DE1188993B - Zylindrische Sprengladung zum Bohrlochschiessen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C06c

Deutsche Kl.: 78 e - 5

Nummer: 1188 993

Aktenzeichen: D 35824 VI b/78 e

Anmeldetag: 10. April 1961

Auslegetag: 11. März 1965

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Sprengladung zum Bohrlochschießen unter Verwendung von Sprenggemischen auf der Basis von festen Sprengstoffen, insbesondere Ammonnitrat, einer flüssigen Komponente, wie eines flüssigen Brennstoffes oder einer Ammonnitratlösung, und gegebenenfalls unter Zusatz eines metallischen Brennstoffes.

Erfindungsgemäß wird bei solchen Sprengladungen vorgeschlagen, in die in eine Umhüllung oder nicht eingeschlossene Sprengladung in Abständen von 0,1 bis 3 m an sich bekannte perforierte Leichtmetallkörper von Scheiben-, Teller-, Kegel- oder Kalottenform einzubetten.

Die erfindungsgemäßen zylindrischen Sprengladungen bringen eine unerwartete Steigerung der Nutzleistung zusammen mit einer Richtwirkung der Sprengenergie senkrecht zur Zylinderachse, d. h., es wird durch die Erfindung die Nutzleistung der Sprengladung sowohl verbessert als auch vergrößert. Weiter schafft die Erfindung eine sichere und einfach zu handhabende Methode, um die Sprengleistung zu kontrollieren und auf gewünschte Richtungen festzulegen. Als weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich verbesserte Hebewirkung und verbesserte Bruchwirkung in Gesteinsformationen oder im Boden, und zwar bei Sprengungen in Bergwerken, Steinbrüchen und ähnlichen Sprengstellen bei einer gegebenen Menge an Sprengstoff.

Es ist zwar bereits bekannt, daß der Wirkungsgrad von Patronenreihen durch stirnseitigen Abschluß der Einzelpatronen mittels perforierter Scheiben zu erhöhen ist; dabei hat man auch schon an Metallscheiben gedacht. Es war aber nicht zu erwarten, daß gerade Leichtmetallscheiben bei den speziellen Sprengstoffgemischen nach der Erfindung eine besonders große Steigerung des Wirkungsgrades erbringen würden.

Die Leichtmetallkörper können mehrfach, aber gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilt, perforiert sein. Die Wandstärke der Leichtmetallelemente liegt höchstens bei 2,5 cm, vorzugsweise zwischen 25 μ und 6,5 mm. Unter Leichtmetall werden hier insbesondere Magnesium, Aluminium oder Legierungen dieser Metalle verstanden.

Manchmal wird die Wirkung erfindungsgemäßer Sprengladungen noch dadurch verbessert, wenn diese in Aluminiumzylindern enthalten sind.

Unter den möglichen festen Sprengstoffen in erfindungsgemäßen Sprengladungen verdient Ammoniumnitrat den Vorzug; daneben sind alle frei fließenden explosiven Stoffe oder Oxydationsmittel, die ein explosives Gemisch bilden, geeignet. Spezielle Bei-Zylindrische Sprengladung zum Bohrlochschießen

Anmelder:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann

und Dipl.-Ing. H. Weickmann, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Carl Eric Grebe, Midland, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. August 1960 (49 017)

spiele solcher Stoffe sind lose Dynamite, Sprenggelatinen, Trinitrotoluol, RDX, Alkalimetallnitrate, Alkalimetall- und Erdalkalimetallchlorate und Perchlorate, Nitrobenzol u. dgl.

Als flüssige Komponente wird bevorzugt eine Ammoniumnitratlösung verwendet. Daneben kommen flüssige Brennstoffe in Frage, wie leichte Petroleumfraktionen, z. B. Kerosin, Brennöl, Motoröl u. dgl., ferner Alkohole, Ammoniak, Hydrazin, Alkylamide, Ketone und andere anorganische oder organische Flüssigkeiten, die entweder mit der festen, explosiven Komponente eine Lösung bilden oder mit ihr vermengt werden können, jedoch während des Vermischens, der Lagerung und des Gebrauchs das Gemisch nicht angreifen oder zerstören.

Metallische Zusätze setzt man vorzugsweise in Form grober Metallteilchen zu; besonders bewährt sich ein Gemisch von Magnesium- und Aluminiumspänen; die Magnesium- und Aluminiumspäne sind dabei zweckmäßig in annähernd gleichen Mengen vorhanden.
Die Figuren zeigen den Aufbau einer erfindungsgemäßen Sprengladung. Es stellt dar

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Bohrloch mit erfindungsgemäßer Sprengladung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Bohrloch der Fig.l,

F i g. 3 bis 6 Draufsichten und Schnitte durch Beispiele von Leichtmetallkörpern zur Verwendung in. erfindungsgemäßen Sprengladungen.

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In den Figuren ist die Wandung des zylindrischen Bohrlochs mit 10 bezeichnet. In dieses Bohrloch ist ein Sprengstoff 12 eingefüllt. Die Gesamthöhe der Sprengstoffüllung 12 ist A. Nächst dem Boden des Bohrlochs befindet sich ein Zünder 14, der über eine Leitung 16 an ein nicht eingezeichnetes Zünderauslösegerät angeschlossen ist. Innerhalb des Sprengstoffes 12 erkennt man in Abständen B Leichtmetallscheiben 18, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrlochwandung 10 entspricht; sie besitzen zentrale Durchbrechungen 20, durch welche die Leitungen 16 hindurchgeführt sind.

Oberhalb des Sprengstoffes 12 ist in das Bohrloch eine Besatzmasse 22 eingesetzt.

Fig. 3 und 4 zeigen einen aus Blech gezogenen »5 Leichtmetallkörper;

Fig. 5 und 6 zeigen einen gegossenen Leichtmetallkörper.

Die Herstellung der Leichtmetallkörper kann nach den verschiedensten Verfahren erfolgen, so z. B. nach a° dem Tiefziehverfahren durch Fräsen, Pressen, Schmieden im Gesenk und Gießen.

Das Vorgehen beim Beladen eines Bohrlochs mit erfindungsgemäßen Sprengladungen hängt unter anderem von der Art des verwendeten Sprengstoffes ab. Wenn z. B. ein frei fließender körniger Sprengstoff Verwendung findet, z. B. loses Dynamit, TNT, Ammoniumnitrat in Verbindung mit Brennöl u. dgl., kann eine Scheibe mit einer zentralen Durchbrechung oder mehreren Perforationen in das Bohrloch gelegt werden, worauf eine bestimmte Menge an Brennstoff eingegossen wird, eine weitere Scheibe auf die Oberfläche des Sprengstoffes gelegt und neuer Sprengstoff zugegossen wird usw., so lange, bis das Bohrloch bis zu der gewünschten Höhe gefüllt ist. Wenn eine Sprengladung mit Metallgehalt im Sprengstoff, so z. B. ein Sprengstoffgemisch mit einem Gehalt an groben Metallteilchen und flüssigem Ammoniumnitrat, Verwendung findet, so können die kreisförmigen Aufbauteile in das Bohrloch gelegt und in diesem durch die groben Metallteile des Sprengstoffgemisches in Abstand gehalten werden, worauf der flüssige Bestandteil des Sprengstoffgemisches über das Metall in dem Bohrloch gegossen wird.

45 Beispiel 1

Eine 2,5 kg schwere Sprengladung, bestehend aus konischen Aluminiumblechen (14 Gewichtsprozent der gesamten Sprengladung), groben Magnesiumspänen (14 % des Gesamtgewichts der Sprengladung) und 72 Gewichtsprozent wäßriger, ammoniakalischer Ammoniumnitratlösung (mit einem Gehalt von 5 Gewichtsprozent Wasser, 25 Gewichtsprozent Ammoniak und im übrigen Ammoniumnitrat) wurde folgendermaßen hergestellt:

Ein zylindrisches Behältnis von 15 cm Durchmesser und 30 cm Höhe wurde aus Aluminiumblech hergestellt. Ein konisches Aluminiumblech, dessen Basis annähernd den gleichen Durchmesser hatte wie das zylindrische Behältnis und eine öffnung in seinem Scheitel besaß, wurde sodann in den Boden des Behältnisses hineingestellt; hierauf wurde eine Schicht von groben Magnesiumspänen über dem konischen Aluminiumblech aufgeschichtet, worauf ein weiteres konisches Aluminiumblech auf die Späne gesetzt wurde. Die abwechselnde Aufeinandersetzung von konischen Blechen und Metallspänen wurde so lange fortgesetzt, bis das gesamte Behältnis gefüllt war. Sodann wurde eine Ammoniumnitratlösung über die abwechselnd aus konischen Aluminiumblechen und Magnesiumspänen bestehende Schichtung gegossen. Die auf solche Weise hergestellte Sprengladung wurde in ein Bohrloch von 15 cm Durchmesser und 1,8 m Tiefe in einer Sandsteinformation eingesetzt. Eine Hohlladung als Zünder wurde sodann am oberen Ende der Sprengladung angebracht. Die Resthöhe des Bohrloches von 1,5 m wurde mit einem Sandbesatz versehen. Nach einer Standzeit von 35 Minuten wurde gesprengt. Bei der Sprengung ergab sich ein echter Krater von 2,7 m Durchmesser. In einem Umkreis von 9 m Durchmesser um das Bohrloch war das Gestein aufgeschwollen und angehoben. Die Sprengung war somit vom Standpunkt der geleisteten Arbeit äußerst wirksam. Bei einer Vergleichssprengung wurde eine Ladung der gleichen Zusammensetzung in ein ähnliches Behältnis gebracht. Das verwendete Metall war ein Gemisch aus 50 Gewichtsprozent groben Magnesiumspänen und 50 Gewichtsprozent Aluminiumspänen. Die in dem vorangehenden Versuch verwendeten konischen Bleche wurden hier nicht verwendet. Die Ladung wurde in ein Bohrloch gebracht, mit Zünder versehen, worauf das Bohrloch wie in dem vorangehend beschriebenen Versuch mit einem Besatz ausgerüstet wurde. Die Explosion ergab einen Krater von 3,3 m Durchmesser. Es lagen aber keine Anzeichen für ein Anschwellen, d. h. eine Auflockerung des den Krater umgebenden Gesteins vor.

Beispiel 2

Eine 2,5 kg schwere Sprengladung mit einem Gehalt von 20 Gewichtsprozent Aluminium (flache Scheiben von ungefähr 15 cm Durchmesser), 20 Gewichtsprozent groben Magnesiumspänen und 60 Gewichtsprozent Ammoniumnitratlösung gemäß Beispiel 1 wurde in einem zylindrischen Behältnis aus Aluminiumfolie von 15 cm Durchmesser und 13 cm Länge aufgebaut. Die Aluminiumscheiben wurden senkrecht zur Zylinderlängsachse über die ganze Länge des Behältnisses verteilt angeordnet und waren durch Schichten von Magnesiumspänen getrennt. Die Ladung wurde sodann in ein 1,8 m tiefes Bohrloch mit 15 cm Durchmesser gebracht und mit einer Hohlladung als Zünder nächst ihrem oberen Ende versehen; hierauf wurde das Bohrloch mit einem Besatz von 1,5 m Sand versehen und die Ladung zur Detonation gebracht. Es ergab sich ein Krater von 3,45 m Durchmesser und etwa 1,5 m Tiefe. Außerdem waren Anzeichen von zusätzlicher Arbeitsleistung der Sprengladung außerhalb des Kraterumfanges vorhanden.

Bei einer Vergleichssprengung wurde eine Sprengladung gleicher Zusammensetzung verwendet; diese enthielt jedoch Magnesiumschrott und Aluminiumspäne an Stelle von Scheiben.

Die Zündung erfolgte auf die gleiche Weise wie in dem vorangehenden Versuch des Beispiels 2. Es entstand bei der Sprengung ein Krater von 3,3 m Durchmesser, dessen Tiefe geringer war als bei einer Sprengung unter Verwendung flacher Scheiben.

Beispiel 3

Eine 2,5 kg schwere Sprengladung mit sechs perforierten, flachen, im Spritzguß aus Magnesium-

legierung hergestellten Scheiben (20 Gewichtsprozent der gesamten Sprengladung), einem Gemisch von groben Magnesium-Aluminium-Werkzeugmaschinenspänen (20 Gewichtsprozent des gesamten Sprengstoffgemisches) und 60 % Ammoniumnitratlösung gemäß Beispiel 1 wurde in einem Polyäthylensack aufgebaut. Auf jeweils eine Scheibe von 18,8 cm Durchmesser und 3 mm Wandstärke folgte eine Schicht von Werkzeugmaschinenspänen in den Sack.

Beispiel 5

In einem Bohrloch, in dem perforierte, kalottenförmige Aluminiumscheiben in etwa 1 m Abstand angeordnet waren, wurde eine explosive Mischung aus f einteiligem Ammonnitrat, dem etwa 6 Gewichtsprozent Brennöl beigemischt waren, hergestellt. Das Bohrloch wurde in üblicher Weise in seiner ganzen Tiefe mit der Sprengmischung gefüllt, über der

Die Ammoniumnitratlösung wurde sodann über die io Ladung ein Zünder angebracht und das Bohrloch Schichtung gegossen. Die Sprengladung wurde mit verschlossen. Durch die Zündung der Ladung wurde einer Hohlladung ausgerüstet und in ein Bohrloch
von 1,5 m Tiefe und 20 cm Durchmesser in Sandstein eingesetzt. Die Resthöhe des Bohrloches wurde
mit Sand besetzt. Bei der Sprengung entstand ein 15
Krater von 3,6 m Durchmesser. Auf einer Fläche

eine gute Detonation erzielt und große Erdbrocken aufgeworfen.

Beispiel 6

2250 g TNT in einem Polyäthylenbeutel wurden im Boden in ein Bohrloch von 150 cm Tiefe eingebracht und mit einer Sandschicht von 135 cm verdämmt. Nach dem Zünden durch eine geformte Ladung bildete sich ein Krater von etwa 240 cm Durchmesser und geringer Tiefe. Bei einem Vergleichsversuch wurde eine Aluminiumfolie in Abständen gitterförmig durch die Ladung gelegt und die Ladung in gleicher Weise angebracht, verdämmt und zur Detonation

Gruppe von Bohrlöchern wurde mit einer 40 Ge- 25 gebracht. Es bildete sich bei der Detonation ein gröwichtsprozent Metalle enthaltenden Sprengladung ßerer Krater von erheblicher Tiefe. Es ist also eine (Metallbestandteil: 50 Gewichtsprozent Magnesium erhebliche Steigerung der explosiven Wirkung bei und 50 Gewichtsprozent Aluminium) geladen. Es der das Gitter aus Aluminiumfolien enthaltenden wurden aus Metallspänen Schichten gebildet, über Ladung gegenüber der Verwendung von TNT allein welche jeweils tellerartige perforierte Magnesium- 30 festzustellen.

von 4,8 m Durchmesser wair das Gestein aufgeschwollen. Es zeigte sich, daß die Sprengung mit hoher Geschwindigkeit vor sich ging.

Beispiel 4

Eine Gruppe von Sprengungen wurde in einer Reihe von Bohrlöchern in Takonit ausgeführt. Eine

scheiben mit einer zentralen Öffnung gesetzt wurden. Die Scheiben wurden in Abständen von 0,9 m über die gesamte Länge des Bohrloches angeordnet. Eine flüssige ammoniakalische Lösung von Ammoniumnitrat der gleichen Zusammensetzung, wie sie in Beispiel 1 angegeben ist, wurde sodann über das in dem Bohrloch enthaltene Metall gegossen. Die Lösung machte ungefähr 60 Gewichtsprozent der Sprengladung aus und bedeckte gerade die Metallschichtung.

In einer zweiten Gruppe von Bohrlöchern wurden ähnliche Sprengstoffgemische eingesetzt. Diesmal bestand aber das gesamte Metall aus groben Magnesium-Aluminium-Spänen. In jedes der Bohrlöcher wurde eine Hohlladung am oberen Ende der Sprengladung eingesetzt. Über den Ladungen wurden Bohrspäne als Besatzmaterial aufgeschichtet.

Bei der Sprengung zeigte sich in der Umgebung der die Scheiben enthaltenden Bohrlöcher eine Hebewirkung, und es fand eine gewaltige Bewegung von leicht schaufelbarem Gestein außerhalb der Bezugsfläche statt.

Bei der Sprengung der nur Metallspäne enthaltenden Sprengladungen trat zwar eine gute Brechung des Gesteins ein, es fand aber im wesentlichen keine seitliche Bewegung von Gestein aus der Fläche des Gesteinsbettes heraus statt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zylindrische Sprengladung zum Bohrlochschießen unter Verwendung von Sprenggemischen auf der Basis von festen Sprengstoffen, insbesondere Ammonnitrat, einer flüssigen Komponente wie eines flüssigen Brennstoffes oder einer Ammonnitratlösung, und gegebenenfalls unter Zusatz eines metallischen Brennstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß in die· in eine Umhüllung oder nicht eingeschlossene Sprengladung in Abständen von 0,1 bis 3 m an sich bekannte perforierte Leichtmetallkörper von Scheiben-, Teller-, Kegel- oder Kalottenform eingebettet sind.

2. Sprengladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallelemente mehrfach, aber gleichmäßig über die Oberfläche verteilt perforiert sind.

3. Sprengladung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Leichtmetallelemente nicht größer als 2,5 cm, vorzugsweise jedoch 25 μ bis 6,5 mm ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1014 009, 1009 084, 919457, 851474.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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