DE2460995C2 - Verfahren zum Einbringen von nichtpatronierten schlammförmigen Sprengstoffen in Bohrlöcher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den im Oberbegriff des Anspruchs 1 festgelegten Gegenstand.

Schlammförmige Sprengstoff oder Slurries, nachstehend kurz als Schlammsprengstoff bezeichnet, haben neben der Tatsache, daß sie kein Sprengöl enthalten, den großen Vorteil, daß man sie lose, d. h. nichtpatroniert in Bohrlöcher einbringen und dann den vollen Bohrlochquerschnitt ausnutzen kann und somit praktisch eine 100%ige Ladedichte erreicht. Der bei patronierten Sprengstoffen notwendigerweise vorhandene Luftraum zwischen Patrone und Bohrlochwandung, durch den ein großer Teil der Sprengwirkung des Sprengstoffes verlorengeht, fallt bei Verwendung loser Schlammsprengstoffe fort. Dadurch kann die Zahl der für einen Sprengvorgang notwendigen Bohrlöcher und damit die Bohrzeit ganz wesentlich reduziert und die Leistung gesteigert werden.

Der im Unter- und Übertagebau überwiegende Bohrlochdurchmesser liegt bei kleinkalibrigem Bohren zwischen 28 und 41 mm, der Patronendurchmesser zwischen 22 und 33 mm. Der jetzt überwiegende Bohrlochdurchmesser würde also ausreichen, um bis zu etwa 50% an Bohrmetern und damit Bohrzeit einzusparen, wenn man Schlammsprengstoffe nichtpatroniert in die Bohrlöcher einfach und zuverlässig einbringen kann, was eine erhebliche Leistungssteigerung vor Ort zur Folge hätte. Dadurch wäre dann z. B.

die Wirtschaftlichkeit von Streckenvortriebsmaschinen im Stollen- und Tunnelbau und bei Streckenauffahrungen im Untertagebau noch mehr in Frage gestellt Auch die z. B. vom Steinkohlenbergbau angestrebte Beschaffurig von Bohrwagen mit lafettengeführten schweren Bohrhämmern, mit deren Hilfe man größere Bohrlochdurchmesser zur Aufnahme von Pattonen größeren Kalibers herstellen kann, wäre nicht notwendig.
Schlammsprengstoffe, die auch in Bohrlöchern

ίο kleineren Durchmessers detonieren, gibt es inzwischen. Für ihren Einsatz bedarf es aber einer geeigneten Anwendungstechnik. Hierfür ist beispielsweise gemäß der DT-OS 23 00 933 eine Bohrlochladevorrichtung vorgesehen, bei welcher der Schlammsprengstoff mittels einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe, die von einem luftbetätigten Motor angetrieben wird, aus einem Vorratstrichter angesaugt und über einen Transport- und Ladeschlauch in das Bohrloch eingebracht wird. Die Kolbenpumpe weist zwei Rückschlagventile auf, deren Verschlußkugeln vom fließenden Schlammsprengstoff selbst aus der Offen- in die Geschlossenstellung und umgekehrt verschoben werden. Außerdem sieht diese Vorrichtung noch die gesonderte Einleitung eines Zusatzstoffes in den Schlammsprengstoff vor. Alle Fördervorgänge werden durch Druckluft gesteuert bzw. bewirkt. Diese Vorrichtung ist relativ kompliziert aufgebaut und dementsprechend empfindlich beim Einsatz vor Ort bzw. nur sehr umständlich zu handhaben. Der Schlammsprengstoff wird hierbei durch die verhältnismäßig schnelle Kolbenbewegung und die beiden Rückschlagventile stark mechanisch beansprucht, was gefährlich sein kann. Ein wesentlicher weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß aus der Kolbenpumpe, und hier insbesondere aus den Rückschlagventilen, nach Beenden des Ladevorgangs der restliche Schlammsprengstoff, wenn überhaupt, nur mit sehr großem Aufwand entfernt werden kann. Diese Sprengstoffreste sind aber nach Verdunsten des Wassers, d. h. im trockenen Zustand gefährlich, da sie leicht versehentlich zur Detonation gebracht werden können. Abgesehen davon können die angetrockneten Sprengstcffreste unter Umständen aber auch das einwandfreie Schließen der Rückschlagventile verhindern, so daß beim Förderhub der Kolbenpumpe der

•»5 Schlammsprengstoff nur zum Teil in den Transportschlauch hineingedrückt und zum anderen Teil wieder in den Vorratstrichter zurückgefördert wird, wodurch zum einen der Aufwand für das Fördern selbst vergrößert und zum anderen eine Kontrolle der in das Bohrloch eingebrachten Menge Schlammsprengstoff erschwert wird. Diese Lösung stellt daher in der Praxis nicht zufrieden.

Aus der DT-AS 16 46 318 ist es weiterhin bekannt, Schlammsprengstoffe aus einem Druckbehälter mittels Druckluft in das Bohrloch hinein zu fördern. Hierbei kommt es aber, wie sich in der Praxis gezeigt hat, irsbesondere bei annähernd leerem Druckbehälter vor, daß sich die Druckluft am Schlammsprengstoff vorbeidrückt, so daß in das Bohrloch sowohl der Schlammsprengstoff als auch ein Teil der Druckluft eintritt. Beim Austreten dieser Druckluftblasen aus dem Ladeschlauch entspannen sie sich sehr schnell, wodurch es besonders bi;i verhältnismäßig kleinen Bohrlochdurchmessern, aus denen Luft nicht ungehindert genug abströmen kann, zu

*>5 einem Verspritzen des Schlammsprengstoffes kommt. Die angestrebte Dosierung der in das Bohrloch eingebrachten Sprengstoffmenge läßt sich dann aber nur schwer unter Kontrolle halten. Aus Sicherheitsgrün-

den ist im Steinkohlenbergbau ein Verspritzen von Sprengstoff auf keinen Fall zulässig. Nachteilig bei diesem Verfahren ist außerdem, daß eine Übersicht über den noch im Druckkesselgerät vorhandenen Schlamnisprengstoff während des Ladevorganges nur nach vorherigem Ablassen des Preßluftdruckes und nachfolgendem öffnen des Deckels mögL'ch ist Auch dieses Verfahren stellt daher in der Praxis nicht zufrieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Einbringen von losen Schlamms£.reng- ι ο stoffen in Bohrlöcher, insbesondere im Untertagebergbau, die verstehend angeführten Nachteile zu vermeiden, so daß auf einfachste und unkomplizierte Art gewährleistet ist, daß die Sprengstoffmenge pro Bohrloch dosierbar ist, kein Sprengstoff verspritzt und die verbrauchte Gesamtmenge möglichst genau registriert werden kann. Das hierfür verwendete Ladegerät selbst sollte möglichst leicht, in den Abmessungen klein, gegen mechanische Einwirkungen unempfindlich und unkompliziert in der Bedienung sein. Den besonderen Verhältnissen des Untertagebergbaues muß dabei Rechnung getragen werden.

Diese Aufgabe wird gemäß den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Das Druckgefäß stellt ein in sich geschlossenes System dar, das nur zum Einfüllen des losen Sprengstoffs geöffnet wird. Zweckmäßigerweise ist es so bemessen, daß der Preßraum gerade die im Untertagebergbau übliche in Transportbehältern abgepackte Sprengstoffmenge bzw. ein ganzzahliges Vielfaches davon aufnehmen kann. Das Verhältnis von Innendurchmesser zur Höhe des Druckgefäßes beträgt vorzugsweise zwischen 1 :1 und 1 :5, insbesondere zwischen 1 :1,5 und 1 :3. Der Mantel des Druckgefäßes ist im Hinblick auf die axiale Verschiebbarkeit des Kolbens mit einer zylindrischen Innenfläche und vorzugsweise auch mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, während die Stirnflächen und eventuelle andere vom Kolben nicht berührte Flächenabschnitte jede andere Form haben können, die sich im Einzelfall als vorteilhaft erweist. Der Kolben «o selbst ist vorzugsweise mit wenigstens einem Dichtungsring versehen.

Der Kolben kann grundsätzlich über eine aus dem Druckgefäß herausragende Kolbenstange mechanisch oder auch beispielsweise mittels Druckluft pneumatisch -»5 angetrieben werden. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist statt dessen jedoch gemäß Anspruch 2 ein hydraulischer Antrieb des als Trennkörper ausgebildeten Kolbens vorgesehen. Der Trennkörper schwimmt dabei zwischen der im Schubraum befindlichen Flüssig- "'" keit und dem Sprengstoff innerhalb des Preßraumes und dichtet beide Räume einwandfrei gegeneinander ab. Der hydraulische Vorschub ermöglicht eine sehr einfache konstruktive Ausführung des beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Ladegeräts. Gegenüber dem pneumatischen Vorschub besteht insbesondere der Vorteil, daß ein mit Wasser oder beispielsweise einer ölemulsion unter Druck gesetztes Gerät im Gegensatz zu Druckgefäßen, die mit Preßluft betrieben werden, nicht den im Untertagebergbau besonders &< > strengen Sicherheitsbestimmungen für Preßluftbehälter unterliegt.

Gemäß dem in Anspruch 3 angegebenen weiteren Vorschlag der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen, die Bewegung des Kolbens oder Trennkörpers bei ^b5 mechanischem oder pneumatischem Antrieb mittels des Hineinschiebens der Kolbenstange in das Druckgefäß, eines Schleppstabes mit Skala o. dgl. ?ii kontrollieren.

Bei hydraulischem Vorschub kann diese Kontrolle besonders einfach über eine Mengenmessung der in den Schubraum eingeleiteten Flüssigkeit erfolgen. Daraus ergibt sich die geforderte Dosierungskontrolle je Bohrloch und die Registriermögüchkeit der verbrauchten GeEamtsprengstoffmenge.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem schematisch dargestellen Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses nachstehend noch näher erläutert Dabei wird von einem Ladegerät mit Wasservorschub ausgegangen, da an den Verwendungsorten von Sprengstoffen praktisch immer Druckwasser zur Verfügung steht

In dem zylindrischen Druckgefäß 1 befindet sich der schwimmende Trennkörper 2, der den Schubraum 3 vom Preßraum 4 trennt und beide gegeneinander mittels der Dichtungen 5 einwandfrei abdichtet. Am unteren Ende des Schubraumes 3 sind das Wasserzulaufventil 6 und das Wasserablaufventil 7 angebracht. Das Druckminderventil 8 sorgt für einen konstanten einstellbaren Wasserdruck im Schubraum 3. Der Wassermengenmesser 9 erlaubt die Kontrolfe der zufließenden Wassermenge und damit auch der abfließenden Sprengstoffmenge. Im oberen Teil des Ladegerätes befindet sich das Entlüftungsventil 10 und die Austragsöffnung 11 für den Sprengstoff. Das Druckgefäß 1 ist an seiner Einfüllöffnung 12 mit dem Deckel 13 verschlossen, der hier mittels nicht gezeigter Schrauben am Gefäß 1 gehalten ist. Wird der Trennkörper 2 nun durch Einleiten von Druckwasser entsprechend dein erfindungsgemäßen Verfahren langsam zur Austragsöffnung 11 hin bewegt, dann wird der Sprengstoff bei geringster mechanischer Beanspruchung und damit schonend aus dem Ladegerät über den Transportschlauch 14 und den Ladeschlauch 15 in das nicht gezeigte Bohrloch eingebracht. Versuche haben gezeigt, daß dafür im allgemeinen ein Wasserdruck von 1 bis 5 bar, vorzugsweise 1,5 bis 2,0 bar, ausreicht. Da bei Schlammsprengstoffen keine elektrostatischen Aufladungen auftreten können, können der Transport- und der Ladeschlauch aus durchsichtigem Kunststoffmaterial gefertigt sein, so daß der Fließvorgang von dem Bedienungsmann ständig beobachtet werden kann.

Nach Einfüllen des Sprengstoffes in das Druckgefäß 1 bei abgenommenem Deckel 13 und erfolgtem Verschließen der Einfüllöffnung 12 mittels Deckels 13 bleibt das Entlüftungsventil 10 so lange geöffnet, bis die Luft über dem Sprengstoffspiegel beim Verschieben des Trennkörpers 2 zur Austragsöffnung 11 hin aus dem Entlüftungsventil 10 entwichen ist und der Sprengstoff in den Transportschlauch 14 einfließt. Selbstverständlich kann auf das Entlüftungsventil 10 auch verzichtet werden, wenn die Entlüftung z. B. über den Transport- und Ladeschlauch erfolgt. Vordem ersten Einführen des Ladeschlauches in das Bohrloch läßt man den Sprengstoff durch Öffnen bzw. Schließen des Absperrventils 16 zwischen Transport- und Ladeschlauch bis zur Austrittsöffnung 17 des Ladeschlauches 15 fließen. Der Flüssigkeitsmengenmesser 9 kann nun auf die Anfangsstellung Null eingestellt werden, so daß das zufließende Wasservolumen von nun ab unter gleichbleibenden Bedingungen proportional dem abfließenden Sprengstoffvolumen ist. Die Dosierung der Sprengstoffmenge je Bohrloch ist außerdem über Markierungen am Ladeschlauch gut übersehbar, zumal der durch die geringe Kompression des Sprengstoffes verursachte Nachlauf aus dem Ladeschlauch sehr gering ist. Wie Versuche gezeigt haben, ist er kleiner als 50 g nach

Schließen des Absperrventils 16. Nach Erreichen der Endstellung des Trennkörpers 2 am oberen Ende des Druckgefäßes 1 werden das Wasserablaufventil 7 und das Entlüftungsventil 10 gleichzeitig geöffnet, woraufhin der Trennkörper aufgrund seines Eigengewichtes von selbst nach unten absinkt, so daß das Druckgefäß nach Abnehmen des Deckels 13 erneut gefüllt werden kann.

Die Entleerung des Druckgefäßes 1 vom für den Ladevorgang nicht mehr benötigten Sprengstoff ist leicht möglich, indem der Trennkörper 2 mit Hilfe des in zulaufenden Wassers nach oben gefahren wird. Der Sprengstoff kann dann in den Sprengstofftragebehälter zurückgegeben werden. Der Restsprengstoff kann dann nach öffnen des Deckels 13 ebenfalls in den Tragebehäiter zurückgegeben werden. Der im Transport- und Ladeschlauch noch vorhandene Sprengstoff kann — wie Versuche gezeigt haben — aus diesem einfach dadurch entfernt werden, daß in den Transportschlauch ein kleiner Schwamm eingesetzt wird und der Transportschlauch dann an eine Wasser- oder Preßluftleitung angeschlossen wird, so daß der Sprengstoff aus beiden Schläuchen herausgedrückt wird. Der Schwamm wird dabei auch durch das Absperrventil 16 hindurchgedrückt und reinigt dieses. Wird das Ladegerät für einen längeren Zeitraum nicht benutzt, so kann es ggf. aus Sicherheitsgründen im Preßraum 4 mit Wasser gefüllt werden.

Zum Schutz des Ladegerätes und der angebrachten Armaturen gegen mechanische Beschädigungen kann es zweckmäßig an seiner äußeren Mantelfläche mit beispielsweise drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten in Längsrichtung sich erstreckenden Kufen versehen werden, die ggf. sich auch über einen Teil der beiden Stirnflächen erstrecken, ohne daß dadurch allerdings das Öffnen und Verschließen der Einfüllöffnung 12 behindert wird. Statt dessen oder zusätzlich dazu können natürlich auch entsprechende in Umfangsrichtung sich erstreckende ringförmige Kufen vorgesehen werden. Dadurch ist der Transport und das Bedienen des Ladegerätes in jeder Lage möglich. Lediglich zum Einfüllen des Sprengstoffs in den Preßraum 4 muß es zumindest annähernd aufrecht gestellt werden.

Somit bietet das erfindungsgemäße Ladeverfahren gegenüber den bisher für Schlammsprengstoffe bekannten die nachstehenden wesentlichen Vorteile:

1. Einfache und robuste Konstruktion, einfache Bedienung und Säuberung des Ladegerätes.

2. Das Ladegerät unterliegt bei hydraulischem Antrieb nicht den strengen Bestimmungen für mit Preßluft betriebenen Druckbehältern.

3. Kleine Abmessungen und niedriges Gewicht durch geringe Wanddicken und damit auch leichter Transport des Ladegerätes an nur schwer zugänglichen Sprengstellen Untertage.

4. Einwandfreie Dosierung der Lademenge je Bohrloch und Registriermöglichkeit des Gesamtverbrauchs für den einzelnen Sprengvorgang mit mehreren Bohrlöchern.

5. Kein Verspritzen des Sprengstoffs.

6. Schnelle und unkomplizierte Kontrolle der noch im Ladegerät befindlichen Sprengstoffmenge.

7. Sehr geringe mechanische Beanspruchung des Sprengstoffs im Ladegerät.

8. Einwandfreie Trennung von Schub- und Preßraum.

9. Vergleichsweise geringe Kosten für das Ladegerät gegenüber anderen Verfahren; deshalb und wegen der geringen Abmessungen und leichten Transportmöglichkeiten können mehrere Ladegeräte zur gleichen Zeit eingesetzt, der Ladevorgang also beschleunigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1.Verfahren zum Einbringen von nichtpatronierten schlammförmigen Sprengstoffen in Bohrlöcher, insbesondere im Untertagebergbau, mittels eines Ladegerätes mit Verdrängerkolben, Transport- und Ladeschlauch, dadurch gekennzeichnet, daß als Ladegerät ein Druckgefäß mit einer zumindest im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche verwendet wird, das im Bereich seines einen Endes, vorzugsweise an seiner einen Stirnfläche, eine mit einem Deckel verschlossene Einfüllöffnung aufweist, durch die nach Abnehmen, Abklappen o. dgl. des Deckels der Sprengstoff in den oberhalb des Kolbens befindlichen Preßraum des aufrechtstehenden Druckgefäßes eingefüllt wird, und das im Bereich des gleichen Endes eine mit dem Transportschlauch verbindbare Austragsöffnung aufweist, durch die der Sprengstoff, nachdem die Einfüllöffnung mittels des Deckels wieder verschlossen worden ist, vom gegen dieses Ende verschobenen Kolben hinausgedrückt und über den Transport- und Ladeschlauch in das Bohrloch eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kolben ein schwimmender Trennkörper verwendet wird, der den Preßraum von einem Schubraum trennt und mittels einer in den Schubraum eingeleiteten, hinsichtlich Druck und Menge geregelten Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zum austragsseitigen Ende hin verschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Bohrloch eingebrachte Menge des Sprengstoffs mittels einer die axiale Verschiebung des Kolbens anzeigenden Vorrichtung, beispielsweise einem Schleppstab, bzw. mittels der in den Schubraum eingeleiteten Menge der Flüssigkeit bestimmt wird.