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FR2688583A1 - Method and installation for firing a plurality of explosive charges according to a defined sequence - Google Patents

Method and installation for firing a plurality of explosive charges according to a defined sequence Download PDF

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Abstract

According to the invention, the device for firing an explosive charge (1, 2, 3, 4, 5) includes a detonator (6) and means for firing this detonator, comprising an electrical energy accumulator (14), a radio signal receiver (18), means (20) for comparing the signals picked up by the receiver (14) with a reference signal contained in an encodable memory (21) and means (22) for releasing the cumulative energy towards the detonator (6) when the correspondence between the signal picked up and the reference signal is noted by the comparison means.

Description

L'invention concerne le domaine de la pyrotechnie et plus spécialement l'abattage de roches, voire de construction, à l'aide de charges explosives. The invention relates to the field of pyrotechnics and more specifically the felling of rocks, or even construction, using explosive charges.

L'abattage des roches, que ce soit pour l'exploita- tion d'une carrière ou pour la destruction d'un obstacle naturel, par des moyens pyrotechniques demande la mise en place précise de plusieurs charges d'explosifs déterminées et surtout leur mise à feu selon un échelonnement dans le temps qui doit être bien contrôlé pour obtenir l'efficacité maximale de l'opération. The felling of rocks, whether for the exploitation of a quarry or for the destruction of a natural obstacle, by pyrotechnic means requires the precise placement of several specific charges of explosives and especially their placement over time, which must be well controlled to obtain the maximum efficiency of the operation.

La programmation de l'échelonnement dans le temps de la mise à feu s'effectue aujourd'hui de deux manières différentes, selon les détonateurs utilisés. Programming the timing over time of firing is done today in two different ways, depending on the detonators used.

Selon une première méthode, on utilise des détonateurs dits pyrotechniques dans lesquels on agit sur la quantité d'une charge d'explosif (temps de combustion) pour obtenir les décalages de mise à feu souhaités à partir d'un "allumage" unique de toutes les charges Cet allumage est réalisé par un fil conducteur d'une énergie électrique qui vient mettre à feu simultanément toutes les charges. According to a first method, so-called pyrotechnic detonators are used in which the quantity of an explosive charge (combustion time) is acted on to obtain the desired firing offsets from a single "ignition" of all charges This ignition is carried out by a conductive wire of electrical energy which ignites all charges simultaneously.

Dans une seconde méthode, on utilise des détonateurs dits instantanés qui possèdent une électronique embarquée grâce à laquelle on peut régler le retard de mise à feu c'est à dire le temps de réponse après réception du signal Cette méthode présente l'inconvénient d'être rigide car il faut prérégler à l'avance les détonateurs que l'on ne peut plus modifier après leur mise en place dans les trous où ils sont enfoncés. En outre, le temps de retardement n'est réglable que par tranches ce qui ne permet pas un réglage très fin de la séquence de mise à feu. In a second method, so-called instantaneous detonators are used which have on-board electronics thanks to which the ignition delay can be adjusted, that is to say the response time after reception of the signal. This method has the disadvantage of being rigid because it is necessary to preset the detonators in advance which cannot be changed after they have been placed in the holes where they are inserted. In addition, the delay time can only be adjusted in increments, which does not allow very fine adjustment of the firing sequence.

Dans ces deux procédés chacun des détonateurs utilisé est relié à une source d'énergie électrique pour maîtriser le TOP de mise à feu et l'énergie fournie à chacun d'eux. La quantité de fils à mettre en place est importante et les risques de rupture de fils sont augmentés. Or une non-explosion est très gênante dans un programme d'abattage car elle constitue un danger permanent qu'il faut éliminer pour préserver la sécurité du chantier, d'où une perte de temps et une incidence négative sur le coût de l'opération. In these two processes each of the detonators used is connected to a source of electrical energy to control the ignition TOP and the energy supplied to each of them. The quantity of wires to be placed is large and the risks of wire breakage are increased. However, a non-explosion is very annoying in a slaughter program because it constitutes a permanent danger which must be eliminated to preserve site safety, hence a loss of time and a negative impact on the cost of the operation. .

La présente invention entend pallier les inconvénients des méthodes connues en proposant une commande de mise à feu des détonateurs codés par voie d'ondes hertziennes. The present invention intends to overcome the drawbacks of the known methods by proposing a control for firing coded detonators by radio waves.

Plus précisément, elle a pour premier objet un dispositif de mise à feu d'une charge explosive comportant un détonateur et des moyens de mise à feu de ce détonateur qui comportent un accumulateur d'énergie électrique, un récepteur de signaux radio, des moyens de comparaison des signaux captés par le récepteur avec un signal de référence contenu dans une mémoire encodable, et des moyens de libération de l'énergie accumulée en direction du détonateur lorsque l'identité entre le signal capté et le signal de référence est constatée par les moyens de comparaison. Chacun des détonateurs peut ainsi être mis à feu à l'instant même de la commande de sa mise à feu. Il n'existe donc plus dincerti- tude quant à l'instant de mise à feu, ce qui permet une exécution rigoureuse d'un plan de tir. More specifically, it has for its first object a device for igniting an explosive charge comprising a detonator and means for igniting this detonator which comprise an electrical energy accumulator, a receiver of radio signals, means of comparison of the signals picked up by the receiver with a reference signal contained in an encodable memory, and means for releasing the accumulated energy towards the detonator when the identity between the picked up signal and the reference signal is established by the means for comparison. Each of the detonators can thus be fired at the very moment of ordering its firing. There is therefore no longer any uncertainty as to the firing instant, which allows a rigorous execution of a firing plan.

Le dispositif de l'invention comporte en outre un dispositif d'encodage de la mémoire que comportent les moyens de mise à feu, de sorte que l'on peut tenir un stock de produits standard que l'on peut dédier au dernier moment. The device of the invention further comprises a memory encoding device that includes the ignition means, so that one can keep a stock of standard products that can be dedicated at the last moment.

Un conducteur électrique sous forme de boucle fermée sur les bornes d'un générateur relie les accumulateurs d'énergie de chaque détonateur en série à ce générateur. An electrical conductor in the form of a closed loop on the terminals of a generator connects the energy accumulators of each detonator in series with this generator.

Grâce à cette disposition, il est possible de mettre en place sur le site des détonateurs inactifs et de les rendre actifs au dernier moment alors que le personnel a quitté le site.Thanks to this arrangement, it is possible to set up inactive detonators on the site and to make them active at the last moment after the personnel has left the site.

Les ordres de mise à feu sont réalisés par une unité d'émission, selon une séquence programmée, d'une pluralité de signaux codés en direction de tous les récep teurs radio des détonateurs. On notera à cet égard que le conducteur de chargement peut constituer utilement une antenne pour les récepteurs radio
Enfin, de manière préférée, les moyens de mise à feu du détonateur sont groupés dans un boîtier connectable au détonateur.
The firing orders are carried out by a transmission unit, according to a programmed sequence, of a plurality of coded signals in the direction of all the radio receivers of the detonators. It will be noted in this regard that the charging conductor can usefully constitute an antenna for radio receivers
Finally, preferably, the means for igniting the detonator are grouped in a box connectable to the detonator.

Un second objet de l'invention réside dans un procédé de commande et de contrôle de la mise à feu d'une batterie de charges explosives associées au dispositif précédent qui consiste, préalablement à la mise en place des détonateurs sur le site, à mettre en mémoire dans chacun des moyens de mise à feu, un signal codé, à connecter ces moyens au détonateur, à les placer sur site, à mettre en place le plan de mise à feu dans une unité centrale de commande en introduisant, en fonction de l'instant souhaité pour l'explo- sion de telle charge, le temps séparant cet instant d'une origine et le signal codé du détonateur associé à la charge dans le programme de mise à feu, à alimenter en énergie la boucle de chargement des moyens de mise à feu, et à déclencher, au temps origine, le déroulement du programme pour émettre chacun des signaux codés enregistrés, à l'instant enregistré correspondant, au moyen d'un émetteur radio. A second object of the invention resides in a method of commanding and controlling the firing of a battery of explosive charges associated with the preceding device which consists, prior to setting up the detonators on the site, to activate memory in each of the firing means, a coded signal, to connect these means to the detonator, to place them on site, to set up the firing plan in a central control unit by introducing, according to the desired instant for the explosion of such a charge, the time separating this instant from an origin and the coded signal of the detonator associated with the charge in the firing program, in supplying energy to the loading loop of the means firing, and to trigger, at the time of origin, the progress of the program to transmit each of the recorded coded signals, at the corresponding recorded time, by means of a radio transmitter.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description d'un mode de réalisation de l'invention donnée ci-après à titre d'exemple. Other characteristics and advantages will emerge from the description of an embodiment of the invention given below by way of example.

Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est l'illustration simplifiée d'un site équipé des moyens de l'invention,
- la figure 2 est une vue de détail d'un détonateur équipé des moyens de l'invention.
Reference will be made to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a simplified illustration of a site equipped with the means of the invention,
- Figure 2 is a detail view of a detonator equipped with the means of the invention.

A la figure 1, on a représenté par 1, 2, 3, 4 et 5 certaines des charges explosives qui sont disposées aux endroits soigneusement déterminés d'un site par exemple d'abattage de roches. Ces charges sont chacune pourvues d'un détonateur 6, 7, 8, 9, 10 destiné à la commande des explosions selon un plan déterminé. In FIG. 1, 1, 2, 3, 4 and 5 show some of the explosive charges which are placed at the carefully determined locations of a site, for example rock mining. These charges are each provided with a detonator 6, 7, 8, 9, 10 intended for controlling the explosions according to a determined plan.

Chaque détonateur est représenté en figure 2 de manière très schématique avec une charge inflammable 11 et un dispositif d'allumage 12. Ce dispositif d'allumage est destiné à convertir de l'énergie électrique en une énergie (chaleur - arc . . . . . ) apte à l'ignition de la charge du détonateur. Each detonator is shown in FIG. 2 very schematically with an inflammable charge 11 and an ignition device 12. This ignition device is intended to convert electrical energy into energy (heat - arc.... ) suitable for igniting the detonator charge.

Chaque détonateur peut recevoir un boîtier pilote 13 qui, connecté électriquement de manière étanche et de préférence verrouillée au dispositif d'allumage 12, contient les moyens de stockage de l'énergie électrique à transférer à l'allumeur 12 et les moyens de commande du transfert. En d'autres termes, le boîtier 13 renferme un accumulateur 14 d'énergie (par exemple capacitif) qui est relié en série avec les accumulateurs des autres détonateurs à une source d'énergie au moyen d'un conducteur 16 de liaison formant une boucle sur les bornes d'un générateur 15. Un interrupteur 17 ferme ou ouvre cette boucle. Each detonator can receive a pilot unit 13 which, electrically connected in leaktight manner and preferably locked to the ignition device 12, contains the means for storing the electrical energy to be transferred to the igniter 12 and the means for controlling the transfer . In other words, the box 13 contains an energy accumulator 14 (for example capacitive) which is connected in series with the accumulators of the other detonators to an energy source by means of a connecting conductor 16 forming a loop on the terminals of a generator 15. A switch 17 closes or opens this loop.

Chaque boîtier pilote comporte également un récepteur 18 capable de capter des signaux radio émis par un émetteur 19, en utilisant, si besoin est, comme antenne réceptrice la boucle de conducteur 16. Each pilot unit also includes a receiver 18 capable of picking up radio signals transmitted by a transmitter 19, using, if necessary, as the receiving antenna the conductor loop 16.

Ce récepteur transmet le signal reçu à un comparateur 20 dont l'autre entrée est connectée à l'émetteur 21 d'un signal de référence. Lorsque l'identité du signal reçu et du signal de référence est constatée par le comparateur, ce dernier émet en sortie un signal de fermeture d'un interrupteur 22 qui autorise la décharge de l'accumulateur 14 dans l'allumeur 12. This receiver transmits the received signal to a comparator 20, the other input of which is connected to the transmitter 21 of a reference signal. When the identity of the received signal and of the reference signal is noted by the comparator, the latter emits as output a closing signal of a switch 22 which authorizes the discharge of the accumulator 14 in the igniter 12.

Le signal de référence est en fait un signal codé qui est enregistré dans une mémoire du boîtier pilote au moyen d'un dispositif d'encodage associé par exemple à un micro-ordinateur 23. Il est donc possible de préparer plusieurs boîtiers pilotes ayant chacun un signal codé différent. Chaque boîtier est ainsi dédié. The reference signal is in fact a coded signal which is recorded in a memory of the pilot unit by means of an encoding device associated for example with a microcomputer 23. It is therefore possible to prepare several pilot units each having a different coded signal. Each box is thus dedicated.

Par ailleurs le micro-ordinateur 23 comporte un programme de mise à feu dans lequel on peut entrer la séquence de mise à feu souhaitée. Cette opération consiste à introduire dans le programme un couple de données par charges à savoir le signal codé correspondant au détonateur affecté à cette charge et le temps séparant l'instant souhaité de la mise à feu de cette charge d'une origine générale du plan de tir. Furthermore, the microcomputer 23 includes a firing program in which the desired firing sequence can be entered. This operation consists in introducing into the program a couple of data per charge, namely the coded signal corresponding to the detonator assigned to this charge and the time separating the desired instant of the firing of this charge from a general origin of the plane of shoot.

Le micro-ordinateur a pour fonction, outre la réalisation de l'enregistrement des signaux codés dans les boîtiers (et dans une de ses mémoires simultanément), la commande séquentielle de l'émetteur radio 19 en envoyant à cet émetteur, à chacun des instants souhaités l'ordre d'émettre le signal codé correspondant, en fonction du plan de tir qui a été programmé. The microcomputer has the function, in addition to carrying out the recording of the coded signals in the boxes (and in one of its memories simultaneously), the sequential control of the radio transmitter 19 by sending to this transmitter, at each instant the order to send the corresponding coded signal, according to the firing plan which has been programmed.

La mise en place du dispositif selon l'invention s'opère de la manière suivante. The installation of the device according to the invention takes place in the following manner.

Les charges sont mises en place géographiquement et il leur est affecté un détonateur préalablement codé. The charges are placed geographically and a previously coded detonator is assigned to them.

Chaque détonateur est donc dédié et au moyen du micro-ordinateur on associe son code à un temps qui constitue le retard souhaité pour sa mise à feu à partir d'une origine. Each detonator is therefore dedicated and by means of the microcomputer its code is associated with a time which constitutes the desired delay for its firing from an origin.

Ce temps est dicté par le plan de tir.This time is dictated by the shooting plan.

Par ailleurs, chacun des détonateurs mis en place est relié électriquement par le conducteur 16 à la source d'énergie 15 ce qui permet la charge de chacun des accumulateurs 14 et ce alors que les détonateurs n'ont plus à être manipulés donc que les opérateurs sont en sécurité. Furthermore, each of the detonators put in place is electrically connected by the conductor 16 to the energy source 15 which allows the charging of each of the accumulators 14 while the detonators no longer have to be handled, therefore only the operators. are safe.

Le déclenchement du plan de tir consiste à procéder à l'exécution du programme par le micro-ordinateur 23. Ce programme est très simple : il décompte le temps et pour chaque valeur de ce dernier correspondant à une valeur enregistrée, il extrait d'une mémoire le signal codé correspondant pour le transmettre à l'émetteur 19. Ce signal est acheminé par voie hertzienne en direction de tous les détonateurs (qui peuvent utiliser le conducteur 16 comme antenne) et seul le détonateur ayant établi l'identité entre le signal codé émis et le signal de référence qu'il possède en mémoire sera mis à feu. On provoque ainsi la mise à feu de tous les détonateurs en suivant la séquence voulue. The triggering of the shooting plan consists in executing the program by the microcomputer 23. This program is very simple: it counts down the time and for each value of the latter corresponding to a recorded value, it extracts from a stores the corresponding coded signal to transmit it to the transmitter 19. This signal is transmitted over the air to all detonators (which can use conductor 16 as an antenna) and only the detonator having established the identity between the coded signal transmitted and the reference signal which it has in memory will be ignited. This triggers the firing of all detonators in the desired sequence.

Le dispositif de l'invention et le procédé de mise à feu qui en résulte présentent de nombreux avantages par rapport aux techniques utilisées jusqu'à présent. Ainsi pour ce qui concerne le matériel, il est très sûr : il n'y a pas d'énergie embarquée donc pas de risque de mise à feu intempestive. Les boîtiers pilotes peuvent être fabriqués très résistants, avec une connexion rapide, facile, sûre et résistante à la cartouche du détonateur. La liaison filaire en série permet de vérifier que tous les détonateurs sont bien en place. The device of the invention and the method of ignition which results therefrom have numerous advantages over the techniques used until now. So as far as the equipment is concerned, it is very safe: there is no on-board energy, so no risk of inadvertent ignition. The pilot boxes can be made very resistant, with a quick, easy, safe and resistant connection to the detonator cartridge. The wired link in series makes it possible to check that all the detonators are in place.

Pour ce qui concerne le procédé, il est de mise en oeuvre souple. En effet il est possible de "dédier" les boîtiers pilotes des détonateurs sur le site, même de l'opération. Il est également possible, tout étant installé, de modifier au dernier moment le plan de tir en modifiant la donnée "temps" affectée à tel ou tel détonateur. Il permet enfin la mise en place d'un plan de tir précis car le pas de décomptage du temps peut être très bref (de l'ordre de la milliseconde).  As regards the method, it is flexible to use. In fact, it is possible to "dedicate" the pilot detonator units on site, even during the operation. It is also possible, all installed, to modify the firing plan at the last moment by modifying the "time" data assigned to such and such a detonator. Finally, it allows the establishment of a precise firing plan because the time countdown step can be very short (of the order of a millisecond).

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise à feu d'une charge explosive (1,2,3,4,5) comportant un détonateur (6,7,8,9,10) et des moyens de mise à feu de ce détonateur, caractérisé en ce que ces moyens comportent un accumulateur (14) d'énergie électrique, un récepteur (18) de signaux radio, des moyens (20) de comparaison des signaux captés par le récepteur (14) avec un signal de référence contenu dans une mémoire encodable (21) et des moyens (22) de libération de l'énergie accumulée en direction du détonateur (6) lorsque l'identité entre le signal capté et le signal de référence est constatée par les moyens de comparaison. 1. Device for igniting an explosive charge (1,2,3,4,5) comprising a detonator (6,7,8,9,10) and means for igniting this detonator, characterized in that these means include an accumulator (14) of electrical energy, a receiver (18) of radio signals, means (20) for comparing the signals picked up by the receiver (14) with a reference signal contained in an encodable memory (21) and means (22) for releasing the accumulated energy towards the detonator (6) when the identity between the sensed signal and the reference signal is ascertained by the comparison means. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (23) d'encodage de la mémoire (21) que comportent les moyens de mise à feu. 2. Device according to claim 1 characterized in that it comprises a device (23) for encoding the memory (21) that includes the firing means. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un conducteur électrique (16) sous forme d'une boucle fermée sur les bornes d'un générateur (15) et sur lequel les accumulateurs d'énergie (14) de chaque détonateur sont montés en série. 3. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electrical conductor (16) in the form of a closed loop on the terminals of a generator (15) and on which the energy accumulators (14) of each detonator are connected in series. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité d'émission (19, 23) selon une séquence programmée, d'une pluralité de signaux codés. 4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a transmission unit (19, 23) according to a programmed sequence, of a plurality of coded signals. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mise à feu du détonateur sont groupés dans un boîtier (13) connectable au détonateur (6,7,8,9,10). 5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means for igniting the detonator are grouped in a housing (13) connectable to the detonator (6,7,8,9,10). 6. Procédé de commande et de contrôle de la mise à feu d'une batterie (1-5) de charges explosives associées à un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste, préalablement à la mise en place des détonateurs (6-10) sur le site, à mettre en mémoire dans chacun de leurs moyens de mise à feu, un signal codé, à connecter ces moyens au détonateur, à les placer sur site, à mettre en place le plan de mise à feu dans une unité centrale de commande en introduisant, en fonction de l'instant souhaité pour l'explosion de telle charge, le temps séparant cet instant d'une origine et le signal codé du détonateur associé à la charge dans le programme de mise à feu, à alimenter en énergie la boucle de chargement des moyens de mise à feu, et à déclencher, au temps origine, le déroulement du programme pour émettre chacun des signaux codés enregistrés, à l'instant enregistré correspondant, au moyen d'un émetteur radio.  6. Method for controlling and controlling the firing of a battery (1-5) of explosive charges associated with a device according to any one of the preceding claims, characterized in that it consists, prior to the placement of detonators (6-10) on the site, to store in each of their firing means, a coded signal, to connect these means to the detonator, to place them on site, to set up the firing plan in a central control unit by introducing, as a function of the instant desired for the explosion of such a charge, the time separating this instant from an origin and the coded signal of the detonator associated with the charge in the firing program, supplying power to the loading loop of the firing means, and triggering, at the time of origin, the progress of the program for transmitting each of the recorded coded signals, at the corresponding recorded time, by means of a radio transmitter.
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