. El aparato de voladura según la reivindicación 7, en donde el receptor (18) es programado para esperar las señales de acuse de recibo de un número predeterminado o en una secuencia predeterminada procedentes de dichos conjuntos detonadores (12a, 12b) , de modo que un fallo de un conjunto detonador (12a, 12b) de transmitir una señal de acuse de recibo sea detectado por dicho receptor (18) debido a su ausencia en el número predeterminado o en la secuencia predeterminada de señales de acuse de recibo.

14. Un método para comprobar que al menos dos conjuntos detonadores (12a, 12b) cada uno según la reivindicación 1, forman componentes operativos de un aparato de voladura en un lugar de voladura, que se caracteriza por cuanto que el método comprende las etapas de:

(1) programación de cada conjunto detonador con un tiempo de respuesta anticolisión único que es independiente de un tiempo de retardo para la activación del detonador durante una incidencia de voladura;

(2) la transmisión por al menos una máquina de voladura (11) , de una señal de control de acuse de recibo global

(20) para recepción por los conjuntos detonadores (12a, 12b) , con el fin de llevar cada conjunto detonador (12a, 12b) a contar su tiempo de respuesta anticolisión programada;

(3) la transmisión, por cada conjunto detonador (12a, 12b) , a la terminación del conteo de su tiempo de respuesta anticolisión programado, de una señal de acuse de recibo a por lo menos un receptor (18) , una hora de recepción por dicho al menos un receptor (18) de cada señal de acuse de recibo que tiene lugar a una hora diferente de una hora de recepción de al menos otra señal de acuse de recibo, permitiendo así la diferenciación de dichas señales de acuse de recibo por dicho receptor (18) y proporcionando la confirmación de que cada conjunto detonador (12a, 12b) forma un componente operativo del aparato de voladura.

15. Uso de un aparato de voladura según la reivindicación 2, con el fin de verificar la comunicación entre al menos una máquina de voladura (11) y al menos dos conjuntos detonadores (12a, 12b) .


 

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