DE2324573C2 - Verfahren zum Brechen von Gestein zur Herstellung eines im wesentlichen ebenen Grabens auf unebenem Meeresboden und Ladungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brechen von Gestein zur Herstellung eines im wesentlichen ebenen Grabens auf unebenem Meeresboden gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladungsanordnung zur Ausführung eines solchen Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 2.

Für die Einrichtung von Tiefwasser-Llegeplätzen zur Be- und Entladung von Tankschiffen und für den Bau von Rohrleitungen auf dem Meeresboden 1st es Insbesondere In Ufernähe erforderlich geworden, im Meeresboden Gräben anzulegen.

Bei diesen vor allem in Küstennähe auszuführenden Arbeiten machen sich Unebenheiten des Meeresboden besonders störend bemerkbar. Bei den bisherigen Verfahren zum Ausheben solcher Gräben 1st es häufig schwierig oder sogar unmöglich, diese ausreichend tief und mit Im wesentlichen ebener Sohle anzulegen. So können Trübung des Wassers, Tiefe des Bodens, Strömungen und Tidenhub es praktisch unmöglich machen, daß Taucher die Sprengladungen einwandfrei anordnen oder ihre Anordnung und Wirkungsweise überwachen bzw. überprüfen.

Aus der US-PS 33 48 482 sind Verfahren und Einrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 bekannt. Nach der US-PS 33 48 482 1st bekannt, Ladungen auf brettartigen Trägern zu befestigen, zwei derartige Träger nebeneinander Im parallelen Abstand mittels Querstreben zu verbinden und eine Mehrzahl solcher Anordnungen wieder durch Verschraubungen zu einer längeren Reihe zu verbinden, die von einem Schiff geschleppt und an einen Ort gebracht werden kann, wo ein Graben hergestellt werden soll.

Welter Ist es aus dieser Druckschrift bekannt, auf dem Lande Ladungen mittels Füßen einstellbarer Länge auf dem Boden aufzustellen und dadurch die Sprengwirkung zu variieren. Als weitere Möglichkeiten zur Variierung von Sprengwirkungen Ist das Verhältnis von Ladungsdurchmesser und Abstand von Ladungen aus dieser Druckschrift bekannt.

Aus der DE-OS 16 46 346 ist bekannt, für den Aufbau von Schußgruppen bei seismischen Untersuchungen Zündkabel oder Zündschnüre zaumartig zusammenzufassen.

Die eingangs erwähnte, von Tauchern überwachte Arbeltsweise wird nach der US-PS 33 48 482 In der Weise weiterentwickelt, daß ein Graben im küstennahen Meeressebiet vom Ufer aus kontinuierlich fortfahrend dadurch hergestellt wird, daß die Sprengladungen durch bereits bestehende Grabenabschnitte hindurchgezogen und damit nach dem jeweiligen äußeren Ende des Grabens gebracht werden. Um zu einer einheitlichen, Im wesentlichen ebenen Grabensohle zu kommen, muß bei einem solchen Verfahren im allgemeinen mit einem erheblichen Sicherheitsfaktor gearbeitet und mehr Sprengstoff, als eigentlich erforderlich ist, verwendet werden, so daß der Graben oftmals tiefer als erforderlich angelegt wird. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen eine einfache, schrittweise Annäherung an die vorgesehene günstigste Grabenform möglich wird. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 bestimmte Verfahren und durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 2 gelöst.

Die Erfindung gestattet, gegebenenfalls in zwei oder drei Schritten, eine ausreichend genau ebene Grabensohle herzustellen, wobei die Sprengstoffmenge ohne weiteres entsprechend dosiert werden kann. Gegebenenfalls erforderliche, mehrfache Sprengungen sind dabei kein Nachteil gegenüber dem Stand der Technik, da auch nach bekannten Verfahren mehr als einmal gesprengt werden muß, falls nicht von vornherein so große Ladungen eingesetzt werden, daß die vorgesehene Grabenform mit Sicherheit, d. h. aber mit Übermaß, erreicht wird. Bei mehrfachen Sprengungen führt aber das Schleppen von Ladungen entlang der Grabenlinie zu erheblichen Schwierigkelten und Unsicherheiten und möglicherweise sogar zu Unfällen, wenn im Bereich der Grabenlinie der Schleppvorgang durch Gesteinstrümmer gestört wird. Dagegen führt die Erfindung zu einer im wesentlichen selbsttätigen Dosierung der Sprengkraft.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, In denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt 1st. Es zeigen:

Flg. 1 vereinfacht einen Profllschnltt durch einen Meeresboden mit der Schelielllnle eines entlang dem Boden verlaufenden Grabens,

F i g. 2 ein schematlsches Profil einer Reihe von vorgesehenen Sprengschüssen zur Bildung eines vorgesehenen Grabens,

Flg. 3 ein vereinfachtes Zelt-Raum-Dlagramm einer Folge von Sprengschüssen zur Bildung eines Grabens auf dem In F l g. 1 gezeigten Meeresboden,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines sinkfähigen Rostes In Tell-Bauwelse zur Anbringung von Ladungsanordnungen auf dem Meeresboden zum Zweck des Grabenziehens unter Wasser,

Flg. 5 eine Seitenansicht des Rostes nach Flg. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Einzelansicht der Anbringung einer In Beton eingeschlossenen, geformten Ladung In einem slnkfählgen Gerüst nach Fl g. 4,

Fig. 7 die Anordnung eines gelenkigen, aus Teilen zusammengesetzten slnkfählgen Rostes zur Bildung eines Grabens entlang der Mittellinie eines Gesteinszieles,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Zündschnur-Anordnung zur genauen Zeltfolge der Zündung der in Abständen angeordneten Ladungen,

Fi g. 9 eine Draufsicht auf eine zaumartige Zündkabelgruppe mit überzähliger Anordnung für vielfache, auf einem Ziel angebrachte Sprengladungen,

Fig. 10 vereinfacht eine Seltenansicht einer auf einem Ponton oder dergleichen angeordneten Setzvorrichtung für eine Ladungsgruppe, wobei ein Laser-Strahl -eines an der Küste aufgestellten Erzeugers zur genauen Ausrichtung der Pendel-aufgehängten Ladungsanordnung verwendet wird, und

Flg. 11 eine Draufsicht, in Einzelheiten verzerrt, auf ein Triangulationsmeßsystem zur genauen Ausrichtung einer Ladungsgruppe entlang einer vorgesehenen Grabenlinie.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht allgemein, eine Mehrzahl von Sprengladungen, die in einem Rahmen in bestimmter Weise angeordnet sind, pendelartig genau an einem Ort aufzuhängen, an dem Gestein oder Fels im Zielbereich gebrochen werden soll. Die Gruppe der Explosionsladungen wird an einem oder zwei Seilen von einem Kran auf einem schwimmenden Ponton oder dergleichen hängend gehalten, wobei der Ponton an einer Stelle verankert ist, die durch Triangulation oder andere Vermessungsverfahren bestimmt ist. Durch vorherige Anordnung einer Mehrzahl von Sprengladungen in einem aus einzelnen Bauteilen zusammengesetzten, im wesentlichen starren Rahmen können die Ladungen genau angebracht werden, um eine günstige Sprengwirkung zu erzeugen, die zu einem im wesentlichen in Querrichtung nivellierten Graben führt.

Der überwiegende Teil der folgenden Beschreibung bezieht sich auf die Herstellung von Gräben unter Wasser. Dadurch soll jedoch nicht die Tragweite der Erfindung nur auf das Brechen von Fels unter Wasser beschränkt werden. Im Sinne der Beschreibung soll Fels oder Gestein auch andere harte Materialien umfassen, z. B. gefrorene Erd3, Eis, usw., sowie auch üblichen Fels, wobei das Gestein sich unter oder über Wasser befinden kann.

Die günstige Brechung des Zielgesteins erfordert, daß der Abstand der Sprengladungen gemäß den Eigenschaften und der Art des Materials gewählt wird, das durch die Ladungen gebrochen werden soll. Im allgemeinen wird der Abstand am besten durch tatsächliche Prüfung an dem jeweils zu brechenden Material bestimmt. Es treten unvermeidlich eine Anzahl von Variablen auf, wenn für die Anzahl und Größe der Ladungen, die bei Irgendeinem bestimmten Vorgang verwendet werden, die günstigste Brechwirkung gesucht wird, aufgrund vieler dieser Veränderlichen führen bei dem einen Zielgestein gewisse Abstände der Sprengladungen zu unwirksamen Ergebnissen, während mit denselben Abständen und derselben Ladungsmenge bei einer anderen Art von Material sehr brauchbare Ergebnisse erzielt werden.

Der Zwischenraum zwischen den Stoßstrahlen auseinander liegender, geformter Ladungen ist in dem einen Gebiet eine Funktion des Eindringens des Stoßstrahles. Das Eindringen führt wiederum zu einer besonderen Formung des Loches mit Bezug auf die Tiefe und den ungefähren Radius. Die Tiefe des Loches steht In einem gewissen Bezug zur Quadratwurzel aus Dichte des Stoßstrahles, geteilt durch die Dichte des Zielgesteines, plus Faktoren geringerer Ordnung. Die Ausbildung des Kegels der umhüllten Ladung und das Material für die umhüllte Ladung Ist ebenfalls eine Veränderliche, die berücksichtigt werden muß, um die günstigste Anordnung und Wirkung zu bestimmen. Die Eigenschaft der Ladungsform, d. h. die Größe und Art des Kegels, das Material des Kegels usw., bestimmten die Aufstellungshöhe oder den Abstand des Kegels vom Zielbereich, um s eine größtmögliche Eindringtiefe des Strahles zu erreichen. Dies ist bequem in Durchmessern der Ladung oder Patrone auszudrücken. In der einen Größe wird bei Verwendung einer Ladung von etwa 22,9 cm Durchmesser und einem stahlgefütterten Kegel eine Anordnungshöhe

ίο von etwa 1 bis 3 Durchmessern gewählt. Dieser Abstand ist aus verfügbaren Daten bestimmbar. Nach Wahl der Ladungsgröße und der Aufstellungshöhe ist es erforderlich, den günstigsten Abstand der Ladungen voneinander zur Erzeugung einer günstigsten Brechwirkung zu bestimmen. Der Zwischenraum zwischen den Ladungen wird vorzugsweise in Durchmessern der Ladung von Mittellinie zu Mittellinie benachbarter Ladungen angegeben. Da geringfügige Änderungen in demselben oder ähnlichem Gestein zu beträchtlichen Änderungen in der Brechwirkung führen können, ist es erwünscht, das jeweilige Gestein zu Bestimmung des günstigsten Ladungsabstandes zu testen. Als ein Beispiel für Änderungen, die sich in der Brechwirkung herausgestellt haben, wird auf Prüfungen an granitischem Gestein verwiesen, das einen Abstand erfordert, der von 2,4 bis 4 Durchmessern, je nach der besonderen Granitart reicht. Es kann davon ausgegangen werden, daß ähnliches Gesteinsmaterial an Land angenähert gleich wie Gsstelnsmaterlal unter Wasser entlang einer vorgesehenen Grabenlinie sich verhält, die sich vom Land aus Ins Meer erstreckt, wobei das Prüfergebnis des Landgesteines angenähert dem Prüfergebnis des unter Wasser liegenden Gesteines entspricht.

Ein bevorzugtes Prüfverfahren sieht vor, daß eine Reihe von Ladungen auf dem Zielgestein oder äquivalentem Gestein In der Nähe des Zieles abgetan werden. Die Ladungen sind in vorbestimmten verschiedenen Abständen voneinander angeordnet und werden in Reihenfolge oder gleichzeitig gezündet. Für granitisches Gestein würden 4 Ladungen eine ausreichende Prüfung ermöglichen. Die Ladungen werden In einer Linie angeordnet, so daß die zweite Ladung 2 Durchmesser von der ersten, die dritte 3 Durchmesser von der zweiten und die vierte 4 Durchmesser von der dritten entfernt ist. Die Ladungen werden gezündet und die Brechwirkung durch Besichtigung beurteilt. Daraus läßt sich ableiten, welcher Abstand zu einer günstigsten Brechwirkung führt, wobei die Wirtschaftlichkeit der Zahl der verwendeten Ladungen berücksichtigt wird. Bei manchen Materialarten

so können 5 Ladungen erforderlich sein, wobei die fünfte Ladung 5 Durchmesser von der vierten entfernt angeordnet wird. Durch Besichtigen und Aufgraben des Bruchgebietes kann der günstigste Abstand bestimmt werden. Die Art des Im Zielbereich zu sprengenden Materials bestimmt die Prüfabstände, die erforderlich sind, um den günstigsten Abstand der Ladungen zu bestimmen. EpI-dot erfordert einen Abstand von etwa 2,4 bis 3,5 Durchmessern; deshalb sollten bei einem Test die Testladungen In Abständen von 2,5, 3, 4,5 und 4 Durchmessern angeordnet sein. Zinnober-Gestein erfordert andererseits einen Abstand von 1,2 bis 3 Durchmessern, so daß die Ladungen bei einer Prüfung so angeordnet werden sollen, daß diese Abstände überdeckt werden. Einige Materialien brechen sehr leicht, so daß mit größeren Abständen gearbeitet werden kann. Els-Gesteln z. B. bricht sehr leicht, so daß der Abstand 12 Durchmesser betragen kann. Die Prüfung muß daher für diese Abstände ausreichen.

Bei dem Prüfverfahren trägt ein Ladungsabstand, der größer als der günstigste Abstand ist, auch dazu bei, den günstigsten Abstand zu ermitteln. Wenn die Gesteinsart nicht genau bekannt ist oder keine Prüfdaten verfügbar sind, können unter Umständen mehrere solche Prüfungen erforderlich sein. Bei granitischem Gestein liefern jedoch allgemein Versuche, die 4 Durchmesser überdekken, die benötigte Information. Wenn die Dichte des Gesteins zunimmt, verringert sich gewöhnlich der

das Ausmaß, bis In einem Abschnitt des Grabens ein Aushub erforderlich Ist. Die Figur veranschaulicht, daß unter Umständen ein Graben über die Kuppel eines unter Wasser befindlichen Hügels oder auf dessen Abhang 5 angelegt werden muß. Zur Herstellung eines Grabens auf einem solchen Abhang sind Schüsse erforderlich, siehe Fl g. 2, um in den Hügelabhang einzudringen, wobei eine Mehrzahl von übereinander gesetzten Ladungen verwendet Wird. Eine erste Reihe von Schüssen 15a und 156

Abstand zwischen den Ladungen; umgekehrt kann bei io wird schrittweise entlang dem Profil des unter Wasser abnehmender Dichte der Abstand der Ladungen zu- liegenden Hügels in Reihenfolge gezündet, z. B. wie in nehmen. Flg. 3 dargestellt. Diese Figur zeigt eine Zeltfolge von

Eine brauchbare Vorstellung von dem, was bei der oben nach unten. Nach jeder Serie kann es erforderlich Explosion einer umhüllten Ladung stattfindet, ergibt sich sein, das gebrochene Gestein zu entfernen. Eine zweite daraus, daß der Strahl hauptsächlich durch Kompression 15 Reihe von Ladungen werden entlang einem Muster angeauf das Gestein auftrifft und In dieses eindringt. Die ordnet, siehe 16a und Hb, das auf dem anfänglichen erzeugten Kompresslons-Stoßwellen laufen rechtwinklig Sprengbereich der Reihe 15 Hegt. Durch die erste Reihe zur Eindringungsachse des Strahles selbst und von wird das Deckgestein gebrochen; die zweite Reihe führt diesem fort. Diese Kompressions-Wellen wechseln ab zu einer anfänglichen Nivellierung des Gebietes. Eine mit nachfolgenden Spannungs- oder Dehnungswellen. 20 dritte Reihe von Schüssen 17a und 176 führt zu einem Durch Überlagerung dieser Wellen über gleiche Wellen zusätzlichen Brechen von Gestein. Das gebrochene aus anderen, nahe gelegenen Quellen treten Bereiche mit Gestein kann z. B. durch einen Greifschalenbagger von Dehnungs- und Scherspannungen auf. Allgemein weist einem Leichter oder dergleichen aus entfernt werden. Gestein eine wesentlich geringere Dehnungs- und Scher- Durch die schließliche Reihe von Schüssen 18a, 186 und festigkeit im Vergleich zur Druckfestigkeit auf. Beim 25 18c wird das letzte Gestein für den Graben gebrochen. Brechen des Gesteins wird die Energie am wirksamsten Die an einer einzelnen Stelle auszuführende Anzahl von gegenüber der Dehnungsfestigkeit ausgenutzt. Jedes Schüssen macht es erforderlich, die Ladungen zur BiI-Gesteln hat kritische normale Bruchspannungen In jeder dung des gewünschten Grabens oder Einschnitts genau seiner drei Ebenen und Innerhalb der jeweiligen Bean- anzuordnen. Die für jede der Schußreihen erforderliche spruchungs- und Umgebungsbedingungen. Die erste 30 Zahl von Ladungen wird durch die Länge und Breite des Bedingung einer wirtschaftlichen Einwirkung auf das für den Graben benötigten Einschnitts bestimmt. Die

Form der Anordnung und der Abstand der Ladungen bestimmen auch das Gerüst, auf dem die Ladungen befestigt werden. Die Länge des Gerüstes wird zum Teil 35 durch das Profil des Zielbereiches und zum Teil durch die Einrichtungen bestimmt, mit denen das Trägergerüst für die Ladungen gehandhabt werden soll.

Zum Brechen von Gestein In unter Wasser befindlichen Bereichen wird vorzugsweise eine Vielzahl von über die Druckfestigkeit des Gesteins hinaus verschie- 40 Ladungspatronen verwendet, die auf einem sinkfähigen ben, verursachen eine Zerstörung dieses Gesteinsteiles, Gerüst angordnet sind, das im fertigen Zustand auf den und zwar ein Zerbrechen in sehr kleine Stücke. Unmit- Zielbereich heruntergelassen werden kann. Ein slnkfähltelbar über dieses Gebiet hinaus ist dier Verrückung der- ger Rost, siehe F1 g. 4, weist In sieben Reihen jeweils art, daß die elastische Rückbewegung der Teilchen zu eine Gruppe aus fünf mit Abstand angeordneten, geform-Gebieten mit Dehnungs-Spannungen führt. Die Deh- 45 ten oder umkleideten Ladungen auf und besteht aus nungs- oder Umkehrwelle, sofern sie entweder parallel äußeren Rahmengliedern 20, 21, 22 und 23, die einen oder entgegengesetzt zu den Radien von den Quellen kastenförmigen Rost bilden. Der Rost besteht aus hölzerläuft, kann zu kolnzldenten Dehnungs- oder Scherberei- nen Gliedern, die zu kleinen Bruchstücken zerbrechen chen führen. Radial versetzte Teilchen entwickeln bei und aus dem Zielbereich herausschwimmen und daher entsprechend günstiger Wahl der Bedingungen, wenn 50 dazu beitragen, den Graben freizuhalten. Die Kastengleichzeitig zwei oder mehr Explosionsvorrichtungen anordnung wird verstärkt durch starke, zusammengegezündet werden, Spannungen, welche die kritischen setzte Balken 24 und 25, die durch den P.ost hindurch Bruchspannungen des Gesteins übersteigen, so daß das reichen und die Befestigung von Ösen 28 und 29 auf der Gestein zerbricht. einen und 30 und 31 auf der anderen Seite ermöglichen,

Die von der Vielzahl der Quellenberelche kommenden 55 an denen die Anordnung aufgenommen werden kann. Stoßwellen können reflektiert werden, um eine Überlage- Buchsen 100 für Beine sind ebenfalls an diesen Balken rung der Wellen hervorzurufen, so daß Spannungen befestigt. In der Rahmenanordnung werden sodann erzeugt werden, welche die Druck-, Spannungs- und Behälter für die umschlossenen Ladungen mittels Quer- J-' Scherfestigkeiten übersteigen und ein Zerbrechen des riegeln befestigt. Z. B. erstreckt sich am linken Ende des Gesteins verursachen. Die Wirkung besteht insgesamt 60 slnkfähigen Rostes ein Riegel 33 zwischen den Seiten 21 darin, daß durch eine genaue Anordnung der gleichzeitig und 23 zur Befestigung der Formladungen 35 an den vorgezündeten Explosionsvorrichtungen Spannungswellen gesehenen Stellen. In gleicher Weise 1st jede Gruppe von überlagert werden, die dazu fühlen, daß an der Stelle ein Fonnladungen zwischen einem Paar Querriegeln befehoher Prozentsatz an verhältnismäßig klein zerbroche- stigt. Z. B. halten die Riegel 33a und 33b eine Reihe von nem Gestein auftritt. „Gleichzeitig" kann auch als sehr 65 Sprengladungen 35a zwischen sich und im Abstand zu rasche Folge verstanden werden. den Ladungen 35, wobei die Ladungen allgemein aufein-

In Flg. 1 ist ein Meeresbodenprofil 10 mit einer vorge- ander ausgerichtet sind. Diagonale Stützriegel 37 sorgen sehenen Graben- oder Einschnitt-Linie gezeigt und damit für eine zusätzliche Starrheit des Rostes.

Gestein Ist deshalb, diesen Dehnungsfestigkeitswert zu überwinden. Dabei kann sich daraus zeigen, daß die Druckfestigkeit eines Gesteins bis zum 50fachen oder mehr der Dehnungsfestigkeit beträgt.

Druckwellen, die sich einander aus auseinander Hegenden Quellen nähern, führen zu einer Vielzahl von Koinzidenz-Bereichen, in denen Dehnungs- oder Scher-Bedtngungen möglich sind. Druckwellen, die Teilchen radial

Flg. 6 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung und Befestigung einer Sprengladung In dem Rost. Ein geformter Ladungsbehälter 35a Ist zwischen zwei Holzriegeln 33a und 336 angeordnet. Der Behälter 35a kann eine handelsübliche Form haben und umschließt einen Inneren, abwärts gekehrten Kegel, so daß ein Stoßstrahl, der durch die Zündung des Im Behälter befindlichen Sprengstoffes abwärts gerichtet Ist, entsteht. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, um den Boden des Behälters herum ein Beton-Bodenstück 38 anzuordnen. Mittels Drähten, Bolzen oder dergleichen, die In dem Beton-Bodenstück vorgesehen sind, kann der Behälter leicht an dem Rost befestigt werden. Statt dessen können auch andere, einfache Befestigungsmittel benutzt werden. Die Behälter sind Im wesentlichen an sich bekannte Vorrichtungen, die gewöhnlich aus zwei Abtellen bestehen. Das obere Abteil enthält den Sprengstoff und weist als Boden eine kegelförmige Trennwand auf. Der untere Behälter wird gewöhnlich auf Atmosphärendruck oder darunter gehalten. Eine Zündschnur oder ein Zündkabel 39 schließt an einen Im Behälter befindlichen Initialzünder oder eine Sprengkapsel an.

Die Roste können aus Abschnitten zusammengesetzt sein, die aus entsprechenden Ladungsgruppen bestehen. Hier 1st ein Rostabschnitt dargestellt, der in sieben Reihen Gruppen von fünf Sprengladungen aufweist, oder sieben Ladungen in fünf Reihen. Andere Rostabschnitte können z. B. drei Ladungen In einer Reihe und fünf Reihen Im Rostabschnitt oder z. B. eine 3x4 Anordnung oder eine andere gewünschte Anzahl aufweisen. Die Rostabschnitte können auch entlang einer kurzen oder einer langen Seite miteinander verbunden werden. Z. B. kann der Rost nach Fig. 4 mit einem gleichen Rost entlang der durch die fünf Ladungen gebildeten Reihe oder entlang der durch die sieben Ladungen gebildeten Seite gekoppelt werden, je nach der Breite des an einem Ort gewünschten Grabens. Flg. 7 zeigt drei Rostabschnitte, die miteinander verbunden sind und von denen jeder drei Reihen mit einer Gruppe von Ladungen, z. B. fünf Ladungen in einer Reihe, aufweist. Der Rostabschnitt 40 mit den Reihen 41, 42 und 43 1st gelenkig mit dem Rostabschnitt 45 verbunden, der die Sprengladungsreihen 46, 47 und 48 enthält und der wiederum mit einem Rostabschnitt 50 verbunden 1st, zu dem die Ladungsreihen 51, 52 und 53 gehören.

Diese Anordnung ist mit Gelenkverbindungen zwischen jeweils zwei Rostabschnitten versehen, da das Profil des Meeresbodens an der Einsatzstelle auf- und abgewölbt Ist und Hügel und Rinnen bildet. Vorzugswelse soll ein Graben so eben wie möglich verlaufen, und die Ladungsanordnung soll diesen Zweck fördern. Die Sprengladungsreihen 42 und 43 sind in Berührung mit der Kuppel des Hügels 55. An den Kontaktstellen führt das Eindringen der Stoßstrahlen, die bei 42a und 43u angedeutet sind, zu dem tiefsten Eindringen der Sprengladungen auf dem Rostabschnitt 40, und zwar angenähert bis zur angedeuteten Grabensohlenlinle 57. Die Sprengladungen 41 sind jedoch nicht in Kontakt mit dem Deckgestein; ihr Abstand verringert daher das Eindringen des Strahles 41a auf etwas weniger als die Eindringtiefe der Strahlen 42a und 43a. In gleicher Welse sind die Sprengladungen am Rostabschnitt 45 in Kontakt mit dem Meeresboden, und die entsprechenden Stoßstrahlen führen zu einem äquivalenten Eindringen der Strahlen aus den Sprengladungen 42 und 43. Die Sprengladungsreihen 51 und 52 des Rostabschnittes 50 sind jedoch In einer Abstandsstellung gegenüber dem Meeresboden, während die Sprengladungsreihen 53 allgemein in Berührung mit dem Boden stehen. Daher dringen die Stoßstrahlen von den Reihen 52 und 51 weniger tief ein als die Strahlen von der Sprengladungsreihe 53. Die Gesamtwirkung aus Abstand oder Kontakt führt zu einer Nivellierung des gebrochenen Gesteines entlang der Bodenlinie 57. Das Profil des Meeresbodens kann es aber auch In manchen Fällen erforderlich machen, mit ungelenkig zusammengesetzten Rostabschnitten zu arbeiten, von denen zwei oder mehrere zu einem starren Gerüst verbunden

ίο werden.

Um die günstigste Zündung der Reihen von Sprengladungen zu erreichen und damit für eine günstigste Brechwirkung zu sorgen, sollten die Sprengladungen jeder Reihe Im wesentlichen gleichzeitig gezündet werden. Zu diesem Zweck Ist eine zaumartige Anordnung der Sprengkabel vorgesehen, siehe Flg. 8, die so mit den Sprengladungen verbunden sind, daß für im wesentliche gleichzeitige Zündung der Ladungen einer Reihe gesorgt Ist. Die Anordnung, die nicht Gegenstand der Erfindung Ist, weist einen Zündkabelabschnitt 60 auf, der sich von dem Ponton aus bis zu einem Anschlußpunkt 61 für die Sprengkabelabschnitte 62 und 63 erstreckt. Der Anschluß 61 ist so ausgeführt, daß der Zündimpuls, der durch das Zündkabel läuft, aufgeteilt wird und Zündungsimpulse In den Kabeln 62 und 63 veranlaßt. Die Kabel 62 und 63 sind gleich lang, und am Verzweigungspunkt 61 sollte vorzugsweise ein Winkel von weniger als etwa 60° zwischen den zwei Leitungen liegen. Richtungsänderungen In den Zündkabeln sollten möglichst weniger als 30° Änderung betragen. Das Kabel 62 endet in einem Anschluß 65, von dem aus vier gleich lange Kabeln 66, 67, 68 und 69 zu den Ladungen 35rf, 35e, 35/und 35g laufen. Durch Verwendung von Kabelabschnitten gleicher Länge läuft der Zündimpuls In den Kabeln gleich lang und sorgt für eine Zündung der vier Ladungen Im selben Augenblick. Da die mittleren Ladungen näher zum Anschlußpunkt 65 als die zwei äußeren Ladungen liegen, sind die Leitungen 67 und 68 lose, während die Leitungen 66 und 69 gespannt liegen. Um eine Verwirrung der Leitungen zu vermelden, sind die Leitungen 69 bis 66 mit Schwimmern 70a, 706, 70c und 70a" versehen und halten sie schwimmend gespannt und auseinander. Eine entsprechende Anordnung erstreckt sich von der Anschlußstelle 75 des Kabels 63 zu den Ladungen 35g, 35A, 35/ und 35/ Die Leitungen 76,77, 78 und 79 entsprechen den Leitungen 66 bis 69, und die Schwimmer 7Oe bis 7OA den Schwimmern 70a bis 70a¹. Dies führt zu einem Redundanz-System für die mittlere Sprengladung 35g und kann weiter zurück zur nächsten Reihe der Sprengladungen entweder als ein Zweikabel- oder als ein Elnzelkabel-System, je nach Wunsch, geführt werden. Ein Spanndraht 80 1st am Rost befestigt, und erstreckt sich vom vorderen äußeren Querholz 20 bis zu einem Verbindungsstück 82 am Zündkabel 60, wodurch die mechanische Spannung in den Zaumabschnitten entlastet wird, die sich von dem Anschluß 61 zu den Ladungen erstrecken. Dadurch wird auch dazu beigetragen, daß der aus den Sprengkabeln gebildete Zaum sich nicht verwirrt. Zwischen den Ladungsreihen erstrecken sich gleiehe Längen von Zündkabeln, so daß Reihe nach Reihe in Reihenfolge abgetan werden kann.

Fig. 9 zeigt ein Redundanz-System, bei welchem zwei Zündkabel an Sprengkapseln für jede Sprengladung befestigt sind. Dadurch wird ein Unterstützungssystem geschaffen, das die Zündung jeder Ladung gewährleistet. In diesem Fall Ist ein Einzel- oder Doppelkabel 84 durch ein Anschlußstück 87 mit zwei Kabelpaaren 85 und 86 fest verbunden. Dadurch wird der Zündimpuls, der

durch das Kabel 84 In die Kabel 85 und 86 läuft, aufgeteilt. Eine Zündleitung 88 Ist mit einem Kabel des Paares 85 verbunden und seinerseits In die Zündleitungen 89 und 90 aufgeteilt, von denen die Leitung 90 zur Ladung 35n und die Leitung 89 zur Ladung 35m geht. Im weiteren Verlauf geht von dem Kabelpaar 85 eine zweite Leitung 91 ab und verzweigt sich Ihrerseits In die Leitungen 92 und 93, von denen die Leitung 93 zur Sprengladung 35m und damit die zweite zu dieser Ladung gehende Leitung bildet, während die Leitung 92 an die Sprengladung 351 anschließt. Noch ein Stück welter entlang dem Kabelpaar 85 geht eine Leitung 94 ab und Ist mit der Ladung 351 verbunden, so daß diese Sprengladung an einem Paar Zündleitungen angeschlossen ist. Das Kabelpaar 85 geht dann welter bis zur Zündladung 35Ar. Die Leitungen erstrecken sich von jeder Sprengladungsreihe zur nächsten, an diese anschließende Sprengladungsreihe. Dadurch ergibt sich ein Redundanz-System für jede Ladungsgruppe. Die von dem Anschluß 87 zu jeder Ladung gehenden Zündkabel sind gleich lang, so daß der Zündimpuls gleichmäßig zu den einzelnen Ladungen In jeder Reihe läuft und eine Im wesentlichen gleichzeitigen Explosion der Ladungen der ersten Reihe und danach in Reihenfolge in jeder Ladungsreihe ermöglicht. Das Paar Zündkabel 86 1st in gleicher Welse zu den Ladungen auf der anderen Hälfte des Rostes verzweigt. Ein Spanndraht 97 Ist am Rost und an dem Zündkabel 84 befestigt und bildet ein Mittel, um die Kabel Im wesentlichen stramm und verwirrungsfrei zu halten und eine Beschädigung der Anschlußpunkte zu vermeiden. Schwimmer können ebenfalls noch mitbenutzt werden, um die Leitungen gespannt zu halten, wenn zu erwarten ist, daß sich die Ladungsanordnung etwas dreht.

In vielen Fällen müssen die Roste auf seitlich abfallenden Unterwasserhügeln angeordnet werden, so daß die eine Seite In Berührung mit dem Hügel und die andere Seite, falls der Rost horizontal gehalten werden soll, über dem Abhang des Hügels sich erstreckt. Zur Erzielung günstigster Ergebnisse sollte der sinkfähige Rost Im wesentlichen zur Zündung der Ladungen horizontal gehalten werden. Zu diesem Zweck kann ein Rost mit an sich bekannten, In der Höhe einstellbaren Ständern versehen werden.

Zur wirtschaftlichen Erstellung des gewünschten Grabens 1st das genaue Aufsetzen der Ladungsgruppe besonders wichtig. Die Ladungen müssen, siehe Fig. 1 bis 3, zur Erreichung der Höchstwirkung genau klassiert werden, besonders, falls Schüsse aufeinander gesetzt werden sollen. Die sinkfähigen Roste werden zum Einsatzpunkt mit Schiffen oder Schwimmpontons befördert. Zur Aufnahme des Rostes wird ein Kran verwendet, der den Rost über Bord des Pontons schwenkt und Ihn Ins Wasser setzt.

Auf einem Leichter oder Ponton 110, siehe Flg. 10 und 11 ist ein Kran 111 mit einem Seil 112 angeordnet, das ein Gehänge 113 zur Befestigung an einem sinkfähigen Rost 114 hält, auf dem die Ladungspatronen, wie oben erwähnt, befestigt sind. Eine Führungsleitung 115 von dem Leichter 110 zum Rost bildet ein Mittel zur Steuerung des Rostes. Zur Zündung der Sprengladungen geht von dem Leichter zum Rost eine Zündkabel-Leitung 116. Die auf dem Rost sitzenden Ladungen werfen an der vorgesehenen Stelle entlang der Linie 118, die der vorgesehenen Graben-Mittellinie entspricht, auf den Boden 117 herabgelassen.

Der Leichter ist an seiner Stelle verankert und wird vorzugsweise durch vier oder mehr Anker, je nach den Strömungen, Gezeiten und Wind usw. gehalten. Der Leichter kann durch Vermessung, einschließlich durch Anwendung einer Laserstrahl-Anordnung, durch Einsatz von Vermessungsinstrumenten vom Strand aus, durch Sonar-Triangulatlon von festliegenden Sonar-Generatoren usw. genau in seiner Verankerung eingemessen werden. Wo In Sichtweite gearbeitet wird, können Vermessungsinstrumente, Laserstrahlen usw. verwendet werfen. Falls jedoch der Leichter von der Küste zu weit entfernt

ίο ist und Sichtlinien nicht anwendbar sind, können mit festen Sonar-Statlonen und üblicher Himmelsnavigation gearbeitet werfen.

Nachdem der Leichter eingerichtet worden 1st, wird er als Basis zum Einsetzen des Rostes benutzt. Der Rost wird pendelartig vom Kran ausgeschwenkt und zum Meeresboden herabgelassen. Strömungen, Gezeiten, usw. beeinflussen den Rost, sobald er im Wasser ist, und bewegen ihn in Richtung der Kraft. Bei genügender Annäherung an den Boden gehen die Strömungen, Gezeiten usw. praktisch auf Null zurück, so daß der Rost pendelartig in eine senkrechte Lage des Halteseiles einschwingt. Das Seil (oder die Seile), die den Rost halten, ist bzw. sind zu dünn für eine Beeinflussung und hängen im wesentlichen senkrecht. Die Linie des Seiles 112 kann, falls erwünscht, leicht durch Benutzung eines Laser-Generators 120 am Strand 121 auf die Mittellinie des Grabens ausgerichtet werfen.

Ein Empfänger oder Reflektor 123 auf dem Leichter kann zur Ausrichtung des Leichters oder des Seiles benutzt werfen. Ein Laser-Strahl kann ohne Schwierigkeiten auf dem Leichter aufgenommen werfen, und es ist erkennbar, wenn das Seil den Strahl unterbricht. Dies ermöglicht ein sehr genaues Einsetzen des Rostes. Auch kann ein reflektierter Laser-Strahl benutzt werfen, um den Leichter entlang der Grabenlinie einzurichten und den Abstand des Leichters entlang der Linie zu messen. Nach genauer Einrichtung wirf der Rost auf den Boden herabgelassen, die Leinen gelöst und der Leichter für den Sprengvorgang zurückgezogen. Das Sprengkabel kann von dem zurückgezogenen Leichter entsprechend nachgesetzt werfen, oder es kann ein Floß mit Zündung über drahtlose Auslösung benutzt werfen, usw.

Der Ort des Leichters und des Halteseiles für den Rost kann durch Triangulation genau bestimmt werfen. Vermessungselnrlchtungen 130 und 131 an der Küste 121 blicken auf den Zielpunkt 132 auf dem Leichter 110 und ermöglichen Ablesungen für die Triangulation. Drahtlose Verbindungen zw'schen den Punkten ermöglichen die schnelle Übertragung von Informationen für die Elnrlchtung. Der Leichter kann mit einer Genauigkeit von wenigen Zoll unter Benutzung von Kraftwinden an den Ankersellen ausgerichtet werfen, wobei z. B. Ankerseile nach der einen Seite abgelassen und von der anderen Seite aufgenommen werfen. Falls erforderlich, können Vermessungsspezlallsten und/oder Radar eingesetzt werfen.

Bei einer Erprobung des Systems in einer Bucht mit Gezeiten-Unterschieden von durchschnittlich etwa 9 m wurden Roste mit Ladungsanordnungen im 5x7 und 3 χ 7 Muster verwendet, um einen Graben herzustellen, der etwa 400 m lang ist. Die Roste wogen über etwa 9 000 kg. Die Roste schwangen stark in der 9 bis 15 km/h betragenden Strömungen und her, bei Annäherung an den Boden gingen, sie jedoch In eine nahezu vertikale Ausrichtung über. Bei Seegangshöhen von etwa 1,5 bis 4,5 m wurden die Roste mit einer Genauigkeit von 5 bis 10 cm auf das Ziel aufgesetzt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Brechen von Gestein zur Herstellung eines Im wesentlichen ebenen Grabens auf unebenem Meeresboden unter Verwendung von Sprengstoff, der In Ladungsgruppen, die jeweils mehrere gleich große Ladungen enthalten, entlang der vorgesehenen Grabenlinie auf den Meeresboden gebracht und abgetan wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsgruppen vertikal auf den Boden herabgelassen und dort im wesentlichen horizontal anschließend an die Oberfläche des zu brechenden Gesteins aufgestellt werden, wobei die in Berührung mit der Oberfläche befindlichen Ladungen eine tiefere Brechwirkung als die mit Abstand von der Fläche liegenden Ladungen erzielen.

2. Ladungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Rost aus mehreren, im wesentlichen gleichen, miteinander verbundenen Abschnitten, auf denen die einzelnen, einander gleichen Ladungen in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (40, 45, SO) gelenkig verbunden sind.

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