Strahlkappen gibt es in verschiedenen Formen. Sicherungskappen, elektrische Detonatoren, nicht elektrische Detonatoren und elektronische Detonatoren sind die verschiedenen Arten von Detonatoren, die Sie auf dem Markt finden können.
Sicherungskappen
Die Erfindung der aufeinanderfolgenden Generationen von Sicherungskappen zielt darauf ab, die gefährliche Zündung des während des betrachteten Zeitraums verwendeten Sprengstoffprodukts zu beantworten. Die Sicherheit der Bergleute war schon immer eines der Hauptziele bei der Entwicklung von Strahlzubehör.
Schwarzpulver soll eine chinesische Erfindung sein, die als Feuerwerkskörper aus den ersten Jahrhunderten unserer Zeitrechnung verwendet wurde. Trotz der Verwendung von Schwarzpulver-basierten "Griechischen Feuer" in alten Schlachten, 1380 ist ein allgemein anerkanntes Datum für die ersten Studien über Schwarzpulver. Deutsch Franziskaner Mönch, entwickelte Berthold Schwarts Schießpulver aus der antiken Formel. Die erste dokumentierte Verwendung von Schwarzpulver für das Strahlen von Gesteinsbrocken stammt aus dem Jahr 1627 in Ungarn.
Die unzuverlässige Brenngeschwindigkeit macht das Schwarzpulver jedoch extrem gefährlich und führt zu vielen Unfällen.
Diese gefährliche Zündung wurde 1831 mit der Erfindung der "Miners Safety Fuse" von William Bickford, einem Seil mit einem Garnstrang, der mit schwarzem Pulver durchtränkt war, überwunden.
Ascanio Sobrero synthetisierte 1846 Nitroglycerin. Nitroglycerin ist der erste entdeckte Sprengstoff, der stärker ist als Schwarzpulver.
Sein Gebrauch auf dem Feld bleibt besonders gefährlich, besonders bis 1863, als Alfred Nobel seinen "praktischen Zünder" enthüllt: einen hölzernen Pfropfen aus schwarzem Pulver, der in eine größere Ladung flüssigen Nitroglycerins eingefügt wurde, eingeschlossen in einer Metallhülle. Im Jahr 1865 entwickelte Nobel eine Quecksilber-Sprengkapsel, die eine erhebliche Senkung der Produktionskosten darstellt und somit zu seiner Verbreitung in der gesamten Industrie beigetragen hat.
Da die Zündkerzen sehr billig sind, werden sie heute in der Bergbauindustrie, insbesondere in Entwicklungsländern, immer noch häufig verwendet. Sicherungskappen sind von Grund auf unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Feldern.
Elektrische Sprengkapseln
Die ersten Prototypen von Detonatoren, die Elektrizität als Initiationssignal-Energiequelle nutzen, entstanden in den späten 1880er Jahren.
Elektrische Sprengkapseln sind ähnlich wie Sicherungskappen, aber mit zwei isolierten elektrischen Kabeln, die an einem Ende hervorstehen, anstelle der Sicherung.
Augenblickliche elektrische Detonatoren wurden zuerst entwickelt. Im Jahr 1868 patentierte H. Julius Smith eine einfachere und sicherere Technologie, die die Zündung durch eine Quecksilber-Fulminat-Mischung, einen hochohmigen Platin-Brückendraht und einen Schwefelstopfen ermöglichte.
Die Einbeziehung eines verzögerten Pulverzuges ermöglichte die Einführung von vorprogrammierten elektrischen verzögerten Detonatoren.
Diese Technologie erlaubt einen Versatz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ladungen und somit die Erzeugung von Initiierungssequenzen, die Türen zu kontrollierteren Schüssen öffnen, aber auf eine endliche Anzahl von Kombinationen beschränkt sind. Eine halbe Sekunde Verzögerung Detonatoren erschien in den frühen 1900er Jahren, während Millisekunden Verzögerung Detonatoren im Jahr 1943 auf den Markt kam.
Elektrische Zünder sind empfindlich gegenüber Hitze, Schock, statischer Elektrizität, Hochfrequenzenergie und elektromagnetischer Strahlung.
Nicht elektrische Detonatoren
Die gesamten nicht-elektrischen Initiationssysteme, bei denen die Initiationsquelle von einer Schockwelle kommt, wurden in den 1960er Jahren von Dyno Nobel entwickelt. Nicht-elektrische Zünder kamen 1973 auf den Markt und bieten alle Vorteile der elektrischen Zündung, aber zusätzliche Sicherheitsvorteile (Unempfindlichkeit gegenüber Elektrizität, Hochfrequenzenergie und elektromagnetischer Strahlung) und eine große Betriebsflexibilität (leichteres Konstruieren größerer Zündsequenzen, theoretisch mit einem unbegrenzte Anzahl von Verzögerungen).
Dieses Initiierungssystem besteht aus Stoßrohren, die mit Detonatoren und Oberflächenverbindern verbunden sind. Trotz ihrer Beschichtung aus reaktiven Pulvern und dank eines Anlassers übertragen Schockrohre Stoßwellen auf die nicht-elektrischen Zünder. Die Verbindung auf dem Feld ist "klempnerartig", wenn man annimmt, dass die Schockwelle wie Wasser ist und in der Röhre von einem Detonator zum nächsten zirkuliert.
Nicht elektrische Detonatoren sind weltweit weit verbreitet. Die Vereinigten Staaten waren immer einer der größten Märkte für diese Art von Detonatoren.
Elektronische Detonatoren
Elektronische Komponenten wurden in den späten 1960ern in der Welt der elektrischen Initiationen eingeführt. Die Vergrößerung der einzelnen Aufnahmen wird für den Markt der Initiatoren von strategischer Bedeutung sein, da die elektrischen Zünder mit den neu eingeführten nicht-elektrischen Zündern konkurrieren können.
Die elektronischen Entwicklungen ermöglichen die Erstellung einer sequentiellen Sprengmaschine. Das sequentielle Sprenggerät liefert elektronisch einstellbare zeitgesteuerte Energiepakete an eine Anzahl von Leitungsdrähten, was die maximale Anzahl an elektrischen Detonatoren, die die Blaster verbinden können, dramatisch erhöht und somit die Anzahl der möglichen Kombinationen erhöht.
In den 1990er Jahren führte die zunehmende Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen zu einer neuen Idee: Verwenden einer eingeschalteten elektronischen Uhr, um das pyrotechnische (Pulver-) Verzögerungselement zu ersetzen, das eine Ungenauigkeit für die elektrischen Detonatoren erzeugt.
Von 1990 bis 2000 wurde eine große Forschungs- und Entwicklungsbewegung von einer großen Anzahl von Akteuren durchgeführt, um vorprogrammierte oder programmierbare elektronische Detonatoren zu entwickeln. Programmierbare elektronische Zünder stellen einen Schritt voraus in der Logik dar und bieten eine erstaunliche Flexibilität bei der Wahl des Zündzeitpunkts. Diese Flexibilität zusammen mit der elektronisch gesteuerten Genauigkeit öffnet Türen für kurze Verzögerungen komplexer Initiierungssequenzen, die seither signifikante Vorteile (Störungsreduktion, Produktivitätssteigerung) für Bergbau-Stakeholder gezeigt haben. Numerische Simulationssoftwaretools wurden entwickelt, um Bergbauingenieuren zu helfen, mit einer so großen Anzahl von Möglichkeiten bei der Gestaltung ihrer Schüsse umzugehen.
Trotz eines höheren Marktpreises haben sich elektronische Zünder in den 2000er Jahren stetig auf dem Markt verbreitet. Eine starke Fusions- und Übernahmephase hat dazu geführt, dass ein großer Teil der Hersteller verschwunden ist. Heutzutage sind nur 5 oder 6 Hersteller auf diesem Markt aktiv.
Jede Marke kann nur mit einer eigens entwickelten Strahlmaschine programmiert werden. Hauptsächlich aufgrund verschiedener Kommunikationsprotokolle kann keine dieser Maschinen verwendet werden, um mehrere Marken von Detonatoren zu initiieren. Folglich kann keine dieser Marken in einem einzigen Schuss gemischt werden.
Die erste drahtlose Sprengmaschine erschien im Jahr 2000 auf dem Markt und ermöglichte die Aufnahme größerer Schüsse aus sicherer Entfernung. Wireless Initiation ist zu einem Standard auf dem Markt geworden.
Elektronische Detonatoren basieren immer noch auf elektrischer Verdrahtung, um die Initiationssignal-Energiequelle zu leiten. ORICA Mining Services, der Erfinder eines drahtlosen elektronischen Zünders, der Anfang 2011 vorgestellt wurde, gibt vor, jetzt mit dieser Betriebsschwäche (potentielle Leckage, Kurzschluss, Abschaltung, elektromagnetische Empfindlichkeit) zu enden und erhöht folglich die Sicherheit und Minenrentabilität.
Fortsetzung folgt!