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Unpatronierte Sprengmasse und Einrichtung zur Auslösung der Detonation dieser Sprengmasse
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte unpatronierte Sprengmasse aus einer Grundladung aus explosivem Material und einer Hohlladung zur Auslösung der Detonation der Grundladung, wobei die Grundladung in einem Bohrloch vorliegt und die Hohlladung im Bohrloch so angeordnet ist, dass ihre Hauptachse der Detonation mit der Hauptachse des Bohrloches und mit der Hauptachse der Grundladung zusammenfällt, so dass die Hauptstosswelle durch die Säule aus Sprengstoff geht. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Auslösung der Detonation in einer solchen unpatronierten Sprengmas-
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Es ist bereits bekannt, dass Zünder der Munroetype oder Hohlladungen explosives Material, selbst wenn dieses relativ wenig empfindlich ist, wirksam zur Detonation bringen, soferne die Projektion der Hauptstosswelle das Explosivmaterial im wesentlichen schneidet. Bei Verwendung solcher Detonationsauslöser wird die Fortpflanzung der Explosion beträchtlich verbessert und wenig empfindliche Explosivstoffe werden hiebei im wesentlichen ebenso wirksam wie vergleichbare Ladungen aus hochexplosivem Material.
Für einfache Sprengungen vertikaler Bohrlöcher, wie bei Schacht-und Steinbrucharbeiten, bestand das Problem darin, die Vorteile einer solchen Detonation auf ein Gebiet zu übertragen, wo eine Masse von wenig empfindlichem, explosivem Material in flüssiger, halbflüssiger oder körniger Form, gegebenenfalls mit oberer Verdämmung, in das Bohrloch eingesetzt ist. Zur Detonation eines solchen Materials wurden gewöhnlich hochexplosive Stoffe, wie empfindliches Trinitrotoluol,"Komposition C", Nitrogelatine, Dynamit, Tetrylzusätze u. dgl., verwendet, welche häufig durch Verwendung von Sensibilisatoren ver- schiedener Art noch empfindlicher gemacht wurden. Dies war erforderlich, um eine im wesentlichen vollständige Detonation der wenig empfindlichen Explosivstoffe zu erreichen.
Bei Verwendung solcher Mittel sind die Lade- und Zündmanipulationen nicht nur heikel und sehr gefährlich, sondern auch kostspielig und das Einsetzen des Detonationsauslösers in die Sprengmasse erfordert höchste Vorsichtsmassnahmen, um eine Sicherung gegen vorzeitige Detonation und eine praktisch vollständige Detonation der Grundladung zu gewährleisten. Die Detonation wurde z. B. durch gleichmässige Verteilung von geschmolzenen Detonationsmitteln in der Ladungsmasse, durch die Verwendung von Torpedos, die einen oder mehrere Detonationsauslöser enthielten, oder durch ein Zündhütchen erreicht, welches eng mit einer Zündladung aus extrem empfindlichem Material verbunden war.
Aber selbst unter Anwendung dieser Methoden blieb die Durchschlagswirkung klein, und sehr gefährliche Reste von undetoniertem explosivem Material behinderten die der betreffenden Sprengung folgenden Arbeiten.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 192824 ist bereits eine zusammengesetzte Sprengladung bekanntgeworden, die zwei Hauptteile umfasst, nämlich eine Sprengladung und damit verbunden einen Behälter, der mit Aluminiumpulver gefüllt ist. Zwischen diesen beiden Komponenten ist ein Konus eingeschoben, der Luft enthält. Die konische Ausnehmung am Boden jedes der Behälter dient lediglich dem Zweck, die Verbrennung des Aluminiums noch wesentlich zu beschleunigen. Die Besetzung eines Bohrloches mit vorgeformten Patronen u. dgl. ist nicht ungefährlich und es ist auch teuer, den Sprengstoff in Form von
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Patronen herzustellen und zu transportieren. Der in der Patrone enthaltene Sprengstoff muss eine Zusam- mensetzung aufweisen, die explosionsfähig ist. Dies bringt gewisse Risiken und Gefahren beim Transport und bei der Handhabung der Patronen mit sich.
Es ist ferner erforderlich, Patronen mit verschiedener Grö- sse und verschiedenem Durchmesser herzustellen und auf Lager zu halten, da die Grösse der Bohrlöcher in Abhängigkeit von den verschiedenen vorzunehmenden Arbeiten schwankt.
Alle diese Probleme und Nachteile werden vermieden, wenn die erfindungsgemässe unpatronierte
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Sprengmasse"werdenSprengmaterialien, d. s. solche, die einfach in Bohrlöcher oder Höhlungen geschüttet werden und die nicht in vorgepackten Einheiten Anwendung finden. Lose Sprengmaterialien haben sich bei der prakti- schen Verwertung der Erfindung am besten bewährt.
Mit den unpatronierten Sprengmassen gemäss der Erfindung kann eine praktisch vollständige Detonation der ganzen Grundladung von einem bis zum andern Ende der Ladungssäule auch mit relativ unempfind- lichen Materialien erzielt werden. Explosive Rückstände sind zuverlässig ausgeschlossen und ein einziger
Detonationszünder löst eine im wesentlichen vollständige Detonation derGrundladung aus explosiver Mas- se aus. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, wenn in unpatronierten Sprengmassen der in der eingangs näher definierten Art die Hohlladung in einer Sprengvorrichtung enthalten ist.
Die Grundladung hat gewöhnlich zylindrische Form, wobei die kreisrunden Endflächen gegen den Bo- den und den oberen Rand des Bohrloches weisen. Die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung wird vorzugsweise an einem der Enden der Säule aus explosivem Material, u. zw. an ihrer Unterseite oder an der Oberseite, angeordnet. Oft ist es von Vorteil, wenn die in einer Sprengvorrichtung enthaltene
Hohlladung mit der Oberseite oder Unterseite des explosiven Materials in direkter Berührung steht, wo- bei es wichtig ist, dass das zündende Ende der in einer Sprengvorrichtung enthaltenen Hohlladung gegen die Grundladung gerichtet ist.
Diese Massnahme gewährleistet in Kombination mit der koaxialen Ausrich- tung, dass die Hauptstosswelle der in einer Sprengvorrichtung enthaltenen Hohlladung entlang der Haupt- achse des Bohrloches und entlang der Hauptachse der explosiven Ladung fortschreitet und dadurch die vollständige Detonation der Grundladung sicherstellt.
DurchEinsetzen der neuen unpatronierten Sprengmasse gemäss der Erfindung in ein Bohrloch oder einen gleichartigen Hohlraum ist es nunmehr möglich, weniger Verdämmungsmaterial oberhalb der explosiven Ladung ohne wesentliche Herabsetzung der Verdämmungswirkung anzuordnen, als üblicherweise bei einer
Grundladung gleicher Grösse und aus demselben explosiven Material verwendet wurde.
Das Erfindungsprinzip ist bei einer grossen Zahl von Explosivstoffen, wie Pikrinsäure, Trinitrotoluol,
Tetryl, Nitroglycerin und den verschiedenen Dynamiten, wie auch bei Explosivstoffen auf Basis von an- organischen Oxydationsmitteln und insbesondere bei solchen, die als Oxydationsmittel Ammoniumnitrat enthalten, anwendbar.
Die neue unpatronierte Sprengmasse hat sich mit Grundladungen als besonders geeignet erwiesen, die als Oxydationsmittel Ammoniumnitrat in fester und bzw. oder gelöster Form, gegebenenfalls in Kombina- tion mit Leichtmetallsensibilisatoren, enthalten.
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Hohlladung wird in das Bohrloch entweder vor dem Einsetzen der explosiven Ladung abgesenkt oder oben auf die explosive Ladung im Bohrloch aufgesetzt. Die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung wird so ausgerichtet, dass ihre Hauptachse der Detonation im wesentlichen mit der Haupt-, Längs- oder Vertikalachse des Bohrloches übereinstimmt. Wenn die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung am Boden angeordnet ist, so weist diese Detonationsachse nach oben und bei Anordnung der in einer Sprengvorrichtung enthaltenen Hohlladung weist diese Achse nach unten.
Hierauf wird die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung gezündet, wodurch die Detonation der Explosivmaterialladung entlang der Bohrlochachse erfolgt. Die Geschwindigkeit des von der in einer Sprengvorrichtung enthaltenen Hohlladung längs ihrer Hauptachse wandernden Stosses reicht aus, um normalerweise als relativ unempfindlich angenommene explosive Materialien zur Explosion oder Detonation zu bringen. So entspricht z. B. Ammoniumnitrat von Kunstdüngerqualität mit oder ohne Sensibilisator vollkommen als Grundladung. Die einzige in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung, die den Auslöseimpuls liefert, entspricht der Munroetype und hat im allgemeinen zylindrische Form mit einer konischen Vertiefung, deren Öffnung längs der Achse des Zylinders nach aussen in Richtung der beim Zünden ausgelösten Hauptstosswelle weist.
Es wird angenommen, dass die hohe Geschwindigkeit der Hauptstosswelle eine aktivierende Wirkung aus- übt, um das Ammoniumnitrat zu sensibilisieren, wenn die Hauptstosswelle längs der Achse des Bohr-
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loches wandert. Es wurden bestimmte kritische Geschwindigkeiten ermittelt und durch Versuche wurde ein praktisch vollständiger Durchschlag nachgewiesen, wobei nur geringe oder gar keine Rückstände der Grundladung vorgefunden wurden. Die unpatronierten Sprengmassen gemäss der Erfindung sind mit oder ohne Verdämmung anwendbar und die Detonation erfolgt auch dann vollständig, wenn die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung in der Verdämmung eingebettet und durch die Verdämmung gegen das explosive Material gerichtet sein sollte.
In Bohrlöchern, die praktisch ohne Verdämmung gesprengt werden und in denen die in einer Sprengvorrichtung enthaltene Hohlladung durch eine Sprengladung nach unten weist, scheinen die von der in
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die Hauptstosswelle nach unten wandert, bis sie schliesslich durch den nach oben wirkenden Druck der explodierenden Grundladung übertroffen wird.
Das Sprengen mit der unpatronierten Sprengmasse gemäss der Erfindung wird bedeutend erleichtert, wenn ein neuer, verbesserter, richtungsumkehrbarer Halter für die als Detonationsauslöser wirksame Hohlladung verwendet wird, der zur axialen Einstellung des Detonationsauslösers oder der geformten Ladung dient. Die neue Einrichtung ist einfach und wirtschaftlich verwendbar und erleichtert das Verlegen der Schiessleitungen beträchtlich.
Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sprengvorrichtung aufweist, die aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse besteht, welches dicht schliessbar ist und eine Hohlladung aufnimmt und so festhält, dass die Hauptachse der Detonation der Hohlladung mit der Hauptachse des Gehäuses zusammenfällt, wobei das Gehäuse einen hinteren Endabschnitt mit kleinerem Durchmesser als der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes aufweist, der zur Aufnahme eines Zünders für die Hohlladung eingerichtet ist, und wobei das Gehäuse und der hintere Abschnitt mit Aufhängeeinrichtungen für die Zündleitungen des Zünders ausgestattet sind.
Der Halter kann billig und flüssigkeitsdicht ausgeführt werden und gewährleistet eine feste Lagebeziehung der Hohlladung zur Grundladung, unabhängig von Zugkräften, die allenfalls an den Zündleitungen angreifen können. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung zur Auslösung der Detonation für die Verwendung in unpatronierten Sprengmassen ist in den Fig. 1 - 3 der Zeichnungen veranschaulicht. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Einrichtung in perspektivischer Ansicht und lässt die Anordnung der Hohlladung in einem Gehäuse erkennen. Fig. 2 ist ein Längsschnitt der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung und zeigt die Einrichtung so eingespannt, dass die Hauptstosswelle der Hohlla- dung nach unten gerichtet ist.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Einrichtung und zeigt die Einrichtung nach Fig. l in Verspannung zur Aufhängung in einem Bohrloch nahe dem Boden einer Säule von Explosivstoff, wobei die Hohlladung so angeordnet ist, dass ihre Hauptstosswelle nach oben gerichtet ist.
Eine Hohlladung 110 besteht aus einem Block aus hochexplosivem Material 111, wie RDX, das in eine Metallumhüllung 112 eingeschlossen ist. Das explosive Material 111 hat eine konische Vertiefung 113, die mit einer dünnen Metallhülle ausgekleidet ist.
Die Hohlladung 110 ist mit einem zylindrischen Metallansatz 115 versehen, der von der Rückseite oder Basis 116 der Hohlladung 110, der Spitze des Kegels 113 gegenüberliegend, axial nach aussen ragt. Der Ansatz 115 hat zwei Öffnungen 117 und 118, von denen die eine Öffnung 117 gerade oberhalb des Bodens der Zündfortleitung 116 an der Rückseite der Umkleidung 112 der Hohlladung 110 quer durch den Ansatz 115 geht, während sich die andere Öffnung 118 vertikal (axial) entlang der Mittelachse des Ansatzes 115 nach unten erstreckt und die Öffnung 117 kreuzt. Diese Öffnungen haben eine vorbestimmte Grösse und sind den üblichen Zündmitteln, z. B. einer Knallzündschnur oder einer üblichen Sprengkapsel, angepasst.
Die Hohlladung 110 ist in einer Sprengvorrichtung oder einem Gehäuse 119 eingeschlossen.
Dieses Gehäuse ist aussen über ihren vorderen hohlen Abschnitt oder Hohlraum 120 zylindrisch ausgebildet und ist am hinteren Ende nach innen konisch verjüngt, das in einen hinteren Abschnitt 121 übergeht, der eine rückwärtige rohrförmige Verlängerung des Abschnittes 120 bildet. Der hintere Abschnitt oder Hohlraum 121 hat einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 120 und ist von diesem teilweise getrennt. Der hintere Abschnitt 121 hat über einen Teil seiner Länge einen Schlitz 122, der an einer Stelle die Wand durchsetzt. Vom oberen Ende des hinteren Abschnittes 121 beginnend erstrecken sich mehrere Rippen 123 radial nach aussen bis zu einem Abstand, der im wesentlichen dem Durchmesser des vorderen Abschnittes 120 entspricht ; diese Rippen verlaufen in Längsrichtung nach unten und schliessen an den verjüngten Teil des vorderen Abschnittes 120 an.
Der Abschnitt 120 ist mit einer Öffnung 124 durch den verengten Teil unterhalb des rohrförmi-
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gen hinteren Abschnittes 121 versehen. Ferner ist eine ringförmige Öffnung 125 in der Trennwand zwischen dem unteren Ende des hinteren Abschnittes 121 und dem vorderen Abschnitt 120 vorgesehen.
Die Hohlladung 110 ist innerhalb der Sprengvorrichtung 119 der Wand 126 anliegend so angeordnet, dass die Hauptachse der konischen Vertiefung 113 in der Hohlladung mit der Haupt- oder Längsachse des vorderen Abschnittes 120 in der Sprengvorrichtung 119 zusammenfällt. Weiters erstreckt sich der zylindrische Ansatz 115 der Hohlladung 110 durch die Öffnung 124 in der Rückwand des vorderen Abschnittes 120 der Sprengvorrichtung 119 und füllt im wesentlichen die ringförmige Öffnung 125 zwischen dem vorderen Abschnitt 120 und dem hinteren Abschnitt 121 der Sprengvorrichtung aus.
Ein im wesentlichen zylindrischer Deckel oder eine Kappe 127 vervollständigt den ganzen Aufbau. Die Kappe 127 ist so geformt, dass sie genau passend aufgeschoben werden kann und mit ihrem offenen Ende 128 an der Sprengvorrichtung 119 anstösst. Die verlängerte Wand 129 der Kappe 127 ist so lang bemessen, dass sie beim Zusammenbau in den vorderen Abschnitt 120 der Sprengvorrichtung 119 entlang der Wand 126 eintritt und mit dem äusseren Konusrand 130 der Hohlladung 110 zur Berührung kommt, wodurch die Hohlladung 110 in der gewünschten Ausrichtung festgehalten wird. Die Kappe 127 hat einen flachen Boden 131, der einen in der Längsachse der Kappe nach aussen ragenden Ansatz 132 trägt.
Der Ansatz 132 und eine der Rippen 123 sind mit Spannaufhängeeinrichtungen 133 und 134 zum Verankern der von einem Zündgerät zur Hohlladung führenden Zündleitungen ausgestattet. Die einfachste Form hiefür sind glatte Öffnungen 133 und 134, welche den Ansatz 132 bzw. eine Rippe 123 durchsetzen.
Beim Zusammenbau der erfindungsgemässen Einrichtung wird die Hohlladung 110 in die Sprengvorrichtung 119 eingesetzt und vorzugsweise an der Wand in Lage festgekittet. Das Nasenstück oder die Kappe 127 und die die so gehaltene Hohlladung 110 enthaltende Sprengvorrichtung 119 werden nach dem Zusammensetzen durch Verkitten an den Stossstellen zu einer Einheit verbunden, die auf diese Weise bei der Verwendung flüssigkeits-und feuchtigkeitsdicht wird.
Die Sprengvorrichtung 119 und die Kappe 127 können aus vielerlei Materialien, z. B. Polystyrol, Glas, Spritzgussmetall, Keramik, Polyäthylen, natürlichem oder synthetischem Gummi, Kunstharz u. dgl., unter Anwendung der üblichen Fabrikationstechnik, nämlich Giessen, Spritzen usw., hergestellt werden. Vorzugsweise können diese Halter für die Hohlladung 110 durch Giessen der Sprengvorrichtung 119 mit der Kappe 127 aus einem zerbrechlichen Material, wie Hochdruckstyrol, hergestellt werden, welches noch eine für die Handhabung und Verwendung ausreichende Festigkeit aufweist und wirtschaftlich und einfach im Aufbau ist.
Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung zur Auslösung der Detonation einer unpatronierten Sprengmasse in einem Bohrloch kann die Zündung der in einer Sprengvorrichtung enthaltenen Hohlladung 110 mit verschiedenen Mitteln durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Zünder, z. B. eine elektrische Sprengkapsel 135, in den rohrförmigen hinteren Abschnitt 121 der Sprengvorrichgung 119, in den die Sprengkapsel eng hineinpasst, eingesetzt werden. Der Kopf der Sprengkapsel 135 wird durch den rohrförmigen Teil 121 und in die vertikale Öffnung 118 im zylindrischen Ansatz 115 der Hohlladung 110 nach unten geschoben und kommt hiebei mit der Zündfortleitung 116 an der Rückseite der Umkleidung 112 der geformten Ladung 110 unmittelbar hinter der Spitze des Kegels 113 in Berührung.
Die Leitungsdrähte 136a, 136b der Sprengkapsel werden durch die Öffnung 134 in der Rippe durchgezogen und von hier zu einem (nicht dargestellten) Zündgerät geführt.
Wenn die Leitungsdrähte 136a, 136b in dieser Weise verspannt sind und die Einrichtung zur Auslösung der Detonation in ein Bohrloch auf eine unpatronierte Sprengmasse hinabgelassen oder in Berührung mit dem oberen Teil einer explosiven Masse gebracht wird, gelangt die Einrichtung in eine solche Lage, dass bei der Detonation der Hohlladung die Hauptachse dieser Detonation nach unten durch die explosive Masse und längs deren Hauptachse gerichtet ist.
Die Leitungsdrähte 136a, 136b können auch durch den Schlitz 122 heraus und entlang des Gehäuses 119 und der Kappe 127, durch die Öffnung 133 im Ansatz 132 und zu einem Zündgerät geführt werden. Bei Verdrahtung in dieser Weise kann die Einrichtung zur Auslösung der Detonation z. B. bis zum Boden eines Bohrloches abgesenkt werden, wo sie so aufruht, dass die Hauptachse der Detonation der Hohlladung 110 entlang der Längsachse der Bohrung nach oben gerichtet ist. Hierauf kann eine explosive Masse in das Bohrloch um den und auf die Oberseite des Detonationsauslösers eingebracht werden. Hiebei erfolgt nach Zündung des Detonationsauslösers die wirksame Detonation der Masse vom
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Boden nach oben.
In Fig. 3 ist die Zündung des Detonationsauslösers durch einen Strang einer Knallzündschnur 137 veranschaulicht. Hiebei wird die Knallzündschnur durch die horizontale Öffnung 117 im zylindrischen Ansatz 115 der Hohlladung durchgezogen. Ein Ende des Stranges wird zu einem Knoten 138 geknüpft und das andere Ende wird durch die Öffnung 133 im Ansatz 132 gezogen und zur Zündstelle geführt. Wenn auf diese Weise eine Knallzündschnur oder die Leitungsdrähte einer Sprengkapsel an der Hohlladung verspannt werden, so ist die Hauptachse der Detonation einer solchen in ein Bohrloch abgesenktenHohlladung nach oben gerichtet.
Alternativ wird, wenn die Hauptachse der Detonation der Hohlladung 110 nach unten gerichtet sein soll, die Knallzündschnur 137 durch die Öffnung 134 in der Rippe 123 gezogen und in die Sprengkapsel eingesetzt, wie dies durch die Sprengkapseldrähte in Fig. 2 angedeutet ist.
Bei Knallzündschnurzündung kann ferner z. B. ein Ende der Zündschnur durch die Öffnung 117 und das andere durch die Öffnung 133 im Ansatz 132 oder die Öffnung 134 in der Rippe 123 gezogen werden, wonach die beiden Enden oberhalb der Sprengvorrichtung verknüpft oder verbunden werden können, wodurch die Sprengvorrichtung durch eine Schleife gehalten wird.
Die ganze, die Sprengvorrichtung 119, die Kappe 127, die Hohlladung 110 und den Zünder umfassende Einrichtung zur Auslösung der Detonation ist genügend leicht, so dass die Leitungsdrähte 136a, 136b der Sprengkapsel 135 oder die Knallzündschnur 137 zufriedenstellend als Zündleitung ausreichen. Weiters wird bei der beschriebenen Verspannung die Hohlladung 110 zuverlässig in Anlage an der Wand und Rückseite der Sprengvorrichtung 119 festgehalten. Ausserdem wird bei Auftreten einer Zugspannung in den Verbindungsleitungen eine Trennung des Zünders von der Hohlladung verhindert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Unpatronierte Sprengmasse aus einer Grundladung aus explosivem Material und einer Hohlladung zur Auslösung der Detonation der Grundladung, wobei die Grundladung in einem Bohrloch vorliegt und die Hohlladung im Bohrloch so angeordnet ist, dass ihre Hauptachse der Detonation mit der Hauptachse des Bohrloches und mit der Hauptachse der Grundladung zusammenfällt, so dass die Hauptstosswelle durch die Säule aus Sprengstoff geht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlladung in einer Sprengvorrichtung enthalten ist.
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