EP0109067A1 - Verfahren zum Brechen von hartem kompaktem Material und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0109067A1
EP0109067A1 EP83111283A EP83111283A EP0109067A1 EP 0109067 A1 EP0109067 A1 EP 0109067A1 EP 83111283 A EP83111283 A EP 83111283A EP 83111283 A EP83111283 A EP 83111283A EP 0109067 A1 EP0109067 A1 EP 0109067A1
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EP
European Patent Office
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blast hole
igniter
shaft
pulse reflector
liquid
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EP83111283A
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EP0109067B1 (de
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Friedrich Karl Dr-Ing. Arndt
Helmar Näfe
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Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
    • E21C37/12—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by injecting into the borehole a liquid, either initially at high pressure or subsequently subjected to high pressure, e.g. by pulses, by explosive cartridges acting on the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
    • F42D1/18—Plugs for boreholes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
    • F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting

Definitions

  • DE-PS 230 082 describes a method in which a force pulse applied outside the borehole is converted into a pressure pulse which becomes effective on all sides in the borehole onto the water column in the borehole.
  • a force pulse applied outside the borehole is converted into a pressure pulse which becomes effective on all sides in the borehole onto the water column in the borehole.
  • the method described in DE-PS 230 082 can only be used for soft materials such as coal.
  • DE-AS 24 09 653 describes a shredding device which is introduced into a borehole filled with liquid.
  • This device consists of a housing with a cavity and side bores, with the explosive charge being accommodated in a closed space in the upper part of the housing, which is insulated from the cavity by a pressure-tight partition made of resilient material and which only interacts with this cavity during the Explosion of the explosive charge connects.
  • this device has the disadvantage that the pressure resulting from the explosion must be absorbed by the device, ie only low-explosive propellants can be used and that the pressure pulse before it reaches the rock, via various media, namely via the gas that the should destroy spring-elastic partition and must be transferred over the water and also redirected to the rock, each time a significant part of the explosive effect is lost.
  • the pressure pulse does not hit the bottom of the borehole directly.
  • the borehole lengths are selected to be only about 0.3 to 0.5 times the height of the material to be calculated, it is precisely desirable that the cracking also forms from the end of the borehole into the depth of the stone.
  • the described covering of the material to be broken by means of an elastic sleeve can also be used to avoid splintering.
  • the blast hole is filled with an electrically conductive liquid and the current flow for igniting the explosive charge from the igniter via a wire insulated from the shaft of the pulse reflector and, if appropriate, further conductive intermediate pieces to the detonator, via the liquid to the shaft of the Pulse reflector and back to the ignition machine.
  • the device described below is advantageously used to carry out the method described above.
  • the pulse reflector used to carry out the method consists of a material of high strength and density, preferably of steel.
  • pulse reflectors made of steel are extremely effective in terms of their reflective effect and are also relatively inexpensive.
  • the pulse reflector can be placed as a block with a flat base on the blast hole (claim 20), but it can also be used a pulse reflector consisting of a substantially cylindrical part adapted to the blast hole cross section and a part with an at least as large, preferably more than there is ten times the cross section (claim 9). It is also expedient if there is a conical transition between the part with a smaller cross section and the part with a larger cross section (claim 18), which is preferably coated with a soft-elastic material (claim 19). It is particularly important that the pulse reflector completely covers the blast hole and is sufficiently heavy.
  • the pulse reflector In order to prevent, in particular, solid particles from flying away, the pulse reflector according to a further embodiment has a sleeve fastened to its side surfaces, for which purpose an elastic material is preferably selected.
  • an elastic material that is axially displaceable along the cylindrical part is advantageously used.
  • the pulse reflector which consists of a shaft and a part arranged above the blast hole, has a central bore with electrical insulation, within which the wire connected to the ignition machine is guided via an electrical ignition line.
  • the shaft of the pulse reflector preferably has at its free end located in the explosive hole a connecting electrode which is electrically insulated from the shaft and which can be electrically connected on the one hand to the wire and on the other hand detachably to the (exchangeable) detonator and the explosive charge.
  • the igniter is advantageously arranged in a non-conductive cartridge housing which can be connected to the connection electrode, so that the aforementioned electrical connection is created.
  • the device described has the advantage that the cartridge housing with detonator and the explosive charge can be easily clamped under the shaft or on the connecting electrode before they are lowered together with the shaft of the pulse reflector into the pre-drilled hole. With this clamping, the connection electrode creates an electrical contact, so that the circuit to the igniter and from there via the free end of a wire is closed by the conductive liquid to the shaft and back to the ignition machine.
  • a blast hole 2 is drilled, into which a charge 3 with an electrical detonator 4 is introduced, which is connected to an ignition machine 6 via the wire 5.
  • the pulse reflector shown consists of parts 7 and 8 '.
  • the cylindrical shaft 7 protrudes into the blast hole 2.
  • a plate-shaped cuff 9 made of rubber attached to the part 8 ' is intended to hold back water which is spraying out of the blast hole 2 and possibly splinters torn loose from the blast hole edge 10.
  • the pulse reflector consisting of parts 7 and 8 ' has a mass which is ten times as large as that of the + located in the blast hole also cylindrical
  • the diameter of the cylindrical part 7 is approximately 95% of the blast hole diameter.
  • the explosive effect is optimal when the shaft 7 lies closely against the blast hole wall.
  • the cylindrical shaft 7 fulfills two tasks. On the one hand, it fixes the pulse reflector on the surface of block 1, and on the other hand it limits the space for the expansion of the pressure wave in the water-filled pressure chamber 11.
  • the embodiment of the pulse reflector shown in FIG. 1 is particularly useful when the angle of inclination is horizontal Blast holes must be drilled, which are to be closed by means of a pulse reflector. From this point of view, the length L of the shaft 7 is chosen so that a secure attachment is ensured.
  • the choice of the size + and explosiveness of the charge 3 of the geometrical arrangement of the charge in the pressure chamber 11, of the type and structure of the material to be split and the desired pile and of the size of the recoil acting on the reflector from the charge.
  • the pulse reflector shown in FIG. 2 in contrast to the embodiment described above, consists of a uniform cylinder body 8.
  • an axially displaceable ring 16 made of an elastic material is used, which also functions as the sleeve 9 shown in FIG. 1 takes over. Due to the axial displaceability of the ring 16, the length L of the pulse reflector part inserted into the borehole can be varied as desired and can be defined separately for each blasting condition.
  • Fig. 4 shows an embodiment in which the transition 13 between part 7 and part 8 'is conical.
  • the conical design enables the impulse reflector to be clamped in block 1 and produces a sealing effect between the edge of the blast hole 10 and the transition 13.
  • the conical transition 13 is coated with a soft elastic material 14, with which the sealing effect can be reinforced.
  • the impulse reflector can also be equipped with a handle 17 (FIG. 1).
  • the shaft 7 of the pulse reflector extends to approximately 2/3 of the length L 'of the borehole 2.
  • the shaft 7 has a bore 35 through which the wire 34, which is separated from the shaft 7 by insulation 36, preferably extends made of steel connecting electrode 37 is guided.
  • the connecting electrode 37 which is designed as a plate in the present case, is fastened to the shaft 7 and electrically shielded from it by means of insulation 18.
  • a cartridge housing 20 which can be plugged or clamped onto the connecting electrode receives the charge 3 and the electrical igniter 4 on the one hand and on the other hand has a cylindrical part 23 with which the cartridge is connected to the shaft end, for example via a clamping device 25 between the cartridge housing 20 and Connection plate 37.
  • the cylindrical part 23 extends beyond the insulation 18 in order to avoid a short circuit across the liquid 11 and to protect the insulation 18 from the first heat radiation during the detonation.
  • the igniter 4 is supported in the cup-shaped charge 3, which in turn has a boundary 26 in the cartridge housing 20, while the igniter 4 is supported on the boundary 27.
  • the cartridge housing 20 has a slot 28 so that the cartridge housing 20 made of plastic can expand when the charge 3 is introduced.
  • a connecting wire 29 of the igniter 4 is guided through a bore 30 in the cartridge housing 20 and angled bare on the bottom 31 thereof.
  • the angled bare wire 32 is pressed against the connecting plate 37 via the clamp connection 25, so that an electrical contact is made with the wire 34.
  • the free end of the second bare connecting wire 33 of the igniter 4 is in the Cavity 24 of the cartridge housing 20 out.
  • the recess 22 in the cartridge housing 20 is made so narrow that the wire 33 is pressed against the metallic housing 21 by the igniter 4.
  • the electrical connection of the wire 33 to the shaft 7 is made via the liquid 11, for example by adding table salt with improved conductivity.
  • the wire 34 and the shaft 7 represent the two poles which are connected to the ignition cable 5 and the ignition machine 6 via a plug connection 19.

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Abstract

Beim Brechen von hartem Material wird insbesondere zur Vermeidung von Splitterflug und knallartiger Lärmentwicklung in ein vorgebohrtes Sprengloch (2) die Sprengladung eingebracht, Flüssigkeit in das Sprengloch (2) eingefüllt und vor dem Zunden der Sprengladung (3) das Sprengloch (2) mit einem Impulsreflektor (8; 7, 8') verschiossen, dessen Masse mindestens fünfmal so groß ist wie die Masse der in das Sprengloch (2) eingefüllten Flüssigkeit. Der Impulsreflektor kann als kompakter Stahlblock eine ebene Grundfläche besitzen oder aus zwei Teilen (7) und (8') bestehen, wovon das Teil (7) dem Sprenglochquerschnitt angepaßt ist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ganz oder teilweise in das Sprengloch (2) eingeführt wird.

Description

  • Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Brechen von hartem kompaktem Material, insbesondere von Gestein, Beton und Knäppern, bei dem in das zu brechende Material ein Sprengloch gebohrt und dieses mit einer Flüssigkeit gefüllt wird, worauf die Flüssigkeit durch einen Spannungsrisse im Material bewirkenden Druckstoß, der durch Zünden einer Sprengladung erzeugt wird, unter Druck gesetzt wird und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Nach dem Stand der Technik wird bei Verfahren der obengenannten Art nach dem Bohren des Sprengloches und dem Einbringen der Ladung und des Zündmaterials das Bohrloch z. B. mit Sand,nudelförmigem Lehmbesatz und kunststoffummantelten Besatzpatronen, die mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten gefüllt sind, verschlossen. Diese Verfahrensweise besitzt jedoch den Nachteil, daß die bei der Sprengung wegfliegenden Splitter im umliegenden Bereich zu Personen- und Sachschäden führen können. Weiterhin stört bei diesem Verfahren die mit der Sprengung verbundene Lärmentwicklung.
  • Darüber hinaus wird in der DE-PS 230 082 ein Verfahren beschrieben, bei dem auf die im Bohrloch stehende Wassersäule ein außerhalb des Bohrloches aufgebrachter Kraftimpuls in einen allseitig im Bohrloch wirksam werdenden Druckimpuls umgewandelt wird. Allerdings können in der Wassersäule nur sehr geringe Drücke erzeugt werden, so daß das in der DE-PS 230 082 beschriebene Verfahren nur für weiche Materialien, wie z.B. Kohle angewandt werden kann.
  • Die DE-AS 24 09 653 beschreibt eine Zerkleinerungsvorrichtung, die in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch eingebracht wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse mit einem Hohlraum und Seitenbohrungen, wobei in dem oberen Teil des Gehäuses die Sprengladung in einem geschlossenen Raum untergebracht ist, der gegen den Hohlraum durch eine druckdichte Trennwand aus federelastischem Werkstoff isoliert ist und der sich mit diesem Hohlraum erst während der Explosion der Sprengladung verbindet. In dem unteren Teil des Gehäuses sind Kanäle geführt, die mit einem Ende in den Hohlraum einmünden und mit dem anderen Ende bis an die seitliche Außenfläche des Gehäuses reichen, wobei auf den unteren Teil des Gehäuses unterhalb der Zerstörungszone ein federelastischer Ring so aufgesetzt und befestigt ist, daß er die Mündungen der bis an die seitliche Außenfläche des Gehäuses reichenden Kanäle verschließt und sich beim Flüssigkeitsimpulsdruck an die Bohrlochwandung andrückt. Auch mittels dieser Vorrichtung wird ein Kraftimpuls in einen allseitig im Bohrloch wirksamen Druckimpuls umgewandelt, der die Rißbildung und die Spaltung des Materials bewirken soll. Allerdings besitzt diese Vorrichtung den Nachteil, daß der durch die Sprengung entstehende Druck von der Vorrichtung aufgenommen werden muß, d.h. nur niederbrisante Treibmittel einsetzbar sind und daß der Druckimpuls, ehe er zu dem Gestein gelangt, über verschiedene Medien, nämlich über das Gas, das die federelastische Trennwand zerstören soll und über das Wasser, übertragen und auch auf das Gestein umgelenkt werden muß, wobei jeweils ein erheblicher Teil der Sprengwirkung verloren geht. Schließlich wirkt sich noch nachteilig aus, daß der Druckimpuls den Boden des Bohrloches nicht unmittelbar trifft. Da in der Praxis die Bohrlochlängen etwa nur 0,3 bis 0,5 mal so groß wie die Höhe des zu berechnenden Materials gewählt werden, ist es aber gerade erwünscht, daß die Rißbildung sich auch vom Bohrlochende in die Tiefe des Steins hinein ausbildet.
  • Die DE-PS 24 25 293 beschreibt ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem der Druckstoß durch einen die Flüssigkeit im Inneren des Bohrlochs beaufschlagenden Kolben erzeugt wird, wobei dieser Druckstoß wiederholt am Bohrlochboden und am Kolben reflektiert wird. Der Kolben soll mit einem Druckluft-,Ver- brennungs- oder hydraulischen Schlagantrieb und einen durch denselben getriebenen Kolben betrieben werden, dessen Form derjenigen des Bohrloches entspricht, in welches er mit Geschwindigkeiten im Bereich von bis zu mehreren 100 m/s katapultiert wird. Nachteiligerweise ist man jedoch hier auf besondere Antriebsvorrichtungen angewiesen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Brechen eines harten kompakten Materials, insbesondere von Gestein, Beton und Knäppern, anzugeben, das die Wirtschafltichkeit der bekannten hydraulischen Brechtechniken mittels Zünden einer Sprengladung nutzt, das eine einfache Handhabung erlaubt und bei dem gleichzeitig der Splitterflug und die knallartige Lärmentwicklung unterdrückt wird. Darüber hinaus ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch Einbringen der Sprengladung mit dem Zünder in das mit Flüssigkeit gefüllte Sprengloch und das anschließende Verschließen des Sprenglochs mittels eines Impulsreflektors bei dem eingangs genannten Verfahren gelöst. Da bekanntlich gespannte Gase ursächlich für die Beschleunigung einzelner Splitter nach der Spaltung des kompakten Materials sind, besitzt dieses Verfahren den Vorteil, daß durch den Verzicht auf Gase zur Übertragung der Druckimpulse der Splitterflug reduziert wird. Entsprechendes gilt auch für die Geräuschentwicklung; für die knallartigen Geräusche waren vor allem die plötzlich entspannten Gase ursächlich. Versuche haben gezeigt, daß nicht nur das oberhalb der Ladung befindliche Wasser im Sprengloch, sondern auch der Impulsreflektor erheblich zur Geräuschminderung beiträgt.Vorteilhafterweise wird die sich nach Zünden der Sprengladung in der Wassersäule ausbildende Druckwelle beim Auftreffen auf den Impulsreflektor infolge des unterschiedlichen Wellenwiderstandes der Wassersäule und des Materials des Impulsreflektors in hohem Maße reflektiert. Die reflektierte Druckwelle bewirkt eine Druckerhöhung an der Sprenglochwand, wodurch die Riß-und Spaltwirkung entscheidend verbessert wird. Weiterhin legt das erfindungsgemäße Verfahren keine Begrenzung hinsichtlich der Brisanz des Sprengstoffes auf, weil die Sprengkräfte über das Wasser unmittelbar auf die Sprenglochwandung treffen.
  • Vorteilhafterweise wird das Sprengloch mittels eines Impulsreflektors verschlossen, dessen Masse mindestens fünfmal so groß ist wie die Masse der in das Sprengloch eingefüllten Flüssigkeit. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Impulsreflektor auch teilweise in das Bohrloch eingeführt werden, wobei bevorzugt der eingeführte Teil des Impulsreflektors einen Querschnitt aufweisen soll, der zwischen 50 und 100% des Sprenglochquerschnitts liegt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Impulsreflektor axial an dem Sprenglochbohrrand bzw. an dem zu brechenden Material fixiert und die Oberfläche des zu brechenden Materials wird rings um das Sprengloch, vorzugsweise mittels einer elastischen Manschette, abgedeckt. Es hat sich zwar in der Praxis herausgestellt, daß im allgemeinen ein entsprechend der in das Sprengloch eingefüllten Flüssigkeitsmasse mindestens fünfmal so schwerer Impulsreflektor zur Durchführung des Verfahrens ausreichend ist, jedoch bietet sich bei Verwendung besonders brisanter Sprengladungen an, einen Impulsreflektor zu verwenden, der teilweise in das Bohrloch eingeführt wird.
  • Je nach Größe und Brisanz der Ladung bietet sich auch zur Vermeidung von Splitterflug die geschilderte Abdeckung des zu brechenden Materials mittels einer elastischen Manschette an.
  • Vorteilhafterweise wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Sprengloch mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt und der Stromfluß zum Zünden der Sprengladung von der Zündmaschine über einen gegen den Schaft des Impulsreflektors isolierten Draht sowie ggf. weitere leitende Zwischenstücke zum Zünder, über die Flüssigkeit zum Schaft des Impulsreflektors und-zurück zur Zündmaschine geführt.
  • Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens benutzt man vorteilhafterweise die nachfolgend geschilderte Vorrichtung.
  • Der zur Durchführung des Verfahrens verwendete Impulsreflektor besteht aus einem Material hoher Festigkeit und Dichte, vorzugsweise aus Stahl. Insbesondere Impulsreflektoren aus Stahl sind hinsichtlich ihrer Reflektionswirkung äußerst wirksam und außerdem verhältnismäßig preiswert.
  • Der Impulsreflektor kann als Block mit ebener Grundfläche auf die Sprenglochbohrung gelegt werden (Anspruch 20), es kann jedoch auch ein Impulsreflektor verwendet werden, der aus einem dem Sprenglochquerschnitt angepaßten, im wesentlichen zylindrischen Teil und einem Teil mit einem zumindest ebenso großen, vorzugsweise mehr als zehnmal so großen Querschnitt besteht (Anspruch 9). Zweckmäßig ist es auch, wenn zwischen dem Teil mit kleinerem Querschnitt und dem Teil mit größerem Querschnitt ein konischer Übergang besteht (Anspruch 18), der vorzugsweise mit einem weich-elastischen Material beschichtet ist (Anspruch 19). Wesentlich ist vor allem, daß der Impulsreflektor das Sprengloch vollständig bedeckt und ausreichend schwer ist.
  • Um das Wegfliegen vor allem von Festkörperteilchen zu verhindern, besitzt der Impulsreflektor nach einer weiteren Ausgestaltung.der Erfindung eine an seinen Seitenflächen befestigte Manschette, wozu vorzugsweise ein elastischer Werkstoff gewählt wird.
  • Zur Fixierung des Impulsreflektors wird vorteilhafterweise ein längs des zylindrischen Teils axial verschiebbarer elastischer Werkstoff verwendet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Impulsreflektor, der aus Schaft und oberhalb des Sprengloches angeordnetem Teil besteht, eine zentrale Bohrung mit elektrischer Isolation auf, innerhalb der der mit der Zündmaschine über eine elektrische Zündleitung verbundene Draht geführt wird. Vorzugsweise besitzt der Schaft des Impulsreflektors an seinem im Sprengloch befindlichen freien Ende eine-gegen den Schaft elektrisch isolierte Anschlußelektrode, die einerseits mit dem Draht und andererseits lösbar mit dem (auswechselbaren) Zünder und der Sprengladung elektrisch verbindbar ist. Vorteilhafterweise wird der Zünder in einem nichtleitenden Patronengehäuse angeordnet, das mit der Anschlußelektrode verbindbar ist, so daß die vorgenannte elektrische Verbindung geschaffen wird. Vom Zünder ragt das freie Ende eines Zündstrom-führenden Drahtes in den von der elektrisch leitenden Sprenglochflüssigkeit, meist mit Kochsalz angereichertes Wasser, umspülten Raum. Dieser Draht kann gegen das metallische Gehäuse des Zünders geklemmt sein. Schließlich wird der untere Teil des Schaftes des Impulsreflektors mit einer Isolierschicht so überzogen, daß die Flüssigkeitssäule im Sprengloch bis über den oberen Rand der Isolation des Schaftes reicht, so daß der Stromkreis zum metallischen Teil des Impulsreflektors geschlossen ist.
  • Die geschilderte Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß das Patronengehäuse mit Zünder und die Sprengladung leicht unter den Schaft bzw. an die Anschlußelektrode geklemmt werden können, bevor sie zusammen mit dem Schaft des Impulsreflektors in das vorgebohrte Sprengloch abgesenkt werden. Die Anschlußelektrode schafft bei dieser Klemmung einen elektrischen Berührkontakt, so daß der Stromkreis zum Zünder und von dort über das freie Ende eines Drahtes durch die leitende Flüssigkeit zum Schaft und zurück zur Zündmaschine geschlossen wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1 - 5a, b jeweils schematische Darstellungen im Schnitt eines zylindrischen Bohrloches, in das eine Sprengladung mit Zünder eingebracht ist und das mit einem Impulsreflektor verschlossen ist.
  • In den in Fig. 1 dargestellten, zu sprengenden kompakten Block 1 ist ein Sprengloch 2 gebohrt, in das eine Ladung 3 mit einem elektrischen Zünder 4 eingebracht ist, der über den Schießdraht 5 mit einer Zündmaschine 6 verbunden ist. Der dargestellte Impulsreflektor besteht aus Teilen 7 und 8'. In das Sprengloch 2 ragt der zylindrisch geformte Schaft 7 herein. Eine an dem Teil 8' angebrachte, tellerförmige Manschette 9 aus Gummi soll ausspritzendes Wasser aus dem Sprengloch 2 und möglicherweise vom Sprenglochrand 10 losgerissene Splitter zurückhalten. Der aus Teilen 7 und 8' bestehende Impulsreflektor besitzt eine Masse, die zehnmal so groß ist wie die des im Sprengloch befindlichen + ebenfalls zylindrisch
  • Wassers. Der Durchmesser des zylindrischen Teils 7 beträgt ca. 95 % des Sprenglochdurchmessers. Insbesondere hat sich. herausgestellt, daß die Sprengwirkung dann optimal ist, wenn der Schaft 7 eng an der Sprenglochwandung anliegt. Der zylindrische Schaft 7 erfüllt zwei Aufgaben. Zum einen fixiert er den Impulsreflektor auf der Oberfläche des Blocks 1, zum anderen begrenzt er den Raum für die Ausweitung der Druckwelle im wassergefüllten Druckraum 11. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Impulsreflektors bietet sich insbesondere an, wenn unter stark geneigtem Winkel zur Horizontalen Sprenglöcher gebohrt werden müssen, die mittels eines Impulsreflektors verschlossen werden sollen. Unter diesem Gesichtspunkt wird die Länge L des Schafts 7 so gewählt, daß eine sichere Befestigung gewährleistet ist. Die Wahl der Größe+ und Brisanz der Ladung 3, von der geometrischen Anordnung der Ladung im Druckraum 11, von der Art und Struktur des zu spaltenden Materials und des angestrebten Haufwerkes und von der Größe des auf den Reflektor einwirkenden Rückstoßes von der Ladung.
  • Der in Fig. 2 dargestellte Impulsreflektor besteht im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus einem einheitlichen Zylinderkörper 8. Zur Fixierung des Impulsreflektors 8 wird ein axial verschiebbarer Ring 16 aus einem elastischen Werkstoff verwendet, der gleichzeitig die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Manschette 9 übernimmt. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Ringes 16 kann die Länge L des in das Bohrloch eingeführten Impulsreflektorteils beliebig variiert und für jede Sprengbedingung gesondert festgelegt werden.
  • +des Druckraumes 11 hängt ab von der Größe
  • Nach der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht der Impulsreflektor 8 aus einem zylindrisch geformten Block mit einer ebenen Grundfläche, die dem Sprengloch zugekehrt ist. Bei dieser Ausführungsform können Manschetten sowie ringförmige Fixierungsmittel eingespart werden, jedoch kann dieser Impulsreflektor nur bei vertikal gebohrten Sprenglöchern in horizontaler Lage auf dem zu bearbeitenden Material verwendet werden. Zudem ist der Impulsreflektor 8 mit einer zentralen Bohrung 12 versehen, durch die der Schießdraht 5 durchgeführt werden kann.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Übergang 13 zwischen Teil 7 und Teil 8' konisch ausgebildet ist. Die konische Ausbildung ermöglicht eine Klemmung des Impulsreflektors im Block 1 und erzeugt eine Dichtwirkung zwischen dem Sprenglochrand 10 und dem Übergang 13. Der konische Übergang 13 ist im vorliegenden Fall mit einem weichelastischen Material 14 beschichtet, womit die Dichtwirkung verstärkt werden kann.
  • Ggf. kann der Impulsreflektor noch mit einem Tragegriff 17 ausgestattet werden (Fig. 1).
  • Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Impulsreflektors zeigt sich schon darin, daß der vergleichbare Sprengstoffbedarf auf 1/5 des Wertes bei nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zurückgeht.
  • Während in Fig. 1 bis 4 Impulsreflektor und Sprengladung getrennt im Sprengloch angeordnet sind, ist gemäß Fig. 5ä,b der Impulsreflektor als Patronenhalter ausgebildet und in den elektrischen Zündkreis mit einbezogen.
  • Der Schaft 7 des Impulsreflektors erstreckt sich auf etwa 2/3 der Länge L' des Bohrloches 2. Der Schaft 7 weist eine Bohrung 35 auf, durch die der Draht 34, der gegenüber dem Schaft 7 durch eine Isolierung 36 getrennt ist, bis zur vorzugsweise aus Stahl bestehenden Anschlußelektrode 37 geführt ist. Die im vorliegenden Fall als Platte ausgeführte Anschlußelektrode 37 ist an dem Schaft 7 befestigt und gegen diesen mittels einer Isolierung 18 elektrisch abgeschirmt. Ein auf die Anschlußelektrode aufsteckbares bzw. -klemmbares Patronengehäuse 20 nimmt einerseits die Ladung 3 und den elektrischen Zünder 4 auf und weist andererseits einen zylindrischen Teil 23 auf, mit dem die Patrone mit dem Schaftende verbunden ist, beispielsweise über eine Klemmvorrichtung 25 zwischen Patronengehäuse 20 und Anschlußplatte 37. Der zylindrische Teil 23 ist bis über die Isolierung 18 hinweggeführt, um einen Kurzschluß über die Flüssigkeit 11 zu vermeiden und die Isolierung 18 vor der ersten Hitzestrahlung bei der Detonation zu schützen.
  • Der Zünder 4 stützt sich in der topfförmig ausgebildeten Ladung 3 ab, die ihrerseits eine Begrenzung 26 im Patronengehäuse 20 aufweist, während der Zünder 4 sich an der Begrenzung 27 abstützt. Das Patronengehäuse 20 weist einen Schlitz 28 auf, damit das aus Kunststoff gefertigte Patronengehäuse 20 bei der Einführung der Ladung 3 sich ausweiten kann. Ein Anschlußdraht 29 des Zünders 4 ist durch eine Bohrung 30 im Patronengehäuse 20 geführt und auf dessen Boden 31 blank abgewinkelt. Über die Klemmverbindung 25 wird der abgewinkelte blanke Draht 32 gegen die Anschlußplatte 37 gedrückt, so daß ein elektrischer Kontakt mit dem Draht 34 hergestellt wird. Das freie Ende des zweiten blanken Anschlußdrahtes 33 des Zünders 4 ist in den Hohlraum 24 des Patronengehäuses 20 geführt. Dabei ist die Ausnehmung 22 im Patronengehäuse 20 so eng ausgeführt, daß der Draht 33 gegen das-metallische Gehäuse 21 vom Zünder 4 gedrückt wird. Die elektrische Verbindung des Drahtes 33 zum Schaft 7 wird über die Flüssigkeit 11 beispielsweise durch Zugabe von Kochsalz in seiner Leitfähigkeit verbessertes Wasser hergestellt.
  • Der Draht 34 und der Schaft 7 stellen die beiden Pole dar, die über eine Steckverbindung 19 mit dem Zündkabel 5 und der Zündmaschine 6 verbünden sind.
  • Somit ergibt sich folgender elektrischer Zündkreis:
    • Anschluß A von der Zündmaschine 6 ist über eine Leitung 5A des Zündkabels und über den zweipoligen Stecker 19 bzw. Stecker 19A mit dem Draht 34 verbunden.
  • Der Draht 34 ist wiederum mit der Anschlußplatte und diese schließlich über den Anschlußdraht 29 mit dem Zünder 4 verbunden.
  • Der Stromkreis führt weiter über den Innenwiderstand des Zünders 4 zum Anschlußdraht 33, der mit der metallischen Hülle 21 des Zünders 4 verbunden ist. Das umgebende Wasser 11 stellt die elektrische Verbindung des Anschlußdrahtes 33 bzw. der metallischen Hülle 21 zum Schaft 7 her. Schaft 7 und Reflektorkopf 8 sind aus Stahl gefertigt, der Anschluß 19B ist.mit dem Reflektorkopf 8' elektrisch verbunden, so daß die elektrische Verbindung vom Schaft 7 über Reflektorkopf 8', Anschluß 19B, Zündkabel 5B bis zur Anschlußklemme B der Zündmaschine 6 hergestellt ist.
  • Das im Bohrloch 2 befindliche Wasser 11 ist nicht nur für das erfindungsgemäße Schießverfahren notwendig, sondern stellt gleichzeitig als ein Verbindungsglied im elektrischen Zündkreis eine wichtige Sicherheitsvorkehrung dar. Beim Fehlen des Wassers 11 im Bohrloch 2 kann die Ladung 3 nicht gezündet werden. Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens muß das Wasser 11 mindestens bis zur Höhe H1 im Bohrloch stehen. Wird der Schaft 7 bis zur Höhe H2 mit einer Isolierschicht 38 überzogen, ist es erforderlich, daß das Bohrloch 2 bis über diese Höhe H2 mit Wasser gefüllt sein muß.

Claims (20)

1. Verfahren zum Brechen von hartem kompaktem Material, insbesondere von Gestein, Beton und Knäppern, bei dem in das zu brechende Material ein Sprengloch gebohrt und dieses mit einer Flüssigkeit gefüllt wird, worauf die Flüssigkeit durch einen Spannungsrisse im Material bewirkenden Druckstoß, der durch Zünden einer Sprengladung erzeugt wird, unter Druck gesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zünden der Sprengladung (3) diese mit dem Zünder (4) in das Sprengloch (2) eingebracht und das Sprengloch (2) mittels eines Impulsreflektors (8; 7, 8') verschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengloch (2) mittels eines Impulsreflektors (8; 7, 8') verschlossen wird, dessen Masse mindestens fünfmal so groß wie die Masse der in das Sprengloch (2) eingefüllten Flüssigkeit (11) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsreflektor (8) teilweise in das Sprengloch eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Querschnitt, der zwischen 50 und 100 % des Sprenglochquerschnitts liegt, aufweisender Schaft (7) des Impulsreflektors (7, 8') in das Bohrloch eingeführt wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengloch mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (11) gefüllt wird und daß der Stromfluß von der Zündmaschine (6) über einen isolierten Draht (34) sowie ggf. weitere leitende Zwischenstücke zum Zünder (4) über die Flüssigkeit (11) zum Schaft (7) und zurück zur Zündmaschine (6) geleitet wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsreflektor (7, 8') axial an dem Sprenglochbohrrand (10) bzw. dem zu brechenden Material fixiert wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zu brechenden Materials rings um das Sprengloch (2), vorzugsweise mittels einer elastischen Manschette (9), abgedeckt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen das Sprengloch bedeckenden, vorzugsweise rotationssymmetrisch geformten Körper als Impulsreflektor aus einem Material hoher Festigkeit und Dichte, vorzugsweise aus Stahl.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Impulsreflektor mit einem dem Sprenglochquerschnitt angepaßten, vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Schaft (7) und einem Teil (8') mit zumindest ebenso großem Querschnitt, vorzugsweise mehr als zehnmal so großem Querschnitt.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (7) und der Teil (8') des Impulsreflektors eine Bohrung (35) mit einer elektrischen Isolation (36) aufweisen, in der ein mit der Zündmaschine (6) verbundener elektrisch isolierter Draht (34) geführt hat.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (7) an seinem dem Teil (8') abgekehrten Ende eine elektrisch leitend mit dem Draht (34) verbundene Anschlußelektrode (37) aufweist, die mit einem auswechselbaren Zünder (4) und der Sprengladung (3) lösbar verbunden ist und die gegenüber dem Schaft isoliert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (4) in einem nichtleitenden Patronengehäuse (20) angeordnet ist, das so mit der Anschlußelektrode (37) verbindbar ist, daß eine leitende Verbindung zwischen der Anschlußelektrode (37) und dem Zünder (4) geschaffen wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Zünder (4) über einen Anschluß (29) mit dem Draht (34) verbindbar ist, und daß bei betriebsbereit aufgebautem Zünder ein zündstromführender Draht (33) in einen, von der leitenden Sprenglochflüssigkeit (11) umspülten Raum mit seinem freien Ende hineinragt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Drahtes (33) des Zünders (4) gegen das metallische Gehäuse (21) des Zünders (4) geklemmt ist und so mit demselben elektrisch leitend verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Teil des Schaftes (7) mit einer Isolierschicht β8) überzogen ist.
16. Vorrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch eine an seinen Seitenflächen (15) befestigte Manschette (9), vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff.
17. Vorrichtung nach Ansprüchen 8, 9 und 16, gekennzeichnet durch einen längs des zylindrischen Mantels des Impulsreflektors (8; 7, 8') axial verschiebbaren Ring (16) aus einem elastischen Werkstoff.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (13) vom Schaft (7) in den Teil (8'), der einen größeren Querschnitt aufweist, konisch ausgeführt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Übergang (13) mit einem weichelastischen Material (14) beschichtet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine dem Sprengloch (2) zugekehrte ebene Grundfläche des Impulsreflektors.
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