DE2023055C3 - Schlagwettersichere Sprengpatrone und ihre Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf schlagwettersichere Sprengpatronen mit axial verlaufender detonierender Zündschnur und auf neuartige Sprengstoffmischungen für solche Sprengpatronen.

Sprengstoffe können bekanntlich lose eingesetzt werden, aber häufig ist es erforderlich, sie in Patronenform zu verpacken, und zwar aus Sicherheits- oder Bequemlichkeitsgründen. Bis heute sind zahlreiche unterschiedliche Patronentypen bekanntgeworden. Im allgemeinen handelt es sich um zylindrische Patronen aus Papier oder Kunststoff, die mitunter Mantelform aufweisen. Der in solchen Sprengpatronen benutzte Sprengstoff hat aber einen Selbsterregungskoeffizienten, der im allgemeinen in der Größe einiger Zentimeter liegt. Es ist daher nicht möglich, die Sprengpatronen weiter voneinander entfernt anzuordnen. — In allen Fällen ist es auch erforderlich, einen Patronendurchmesser zu wählen, der mindestens gleich dem kritischen Durchmesser ist.

Es wurde daher vorgeschlagen, Sprengpatronen zu verwenden, die eine seitlich angeordnete detonierende Zündschnur besitzen. Der Wirkungsgrad des Sprengstoffes und die Übertragung der Detonation verschlechtern sich aber durch eine derartige Anordnung.

Die Erfindung setzt «ich demgegenüber unvir dem allgemeinsten Gesichtspunkt eine Sprengpatrone mit axial verlaufender detonierender Zündschnur zum Ziel, wodurch es ermöglicht wird, die einzelnen Sprengpatronen weit voneinander entfernt anzuordnen und einen Sprengpatronendurchmesser zu wählen der kleiner als der kritische Durchmesser ist, wobei ein guter Explosionswirkungsgrad und eine gute Zündübertragung gewährleistet bleiben.

Wie eingangs erwähnt, bezieht sich die Erfindung speziell auf schlagwettersichere Sprengpatronen. Bei der Kohlegewinnung im Untertagebau wird bekanntlich Sprengstoff eingesetzt, um die Kohle abzusprengen oder Gänge im Gestein oder in der Kohle anzulegen. Der Sprengstoff wird hierzu in Patronenform benutzt, und die Patronen werden in Sprengbohrungen angeordnet, deren Lage, Länge, Durchmesser und Ladung so bestimmt sind, daß die gewünschte Sprengwirkung erreicht wird. In Schlagwetter- oder staubführenden Gruben ist aber nur der Einsatz von Sprengpatronen erlaubt, die als »schlagwettersicher mit verbesserter Deckschicht« bezeichnet werden und die Explosionsversuchen unterzogen worden sind um zu prüfen, ob bei der Detonation keine Schlagwetter- oder Staubexplosion ausgelöst wird, wobei aber die Detonation selbst gut übertragen werden muß.

Sprengpatronen, die diese Anforderungen erfüllen, gibt es bisher in zwei Arten.

a) Eine erste Art umfaßt zylindrische Patronen aus Papier oder Kunststoff, welche einen Sprengstoff enthalten, dessen Zusammensfizung aus eigentlichem Sprengstoff, Sensibilisator und Kühlmittel derart gewählt ist, daß die Detonation nicht in eine Schlagwetter- oder staubführende Atmosphäre durchschlägt;

b) eine zweite Art umfaßt Sprengpatronen, welche von zwei koaxialen Zylindern aus Papier oder Kunststoff gebildet werden. Im inneren Zylinder befindet sich hierbei ein Sprengstoff, und im Raum zwischen den beiden Zylindern, welcher die Rolle einer Schutzhütte bildet, befindet sich ein Kühlmittel. Der im inneren Zylinder in üblicher Form gepackte Sprengstoff würde einer Überprüfung auf Schlagwetterzündung nicht standhalten; durch die Einpackung in ein Kühlmittel, z. B. Natriumchlorid in einem zweiten äußeren Zylinder entsteht aber eine Schutzschicht, welche eine ausreichende Schlagwettersicherheit gewährleistet.

Beide Patronenarten weisen aber Nachteile auf. Der in Sprengpatronen der ersten Art befindliche Sprengstoff darf nicht zu empfindlich sein, um bei der Detonation nicht auf das Schlagwetter durchzuzünden, er muß aber ausreichend empfindlich sein, um die Detonation durch Selbsterregung auf die nächstfolgende Sprengpatrone übertragen zu können. Diese beiden widersprüchlichen Forderungen führen zu beträchtlichen Einschränkungen bei der Auswahl möglicher Sprengstoffmischungen und begrenzen diese Wahl auf Sprengstoffe relativ geringer Leistungsfähigkeit. Das Kühlmittel, welches verhindert, daß die Detonation auf das

Schlagwetter durehzündet, spielt ja bei derartigen Patronen keinerlei Rolle bei der Explosion, während es sich aber in ausreichender Menge im Sprengstoff befinden muß, um den Effekt des Sensibilisator zu neutralisieren. ^ri

Bei der zweiten Art von Sprengpatronen ist hingegen als Nachteil zu befürchten, daß eine örtliche Verdichtung des Kühlmittels in der Schutzhülle eintritt Die Dicke des Kühlmittels ist ja relativ gering, um die Sprengleistung der Patrone nicht zu sehr zu vermin- κι dem. Durch diese Verdichtung des Kühlmittels können Leerzonen auftreten, die nicht schlagwettersicher sind und über welche die Explosion im inneren Zylinder auf das Schlagwetter durchzßnden könnte.

Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfin- ι ■> dung eine schlagwettersichere Sprengpatrone mit axial verlaufender detonierender Zündschnur vor, bei der die detonierende Zündschnur in einem inneren Hohlzylinder untergebracht ist und bei der zwischen dem inneren und einem äußeren Hohlzylinder, die an ihren Enden durch ringförmige Stopfen verbunden sind, ein schlagwettersicherer Sprengstoff auf der Basis von Ammoniumnitrat eingefüllt ist, der als Sensibilisator Nitroglyzerin oder eine Mischung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit und >ϊ als Kühlmittel Natriumchlorid oder Natriumbicarbonat enthält, wobei die Gehalte an Sensibilisator und Kühlmittel entsprechend einer Zone gewählt sind, welche durch Grenzlinien Cj, Ci, Cz in Zweistoffschaubildern gemäß den F i g. 1 und 2 abgegrenzt ist jo

In diesem Rahmen haben sich ein Sprengstoff, der aus 49% Ammoniumnitrat, 5% Nitroglyzerin, 40% Natriumchlorid und 6% Korkmehl (alle Angaben in Gewichtsprozent) besteht, und eine andere Sprengstoffzusammensetzung aus 54% Ammoniumnitrat, 5% Nitroglyzerin, 35% Natriumchlorid und 6% Korkmehl als vorteilhaft erwiesen. Weiter werden Sprengstoffmischungen vorgeschlagen, die Trinitrotoluol als Sensibilisator enthalten, und zwar einerseits mit 61% Ammoniumnitrat, 5% Trinitrotoluol, 30% Natriumchlorid und -to 4% Holzmehl und andererseits mit 53% Ammoniumnitrat, 65% Trinitrotoluol, 36% Natriumchlorid und 4,5% Holzmehl.

In einer speziellen Ausführungsform schlägt die Erfindung vor, mehrere Sprengpatronen zum Aufreihen -r, auf einer detonierenden Zündschnur zu einem Sprengsatz zu verwenden. Zwischen den einzelnen Patronen können dabei Distanzstücke angeordnet sein.

Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen auf. So muß der Sprengstoff >o lediglich der einen Bedingung genügen, daß nämlich die Sprengpatrone mit detonierender Zündschnur die Detonation nicht auf das Schlagwetter durchzündet, da ja die detonierende Zündschnur selbst die Übertragung der Detonation von einer Patrone zur anderen v> sicherstellt. Das gestattet die Benutzung von Sprengstoffmischungen mit einem geringeren Sensibilisatorgehalt, die dadurch auch weniger Kühlmittel benötigen, woraus sich eine stärkere Sprengleistung und ein geringerer Preis ergeben. Es lassen sich selbst Spreng- wi stoffe einsetzen, die bei herkömmlicher Patronenäbfüllung dem Sprengwirkungstest nicht genügen würden, weil die Detonation nicht ausreichend von einer Patrone zur anderen weitergegeben wird. Außerdem kann der oben aufgezeigte Effekt einer unzureichenden Wir- 1,-, kling einer Kühlmitlelschutzhülle nicht auftreten.

Vor allem ist es auch nicht erforderlich, die Sprengpatronen auf der Zündschnur in wechselseitigem Kontakt anzuordnen. Distanzstücke zwischen den einzelnen Patronen können zu einer besseren Verteilung im Sprengloch dienen, wodurch einerseits die Wirtschaftlichkeit des Sprengstoffes erhöht wird und andererseits längere Sprengbohrungen möglich werden, was zu wirtschaftlicheren Abbauverfahren führen kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In dieser zeigen die F i g. 1 und 2 in Zweistoffschaubildern mögliche Sprengstoffzusammensetzungen.

Die neuartigen Sprengstoffmischungen, auf welche sich die Erfindung bezieht, beruhen auf der'Basis von Ammoniumnitrat, das als Sensibilisator namentlich Nitroglyzerin oder einer Mischung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit und als Kühlmittel Natriumchlorid oder Natriumbicarbonat enthält Die Gehalte an Sensibilisator und Kühlmittel werden erfindungsgemäß in einer Zone A gewählt, welche durch die Linien Ci, Ci und C3 in F i g. 1 und 2 abgegrenzt ist

In den Schaubildern sind auf der Ordinate der Natriumchloridgehalt in Gewichtsprozent und auf der Abszisse der Sensibilisatorgehalt aufgetragen, und zwar Nitroglyzerin in F i g. 1 und Trinitrotoluol (TNT) in F i g. 2, jeweils wieder in Gewichtsprozent Die Linie Ci ist Jie Sicherheitsgrenzlinie für Schlagwetterzündung. Oberhalb der Linie ist die Sicherheit gut, und unterhalb der Linie ist sie unzureichend. Oberhalb dieser Linie sind drei Zonen zu unterscheiden, die je nach der Empfindlichkeit der Sprengstoffmischung durch die Linie C2 und Ci definiert sind. Die Linie Ci bezeichnet die obere Grenzlinie für die Sprengstoffempfindlichkeit Rechts von dieser Linie in der Zone B ist die Empfindlichkeit zu groß, die Detonation kann von einer Patrone zur anderen ohne Zündschnur übertragen werden. Die Linie Cj bezeichnet die untere Empfindlichkeitsgrenze. Links von dieser Linie in der Zone C ist die Empfindlichkeit unzureichend, und der Sprengstoff kann durch die detonierende Zündschnur nicht mehr gezündet werden. In der durch die drei Linien Ci, Ci und Ci abgegrenzten Zone A sind zugleich gute Sicherheit und ausreichende Empfindlichkeit vorhanden. Der bevorzugte Zusammensetzungsbereich des erfindungsgemäßen Sprengstoffes befindet sich dabei innerhalb der Linien Ci', Ci und Cj.

Als Beispiel folgen in den Tabellen I und Il Angaben über einige vorteilhafte Sprengstoffmischungen.

Tabelle I

Mischung	NaCI	Nitro	Kork	Ammonium
Nr.	%	glyzerin	mehl	nitrat
I	40	5	6	49
2	35	5	6	54
3	35	3,5	6	55,5
Tabelle Π
Mischung	NaCI	Trinitro	Holz	Aiitimon-
Nr.	%	toluol	mehl	nitrat
4	30	5	4	61
5	36	6,5	4,5	53

Die Mischungen Nr. 1 bis 3 enthalten Nitroglyzerin als Sensibilisator.

Die Mischung Nr. 2 enthält weniger Kühlmittel und mehr Ammoniumnitrat als die Mischung Nr. 1 und hat eine merklich höhere Sprengwirkung.

Die Mischung Nr. 3 enthält weniger Sensibilisator und mehr Ammoniumnitrat als die Mischungen Nr. 1 und 2.

Die Mischungen Nr. 4 und 5 enthalten Trinitrotoluol r,Is Sensibilisator.

Zu Empfindlichkeits- und Sicherheitsprüfungen wurden erfindungsgemäße Sprengpatronen eingesetzt, mit einer Hülle aus Polyäthylen und mit folgenden Abmessungen:

Durchmesser des äußeren Zylinders 35 mm,
Durchmesser des inneren Zylinders 8 mm,

wobei die Zentrierung des inneren Zylinders im äußeren durch zwei Kingstoplen sichergestellt war. Die von den beiden Zylindern gebildete Ringkammer war mit Sprengstoff gefüllt, der bei den Sprengstoffen der Tabelle I eine Dichte von 1 und bei den Sprengstoffen der Tabelle Il eine Dichte von 1,15 besaß, und im inneren Zylinder war eine detonierende Zündschnur untergebracht, wobei sich am Ende der Zündschnur ein Zünder der Stärke Nr. 8 befand. Die Empfindlichkeitsprüfungen wurden an freier Luft auf einer Bleiplatte durchgeführt. Alle untersuchten Sprengstoffe detonieren mit sehr geringer Eindrucktiefe. Die Sicherheitsprüfungen führten zu den Ergebnissen in den Tabellen III und IV. Die Sprengpatronen verhalten sich hervorragend schlagwettersicher und sind in dieser Eigenschaft herkömmlichen Sprengstoffen dieser Art überlegen. Bei keinem Versuch wurde eine Durchzündung festgestellt, weder bei einem Sprengversuch im Mörser unter schlagwetterführender Atmosphäre oder unter staubführender Atmosphäre in Anwesenheit von 3% Grubengas bei Sprengversuchen mit frei aufgehängten Ladungen von 1500 g noch bei Sprengversuchen mit ebenfalls frei aufgehängten Ladungen in Anwesenheit von 9% Grubengas. In den Tabellen III und IV bedeutet ;_e,„o.k A,ο orclo 7;fr„,- η A\a 7oM A_ar η,,,Λ,;ΐηΑ,η»-η J - ■ ■ - -- ----- ....... — _. — . _.-. . — — _o _..,

während die zweite Ziffer die Zahl identischer Sprengungen angibt.

Tabelle III

Sprcngstoffmischung

Nr.

Spreniistoffmischung	Nr. !	Nr. 2
Schlagwettersicherheit
- .Sprengversuch !;ii kurzen Mörser
mit 38 χ 220 mm
Durchzündhäufigkeit
ohne Platte	0/5	0/5
mit 1 mm starker Platte	0/5	0/5
mit 2 mm starker Platte	0/5	0/5
mit 3 mm starker Platte	0/5	0/5
mit 5 mm starker Platte	0/5	0/5

Sprengversuch im langen Mörser
mit 38X2000 mm

Durchzündhäufigkeit
für Ladungen von

360 mm Länge 0/3 0/3

720 mm Länge 0/3 0/3

1080 mm Länge 0/3 0/3

1440 mm Länge 0/3 0/3

1800 mm Länge 0/3 0/3

- Frei aufgehängte Ladung mit 1500 g Gewicht

Durchzündhäufigkeit 0/5 0/5

Sicherheit gegen Staubexplosion (aufgewirbelter Staub)

- Sprengversuch im langen Mörser mil 38X2000 mm

Durchzündhiiufigkcit Tür Ladungen von 360 mm Länge 720 mm Länge

1030 mm Länge 1440 mm Lunge 1800 mm Länge

Sicherheit gegen Staubexplosion (bei aufgewirbeltem Staub) mit 3% Grubengas

- Durchzündhäufigkeit für frei 0/5 0/5 aufgehängte Ladungen mit 1500 g Gewicht

Tabelle IV

0/1	0/1
0/1	0/1
0/1	0/1
0/1	0/1
0/1	0/1

Sprengstoff

Nr. 3 Nr. 4 Nr.'

Schlagwcttcrsicherheit (9% F.rdgasantcil)

- Prüfung im kurzen Mörser mit 38X220 mm und einer Ladung von 35 X 180 mm

Durchzündhäufigkeit ohne Platte

mit 1 mm starker Platte mit 2 mm starker Platte mit 3 mm starker Platte

- Sprengversuch im kurzen Mörser mit 45 X220 mm, Sprengladung 35X 180 mm

Durchzündhäufigkeit ohne Platte

mit 1 mm starker Platte mit 2 mm starker Platte mit 3 mm starker Platte

- Frei aufgehängte Ladungen

Durchzündhäufigkeit für Ladungen

von 1500 g

von 1000 g

von 500 g

Sicherheit bei hochgewirbeltem Staub in Anwesenheit von 3% Erdgas

- Durchzündhäufigkeit für Ladungen von 1500 g

0/3 0/3 0/3

0/3	υ/3
0/3	0/3
0/3	0/3
0/3	0/3

0/3

0/3

0/3 0/5 0/5

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schlagwettersichere Sprengpatrone mit axial verlaufender detonierender Zündschnur, dadurch gekennzeichnet, daß die detonierende Zündschnur in einem inneren Hohlzylinder untergebracht ist, und daß zwischen dem inneren und einem äußeren Hohlzylinder, die an ihren Enden durch ringförmige Stopfen verbunden sind, ein schlagwettersicherer Sprengstoff auf der Basis von Ammoniumnitrat eingefüllt ist, der als Sensibilisator Nitroglyzerin oder eine Mischung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit und als Kühlmittel Natriumchlorid oder Natrium- π bicarbonat enthält, wobei die Gehalte an Sensibilisator und an Kühlmittel entsprechend einer Zone A gewählt sind, welche durch Grenzlinien Ci, Ci und Cs in Zweistoffschaubildern gemäß den F i g. 1 und 2 abgegrenzt ist

2. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff gewichtsmäßig aus 49% Ammoniumnitrat, 5% Nitroglyzerin, 40% Natriumchlorid und 6% Korkmehl besteht

3. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff gewichtsmäßig aus 54% Ammoniumnitrat, 5% Nitroglyzerin, 35% Natriumchlorid und 6% Korkmehl besteht. m

4. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff gewichtsmäßig aus 61% Ammoniumnitrat, 5% Trinitrotoluol, 30% Natriumchlorid und 4% Holzmehl besteht. r>

5. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff gewichtsmäßig aus 53% Ammoniumnitrat, 6,5% Trinitrotoluol, 36% Natriumchlorid und 4,5% Holzmehl besteht. -to

6. Verwendung der schlagwettersicheren Sprengpatrone nach einem der Ansprüche I bis 5 zur Aufreihung mehrerer Sprengpatronen auf einer detonierenden Zündschnur zu einem Sprengsatz.

7. Verwendung nach Anspruch 6, gekennzeichnet v> durch Distanzstücke zwischen den einzelnen Sprengpatronen.