DE2202246C3

DE2202246C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines sich aufwärts geneigt in Gesteinsformationen erstreckenden Bohrlochs

Info

Publication number: DE2202246C3
Application number: DE2202246A
Authority: DE
Inventors: Richard Haw Thorn Fox; Darrell Andrew West Heidelberg Williams; Adam Prus Parkdale Wisinski
Original assignee: ICI Australia Ltd
Current assignee: Orica Ltd
Priority date: 1971-01-18
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1978-05-11
Also published as: PH11042A; CA959316A; DE2202246A1; US3791255A; ZA72100B; BE778210A; GB1344773A; DE2202246B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Füllen eines sich aufwärts geneigt in Gesteinsformation erstreckenden Bohrlochs mit einem aufgeschlämmten Sprengstoff, der durch Mischen von zwei oder mehr freifließenden Komponenten hergestellt wird, deren Viskosität unter Verwendung vernetzter oder polymerer Verdickungsmittel beim Vermischen erheblich zunimmt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens zwei getrennten Pumpeinrichtungen, getrennten Zuführungsleitungen, welche an die Pumpeinrichtungen angeschlossen sind. Es erwies sich bisher als schwierig, nach aufwärts geneigte Bohrlöcher mit einem befriedigend aufgeschlämmten Sprengstoff zu füllen, weil jegliches freifließendes Material unter Schwerkraft aus dem Loch ausläuft. Um in situ zu verbleiben, erfordert das Material eine solche hohe Viskosität, daß es zu viskos ist, um durch Schläuche hindurch gepumpt werden zu können, welche in die normalen Bohrlöcher passen, die man bei Unter-Tage-Arbeiten im Bergbau verwendet. Daher ergab sich eine praktische untere Begrenzung für die Größe eines Bohrloches, welches mit einer vernetzten, aufgeschlämmten Sprengstoffmasse gefüllt werden kann. Der Druck, welcher benötigt wird, urn

pumpen, nimmt zu mit der Längenzunahme und der Durchmesserabnahme des Schlauches. In der Praxis erwies es sich unmöglich, Bohrlöcher vollständig mit einer hoch viskosen, vernetzten, aufgeschlämmten S Sprengstoffmasse anzufüllen, wenn der Durchmesser solcher Löcher geringer als 7,6 cm und die Länge größer als etwa 3 m war, ohne daß die Aufschlämmung zur Desensibilisierung veranlaßt wird. Eine solche Beschränkung schmälert die Verwendung vernetzter, aufgeschlämmter Sprengstoffe ernsthaft Insbesondere bei Unter-Tage-Arbeiten im Bergbau ist die angewandte Bohrlochgröße oft geringer als 7,6 cm Durchmesser. Demzufolge konnten vernetzte, aufgeschlämmte Sprengstoffe in der Vergangenheit nicht in solch engen Löchern verwendet werden. Entsprechend war es auch schwierig, verengte Lücken mit Polymermaterial anzufüllen.

Für die Ausbreitung einer Explosion ist es erforderlich, daß die Sprengstoffüllung im Bohrloch fortlaufend ist, weil die Anwesenheit von Lücken in der Aufschlämmung die Explosion veranlassen kann, sich nicht fortzupflanzen. Für die Ausbreitung einer Explosion ist es auch erforderlich, daß die Aufschlämmungssäule im Bohrloch nicht desensibilisiert wird. Mit dem Ansteigen der Viskosität der aufgeschlämmten Sprengstoffmassen, steigt auch der Druck an, welcher erforderlich ist, um solche Massen durch Schläuche hindurchzupumpen. Dieser Druckanstieg führt zu einer Empfindlichkeitsverminderung des aufgeschlämmten Sprengstoffs, so daß der aufgeschlämmte Sprengstoff nicht mehr detonationsfähig ist Es ist bisher nicht möglich gewesen, enge Bohrlöcher mit. einem detonationsfähigen, viskosen, aufgeschlämmten Sprengstoff vollständig zu füllen. Es ist in der Vergangenheit möglich gewesen, eine Massefüllung enger Bohrlöcher mit einem Sprengstoffpulver, beispielsweise einem Gemisch aus Ammoniumnitrat und Brennöl, den sogenannten AN/FO-Sprengstoffen vorzunehmen. Solche Sprengstoffe besitzen den Nachteil, nicht wasserbeständig zu sein, und sie können daher in nassen Löchern nicht verwendet werden. Auch ist ihre Explosionskraft geringer als diejenige viskoser aufgeschlämmter Sprengstoffe. Eine andere herkömmliche Methode bisherigen Beschickens enger Bohrlöcher bestand darin, diese zu füllen, indem man Sprengstoff kartuschen das Loch hinabstößt. Beispielsweise sind Dynamitstäbe oder mit aufgeschlämmten Sprengstoffen, Nitroglycerin oder anderen Sprengstoffen gefüllte Kartuschen verwendet worden. In der Praxis hat es sich als schwierig erwiesen, diese Kartuschen in nach oben

so geneigten Bohrlöchern festzuhalten. Auch ist es schwierig, sicherzustellen, daß die Kartuschen eng zusammengestoßen werden und keine Zwischenräume zwischen sich aufweisen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Bohrloch nicht vollständig mit Spreng-

ss stoff gefüllt ist, sondern notgedrungen ein Spalt zwischen der Kartuschenhülle und der Wand besteht, und daß die Kartuschenhülle selbst wertvollen Raum einnimmt Der Vorteil des Anwendens enger Bohrlöcher bei Unter-Tage-Arbeiten im Bergbau besteht darin,

te daß die Bohrkosten für die Locher mit der Durchmesserabnahme des Loches sich rasch vermindern und außerdem steigert sich die Größe der Bohrausrüstung mit der Durchmesserzunahme. Große Ausrüstungen sind in begrenzten Durchgängen unter Tage unbequem.

Es ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt (GB-PS 11 78 970), bei dem alle Komponenten der Aufschlämmung vor dem Einpumpen durch ein Rohr in das Bohrloch miteinander vermischt werden.

Alle Bestandteile des endgültigen Sprengstoffs befinden sich bereits in der Sprengmasse, bevor diese in das Förderrohr eintritt, wobei dasjenige Mischen, das im Rohr stattfindet, lediglich durch turbulenten Durchfluß bewirkt wird. Außerdem wird ein verzögernd wirkendes s Verdickungsmittel in der außerhalb des Bohrlochs fertiggestellten Sprengmasse verwendet Das Verdikken findet nur langsam statt, so daß die Aufschlämmung ohne Schwierigkeit durch das Beschickungsrohr gepumpt werden kann, wobei es lediglich mit einer solchen ι ο Geschwindigkeit wirksam werden soll, daß die das Bohrloch erreichende Sprengmasse ausreichend dick ist, so daß die Schwerkrafttrennung der Bestandteile im Bohrloch verhindert wird. Zwangsläufig ist dabei die in das Bohrloch eingefüllte Sprengmasse noch immer relativ dünn, so daß diese Verfahrensweise nicht für das Beschicken von nach oben geneigten Bohrlöchern geeignet ist, wenn nicht andere zusätzliche Maßnahmen für das Herauslaufen der Sprengmasse getroffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem es möglich ist, schräg nach oben geneigte Bohrlöcher mit einer durchgehenden Sprengstoffüllung zu füllen, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Sprengstoff ausläuft.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß man getrennte Ströme der freifließenden Komponenten zu einer Stelle innerhalb des Bohrlochs fördert und an dieser Stelle des Bohrlochs zusammenführt und vermischt, wobei Vernetzungsmittel oder ein Radikal-Polymerisationskataly- sator für die Verdickungsmittel getrennt zugeführt werden. Durch das Vermischen erst an Ort und Stelle können die einzelnen Bestandteile ohne Schwierigkeit gefördert werden, wobei ein schnell wirkendes Verdikkungsmittel für praktisch sofortige standfeste Veranke- rung im Bohrloch sorgt

Es ist bekannt (US-PS 31 27 835), Sprengstoffkomponenten über zwei getrennte Leitungen direkt in ein Bohrloch einzuführen und erst dort zu vermischen. In diesem bekannten Fall wird der Sprengstoff innerhalb eines in einer größeren Kaverne untergebrachten gesonderten Behälters vermischt oder in zwei getrennten Leitungen zugeführt, die in einem Mischkopf im Abstand vom Boden eines Bohrlochs enden.

Mit Rücksicht auf die Vorteile enger Bohrlöcher wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Bohrloch, welches einen Durchmesser von weniger als 7,6 cm und eine Länge von mehr als 3 m aufweist, mit dem aufgeschlämmten Sprengstoff gefüllt.

Zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, bei der die Zuführungsleitungen in eine Kammer münden, in der ein grenzflächenerzeugender Mischer eingesetzt ist. Ein solcher Mischer zeichnet sich dadurch aus, daß er keine beweglichen Teile aufweist, sondern aus einer Anzahl von Grenzflächenerzeugern besteht Für solche Mischer ist es charakteristisch, daß sie mit beliebigem äußeren Durchmesser hergestellt werden können.

Obgleich die getrennten Zuführungsleitungen zwei oder mehrere getrennte Schläuche sein können, wird es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, daß die Zuführungsleitung, durch welche die Hauptkomponente des aufgeschlämmten Sprengstoffs gefördert wird, die Zuführleitung, welche die untergeordnete Komponente des Sprengstoffs enthält, umschließt.

Für das kontinuierliche Füllen eines Bohrlochs unter Rückführen der Zuführleitungen entsprechend dem fortschreitenden Füllvorgang wird vorteilhaft eine Abziehvorrichtung verwendet Diese besitzt ein Rohr, welches abdichtend mit der kleineren öffnung eines Kegelstumpfmantels verbunden ist, der aus einem Material besteht, welches hinreichend starr ist, so daß es nicht umgestülpt werden kann, wobei das Einlaßende dieses Rohrs durch einen Schlauch mit dem Mischer verbunden ist Mit Hilfe des Kegelmantels wird das Bohrloch abgedichtet, wobei die eingepreßte Sprengstoffmasse unter Druck gegen die Innenseite des Kegelmantels die Zuführungsleitungen langsam aus dem Bohrloch hinausdrückt

Aufgeschlämmte Sprengstoffe weisen normalerweise mindestens ein sauerstoffabspaltendes Salz aus der Gruppe anorganische Nitrate und Perchlorate und Gemische davon, ein Dickungsmittel, einen Brennstoff und Wasser auf. Zusatzstoffe, beispielsweise Mittel, welche Sensibilität und Brennstoffgehalt steigern, können gegebenenfalls hinzugefügt werden.

Es ist bevorzugt, das sauerstoffabspaltende Salz unter den Nitraten der Alkalimetalle oder des Ammoniums auszuwählen, und von diesen wird Ammoniumnitrat und Natriumnitrat bevorzugt Die Menge an sauerstoffabspaltendem Salz ist in den erfindungsgemäßen Massen nicht besonders kritisch. Es wurde gefunden, daß Massen, welche Mengen an sauerstoffabspaltenden Salzen von 50 bis 90 Gew.-% der Gesamtmasse enthalten, befriedigend sind. Die Partikelgröße und -gestalt des sauerstoffabspaltenden Salzes ist nicht kritisch und von der Ammoniumnitratherstellung her bekannt Pulver und gestückelte Partikeln sind befriedigend.

Die Natur der Brennstoffe in solchen Massen wird durch das Erfordernis bestimmt, daß die Brennstoffe in Anwesenheit von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas brennen und daß sie solche physikalische Eigenschaften besitzen, daß sie in solche Massen in einer Weise einverleibt werden können, daß sie innerhalb der Massen gründlich und im wesentlichen einheitlich verteilt sind. Solche Brennstoffe sind bekannt und sie können organisch oder anorganisch sein und können sich auch von Tieren und Pflanzen ableiten.

Die in solchen Massen verwendeten Brennstoffe können beispielsweise selbstexplodierende Brennstoffe, nicht explodierende kohlenstoffhaltige, nichtmetallische und metallische Brennstoffe, oder Gemische der vorerwähnten Brennstoffarten sein. Sie können in großem Umfang variiert werden, vorausgesetzt, daß der Brennstoff in der Masse, in welcher ein besonderer Brennstoff verwendet wird, stabil ist, d.h. vor der Detonation, während der Bereitung und der Lagerung ist der Brennstoff gegenüber dem System chemisch inert Zu Beispielen selbstexplodierender Brennstoffe zählen eines oder mehrere organische Nitrate, Nitroverbindungen und Nitramine wie Trinitrotoluol, Cyclotri-(oder -tetra)methylen-tri-(oder -tetra)-nitramin, Tetryl, Pentaerythrit-tetranitrat, explosionsfähige Nitrocellulose und Nitrostärke.

Der selbstexplodierende Brennstoff kann beispielsweise in einer der bekannten Flocken-, Kristall- oder Stückchenform vorliegen. Im allgemeinen verwendet man bis zu 35Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 30Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Masse, an selbstexplodierendem Brennstoff.

Geeignete wasserlösliche Brennstoffe sind organische wasserlösliche Substanzen, beispielsweise Harnstoff, Kohlehydrate, wie Zucker oder Melasse, wasserlösliche Alkohole oder Glykole, Leimstoffe oder

Gemische der genannten Substanzen. Der Anteil an wasserlöslichem Brennstoff in solchen Massen sollte mindestens 0,8Gew.-%, und kann so hoch wie 8 Gew.-% der Gesamtmasse sein.

Geeignete wasserunlösliche oder wenig wasserlösli- s ehe Brennstoffe können unter anorganischen Substanzen ausgewählt werden, beispielsweise Schwefel, Aluminium, Silicium, Magnesium, Titan, Bor, Gemische davon, sowie Gemische von Aluminium mit Ferrosilici-UiTi, oder sie können unter organischen Substanzen ausgewählt werden, beispielsweise fein zerteilte Holzkohle, Anthrazit, Gilsonit, Asphalt, Celhilosematerialien wie Sägemehl, cder Cerealprodukte, beispielsweise Mehle, Dextrine oder Stärken. Wenn der anorganische Brennstoff ein Metall ist, so liegt er vorzugsweise in Pulverform vor in einem Partikelgrößenbereich von sehr fein, beispielsweise einem Puiver, weiches durch ein 200maschiges Sieb hindurchgeht, bis zu grob, beispielsweise einem Pulver, welches auf einem 30maschigen Sieb zurückgehalten wird (Siebgrößen nach British Sieve Standard). Insbesondere kann Aluminiumpulver, welches ein 300maschiges Sieb passiert, beispielsweise feines Anstrichaluminium, welches einen hydrophoben Überzug besitzt, oft mit Vorteil als Brennstoff verwendet werden. Dieses wirkt auch als Sensibilisator. Der Anteil an wasserunlöslichen oder wenig wasserlöslichen, nichtmetallischen Brennstoffen in selchen Massen, sollte im Bereich von 1 bis 10Gew.-% der Gesamtmasse liegen. Der Anteil an metallischen, wasserunlöslichen Brennstoffen wie Aluminium, falls diese in solchen Massen anwesend sind, kann so hoch wie 25 Gew.-% sein, und Mengen im Bereich von 1 bis 15 Gew.-% der Gesamtmasse sind bevorzugt.

Der Anteil an Wasser in solchen Massen sollte ausreichend sein, um zumindest einen Teil des wasserlöslichen Brennstoffes, wenn solcher vorhanden ist, sowie einen Teil des sauerstoffabspaltenden, anorganischen Salzes, beispielsweise von 5 bis 35Gew.-% aufzulösen, doch sollte die Wassermenge nicht im Überschuß über die Explosionsgrenze der Masse sein. Es ist bevorzugt, daß das Wasser im Bereich von 5 bis 25 Gew.-% der Gesamtmasse, bevorzugt im Bereich von 8 bis 15 Gew.-% der Gesamtmasse liegt.

Es sind viele Dickungsmittel bekannt, welche mit unterschiedlichen Erfolgsgraden, entweder allein oder 4s in Kombination in wassertragenden Sprengstoffaufschlämmungen verwendet worden sind. Von diesen seien erwähnt Galactomannan-Polysaccharide wie Guar-Gum, Tara-Gum und Paloverde-Gum, vorgelatinierte Stärken, Hydroxyäthylcellulose, Carboxymethyl- so cellulose, Tamarindensamenmehl und hydrophile Vinylpolymere wie Polyacrylamid. Von diesen Dickungsmitteln sind am weitesten verbreitet die Ge.lactomannane verwendet worden, insbesondere Guar-Gum.

Zur erfindungsgemäßen Verwendung muß die letztli- SS ehe Viskositätssteigerung in situ herbeigeführt werden, indem man zwei oder mehrere freifließende Komponenten miteinander mischt Wenn beispielsweise Massen, welche Polysaccharide wie Guar-Gum aufweisen, mit angemessenen Vernetzungsmitteln vermischt werden, so steigert sich die Viskosität der Masse. Man kann irgendeines der bekannten Vernetzungsmittel verwenden, welche herkömmlich für Galactomannane gebraucht werden. Zu solchen Vernetzungsmitteln zählen Kalium- und Natriumdichromat, Natriumtetraborat, Borax, bestimmte Salze der Übergangsmetalle und bestimmte lösliche Antimon- und Wismutverbindungen. Jedoch sind Alkalidichromate, beispielsweise Natrium- und Kaliumdichromate, besonders bevorzugt.

Der Anteil an Polysaccharid und herkömmlichem Vernetzungsmittel, welcher beim Bereiten der Dikkungsmittelkomponenten der viskosen, aufgeschlämmten Sprengstoffe verwendet wird, kann, wie bekannt, innerhalb sehr weiter Grenzen, je nach dem verwendeten Mittel, variieren. Bei Verwendung von beispielsweise Guar-Gum mit Zinkchromat als Vernetzungsmittel, kann der Anteil an Guar-Gum von 0,1 bis 5 Gew.-% der Gesamtmasse, und der Anteil an Zinkchromat von 0,01 bis 3 Gew.-% der Gesamtmasse, variieren.

Man kann aber auch ein Gemisch von Natrium- oder Kaliumdichromat und einem löslichen Eisen-, Zink-, Aluminium- oder Antimonsalz verwenden. Der Anteil an Natrium- oder Kaliumdichromat im viskosen auf geschlämmten Sprenstoff sollte im Bereich von 0,003 bis 03 Gew.-% liegen, und die Menge an löslichem Salz sollte im Bereich von 0,001 bis 03 Gew.-% des viskosen, auf geschlämmten Sprengstoffs liegen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung vernetzter Dickungsmittel existieren mannigfaltige wahlweise Kombinationen freifließender Substanzen, welche beim Vermischen einen viskosen, vernetzten, aufgeschlämmten Sprengstoff ergeben. Beispielsweise wird die Sprengstoffaufschlämmung, welche Wasser, Brennstoff, oxydierende Verbindung und ein Galactomannan umfaßt, in einem Strom ein Bohrloch hinabgepumpt, und ein Strom, welcher ein geeignetes Vernetzungsmittel umfaßt, wird in einem getrennten zweiten Strom hinabgepumpt und im Bohrloch unter Bildung einer rasch gelierenden Masse vermischt.

Sprengstoffaufschlämmungen können auch gedickt werden durch die In-situ-Polymerisation von Monomeren bzw. Monomergemischen.

Zu Beispielen monoäthylenisch ungesättigter Monomerer, welche zur Verwendung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung geeignet sind, zählen Amide wie Acrylamid, Methacrylamid und N-Metliacrylamid sowie Hydroxyalkylderivate wie α-2-Hydroxyäthylacrylamid und a-Hydroxymethylacrylamid; Säuren wie Acrylsäure und Methacrylsäure; Salze der Acrylsäure wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumacrylat; und lösliche Salze der Monovinylpyridine, insbesondere und vorzugsweise die 4-Vinylpyridinnitrate. Acrylamid ist ein besonders bevorzugtes Monomeres wegen seiner geringen Kosten und raschen Polymerisation in der wäßrigen Phase der Sprengmassen. Gewöhnlich liegt die Konzentration verwendeten Acrylamids im Bereich von 03 bis 10%, insbesondere von 0,5 bis 5%. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens unter Verwendung polymerer Dickungsmittel, wird beispielsweise die Sprengstoffaufschlämmung, welche Wasser, Brennstoff, eine oxydierende Verbindung und ein Monomeres bzw. Monomergemisch umfaßt, in einem Strom ein Bohrloch hinabgepumpt, und ein Strom, welcher einen Freiradikal-Polymerisationsförderer bzw. Initiator umfaßt, wird in einem getrennten Strom gepumpt und im Bohrloch unter In-situ-Bildung einer rasch gelierenden Masse gemischt

Zu geeigneten Förderern zählen Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze anorganischer Persäuren wie Persulfate, Perborate und Pervanadate; Wasserstoffperoxid; und organische Peroxid- und Azokatalysatoren wie Azo-bis(isobutyronitril), *A'-Azo-bis-(ix,y-dimethyly-methoxyvaleronitril), tertiäres Butyl-hydroperoxid, Methylvinylketon-peroxid, Benzoylperoxid und Peressigsäure. Persulfate werden gewöhnlich bevorzugt

Redoxsysteme, welche eine Quelle an Persulfation (S2CV) als eine Komponente in einem durchgehenden Konzentrationsbereich anorganischen Persulfatsalzes ausnutzen, können in der Lösung anorganischen oxydierenden Salzes allein verwendet werden, um die Copolymerisationsreaktion zu fördern, oder es kann auch ein zugesetztes Reduktionsmittel verwendet werden, um ein Redoxsystem zu bilden. Zu Reduktionsmitteln, welche, wenn gewünscht, auch verwendet werden können, zählen Stickstoffbasen, wie Hydroxylamin, Carbohydrazid und insbesondere Hydrazin. Falls erforderlich, werden höhere Polymerisationsgeschwindigkeiten bei niedrigeren Temperaturen erreicht, wenn das Polymerisationssystem auch eine untergeordnete Menge an Meialüon, insbesondere ein !on eines Metalls der Gruppe IB aufweist. Diese Metallionen werden als lösliche anorganische oder organische Salze eingeführt, beispielsweise als Nitrate, Sulfate oder Acetate. Andere brauchbare Persulfate sind HSO3—(S2O8)-² und Fe⁺²-(S₂O₈)-² und S₂O₃-(S₂O₈)"² und Nitrotris-propionamid -(S₂O₈)"².

Im allgemeinen variiert die Gesamtmenge an verwendetem Förderer mit dem besonderen Förderer und den Monomeren, und sie steigt proportional mit der gewünschten Polymerisationsgeschwindigkeit, jedoch beträgt die Gesamtmenge gewöhnlich mindestens 0,002% und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,002 bis 3%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Phase, welche die zu polymerisierenden Monomeren enthält, wobei große Überschüsse an Förderer keine nachteilige Wirkung auf die Gelstruktur ausüben. Die optimale Konzentration der bevorzugten Persulfationen, bezogen auf Gesamtmonomere, d. h. sowohl monoäthylenisch als auch polyäthylenisch ungesättigte Monomere, kann beträchtlich variieren, je nach dem besonderen Polymerisationssystem, der gewünschten Gelkonsistenz, und der Anwesenheit bzw. Abwesenheit ergänzender Förderkomponenten, doch beträgt die Konzentration im allgemeinen etwa 0,005 bis 2% des Gewichts der wäßrigen Phase.

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Verwendung beim Füllen von Bohrlöchern mit Sprengstoffaufschlämmung geeignet ist. Ein Hochdruckrohr aus Nylon mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 36,6 m, wird durch einen Einfüllschlauch aus PVC mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 36,6 m hindurchgezogen. Das Nylonrohr gliedert man mittels einer Hakenanordnung an den Eingang eines grenzflächenerzeugenden Mischers herkömmlicher Bauart an, welcher Bohrelemente der Abmessungen 406 mm χ 12,7 mm aufweist, welche abwechselnd rechts und links geteert sind und so befestigt sind, daß die Führungskante eines Elementes sich im rechten Winkel zur freihängenden Kante des Verbrüstungselementes befindet Der Mischer befindet sich in einem Metallrohrgehäuse eines Innendurchmessers von 2J5 cm und einer Länge von 91 cm, wobei das Metallrohr an den PVC-Schlauch angeschlossen ist

Mittels einer geeigneten Metallkupplung, wird das Nylonrohr an einen Kopf einer pneumatisch angetriebenen, doppelköpfigen Diaphragma-Meßpumpe angeschlossen, welche in der Lage ist, zwei getrennte Ströme zuzuliefem, und der PVC-Schlauch wird an einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Drehmischer angeschlossen, welcher wiederum mit einer konstanten Verdrängungspumpe in Verbindung steht, die mit einer Schneckenzuführung versehen ist. Der andere Kopf der Diaphragma-Meßpumpe ist mit dem Schnelldrehmischer verbunden. Eine Abziehvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist ist an das Rohr angeschlossen und hüllt den grenzflächenerzeugenden Mischer ein. Es ist eine Kappe vorgesehen, um sowohl das Material am Entweichen aus dem Mischer zu hindern, als auch, um den Mantel der Abziehvorrichtung zusammenzuhalten, während diese in das Bohrloch eingesetzt wird.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer in eine Seitenformation eingebrachte Säule viskosen, aufgeschlämmten Sprengstoffs, unter Verwendung der Vorrichtung nach Beispiel 1.

Bohrlöcher werden in eine Felsstruktur, bestehend aus einem Chalkopyriterzkörper gebohrt, wobei man herkömmliche Schlagbohrer verwendet. Diese Bohrlöeher füllt man in der folgenden allgemeinen Weise mit einem viskosen aufgeschlämmten Sprengstoff.

Der grenzfldchenerzeugende Mischer, welcher an den PVC-Schlauch angeschlossen ist, wird bis zur Spitze des zu füllenden Bohrlochs gestoßen.

Ein Gemisch aus 720 Teilen Ammoniumnitrat, 125 Teilen Wasser, 50 Teilen Zucker, 3,5 Teilen Guar-Gum, 30 Teilen Schwefel, 50 Teilen zerstäubtem Aluminium und 20 Teilen anstrichfeinem Aluminium, pumpt man mit der Pumpe durch den Schnelldrehmischer mit einer Geschwindigkeit von 45,4 kg/Min, hindurch. Eine Lösung von Kalium-Antimontartrat (1,5 kg/100 kg Wasser) spritzt man mit einer Geschwindigkeit von 270 cmVMin. in den Schnelldrehmischer ein, wobei man den einen Kopf der doppelköpfigen Diaphragma-Abineßpumpe verwendet und vermischt darin mit dem Ammoniumnitratgemisch. Die sich ergebende Masse, welche den Schnelldrehmischer verläßt, läßt man durch den PVC-Beschickungschlauch hindurchgehen. Gleichzeitig wird die zweite Komponente des vernetzten Systems, Natriumdichromatlösung (10 kg/100 kg Wasser), das Nylonrohr mit einer Geschwindigkeit von 270cm³/Min. hinabgemessen, wobei man den zweiten Kopf der doppelköpfigen Diaphragma-Meßpumpe verwendet.

Die getrennten Ströme aus dem PVC-Beschickungsschlauch und dem Nylonrohr werden durch den grenzflächenerzeugenden Mischer vermischt. Aus Laboratoriumstests ist bekannt, daß das sich ergebende Gemisch nach etwa 10 Sekunden viskos wird. Der Beschickungsschlauch wird aus dem Bohrloch langsam mit solcher Geschwindigkeit abgezogen, daß dei Mantel der Abziehvorrichtung stets gerade auf dei Ebene mit der Oberfläche der fortschreitenden Aufschlämmungssäule ist Nachdem das Bohrloch gefüllt ist bleibt der Beschickungsschlauch mit Material voll unc kann in herkömmlicher Weise abgedeckt und zui Füllung eines weiteren Bohrlochs wiederverwende werden.

Nach dieser Methode werden zwei geneigte Auflö eher mit einem Innendurchmesser von 57,15 mm bis zt einer Tiefe von 4,6 m bzw. 8,5 m beschickt wobei mar die gleiche Technik anwendet Die Aufschlämmung verbleibt in den Löchern und die Beschickungen werder nach 2tägigem Stehen befriedigend gezündet

Beispiel 3

Dieses ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemä Ben Vorrichtung zur Verwendung beim Füllen vor

Bohrlöchern mit Sprengstoffaufschlämmung. Ein Hochdruckrohr aus Nylon mit einem Innendurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 30,5 m, wird durch einen halbstarren Polyäthylenschlauch mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm hindurchgezogen. Das eine Ende des Polyäthylenschlauches wird an eine Pumpe mit einem Spezialanpasser angeschlossen, um den 3,2-mm-Nylonschlauch vom Inneren zum Äußeren des Polyäthylenschlauchs aufzubringen und von da aus wird mit einer Meßpumpe verbunden. Am anderen Ende des Polyäthylenschlauchs werden die Elemente des statischen Mischers (wie er in Beispiel 1 beschrieben ist) innerhalb des Schlauchs so eingesetzt, daß eine Anpassung mit enger Toleranz erreicht wird. Das 3.2-mm-Nylonrohr endet in einer Düse, welche an das statische Mischerelement am weitesten vom Ende des Schlauches angegliedert ist. Auf das Ende des Schlauches ist ein Beschickungskegel aufgeschraubt, weicher einen Aluminiumhalter und einen Kegelstumpf aus biegsamem Gummi aufweist. Der Aluminiumhalter für den Kegel, hält die Elemente des statischen Mischers innerhalb des Polyäthylenschlauches.

Beispiel 4

Die in Beispiel 3 beschriebene Vorrichtung wird zur Herstellung einer fortlaufenden Säule viskosen, aufgeschlämmten Sprengstoffes verwendet.

Bohrlöcher mit einem Nenndurchmesser von 57,15 mm werden in einen Chalkopyriterzkörper in einer Weise eingebohrt, welche mit der Langloch-Ringbohrtechnik für offenen Erzabbau in Einklang steht. Die Bohrlöcher werden mit viskosem, aufgeschlämmtem Sprengstoff in folgender allgemeiner Weise gefüllt

Die Erstcharge, bestehend aus Zünder und Zwischenzünder, bringt man in die Kappe für den Beschickungskegel. Die Kappe wird dann auf dem Kegel eingepaßt, und der Beschickungsschlauch wird in die Spitze des Bohrlochs eingesetzt

Ein Gemisch aus 600 Teilen Ammoniumnitrat, 130 Teilen Natriumnitrat, 136 Teilen Wasser, 50 Teilen Zucker, 30 Teilen Schwefel, 70 Teilen Aluminium, 4 Teilen Guar-Gum, 20 Teilen Gilsonit und 0,2 Teilen Kalium-Antimontartrat pumpt man mittels der Pumpe in den 2,5-cm-Beschickungsschlauch aus Polyäthylen mit einer Geschwindigkeit von 31,7 kg/Min. Eine Natriumdichromatlösung (1 kg/9 kg Wasser) pumpt man mittels der Meßpumpe bei 150cmVMin. in das 3,2-mm-Nylonrohr und spritzt durch die Düse hindurch in den Aufschlämmungsstrom, bevor der letztere durch den statischen Mischer hindurchgeht und den Beschickungsschlauch verläßt Aus Laboratoriumstests ist bekannt, daß die aus dem Schlauch austretende Aufschlämmung ihre Viskosität rasch steigert, und daß nach 10 bis 15 Sekunden ein steifes, zusammenhängendes Gel gebildet wird.

Die anfängliche Aufschlämmung, welche aus dem Schlauch austritt, stößt die Kappe vom Beschickungskegel ab und setzt die Erstcharge in die Spitze des Bohrlochs. Von seiner Kappe befreit, dehnt sich der Beschickungskegel aus und dichtet das Bohrloch ab. Der Arbeiter kann dann leicht den Druck der Aufschlämmung gegen den Beschickungskegel spüren und kann die Abziehgeschwindigkeit des Schlauches einstellen, um eine kontinuierliche Säule der Sprengmittelaufschlämmung zu schaffen. Nachdem die gewünschte Sprengstoffmenge in das Bohrloch eingefüllt ist, werden die Pumpen abgeschaltet, der Beschickungsschlauch aus

is dem Loch gezogen, und zum Einsetzen in das nächste Bohrloch wieder abgedeckt.

Nach dieser Methode wird eine Reihe von 12 offenen Abbauringen, wobei jeder Ring 30 bis 40 Bohrlöcher enthält, beschickt und erfolgreich gezündet.

Während des Verlaufes der Beschickung wird die folgende Lochart beschickt und erfolgreich gezündet:

Löcher, welche über die Horizontalebene geneigt sind, mit einem Tiefebereich von 6 m bis 24 m.

Hierin einbezogen sind einige vertikale Auflöcher mit einer Länge von 21 bis 24 m.

Beispiel 5

Unter Verwendung der in Beispiel 3 beschriebenen Vorrichtung und unter Anwendung des in Beispiel 4 beschriebenen Verfahrens, wird eine Reihe von 4 vertikalen Auflöchern im Längenbereich von 18 bis 24 m mit Sprengstoffaufschlämmung beschickt Nach 2wöchigem Stehen, ist die Aufschlämmung noch in den Löchern verblieben und die Charge wird befriedigend gezündet

Beispiel 6

Ein Beschickungsschlauch einer Vorrichtung, wie sie in Beispiel 3 beschrieben ist, wird in die Spitze eines Polyäthylenrohrs von 5 cm Durchmesser und 91 cm Länge, welches an einem Ende geschlossen ist, eingesetzt Der Beschickungsschlauch ist 6 m lang. Ein Gemisch der Sprengstoffaufschlämmung, welche in Beispiel 4 verwendet wird, wird durch die Pumpe mit einer Geschwindigkeit von 3,6 kg/Min, hindurchgepumpt Gleichzeitig pumpt man eine 10gew.-%ige Natriumdichromatlosung (1 kg in 9 kg Wasser) mit 7 cmVMin. durch das 3,2-mm-Nylonrohr hindurch und spritzt in die Aufschlämmung ein. Das Polyäthylenrohr wird mit viskoser Aufschlämmung gefüllt Die Abpakkung der Aufschlämmung verwendet man für sekundäre Berechnung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Füllen eines sich aufwärts geneigt in Gesteinsforniationen erstreckenden Bohrlochs mit einem aufgeschlämmten Sprengstoff, der durch Mischen von zwei oder mehr freifließenden Komponenten hergestellt wird, deren Viskosität unter Verwendung vernetzter oder polymerer Verdickungsmittel beim Vermischen erheblich zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man getrennte Ströme der freifließenden Komponenten zu einer Stelle innerhalb des Bohrlochs fördert und an dieser Stelle des Bohrlochs zusammenführt und vermischt, wobei Vernetzungsmittel oder ein Radikal-Polymerisationskatalysator für die Verdickungsmittel getrennt zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'Mn Bohrloch, welches einen Durchmesser von weniger als 7,6 cm und eine Länge von mehr als 3 m aufweist, mit dem aufgeschlämmten Sprengstoff gefüllt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2 mit mindestens zwei getrennten Pumpeinrichtungen, getrennten Zuführungsleitungen, welche an die Pumpeinrichtungen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen in eine Kammer münden, in der ein grenzflächenerzeugender Mischer eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der grenzflächenerzeugende Mischer biegsam ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung, durch welche die Hauptkomponente des aufgeschlämmten Sprengstoffs gefördert wird, die Zuführungsleitung, welche die untergeordnete Komponente des Sprengstoffs enthält, umschließt.