CH438180A - Verfahren und Vorrichtung zum Lösen von Mineralschichten ohne Detonationssprengstoffe - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum Lösen von Mineralschichten ohne     Detonationssprengstoffe       Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren  und eine Vorrichtung zum Lösen von Mineralschichten,  wie Gestein, Kohle,     ;Beton    oder     dergleichen,    ohne Ver  wendung von     Detonationssprengstoffen.     



  Im untertägigen Bergbau bei der Kohlengewinnung  sowie dem Hereinbrechen von Gestein und beim Tun  nelbau ist das Lösen von Gesteinsschichten mit Hilfe  von Detonationssprengstoffen oftmals sehr gefährlich  und insbesondere in     Steinkohlen-Bergwerksbetrieben     zum Teil überhaupt nicht durchführbar.

   In neuerer  Zeit hat man versucht, das zu brechende Gestein mittels  Bohrarbeiten zu perforieren, um es dann mühselig mit       Keillochmeisseln    zu     trennen.    Um     Gesteinsschichten        ein-          facher    zu lösen, ist man dazu übergegangen, Hydraulik  zylinder mit Kolben zu versehen, an deren Kolben  stangen     noppenartige    Druckbolzen hydraulisch ausge  fahren werden, um vom     Bohrlochinneren    her das Ge  stein zu brechen. Dieses bekannte Verfahren hatte jedoch  auch nicht den gewünschten Erfolg .gebracht.

   Das er  findungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,  dass man Bohrlöcher     anbringt,    jedes Bohrloch mit  einem dehnbaren     Expansionsschlauchstück    füllt und  diese Schlauchstücke dann unter hohem Druck sich  ausdehnen     lässt.     



  Die     erfindungsgemässe    Vorrichtung ist gekennzeich  net durch ein     stabförmiges        Expansionsschlauchstück,     welches aus mehreren Schichten besteht.  



  Durch die Erfindung wird es mit einem verhältnis  mässig geringen Aufwand möglich, Gesteinsschichten  zu lösen. Die Bohrlöcher können je nach der Gesteins  festigkeit von etwa 30 bis 100 cm vorgebohrt und  dann mit den     Expansionsschlauchstücken        gefüllt    wer  den. Diese Schlauchstücke werden dann zweckmässig  an ein gemeinsames     Hochdruckpumpenaggregat    ange  schlossen und unter Drücken von z. B. 500 bis 1000 atü  von ihrem     Ausgangsdurchmesser    von 40 auf 60     inm       erweitert. Hierdurch wird die gewünschte Vorgabe vom       festgewachsenen    Gestein abgedrückt.  



  Nachfolgend werden anhand der schematischen  Zeichnung Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der  Vorrichtung beschrieben.  



       Fig.    1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines       Expansionsschlauchstückes.     



       Fig.    2 zeigt eine     Teilschnittansicht    durch das in das  Bohrloch eingeführte,     stabförmige        Expansionsschlauch-          stück        "mit        Überdruckventil.     



       Fig.    3 zeigt eine schematische Anordnung des zwi  schen dem     Expansionsschlauchstück    und der Hoch  druckpumpe .geschalteten     Flüssigkeits-Akkumulators,     und       Fig.    4 zeigt eine     Teilschnittansicht    eines Bohrlochs  mit     Expansionsschlauchstück    und     Gleithülse.     



  Wie aus     Fig.    1 ersichtlich ist, besteht das     Expan-          sionsschlauchstück    aus einer gummielastischen Innen  schicht 1 und einer gleichen Aussenschicht 2. Zwischen  diesen beiden rohrförmigen Körpern befinden sich zwei  Schichten 3 und     4.    aus     spiralförmig        ,gewickelten    Stahl  litzen. Zwischen den Schichten 3 und 4 ist wiederum  eine gummielastische Zwischenschicht 5     angeordnet.    An  stelle der beiden mit den Stahllitzen versehenen Schich  ten 3 und 4 können auch mehr als zwei solcher Schich  ten vorgesehen werden.

   Selbstverständlich ist es auch  möglich, nur eine solche     Zwischenschicht    zwischen den       gummielastischen    Innen und Aussenschichten 1 und 2  vorzusehen.  



       Fig.    2 zeigt die Weiterentwicklung, wobei das rela  tiv     kurze        stabförmige        Expansionsschlauchstück    7 ledig  lich als Abdichtung des     Bohrlochmundes    wirkt.

       Es     wird bei     Beaufschlagung    durch den Anschluss 6 der  Pumpe an die     Bohrlochwandung        herangedrückt.    über  den Anschluss 6 wird mittels einer der     Einfachheit    nicht  dargestellten Hochdruckpumpe Wasser oder andere  Flüssigkeit in das     Bohrlochtiefste        eingedrückt.        Das    Ku-    * Prioritäten: Deutschland, 2. Juli, 18. September 1965, 6. April, 17, Mai und 15.

   Juni 1966 (H 56463     VIa/5b,    H 57209     VIa/5b,     H 59040     VIa/5b,    H 5917     VIa/5b,    H 59674     VIa/5b).              gelventil    8 kann beispielsweise auf 100 atü eingestellt  werden und gibt erst bei Überschreiten dieser Druck  höhe die Flüssigkeit frei. Es ergibt sich somit eine sehr  hohe     Anpresskraft    des     Expansionsschlauchstücks    7 ge  genüber der     Bohrlochwandung,    so dass die Flüssigkeit,  die aus dem Kugelventil in das     Bohrlochtiefste    einge  drückt wird, das Gestein zum Aufplatzen bringt.

   Die  durch das Kugelventil 8     hindurchtretende    Flüssigkeit ist  mit 9 angedeutet.  



  Zwischen den     Anschlussschlauch    15 für das hier  nicht     näher    dargestellte     Expansionsschlauchstück    7 und  der Pumpe 11     (Fig.    3) wird ein     Flüssigkeits-Akkumula-          tor    geschaltet. Dieser besteht aus einem     kesselförmigen     Behälter 10 und ist durch einen Schlauch 12 mit der  Pumpe 11 verbunden.

   Innerhalb     des        Behälters    10 ist  eine Gasblase 13 vorgesehen, die     beim    Einführen der  Flüssigkeit in den Behälter 10 zusammengedrückt und  komprimiert     wird.    Wird nach dem innerhalb des Kes  sels anstehenden Druck das nur     angedeutete    Ventil 14  geöffnet, so ergibt sich :eine schlagartige Entladung  des aus der Gasblase 13 wirksamen Druckes auf die  Flüssigkeit 10 und damit durch den Schlauch 15, der  zu dem     Expansionsschlauchstück    7 führt, in das zum  Platzen bringende Gestein.  



  Da das herauszubrechende Gestein auch gerade in  nerhalb des Bohrlochs oftmals rissig ausgebildet ist,  besteht bei den bisher vorhandenen Pumpenaggregaten  die Möglichkeit, dass innerhalb des Bohrlochs der     für     das Herausbrechen des Gesteins erforderliche Flüssig  keitsdruck nicht aufgebracht werden kann, da die Flüs  sigkeit durch die entsprechenden Risse in das Gestein  abweicht. Um jedoch     tatsächlich    den erforderlichen  Druck     schlagartig    zu .erzielen, müssten unwahrschein  lich grosse Pumpenaggregate aufgebaut werden.

   Zweck  mässig werden ein oder mehrere Doppelbohrlöcher so  eingesetzt,     dass    die zwischen je zwei Bohrlöchern ver  bleibenden Materialstärken unter 10 D der Bohrlöcher,       vorzugsweise    bei hartem     Gestein    0,5-1,5 D, aufwei  sen.  



  Hierdurch soll die jeweils erforderliche Kraft auf  ein Minimum herabgedrückt und die     Risslänge    mit eini  germassen zutreffender Sicherheit vorgegeben werden.  



  Durch diese Art der     Bohrlochansetzung    erzwingt  man die gewünschte Lage der     Rissbildung.    Die Doppel  bohrlochanordnung kann entsprechend der Länge des  abzugrenzenden Gesteins     anzahlmässig    gegliedert wer  den. Bei     einpaariger    Ausführung hat sich im     harten    Ge  stein bei der Versuchsreihe nach diesem System bereits  gezeigt, dass     Risslängen    von mehr als 2 m erzielt werden  können.  



  Das Verfahren durch diese Anordnung der Bohr  lochabstände     bringt    bei übersteigen der Zugfestigkeit in  der Mittelachse zwischen den beiden     Expansions-          schlauchstücken    hier zuerst den Bruch, so dass     dann     schlagartig eine Verlagerung .der     Spannung    auf die vom  Bohrloch nach aussen verlaufende Aussenwand auftritt.  Auch hierbei ist die Beanspruchung in der Aussen  sehne wesentlich höher als beim normalen Sprengen  mittels vereinzelt     wahlweise    angesetzter Bohrlöcher. Es  kommt hierbei zusätzlich zu der erhöhten Spannung  eine Biegebeanspruchung, so dass hier sofort der Bruch  eintritt.  



  Da beim Sprengen oftmals sehr hohe Drücke er  forderlich sind, besteht die Möglichkeit, dass die     gummi-          elastischen        Expansionsschlauchstücke    durch Reibung an  der     verhältnismässig    rauhen     Bohrlochwandung    beschä  digt und zerstört werden. Um hier     Abhilfe    zu     schaffen,       wird zwischen dem     Expansionsschlauchstück    7 und  der     Bohrlochwandung    eine     Gleithülse,(17)    eingebracht.

    Diese Gleithülse kann entweder am Expansionsschlauch  stück 7 befestigt oder auch von diesem getrennt in das  Bohrloch 16 eingebracht werden     (Fig.4).    Die     Gleit-          hülse    17 kann mit dem Schlauchstück 7 keine Ein  heit bilden, jedoch gemeinsam mit demselben in das  Bohrloch 16 eingebracht werden.  



  Zweckmässig wird eine Gleithülse verwendet, die  zumindest an ihrer Innenfläche glatt ausgebildet ist.  Es kann auch eine     Gleithülse    verwendet werden,  die aus Kunststoff besteht und die mit einem     Gleit-          mittel    versehen ist. Das     Expansionsschlauchstück    kann  mit     einer    übergestülpten Gleithülse kombiniert sein,  wobei die Gleithülse vorzugsweise in radialer Richtung  dehnbar ausgebildet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Lösen von Mineralschichten, wie Gestein, Kohle, Beton oder dergleichen, ohne Detona tionssprengstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass man Bohrlöcher anbringt, jedes Bohrloch mit einem dehn baren Expansionsschlauchstück (7) füllt und die Ex pansionsschlauchstücke dann unter hohem Druck sich ausdehnen. lässt. II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein stabförmiges Expansionsschlauchstück (7), welches aus mehreren Schichten besteht. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein oder mehrere Doppelbohrlöcher so eingesetzt werden, dass die zwischen je zwei Bohrlö cher verbleibenden Materialstärken unter 10 D der Bohrlöcher, vorzugsweise bei hartem Gestein 0,5-1,5 D, aufweisen. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Expan- sionsschlauchstücken (7) ein Flü;ssigkeits-Akkumulator vorgeschaltet wird, der aus einem Behälter (10) zur Aufnahme und Abgabe der Druckflüssigkeit besteht, wobei die Flüssigkeit über eine Pumpe (11) zugeführt wird und innerhalb des Behälters (10) eine Gasblase (13) angeordnet ist. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsschlauchstück (7) mit einem Ventil (8) versehen wird, das bei Erreichen eines vorgesehenen Flüssigkeitsdruckes :die Flüssigkeit in das Bohrloch tiefste eintreten lässt, wobei das sich ausdehnende Ex pansionsschlauchstück (7) den Bohrlochmund abdichtet und mit Hilfe :der ins Bohrlochtiefste eintretenden Druckflüssigkeit die Mineralschicht ablöst. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Un teransprüchen 1 bis 3, ,dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Expansionsschlauchstück (7) und der Bohrlochwandung eine Gleithülse (17) gelagert wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und den Un teransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (17) an dem Expansionsschlauchstück (7) befestigt. in das Bohrloch .gebracht wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unter ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse @(17) von dem Expansionsschlauchstück (7) getrennt in das, Bohrloch eingebracht wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unter ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (17) mit dem Expansionsschlauchstück (7) keine Einheit bildet, jedoch beide gemeinsam in das Bohrloch eingebracht werden. B. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unter ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, d'ass eine Gleithülse verwendet wird, die zumindest an ihrer Innen fläche glatt ist. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Un teransprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleithülse (17) verwendet wird, die aus einem Kunststoff besteht und die mit einem Gleitmittel ver sehen ist. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Expansionsschlauchstück zwi schen gummielastischen Schichten (1 und 2) Stahl litzen (3 und 4) :in spiralförmiger Windung gewickelt angeordnet sind. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Un teranspruch 10, dadurch .gekennzeichnet, dass beim Ex pansionsschlauchstück zwischen den spiralförmig ge wickelten Stahllitzen (3 und 4) eine gummielastische, armierende Zwischenschicht (5) eingebracht ist. 12.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchstück (7) in seinem innerhalb des Bohrlochs zu liegen kommenden Endbereich mit einem Überdruckventil (8) versehen ist. 13. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsschlauchstück (7) mit einer über gestülpten Gleithülse (17) versehen ist. 14. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (17) in radialer Richtung dehnbar ausgebildet ist.