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Verfahren zur Herstellung von Bohr- bzw. Fundamentlöchern durch Sprengung
In vielen Fällen ist das Bohren von Sprenglöchern oder Fundamentlöchern mit dem
üblichen Verfahren schwierig oder auch unmöglich. Beispielsweise können stationäre
Kraftanlagen zu weit entfernt und fahrbare Kraftanlagen schwer an die betreffende
Stelle heranzubringen sein. Mitunter verbietet auch die Ortlichkeit aus anderen
Gründen die Verwendung von elektrischen oder pneumatischen Bohrmaschinen.
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Gemäß der Erfindung werden derartige Löcher mit Sprengkörpern erzeugt.
Dies hat zunächst einmal den Vorteil, daß man von dem Vorhandensein von Kraftanlagen
unabhängig ist. Außerdem sind die Löcher sehr schnell zu erzeugen. Für andere Zwecke
ist bereits vorgeschlagen worden, Sprengladungen zu verwenden, die an der Vorderseite
einen Hohlraum mit einer wirkungssteigernden Auskleidung, z. B. aus Metall, Glas,
keramischem Werkstoff u. dgl., besitzen. Je nach der Form und Größe des Hohlraumes,
der Wandstärke und dem Wandstärkenverlauf sowie dem Werkstoff der Auskleidung kann
man in Stahl oder Beton Löcher verschiedenen Durchmessers und verschiedener Tiefe
erzeugen. Der ausgekleidete Hohlraum kann z. B. Halbkugelform, Kegelform, die Gestalt
eines Paraboloids od. dgl., Trompeten- oder Flaschenform
usw. aufweisen.
Derartige, an sich bereits vorgeschlagene Sprengkörper lassen sich gemäß der Erfindung
zur Erzeugung von Bohr- oder Fundamentlöchern benutzen.
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Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erwünscht, Körper mit möglichst
wenig Sprengstoff anzuwenden, andererseits ist bei der Größe und Gestalt des Sprengkörpers
sowie des ausgekleideten Hohlraumes darauf zu achten, ob ein Bohrloch von möglichst
großem Durchmesser oder möglichst großer Tiefe gewünscht wird. Zur Erzeugung tiefer
und enger Bohrlöcher erhält der Sprengkörper zweckmäßig zylinderähnliche Gestalt,
und der Hohlraum ist langgestreckt zu halten. Beispielsweise soll die Höhe des Hohlraumes
zwischen der halben und ganzen Länge, vermindert um das halbe Kaliber des Sprengkörpers,
liegen. Zur Gewinnung von Löchern möglichst großen Durchmessers empfiehlt es sich
dagegen, Sprengkörper zu verwenden, die ebenfalls sehr großen Durchmesser haben,
deren Sprengstoffwand um die Hohlraumauskleidung verhältnismäßig dünn ist, so daß
die Außenfläche des Sprengkörpers ungefähr der Hohlraumfläche entspricht. Bei einem
Körper mit kegelförmigem Hohlraum ist also auch die Außenfläche kegelförmig. Insgesamt
haben derartige Sprengkörper die Gestalt einer Schale. Die Stärke der Sprengstoffwand
kann an allen Stellen gleich groß sein, sie kann aber auch von der Grundfläche zur
Spitze des Hohlraumes wachsen oder umgekehrt in der gleichen Richtung abnehmen.
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Die mit derartigen Sprengladungen erzeugten Löcher haben die Form
eines Kraters. Handelt es sich z. B. darum. in Steinbrüchen die Steine durch Sprengen
zu heben, so werden die gemäß der Erfindung durch Detonation der Hohlraumsprengkörper
erzeugten Sprenglöcher auf ihrem Grunde mit Sprengstoff gefüllt, der dann in bekannter
Weise zur Detonation gebracht wird, um den Stein zu zerlegen.
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Bei wertvolleren Gesteinen, wie z. B. Marmor, kommt es jedoch auf
die Gewinnung größerer Stücke an. Nach der bisherigen Technik schlägt man hierbei
Keile in vorgebohrte Löcher, durch die dann der Steinblock als Ganzes herausgedrückt
wird. Auch zur Erzeugung derartiger Löcher können erfindungsgemäß diese Sprengkörper
benutzt werden. Das neue Verfahren bietet weiterhin den Vorteil, daß eine beliebig
große Anzahl von Sprenglöchern gleichzeitig erzeugt werden kann. Es ist infolgedessen
in bestimmten Fällen möglich, die Erzeugung der Sprenglöcher gleichzeitig zur Ablösung
des Steinblockes zu verwenden. Bekanntlich verlaufen die durch Hohlraumladungen
erzeugten Löcher in Richtung der Achse des Sprengkörperhohlraumes. Durch entsprechende
Schrägstellung der Sprengkörper auf der Oberfläche des Steinbruches läßt sich daher
erreichen, daß beispielsweise die Sprenglöcher so zueinander geneigt sind, daß durch
die bei der Lochsprengung in den Löchern auftretenden Gasdrücke die zulässige Belastungsgrenze
des Steines überschritten und infolge der hierbei auftretenden Spannungen und Risse
der Steinblock gleichzeitig als Ganzes abgesprengt wird.
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Bei solchen Reihensprengungen kommt es darauf an, die Sprengkörper
möglichst gleichzeitig zur Detonation zu bringen. Es ist daher zweckmäßig, die Zündung
von der Mitte der zu sprengenden Körperreihe bzw. vom Mittelpunkt der Fläche aus
vorzunehmen, die von den Sprengkörpern auf der Gesteins- oder Bodenoberfläche umschlossen
wird. Von diesem Punkt aus gehen die Zündleitungen gleichmäßig nach links und rechts
bzw. strahlartig zu den einzelnen Sprengkörpern.
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Sollen die Löcher näher benachbart sein, so daß die Schwankung der
Zündzeiten größer ist als die Laufzeit der Schwadenwellen von einem Körper zum nächsten,
dann empfiehlt es sich, die Sprengung in mehreren Abteilungen vorzunehmen und den
Abstand zwischen den in einer Abteilung zu sprengenden Körpern so groß zu wählen,
daß die Schwankungen zwischen den Zündzeiten kleiner bleiben als die Laufzeiten
der Schwadenwellen von einem Körper zum nächsten. Man wird also beispielsweise von
einer Reihe zunächst den ersten, dritten, fünften, siebenten usw. Körper aufstellen
und sprengen und dann in einer zweiten Abteilung den zweiten, vierten, sechsten,
achten usw. Körper aufstellen und sprengen.
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Um Streuungen durch die Ausbreitung der Schwaden und der Druckwellen
auszuschließen, kann man auch Zweckmäßig Zündung auf elektrischem Wege oder durch
Knallzündschnur anwenden. Dadurch wird man unabhängig von der Streuung der Zündzeitdifferenzen
bzw. von der Ausbreitung der Schwaden und der Druckwelle von einem Körper zum anderen.
Es läßt sich hierbei so einrichten, daß die Detonation des letzten Körpers einer
Serie erfolgt ist, ehe die Druck- oder Schwadenwelle der anderen Körper diesen Körper
erreicht hat.
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Wenn beispielsweise zehn Löcher mit einem gegenseitigen Abstand von
i m zu sprengen sind und die Schwaden- bzw. Druckwelle 0,0002 Sekunden von einem
zum anderen Körper benötigt, so darf die Zünddifferenzzeit ebenfalls höchstens 0,0002
Sekunden betragen. Bei Zündung mittels detonierender Zündschnur würde dies bedeuten,
daß die Zündschnüre zu den einzelnen Körpern von dem gemeinsamen Auslösepunkt aus
in ihrer Länge höchstens um ± 0,3 m verschieden sein dürfen, wenn die Zündschnur
keine Streuung hätte. Die praktisch vorhandene Streuung von etwa i % ergibt eine
Verringerung dieses Maßes um i % der Zündschnurlänge. Bei io m Zuleitung würde also
z. B. die Schwankung nicht mehr als ± o,2 m betragen dürfen.
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Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es zweckmäßig, für die Körper
einen möglichst wirksamen Sprengstoff zu wählen, so daß man mit geringen Sprengstoffgewichten
auskommt. Geeignet ist beispielsweise eine Mischung aus Hexogen mit einem schmelzbaren
Bestandteil, z. B. Trinitrotoluol. Es können aber auch andere hochbrisante Sprengstoffe,
wie Nitropenta od. dgl., statt Hexogen benutzt
werden. Neben diesen
gieß- und schmelzbaren Mischungen können auch Sprengstoffe verwendet werden, die
bei gewöhnlichen Temperaturen flüssig sind, wie z. B. Nitroglyzerin, Dinitroglykol,
Gemische aus Tetranitromethan und Toluol.
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Als Behälter für die Sprengstoffe können gemäß der Erfindung Gefäße
verwendet werden, die der Gestalt des gesamten Sprengkörpers entsprechen. Beispielsweise
kann also der Boden nach Maßgabe der gewünschten Hohlraumform der Sprengladung nach
innen gewölbt sein, so daß er gleichzeitig als Auskleidungskörper dient. Dieser
Behälter kann aus Glas, Blech oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen, der als Hohlkörperauskleidung
eine Wirkungssteigerung liefert. Man kann aber auch die Hülle des Körpers aus Papier,
Preßstoff, Holz usw. herstellen, während der wirkungssteigernde Auskleidungskörper
mit in diese Hülle als Boden des Behälters eingesetzt ist. Verwendet man Mischungen
geschmolzener Sprengstoffe, die eine ziemlich große Empfindlichkeit besitzen, so
ist eine Blechhülle wegen der dadurch erreichten Verdämmung zweckmäßig. Zu beachten
ist allerdings, daß diese Hüllen bei der Detonation Splitter liefern, gegen die
ein Schutz erforderlich ist. Flüssige Sprengstoffe, wie Nitroglyzerin oder Dinitroglykol,
detonieren dagegen schon in verhältnismäßig geringen Schichtdicken vollkommen, so
daß hier die Hülle aus Pappe, Hartpapier od. dgl. bestehen kann.
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Ferner ist es möglich, die Sprengkörper für das Verfahren gemäß der
Erfindung erst an der Gebrauchsstelle fertigzustellen. Beispielsweise können Gefäße
der eben beschriebenen Gestalt leer an die Sprengstelle gebracht und dort mit flüssigem
Sprengstoff gefüllt werden. Zur Aufnahme von flüssigem Sprengstoff können statt
Hohlgefäßen auch poröse, saugfähige Körper von der Gestalt der gewünschten Sprengkörper
hergestellt und mit flüssigem Sprengstoff getränkt werden. In Betracht kommen z.
B. Preßlinge aus Kohle, Koks, Kieselgur od. dgl. mit einem ausgehöhlten Boden, dessen
Hohlraum eine wirkungssteigernde Auskleidung aus Metall, Glas od. dgl. enthält.
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Es ist weiterhin möglich, die Sprengstoffe bzw. sprengfähigen Mischungen
erst an der Verbrauchsstelle zu erzeugen. Es können z. B. Preßlinge mit einem ausgekleideten
oder nichtausgekleideten Hohlraum an Ort und Stelle mit flüssigem Sauerstoff oder
flüssiger Luft getränkt werden. Dabei ist es weiterhin möglich und in vielen Fällen
zweckmäßig, das Gas nicht in verflüssigter Form zu transportieren, sondern eine
fahrbare Anlage zur Luftkompression und Luftverflüssigung bzw. Gewinnung flüssigen
Sauerstoffes durch fraktionierte Destillation der verflüssigten Luft zu verwenden.
Statt dessen kann auch eine fahrbare Nitrieranlage verwendet werden, in der die
flüssigen Sprengstoffe, wie z. B. Nitroglyzerin, erst hergestellt werden. Dabei
kann im Hinblick auf den Verwendungszweck von der sonst in der Technik üblichen
Reinigung bzw. reinen Darstellung des Sprengstoffes abgesehen werden. Infolge der
außerordentlich starken Zusammenfassung der Sprengleistung bei Körpern mit ausgekleidetem
Hohlraum sind Schwankungen in der Beschaffenheit des Sprengstoffes von untergeordneter
Bedeutung, zumal es sich bei der Erzeugung von Bohr- oder Fundamentlöchern nicht
um die Brechung von so widerstandsfähigen Sprengstoffen wie bei der Durchschlagung
von Stahl oder Beton handelt.
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Ferner können die Hohlraumladungen als Zweikammersprengkörper ausgekleidet
werden. Das Zweikammerprinzip ist an sich bekannt. Innerhalb des Sprengkörperraumes
sind getrennt voneinander zwei Stoffe untergebracht, die an sich unempfindlich sind
und bei Berührung miteinander sich zu einem Sprengstoff chemisch umsetzen. Beispielsweise
kann die eine Kammer einen nitrierfähigen Stoff, wie Glyzerin, Glykol oder aromatische
Kohlenwasser-Stoffe, enthalten, während sich in der anderen Kammer Salpetersäure,
Nitriersäure od. dgl. befindet. Zerstört man auf mechanischem Wege die Verbindung
zwischen den beiden Kammern und vermischt die beiden Stoffe, so wird der Sprengstoff
gebildet und der Sprengkörper ist dann bereit zur Benutzung.
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Sofern die Sprengkörper im Bergwerksbetriel) benutzt werden, wo die
Gefahr schlagender Wetter besteht, können die Gefäße der Sprengladungen aus gepreßtem
Salz od. dgl. bestehen, so daß bei der Detonation die Temperatur der Schwaden durch
das Salz auf eine ungefährliche Temperatur von z. B. 8 bis goo° herabgesetzt wird.
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Die Benutzung der Sprengkörper zur Herstellung von Fundamentlöchern
kommt beispielsweise bei Sand- oder Moorböden oder ähnlichem schwankenden Untergrund
in Betracht. Hier besteht die Aufgabe einer besonders guten Gründung des Fundaments,
z. B. durch Pfähle, Stützen u. dgl. Bisher wurden hierfür Löcher in den Boden gebohrt,
an ihrer tiefsten Stelle durch Sprengen oder Fräsen erweitert und dann mit Beton
ausgefüllt, der zu Pfeilern erstarrt. Dieses Bohren von Fundamentlöchern kann ebenfalls
durch Sprengen von Hohlraumsprengladungen mit oder ohne Auskleidung ersetzt werden.
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Besteht beispielsweise die Aufgabe, eine Straße durch einen lockeren
Sandboden zu legen, so würde mit der Zeit eine auf den Boden gelegte Betonplatte
den Sand unter sich zur Seite drücken, so daß die Platte allmählich tiefer sinkt
und schließlich versinkt. Ist die Sandschicht so dick, daß der feste Untergrund
durch Pfeiler nicht erreicht werden kann, so läßt sich dieser Vorgang des Zurseitedrückens
des Untergrundes so verlangsamen, daß praktisch kein Absinken erfolgen kann. Zu
diesem Zweck wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, unter diese Straßendecke vielleicht
kleine Pfeiler zu setzen, so daß der an sich lockere Untergrund durch diese Pfeiler
mit der Straßendecke zu einem kompakten Ganzen vereinigt wird. Dabei ist die Tiefe
der Pfeiler nicht so groß notwendig wie bei der üblichen Gründung auf lockerem Boden.
Diese Löcher lassen sich verhältnismäßig leicht in den weichen Boden bohren, es
besteht aber die Gefahr, daß sie sehr schnell wieder zufallen bzw. einfallen, besonders
bei der Beschickung des Loches mit
Beton. Es wird deshalb vorgeschlagen,
das Bohren der Löcher in die kalte Jahreszeit zu verlegen, so daß der gefrorene
Boden das Loch in seiner Form einige Tage erhält.
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Da bei Tauwetter das Schmelzwasser den Boden stark durchfeuchtet,
kann die Herstellung des Betonpfeilers so erfolgen, daß man die trockene Zement-Sand-Mischung
in das Loch schüttet und es der Witterung überläßt, die nötige Feuchtigkeit an den
Zement heranzubringen. Ein ähnlicher Vorgang tritt bei dem bekannten Aufschütten
von Zement auf lockere Böden auf. Bei diesem Verfahren wird Zement trocken auf den
Boden geschüttet und in den Boden gestampft. Durch die Bodenfeuchtigkeit verbindet
sich der Zement mit dem Sandboden zu Beton, und zwar so, daß ein allmählicher Übergang
zwischen Betonboden und Sanddecke entsteht. Auf diesen so verfestigten Boden kann
dann die endgültige Betondecke gelegt werden.
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Der Bau einer Straße wäre demnach in folgender Weise vorzunehmen:
Es werden beispielsweise alle Meter im Quadrat Löcher in den gefrorenen Boden gesprengt,
diese Löcher mit Zement bzw. Zement-Sand-Gemisch vollgeschüttet, und darüber wird
eine Zementdecke gelegt und festgestampft. Dabei kann in jedes mit Zement gefüllte
Sprengloch als Armierung ein Draht gesteckt werden. Bei Tauwetter setzt sich der
Zement mit dem zum Teil beigemischten, zum Teil umgebenden Sand in Beton um und
der feste Untergrund ist geschaffen. Während der warmen Jahreszeit läßt sich dann
die Betonstraßendecke auf den Untergrund aufbringen. Soll ein kontinuierliches Arbeiten,
unabhängig von den Jahreszeiten, erfolgen, so ist das Bohrloch schnellstens mit
mehr oder weniger gießbarer Zement-Sand-Mischung zu füllen. Das Verfahren kann also
auf den vorhandenen Boden und die vorhandene Feuchtigkeit desselben sowie auf die
gegebene Jahreszeit jeweils abgestimmt werden.
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In der Zeichnung ist in Abb. i eine Anlage zur Gewinnung von Sprengkörpern
gemäß der Erfindung dargestellt, während Abb. 2 und 3 zwei Formen von Sprengkörpern
im Schnitt zeigen.
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Die Sprengkörper bestehen aus einem annähernd zylinderförmigen oder
kegelförmigen Formling i bzw. 2, der gegebenenfalls eine Hülle 3 bzw. 4 aus Pappe,
Preßstoff, dünnem Blech od. dgl. besitzen kann. An seiner Unterseite besitzt der
Formling eine Aushöhlung 5 bzw. 6, die in einem Fall kegelförmig, im anderen Fall
dagegen flaschenförmig gehalten ist. Dieser Hohlraum ist mit einer entsprechend
geformten nach unten offenen Auskleidung 7 bzw. 8 versehen, die, wie aus Abb. 2
ersichtlich, eine von der Spitze zur Grundfläche zunehmende Wandstärke haben kann.
An der Oberseite besitzt der Formling eine Ausnehmung g zur Aufnahme einer Zündladung.
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Der Sprengkörper kann aus einem beliebigen brisanten oder hochbrisanten
Sprengstoff bestehen. Beispielsweise können Formlinge aus poröser Kohle, wie Blutkohle,
Retortenkohle od. dgl., benutzt werden, die mit flüssiger Luft oder flüssigem Sauerstoff
getränkt sind. Zur Fertigstellung derartiger Körper kann eine fahrbare Anlage dienen,
wie sie in Abb. i dargestellt ist. Auf der Plattform io eines Kraftwagens ist eine
aus dem Kompressor i i und dem Gegenstromkühler 12 bestehende Luftverflüssigungsanlage
aufgebaut. Der Antrieb des Kompressors erfolgt vom Fahrzeugmotor über eine Welle
13, die mittels eines Kegelradgetriebes die Welle 14 des Kompressors antreibt.-
Durch einen Kupplungshebel 15, der neben dem üblichen Schalthebel 16 angeordnet
sein kann, wird nach Bedarf die Welle 13 mit dem Motor gekuppelt.
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Die Luft strömt durch das Rohr 17 in den doppelt wirkenden Kompressor
ein und wird durch das Rohr 18 in verdichtetem Zustand dem Gegenstromkühler 12 zugeleitet,
wo sie sich abkühlt und zum Teil verflüssigt. Die flüssige Luft kann durch den Hahn
i9 entnommen und in Dewargefäße 20 abgezogen werden. Die vorgeformten Sprengkörper
i bzw. 2 werden durch die Öffnung des Dewargefäßes eingeführt und in die flüssige
Luft eingetaucht. Nach völliger Tränkung sind sie fertig zur Verwendung.
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Die Formlinge können z. B. in der Weise gebildet werden, daß Papphüllen
3 bzw. 4 leer angeliefert und mit den Hohlraumauskleidungen 7 bzw. 8 versehen werden.
Hierauf wird pulverförmige oder körnige Kohle in die Papphülle eingefüllt und von
Hand oder mechanisch festgestampft, worauf die Tränkung mit flüssiger Luft erfolgt,
die gegebenenfalls auch durch eine obere Offnung g in den Körper eingegossen werden
kann.