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Sprengeinrichtungen
Die Erfindung betrifft neue, verbesserte Sprengeinrichtungen.
Es wurde nun gefunden, dass unerwartete Wirkungen und Verbesserungen mit der erfindungsgemässen
Sprengeinrichtung erzielt werden können, welche im wesentlichen durch eine Kombination einer zylin- drischenSprengladung, in der in Abständen seitlich längs der Sprengladung Elektronen leitende, im wesentlichen kreisförmige Scheiben und ein Begrenzungsgebilde für Sprengladung und Scheiben angeordnet sind, wobei die Scheiben einen kontinuierlichen äusseren Rand und eine durchbrochene dünne Wand aufweisen, die sich nach innen zu einer zentralen kreisförmigen Öffnung erstreckt, gekennzeichnet ist.
DieindenSprengeinrichtungen gemäss der Erfindung verwendeten Elektronen leitenden, im wesentlichen kreisförmigen Scheiben können aus einem beliebigen, Elektronen leitenden Material, wie Eisen, Blei, Zinn, Nickel, Mangan, Chrom, Magnesium, Aluminium u, dgl. hergestellt werden. Die Schwermetalle zeigen die Tendenz, die Energie der Initialreaktion zu schwächen oder zu ersticken, während Magnesium und Aluminium nicht nur nicht so wirken, sondern die Tendenz zeigen, in das System als Reaktionsteilnehmer einzugehen, siekönnen während der Verbrennungsreaktion gegebenenfalls verdampfen und verbraucht werden, wobei gleichzeitig wertvolle zusätzliche Explosionswärme entsteht.
Neben andern Vorteilen der Sprengeinrichtung gemäss der Erfindung ist eine wesentliche Verringerung der Neigung zum "Ausschiessen" bzw. "Ausblasen" aus dem Bohrloch, in das die Ladung eingesetzt worden ist, zu erwähnen. Kreisförmige Scheiben mit verhältnismässig grossen Oberflächen, wie z. B. Mehrfachscheiben, sind sehr wirkungsvoll. Die kreisförmigen Scheiben gemäss der Erfindung können als elektromagnetische oder leitende Verdämmungen bezeichnet werden und können gemäss Fig. 1 der Zeichnungen aufgebaut sein. Sie können aus mehreren Schichten von Streckmetallmaterialien aufgebaut und so konstruiert sein, dass sowohl reflektierende Oberflächen und viele Überlagerungen geschlossener elektrischer Stromkreise sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Ebenen in der Ausführungsform enthalten sind.
Die kreisförmigen Scheiben brauchen kein grosses Gewicht und keine hohe physikalische oder magnetische Festigkeit aufzuweisen. Verhältnismässig leichte Konstruktionen sind sehr wirksam.
Wesentliche Verbesserungen können gemäss der Erfindung mit den meisten der üblichen Sprengstoffe, wie Pikrinsäure, Trinitrotoluol, Tetryl, Nitroglycerin und den verschiedenen Dynamiten sowie mit Sprengstoffen auf Basis anorganischer Oxydationsmittel, insbesondere solchen mit einem Gehalt an Ammonnitrat als Oxydationsmittel erzielt werden. Das Ammonnitrat kann als solches in fester oder in flüssiger Form. z. B. als Lösung in wasserfreiem Ammoniak, wässerigem Ammoniak oder Wasser, verwendet werden. Die Sprengstoffe können auch Sensibilisatoren, insbesondere Leichtmetall, wie Magnesium oder Aluminium, enthalten und sie können durch einen Gehalt von konventionellen, anorganischen oder organischen Sprengstoffen verstärkt werden.
In der Vergangenheit ist das "Ausschiessen" von Bohrlöchern durch Verwendung einer langen Säule
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ausBohrspänenzumVerstemmen (Verdämmen) des Loches oberhalb der Ladung vermindert worden. Die- seTendenz der Schüsse zum "Ausschiessen" wird nunmehr durch die Sprengeinrichtung gemäss der Erfin- dung beseitigt. Dadurch wird es möglich gemacht, eine höhere Säule des Sprengstoffes in das Loch ein- zubringenund dennoch das "Ausschiessen" zu unterdrücken.
In der Praxis erlaubt es die Wirksamkeit der neuen Verdämmungen, Bohrlöcher zu beschicken und mit nur etwa 2, 5 m von Drehspänen oder einem ändern Verdämmungsmaterial zu verdämmen, während unter üblichen Bedingungen dieselbe Ladung et- wa 7 m Verdämmung benötigt, um ein "Ausschiessen" der Sprengladung zu verhindern.
BeiVersuchssprengungenzeigteessich, dassdie induktive Dämmvorrichtung dazu neigt, die Spreng- kräftenach auswärts und unten zu richten, d. h. bei Versuchen in Sand wurde eine extreme Hitze bis zu
1 m oder mehr unter jener Höhe der Ladung festgestellt, bei der die Dämmvorrichtung verwendet wor- den war. Bei Vergleichsversuchen, die unter Verwendung üblicher Sprengstoffe durchgeführt worden waren, war ein Eindringen der Hitze nach unten nur bis zu etwa 5 bis 10 cm zu erkennen.
Bei der Beobachtung von Schüssen, für die eine Sprengeinrichtung gemäss der Erfindung angewendet wurde, zeigt sich eine enge Begrenzung der Explosion auf die Lage der Sprengung mit nur geringen Energieverlusten an das umgebende Gestein und nach oben durch das Bohrloch. Es wurde eine praktisch vollständige Beseitigung des"Ausblasens", bei Muldensprengungen eine günstige Verwertung der Explosionsenergie für das Aufbrechen von Gestein festgestellt.
Die Sprengeinrichtung gemäss der Erfindung, die zur Herbeiführung einer Erhöhung der Explosivkraft einer gegebenen zylindrischen Sprengladung von Wert ist, insbesondere einer solchen, die in aufrechter Zylinderform angewendet wird, wird vorzugsweise unter Verwendung schwach gekrümmter, im wesentlichen kreisförmiger Scheiben aufgebaut. Die Wirksamkeit der Elektronen leitenden Scheiben wird durch die Durchbrechungen oder Öffnungen innerhalb der Wand der Scheiben nicht vermindert. Einige bevorzugte Ausführungsformen der Elektronen leitenden, im wesentlichen kreisförmigen Scheiben gemäss der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl miteinander verbundener, im Abstand ange- ordneter elektromagnetischer, durchbrochener Scheiben für die Anordnung oberhalb einer Sprengladung in einem Bohrloch, wobei eine Vielzahl getrennter Verbindungsstellen vorgesehen ist. Fig. 2 stellt, teilweise aufgeschnitten, eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer kreisförmigen Scheibe oder Verdämmung dar. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Verdämmung gemäss Fig. 2.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsform hat die kreisförmige, im wesentlichen tassenförmige Scheibe --11-- einen dicken äusseren Rand --12--, der an seiner Oberseite-14-- eine Ausneh- mung--13-- und an seiner Unterseite --16-- eine zweite Ausnehmung --15-- aufweist. Diese Ausnehmungen sind so bemessen, dass sie ein Aufeinanderstapeln der Scheiben --11-- ermöglichen, indem eine Ausnehmung --15-- an der Unterseite der einen Scheibe in die Ausnehmung --13-- an der Oberseite einer andern Scheibe eingreift.
Eine schräge tassenförmige Wand oder Erweiterung --17-- führt von der Wand --18-- des Randes --12-- nach innen und verbindet diesen Rand --12-- mit dem Wulst --19--
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--20-- instreckt sich in ihrer Längsabmessung über fast den gesamten Querschnitt der Wand --17-- zwischen dem Rand --12-- und dem Verstärkungsglied --20-- und ist in seiner Breite durch einen Sektorenwinkel von 200 in bezug auf die Längsachse der Öffnung --21-- begrenzt.
Die zentrale kreisförmige Öffnung --21-- ist für die Aufnahme eines Sprengzünders, z. B. einer geformtenladung, bestimmt. Vorteilhafterweise wird in dieser Öffnung die geformte Ladung so festgehalten, dass deren Hauptdetonationsachse senkrecht zu der Ebene des Durchmessers dieser Öffnung liegt.
Die Elektronen leitenden, im wesentlichen kreisförmigen Scheiben für die Sprengeinrichtung gemäss der Erfindung können auf verschiedene Weise hergestellt werden, z. B. durch Formen mit verlorener Form, Pressen, Tiefziehen, in Dauerformen hergestelltem Guss, Druckguss, Schmieden usw. Beispielsweise wird eine besonders günstige Scheibe durch Druckguss von beispielsweise einer Magnesiumlegierung AZ91B (ASTM, 91o Al, 0, 151o Mn, 0, 7 o Zn, Rest Mg) oder einer Aluminiumlegierung SC84 (ASTM ; 8 bis 9% Si, 3, 5% Cu, Rest AI) hergestellt.
Bei der Herstellung solcher Leichtmetall-Pressgussscheiben sind auf Grund der vorgesehenen Verwendung 1) grosse Änderungen der Legierungszusammensetzung,
2) hohe Toleranzen beim Druckguss,
3) Porosität und
4) geringe Einschlüsse von Verunreinigungen, ÜberwerfungenundKaltschweissungender Formgebung
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zulässig. Ferner erfordern die Gussscheiben nur ein rohes Gussputzschleifen ohne Feinschleifen oder andere Putzbehandlungen. Die Grösse der Scheiben selbst kann in Abhängigkeit von Grösse und Durchmesser der Sprengladung, mit der sie benutzt werden, variieren.
Für die meisten Anwendungsgebiete können sie einen Aussendurchmesser von etwa 7, 5 bis etwa 40 cm aufweisen, doch für die meisten üblichen Sprengungen werden Scheiben mit einem Aussendurchmesser von etwa 15 bis etwa 30 cm gut funktionieren und dem entsprechenden Durchmesser des Bohrloches angepasst werden können.
Die Dicke des äusseren Randes und, soweit anwendbar, des innen kreisförmigen Gliedes --20-- soll sobemessen werden, dass der Scheibe Masshaltigkeit verliehen wird, während der Teil der Wand --17--, falls er vorgesehen ist und soweit dies ohne Erhöhung der Formkosten möglich ist, eine minimale Wand- stärke haben kann.
Die neuen Sprengeinrichtungen gemäss der Erfindung können mit grossem Vorteil bei einem belie- bigen Sprengstoff angewendet werden. Es wurde jedoch gefunden, dass die höchste Verbesserung der
Durchschlagkraft bei solchen Sprengladungen erreicht werden kann, die aus Ammoniumnitrat bestehen oder dieses als Bestandteil enthalten. Diese Ladungen können in fester Form, oder vorzugsweise in Form einer Flüssigkeit oder eines Schlammes, vorliegen. Im Fall flüssiger Ammoniumnitratsprengstoffe be- steht die Flüssigkeit vorzugsweise aus einer wässerigen ammoniakalischen Lösung und/oder Dispersion des
Ammoniumnitrats. Die Sprengstoffe können Leichtmetall-Sensibilisatoren enthalten.
Die in der Sprengeinrichtung gemäss der Erfindung verwendeten, im wesentlichen kreisförmigen Scheiben geben bei Anwendung in der vorstehend beschriebenen Weise eine höhere Nutzarbeit, als sie mit einer gegebenen zylindrischen Sprengladung allein erreicht werden kann. Ferner begünstigen sie die Richtwirkung der bei der Sprengung freigesetzten Energie, u. zw. sowohl nach unten als auch seitwärts von der Stelle des Ausgangspunktes der Explosion. Im allgemeinen kann leicht ein erhöhter Gesteinsausbruch je Einheit des Explosivstoffes gegenüber dem üblicherweise erzielten Gesteinsausbruch erhalten werden. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Arbeitsleistung von gewöhnlichen niedrig empfindlichen Sprengladungen erhöht werden kann.
Die Wirksamkeit und Verwendbarkeit der Scheiben bei Anordnung in einer Sprengladung ist in den folgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel l : Eine2, 5 kg-Ladung von zerkleinertem Ammonnitrat, das mit etwa o Heizöl (bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung) vermischt ist, wird in ein etwa 2 m tiefes Bohrloch mit einem Durchmesser von etwa 15 cm eingebracht. Diese Mischung aus Ammonnitrat und Heizöl ergibt ein Produkt, in dem die einzelnen Ammonnitratteilchen durch das Heizöl zusammengehalten werden, wodurch eine im wesentlichen leerraumfreie Mischung entsteht. Diese Ladung füllt etwa 30 cm des Bohrloches aus. Am oberen Ende der Ladung wird ein Zünder angeordnet und anschliessend daran eine dünne Schicht von etwa 2 cm Verstemmung mit Spänen. Eine Scheibe aus einer gegossenen Magnesiumlegierung, ähnlich wie in Fig. 2 angegeben, wurde dann am oberen Ende der Verstemmung angebracht. Weitere 15 cm Drehspäne werden oberhalb der Magnesiumscheibe angeordnet.
Bei der Zündung der Sprengladung ergab sich kein"Ausblasen"der Verstemmung aus dem Bohrloch ; es wurde ein aufgewölbter Bereich an der Oberfläche des Bodens festgestellt, der sich vom Bohrloch weg erstreckte.
Bei einer Vergleichssprengung unter Verwendung einer ähnlichen Ladung in einem identischen Bohrloch, jedoch ohne die Scheibe aus Magnesiumlegierung und unter Verwendung einer etwa 60 cm hohen Säule von Bohrspänen als Verstemmung der Ladung, trat nach der Zündung ein ausgesprochenes"Aus- blasen" der Verstemmung aus dem Bohrloch auf und es wurde keine wirksame Sprengleistung erhalten, d. h. kein Aufwölben des Bodens um das Bohrloch, wie sich dies bei der Sprengung unter Verwendung der Scheibe aus Magnesiumlegierung ergab.
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eis piel 2 : InTaconit-AblagerungenwurdeeineStandardreihevonBohrlöchernTeilchen je Loch geladen. 7 m Steinschutt wurden als Verdämmung angewendet, um zu verhindern, dass ein "Ausblasen" der Sprengladung aus dem Bohrloch erfolgt.
Unter Verwendung einer dreischichtigen Eisenscheibe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, war bei einer zweiten Serie von ähnlich geladenen Bohrlöchern bereits mit Scheiben mit 2, 43 m Steinschutt eine erfolgreiche Zündung ohne Ausblasen möglich.
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