EP1098164A1

EP1098164A1 - Verfahren zum Anbringen einer Sprengladung

Info

Publication number: EP1098164A1
Application number: EP99122117A
Authority: EP
Inventors: Walter Koechli; Peter Moser; Hans Solenthaler
Original assignee: "Holderbank" Cement und Beton HCB-Zementproduktion
Current assignee: "Holderbank" Cement und Beton HCB-Zementproduktion
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-05-09

Abstract

Das Verfahren zum Anbringen einer Sprengladung in einem im wesentlichen vertikalen bis geneigten Bohrloch (2) besteht darin, zwischen Bohrlochfuss und Bohrlochmund den effektiven Ladequerschnitt der Sprengstoffladung durch adäquates Zumischen von Makrohohlkörpern aus Kunststoff oder ähnlichen Materialien zum Sprengstoff im wesentlichen stetig abnehmend auszuführen. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer ununterbrochenen Sprengladung in Bohrlöchern für Sprengungen, insbesondere in Steinbrüchen.

Für Sprengarbeiten in Steinbrüchen wird in der Regel ein im wesentlichen vertikal verlaufendes Bohrloch in vorbestimmtem Abstand hinter der Bruchwand angebracht und mit Sprengstoff gefüllt. Die erforderliche Energie zur Zerkleinerung des Festgesteines ist im allgemeinen im Bereich des Bruchwandfusses höher als im Bereich des Bruchwandkopfes. Dies resultiert aus dem höheren Einschlussgrad des Festgesteines im Bereich des Bruchwandfusses. Dementsprechend ist die Sprengladung im Bereich des Fusses im allgemeinen stärker zu dimensionieren als im Bereich des Bruchwandkopfes (Bohrlochschaft). Genau betrachtet ändert sich die Einspannung der Vorgabe, also des Gesteinsbereiches zwischen Bohrloch und Bruchwand, kontinuierlich über die gesamte Länge des Bohrloches.

Dieses Anpassen bzw. diese Abstufung der Energie des Sprengstoffes an die unterschiedlichen geometrischen Bedingungen entlang eines Bohrloches ist im allgemeinen aufwendig und bisher durch herkömmliche Verfahren nur unzureichend realisierbar.

Gegenwärtig wird die Abstufung der Sprengenergie auf folgende Arten erreicht:

im Bereich des Wandfusses wird energiereicher Sprengstoff eingebracht, während im oberen Bereich des Bohrlochschaftes energiearmer Sprengstoff eingebracht wird;
im Bereich des Wandfusses wird energiereicher Sprengstoff eingebracht, während derselbe Sprengstoff im Bereich des Bohrlochschaftes durch Zwischenbesatz (wechselweises Einfüllen von inertem, nicht sprengfähigem Material und von Sprengstoff) gestreckt wird.

Die erste Vorgehensweise erfordert zwei Sprengstoffsorten. Bei der zweiten Vorgehensweise findet man zwar mit einer Sprengstoffsorte das Auslangen, das Einfüllen von inertem Material zur Sprengstoffstreckung führt jedoch im Hinblick auf die detonative Umsetzung des Sprengstoffes zu einem "go and stop"-Verhalten. Dies erfordert nicht nur den Einsatz von entweder mehreren Zündern oder einer detonierenden Zündschnur, sondern führt auch, bedingt durch eine unvermeidlich notwendige Anlaufstrecke der Sprengstoffe bis zum Erreichen der nominativen Detonationsgeschwindigkeit, zu einer mangelnden Ausnutzung der Sprengstoffenergie.

Das Umsetzverhalten des Sprengstoffes im Sinne der Detonationsgeschwindigkeit bestimmt auch - in Wechselwirkung mit dem Verformungsverhalten des umgebenden Gebirges - die in das Gebirge eingeleitete Energie. So steht der Detonationsdruck - als jene physikalische Grösse, die das Zerkleinern des Gesteines verursacht - in direkter Abhängigkeit von der Detonationsgeschwindigkeit. Eine geringe Detonationsgeschwindigkeit verursacht einen niedrigeren Detonationsdruck und damit eine niedrigere Beanspruchung des zu zerkleinernden Gesteins.

Die Detonationsgeschwindigkeit wird unter anderem vom Umsetzquerschnitt (Ladequerschnitt) des detonierenden Sprengstoffes beeinflusst. Je grösser der Ladequerschnitt um so höher ist - bis zu einem Maximalwert - auch die Detonationsgeschwindigkeit. Dies ist eine allgemein bekannte Tatsache und gilt praktisch für alle Sprengstoffe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Sprengladungen so anzubringen, dass ein optimales Umsetzverhalten des Sprengstoffes erzielt werden kann, dies unter Vermeidung der Nachteile der herkömmlichen Vorgehensweisen.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer ununterbrochenen Sprengladung der eingangs definierten Art wird zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäss nach dem Merkmal des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 vorgegegangen.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Das erfindungsgemässe Vorgehen basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine Verringerung des Ladequerschnittes das Umsetzverhalten des Sprengstoffes und damit auch das Mass der sprengtechnisch wirksamen freigesetzten Energie beeinflusst werden kann.

Durch Zusatz bzw. Zumischen von dünnwandigen Makrohohlkörpern zum Sprengstoff wird eine Reduzierung des Ladequerschnittes erreicht. Dieses Beimischen entspricht nicht dem Beimischen von Mikrohohlkörpern bei Emulsions- oder Slurrysprengstoffen. Solche Mikrohohlkörper bilden mit den Sprengstoffkomponenten eine Einheit, die überhaupt erst zur Detonationsfähigkeit führt.

Anders beim erfindungsgemässen Verfahren: Das Beimischen von Makrohohlkörpern mit einer Dimension von 10 % bis 50 % des Ladequerschnittes reduziert den Umsetzquerschnitt des Sprengstoffes und führt wie oben beschrieben zu einer Reduzierung der Sprengstoffmasse und zusätzlich zu einer Reduzierung der Umsetzgeschwindigkeit. Umfangreiche Messungen im Zuge von Feldversuchen haben diesen Mechanismus bestätigt.

Das erfindungsgemässe Verfahren stellt damit eine Möglichkeit dar, praktisch beliebig in Abhängigkeit vom Energiebedarf in einer Ladesäule, den Ladequerschnitt zu reduzieren (bis hinunter zum kritischen Mindestumsetzquerschnitt), ohne eine Unterbrechung der Ladesäule zu bewirken.

Als dünnwandige Makrohohlkörper werden vorzugsweise luftgefüllte (zur Optimierung der Sprengwirkung) Hohlkörper, z.B. Hohlkugeln aus Polyäthylen, verwendet. Dieser Kunststoff ist brennbar und hinterlässt anlässlich einer Sprengung keine umweltbelastenden Rückstände.

Die einzige Figur der Zeichnung illustriert rein schematisch, wie ein im Abstand von einer Bruchwand 1 angeordnetes Bohrloch 2 (vertikal bis geneigt) mit konstantem Durchmesser mit Sprengstoff und einem Zusatz von Makrohohlkörpern gefüllt wird (die Hohlkörper werden dem Sprengstoff in situ nach Massgabe des angestrebten Resultates zugemischt). Das Bohrloch ist am oberen Ende mit dem sogenannten Besatz 3 verschlossen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer ununterbrochenen Sprengladung in Bohrlöchern, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bohrlochfuss und Bohrlochmund der effektive Ladequerschnit der Sprengstoffladung abnehmend ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des effektiven Ladequerschnittes am Bohrlochfuss 0 - 10 % und am Bohrlochmund bis zu 50 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des Ladequerschnittes zwischen Bohrlochfuss und Bohrlochmund über die gesamte Länge im wesentlichen stetig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion des Ladequerschnittes durch Zusatz von der anzustrebenden Reduktion entsprechenden Volumenmengen an dünnwandigen Makrohohlkörpern, vorzugsweise aus Kunststoff, zum Sprengstoff erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrohohlkörper luftgefüllt sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrohohlkörper aus Polyäthylen gebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Makrohohlkörper in Form von dünnwandigen Hohlkugeln verwendet werden.