DE2203488C - Besatzpatrone und Verfahren zum Besetzen von Sprengladungen in Bohrlöchern - Google Patents

Description

Bei der Gewinnung von Kohle, Ent odcc Mineralien sowie bei dem Streckenvortrieb im Bergbau wird der Abbau noch weitgehend durch Sprengungen eingeleitet. Dazu werden in das abzuräumende Gestein ©der die Kohle Bohrlöcher getrieben, in die die Sprengladungen eingeführt werden. Aus schießtechnischen Gründen ist es erforderlich, nach dem Einbringen der Sprengpatronen die Ladung zu verdammen, wozu ursprünglich Lehmzubereitungen, der Sogenannte »Lettenbesatz«, verwendet wurden.

Im Bergbau wird seit langer Zeit angestrebt, die im betrieb anfallenden erheblichen Mengen an Kohlenlind Gesteinstaub weitgehend zu verringern, da sie Wegen ihrer explosiven und gesundheitsschädigenden Wirkung eine ernsthafte Gefährdung für den Bergbaubetrieb und die darin Beschäftigten darstellen. t)iese Bestrebungen sind auch auf die Schießarbeit •usgedehnt worden, da gerade hierbei wesentliche Staubmengen anfallen. Ein zur Lösung dieser Aufgabe vielfach verwendetes Mittel ist der sogenannte »Wasserbesatz«. Hierbei werden nach der Sprengladung mit Wasser gefüllte und beidseitig verschlossene Schlauchstücke aus Kunststoff in das Bohrloch eingeführt, deren Durchmesser etwas geringer ist als der des Bohrlochs. Durch Nachstoßen werden diese Schlauchstücke im Bohrloch verdämmt. An Stelle der Schlauchstücke sind auch aus Kunststoff gefertigte und mit Wasser gefüllte Ampullen in Gebrauch, die sich auf Grund ihrer Form bzw. der Form ihrer Oberfläche in dem Bohrloch verklemmen und dieses verdammen. Solche mit Wasser gefüllten und aus Kunststoff geferligten Schlauchstückc oder Ampullen werden allgemein als »Wasserbesatzpatronen« bezeichnet. Um eine gute Verdammung zu erreichen, sollen diese Wasserbesatzpatronen einen Innendruck von mindestens 0,1 atü aufweisen. Aus diesem Grund und-um eine Beschädigung der Wasserbesatzpatronen auf dem Transport weitgehend auszuschließen, muß die Wandstärke der Hüllen für diese Wasserbesatzpatronen mindestens 0,8 mm betragen. Beim Abtun der mit Wasserbesatzpatronen verdämmten Schüsse

ίο zerreißen die Hüllen der Wasserbesatzpatronen, und das darin enthaltene Wasser wird in Form feinster Tröpfchen in die gleichfalls entstehenden und aus Verbrennungsgasen, Kohlen- und Gesteinstaub bestehenden Schießschwaden verteilt. Die auf diese Weise entstandenen Wassertröpfchen sollen den in den Schießschwaden enthaltenen Staub niederschlagen und flugunfähig zum Liegenden abscheiden. Außerdem sollen die Wassertröpfchen die Verbrennungsgase aus den Schießschwaden auswaschen und

ao die gesundheitsschädigende Wirkung dieser Gase zumindest vermindern.

Neben diesen Wasserbesatzpatronen sind weiterhin auch solche in Gebrauch, bei denen die Wasserfüllung durch eine gelierende Substanz zu einer pastö-

sen Masse mit etwa 95 % Wassergehalt angedickt ist. Da diese Patronen keine gekrümmte Form haben, läßt sich eine Verdammung im Bohrloch und ein Bohrlochabschluß nur dadurch erreichen, daß die Patrone an einem Ende angestochen wird. Dadurch wird beim Nachschieben mit dem Ladestock etwas Paste aus der Patrone herausgedrückt. Erst dann kann die Patrone sich so verformen, daß sie den Bohrlochquerschnitt ausfüllt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die mit den Wasser-

bzw. Pastenbesatzpatronen beabsichtigten Wirkungen nur in geringem Umfang eintreten. Auch der Verwendung von Besatzpatronen, die an Stelle von Wasser mit Natriumchlorid- oder Calciumchloridlösung gefüllt sind, ergeben nur eine geringfügige Verbesse-

rung der Staub- und Gasbindung. Die Verwendung dieser wäßrigen Besatzmiltel kann außerdem zu einer nachteiligen Verschlechterung des Grubenklimas durch Zunahme der relativen Feuchte in den Grubenwettern führen.

Daher ist bereits vorgeschlagen worden, Besatzpatronen zu verwenden, die mit feinteiligem, festem Calciumchlorid gefüllt sind. Diesem Calciumchloridpulver können zur Verbesserung der staub- und gasbindenden Wirkung noch Netzmittel, alkalisch und/ oder oxydierend wirkende Stoffe zugemischt sein. Mit diesen Besatznutteln lassen sich die Mengen der bei der Schießarbeit entstehenden Gase und Stäube erheblich vermindern.

Für die Wirkung solcher Besatzpatronen ist es wesentlich, sie im Bohrloch so fest anzuordnen, daß sie durch die Explosion nicht als Ganzes wieder aus dem Bohrloch herausgedrückt werden. Vielmehr soll die Kunststoffhülle der Patrone zerrissen werden, so daß der Inhalt der Patrone skli in den Explosionsgasen verteilen kann. Die mit Wasser oder mit wäßrigen Lösungen gefüllten Patronen haben daher vielfach eine leicht gekrümmte Form. Durch den leichten Überdruck der Flüssigkeitsfüllung und die Stärke der Wandung sucht die Patrone diese Form beizubehalten. Sie druckt sich daher federnd an die Bohrlochwände an und wird dadurch in ihrer Lage festgehalten.

Bei den gleichen, jedoch mit feinteiligen Feststoffen

gefüllten Besatzpatronen läßt sich eine solche Formelasti/i.ität — wenn überhaupt — nur unvollkommen erreichen, so daß das Verdammen dieser Patronen im Bohrloch immer wieder Schwierigkeiten bereitet.

Daher wurde nach Besatzpatronen gesucht, die trotz einer Füllung mit feinteiligen Feststoffen sich in Bohrlöchern durch Nachstoßen leicht und dauernd verklemmen lassen.

Es wurdi eine Besatzpatrone zum Verdammen von Sprengladungen in Bohrlöchern, insbesondere im Untertage-Bergbau, bestehend aus einer mit feinteiligem Feststod gefüllten und allseitig geschlossenen, schlauchförmigen Kunststoffhülle, gefunden. Danach hat die Kunststoffhülle eine Wandstärke von 50 bis 100 μ, und die Füllung aus feinteiligem Feststoff füllt das Volumen der Patrone nicht vollständig aus.

Eine solche dünnwandige Patrone, cL'ren Volumen durch den feinteiligen Feststoff nicht vollständig ausgefüllt ist, besitzt, im Gegensatz zu der starkwandi-JK¹It, prall mit Wasser gefüllten Patrone, keine Formciastizität. .Sie ist flexibel und kann daher, wenn sie in das Bohrloch eingeführt und fest an die Sprengpatrone angedrückt wird, sich der Form und Größe des Bohrlochs anpassen. Dabei wird sie fest an die Bohrlochwandung angepreßt und dadurch verdammt. Als besonders vorteilhaft haben sich Patronen erwiesen, bei denen der !"einteilige Feststoff in loser Schüttung das Volumen der Patrone gerade ausfüllt. Durch die lose Schüttung des feinteiligen Feststoffs verbleibt zwischen dessen einzelnen Teilchen ein von Feststoff nicht ausgefülltes Volumen, das für eine Patrone insgesamt groß genug ist, um dieser Patrone tue vorerwähnten Eigenschaften zu verleihen. Dieses von Feststoff nicht ausgefüllte Volumen wird nachstehend als Leervolumen bezeichnet.

Die Ktinststoffhülle kann grundsätzlich aus allen Kunststoffen bestehen, aus denen ohne Verlust ihrer Reißfestigkeit und Flexibilität schlaucliförmige Gebilde mit einer Wandstärke von 50 bis 100 μ gefertigt werden können. Besonders bewährt haben sich Polyolefin-Kunslstoffc, wie beispielsweise Polyäthylen. Andere, geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polystyrol oder Polyvinylchlorid.

Fs ist weiter hin auch möglich, die Patroncnhüllen aus Pergamentpapier, paraffiniertem Papier od. dgl. herzustellen, soweit diese Materialien hinreichend reißfest und flexibel sind, jedoch hat sich die Verwendung von Kunststoffolie als vorteilhafter erwiesen.

Der Durchmesser dieser schlauchförmigen Gebilde soll etwas, aber nur wenig kleiner sein als der Durchmesser des Bohrlochs, in dem die Sprengladung verdammt werden soll. Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchmesser des schlauchförmigen Gebildes etwas größer ist als der Durchmesser der zu verdämmenden Sprengladung. Bei den Abmaßen der heute gebräuchlichen Sprengpatronen soll deshalb der Durchmesser dcrcrfindungsgemäß zu verwendenden Palroiienhüllen zwischen 25 und 35 mm liegen.

Diese schlauchförmigen Hüllen können in Stücke von etwa 15 bis 30 mm Länge unterteilt und an ihrem einen Ende beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben oder auf andere Weise verschlossen werden. Es entstehen so einseitig geschlossene, schlauchförmige Patronen, in die dann eine Menge an feinteiligen Feststoffen eingefüllt wird, die das innere Volumen der Patrone nicht vollständig ausfüllt. Vorteilhaft wird in die Patrone eine solche Menge an feinteiligen Feststoffen eingefüllt, daß bei loser Schüttung das innere Volumen der Patrone gerade ausgefüllt wird. Anschließend wird die Einfüllöffnung der Besatzpatrone ebenfalls durch Verkleben oder Verschweißen oder auf andere Weise verschlossen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, an dem Einfüllende der Patrone ein selbstschließendes Vent:¹ vorzusehen, das sich nach dem Einfüllen der feinteiligen Feststoffe in die Patrone selbsttätig schließt und ίο einen Wiederaustritt der feinteiligen Feststoffe aus der Patrone sicher verhindert. Besonders bewährt haben sich Ventile, die aus einem gegebenenfalls trichterförmigen Schlauchstück bestehen, das den gleichen Durchmesser wie die zu verschließende Patrone hat und in dessen Verschlußöffnung hineingestülpt ist. Die beiden äußeren Ränder des Ventilschlauches und der zu verschließenden Patrone werden fest miteinander verbunden. Es kann vorteilhaft sein, an oder in der Nähe dieser Verbindung eine mit ίο der Patrone fesi verbundene Spannvorrichtung vorzusehen, die im wesentlichen aus zwei stabförmige;! Kunstsloffteilen besieht, die quer zur Längsachse der Patrone in der Nähe der Einfüllöffnung fest mit der Patrone verbunden werden und so elastisch sind, daß sie stets bestrebt sind, ihre größte Liingsausdeh'.iung einzunehmen.

Außerdem ist es möglich, ein längeres Siück des einseitig verschlossenen Schlauches mit dem Füllgut zu füllen und durch eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung von dem gelullten Schlauchstück Pationen in einer Länge von i5 bis 30 cm abzuquetschen, wobei jedoch sichergestellt sein muß, daß das Volumen eines jeden Teilstücks von dem Füllgut nicht vollständig ausgefüllt ist. Vorteilhaft soll das Füllgut dieses Volumen in loser Schüttung gerade ausfüllen. Diese Patronen werden dann an der noch offenen Seite ebenfalls dicht verschlossen.

Die allseitig verschlossenen ßcsatzpatronen der Erfindung sind trotz ihrer geringen Wandstärken gut lager- und transportfähig. Zur Anwendung wird in das Bohrloch zunächst die Ladung mit den erforderlichen Zündmittcln eingebracht. Dahinter wird dann die erfindungsgemiiße Ii'esatzpatrone in das Bohrloch eingeführt und durch Nachstoßen so gegen die Ladung gedrückt, daß die Besatzpatrone gestaucht und an mehreren Stellen geknickt wird. Dadurch verschieben sich dis abgeknickten Teile der Besatzpatrone schräg zur Längsachse des Bohrlochs und verklemmen sich an dessen Wandung. Durch das in der Patrone vorhandene Leervolumen ist diese Verformung bleibend, so daß die Besatzpatrone den Querschnitt des Bohrloches vollständig und bleibend verschließt.

Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein in das Gebirge 1 eingebrachtes, geladenes und besetztes Bohrloch 2, in dem sich die mit Zündmitteln versehene Sprengladung 3 befindet, die durch die erfindungsgemäße Besatzpatrone 4 verdammt ist. An Stelle von einer Besatzpatrone können erforderlichenfalls auch mehrere Besatzpatronen in ein Bohrloch eingebracht und verdämmt werden.

Es ist jedoch auch möglich und insbesondere dar:?' vorteilhaft, wenn der Bohrlochdurchmcsser weseiulich größer als der Durchmesser der Besatzpatron. ist, die Besatzpatrone so stark anzudrücken, daß ^k an einer'oder mehreren Stellen aufplatzt. Die aus feinteiligen Feststoffen bestehende Füllung tritt dann aus und läßt sich durch Andrücken auch über einen

größeren Bohrlochdurchmesser so gut verteilen, daß eine sichere Verdammung erreicht wird.

Als feinteilige Feststoffe hat sich als Füllung für die erfindungsgemäße Besatzpatrone insbesondere feinteiliges Calcium- und/oder Magnesiumchlorid bewährt, das vorteilhaft mehr als 80 Gewichtsprozent Teilchen mit einem Durchmesser von unter 1 mm und mehr als 60 Gewichtsprozent Teilchen mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm enthält. Diese Salze können einen Wassergehalt bis zu 55 Gewichtsprozent haben und alkalisch wirkende Verbindungen und/oder Oxydationsmittel und/oder Natriumchlorid und/oder Netzmittel enthalten.

Durch das in den erfindungsgemäßen Besatzpatronen vorhandene Leervolumen und durch die geringe Wandstärke ist nunmehr die Möglichkeit gegeben, auch mit feinteiligen Feststoffen gefüllte Besatzpatronen in den Bohrlöchern leicht so zu verklemmen, daß der Besatz den gesamten Querschnitt des Bohrlochs bleibend verschließt. Außerdem ist im Gegensatz zui Wasserbesatzpatrone, bei der durch die größere Wandstärke der Folie ein Aufreißen der Ampulle unc ein Auslaufen des Inhaltes im Bohrloch unbeding vermieden werden muß, eine Beschädigung der dünnen Folie bei der erfindungsgemäßen Besatzpatron« und ein Austreten der Füllung in das Bohrloch ohni nachteiligen Einfluß auf die Wirksamkeit des Be satzes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Besatzpatrone zum Verdammen von Sprengladungen in Bohrlöchern, insbesondere im Untertage-Bergbau, bestehend aus einer mit feinteiligem Feststoff gefüllten und allseitig geschlossenen, schJauchförmigen Kunststoffhülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle eine Wandstärke von 50 bis 100 μ. hat und die Füllung aus feinteiligem Feststoff das Volumen der Patrone nicht vollständig ausfüllt.

2. Besatzpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feinteilige Feststoff in loser Schüttung das Volumen der Patrone gerade ausfüllt.

3. Verfahren zum Besetzen von Sprengladungen in Bohrlöchern, insbesondere im Bergbaubetrieb, unter Verwendung einer Besatzpatrone nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone nach dem Einführen in das Bohrloch in solcher Weise angedrückt wird, daß sie an einer oder mehreren Stellen einknickt und dadurch den gesamten Querschnitt des Bohrlochs ausfüllt.

4. Verfahren zum Besetzen von Sprengladungen in Bohrlöchern, insbesondere im Bergbaubetrieb, unter Verwendung einer Besatzpatrone nach Ansprüchen ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone nach dem Einführen in das Bohrloch zerdrückt wird und die austretenden feintciligen Salze den gesamten Querschnitt des Bohrlochs ausfüllen.