DE2364340C3

DE2364340C3 - Procedure for blasting

Info

Publication number: DE2364340C3
Application number: DE2364340A
Authority: DE
Inventors: Jakob 8021 Baierbrunn Oberpriller
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2364340A1; AU7660774A; DE2364340B2; ES432852A1; ATA985974A; FR2255574A1; CH581776A5; NO142724B; BR7410626D0; AT334802B; NO142724C; NO744585L; FR2255574B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sprengen von schwer zerteilbaren Materieeinheiten, wie Felsen, Betonbauten und Gesteinsschichten, bei dem in die zu sprengenden Materieeinheiten Sprenglöcher eingebracht und mit Wasser gefüllt werden.The invention relates to a method for blasting units of matter that are difficult to divide, such as rocks, Concrete structures and rock layers in which blast holes are made in the units of matter to be blasted and filled with water.

Felsen, Betonbauten, Gesteinsschichten und andere schwer zerteilbare Materieeinheiten werden bekanntlich mit explosiven Sprengmitteln, wie Dynamit, gesprengt. Das Sprengmittel wird hierbei in vorgebohrte Löcher eingebracht und durch eine Zeit- oder Fernzündung gezündet. Derartige Sprengungen sind stets mit starken Erschütterungen der Umgebung verbunden, wobei oft einzelne abgesprengte Teile abgeschleudert werden.Rocks, concrete structures, layers of rock and other units of matter that are difficult to divide become known blasted with explosives such as dynamite. The explosive is here in pre-drilled Holes made and ignited by a timer or remote ignition. Such explosions are always associated with strong vibrations of the environment, with individual parts being blown off be thrown off.

In der heutigen Bautechnik werden Anwendungsfälle für Sprengungen immer häufiger, bei denen Erschütterungen der Umgebung unter allen Umständen vermieden werden müssen. Beispielsweise ist es nicht möglich, beim Untertagevortrieb von Untergrundbahnschächten oder Straßentunneln unterhalb von Gebäuden mit den üblichen Explosivsprengungen zu arbeiten, da hierbei Gebäudeschäden zu befürchten sind. Auch Explosivsprengungen über Tage können in der Nähe von Gebäuden, Straßen oder Eisenbahnlinien nur mit äußerster Vorsicht und unter umfangreichen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden.In today's construction technology, applications for explosions are becoming more and more common, in which vibrations environment must be avoided at all costs. For example, it is not possible when driving underground railway shafts or road tunnels underneath buildings with the usual explosive blasting, as this is to be feared building damage. Also explosive explosions Above ground can only be used with extreme caution and under extensive safety precautions in the vicinity of buildings, roads or railway lines be performed.

Zur Vermeidung von Explosivsprengungen ist aus der US-PS 4 97 513 bereits ein Sprengverfahren bekannt, bei dem Felsen oder Gesteinsschichten mit Hilfe der Ausdehnung einer Flüssigkeit gesprengt werden sollen. Dabei ist vorgesehen. Wasser in ein BohrlochIn order to avoid explosive detonations, a blasting method is already known from US Pat. in which rocks or strata are to be blasted with the help of the expansion of a liquid. It is provided. Water in a borehole

ίοίο

einzuleiten und zu erhitzen. Zwar kann auf diese Weise eine Explosivsprengung vermieden werden, jedoch ist leicht einzusehen, daß ein solches Verfahren mit einem erheblichen Energieaufwand verbunden ist.initiate and heat. Although this can be done an explosive detonation can be avoided, however, it is easy to see that such a procedure with a considerable expenditure of energy is connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sprengverfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem weder Erschütterungen der Umgebung auftreten noch das Abschleudern von abgesprengten Teilen zu befürchten ist und mit dem Materieeinheiten kostengünstig und auf vorherbestimmbare Weise gefahrlos zerteilt werden können.The invention is based on the object of providing a blasting method of the type mentioned at the beginning develop in which neither vibrations of the environment occur nor the throwing off of Blasted off parts is to be feared and with the units of matter inexpensive and predictable Way can be safely divided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wasser durch Wärmetausch mit einem verflüssigten Gas, vorzugsweise flüssigem Stickstoff, zum Gefrieren gebracht wird.This object is achieved in that the water by heat exchange with a liquefied gas, preferably liquid nitrogen, is brought to freeze.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die bekannte Anomalie des Wassers, die in einer Herabsetzung der Dichte beim Obergang in den festen Aggregatzustand und damit einer Volumenvergrößerung besteht (siehe Lexikon der gesamten Technik von Otto Lueger, 1904, S.260), ausgenutzt. Unmittelbar nach dem Gefrieren der in den Sprenglöchern stehenden Wassersäulen treten bei diesem Verfahren Risse in den zu sprengenden Materialien auf, die zu einer erschütterungsfreien, nicht explosiven Teilung der Materieeinheiten führen. Das erfindungsgemäSe Verfahren eignet sich somit hervorragend zur Sprengung von Felsen, Betonbauten und Gesteinsschichten in Umgebungen, die durch eine konventionelle Explosiv-Sprengung stark gefährdet wären. Als Kältemittel zum Gefrieren des Wassers eignen sich besonders verflüssigte Gase mit sehr tiefem Siedepunkt, beispielsweise Stickstoff. Infolge der sehr tiefen Temperatur eines solchen Flüssiggases wird durch Wärmetausch mit dem sich in den Sprenglöchern befindlichen Wasser ein schnelles und wirkungsvolles Einfrieren erzielt.In the method according to the invention, the known anomaly of the water, which results in a reduction the density during the transition to the solid state of aggregation and thus an increase in volume exists (see Lexicon of Entire Technology by Otto Lueger, 1904, p.260). Direct After the freezing of the water columns standing in the blast holes occur in this process Cracks in the materials to be blasted, leading to a vibration-free, non-explosive division of the Lead units of matter. The method according to the invention is therefore outstandingly suitable for blasting of rocks, concrete structures and layers of rock in environments that are caused by conventional explosive blasting would be seriously endangered. Liquefied refrigerants are particularly suitable as refrigerants for freezing the water Gases with a very low boiling point, such as nitrogen. As a result of the very low temperature of a Such liquefied gas is absorbed by heat exchange with the water in the blast holes quick and effective freezing achieved.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn durch die Art der Zuführung des das Wasser zum Gefrieren bringenden Kältemittels dafür gesorgt wird, daß die einzufrierenden Wassersäulen von der öffnung der Sprenglöcher her eingefroren werden. Auf diese Weise bildet sich am Eingang der Sprenglöcher sofort ein Eispropfen, der ein späteres Herausschieben der Eissäule aus dem Sprengloch verhindert.It is particularly advantageous if, by the type of supply, the water freezes Refrigerant ensures that the columns of water to be frozen come from the opening of the blast holes be frozen. In this way, an ice plug immediately forms at the entrance to the blast holes, which is a prevents the ice pillar from being pushed out of the blast hole later.

Zweckmäßigerweise werden hierzu Rohre oder Behälter in die mit Wasser gefüllten Sprenglöcher eingesenkt, durch welche das Flüssiggas hindurchgeleitet wird.For this purpose, pipes or containers are expediently inserted into the blasting holes filled with water sunk through which the liquid gas is passed.

Bei größeren Sprengungen werden die Sprenglöcher, wie vom Explosivsprengen her bekannt, als Lochreihe entlang einer vorgegebenen Sprenglinie angeordnet, mit Wasser gefüllt und mit den Wärmetauschvorrichtungen bestückt. Durch gleichzeitiges Einleiten von Flüssiggas in alle Rohre oder Behälter von einem zentralen Flüssiggastank her wird eine erschütterungsfreie Zerteilung des Materials auch entlang größerer Sprenglinien erzielt.For larger explosions, the blast holes are known as a row of holes, as is known from explosive blasting arranged along a predetermined blast line, filled with water and with the heat exchange devices equipped. By introducing liquid gas into all pipes or containers from one at the same time A central liquid gas tank ensures a vibration-free division of the material, even along larger ones Score lines.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist vorteilhafterweise einen langgestreckten, in die Sprenglöcher einsenkbaren Behälter auf, der in Höhe der Sprenglochöffnungen erweitert ist und einen Zuleitungs- und einen Ableitungsstutzen aufweist. Hierbei ragt die Wandung des engeren Behälterteils in den weiteren Behälterteil von unten her hinein, wobei der Zuleitungsstutzen seitlich am oberen Teil des weiteren Behälterteils angebracht und mit einem Flüssiggasbehälter verbunden ist Bei Verwendung dieser Vorrichtung setzt der Gefrierpro-An apparatus for performing the method according to the invention advantageously has a elongated container, which can be lowered into the blast holes, at the level of the blast hole openings is expanded and has a supply and a discharge nozzle. The wall of the protrudes narrower part of the container into the further part of the container from below, with the feed pipe at the side attached to the upper part of the further container part and connected to a liquefied gas container is Bei Using this device, the freezing pro-

ζ?ß von der öffnung der Sprenglöcher her ein.ζ? ß from the opening of the blast holes.

Als eine andere Vorrichtung eignet sich auch eine Rohrwendel mit gerader, durch die Mitte de-.- Wendel verlaufender Rückführung, die in die Sprenglöcher paßt Eine solche Rohrwendel ist mit demjenigen Rohrende, das in den wendeiförmigen Teil mündet, an einem Flüssiggasbehälter angeschlossen. Hierdurch wird ebenso erreicht, daß die Wassersäule im Sprengloch von der öffnung her eingefroren wird.Another suitable device is a coiled tubing with a straight, de -.- helix through the middle running return that fits into the blast holes. which opens into the helical part, connected to a liquid gas tank. This will also achieves that the water column in the blast hole is frozen from the opening.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Hierzu zeigen die F i g. 1 und 2 zwei verschiedene Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgimäßen Verfahrens. In der F i g. 3 ist eine Anordnung zum Sprengen größerer Materieeinheiten dargestelltFurther details of the invention are based on the exemplary embodiments shown schematically in the figures described. To this end, FIGS. 1 and 2 two different devices for implementation of the method according to the invention. In FIG. 3 is an arrangement for blasting larger units of matter shown

In F i g. 1 ist in einem zu zerteilenden Granitblock 1 ein mit Wasser gefülltes Sprengloch 2 eingebracht Im Sprengloch 2 ist eine Rohrwendel 3 mit gerader Rückführung 4 angeordnet, deren Wendellänge etwa der Sprenglochtiefe entspricht Das wendeiförmige Ende 5 der Rohrwendel 3 ist über eine Rohrleitung 6 mit einem Flüssiggasbehälter 7 verbunden. Durch Öffnen des Ventils 8 wird durch Überdruck Flüssiggas über die Rohrleitung 6 in die Rohrwendel 3 gefördert, aus der es über die gerade Rückführung 4 teilweise und, vor allem anfangs, gasförmig am geraden Rohrende austritt.In Fig. 1, a blast hole 2 filled with water is made in a granite block 1 to be divided Blast hole 2 is a coiled tubing 3 with a straight return 4, the length of which is approximately corresponds to the depth of the explosive hole. The helical end 5 of the coiled tubing 3 is connected to a pipe 6 a liquefied gas container 7 connected. By opening the valve 8 is liquid gas over the overpressure Pipeline 6 is conveyed into the coiled tubing 3, from which it is partially and, above all, via the straight return line 4 initially, exits in gaseous form at the straight pipe end.

Bei einem Sprengversuch mit der Vorrichtung gemäß F i g. 1 war der Durchmesser des Sprenglochs 2 im Granitblock 1 50 mm. Die Rohrwendel 3 war aus einem 18/8CrNi-Stahlrohr hergestellt Als Kältemittel wurde flüssiger Stickstoff verwendet Bei der Durchführung des Versuchs bildete sich zunächst im Bereich der öffnung des Sprenglochs 2 ein Eispfropfen, da der flüssige Stickstoff aufgrund seiner Einleitung in das wendeiförmige Rohrende zuerst das Wasser am oberen Ende der Wassersäule zum Gefrieren brachte. Wenige Minuten nach öffnen des Ventils 8 trat unter einem knirschenden Geräusch ein Riß mit einer Bruchfläche parallel zur Sprenglochachse auf. Durch leichtes Anklopfen fiel der Granitblock 1 auseinander.In an attempt to blast with the device according to FIG. 1 was the diameter of the blast hole 2 in Granite block 1 50 mm. The coiled tubing 3 was made from an 18/8 CrNi steel tube liquid nitrogen used When carrying out the experiment initially formed in the area of the opening of the blast hole 2 a plug of ice, as the liquid nitrogen due to its introduction into the helical pipe end first made the water freeze at the top of the water column. Few Minutes after opening the valve 8, a crack with a fracture surface occurred with a grinding noise parallel to the blast hole axis. Granite block 1 fell apart with a light knock.

In Fig.2 ist eine weitere, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt Hier ist in einem in einen Betonblock 11 eingebrachten und mit Wasser gefülltem Sprengloch 12 ein langgestreckter Behälter 13 angeordnet, der in HöheIn Fig.2 is another, to carry out the A device suitable for the method according to the invention is shown here in a concrete block 11 introduced and filled with water blast hole 12 an elongated container 13 is arranged, the height

der öffiiung des Sprenglochs 12 eine Erweiterung 14 aufweist Die Wandung des engeren Behälterteils ragt hierbei von unten her in den weiteren Bebälterteil 14' hinein. Am oberen Ende des Behälters 13 befindet sich ein Zuleitungsstutzen 15 und ein Ableitungsstutzen 16.the opening of the blast hole 12 is an enlargement 14 The wall of the narrower container part protrudes from below into the further container part 14 ' into it. At the upper end of the container 13 there is a supply connection 15 and a discharge connection 16.

ίο Der Zuleitungsstutzen 15 ist derart seitlich an dem erweiterten Behälterteil 14 angebracht daß das an den Flüssiggasbehälter 17 über das Ventil 18 und die Zuleitung 19 kommenden Flüssiggas zuerst in den weiteren Behälterteil 14 eintritt und erst nach einigerίο The supply stub 15 is so laterally on the extended container part 14 attached that the to the liquid gas container 17 via the valve 18 and the Feed line 19 coming liquid gas first enters the further container part 14 and only after some

i'> Zeit in den engeren Teil überfließt Hierdurch wird erreicht daß sich bei der Durchführung der Sprengung zuerst an der öffnung des Sprenglochs 12 ein Eispfropfen bildet der später ein Herausschieben der Eissäule verhinderti '> time overflows into the narrower part as a result achieves that when the blast is carried out, a first occurs at the opening of the blast hole 12 Ice plugs form which later prevent the ice column from being pushed out

2(i Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen sind auch verwendbar, wenn die Sprenglöcher nicht senkrecht angeordnet werden können. Hierzu werden die Sprenglöcher 2,12 mit einer Dichtung versehen, die ein Herausfließen des Wassers verhindert Durch diese2 (i The devices shown in Figs can also be used if the blast holes cannot be arranged vertically. To do this will be the blast holes 2.12 provided with a seal that This prevents the water from flowing out

t > Dichtungen sind Rohre hindurchgeführt, durch die das Wasser in die Sprenglöcher gedrückt wird. Außerdem besitzen die Dichtungen Durchführungen, für die das Kältemittel führenden Rohrleitungen. t > Seals are passed through pipes through which the water is pressed into the blast holes. In addition, the seals have bushings for the pipes carrying the refrigerant.

In F i g. 3 ist ein größerer Felsblock 21 dargestellt, derIn Fig. 3 shows a larger boulder 21 which

κι entlang einer vorgegebenen Sprenglinie 22 geteilt werden soll. Hierzu wird eine Vielzahl von Sprenglöchern 23 als Lochreihe in den Feisblock 21 eingebracht, mit Wasser gefüllt und mit Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,κι divided along a predetermined split line 22 shall be. For this purpose, a large number of blast holes 23 are made as a row of holes in the Feisblock 21, filled with water and equipped with devices for carrying out the method according to the invention,

π beispielsweise Rohrwendeln der in F i g. 1 dargestellten Art, bestückt Die Rohrleitungen 24 für die Zuführung des Flüssiggases sind in eine Hauptleitung 25 zusammengeführt, die mit einem zentralen Flüssiggastank 26 verbunden ist Mit einem Ventil 27 kann das Wasser inπ, for example, coiled tubing of the type shown in FIG. 1 shown Type, equipped The pipes 24 for the supply of the liquid gas are brought together in a main line 25, which is connected to a central liquid gas tank 26. With a valve 27, the water can be in

ίο allen Sprenglöchern 23 gleichzeitig eingefroren und damit eine Zerteilung des Felsblocks 21 entlang der Linie 22 herbeigeführt werden.ίο all blast holes 23 frozen at the same time and so that a division of the boulder 21 along the line 22 can be brought about.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for blasting hard-to-split units of matter, such as rocks, concrete structures and Rock layers in which blast holes are made in the units of matter to be blasted and with Water are filled, characterized in that the water by heat exchange is brought to freeze with a liquefied gas, preferably liquid nitrogen.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the columns of water to be frozen frozen from the opening of the blast holes will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquefied gas by in The water-filled blasting holes are introduced into pipes or containers.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquefied gas is fed from a central liquid gas tank to all blast holes at the same time.

5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized through an elongated container (13) which can be lowered into the blast holes (12) and which is at the level of the Blast hole openings are enlarged (14) and a supply line (15) and a discharge connection (16) having, the wall of the narrower container part protruding into the further container part (14) and the supply connection piece (15) attached to the side of the upper part of the further container part (14) and with a liquid gas tank (17) is connected.