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Vorrichtung zum Sprengen der von einem Bohrloch ausgehenden geologischen Schichten
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verbundenen, z. B. verschraubten Rohrabschnitten, den beiden äusseren Abschnitten --3-- und einem mittleren Abschnitt --5--, sowie aus zwei Endkappen --11-- besteht, die je in das äussere Ende eines der beiden Rohrabschnitte --3-- eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt sind. Mit der in Gebrauchslage oberen Endkappe ist ein Kabel --2-- von ausreichender Zugfestigkeit verbunden, das eine elektrisch leitende Ader oder zwei solcher Adern enthält.
An der Verbindungsstelle des oberen Rohrabschnittes - mitdem mittleren ist in den letzteren eine Querwand in Form eines Schraubpfropfens --14-- ein- gesetzt, die mit einer nach oben offenen, wannenförmigen Ausnehmung und einem von dieser aus- gehenden, unter Bildung einer Schulter erweiterten, zentralen Kanal --17 -- versehen ist.
Jede der Endkappen --11-- besteht aus einem Einsatz mit einem zum Einschrauben in einen der rohrförmigen Gehäuseabschnitte --3-- bestimmten Gewindehals und einer zentralen, durchgehenden
Bohrung, die sich, ausgehend von der Stirnfläche des Gewindehalses konisch verjüngt und in einen zy- lindrischen, mittleren Teil übergeht, an den unter Bildung einer Schulter ein zylindrischer Abschnitt mit grösseren Innendurchmesser anschliesst. Das Ende des letztgenannten Bohrungsabschnittes trägt ein
Innengewinde zur Aufnahme eines Verschlusspfropfens. In der Wandung des Einsatzes sind im Bereich zwischen der inneren Stirnfläche des Verschlusspfropfens und der Schulter des weiteren Bohrungsab- schnittes eine Anzahl von radial verlaufenden Auslässen in gleichen Winkelabständen angeordnet.
Jeder der Auslässe ist an seinem äusseren Ende zu einer Pfanne gestaltet, in die eine Metallscheibe --13-- eingesetzt ist, die von einem elastischen, z. B. einem Gummistopfen --12-- gehalten ist. Jede Ver- schlusskappe --11-- begrenzt mit der Innenwand des anschliessenden Rohrabschnittes --3-- eine Kam- mer, in die eine als dickwandiges Rohr gestaltete Sprengladung --4-- eingebracht ist. Die Sprengla- dung in der oberen Kammer sitzt auf der Stirnfläche des Verzögerungsstückes --14-- auf und überdeckt teilweise dessen wannenförmige Ausnehmung.
Der mittlere, einen Bestandteil der Perforiereinrichtung bildende Rohrabschnitt --5-- des Gehäuses ist mit einer Anzahl beispielsweise vier von längs einer Schraubenlinie in gleichen Winkelabständen an- geordneten, im wesentlichen radial gerichteten Bohrungen versehen, die sich unter Bildung einer
Schulter nach aussen zu Pfannen erweitern, und mit Hilfe elastischer Stopfen, z. B. Gummistopfen --9-- gegen die Schulter gehaltener Metallscheiben verschlossen sind. Jeder Bohrung liegt ein radial orien- tierte Perforierladung --6-- gegenüber, die eben, vorzugsweise aber, wie gezeigt, als Hohlladung aus- gebildet sein kann.
Die von den Bohrungen abgewendeten Enden dieser Ladungen stehen zur Zündung in zeitlichen Abständen mit einer Zündschnur --7-- in Kontakt, an deren oberem Ende ein Initial- zünder --8-- angesetzt ist. Diese Zündpille ist mittels einer Leitung --16-- an die Ader des Kabels - angeschlossen und mittels eines über diese zugeführten elektrischen Impulses auslösbar. Die La- dungen --6--, die Zündschnur --7-- und der Initialzünder --8-- sind die übrigen Perforiereinrichtungs- bestandteile.
In die wannenförmige Ausnehmung des Schraubenpfropfens --14-- ist ein elektrischer Verzögerungs- zünder --15-- eingelegt, der ebenfalls an die Leitung --16-- angeschlossen ist.
Die eben beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise : Nach dem Absenken in ein Bohr- loch bis zu der gewünschten Tiefe, in welcher eine Schicht gesprengt werden soll, wird ein elektrischer
Impuls über die Ader des Kabels --2-- geschickt. Dieser Impuls bewirkt eine Auslösung des Verzö- gerungszünders-15--, der aber erst nach der ihm zukommenden Zeit detoniert und des Initialzünders, dessen Detonation sofort erfolgt und das Anbrennen der Zündschnur --7-- bewirkt. Diese zündet nach Massgabe des Abbrandes nacheinander die Perforierladungen --6--, bei deren Explosion oder Detonation bei erheblicher Wärmeentwicklung gasförmige Produkte entstehen.
Unter dem Einfluss der gewaltigen und insbesondere bei Hohlladung sich gerichtet fortpflanzenden Druckanstieges werden die Metallscheiben und relativ lose sitzenden Gummistopfen herausgedrückt und aus den Bohrungen schiessen gerichtete Gasstrahlen hervor, welche die Auskleidung des Bohrloches durchbrechen und in der hinter dieser liegenden Schicht Risse und Spalten erzeugen.
Der Verzögerungszünder --15-- ist derart gewählt, dass er erst nach dem Explodieren der Perforierladungen detoniert und dabei die Detonation der Sprengladung - bewirkt Die hiebei in den Kammern, in welchen sich diese Sprengladungen befinden, entstehenden, heissen und unter höchsten Drücken stehenden Gase treten durch die Bohrung der Endkappen und deren radiale Auslässe aus dem Gehäuse aus, in die von den Perforierladungen vorbereiteten Risse und Spalten ein und bewirken ein wirksames Zersprengen der Schicht.
Der mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielte Vorteil und Fortschritt ist darin zu erblicken, dass die zu sprengenden Schichten zunächst für einen wirkungsvollen Angriff der bei der Explosion der eigentlichen Sprengladung sich bildenden Gase vorbereitet wird, erhitzt werden und somit an der beabsichtigten Sprengstelle eine Zone geschaffen wird, an der die für die Sprengwirkung massgebenden
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höchsten Drücke für ausreichende Zeit erhalten bleiben. Die Vorkehrung entsprechender Verzögerungs- zeiten gestattet eine wünschenswerte Staffelung des Druckaufbaues, die für gute Sprengleistungen von
Bedeutung ist.
Ausdrücklich sei erwähnt, dass die Anordnung zweier mit Sprengstoff gefüllter Kammern zwar zweckmässig aber nicht notwendig ist. Durchaus befriedigende Ergebnisse lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, in vielen Fällen auch bei Anwendung nur einer Sprengladung erzielen.
Die wünscheswerte Temperierung der Sprengwirkungen lässt sich auch mit andern Verzögerungs- einrichtungen bewirken, die eine nach der Initiierung der Perforierladung oder-ladungen erfolgende
Auslösung der Sprengladung sichert. Zu diesem Zweck geeignete, sehr einfache und dementsprechend betriebssichere Verzögerungselemente, die keinen elektrischen Anschluss benötigen sind in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Beide der dargestellten Verzögerungselemente sind in einen Schraubstopfen - eingebaut, der an Stelle des Pfropfens --14-- in den mittleren Rohrabschnitt --5-- einsetzbar ist und die das Abteil der Perforiereinrichtung, in dem sich die Perforierladung --6-- befindet, gegen- über der Kammer für die Sprengladung --4-- abgrenzt.
Dieser Schraubstopfen ist in beiden Fällen von einem Kanal-n-durchsetzt, der einen weiteren und einen gegen die Sprengkammer zu gelegenen engeren Abschnitt aufweist. In den engeren Kanal- abschnitt ist eine übliche Zündkapsel --18-- eingesetzt. Zur Zündung dieser Kapsel kann nun in dem weiteren Kanalabschnitt ein Schlagbolzen --19-- (Fig. 2) angeordnet sein, der wohl fest genug sitzt, um beim Transport und Hantieren mit der Vorrichtung nicht herauszufallen, aber doch verschiebbar ist, um eine Schlagwirkung auf die Kapsel auszuüben, welche diese zum Detonieren bringt. Es kann aber auch beabsichtigt sein, die Kapsel thermisch auszulösen. In diesem Falle ist der weitere Kanalabschnitt frei gehalten (Fig. 3).
Bei der Anwendung von Verzögerungselementen dieser Art ist zwar die Zeit, die zwischen den
Explosionen der Perforierladung und der Sprengladung verstreichen soll, nicht wie bei einem elektrisch auslösbaren Verzögerungszünder von vorneherein festgelegt, wohl aber die Detonation der Sprengladung von dem vorhergehenden Detonieren der Perforierladung und von dem Auftreten eines genügend hohen
Druckes bzw. einer ausreichend hohen Temperatur, also von dem Ablauf des früheren Detonationsvorganges abhängig gemacht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Sprengen der von einem Bohrloch ausgehenden geologischen Schichten, mit einem an einem Kabel zum Absenken in eine vorgegebene Bohrlochtiefe befestigtem Gehäuse, das wenigstens eine Kammer zur Aufnahme einer Pulverladung aufweist, dadurch gekennzeich- net, dass im Gehäuse (1) der Vorrichtung eine an das Kabel (2) angeschlossene Perforiereinrichtung (5) befestigt ist, die durch einen Kanal (17) mit wenigstens einer die Pulverladung (4) enthaltenden Kammer (3) in Verbindung steht.