DE1117014B - Sicherheitssprengstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf halbgelatinöse oder pulverförmige Wetter- oder Sicherheitssprengstoffe auf der Basis von Nitroglycerin zum Gebrauch in Kohlenbergwerken.

Die Verwendung des einen oder anderen der weiter unten erwähnten Bestandteile zur Herstellung von Sprengstoffen, insbesondere von Wettersprengstoff, die in Anwesenheit von schlagenden Wettern oder Kohlenstaub eine gewisse Sicherheit bieten, ist an sich bekannt.

Als Bestandteile von Sicherheitssprengstoffen sind folgende Stoffe bekannt: Nitroglycerin oder andere Sprengöle; stickstoffhaltige organische Stoffe oder organische Nitrate; Ammonium-, Natrium- oder Kaliumnitrat; Ammonium-, Natrium- oder Kaliumchlorid; Holzmehl und andere cellulose- oder schleimhaltige Stoffe pflanzlicher Herkunft; Gelatinier- oder Verdickungsmittel für das Sprengöl; Spezialzusätze, die die Aufnahme von Feuchtigkeit oder das Zusammenbacken bei der Lagerung verhindern.

Die Verwendung der obigen Stoffe hat die Herstellung von nicht- oder halbgelatinösen, sogenannten Sicherheitssprengmitteln ermöglicht, die zwar recht verschiedene Eigenschaften aufwiesen, jedoch in keinem Fall sämtliche Anforderungen, die sich aus der Praxis des Kohlenbergbaues für die Sicherheit in Bergwerken ergeben, erfüllen konnten.

Manche der bekannten Sicherheitssprengstoffe bewähren sich zwar recht gut bei Anwesenheit von schlagenden Wettern oder Kohlenstaub, sind jedoch zu einem unerwünschten Grad hygroskopisch; andere besitzen nicht genug Sprengstoff oder leiten die Explosionswelle nicht in ausreichendem Maße weiter. Wieder andere fördern zwar die Explosion innerhalb einer Patronenreihe ausgezeichnet und haben auch eine ausreichende Sprengkraft, sind jedoch hinsichtlich der Sicherheit gegen schlagende Wetter und Staub unbefriedigend.

Zur Erhöhung der Gebrauchssicherheit gegenüber schlagenden Wettern ist ferner die Anwendung von Sicherheitshülsen bekannt, die jedoch nicht in allen Fällen die Anforderungen erfüllen und, sofern sie entsprechend dick sind, ein zu hohes Eigengewicht aufweisen und zu Patronen führen, deren Außendurchmesser verhältnismäßig groß ist; hierdurch erhöhen sich die Kosten für die Bohrausrüstung, und der Abbau wird in nachteiliger Weise verzögert.

Es liegen auch bereits Patente für Sprengstoffe vor, die zwecks Erzielung einer gewissen Sicherheit gegenüber schlagenden Wettern auf ein optimales Verhältnis zwischen dem Gehalt an Sprengöl und dem Feinheitsgrad der Salze abgestellt sind. Die Wichtig-SicherheitssprengstofE

Anmelder;

Fernand Lebrun, Brüssel,
und Luden Waterlot, Mol (Belgien)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 12. November 1958

Fernand Lebrun, Brüssel,

und Lucien Waterlot, Mol (Belgien),

sind als Erfinder genannt worden

keit, die bei Sprengstoffen dem Feinheitsgrad der darin enthaltenen Salze zukommt, ist an sich durchaus bekannt, und dieser Faktor wird in der Praxis seit langem berücksichtigt.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß alle Sicherheitssprengmittel von halbgelatinöser oder pulverförmiger Beschaffenheit, die ein Salzpaar (ein Oxydationsmittel und ein Mittel zum Verhindern des Entflammens) enthalten, notwendigerweise mit Rücksicht auf die Empfindlichkeit der zu wählenden Salze gegenüber den Temperaturschwankungen und der Luftfeuchtigkeit zubereitet werden müssen. Es ist bisher noch nicht gelungen, technisch ein Sprengmittel herzustellen, das weder zellstoffhaltige noch andere spezielle Zusätze enthält, die das Verhärten verhindern, denn es war bisher nicht möglich, mit Sicherheit vorauszusagen, ob nicht nach wenigen Tagen die Sprengeigenschaften derartiger Mittel zurückgehen würden. Sicherheitssprengmittel enthielten daher stets einen Stoff mit zellförmiger Struktur (im allgemeinen pflanzlicher Herkunft, wie Holzmehl, gemahlene Haferspreu usw.), der als Brennstoff diente und das Hartwerden der Patronen durch Zusammenbacken der Salze verhinderte. Die Wirkung des ZeIl-

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stoffes kann noch verstärkt werden durch Zugabe von Beispiel 1

gewissen Schleimstoffen oder durch Umhüllen der _{Es wurde ein Spren}g_Stoff hergestellt und zu hüllen-

Salzbestandteile mit gewissen Nitrodenvaten (Tetryl), _{loseQ Patronen von 30 mm Durchm}esser ausgeformt,

Paraffinen^ polymeren Stoffen (Silikonen), gewissen der folgende Zusammensetzung aufwies:

die Oberflächenspannung beeinflussenden Mitteln 5

oder Metallseifen. All diese Lösungsvorschläge sind Sprengöl 10%

indessen nichts weiter als Kompromisse und geben Natriumnitrat 56%

keine eigentliche Sicherheit; wenn auch die Verwen- Ammoniumchlorid 32,5%

dung von pflanzlichem Zellstoff oder Schleimstoffen Carboxymethylcellulose, pulverisiert 1%
oder natürlichen Polysacchariden zu guten Ergeb- io Synthetische Kieselsäure (Handelsnissen führt, solange es sich nur darum handelt, die bezeichnung »Hi-Sil 233«) 0,5%

in den normalen, gegenüber schlagenden Wettern ~ _o ^₁ , τ-·
nicht sicheren Sprengstoffen enthaltenen Salzbestand- ^Der Sprengstoff hatte folgende Eigenschaften:
teile vor dem Agglomerieren zu schützen, so muß man a) Leitfähigkeit für die Explosionswelle: 270 mm; sich doch andererseits vor Augen halten, daß für 15 b) keinerlei Entflammung von Gasen oder Kohlen-Sprengstoffe, die beim Bergwerksbetrieb den nötigen _staub mit _30Va flüchtigen Anteilen beim Winkel-Sicherheitsgrad aufweisen, ein Zusatz an derartigen _scmiß mit gerilltem Mörser ohne Kehlrinne (Ab-Pflanzenstoffen zu großen Nachteilen führt. Diese _stan(i Rillung—Decke 1 m, Rillung—Stoßwand Stoffe können nämlich komplexe Oxydationsreak- 20 cm), und zwar beim Abschuß von zweiundtionen eingehen, wodurch die eigentliche Detonation 20 zwanzig Patronen;

des Sprengmittels verzögert wird, und zwar auf _c) keinerlei Hartwerden der Patronen und kein

Grund der heterogenen und im übrigen schlecht den- Rückgang der Explosiveigenschaften nach einer

nierten chemischen Struktur dieser komplexen Pro- künstlichen Alterung von 14 Tagen mit wech-

dukte. Derartige Zündverzögerungen führen dann sehnten Perioden von 48 Stunden bei 35° C in

häufig zum Auftreten von »Entflammungskernen« 25 trockener Umgebung und 48 Stunden bei 20° C

im Kohlenstaub oder in den schlagenden Wettern. bei einer relativen Feuchtigkeit von 100%.
Außerdem weisen die Zusätze, welche die härtungs-

verhindernde Wirkung der pflanzlichen Zellstoffe Ein Sprengmittel von gleicher Zusammensetzung,

und/oder der natürlichen Polysaccharide verstärken wobei jedoch die Kieselsäure durch Calciumstearat

sollen, oft den Nachteil auf, daß sie die explosiven 30 ersetzt ist, hat nach gleicher Alterungsvorbehandlung

Gemische, in die sie eingearbeitet sind, desensibili- nur eine Leitfähigkeit von 150 bis 170 mm und ent-

sieren und ihre Wirkung abschwächen, was sich be- zündet unter den gleichen Abschußbedingungen bei

reits bei geringen Zusatzmengen zeigt. fünf Patronen die schlagenden Wetter.

Es wurde nun gefunden, daß man zu pulverförmi- Setzt man entweder die Carboxymethylcellulose

gen, halbgelatinösen Sprengmitteln mit hohem 35 allein oder den anorganischen Stoff allein zu, so las-

Sicherheitsgrad kommen kann, die alterungsbeständig sen sich nicht gleichzeitig die Eigenschaften des

sind und in keiner Weise zum Verhärten neigen so- obigen Gemisches erhalten. Die Alterungsbeständig-

wie eine gute und dauerhafte Leitfähigkeit für die keit ist weniger gut, und je nach Abwesenheit des

Explosionswelle haben, wenn man ein Gemisch be- einen oder anderen Bestandteiles ist entweder das

reitet, das Sprengöl, ein oxydierendes Salz, ein 40 Verhalten gegenüber schlagenden Wettern oder die

flammlöschendes Salz, eine inerte Substanz und 0,5 Fähigkeit zur Weiterleitung der Explosionswelle

bis 2% Carboxymethylcellulose, jedoch kein Holz- stark herabgesetzt.

mehl u. dgl. enthält. Erfindungsgemäß weist der Um die gleiche Alterungsbeständigkeit zu erhalten,

Wettersprengstoff die Carboxymethylcellulose als müßte man, falls das Kolloid und die Kieselsäure

alleinige Brennstoffkomponente und als inerte Sub- 45 weggelassen werden, dem obigen Gemisch 3,4%

stanz amorphe Kieselsäure oder ein synthetisches Holzmehl zusetzen. Die Leitfähigkeit beträgt dann

Silikat mit Teilchengröße unter 2 bis 3 μ auf. Vor- weniger als 150 mm, und die schlagenden Wetter

zugsweise soll die Teilchengröße der Kieselsäure werden unter den obigen Abschußbedingungen durch

maximal 0,05 μ und die Menge der inerten Substanz drei Patronen entzündet.

im Sprengstoff 0,3 bis 1,5%, insbesondere 0,5% be- 50 Um eine optimale Wirkung der beiden Aktivstoffe

tragen. nach der Erfindung zu erhalten, behandelt man zu-

Gegebenenfalls kann neben dem Sprengöl noch erst die beiden Salze mit dem Kolloid und dem an-

ein fester pulverförmiger Sprengstoff mit hoher organischen Stoff und arbeitet dann das homogene

Detonationsgeschwindigkeit, wie Trinitrotoluol, Nitro- Gemisch in das Sprengöl ein.
penta, Hexogen oder Gemische daraus, vorhanden 55

sein, die in ihrer Wirkung das Sprengöl ergänzen. Beispiel 2
Auch kann der Sprengstoff gegebenenfalls ein Fixieroder Gelatinierangsmittel für das Sprengöl enthalten. Es wird ein Sprengstoff zur Verwendung in be-

Der Zusatz von amorpher Kieselsäure oder synthe- hülsten Patronen durch Vermischen folgender Betischem Silikat mit Teilchengröße unter 2 bis 3 // 60 standteile hergestellt:

trägt mit dazu bei, daß das Zusammenbacken des Sprengöl , 20 %

Sprengstoffs verhindert und die Leitfähigkeit für die Kieselgur 2%

Detonationswelle verbessert wird. Es ist zwar schon Nitrocellulose 0,075%

bekannt, den Sprengstoffen Porzellanerde zuzusetzen, Natriumnitrat 45,8%

doch hatte man noch nicht erkannt, daß als inerter 65 Ammoniumchlorid 28,6 %

Stoff Kieselsäure und synthetische Silikate mit be- Trinitrotoluol, pulverisiert 2%

stimmter niedriger Teilchengröße besondere Vorteile Carboxymethylcellulose 1 %

zeigen. Synthetische Kieselsäure 0,5%

Die Patronen hatten folgende Kennzeichen:
Durchmesser des Sprengstoffkernes 24 mm
Durchmesser einschließlich harter
Hülse aus komprimiertem Natriumchlorid 30 mm

Gewicht der Hülse für einen Kern
von 100 g 78 g

Die Leitfähigkeit für die Welle in Luft betrug 180 mm.

Wurden die Abschußbedingungen gemäß Beispiel 1 eingehalten, so war der Sprengstoff noch beim Abschuß von fünfzehn Patronen sicher gegenüber schlagenden Wettern bzw. Kohlenstaub mit 30"/O flüchtigen Anteilen.

Die Abänderung der oben angegebenen Zusammensetzung und der Versuch, das eine oder das andere der Elemente des Aktivstoffpaares zu ersetzen, dabei jedoch die gleiche Alterungsbeständigkeit (14 Tage bei wechselnder Feuchtigkeit; s. Beispiel 1) zu erhalten, wirkt sich stets in einem Abfall der Beständigkeit gegenüber schlagenden Wettern und Kohlenstaub (drei bis vier Patronen wirken entzündend) und einem Abfall der Leitfähigkeit für die Welle von ungefähr mm aus.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Pulverförmiger oder halbgelatinöser Wettersprengstoff auf der Basis von Sprengöl, oxydierendem Salz, flammlöschendem Salz, 0,5 bis 2%> Carboxymethylcellulose, inerter Substanz und Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er die Carboxymethylcellulose als alleinige Brennstoffkomponente und als inerte Substanz amorphe Kieselsäure oder ein synthetisches Silikat mit einer Teilchengröße unter 2 bis 3 μ enthält.

2. Wettersprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Kieselsäure maximal 0,05 μ beträgt.

3. Wettersprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inerte Substanz in einer Menge von 0,3 bis 1,5 ^e/o, insbesondere 0,5'% vorhanden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 854769, 899 615,
995, 932595, 938 596.