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Die Erfindung betrifft ein Sprengrohr für Einrichtungen zum Absprengen
und Teilen von harten, kompakt gelagerten Mineralien - wie Gestein und harte Kohle
-, insbesondere zur Zerlegung großstückiger Gesteinsbrocken, mit Hilfe einer Druckwelle,
die am Kopfende des im Bohrloch festgelegten Sprengrohres durch eine gesteuerte
plötzliche Expansion einer gespeicherten Menge hochkomprimierter Luft erzeugt wird,
wobei dem Sprengrohr radial gegen die Bohrlochwandung wirkende Mittel zum Festhalten
und Dichten zugeordnet sind. Beim Absprengen bzw. Zerteilen von eruptivem Gestein
oder einem ähnlichen Mineral (Arbeiten im Steinbruch) kann ohne die zusätzliche
Verwendung von Wasser gearbeitet werden. Beim Lösen und Zerteilen harter Kohle kann
es dagegen vorteilhaft sein, wenn das Sprengrohr gleichzeitig zur Zuführung von
Wasser zur Tränkung des Kohlenstoßes verwendet wird. Der aufzubringende Wasserdruck
richtet sich nach der Beschaffenheit der Kohle und kann bis zu etwa 300 atü betragen.
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Bei einer bekannten Bauart dient zum Festhalten und Dichten des den
Sprengkopf tragenden Sprengrohres eine der Bohrlochmündung benachbarte aufblähbare
Manschette oder ein Blähschlauch, wobei erstere vom Gasdruck und letzterer vom Druckwasser
aufgebläht werden sollen. Dichtungen dieser Art reichen nicht immer zum Festhalten
des Sprengrohres, und zwar zum Zeitpunkt der Sprengung, aus, so daß durch Zurückgleiten
des Sprengrohres eine erhebliche Minderung der Sprengwirkung die Folge ist. Bekannt
ist auch eine mechanische Verspannung von in dem genannten Bereich angeordneten,
gleichzeitig zur Dichtung und Festlegung dienenden Haltevorrichtungen. Die hier
vorliegende ungenügende elastische Arbeitsweise der Haltevorrichtung arbeitet naturgemäß
ungünstiger.
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Bei im Bergbau verwendeten Gebirgsankern, die in keinem Zusammenhang
mit dem Sprengen und Gewinnen von Kohle stehen, sondern nach einmaligem Einbau im
Gebirge verbleibende Gebirgsschichten zusammenhaltende Verbindungselemente bilden,
sind den Ankerenden zugeordnete, vom Anker mechanisch spannbare Keilgetriebe bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ohne die Notwendigkeit
von Explosiv-Sprengstoffen durchführbare Ablösen kompakt gelagerter Mineralien bzw.
Teilen bereits abgelöster Steinbrocken zu verbessern, insbesondere wirksamer zu
machen und damit die Wirtschaftlichkeit eines solchen Gestein-Sprengverfahrens zu
erhöhen. Hierbei ist ein wesentlicher Teil der Erfindungsaufgabe in der Schaffung
von Mitteln zu sehen, welche bewirken, daß das Sprengrohr auch bei Verwendung besonders
hoch komprimierter Luft, z. B. von 400-1000 atü, insbesondere über 800 atü, im Zeitpunkt
der Sprengung sicher im Bohrlochtiefsten verankert bleibt, ohne den Sprengvorgang
selbst zu behindern, vielmehr die Wirksamkeit des letzteren zu erhöhen.
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Die Erfindung kennzeichnet sich durch die Kombination einer nahe dem
Bohrlochende stirnseitig des Sprengrohrkopfes befestigten, mittels des Sprengrohrkopfes
mechanisch spreizbaren, an sich bekannten Haltevorrichtung und einer von letzterer
in größerem axialen Abstand angeordneten, zwischen Sprengrohrkopf und Bohrlochmündung
auf dem Sprengrohr eingespannten, an sich bekannten, radial dehnbaren Dichtungs-
oder Stauchmanschette. Im Gegensatz zu den seit Jahrzehnten vertretenen Ansichten
der Fachwelt, die bestrebt war, im Sinne einer Verdämmung des Bohrloches durch dem
Sprengrohr zugeordnete radial spannbare Dichtungen gleichzeitig Dichtung und Festhalten
zu bewirken, sieht die Erfindung die Kombination unterschiedlich ausgebildeter und
in erheblichem Abstand voneinander angeordneter Mittel zum Verankern und zum Dichten
vor. Es wurde erkannt, daß die angestrebte hohe Sprengwirkung durch die vorgenannte
Verteilung von Festhalte- und -Dichtungsmittel vorteilhaft beeinflußt werden kann.
Die Festhaltevorrichtung ist nunmehr in dem die größte Festigkeit besitzenden tiefsten
Bereich des Bohrloches vorgesehen und kann dort ohne eine vorzeitige Zerstörung
oder Auflockerung des Gesteins das Sprengrohr, insbesondere im Augenblick der Sprengung,
ausreichend festhalten. Dadurch wird die Sprengkraft des Druckmediums voll genutzt.
Im Bohrlochtiefsten hat die Abdichtung keine Bedeutung und es kann daher mit hohen
Spreizkräften die sichere Festlegung des Sprengrohres erzwungen werden. Die in Richtung
zur Bohrlochmündung hin versetzte Dichtungsmanschette wird von der Haltefunktion
entlastet. Man kann die Größe der Dichtungsmanschette und den auf sie ausgeübten,
die Dehnung bewirkenden Druck auf die jeweils zweckmäßigsten Verhältnisse abstimmen
und damit eine vorzeitige Lockerung bzw. Aufsplitterung des Gesteins verhindern.
Der Sprengkopf des Sprengrohres verbleibt dadurch an seinem Ende sicher festgehalten
in einer zur Bohrlochmündung gut abgedichteten Kammer des Bohrloches, von welcher
die Sprengung ohne die Möglichkeit der vorzeitigen Verpuffung voll wirksam ausgeht.
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In den Zeichnungen ist das Sprengrohr nach der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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F i g. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht bzw. im Längsschnitt zwei Ausführungsformen
des Sprengrohres nach dem Einsetzen ins Bohrloch; F i g. 3 und 4 zeigen die mechanisch
arbeitende Haltevorrichtung im Längsschnitt und im Querschnitt.
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Bei dem Sprengrohr 1 gemäß den F i g. 1 und 2 handelt es sich um einen
Vorrichtungsteil einer nicht dargestellten Gesamteinrichtung, die zum Absprengen
und Teilen von harten, kompakt gelagerten Mineralien, insbesondere aber zur Zerlegung
größerer Gesteinsbrocken, Verwendung finden soll. Dem Sprengrohr ist ein aus F i
g. 2 ersichtlicher Speicher 2 zugeordnet, der von einem Kompressor aus über die
Leitung 3 aufgeladen wird. Die Größe des Speichers entspricht der bei einer Sprengung
benötigten Menge komprimierter Luft. Der Speicher ist fest mit dem Sprengrohr 1
verbunden und hat damit eine Größe, die von einem Arbeiter leicht gehandhabt werden
kann. Der Speicher kann ständig mit einem Kompressor in Verbindung stehen, er kann
auch von einem Druckübersetzer aus aufgeladen werden. Ein Druckübersetzer wird verwendet,
wenn der Kompressor selbst die gewünschte Druckhöhe der komprimierten Luft nicht
erzeugen kann. Es ist aber auch möglich, einen solchen Speicher zu verwenden, der
zu einem beliebigen Zeitpunkt von einem Kompressor bzw. Druckübersetzer aus aufgeladen
und in. Bereitschaft gehalten wird. Ein solcher Speicher kann dann zum geeigneten
Zeitpunkt an das Sprengrohr 1 angeschlossen werden, wozu allerdings am Ende des
Sprengrohres bzw. am Speicheranschlußende fernsteuerbare
Ventile
notwendig sind. Es kann dann in besonderen Fällen oder an schwierig erreichbaren
Stellen ausschließlich von einem Speicher 2 die Sprengung mit Druckluft bewirkt
werden. Bevorzugt wird aber die ständige Verbindung des Speichers mit dem Kompressor
bzw. einem zwischengeschalteten Druckübersetzer.
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Das Sprengrohr trägt an seinem Kopfende einen Sprengrohrkopf 4, in
welchem in nicht dargestellter Weise eine Berstscheibe oder ein sonstiger Berstkörper
auswechselbar eingespannt ist. Dieser Berstkörper bestimmt in Abhängigkeit von seiner
Bruchgrenze die Auslösung der Druckwelle, die von der plötzlich expandierenden gespeicherten
Menge hochkomprimierter Luft erzeugt wird. Diese Druckwelle gelangt über die öffnungen
5 des Sprengkopfes in das Bohrloch 6.
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Beim Sprengrohr nach der Erfindung besitzt der Sprengkopf an seiner
Stirnseite einen Gewindezapfen 7. Diese Ausbildung ist besonders deutlich aus den
F i g. 3 und 4 ersichtlich. Auf dem Gewindezapfen ist unter Verwendung eines entsprechenden
Innengewindes ein Spannkonus 8 axialverschieblich angeordnet. Der Spannkonus ist
von einer gegebenenfalls mehrfach längsgeteilten Kegelhülse 9 umschlossen, die durch
Federn 10 bzw. Sprengringe 11
zusammengehalten ist. Der Sprengkopf
4 kann infolge seiner festen Verbindung mit dem Sprengrohr 1 gedreht werden. Nach
dem Einführen des Sprengrohres in das Bohrloch kann durch eine begrenzte Eigenbeweglichkeit
des Spannkonus die Berührung der Kegelhülse mit der Bohrlochwandung hergestellt
werden, so daß nun bei der vom außenliegenden Sprengrohrende ausgehenden Drehung
des Sprengrohres der Spannkonus auf den Zapfen 7 gezogen und die Kegelhülse in radialer
Richtung gespreizt wird. Das Sprengrohrende ist damit fest verankert. Die Verspannung
kann derart groß gewählt werden, daß selbst bei höchsten Druckwellen der expandierenden
Luft ein Herausschieben des Sprengrohres aus dem Bohrloch nicht möglich ist.
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Damit die Sprengung im beabsichtigten Umfang wirksam wird, ist eine
Abdichtung des Sprengrohres gegenüber der Innenwand des Bohrloches in Richtung auf
die Bohrlochmündung hin notwendig. Nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist
auf dem Sprengrohr ein Blähschlauch 12 vorgesehen, in welchen über den Anschlußstutzen
13 Wasser mit geringem oder höherem Druck eingeleitet wird. Die Druckhöhe des Wassers
richtet sich nach der Beschaffenheit des Minerals, insbesondere der abzusprengenden
Kohle, die zuvor einer Tränkung unterzogen werden soll. Das Wasser gelangt über
einen nicht dargestellten gedrosselten Kanal im Bereich des inneren Blähschlauchendes
und die dort vorgesehene Hülse 14 ins Bohrloch.
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In solchen Fällen, wo eine Tränkung des Minerals nicht notwendig ist,
beispielsweise bei weitestgehend porenfreiem Gestein, wird auf dem Sprengrohr im
Sinne der F i g. 2 eine Stauchmanschette 12' angeordnet. Die Stauchmanschette ist
zwischen einem auf dem Tränkrohr fest angeordneten Druckring 15 und einem axialverschieblichen
Druckring 16 angeordnet. Die Stauchmanschette liegt bereits mit einem ausreichenden
Andruck an der Innenwandung des Bohrloches an. Im Augenblick des Bruches der Berstscheibe
wird durch die in das Bohrloch schießende Druckwelle der Druckring 16 belastet und
die Stauchmanschette in erhöhtem Maße im Sinne einer Abdichtung gegen die Bohrlochwandung
gepreßt. Die Explosionswelle kommt dadurch in der zwischen der Stauchmanschette
und der Haltevorrichtung liegenden Kammer des Bohrloches voll zur Wirkung.
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Bei Spezialsprengköpfen für mehrstufig durchzuführende Sprengungen
(s. F i g. 1) kann bei ungenügender Wirkung der ersten Stufe der Speicher mit wesentlich
höherem Druck aufgeladen werden. Durch die vorgesehene Haltevorrichtung am Ende
des Sprengrohres ist es möglich, schon nach kurzer Zeit die zweite Sprengstufe auszulösen.