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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Sprengvorrichtung
und ein Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer
Hohlräume zur
Erschließung
von Grundwasser, heißem
Quellwasser, Öl,
Erdgas, heißem
Tiefenwasser oder dergleichen und betrifft insbesondere eine Sprengvorrichtung
und ein Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer
Hohlräume;
welche beziehungsweise welches in der Lage ist, eine sich seitlich gerichtet
erstreckende, kontinuierliche und konzentrierte Explosivkraft dadurch
zu erzeugen, daß die Sprengvorrichtung
an einer Position angeordnet und zur Explosion gebracht wird, wo
Fluid austritt oder austreten soll oder heißes Tiefenwasser gefördert wird,
wodurch sich horizontal erstreckende unterirdische Hohlräume durch
Erzeugung konischer Öffnungen
und durch Vergrößerung von
Fluidabgabedurchlässen
gebildet werden.
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Wenn
Grundwasser, heißes
Quellwasser, Öl und
Gas aus einer fluidführenden
Schicht, beispielsweise einer wasserführenden Schicht, einer ölführenden
Schicht oder einer Gasschicht über
eine lange Zeit hinweg ausfließt,
sammeln sich Niederschläge, beispielsweise
Kies, Ton oder Ablagerungen in einem Teil eines Fluidabgabedurchlasses,
durch welchen das Fluid austritt, so daß die Menge an Fluid, welche
durch den Fluidabgabedurchlaß austritt
allmählich
verringert wird oder, was der schlimmere Fall ist, der Fluidaustritt
wird völlig
unterbunden.
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Zusätzlich wird
bei der Erzeugung von Energie aus Tiefenwärme und beim Heizen durch Verwendung
von Tiefenwärme
diese Tiefenwärme
die Erdoberfläche
auf natürlichem Wege
nur sehr schwer erreichen. Infolge dessen ist es zumeist nötig, die Tiefenwärme derart
zu sammeln und dann zu verwenden, daß eine Mehrzahl von vertikalen
rohrförmigen
Bohrungen in die Erde gebohrt werden und Heißwasser oder Dampf durch eine
oder mehrere vertikale rohrförmige
Bohrungen oder Gräben
angehoben wird, indem kaltes Wasser durch die verbleibenden vertikalen
rohrförmigen
Bohrungen eingebracht wird.
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Beim
Vorgang des Gewinnens von Tiefenwärme mittels rohrförmiger Bohrungen,
welche in heißes,
trockenes Felsgestein gebohrt werden, bewegt sich Heißwasser
oder Dampf durch Hohlräume, welche
im Fels ausgebildet sind. In einem derartigen Fall sammelt sich
Schutt oder Abraum des Felsens, Heißwasser oder Dampf unter Aneinanderhaftung, so
daß die
Ablagerungen den Hohlraum blockieren, und so die Verwendung von
Tiefenwärme
behindert ist.
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Um
somit die Menge an Fluid zu erhöhen, welche
aus einer Fluidschicht, beispielsweise einer wasserführenden
Schicht, einer Ölschicht
oder einer Gasschicht und einem heißen trockenen Felsgestein ausfließt, wurden
bislang die folgenden beiden Vorgehensweisen vorgeschlagen. Eine
erste bekannte Vorgehensweise (
US
5 139 312 und
US 3 917
347 ) ist, eine neue Bohrung niederzubringen, um das Fluid anzubohren.
Eine zweite bekannte Vorgehensweise (JP 53(1977)-012103) ist, einen
Explosivstoff an einer Position nahe des Fluidabgabedurchlasses
anzuordnen und zur Explosion zu bringen, um den teilweise oder vollständig blockierten
Fluiddurchlaß durch die
Explosivkraft des Explosionsstoffes oder Sprengstoffes zu öffnen.
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Was
jedoch die erste bekannte Vorgehensweise betrifft, sind die Kosten
der Bohrungsniederbringung und die Kosten des Entfernens und neu Aufbauens
bereits bestehender Anlagen zusätzlich notwendig,
so daß diese
Vorgehensweise aus ökonomischen
Gesichtspunkten nicht wün schenswert ist.
Was die zweite bekannte Vorgehensweise betrifft, so verpufft manchmal
die Explosionskraft des Sprengstoffes, so daß die Explosionskraft nicht
konzentriert werden kann, um ausreichend zu sein, horizontale unterirdische
Hohlräume
zu bilden, so daß die
Wand der vertikalen Bohrung oder Ausschachtung H (1A) einstürzen kann.
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Um
vorhandene Fluidabgabedurchlässe
zu öffnen,
wurde bislang ein Sprengverfahren verwendet, bei welchem gemäß 1A bis 1C ein Sprengstoff oder Explosivkörper 1 mit
einem Verzögerungszünder 2 versehen
wird und eine Zündleitung 3 ist durch
eine Sprengstoffhülle
oder -aufhängung 4 mit einem
Ring 5 verbunden, der wiederum mit einer Kette 6 in
Verbindung steht, wobei diese Anordnung in einem vertikalen Schacht
oder einer vertikalen Bohrung H seitlich neben den vorhandenen Fluidabgabedurchlässen P angeordnet
ist und durch Zünden
des Zünders 2 unter
Verwendung einer Zündvorrichtung in
dieser Position zur Explosion gebracht wird, wie in den 1A bis 1C gezeigt.
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Eine
derartige Art von Explosion oder Sprengung wird durchgeführt, wenn
ein Sprengstoff nach außen
hin frei vorliegt, also gemäß 1A und 1B durch die Aufhängung 4 gehalten ist.
Nachfolgend wird diese Art von Explosion oder Sprengung als "offene Explosion" bezeichnet.
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Bei
der offenen Explosion verteilt sich, da der Sprengstoff zur Explosion
gebracht wird, während
er in dem vertikalen Schacht H hängt,
die Explosivkraft oder Sprengkraft des Sprengstoffes gemäß 1B über die Erstreckung des vertikalen
Schachtes H hinweg. Im Ergebnis ist der Verlust an Explosivkraft
groß und
die Explosivkraft ist nicht konzentriert, so daß die Explosivkraft nicht auf
den gewünschten
Bereich der Wandung der Bohrung oder des Schachtes H einwirkt, wodurch
ein fehlerhaftes oder mangelhaftes Sprengergebnis erzielt wird.
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Zusätzlich,
wie in 1C gezeigt, ist
im Falle einer Explosion in einer vertikalen Bohrung der Bereich
der Explosion sehr groß,
so daß hoher
Druck über
einen weiten Bereich der Wandung der vertikalen Bohrung ausgeübt wird.
Infolgedessen wird die Wand der vertikalen Bohrung beschädigt oder
bricht ein, so daß die
Wand der vertikalen Bohrung verformt wird oder vollständig einstürzt. Im
Ergebnis wird die vertikale Bohrung nutzlos und es wird kein neuer Ausfluss-
oder Abgabedurchlaß erzeugt
oder wieder geöffnet.
Mit anderen Worten, diese bekannte Sprengtechnik ist nicht vorteilhaft.
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Mit
anderen Worten, da bei der offenen Explosion der Sprengstoff in
der vertikalen Bohrung oder dem Schacht H angeordnet und zur Explosion gebracht
wird, wird die Explosivkraft oder Sprengkraft des Sprengstoffes über die
offenen oberen und unteren Abschnitte des vertikalen Schachtes H
verteilt, was zu Verlusten in der Sprengkraft führt und von daher ein Hindernis
für die
Konzentration der Sprengkraft darstellt.
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Zur Öffnung eines
blockierten Fluidabgabedurchlasses sollte die Sprengkraft des Sprengstoffes auf
den blockierten Abschnitt des Fluidabgabedurchlasses ausgeübt werden.
Da jedoch die Sprengkraft des Sprengstoffes verteilt wird, kann
die Sprengkraft den blockierten Abschnitt des Fluidabgabedurchlasses
zur Öffnung
dieses blockierten Fluidabgabedurchlasses nicht erreichen, sondern
beschädigt
vielmehr die Wand des vertikalen Schachtes H oder bringt diese zum
Einsturz, was das wirksame Aufsprengen horizontaler Hohlräume behindert.
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Der
herkömmliche
Sprengvorgang ist auf einen einmaligen Sprengvorgang beschränkt, bei
dem die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingebracht
und zur Explosion gebracht wird. Insbesonders, da Grundwasser in
dem vertikalen Schacht H als Hindernis dient, wird der Sprengeffekt
des Sprengstoffes aufgrund des Drucks des Grundwassers verringert
und die Absenkgeschwindigkeit des Sprengstoffes in den vertikalen
Schacht wird aufgrund des Auftriebsvermögens im Grundwasser verringert,
was die Effizienz des Sprengvorganges verschlechtert. Zusätzlich kann
eine instabile Explosion erfolgen, beispielsweise eine Fehlexplosion,
eine Halbexplosion oder dergleichen, welche aufgrund des Wasserdrucks
erzeugt werden kann, der Explosionseffekt eines geformten Sprengstoffes
oder einer Formladung kann nicht aufgrund des offenen Explosionstyps
verwendet werden und es ist schwierig, den Sprengstoff sicher zu
handhaben, da es Probleme gibt, beispielsweise den Kontakt des Sprengstoffes
mit der Wand des vertikalen Schachtes H.
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Aus
DE 73 32 890 ist eine Sprengvorrichtung zur
Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume, mit:
einem Gehäuse aus
Metall, welches in seinem mittigen Abschnitt eine Ladekammer aufweist,
einem Verzögerungszünder einer
Formladung in der Ladekammer des Gehäuses, der das Gehäuse umgibt, und
einem Verbindungsring, der an dem Gehäuse angeordnet ist, um das
Gehäuse
mit einem Hubseil zu verbinden. Jedoch weist die bekannte Vorrichtung keinen
Verbindungsring an ihrem oberen und unteren Ende auf. Weiterhin
besitzt sie keine seitlich gebildete Ladekammer. Der Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, eine gerichtete, konzentrierte und beständige Sprengkraft
durch eine „Explosion
des geschlossenen Typs" oder „geschlossene
Explosion" bereitzustellen.
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Bei
der geschlossenen Explosion wird ein Sprengstoff in einem abgedichteten
Explosions- oder Sprengraum zur Explosion gebracht, der von der
Umgebung abgetrennt ist.
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Die
genannte Aufgabe wird durch eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung
horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
werden in den Unteransprüchen
2 bis 12 genannt.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Ausbildung
horizontaler Hohlräume
gemäß Anspruch
13. Bevorzugte Ausführungsformen
dieser Sprengvorrichtungsanordnung sind in den Unteransprüchen 14
bis 16 genannt.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Sprengverfahren zur Ausbildung im
wesentlichen horizontaler Hohlräume
gemäß Anspruch
17. Bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
in den Unteransprüchen
genannt.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
auch eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei die Ladekammern der einzelnen Sprengvorrichtungen senkrecht zu
einer entsprechenden Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung
angeordnet sind und wobei die Sprengvorrichtungen aufeinander folgend
zu einer Position abgesenkt und hier aufeinander folgend an der
Position zur Explosion gebracht werden, um in Umfangsrichtung horizontal
Hohlräume
auszusprengen.
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Hierzu
wird erfindungsgemäß eine Sprengvorrichtung
zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume geschaffen. Bei der Sprengvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Ladekammer horizontal durch den Mittelabschnitt
eines metallischen Körpers
ausgebildet und ein (speziell) geformter Sprengstoff (Formladung)
und ein Verzögerungszünder werden
in der Ladekammer angeordnet, um es zu ermöglichen, daß die Sprengkraft des ge formten
Sprengstoffes in Horizontalrichtung konzentriert und ausgeübt wird.
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Zusätzlich wird
erfindungsgemäß ein Sprengverfahren
unter Verwendung der Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler
unterirdischer Hohlräume
geschaffen, bei dem die Sprengvorrichtung einmal oder mehrfach an
einer Stelle angeordnet und zur Explosion gebracht wird, wo Fluidabgaben
vorhanden sind oder zu erwarten sind, wodurch konische Öffnungen
gebildet werden und die Fluidabgabedurchlässe geöffnet oder vergrößert werden.
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Genauer
gesagt, die Probleme im Stand der Technik werden durch eine Sprengvorrichtung
nach Anspruch 1, eine Sprengvorrichtungsanordnung nach Anspruch
13 sowie ein Sprengverfahren nach Anspruch 17 beseitigt, wobei die
jeweiligen Unteransprüche
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung löst die Aufgabe, eine Sprengvorrichtung
zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume sowie ein Verfahren unter
Verwendung dieser Sprengvorrichtung zu schaffen, wobei Vorrichtung
und Verfahren in der Lage sind, eine Explosions- oder Sprengkraft
in eine horizontale Richtung zu lenken, indem ein besonders geformter
Sprengstoff oder eine sog. Formladung in einer beschränkten horizontalen
Ladekammer zur Detonation gebracht wird, so daß die Sprengkraft des besonders
geformten Sprengstoffes in einer Richtung senkrecht zur Richtung
des vertikalen Schachtes konzentriert ist und die Sprengkraft andauernd
ist, wodurch horizontale unterirdische Hohlräume ohne einen Einsturz der
Wand des vertikalen Schachtes durch Wirkenlassen der Sprengkraft auf
den gewünschten
Bereich der Wand des vertikalen Schachtes gebildet werden.
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Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung
horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung
dieser Vorrichtung, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage
sind, einen Fluidabgabedurchlaß zu
vergrößern und/oder
einen blockierten Fluidabgabedurchlaß erneut zu öffnen, ohne
daß ein neuer
Schachtbohrvorgang notwendig ist, um einen bestehenden Schacht zu
regenerieren, wenn die Fluidmenge nachlässt oder der Fluidabgabendurchlaß blockiert
wird, wenn das Fluid aus einem Grundwasserschacht, einem Heißquellenschacht,
einem Erdgasschacht, einem Ölschacht
oder einem rohrförmigen
Schacht oder einer rohrförmigen
Niederbringung zum Sammeln von Erdwärme gewonnen wird, so daß die Kosten
für eine
neue Schachtniederbringung und die Kosten für die Entfernung und den erneuten
Aufbau von Anlagen eingespart werden und die ökonomische Ausnutzung eines
unterirdischen Hohlraumsprengvorganges verbessert werden.
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Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung
horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung
dieser Vorrichtung, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage
sind, eine Sprengkraft gerichtet zu erzeugen, wobei wiederholte
Sprengvorgänge
in Umfangsrichtung möglich
sind, wenn eine Grundwasserbohrung, eine Heißwasserbohrung, eine Erdgasbohrung,
eine Ölbohrung
oder ein rohrförmiger
Schacht zum Sammeln von Erdwärme
niedergebracht werden, so daß die
Wahrscheinlichkeit, daß der
Ausbildungsvorgang des unterirdischen Hohlraumes erfolgreich ist,
maximiert ist.
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Weiterhin
schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung
horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung
dieser Vorrichtung, wobei die Vorrichtung und das Verfahren die Notwendigkeit übertriebener
Schachtbohrvorgänge
beseitigen, welche durchgeführt
werden, um Grundwasser, Öl,
Gas oder heißes
Tiefenwasser oder Dampf zu gewinnen, so daß die Beeinträchtigung
oder Verunreinigung des Erdreiches aufgrund der gebohrten Schächte verhindert
oder verringert werden kann, was zum Umweltschutz beiträgt.
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Erfindungsgemäß wird demnach
eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer
Hohlräume
geschaffen, mit: einem Gehäuse aus
Metall, welches in seinem mittigen Abschnitt eine Ladekammer aufweist,
wobei Austrittsöffnungen
der Ladekammer seitlich ausgerichtet sind; einem Verzögerungszünder und
einer Formladung in der Ladekammer des Gehäuses und einem Verbindungsring, der
an dem Gehäuse
angeordnet ist, um das Gehäuse
mit einem Hubseil zu verbinden.
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Die
Sprengvorrichtung kann weiterhin zwei rohrförmige Spalte aufweisen, welche
in dem Gehäuse
um die Ladekammer herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte
koaxial zu der Ladekammer und jeweils im Durchmesser größer als die
Ladekammer sind; zwei Verzögerungszünder und zwei
Treibladungen, welche in den rohrförmigen Spalten aufgenommen
sind; und zwei Abdichtröhren aus
Kunststoff zum Verschließen
der rohrförmigen Spalte,
nachdem die Verzögerungszünder und
die Treibladungen in die rohrförmigen
Spalte geladen worden sind.
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Das
Gehäuse
kann eiförmig
sein, um eine Reibung zwischen dem Gehäuse und einem Fluid zu verringern,
welches einen vertikalen Schacht füllt, während das Gehäuse im vertikalen
Schacht abgesenkt wird.
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Das
Gehäuse
kann eine Breite im Bereich von 80 – 90% des Durchmessers des
vertikalen Schachtes haben.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin eine Durchgangsbohrung für eine Zündleitung
haben, wobei sich die Durchgangsbohrung von einer oberen Oberfläche des
Gehäuses
zu einem mittleren Abschnitt in der Ladekammer erstreckt.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin eine oder mehrere Durchgangsbohrungen
für eine
oder mehrere Zündleitungen
haben, wobei sich die Durchgangsbohrungen von einer oberen Oberfläche des
Gehäuses
zu einem mittleren Abschnitt der rohrförmigen Spalte erstrecken.
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Das
Gehäuse
kann ein Gewicht im Bereich von 50 bis 500 kg haben.
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Die
Formladung kann an beiden Enden mit konusförmigen Vertiefungen versehen
sein.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin mit zwei trichterartigen Auskleidungen
versehen sein wobei die Auskleidungen jeweils an den konusförmigen Vertiefungen
angebracht sind.
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Die
Formladungen können
eine Ladungsgröße im Bereich
von 0,1 – 1
kg haben.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin zwei Abdeckungen aufweisen, wobei die
Abdeckungen an abgestuften Abschnitten der Einlässe der Ladekammer angebracht
sind, welche mit der Formladung geladen ist.
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Die
Verbindungskette kann eine Mehrzahl von Kettengliedern aufweist,
um zu verhindern, daß sich
die Verbindungskette verdreht.
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Zusätzlich schafft
die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Ausbildung horizontaler Hohlräume, mit:
einer Mehrzahl von Gehäusen
aus Metall, von denen jedes horizontal eine Ladekammer aufweist;
einer Mehrzahl von Verzögerungszündern und
einer Mehrzahl von Sprengstoffladungen, welche in den Ladekammern
der Gehäuse aufgenommen
sind; und einer Mehrzahl von Verbindungsketten, welche jeweils ein
Gehäuse
mit einem Weiteren verbinden.
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Die
Sprengvorrichtung kann weiterhin zwei rohrförmigen Spalte aufweisen, welche
in dem Gehäuse
um die Ladekammer herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte
koaxial zu der Ladekammer und jeweils im Durchmesser größer als die
Ladekammer haben; zwei Verzögerungszünder und
zwei Treibladungen, welche in den rohrförmigen Spalten aufgenommen
sind; und zwei Abdichtröhren aus
Kunststoff zum Verschließen
der rohrförmigen Spalte,
nachdem die Verzögerungszünder und
die Treibladungen in die rohrförmigen
Spalte geladen worden sind.
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Die
Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten
verbunden sind, können
die Ladekammern einer Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung
ausgerichtet haben wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen
Sprengvorrichtung.
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Die
Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten
verbunden sind, können
die Ladekammern einer Sprengvorrichtung senkrecht zu einer entsprechenden
Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung ausgerichtet haben.
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Zusätzlich schafft
die vorliegende Erfindung ein Sprengverfahren zur Ausbildung im
wesentlichen horizontaler Hohlräume,
mit den folgenden Schritten: Einbringen einer Zündleitung, eines Verzögerungszünders und
einer Formladung in eine Ladekammer, welche horizontal durch einen
mittigen Abschnitt eines Gehäuses
einer Sprengvorrichtung ausgebildet ist; Aufhängen der Sprengvorrichtung über einem vertikalen
Schacht durch Betätigung
einer Hubvorrichtung, nachdem ein Verbindungsring am Gehäuse der
Sprengvorrichtung mit einem Hubseil mittels einer Verbindungskette
verbunden wurde; Absenken der an dem Hubseil hängenden Sprengvorrichtung zu
einem Einlass des vertikalen Schachtes und Verbinden einer Zündleitung,
welche aus dem Gehäuse herausgeführt ist
mit einer Übertragungsleitung,
welche auf einer Aufnahmevorrichtung aufgewickelt ist, die an einer
Stützfläche angeordnet
ist, unmittelbar bevor die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht
eintritt; Absenken der Sprengvorrichtung und der Übertragungsleitung,
welche mit der aus der Gehäuse
herausgeführten
Zündleitung
verbunden ist in den vertikalen Schacht bis zu einer Position, an
der Fluid austritt; Zünden
der Formladung in der Sprengvorrichtung an einer Position, an der
das Fluid austritt oder wieder austreten soll; Zurückbringen
des Gehäuses
der Sprengvorrichtung durch Anheben des Gehäuses unter Verwendung der Hubvorrichtung.
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Der
Schritt des Zündens
des Sprengstoffes kann die folgenden Schritte aufweisen: Erstens,
Zündenlassen
von Verzögerungszündern und
Treibladungen, welche in zwei rohrförmigen Spalten aufgenommen
sind, welche koaxial zu der Ladekammer sind und einen Durchmesser
größer als
die Ladekammer haben, um zwei Abdichtröhren in Kontakt mit einer Wand
des vertikalen Schachtes zu bringen und einen Sprengraum gegenüber der
Außenseite
abzudichten; und Zweitens Zünden
der Formladung, welche in der Ladekammer enthalten ist.
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Die
Sprengvorrichtungen können
die Ladekammern haben, wobei jede Ladekammer einer jeden Sprengvorrichtung
in gleiche Richtung wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen
Sprengvorrichtung ausgerichtet haben und die Sprengvorrichtungen
können
aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und aufeinanderfolgend
an dieser Position gezündet
werden, um wiederholt an der Position zu sprengen.
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Die
Sprengvorrichtungen können
die Ladekammern haben, wobei jede Ladekammer einer Sprengvorrichtung
senkrecht zu einer entsprechenden Ladekammer einer benachbarten
Sprengvorrichtung angeordnet ist und wobei die Sprengvorrichtungen
aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und hier aufeinanderfolgend
an der Position zur Explosion gebracht werden, um in Umfangsrichtung
horizontale Hohlräume
auszusprengen.
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Der
Schritt des Zündens
kann durch eine Fernsteuerung erfolgen.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in
Zusammenschau mit der beigefügten
Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1A eine
herkömmliche
Sprengvorrichtung, welche in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;
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1B eine
Ansicht, welche die Arbeitsweise der herkömmlichen Sprengvorrichtung
zeigt;
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1C eine
Ansicht, welche den durch eine Sprengung bearbeiteten Abschnitt
des vertikalen Schachtes zeigt, nachdem die herkömmliche Sprengvorrichtung detoniert
oder explodiert ist;
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2A eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Sprengvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2B eine
Ansicht der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform, wie sie in einem
vertikalen Schacht angeordnet ist;
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2C eine
Ansicht der Betriebs- oder Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der
ersten Ausführungsform;
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2D eine
Ansicht der weiteren Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der ersten
Ausführungsform;
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2E eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Abwandlung
der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;
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2F eine
Ansicht einer Abwandlung der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform,
wie sie in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;
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2G einen
Horizontalschnitt durch die Abwandlung der Sprengvorrichtung der
ersten Ausführungsform;
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2H einen
Horizontalschnitt durch eine weitere Abwandlung der Sprengvorrichtung
der ersten Ausführungsform;
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3A eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Sprengvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3B eine
Ansicht, wie die Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform
in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;
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3C eine
Ansicht der Betriebs- oder Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der
zweiten Ausführungsform;
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3D eine
Ansicht der weiteren Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der zweiten
Ausführungsform;
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3E eine
Ansicht einer Abwandlung der Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform
in einem vertikalen Schacht;
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4 eine Ansicht einer Sprengvorrichtungsanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
Ansicht, wie eine Sprengvorrichtungsanordnung aufgehängt ist;
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6 eine
Ansicht, wie eine Zündladung
mit einem Draht verbunden wird;
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7 eine
Ansicht, wie die Sprengvorrichtungsanordnung in einen vertikalen
Schacht eingelassen wird;
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8 eine
Ansicht des Schrittes der Detonation der Sprengvorrichtungsanordnung;
und
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9 eine
Ansicht des aufgesprengten Teils des vertikalen Schachtes, nachdem
die Sprengvorrichtungsanordnung zur Detonation gebracht worden ist.
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Zunächst werden
die grundlegenden Prinzipien der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zur
Ausbildung horizontaler Hohlräume
in der Wand eines vertikalen Schachtes oder einer vertikalen Bohrung
ist es notwendig, die Sprengkraft der (speziell) geform ten Sprengladung
(Formladung) oder des Sprengstoffes in einer Horizontalrichtung
zu konzentrieren. Obgleich mittlerweile viele mechanische Vorrichtungen,
beispielsweise Bohrmaschinen verwendet werden, um Bohrungen oder
Schächte auszubilden,
ist es schwierig, horizontale Hohlräume in die Wand einer bestehenden
Bohrung oder eines bestehenden Schachtes mit einer Tiefe von einigen -zig
bis einigen tausend Metern einzubringen.
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Auf
gleiche Weise wie beim Abschießen
eines Gewehres, wo sich eine Kugel durch den Lauf in Richtung eines
Ziels bewegt, wird eine Ladekammer horizontal durch den mittleren
Abschnitt des Körpers ausgebildet
und eine (speziell) geformte Sprengladung oder ein Sprengstoff wird
in der Ladekammer aufgenommen und zur Explosion gebracht. Im Ergebnis
explodiert die geformte Sprengladung in einer geschlossenen Explosion,
so daß die
Sprengkraft des geformten Sprengstoffes in horizontaler Richtung abgegeben
wird, wodurch horizontale unterirdische Hohlräume und vergrößerte oder
neu bzw. wieder geöffnete
Fluidabgabedurchlässe
gebildet werden.
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Die
Sprengkraft des geformten Sprengstoffes wird durch den sogenannten
Neumann-Effekt mittig konzentriert, wobei dieser Effekt der Effekt
ist, der durch einen speziell geformten Sprengstoff oder speziell
geformte Sprengladung bewirkt wird und auch bei panzerbrechenden
Geschossen verwendet wird, um einen konzentrierten Druck auf den
gewünschten Abschnitt
einer vertikalen Schacht- oder
Bohrungswandung aufzubringen. Zusätzlich werden Abdichtleitungen
oder Abdichtrohre verwendet, welche in Kontakt mit der Wand des
Schachtes gebracht werden, wenn der Sprengstoff zur Detonation gebracht wird,
um einen Sprengraum abzudichten, so daß eine kraftvolle und konzentrierte
Sprengkraft über
eine gewisse Zeitdauer hinweg in einer bestimmten Richtung ohne
wesentlichen Energie- oder
Kraftverlust erzeugt werden kann.
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Mit
anderen Worten, die Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
stellen Techniken dar, bei denen eine Sprengvorrichtung mit einem
geformten Sprengstoff in der Ladekammer in einem Schacht oder einer
Bohrung an einer Stelle angeordnet wird, wo Fluid austritt oder
austreten könnte
und die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes oder der Formladung
wird in horizontaler Richtung ausgeübt, um in der Wandung des Schachtes
oder der Bohrung horizontale Hohlräume auszubilden.
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Da
die vorliegende Erfindung auf den soeben genannten Prinzipien basiert,
kann die Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung
wirksam in dem Fall angewendet werden, bei dem das Bohren oder Niederbringen
eines Schachtes nicht hinreichend oder vollständig durchgeführt wird
oder durchführbar
ist, wenn eine Grundwasserbohrung, eine Heißquellenbohrung, eine Erdgasbohrung
oder eine Ölbohrung
erschlossen werden soll oder wo die Fluidmenge sich verringert oder ein
Fluidabgabedurchlaß blockiert
ist oder wird, wenn ein Fluid aus einer Grundwasserbohrung, einer
Heißquellenbohrung,
einer Erdgasbohrung oder einer Ölbohrung über eine
lange Zeitdauer hinweg gefördert wird.
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Zusätzlich können die
Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung wirksam
in dem Fall angewendet werden, wo die Sprengkraft in einem Hohlraum
in heißem
Trockengestein aufgebracht werden soll, so daß Erdwärme, welche sich in dem Heißtrockengestein
befindet, über
eine rohrförmige
Niederbringung in Form eines Schachtes oder einer Bohrung gesammelt
wird, um beispielsweise elektrische Energie zu erzeugen oder Gebäude zu beheizen,
wodurch die rohrförmige Schachtung
erweitert wird und es somit möglich
ist, Erdwärme
besser aufzunehmen.
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Eine
Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Gemäß 2B ist
eine Durchgangsbohrung 11 mit einem bestimmten Durchmesser
lateral durch den mittleren Abschnitt eines Körpers oder Gehäuses 10 ausgebildet.
Zwei Verbindungsringe 12 sind vorhanden, um es zu ermöglichen,
daß das
Gehäuse 10 durch
ein Seil oder bevorzugt eine Kette aufgehängt und bewegt wird. Um die
Beladungsgeschwindigkeit mit Sprengstoff zu erhöhen, hat der Körper 10 im Querschnitt
bevorzugt Eiform. Beide Seiten des Körpers 10 stehen nach
außen
vor, so daß die
Seiten des Körpers
nahe der Wand eines Schachtes liegen, wenn die Sprengvorrichtung
in besagten Schacht H eingelassen wird.
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Gemäß 2B ist
der Grund dafür,
warum das Gehäuse 10 bevorzugt
Eiform hat der, daß die Sprengvorrichtung
daran gehindert werden kann, in Kontakt mit der Wand des Schachtes
H zu gelangen, da das Gewicht des Gehäuses 10 ausbalanciert
ist, und die Fläche
im unteren Endbereich des Gehäuses 10 verringert
ist, so daß das
Gehäuse 10 rasch
in dem Schacht H abgelassen werden kann, da es eine verringerte
Reibung zwischen dem Gehäuse 10 und einem
Fluid gibt, welches sich in dem Schacht befindet, so daß der Auftrieb
des Gehäuses 10 verringert ist.
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Das
Gehäuse 10 kann
auch zylindrische, konische, sechseckförmige oder achteckförmige Formgebung
haben. Jedoch ist aus den genannten Gründen für das Gehäuse 10 die Eiform
besonders bevorzugt.
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Das
Gehäuse
ist aus einem hochfesten Metall und bestimmter Querschnittsform
gefertigt; der Grund hierfür
ist, daß das
Gehäuse 10 die
als Ladekammer 11 dienende Bohrung umgibt und von daher gegenüber Beschädigungen
beim Zünden
des Srengstoffes in der Ladekammer 11 geschützt werden
muß, so
daß das
Gehäuse 10 wieder
verwendbar ist.
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Der
Grund, warum beide Seiten des Gehäuses 10 vorragen,
um in Kontakt mit der Wand des Schachtes H zu geraten, ist, daß die Sprengkraft
des in der Ladekammer 11 aufgenommenen Sprengstoffes auf
die Wand des Schachtes H im engen Abstand ausgeübt werden soll und daß der Bereich,
wo die Sprengkraft ausgeübt
wird, beschränkt
ist, um die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes oder der Formladung,
welche aus der Ladekammer der Sprengvorrichtung austritt, konzentriert
sein soll.
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Die
Breite des Körpers 10 wird
abhängig
von der Abmessung des vertikalen Schachtes H bestimmt. Allgemein
beträgt
die Breite des Körpers 10 ungefähr 80 bis 90 des
Durchmessers des vertikalen Schachtes H. Der Grund hierfür ist, daß das Gehäuse 10 leicht
in den vertikalen Schacht H eingeführt werden kann, wenn die Breite
des Gehäuses 10 kleiner als
der Durchmesser des vertikalen Schachtes H ist.
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Beispielsweise
hat ein vertikaler Schacht oder eine vertikale Bohrung, welche zur
Erschließung
von Grundwasser, Öl,
Gas, heißem
Tiefenwasser oder Dampf niedergebracht wird, einen Durchmesser im
Bereich von 100 bis 2000 mm, so daß das Gehäuse 10 eine Breite
im Bereich von 80 bis 1800 mm haben kann, um es dem Gehäuse 10 zu
ermöglichen,
leicht in den vertikalen Schacht eingeführt zu werden. Das Gewicht
des Gehäuses 10 liegt
bevorzugt im Bereich von 50 bis 500 kg und der Durchmesser der Ladekammer 11 liegt
im Bereich von 50 bis 250 mm.
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Die
Ladekammer 11 besteht aus der Durchgangsbohrung, welche
durch den mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 verläuft. Der
Raum innerhalb der Ladekammer 11 dient als eine Kammer,
in der der Verzögerungszünder 23 und
die Formladung 20 aufgenommen sind und die beiden Einlässe der
Ladekammer 11 dienen als Ausgänge, durch welche die Sprengkraft
der Formladung 20 abgegeben wird. Da somit eine gerichtete
Explosion möglich
gemacht wird, kann die Sprengkraft in seitlicher Richtung abgegeben
werden, um diese Sprengkraft zu konzentrieren.
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Die
Verbindungsringe 12 sind bevorzugt einstückig an
den oberen und unteren Enden des Gehäuses 10 ausgebildet.
Die Verbindungsringe 12 können auch an dem Gehäuse 10 angeschweißt sein und
Verbindungsketten 50 sind in die Verbindungsringe 12 eingehängt. Obgleich
in der beigefügten Zeichnung
nicht dargestellt, ist es möglich,
eine Verbindungsöffnung
durch den oberen oder unteren Abschnitt des Gehäuses 10 auszubilden
und eine entsprechende Kette 50 wird dann in diese Verbindungsöffnung eingehängt.
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Wie
in den 2B und 2C gezeigt,
erstreckt sich eine Durchgangsbohrung 15 von einer Stelle
im oberen Endabschnitt des Gehäuses 10 zum Mittelpunkt
des Gehäuses 10.
Die Zündleitung 24 wird
durch die Bohrung 15 geführt und mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden,
der in der Formladung 20 eingebettet ist. Alternativ kann
die Zündleitung 24 in
die Ladekammer 11 durch die Einlässe der Ladekammer 11 eingeführt werden.
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Ein
Ende der Zündleitung 24 ist
mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden
und in der Ladekammer 11 zusammen mit dem Verzögerungszünder 23 und
der Formladung 20 aufgenommen, während das andere Ende der Zündleitung 24 aus
der Durchgangsbohrung 15 herausgeführt ist und mit einem Leitungsdraht
verbunden wird, bevor die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht
H eingelassen wird.
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Obgleich
in der beigefügten
Zeichnung nicht dargestellt, kann in dem Gehäuse 10 eine Kühleinheit angeordnet
sein, um zu verhindern, daß das
Gehäuse 10 aufgeheizt
wird. Die Kühleinheit
kann in dem Gehäuse 10 so
angeordnet sein, daß ein
Temperaturanstieg des Gehäuses 10 den
Verzögerungszünder 23 nicht
beeinflusst, während
das Gehäuse 10 mit der
Formladung 20 und dem Verzögerungszünder 23 tief in den
vertikalen Schacht H abgelassen wird.
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Der
Grund hierfür
ist, daß die
Formladung 20 durch Erdwärme zur Detonation gebracht
werden kann, während
sie zu einer Zielposition abgesenkt wird, da die Temperatur im vertikalen
Schacht H um ungefähr
30°C/km
ansteigt.
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Die
Formladung 20 ist gemäß den 2B und 2C an
ihren beiden Seiten mit konischen Vertiefungen 21 versehen.
Da die Formladung 20 genügend Energie haben sollte,
um horizontale Hohlräume
auszubilden, jedoch das Gehäuse 10 nicht
zu beschädigen,
liegt die Menge an eingebrachtem Sprengstoff bevorzugt im Bereich
von 0,1 bis 1 kg.
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Der
Grund hierfür
ist, daß die
Menge an Sprengkraft und ein Gasdruck unzureichend werden, wenn
die Menge an eingebrachtem Sprengstoff weniger als 0,1 kg beträgt und andererseits
das Gehäuse 10 der
Sprengvorrichtung und die Wand des Schachtes oder der Bohrung beschädigt werden
können,
wenn die Menge an eingebrachtem Sprengstoff mehr als 1 kg beträgt.
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Der
Grund, warum konische Vertiefungen an beiden Seiten des Sprengstoffes
ausgebildet sind, ist, daß diese
konischen Vertiefungen es ermöglichen,
daß die
Sprengkraft der Formladung in Richtungen der Mittelpunkte in der
konischen Vertiefungen konzentriert wird, das heißt in Richtungen
der Vektorsumme der Explosivkräfte,
welche durch den Neumann-Effekt bestimmt wird, wenn die Formladung
gezündet
wird.
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Ähnlich wie
ein panzerbrechendes hochexplosives Geschoss, welches den Neumann-Effekt verwendet
und die Panzerung eines Panzers durchdringt (ein panzerbrechendes
Hochexplosivgeschoss kann eine Panzerung von 35 cm durchdringen),
bildet die Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß der 2C und 2D horizontale
konische Hohlräume.
Infolgedessen dringt die Explosionskraft tief in das umgebende Gestein
oder Erdreich ein, so daß Ablagerung
I aus den Fluidabgabedurchlässen
P entfernt werden. Zusätzlich
bildet die Sprengkraft horizontale Hohlräume, wodurch die Abgabedurchlässe vergrößert werden,
so daß ein
Fluid auf wünschenswerte
Weise ausfließen
kann.
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Wie
oben beschrieben, kann, wenn die Formladung mit den konischen Vertiefungen 21 zur Explosion
gebracht wird, der erwartete Effekt durch den Neumann-Effekt erhalten
werden. Genauer gesagt, wie in den 2A bis 2C gezeigt,
kann eine noch stärkere
Konzentration der Explosivkraft dadurch erhalten werden, daß Verkleidungen
an den Oberflächen
der konischen Vertiefungen 21 in der Formladung angebracht
werden. Die Verkleidungen oder Auskleidungen haben ebenfalls Konus-
oder Trichterform und sind aus Stahl oder Kupfer mit einer Stärke von
1 mm ausgebildet.
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Was
den Verzögerungszünder 23 betrifft,
so wird bevorzugt ein MS-Verzögerungszünder oder
ein LP-Verzögerungszünder verwendet.
Um die Zündleitung 24,
welche mit dem Verzögerungszünder verbunden
und aus der Durchgangsbohrung 15 herausgeführt ist,
ist ein Spalt ausgebildet. Um zu verhindern, daß die Sprengvorrichtung aufgrund
des Eintrittes von Fluid fälschlicherweise
detoniert, während das
Gehäuse 10 in
den vertikalen Schacht H eingelassen wird, ist der Spalt zwischen
der Zündleitung 24 und
der Durchgangsbohrung 15 abgedichtet.
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Wenn
die Formladung vollständig
in die Ladekammer eingebracht ist, werden zwei Kunststoff- oder
Glasabdeckungen 25 jeweils durch ein Klebe- oder Haftmittel
an einem abgestuften Abschnitt angebracht, der am Eintritt der Ladekammer
ausgebildet ist, so daß die
Ladekammer abgedichtet ist. Dies dient dazu, die Formladungen 20 vor
Einflüssen durch
den Fluiddruck zu schützen.
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Die
im Mittelabschnitt des Gehäuses 10 ausgebildete
Ladekammer 11 kann eine Durchgangsbohrung gemäß 2A sein
oder eine endseitig geschlossene Bohrung oder Blindbohrung gemäß den 2E und 2F.
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Im
letzteren Fall wird die Dicke des massiven Abschnittes, der um die
Blindbohrung herum liegt, unter Berücksichtigung der Stärke des
Materials des Gehäuses 10 und
der Heftigkeit der Explosionskraft der Formladung bestimmt, um zu
verhindern, daß das
Gehäuse 10 zerstört wird.
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Gemäß den 2G und 2H kann
im Gegensatz zu der einzelnen Blindbohrung eine Trennwand 18 im
mittleren Bereich des Gehäuses 10 ausgebildet
sein und eine Mehrzahl von Bohrungen wird symmetrisch zu der Trennwand 18 ausgebildet. Auch
kann eine Mehrzahl von Bohrungen radial ausgebildet werden, bevorzugt
in Abständen
von 90°.
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In
einem derartigen Fall hat die im mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 liegende
Trennwand 18 eine ausreichende Dicke, um zu verhindern,
daß das Gehäuse 10 zerstört wird
und die Dicke der Trennwand 18 wird unter Berücksichtigung
der Festigkeit des Materials des Gehäuses 10 und der Stärke der Explosionskraft
der Formladung bestimmt.
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Die
Bohrungen dienen als Ladekammern 11, wo die Verzögerungszünder 23 und
die Formladungen 20 aufgenommen werden. Die Einlässe der
Bohrungen wirken als Abgabeöffnungen,
welche die Abgabe oder den Austritt der Explosionskraft der Formladungen
in den Bohrungen leiten.
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Da
die in den Bohrungen aufgenommenen Verzögerungszünder 23 und Formladungen 20 in
einem abgedichteten Zustand zur Detonation gebracht werden können, hat
die Explosionskraft der Formladungen 20 eine in horizontaler
Richtung- verlaufende Austrittsrichtung, was es ermöglicht,
daß die
Explosionskraft konzentriert werden kann.
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Obgleich
die Austrittsöffnungen 13 der
Ladekammern 11 bevorzugt vertikal ausgerichtet sind, können diese
Austrittsöffnungen 13 auch
einen schrägen
Verlauf haben. Selbstverständlich
fällt eine derartige
Modifikation unter den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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Wenn
die Sprengvorrichtung in der vertikalen Bohrung oder dem vertikalen
Schacht H an einer Position angeordnet ist, an der Fluid austritt
oder austreten soll und die Formladungen 20 zur Explosion
gebracht werden, wird die Explosionskraft gerichtet abgegeben und
somit konzen triert, so daß eine
starke Einwirkung auf das umgebende Gestein oder die benachbarte
Zone des Gesteins ausgeübt
wird.
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Da
die Explosionskraft gerichtet und konzentriert wirkt, werden Ablagerungen
I, welche die Abgabedurchlässe
P verstopfen, entfernt, so daß die
Abgabedurchlässe
P geöffnet
werden. Zusätzlich
vergrößert die
Explosionskraft die Abgabedurchlässe
P durch Ausbildung horizontaler Hohlräume, so daß das Fluid weitestgehend widerstandsfrei
durch die Abgabedurchlässe
P fließen
kann.
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3A ist
eine Ansicht, welche eine Abwandlung des Gehäuses von 2A zeigt.
Wie in den 3A bis 3D dargestellt,
sind zwei rohrförmige
Spalte 14, welche koaxial zu der Ladekammer 11 sind
und jeweils einen Durchmesser größer als
die Ladekammer 11 haben, in dem Gehäuse 10 um die Ladekammer 11 herum
ausgebildet. Zwei Treibladungen 30, welche jeweils mit
einem Verzögerungszünder 31 bzw. 32 versehen
sind, und zwei Abdichtröhren 40 aus
Kunststoff sind in jedem rohrförmigen Spalt 14 aufgenommen.
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Gemäß 3B erstrecken
sich Durchgangsbohrungen 16 und 17 von den inneren
Abschnitten der beiden rohrförmigen
Spalte 14 zur oberen oder äußeren Oberfläche des
Gehäuses 10.
Die Verzögerungszünder 31 und 32 und
die Enden von Zündleitungen 33 und 34,
welche mit entsprechenden Leitungen verbunden sind, sind über die
Durchgangsbohrungen 16 und 17 mit den Treibladungen 30 in
Verbindung.
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Der
Aufbau des Gehäuses 10 gemäß 3B ist
eine Abwandlung des Gehäuses 10 von 2B.
Die Anordnung des Gehäuses 10 von 3B erlaubt
eine zweistufige Explosion, bei der zunächst die Treibladungen 30 zur
Explosion gebracht werden und nachfolgend die Formladungen 20.
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Die
Treibladungen 30 sind in den inneren Abschnitten der rohrförmigen Spalte 14 zusammen
mit den Verzögerungszündern 31 und 32 aufgenommen und
werden als erste zur Detonation gebracht, um die Abdichtröhren 40 aus
Kunststoff in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H zu
bringen. Obgleich die Treibladungen 30 ringförmig ausgebildet sind,
können
die Treibladungen 30 auch so ausgebildet sein, daß eine Mehrzahl
von Einzelsprengladungen in gleichförmigen Abstand voneinander
angeordnet ist, wobei diese durch eine entsprechende Zündübertragungsleitung
miteinander verbunden sind.
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Die
Menge oder das Gewicht der Treibladungen 30 liegt im Bereich
von 10 bis 30 g. Eine Menge an Treibladungen 30, welche
ermöglicht,
daß die
Abdichtröhren 40 in
Kontakt mit der Wand des Schachtes H gelangen, reicht aus, so daß eine geringe
Menge an Treibladung 30 in der Sprengvorrichtung vorhanden
ist.
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Gemäß der 3B und 3C sind
die Abdichtröhren 40 aus
Kunststoff und in Form von Röhren
ausgebildet und dicht in die rohrförmige Spalte 14 eingesetzt,
um die Treibladungen 30 abzudichten. Die Abdichtröhren 40 werden
in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H bei Explosion
der Treibladungen 30 gebracht, so daß ein abgedichteter Raum S
gebildet wird, indem der Raum zwischen dem Gehäuse 10 und der Wand
des Schachtes H gegenüber
dem verbleibenden Raum getrennt wird.
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Die
Abdichtröhren 40 dienen
als Wände
zum vorübergehenden
Begrenzen der Explosionskraft, welche von den Austrittsöffnungen 13 in
den abgedichteten Raum S abgegeben wird, um zu verhindern, daß die Explosionskraft
aus dem abgedichteten Raum S austritt. Somit erlauben die Abdichtröhren 40,
daß die
Explosionskraft konzentriert wird und auf die Verbindungszone von
Felsgestein und einer Auskleidung oder einer Bettung wirkt, wodurch
weiterhin eine Abdichtung gegenüber
Wasserdruck und eine sichere Explosionsfunktion gewährleistet
sind.
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Gemäß 3C sind
die Abdichtröhren 40 so ausgebildet,
daß sie
eine geeignete Länge
haben, um zu verhindern, daß die
Abdichtröhren 40 aus
den rohrförmigen
Spalten 14 herausgeraten, wenn die Abdichtröhren 40 aus
den rohrförmigen
Spalten 14 herausgedrückt
werden, um den abgedichteten Raum S zu bilden. Wenn die Explosionskraft
in dem abgedichteten Raum S auf einen gewissen Betrag angewachsen
ist, während
die Abgabedurchlässe nach
der Explosion der Formladung 20 vergrößert worden sind, werden die
Abdichtröhren 40 aus Kunststoff
zertrümmert.
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Wenn
gemäß 3D die
Explosion vorüber ist,
sind konische Hohlräume
an den Abgabedurchlässen
der Wand ausgebildet und die Abgabedurchlässe sind vergrößert, wodurch
horizontale Hohlräume
gebildet werden und es dem Fluid erlaubt wird, hindernisfrei durch
die Abgabedurchlässe
zu fließen.
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Der
geschilderte Aufbau erlaubt, daß die Formladung 20 innerhalb
eines abgedichteten und begrenzten Raumes zur Explosion gebracht
wird, so daß die
Explosionskraft konzentriert ist und vollständig und fortlaufend in Richtung
der Abgabedurchlässe
P wirkt. Somit wirkt die Explosionskraft quasi vollständig auf
die Abgabedurchlässe
P und entfernt die Ablagerungen oder Verstopfungen I.
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Die
Ladekammern von 3E sind eine Abwandlung der
Kammern von 3A, 3B, 3C oder 3D.
Eine Mehrzahl von innenseitig geschlossenen Bohrungen 11c ist
hierbei symmetrisch bezüglich
der Trennwand 18 ausgebildet.
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Die
Verbindungsleine oder Verbindungskette 50 verbindet ein
Gehäuse 10 mit
einem anderen bzw. verbindet ein Gehäuse 10 mit einem Hubseil 70 einer Hubvorrichtung
W1. Die Verbindungskette 50 ist aus einer Mehrzahl von
Kettengliedern aufgebaut, welche ineinander greifen. Genauer gesagt,
die Verbindungskette 50 verbindet den Verbindungsring an
einem Ende eines Gehäuses
mit dem Verbindungsring an einem Ende eines anderen Gehäuses oder
verbindet den an einem oberen Ende eines Gehäuses 10 ausgebildeten
Verbindungsring mit dem unteren Ende des Hubseils 70.
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Eine Übertragungsleitung 60 ist
auf einer Abspulvorrichtung W2 aufgewickelt und wird mit den Zündleitungen 24 unmittelbar
bevor das Gehäuse 10 mit
den geladenen Formladungen 20 in den vertikalen Schacht
H eingeführt
wird, verbunden. Die Übertragungsleitung 60 wird
zusammen mit der Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingelassen, wobei
ein Teil in einen Ring oder ein Kettenglied 51 der Verbindungskette 50 eingefädelt ist.
Während des
Einführens
der Sprengvorrichtung wird die Übertragungsleitung 60 von
der Vorrichtung W2 abgespult. Wenn das Gehäuse 10 in einer bestimmten
Position im vertikalen Schacht H angeordnet ist, wird das um die
Abspulvorrichtung W2 gewickelte Ende der Übertragungsleitung 60 mit
einer Zündvorrichtung
verbunden.
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Nachfolgend
wird eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung unterirdischer horizontaler
Hohlräume
gemäß der Erfindung
beschrieben.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Durchgangsöffnung
durch den mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 ausgebildet
und zwei Verbindungsringe 12 sind an den oberen bzw. unteren
Enden des Gehäuses
ausgebildet. Die Formladung 20 mit dem Verzögerungszünder 23 und
der metallischen Auskleidung oder den metallischen Einsätzen 22 wird
in die Durchgangsbohrung des Gehäuses 10 geladen.
Die Sprengvorrichtung wird mittels der Zündleitung 24 zur Detonation
gebracht, welche mit der Übertragungsleitung 60 verbunden
ist, wobei die Übertragungsleitung 60 wiederum
mit der Zündvorrichtung verbunden
ist.
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Ein
Ende der Zündleitung 24 wird über die Durchgangsbohrung 15 in
die Durchgangsbohrung geführt
und mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden.
Die Zündleitung 24 und
der Verzögerungszünder 23 sind
im mittleren Abschnitt der Durchgangsöffnung zusammen mit der Formladung 20 aufgenommen.
Das andere Ende der Zündleitung 24 ist
mit Übertragungsleitung 60 verbunden.
Wenn die Übertragungsleitung 60 zusammen
mit der Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingebracht
wird, wird die Übertragungsleitung 60 von
der Abspulvorrichtung W2 abgewickelt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt die Sprengvorrichtung eine einstufige Explosion.
Genauer gesagt, die Explosionskraft zerstört die Abdeckungen 25 und
ist in einer Richtung senkrecht zur Richtung des vertikalen Schachtes
H konzentriert. Als Modifikationen der genannten ersten Ausführungsform
kann gemäß den 2E und 2F die Ladekammer 11 eine
innenseitig geschlossene Bohrung oder Blindbohrung sein, deren inneres
Ende verschlossen ist und deren äußeres Ende
offen ist, wobei die Blindbohrungen bezüglich der Trennwand 18 in
der Mitte des Gehäuses 10 symmetrisch
angeordnet sind, wie in den 2G und 2H gezeigt, oder
die Blindbohrungen 11c sind radial in Abständen von
bevorzugt 90° angeordnet.
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Eine
Sprengvorrichtung zur Bildung horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wird nachfolgend beschrieben.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist der Aufbau des Gehäuses 10 modifiziert.
Im Unterschied zur genannten ersten Ausführungsform, in der die Ladekammer 11 oder
die Durchgangsbohrung oder die Blindbohrungen im Gehäuse 10 ausgebildet
sind, sind hierbei die rohrförmige
Spalte 14 im Gehäuse 10 um
die Durchgangsbohrung konzentrisch zu der Ladekammer 11 und
symmetrisch angeordnet, wie in 3B gezeigt
und mit den ringförmigen
Treibladungen 30 gefüllt,
welche mit den Verzögerungszündern 31 und 32 versehen
sind sowie mit den Abdichtröhren 40.
Die verbleibenden Elemente sind die gleichen wie in den voranstehenden
Ausführungsformen.
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In
der zweiten Ausführungsform
kann eine zweistufige Explosion erhalten werden. Gemäß 3C werden
die Abdichtröhren 40 in
Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H durch die erste Explosion
der Treibladungen 30 an den inneren Abschnitten der rohrförmigen Spalte
gebracht, um einen abgedichteten Explosionsraum S zu bilden und
danach wird als zweites die Formladung 20 in der Ladekammer 11 zur
Explosion gebracht.
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Die
Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich
von der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Abdichtröhren 40 in
Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H gebracht werden,
was durch die erste Explosion erfolgt und danach wird die Explosionskraft
der Formladung 20 in Seitenrichtung ohne Energieverlust
aufgrund eines Austritts der Explosionskraft zur Seite hin konzentriert.
Von daher ist die Sprengvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
in ihrer Wirksamkeit der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform überlegen.
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Gemäß 3E können die
Blindbohrungen, welche symmetrisch zu der Trennwand 18 sind,
als eine Abwandlung der Ladekammer 11 verwendet werden.
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In
den ersten und zweiten Ausführungsformen
können
die Formladungen 20 mit den Auskleidungen 22 versehen
sein, so daß die
Explosionskraft der Formladung 20 möglichst kraftvoll die Öffnung in der
Wand des vertikalen Schachtes H trifft und die horizontalen Hohlräume ausgebildet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird eine Sprengvorrichtungsanordnung geschaffen, bei der eine Mehrzahl
von Sprengvorrichtungen gemäß der obigen
Beschreibung miteinander verbunden ist. Wie in 4 gezeigt,
ist eine Mehrzahl von Gehäusen 10 miteinander über Verbindungsketten 50 verbunden,
um eine mehrstufige Explosion zu ermöglichen. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die Sprengvorrichtungen aufeinanderfolgend an einer bestimmten
Position angeordnet, wo horizontale Hohlräume gewünscht sind und aufeinanderfolgend zur
Detonation gebracht, so daß der
Sprengeffekt verstärkt
werden kann.
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Die
Sprengvorrichtungsanordnung mit einer Mehrzahl von Sprengvorrichtungen,
welche miteinander verbunden sind, kann in zwei Typen unterteilt werden.
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Ein
Typ ist eine dritte Ausführungsform,
bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen in bevorzugt gleichen
Abständen
zueinander mittels den Verbindungsketten verbunden sind und die
Ladekammern aufweisen, wobei jede der Ladekammern einer Sprengvorrichtung
in die gleiche Richtung wie die entsprechende Ladekammer einer weiteren
Sprengvorrichtung weist. Die Sprengvorrichtungsanordnung gemäß der dritten
Ausführungsform
wird verwendet, um wiederholt Sprengvorgänge an der gleichen Stelle
der Wand des vertikalen Schachtes H auszuführen. Wenn die Position des
Abgabedurchlasses für das
Fluid genau bekannt ist, kann diese Sprengvorrichtungsanordnung
effektiv benutzt werden.
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Der
andere Typ ist eine vierte Ausführungsform
bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen in regelmäßigen Abständen zueinander
durch die Verbindungsketten verbunden ist, wobei die Ladekammer
einer Sprengvorrichtung senkrecht (d.h. um 90° verdreht) zu der entsprechenden
Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung ausgerichtet ist.
Die Sprengvorrichtungsanordnung der vierten Ausführungsform wird verwendet,
umfangsseitig Sprengvorgänge
an der Wand des vertikalen Schachtes H durchzuführen. Wenn der Abgabedurchlaß für das Fluid
nicht exakt bekannt ist, kann diese Sprengvorrichtungsanordnung
verwendet werden, um die Möglichkeit
des Fluiddurchlasses zu erhöhen.
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In
der dritten und vierten Ausführungsform sind
die Zündleitungen 24,
welche von den Verzögerungszündern 31 und 32 in
den Formladungen 20 aus verlaufen und die Zündleitungen 33 und 34 von den
Verzögerungszündern 32 und 32 der
Treibladungen 30 mit der Übertragungsleitung 60 verbunden, welche
von der Vorrichtung W2 abgespult wird, bevor jede Sprengvorrichtung
in den vertikalen Schacht H eingelassen wird. Die Zündleitungen 24, 33 und 34, welche
aus jeder Sprengvorrichtung herausführen, werden mit jeder Übertragungsleitung
verbunden und in den vertikalen Schacht H mit eingeführt.
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In
einem derartigen Fall ist die Übertragungsleitug 60 bevorzugt
durch den Ring 51 der Verbindungskette 50 an einer
Position in einem Winkel von 90° zur
Richtung der Ladekammer 11 geführt, um zu verhindern, daß die Übertragungsleitung 60 an
der Ladekammer 11 vorbeiläuft.
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Dies
deshalb, um eine fehlerhafte Explosion zu verhindern, indem verhindert
wird, daß der
Leitungsdraht durch die Explosionskraft aus der Ladekammer 11 einer
jeden Sprengvorrichtung verdreht oder unterbrochen wird.
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Der
gleichmäßige Abstand
zwischen zwei benachbarten Sprengvorrichtungen wird auf wenigstens
einen Meter unter Berücksichtigung
einer Resonanzdetonation festgelegt.
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Die
durch die Sprengvorrichtung in der vorliegenden Erfindung ausgeführten Sprengvorgänge sind
gerichtet, kontinuierlich und konzentriert aufgrund des Neumann-Effekts,
so daß die
Explosivkraft der Formladung auf einen begrenzten Bereich in der Wand
des des vertikalen Schachtes H ausgeübt wird. Von daher werden unterirdisch
horizontale Hohlräume
ausgebildet, wobei das Durchschlagen und Zusammenfallenlassen der
Wand des Schachtes H maximiert wird und die Explosionskraft der
Formladung 20 dringt tief in die Abgabedurchlässe ein,
um Ablagerungen oder Verstopfungen zu entfernen, welche diese Durchlässe verschließen.
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Zusätzlich werden
durch Explosionsgase erzeugte Blasen bei der Explosion der Formladung 20 in
die Fluidabgabedurchlässe
gepresst und dann zusammen mit Fluid wieder aufgrund des Siphon-Effekts
aus den Fluiddurchlässen
herausgedrückt,
wodurch es möglich
wird, das Fluid wieder auf wünschenswerte
Weise abzugeben.
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Bei
der Sprengvorrichtungsanordnung wird eine gewünschte Anzahl (bevorzugt weniger
als 10) von Gehäusen 10 miteinander
in gleichmässigen
Abständen
verbunden und die Sprengvorrichtungen werden aufeinanderfolgend
positioniert und zur Explosion gebracht. Im Ergebnis wird in der
Sprengzone des umgebenden Gesteines die Wahrschein lichkeit, daß die Fluidabgabedurchlässe geöffnet werden,
maximiert und die Wirksamkeit des Sprengvorganges wird verbessert.
Im übertragenden
Sinn kann die Sprengvorrichtungsanordnung als eine "unterirdische Mehrladerkanone" bezeichnet werden.
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Ein
Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume unter
Verwendung der bisher beschriebenen Sprengvorrichtungen bzw. der
Sprengvorrichtungsanordnung wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 nachfolgend
erläutert. Wie
in den 4 und 5 gezeigt,
wird, während das
Gehäuse 10 einer
hergestellten Sprengvorrichtung in der Haltevorrichtung eines Trägers C aufgenommen
ist, der Verzögerungszünder 23,
die Zündleitung 24,
die Formladung 20 und die metallischen Auskleidungen 22 in
der Ladekammer 11 des Gehäuses 10 der Sprengvorrichtung
installiert. Auch können
die Treibladungen 30, die Abdichtröhren 40, die Verzögerungszünder 31 und 32 und
die Zündleitungen 33 und 34 in
der Ladekammer 11 angeordnet werden, wenn die betreffende
Ausführungsform
des Gehäuses 10 verwendet
wird. In diesem Fall werden die Zündleitungen 33 und 34 in
die Durchgangsbohrungen 16 und 17 eingeführt und
mit den Verzögerungszündern 31 und 32 verbunden,
wobei dann die Zünder 31 und 32 zusammen
mit den Treibladungen 30 an den inneren Endabschnitten
der rohrförmigen Spalte 14 angeordnet
werden und die rohrförmigen Spalte
werden durch die Abdichtröhren 40 paßgenau verschlossen.
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Die
Freiräume
zwischen den Zündleitungen 24, 33 und 34 und
den Durchgangsbohrungen 15, 16 und 17 werden
zur Abdichtungen mit einem entsprechenden Material aufgefüllt und
die Abdeckungen 25 werden an den abgestuften Abschnitten
der Einlässe der
Sprengkammern 11 durch ein entsprechendes Befestigungsmittel,
z.B. eine Klebung angebracht, wodurch der Ladevorgang abgeschlossen
ist.
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Nachdem
der Sprengstoff und der Zünder
in der Ladekammer 11 des Gehäuses 10 angeordnet sind,
wird die Sprengvorrichtung durch den Träger C neben den vertikalen
Schacht H bewegt und durch Verbindung des oberen Verbindungsringes
des Gehäuses 10 der
Sprengvorrichtung mit der Verbindungskette an dem Hubseil 70,
welches um die Hubvorrichtung W1 gewickelt ist, aufgehängt. Nachdem die
erste Sprengvorrichtung aufgehängt
worden ist, wird eine zweite Sprengvorrichtung auf eine derartige Weise
aufgehängt,
daß diese
nächste
Sprengvorrichtung neben dem vertikalen Schacht H bewegt wird, der
obere Ring einer nächsten
Verbindungskette mit dem unteren Ring der ersten Sprengvorrichtung
verbunden wird und der untere Ring der nächsten Kette mit dem oberen
Ring der nächsten
Sprengvorrichtung verbunden wird.
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Durch
Wiederholen des Verbindungs- und Aufhängevorganges kann somit eine
Mehrzahl von Sprengvorrichtungen über den vertikalen Schacht
H aufgehängt
werden.
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Gemäß 6 wird
die unterste über
dem vertikalen Schacht H aufgehängte
Sprengvorrichtung in den Eintritt des Schachtes H abgesenkt und
die Zündleitungen,
welche durch die obere Oberfläche des
Gehäuses 10 herausgeführt sind,
werden mit der Übertragungsleitung 60 verbunden
und dann wird die mit der Übertragungsleitung 60 verbundene
Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H abgesenkt bis auf
eine gewünschte
Tiefe oder Position. Danach wird die nächste Sprengvorrichtung am
Einlaß des Schachtes
H positioniert und der Verbindungsvorgang der Zündleitungen mit einer Übertragungsleitung
und das Absenken der nächsten
Sprengvorrichtung in Verbindung mit der Übertragungsleitung in den vertikalen
Schacht H werden wiederholt.
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Während die
Sprengvorrichtung in den Schacht H abgesenkt wird, wird die Übertragungsleitung 60 von
der Vorrichtung W2 abgespult, so daß die Übertragungsleitung 60 zusammen
mit dem Gehäuse 10 der
Sprengvorrichtung abgesenkt oder in den Schacht H hineingezogen
wird. Bei der Sprengvorrichtungsanordnung, bei der eine Mehrzahl
von Sprengvorrichtungen miteinander verbunden sind, wird jede Übertragungsleitung
mit jeder Sprengvorrichtung verbunden, so daß eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen
mit dem Sprengvorrichtung verbunden ist. Infolgedessen sind die Übertragungsleitungen
so anzuordnen bzw. auszulegen, daß sie voneinander unterscheidbar
sind.
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Nachdem
die Zündleitungen
der Sprengvorrichtung mit der Übertragungsleitung
verbunden sind, wird die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H
eingeführt
und hierin abgesenkt. Die Sprengvorrichtung wird in der gewünschten
Position im Schacht H durch Abspulen des Hubseiles 70 von
der Hubvorrichtung W1 angeordnet.
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Die
mit den Zündleitungen 24, 33 und 34 verbundenen Übertragungsleitungen 60 werden
abgespult und entsprechend den Positionen der abgesenkten Sprengvorrichtungen
mit abgesenkt. Wenn die Sprengvorrichtungen an den gewünschten
Positionen angelangt sind, werden die Sprengvorbereitungen durch
Verbinden der Übertragungsleitungen
mit der Spreng- oder der Zündvorrichtung
abgeschlossen.
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Der
oben beschriebene Schritt wird gefolgt von einem Sprengschritt.
Wie in den 4 und 8 gezeigt,
wird die Formladung 20 durch Zünden des Verzögerungszünders über die
Zündvorrichtung
zur Explosion gebracht, so daß die
Explosionskraft der Formladung 20 in horizontaler Richtung
abgegeben wird. Somit werden die horizontalen und konischen Öffnungen
in der Wand des Schachtes H ausgebildet und die Fluidabgabedurchlässe werden
durch die Explosionskraft vergrößert. Obgleich
bei der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß 2A die
Formladung 20 mit der Zündvorrichtung
durch die Zündleitung
verbunden ist und über
die Zündvorrichtung
gezündet
wird, kann die Formladung 20 auch durch Zünden des
Verzögerungszünders durch
eine Fernsteuerung zur Explosion gebracht werden.
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Was
die Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform gemäß 3A betrifft,
so wird, nachdem die Abdichtröhren 40 im
Kontakt mit der Wand des Schachtes H durch Zünden der Treibladungen 30 gebracht
wurden, um einen Explosionsraum nach außen hin abzudichten, als zweites
die Formladung 20 zur Explosion gebracht. Für diese
Sprengvorrichtug werden somit die Zündleitungen verwendet und die
Zünder
dieser Sprengvorrichtung sollten bevorzugt durch eine entsprechende
Zündvorrichtung
gezündet
werden.
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In
den ersten und zweiten Ausführungsformen
wird eine einzelne Sprengvorrichtung zur Explosion gebracht. Wenn
die Sprengvorrichtungsanordnung verwendet wird, werden die Sprengvorrichtungen,
welche die Sprengvorrichtungsanordnung bilden, nacheinander auf
die gleiche Position abgesenkt und die Explosionen werden mehrfach
wiederholt.
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Bei
der Sprengvorrichtungsanordnung der dritten Ausführungsform gemäß 4 ist jede der Ladekammern 11 des
Gehäuses 10 einer
Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung wie die entsprechende
Ladekammer einer weiteren Sprengvorrichtung ausgerichtet. Dieser
Typ von Sprengvorrichtungsanordnung ist wirksam anwendbar, wenn
die Position, an de Fluid austritt oder die Position, wo Fluid wieder austreten
soll, exakt bekannt ist und die Explosionskraft der Formladungen
notwendigerweise auf die gleiche Position konzentriert werden muß, indem wiederholt die
Formladungen mit der gleichen Ausrichtung und an der gleichen Position
zur Explosion gebracht werden.
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Obgleich
in der Zeichnung nicht gezeigt, kann bei der Sprengvorrichtungsanordnung
eine Ladekammer einer Sprengvorrichtung senkrecht zur entsprechenden
Ladekammer einer benachbarten oder benachbarter Sprengvorrichtungen
angeordnet sein. Diese Art von Sprengvorrichtungsanordnung kann
wirksam eingesetzt werden, wenn die Position, an der Fluid austritt
oder die Position, wo Fluid wieder austreten soll, nicht exakt bekannt
ist und umfangsseitig gerichtete Explosionen durchgeführt werden müssen.
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Die
Sprengvorrichtungsanordnungen der vierten und fünften Ausführungsformen werden derart
verwendet, das eine Explosion mit einer Frequenz entsprechend der
Anzahl von Sprengvorrichtungen der Sprengvorrichtungsanordnung durchgeführt wird.
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Nachdem
gemäß 9 die
horizontalen untererdischen Hohlräume durch die Explosionen der Sprengvorrichtungen
ausgebildet worden sind, werden die Sprengvorrichtungen, welche
durch das Hubseil 70 in dem vertikalen Schacht A hängen und
die Übertragungsleitungen 60,
welche von der Aufnahmevorrichtung W2 abgespult worden sind und
in den Schacht H eingezogen wurden, aus dem Schacht H wieder herausgezogen
und für
einen nächsten Sprengvorgang
wiederverwendet, indem eine Formladung wieder in der Ladekammer 11 des
Gehäuses 10 gemäß obiger
Beschreibung eingesetzt wird.
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Bei
dem Sprengverfahren unter Verwendung der Sprengvorrichtung wird
die Sprengvorrichtung, welche die Funktionen der Konzentration der
Explosionskraft, die Beständigkeit
der Explosionskraft und die Erzeugung eines Siphoneffektes hat,
in den vertikalen Schacht H eingeführt und dort zur Explosion gebracht,
so daß die
Explosionskraft auf einen begrenzten Bereich konzentriert ist. Im
Ergebnis werden im wesentlichen konische, im wesentlichen horizontal
verlaufende Öffnungen
in der Wand des Schachtes H ausgebildet und die Explosionskraft wirkt
tief in die Fluidabgabedurchlässe
und beseitigt oder räumt
Ablagerungen oder Verstopfungen in den Fluidabgabedurchlässen, wodurch
es dem Fluid wieder ermöglicht
wird, in gewünschter
oder ausreichender Menge abzufliessen.
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Das
Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung sprengt im wesentlichen
horizontale unterirdische Hohlräume
unter Verwendung einer gerichteten Explosionskraft und des Konzetrationseffektes
der Explosionskraft, d.h., unter Verwendung des Neumann-Effekts,
so daß eine
gewünschte
Menge oder Stärke
an Explosionskraft mit einer minimalen Menge an Sprengstoff erzeugt
werden kann, wodurch Fluidabgabedurchlässe präzise vergrößert werden können.
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Das
Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung bildet im wesentlichen
horizontale und im wesentlichen konische Öffnungen in der Wand des Schachtes
H, was durch die Explosionskraft der Formladung 20 erfolgt,
welche auf einen eingeschränkten
oder begrenzten Bereich der Wand des Schachtes H einwirkt, wodurch
verhindert wird, daß die
Wand des Schachtes H vollständig
einstürzt.
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Wie
ein panzerbrechendes Hochexplosivgeschoß unter Verwendung des Neuman-Effekts
zur Durchschlagung der Panzerung eines Panzerfahrzeuges (panzerbrechende
Hochexplosivgeschoße können eine
Panzerung von 35 cm durchdringen), erlaubt die Sprengvorrichtung
der vorliegenden Erfindung, daß die
Explosionskraft tief in das Felsgestein und die Übergangszone zum Felsgestein
eindringt, so daß Ablagerungen
oder Verstopfungen aus den Fluidabgabedurch lässen entfernt werden und das Fluid
wieder weitgehenst ungehindert austreten kann oder abgegeben werden
kann.
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Bei
dem Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung werden die im wesentlichen
horizontalen und im wesentlichen konischen Hohlräume in einem begrenzten Bereich
der Wand des vertikalen Schachtes ausgebildet, so daß ein Einstürzen des
Schachtes verhindert wird. Zusätzlich
sind bei dem Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung Verluste
an Explosionskraft und Beschädigungen
an dem vertikalen Schacht oder der Bohrung minimiert, so daß ungefähr eine
Menge an Sprengstoff entsprechend 20% der Menge an Sprengstoff,
welche typischerweise im herkömmlichen
Verfahren verwendet wird, im Fall der vorliegenden Erfindung ausreichend
ist.
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Da
die Sprengvorrichtung im Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, sind das Laden des Sprengstoffes, das Einführen des Sprengstoffes
in einen vertikalen Schacht, eine Serie von Explosionen und die
Wiederverwendbarkeit der Sprengvorrichtung möglich, wodurch die Effektivität der Sprengung
von unterirdischen Hohlräumen
verbessert wird.
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Wie
oben beschrieben schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung
zur Ausbildung von im wesentlichen horizontalen unterirdischen Hohlräumen, sowie
ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung, die in der Lage
ist, eine Explosionskraft in einer im wesentlichen horizontalen
Richtung zu lenken, in dem eine Ladung in einer begrenzten horizontalen
Ladekammer zur Explosion gebracht wird, so daß die Explisionskraft der Formladung
in einer Richtung senkrecht zur Richtung einer vertikalen Bohrung
oder eines vertikalen Schachtes konzentriert wird und die Explosionskraft
fortlaufend wirkt, wodurch im wesentlichen horizontale unterirdische
Hohlräume
ohne ein Einstürzen
des Schachtes gebildet werden, indem die Explosionskraft auf einen gewünschten
begrenzten Bereich der Wandung des vertikalen Schachtes aufgebracht
wird.
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Zusätzlich erfolgt
gemäß der vorliegenden Erfindung
eine maximale Explosionskraft mit einer minimalen Ladung, so daß Untergrundwasser
oder Grundwasser in dem vertikalen Schacht H als eine Wasserkanone
dient, wodurch es möglich
wird, daß unter
hohem Druck stehendes Gas und unter hohem Druck stehendes Wasser
zusammenwirken. Infolgedessen wird eine hohe Menge an Explosionskraft
tief in Fluidabgabedurchlässe
eingebracht (beispielsweise einige -zig Meter weit) so daß die Fluidabgabefähigkeit
tief in den Abgabedurchlaß hinein
verbessert wird.
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Zusätzlich kann
gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem Fall, indem die Menge an Fluid sich verringert
oder ein Fluidabgabedurchlaß blockiert wird,
während
Fluid aus einem Grundwasserschacht, einem Heißquellen- oder Thermalschacht,
einem Erdgasschacht, einem Ölschacht
oder einem rohrförmigen
Schacht oder einer Niederbringung zur Sammlung von Erdwärme, Wasser
oder Dampf erschlossen wird, der Fluidabgabedurchlaß vergrößert werden
oder ein blockierter Fluidabgabedurchlaß kann wieder geöffnet werden,
ohne daß ein
neuer Schachtbohrvorgang notwendig ist, wodurch ein bereits bestehender
Schacht quasi regeneriert wird. Infolgedessen können die Kosten für einen
neuen Schachtbohrvorgang und die Kosten für den Abbau und Wiederaufbau
von oberirdischem Gerät
eingespart werden, wodurch die Kosteneinsparung eies unterirdischen
Hohlraumsprengvorganges verbessert wird.
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Zusätzlich,
wenn gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Grundwasserschacht, ein Heißquellenschacht,
ein Erdgasschacht, ein Ölschacht
oder eine rohrförmige
Niederbringung zur Entnahme von unterirdischem Heißwasser
oder Dampf niedergebracht wird, wird die Erzeugung der seitlich
gerichteten Explosionskraft, die Möglichkeit wiederholter Explosionen
und die Möglichkeit
von umfangsseitig gerichteten Explosionen gegeben, so daß die Wahrscheinlichkeit
eines Erfolges des Schachtbohrvorganges maximiert ist.
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Die
Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist aus einem metallischen
Material hoher Festigkeit, so daß der Körper oder das Gehäuse wiederverwendet
werden kann. Die Sprengvorrichtung erlaubt ein rasches Laden und
die Durchführung
von Explosionen mehrere Male, so daß die Wirksamkeit des Sprengvorganges
verbessert werden kann. Zusätzlich
kann die Sprengvorrichtung eine Fehlzündung beispielsweise aufgrund
von Wasserdruck verhindern. Die Sprengvorrichtung kann sicher gehandhabt
werden, so daß auch
die Sicherheit eines unterirdischen Hohlraumsprengvorganges verbessert
ist. Zusätzlich
ist die vorliegende Erfindung eine umweltfreundliche Technologie.
Genauer gesagt, gemäß der vorliegenden
Erfindung können übermäßige Schachtbohrvorgänge verhindert
werden, welche durchgeführt
werden müssen,
um Grundwasser, Öl, Gas
oder unterirdisches Heißwasser
oder Dampf zu erschließen,
so daß eine
Untergrundverschmutzung verhindert werden kann, was zum Umweltschutz
beiträgt.
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Gemäß obiger
Beschreibung schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung
zur Ausbildung im wesentlichen horizontaler unterirdischer Hohlräume, sowie
ein Sprengverfahren unter Verwendung der Vorrichtung, wobei Vorrichtung
und Verfahren in der Lage sind, gerichtete, fortlaufende und konzentrierte
Explosionskraft zu erzeugen, so daß im wesentlichen horizontale
oder horizontale und im wesentlichen konische oder konische Öffnungen
in der Wand der Bohrung oder des Schachtes ausgebildet werden, Fluidabgabedurchlässe vergrößert werden,
Explosionen mehrmals hintereinander durchgeführt werden und die Sprengvorrichtung
wiederverwendbar ist, wodurch die technologischen und ökonomischen
Leistungsfähigkeiten
eines unterirdischen Sprengvorganges verbessert werden.