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Einrichtung zum pneumatischen Laden von Spreng- und Bohr-
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löchern mit schüttfähigen Sprengstoffen Die vorliegende Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum pneumatischen Laden von Spreng- und Bohrlöchern mit
schüttfähigen Sprengstoffen, die eine mit einer Gasquelle verbundene Druckkammer
zur Bildung einer pseudoverflüssigten Sprengstoffschicht, in der koaxial ein Rohr
zum Austragen des im pseudoverflüssigten Zustand befindlichen Sprengstoffs angeordnet
ist, das mit einem Ende durch einen Steuerschieber mit der Druckkammer und mit dem
anderen Ende mit einer Laderohrleitung für die Zufuhr des
Sprengstoffs
in den Ladehohlraum verbunden ist, sowie einen Ejektor für die Luftzufuhr in die
Laderohrleitung umfaßt.
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Sie ist in erster Linie im Bergbau und in der Rohstoffgewinnungsindustrie
einzusetzen.
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Eine weitgehende Verwendung haben gegenwärtig billige Schüttsprengstoffe,
z.B. AN-FO (Ammoniumnitrat-Dieselöl), gefunden, die in die Spreng- und Bohrlöcher
mit Hilfe einer entsprechenden pneumatischen Ladeeinrichtung eingebracht werden.
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Die Entwicklung verbesserter Einrichtungen zum pneumatischen Laden
wurde dadurch besonders wichtig und aktuell, weil bedeutende Mengen von Gesteinen
mit Hilfe von Bohrlöchern mit großem Durchmesser (111-165 mm) abgebaut werden. Für
diesen Zweck werden leistungsfähige Druckluftschlagmaschinen geschaffen, die ein
effektives Bohren von Löchern mit kleinen und größeren Durchmessern ermöglichen.
Der Abbau der Gesteine durch Bohrlöcher mit großem Durchmesser ist beim Gewinnen
mächtiger, vertikaler und steilstehender Erzkörper und Bergfesten besonders effektiv.
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Beim Abbau derartiger Erzkörper durch aufsteigende Bohrlöcher erreicht
man eine Verkürzung der Ausricht- und Einschnittsarbeiten um 15-20 %. Jedoch stellt
das Laden von Spreng- und Bohrlöchern großen Durchmessers mit schüttfähigen Sprengstoffen
eine komplizierte technische Aufgabe dar. Zum Laden der Spreng-und Bohrlöcher wurde
eine große Anzahl verschiedenartiger Ladeeinrichtungen geschaffen, doch sind diese
zum qualitativ guten Laden -v-cn Löchern großen Durchittessers nicht geeignet. Es
gibt deshalb gegenwärtig keine Universaleinrichtungen zum Laden sowohl von Sprenglöchern
als auch von Bohrlöchern großen Durchmessers. Beim Laden von Bohrlöchern großen
Durchmessers, beispielsweise von 111-1Ç5 mm, erreichen die Verluste an Sprengstoffmaterial
infolge Verstreuens in vielen Bergwerken
20 bis 30 %, sogar 50 %.
In den Bohrlöchern entstehen dabei Luftzwischenräume und es können weder eine hinreichende
Ladungszuverlässigkeit noch eine genügende Ladungsdichte gewährleistet werden.
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Am besten hat sich noch eine bekannte Einrichtung bewährt, bei der
die Zufuhr des Sprengstoffs in die Laderohrleitung aus einer pseudoverflüssigten
Schicht erfolgt. Diese Einrichtung umfaßt eine Druckkammer, in welcher die pseudoverflüssigte
Schicht erzeugt wird. Diese Kammer ist mit einer Druckgasquelle verbunden. In ihr
ist koaxial ein am unteren Ende mit einer Scheibe versehenes Rohr angeordnet, dessen
oberes Ende durch einen Steuerschieber mit der Laderohrleitung, d.h. mit derjenigen
Rohrleitung verbunden ist, durch welche der Sprengstoff dem Bohrloch zugeführt wird.
Die Einrichtung ist ferner mit einem Ejektor für die Zufuhr der Druckluft in die
Laderohrleitung und einem Druckregler der Preßluft in der Druckkammer versehen.
Sobald der Druck in der Druckkammer einen vorgegebenen ert erreicht hat, dessen
Höhe zuvor je nach der Ladungsdichte eingestellt wird, die die Einrichtung erzeugen
soll, wird von einer Einrichtung der Druckkammer ein Signal an das Stellelement
des Steuerschiebers gegeben, über den der im pseudoverflüssigten Zustand in der
Druckkammer befindliche Sprengstoff in die Laderohrleitung gelangt. Um eine hohe
Ladungsdichte zu erhalten, wird gleichzeitig mit dem öffnendes Steuerschiebers ein
Ejektor eingeschaltet, der Druckluft in die Laderohrleitung einführt. Nach dem Abschalten
des Stellelements des Steuerschiebers setzt der Ejektor die Druckluftzufuhr in die
Laderohrleitung fort, da dieser durch die Bedienunssperson erst dann abgeschaltet
wird, wenn der Sprengstoff die gesamte Laderohrleitung passiert hat und sich bereits
im Ladehohlraum befindet.
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Mit Hilfe dieser Einrichtung kann man jedoch die vorgegebene Ladungsdichte
und Dosierung des Sprengstoffs mit der erforderlichen Genauigkeit des Ladungsgewichts
nur bei geringen änderungen
der bezogenen Länge der Laderohrleitung
während des Ladezyklus erreichen. Bekanntlich entspricht jede Drehung der pneumatischen
Transportrohrleitung um 900 einer Vergrößerung ihrer Länge um 5-7 Meter. Beim Durchführen
von Sprengarbeiten unter den beschränkten Arbeitsbedingungen von unterirdischen
Gruben dreht sich die Laderohrleitung bei deren Herausziehen aus dem Bohrloch zusammen.
Infolgedessen erreichen die Schwankungen der Druckverluste in der Laderohrleitung
so hohe Werte, daß die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit der Sprengstoffe in
der Laderohrleitung und folglich auch die erforderliche Ladungsdichte mit Hilfe
der beschriebenen Ladeeinrichtung nicht erreichbar sind.
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In der letzten Zeit werden neue Sprengstoffarten, darunter sogenannte
Sprengstoffe mit getrennter Ladung, verwendet, die in die Laderohrleitung im trockenen
Zustand eingebracht werden und welche, nachdem während deren Transport durch die
Laderohrleitung eine dosierte Flüssigkeitsmenge eingeführt wurde, ihre Dichte entsprechend
vergrößern.
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Für diesen Zweck ist in den Ladeeinrichtungen eine spezielle Druckkammer
für die Zuführung der Flüssigkeit zur Laderohrleitung vorgesehen. Da aber die genannte
Ladeeinrichtung keine Möglichkeit bietet, eine Regelung der Geschwindigkeit und
der Dichte des Stroms der Sprengstoffe in der Rohrleitung zu gewährleisten, ist
es auch nicht möglich, die Flüssigkeitszugaben genau zu dosieren.
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Der Erfindung liest deshalb die Aufgabe zugrunde, die Baueinheiten
für die Druckluftzufuhr in die Laderohrleitung einer pneumatischen Ladeeinrichtung
so auszubilden, daß der Verbrauch an Sprengstoffen und an Luft und folglich auch
die Dichte des Sprengstoffs im Spreng- bzw. Bohrloch geregelt sowie die Sprengstoffverluste
durch Verschütten verringert werden können, wodurch die Effektivität der Bohr- und
Sprengarbeiten erhöht wird
und günstige Einsatzbedingungen für Sprengstoffe
mit getrennter Ladung geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung nach Anspruch
1 gelöst.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung bestehen darin, daß
aufgrund der Verwendung des genannten Luftverbrauchsreglers in der Druckkammer der
vorgegebene Verbrauch der Sprengstoffe gewährleistet wird, die in die Laderohrleitung
eingebracht werden. Gleichzeitig damit sichert der Luftzufuhrregler in der Laderohrleitung
ein Stabilisieren der vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit des Stroms der Sprengstoffe
am Ausgang derselben im Verlauf des gesamten Ladezyklus.
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Besondere Vorzüge bietet die Einrichtung beim Laden von aufsteigenden
Bohrlöchern großen Durchmessers, da bei Abweichungen von den optimalen Zufuhrbedingungen
für die Sprengstoffe durch die Laderohrleitung in das Bohrloch die Verluste der
Sprengstoffe infolge Verschüttens aus den Bohrlöchern stark ansteigen Bei einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der Verbrauchsregler für das in
die Druckkammer zuzuführende Gas einen Geber für den Druck in der Druckkammer und
einen Geber für den Druck in der Laderohrleitung, die zum Erhalten eines Differenzsignals
gemeinsam an eine Differentialschaltung angeschlossen sind, die mit einem Sollwertgeber
für das Druckgefälle verbunden und mit ihrem Ausgang an Stellelemente für dic Zufuhr
und Abfuhr des Gases in bzw. aus der Druckkammer bei einem Abweichen von dem vorgegebenen
Druckgefälle angeschlossen ist.
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Es ist zweckmäßig, daß der in der Laderohrleitung angeordnete Verbrauchsregler
ein Steuergerät umfaßt, das mit dem Stellelement des Steuerschiebers verbunden ist
und das beim Schließen
dieses Steuerschiebers ein Signal an das
Ventil zur stufenweisen Steigerung des Gasverbrauchs in der Laderohrleitung erzeugt.
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Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Zufuhr
von Sprengstoffen mit getrennter Ladung ist es vorteilhaft, daß der obere Teil der
Druckkammer für die Flüssigkeit mit dem oberen Teil der Druckkammer und ihr unterer
Teil über die Drossel, die sich aufgrund eines Signals des Steuergeräts beim öffnen
des Steuerschiebers öffnet, mit der Laderohrleitung verbunden ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, die ein Blockschaltbild, bei dem einige Teile
im Schnitt dargestellt sind, zeigt.
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In der Zeichnung ist die pneumatische Ladeeinrichtung außerhalb des
Bohrlochs gezeigt, wobei nicht die zusätzlichen Elemente dargestellt sind, durch
welche der Sprengstoff in den Ladehohlraum eingeführt wird. Es fehlt z.B. der spezielle
Rohransatz, der am Ende der Laderohrleitung angeordnet ist.
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Die pneumatische Ladeeinrichtung umfaßt eine Druckkammer 1, in der
eine pseudoverflüssigte Schicht des schüttfähigen Sprengstoffs 2 erzeugt wird, einen
in der Druckkammer 1 angeordneten Luftverbrauchsregler 3 (durch punktierte Linien
gezeigt), einen in der Laderohrleitung 5 angeordneten Luftverbrauchsregler 4 (durch
strichpunktierte Linien gezeigt! eine Druckka.mm.er 6 für die Flüssigkeit sowie
ein Steuergerät 7, das ein Signal an den Regler 4 und an die Drossel 8 am Ausgang
der Kammer 6 erzeugt, welche durch die Drossel 8 mit der Laderohrleitung 5 verbunden
ist. Wie bereits erwähnt wurde, dient die Druckkammer 1 zum Erzeugen einer verflüssigten
Schicht des Sprengstoffs. Sie kann eine beliebige Form haben, die das Erhalten einer
derartigen Schicht gewährleistet.
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Die dargestellte Druckkammer 1 ist in der SU-PS 280 285 genau beschrieben,
weshalb sie in der vorliegenden Beschreibung nur kurz beschrieben wird. Sie weist
ein kegelförmiges Gehäuse 9 auf, durch dessen eines Ende ein Rohr 10 mit einer am
Ende angeordneten Scheibe 11 eingeführt ist. Im unteren Teil der Druckkammer 1 befindet
sich ein Steuerschieber 12, der mit seinem Stößel 13 bei dessen Aufwärtsbewegung
das untere Ende des Rohrs 10 schließt und damit das Ausfließen des pseudeoverflüssigten
Sprengstoffstroms durch dieses Rohr 10 in die Laderohrleitung 5 unterbricht. Beim
Abwärtsbewegen des Stößels 13 wird das untere Ende des Rohrs 10 geöffnet, so daß
der Sprengstoff durch dieses Rohrende aus der Druckkammer 1 herausgeführt wird.
Für die Druckluftzufuhr von der Druckluftquelle (in der Zeichnung nicht dargestellt)
in die Druckkammer 1 ist diese mit einem Ventil 14 versehen, während zum Ablassen
der Druckluft das Ventil 15 dient.
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Der Verbrauchsregler 3 für die Luft, die der Druckkammer 1 zugeführt
wird, umfaßt in der Druckkammer 1 einen Druckgeber 16 und in der Rohrleitung 5 einen
Druckgeber 17, welche zum Erhalt eines Differenzsignals gemeinsam an eine Differentialschaltung
18 angeschlossen sind, die mit einer Vergleichsschaltung 19 verbunden ist, die ihrerseits
einen Sollwertgeber 20 für das Druckgefälle aufweist und mit den Ventilen 14 und
15 verbunden ist, die als Stellelemente für die Zufuhr und die Abfuhr der Druckluft
in bzw. aus der Druckkammer 1 dienen.
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Das Arbeitsprinzip des Reglers 3 beruht auf der Abhängigkeit der mllrnhsa'zm-ss^
dcr Sprngstoffe vom Druckgefulle zwischen dem Eingang der Druckkammer 1 und dem
Eingang der Laderohrleitung 5, das auf einem entsprechenden Wert einstellbar ist.
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Bei Abweichungen vom vorgegebenen Druckgefälle in dem Abschnitt, in
dem ein pseudoverflüssigter Strom des Sprengstoffs erzeugt wird, wird aufgrund eines
Signals der Vergleichsschaltung 19 mit
Hilfe der Ventile 14 und
15 der Verbrauch von Druckluft und Sprengstoffmaterial aus der Druckkammer 1 geregelt.
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Der Luftverbrauchsregler 4 umfaßt einen Ejektor 21 (schematisch dargestellt)
mit einem Stellelement 22 für die Luftzufuhr in die Laderohrleitung 5 sowie das
Steuergerät 7 mit einem Luft verbrauchsregler 23 für den Ejektor. Das Steuergerät
7 gewährleistet das Einschalten des Ejektors zum Einblasen von Luft in die Laderohrleitung
5, um die gesamte Rohrleitung bis zum Öffnen des Steuerschiebers 12 und nach dessen
Öffnen mit Druckluft zu füllen, wobei die Menge der zugeführten Druckluft durch
den Pegel eines Signals bestimmt wird, das dem Stellelement 22 über das Steuergerät
7 entsprechend dem durch den Luftverbrauchssollwertgeber 23 eingestellten Programm
zugeführt wird. Sobald der Stößel 13 des Steuerschiebers 12 das Rohr 10 geschlossen
hat, bedingt das Steuergerät 7 eine derartige stufenweise Steigerung der Druckluftzufuhr
durch das Stellelement 22 in die Rohrleitung 5, daß die Bewegungsgeschwindigkeit
des Sprengstoffs am Ausgang der Rohrleitung die gleich bleibt, wie sie im Moment
der Luft- und Sprengstoffzufuhr in diese Rohrleitung aus der Druckkammer 1 war.
Das Steuergerät 7 kann von beliebiger Bauart sein.
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Für die Zufuhr der dem Sprengstoff zuzugebenden Flüssigkeit unmittelbar
während dessen Bewegung durch die Rohr leitung 5 ist der obere Teil der Druckkammer
6 durch einen Kanal mit dem oberen Teil der Druckkammer 1 und der unter Teil der
Druckkammer 6 durch die Drossel 8 mit der Rohrleitung 5 verbunden. Für das Züvullï
und Ullt't Ableiten der Flüssigkeit ist die Druckkammer 6 mit einem Zufuhrventil
24 und einem Ableitventil 25 versehen. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Drossel
8 mit dem Steuergerät 7 verbunden, das mit einem Sollwertgeber 26 für den Flüssigkeitsverbrauch
ausgerüstet ist. Gleichzeitig mit dem Signal zum Öffnen des Rohrs 10 mittels des
Stößels 13 des Steuerschiebers 12 gibt das Steuergerät 7 entsprechend dem durch
den Sollwertgeber
26 eingestellten Niveau ein Signal zum entsprechenden
öffnen der Drossel 8, durch welche die Flüssigkeit aus der Druckkammer 6 in die
Rohrleitung 5 gelangt.
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Die pneumatische Ladeeinrichtung arbeitet folgenderweise.
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In die Druckkammer 1 wird der Sprengstoff 2 eingebracht, während die
Druckkammer 6 durch das Ventil 24 mit der Flüssigkeit gefüllt wird. Je nach dem
Durchmesser und der bezogenen Länge der Laderohrleitung 5, dem Durchmesser und Neigungswinkel
der zu ladenden Spreng- bzw. Bohrlöcher stellt die Bedienungsperson mit Hilfe des
Sollwertgebers 20 das erforderliche Druckgefälle zwischen dem Eingang der Druckkammer
1 und dem Eingang der Laderohrleitung 5 ein. Mit dem Sollwertgeber 23 wird das erforderliche
Anfangsniveau des Luftdurchflusses durch den Ejektor 21 in die Laderohrleitung 5
eingestellt, während mit dem Sollwertgeber 26 der nötige Flüssigkeitsverbrauch für
die Zufuhr der Flüssigkeit aus der Druckkammer 6 in die Laderohrleitung 5 vorgegeben
wird. Danach wird das Steuergerät 7 eingeschaltet, das ein Signal zum Schließen
und öffnen des Steuerschiebers 12 und des Luftzufuhrventils 22 in der Laderohrleitung
5 erzeugt. Gleichzeitig damit gelangt die Druckluft durch das Ventil 14 in die Druckkammer
1. Nach Ablauf der Zeit, die zum Füllen der gesamten Rohrleitung 5 mit Druckluft
erforderlich ist, wird ein Signal zum Öffnen des Steuerschiebers 12 gegeben, wonach
der Stößel 13 abgesenkt und damit das Rohr 10 geöffnet wird. Unter der Wirkung der
durch die Druckkammer 1 strömenden Druckluft wird der Sprengstoff pseudoverflüssigt
und durch das Rohr 10 in die Laderohrleitung 5 eingeführt. In ierr wird der pseudoverflüssigte
Sprengstoff-Strom durch die aus dem Ejektor 21 zugeführte Luft verflüssigt. Der
derart verflüssigte Sprengstoff-Strom wird in der Laderohrleitung 5 weitertransportiert.
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Gleichzeitig mit dem Öffnen des Steuerschiebers 12 gibt das Steuergerät
7 ein Signal zum Öffnen der Drossel 8, durch welche
die Flüssigkeit
der Laderohrleitung 5 zugeführt wird. Die Differentialschaltung 18 berechnet die
Druckdifferenz nach den von den Druckgebern 16 und 17 kommenden Signalen. Das erhaltene
Signal wird an die Vergleichsschaltung 19 übertragen, in der es mit dem Programm
verglichen wird, das vom Sollwertgeber 20 stammt. Je nach dessen Größe wird in der
Schaltung ein Signal zum öffnen bzw. Schließen des Zufuhrventils 14 und des Ablaßventils
15 für die Druckluftmenge in der Druckkammer 1 erzeugt.
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Nach dem Austragen des vorgegebenen Gewichts an Sprengstoffladung
aus der Druckkammer 1 gibt das Steuergerät 7 ein Signal an den Steuerschieber 12
zum Schließen des Rohrs 10 mit Hilfe des Stößels 13 und zum Schließen der Drossel
8. Gleichzeitig wird vom Steuergerät 7 ein Signal an das Ventil 22 zur stufenweisen
Steigerung des Luftverbrauchs in der Laderohrleitung 5 gegeben. Nachdem die gesamte
Sprengstoffmenge aus der Laderohrleitung 5 in den Ladehohlraum eingebracht worden
ist, schaltet die Bedienungsperson das Steuergerät 7 aus, wodurch die Luftzufuhr
durch das Ventil 22 und den Ejektor 21 unterbrochen wird. Damit ist der Ladungszyklus
beendet.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolat der Transport des
Sprengstoffs mit Hilfe von Druckluft. Man kann selbstverständlich für diesen Zweck
statt Druckluft ein inertes Gas, beispielsweise Argon, verwenden, wobei die Wahl
des entsprechenden Gases hauptsächlich durch die Betriebssicherheit und die technologische
Zweckmäßigkeit bestimmt wird.
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Außerdem können die Reglercinoniten natürlich durch eine lische, elektrische
bzw. elektronische und/oder eine mechanische Einrichtung gebildet werden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine wesentliche Verringerung
der Sprengstoffverluste beim Laden der Bohrlöcher sowie eine erhöhte Ladungsqualität.