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Sprengverfahren Die Erfindung betrifft Sprengverfahren, die sich dadurch
auszeichnen, daß sie in Bergwerken, in denen die Gefahr schlagender Wetter besteht,
und an ähnlichen Stellen ohne Gefahr angewandt werden können.
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Man hat hierzu bisher Patronen benutzt, die unter einem hohen Druck
stehendes Kohlendioxyd enthalten, das durch eine eingelagerte Heizpatrone auf den
notwendigen Druck gebracht wird.' Die Anwendung von -derartigen Sprengpatronen hat
den Nachteil, daß man sorgfältige Vorkehrungen treffen muß, um ein Undichtwerden
der unter hohem Druck stehenden. Patrone zu verhindern, und daß man zum Laden der
Patrone eine besondere Ladeeinrichtung benötigt. .
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Anwendung von dauernd
unter hohem Druck stehenden Patronen dadurch zu umgehen, daß an Stelle von flüssigem
bzw. gasförmigem # Kohlendioxyd Ammoniumnitrat verwendet wird, das beim Erhitzen
unter Abgabe unbrennbarer Gase zerfällt. Die Erhitzung dieses Salzes erfolgt durch
eine eingelagerte Heizpatrone, die vorzugsweise aus einer Mischung von einem Sauerstoff
enthaltenden Salz, beispielsweise Kaliumchlörat oder Kaliumperchlorat;mit einem
Brennstoff besteht.
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Die Zündung der Heizpatrone erfolgt dabei in der üblichen Weise durch
elektrischen Strom.-Um die Heftigkeit der Sprengung zu vermindern und zu regeln,
können in Mischung mit dem beim Erhitzen unter Abgabe unbrennbarer Gase zerfallenden
Hauptsalz andere durch Erhitzen weniger leicht zersetzbare Salze, wie Chloride,
benutzt werden. Gute Ergebnisse sind durch Anwendung von 40 °l, Natriumchlorid erhalten
worden. Weitere derartige Salze, die in zufriedenstellender Weise angewendet werden
können, sind Ammoniumchlorid, Ammoniumoxalat, Natriumbicarbonat, Zinksulfat, Magnesiumsulfat,
Natriumsulfat u. dgl. Diese Salze nehmen im Lauf der Zersetzung Wärme auf und verringern
hierdurch die Heftigkeit der Sprengung. ' Es ist zwar bekannt, Alkalichlorat, -perchlorat
oder -nitrat bei Kohlendiox3id-Sprengpatronen als Heizladung zu benutzen. Hierbei
werden sie einerseits nicht als Hauptladung und andererseits nicht in Verbindung
mit Wärme aufnehmenden Salzen benutzt, so daß sie bei ihrer Zündung explosive Gase
entwickeln. ' Das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung benutzte Ammoniumnitrat
wird allein oder, in Mischung mit den Kühlsalzen in Patronenbehältern eingeschlossen,
wie sie zum Aufbewahren von komprimierten Kohlendioxydladungen bereits bekannt sind.
Das Ammoniumnitrat wird vorzugsweise in körnigem Zustande angewendet, beispielsweise
so, daß es durch ein Sieb mit 3,2 Maschen
auf i cm hindurchgeht
und von einem Sieb mit 24 Maschen auf i cm zurückgehalten wird. " ` Es ist oft erwünscht,
das Ammoniumnitrat mit ungefähr i bis 2 11, Asbestfiber zu mischen, um ein nachträgliches
Zusammen backen und Rekristallisieren der Masse zu'
verhindern.
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Die Menge der benutzten Heizladung ist derart, daß sie die zur Zersetzung
des Ammoniumnitrates erforderliche Wärme liefert. Die Reaktion verläuft nach der
Gleichung: 2NH,,N03=2Nu,+4H.0+0.. Die Dichte der Salzladung in dem Behälter beträgt
ungefähr 0,3 bis o,5, d.li. das Gewicht der Salze im Verhältnis zu dem von
ihnen eingenommenen Kubikraum hat ungefähr dieses Verhältnis zu dem Gewicht eines
ent-. sprechenden Wasservolumens.
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In der Zeichnung ist beispielsweise ein Behälter schematisch.dargestellt,
der in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung benutzt werden kann. Behälter
dieser Art sind bereits zum Aufbewahren von komprimierten Kohlendioxyd-Ladungen
bekannt.
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Der Behälter i i hat in der Nähe des einen Endes einen Sitz 12, auf
dem eine abscherbare Stahlscheibe 13 ruht, die durch einen mit Gewinde versehenen
Pfropfen 14 in Stellung gehalten wird. Der Pfropfen hat einen Innendurchgang 15,
der mit vier Auslaßöffnungen 16 in Verbindung steht, die am Ende des Pfropfens quer
durchgebohrt sind. Wenn die Heizladung zersetzt wird und der im Behälter erzeugte
Innendruck genügt, die Scheibe 13 abzuscheren, so wird der abgescherte Teil der
Scheibe durch den Durchgang 15 an der Öffnung 16 vorbei in das Ende des Durchganges
gedrückt. und die unter Druck stehenden Gase treten durch die Oueröffnungen 16 aus.
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Der abgescherte Teil der Scheibe kann später aus dem Gewindepfropfen
14 durch einen Durchschlag entfernt werden, der durch eine öffnung 17 am Ende des
Pfropfens eingetrieben wird. Innerhalb des Behälters i i befindet sich eine Heizladung
18, die eine elektrisch abbrennbare Zündladung oder eine Pulverlunte i9 enthält.
Die Zündladung ist mit einer Stromquelle durch zwei Drähte verbunden, die durch
einen in das andere Ende des Behälters eingeschraubten Pfropfen 21 hindurchgehen.
Außerdem ist noch eine Stopfbuchse 22 vorgesehen.
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Ein Undichtwerden der Stopfbuchse wird durch eine leicht zusammendrückbare
Scheibe 23 verhindert, die die beiden Drähte umfaßt.
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Der- Druck, mit dem die Gase austreten, ist abhängig von der Stärke
der abscherbaren Stahlscheibe 13, die entsprechend dem gewünschten Druck gewählt
wird. Nach *der Anwendung wird der Behälter zur Wiederbenutzung gereinigt,
mit einer neuen Ladung gefüllt und mit einer neuen Scheibe versehen. :Die Ausbildung
des Behälters kann etwas ein--;fächer sein als die bekannte, Kohlendioxyd enthaltende
Patrone, da man nicht um ein bei der Lagerung stattfindendes Austreten von unter
Druck stehenden Gasen besorgt zu sein braucht.
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Es wurden folgende Versuche mit Stahlbehältern, wie i i, durchgeführt,
die einen Innendurchmesser von ungefähr 3, i 8 cm und eine Länge von 76,2 cm hatten.
Der Behälter hatte eine Heizladung 18, die aus einer Celluloseacetat- und Kaliumperchlorat-Mischung
bestand. Die Stärke der abscherbaren Scheibe 13 am Ende des Stahlbehälters betrug
27,8 mm, während ihr Abscherdurchmesser 1,9 cm betrug.
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Die Heizladung wurde in der üblichen Weise elektrisch gezündet.
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- Versuch i.
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Der Zylinder wurde mit 130 g Ammoniumnitrat und mit
70 g einer Heizmischung enthaltenden Heizladung gefüllt. Dies ergab eine
schnelle und wirksame Sprengung.
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Versuch 2.
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Der Zylinder wurde mit 200g einer aus 25 0(o Ammoniumchlorid und aus
75'1, Amnioniumnitrat bestehenden Mischung gefüllt. Die Heizladung enthielt 65g
einer Heizmischung. Das Ergebnis war eine heftige Sprengung ohne irgendwelchen unzersetzten
Rückstand.
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Versuch 3.
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Hierbei wurde eine Ladung von 150 g einer aus 75010 Ammoniumnitrat
und- 25 % Natriumchlorid bestehenden Mischung und 6o g einer Heizladung mit ausgezeichneten
Ergebnissen angewendet. Die Zeit, die zur Erreichung des höchsten Druckes vor dem
Abscheren der Scheibe erforderlich war, betrug 6 Sekunden.
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Versuch Bei diesem Versuch wurden 200g einer Mischung von 840/, Ammoniumnitrat
und 16 % Ammoniumoxalat angewendet. Von der Heizladung wurden 5o g verwendet.
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Bei einem Versuch, der in hartem, sandigem Boden durchgeführt wurde,
brach der Sprengschuß den Boden gut auf.
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Versuch 5.
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Hierbei wurden 175g reines Ammoniumnitrat benutzt und die Heizladung
wurde auf 40 9 verringert. Die Heizladung wurde im
Behälter
mit der Ammoniuinnitratladüng in enge Berührung gebracht. Das Ergebnis war ein ausgezeichneter
Sprengschuß. In dem Behälter verblieb kein Rückstand, und bei der Sprengung wurde
keine Verzögerung festgestellt.
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Versuch 6.
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In diesem Fall wurde eine Mischung angewendet, die ähnlich der beim
Versuch 3 benutzten war, jedoch wurden 250 g Ammoniumnitrat an Stelle von
150 g angewendet, und die Heizladung betrug nur 50 g. Das Ergebnis
war ein ausgezeichneter Sprengschuß.
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Versuch 7.
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Bei diesem Versuch wurde ein kleinerer Behälter für die nur ein Innenvolumen
von 30o ccm aufweisende Ladung benutzt, mit dem bei Verwendung von 87g reinem Ammoniumnitrat
in Verbindung mit Zog einer Heizladung eine ausreichende Sprengwirkung erreicht
wurde.
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Versuch $.
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Hierbei wurde ein Behälter benutzt, der ähnlich dem beim Versuch 7
benutzten ist. Die Ladung bestand aus 120g einer 75% Ammoniumnitrat und
2501, Natriumchlorid enthaltenden Mischung. An Stelle der Heizladung, die
aus der vorher erwähnten Perchloratzusammensetzung, enthaltend Celluloseacetat und
Asbest, bestand, kann im vorliegenden Falle gewöhnliches Schwarzpulver
(30g) angewendet werden. Das Ergebnis war ein ausgezeichneter Sprengschuß.
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Der Unterschied in der Wirkung bei der Benutzung von Ammoniumnitrat
allein oder in Mischung mit weniger leicht zersetzbaren Salzen wird durch folgende
Versuche veranschaulicht: Versuch A. a Die Heizladung betrug 6o- einer überchlorsauren
Salzmischung. Die Ammoniumnitratmenge betrug i 5o g. Es war also das gleiche Gewicht
der Ladung wie bei dem oben angegebenen Versuch 3 vorhanden.
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Diese Ladung zerriß die Scheibe des Behälters ohne jede Verzögerung.
Die Ladung wurde in einem sehr harten, sandigen Boden zur Explosion gebracht und
brach fast o,85 cbm Erde auf.
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Versuch B.
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Bei einer Sprengung mit der Ladung nach Versuch 3 betrug die aufgebrochene
Erde etwas über o,6 cbm, und die Explosionsverzögerung dauerte 6 Sekunden. Versuch
C.
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Dieser Versuch war ähnlich den Versuchen A und B, jedoch wurden i
5o g einer Mischung aus 7511, Ammoniumnitrat und :2501, Ammoniumchlorid benutzt.
Die Verzögerung der Explosion betrug 3 Sekunden. Der Betrag an aufgeworfener Erde
war 0,7 cbm.
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Versuch D.
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Dieesr Versuch war ,ähnlich dem, Versuch A, jedoch wurden nur 139
g Ammoniumnitrat angewendet. Dieser Betrag ist errechnet worden, um bei der Zersetzung
denselben Betrag an Gasen zu erhalten wie bei einer i 5o g betragenden Mischung
aus 7501, Ammoniumnitrat und 2-50f, Ammoniumchlorid. Diese Ladung explodierte
unter denselben Bedingungen mit einer Verzögerung von 3 Sekunden und brach annähernd
o,6 cbm Erde auf.
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a) Der Vergleich des Versuches D mit dein Versuch B (Versuch 3 der
Beschreibung) zeigt, daß die Zusetzung von Natriumchlorid nicht nur ermöglicht,
dieselbe oder möglicherweise eine größere Explosionswirkung mit einer kleineren
Menge Ammoniumnitrat zu erhalten, sondern daß die Explosionsverzögerung von 3 auf
6 Sekunden vergrößert wird.
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b) Der Vergleich des Versuches A mit dem Versuch B ergibt, daß bei
gleichem Ladungsgewicht eine beträchtliche Explosionsverzögerung durch Anwendung
von Natriümchlorid bewirkt wird.
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c) Obwohl Ammoniumchlorid selbst durch Wärme zersetzbar ist, ist es
weniger leicht zersetzbar als Ammoniumnitrat und absorbiert bei der Zersetzung Wärme.
Das Ammoniumchlorid kann daher mit Bezug zum Ammoniumnitrat als ein Wärme absorbierendes
Salz angesehen werden.
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Der Vergleich des Versuches C mit dem Versuch B zeigt, daß bei gleich
großer Gaserzeugung und einer Explosionsverzögerung die Explosion beim Versuch C
wirksamer im Aufbrechen der Erde war.
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d) Die obigen Versuche zeigen, daß der Neigung des Ammoniumnitrates
zur Explosion durch Anwendung von durch Wärme weniger leicht zersetzbaren Salzen
entgegengewirkt wird und daß durch Anwendung derartiger Salze die Explosionsverzögerung
mit einem Kraftgewinn bei einer bestimmten Menze Nitrat erhalten bleibt.