NO124451B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved og apparat for bearbeidelse

av en geologisk masse ved boring og sprengning.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved bearbeidelse av

en geologisk masse ved boring og sprengning, ved hvilken det i massen bores ett eller flere hull og en ladning med konsentrert sekundærsprengstoff anbringes i hvert av hullene, og hvor bearbeidelsen skjer ved at ladningen eller ladningene bringes til å detonere. Oppfinnelsen angår videre et apparat for utførelse av den nevnte fremgangsmåte, omfattende en boreanordning i form av en avlang del med en borkrone i den ene ende, og en sprengstoff-mateanordning for tilførsel av sprengstoff til et hull som er boret av boreanordningen, hvilken mateanordning inneholder et rør med en tømmeende og en mate-ende.

De forskjellige metoder ved boring og sprengning har

lenge utgjort et effektivt verktøy for utførelse av nyttig arbeid,

idet de skaffer den nødvendige energi f.eks. for utgravningsopera-sjoner av forskjellig slag, det vil si operasjoner hvor materialet graves ut og fjernes ved eller under jordoverflaten, enten for å danne et nyttig hulrom, f.eks. ved boring av tunneler, eller for å frembringe utbytte fra det fjernede materiale, f.eks. ved gruvedrift, Den eksplosjonsenergi som frembringes ved bore- og sprengningspro-sesser, har også vært benyttet for andre formål, f.eks. ved seismiske undersøkelser for å skaffe informasjon angående beliggenheten av nyttige geologiske lag, såsom gass- eller oljeførende lag. I

vår tid er det et stadig økende behov for undersøkelses- og utgrav-ningsoperasjoner, og særlig for utgravninger under jorden, f.eks. ved konstruksjon av vann- og kjøretøytunneler, parkeringsplasser eller militære forsvarsanlegg, og for utnyttelse av meget store mineralforekomster under hensyn til naturvernbestenuneIser. Det er imidlertid nødvendig med en betraktelig kostnadsreduksjon og økning av den vedvarende arbeidshastighet, f.eks. tunnelfremdrift, dersom undersøkelser og utgravninger skal utnyttes effektivt for å møte utfordringene i forbindelse med urbanisering og bevarelse av natur-rikdommene.

Véd den konvensjonelle bore- og sprengningsmetode ved bearbeidelse eller utgravning av en geologisk masse, såsom fjell, bores det først hull i et forutbestemt mønster i fjellet. Etter at alle hull er boret, anbringes en ladning med sekundærsprengstoff i hullene, vanligvis manuelt, og en tennanordning, det vil si en fenghette eller tennhette, anbringes i kontakt med ladningen i hvert hull, eller med en detonerende lunte som leder til ladningen og forbindes med en fjerntliggende felles utløseranordning, såsom et tenn-apparat. Deretter tennes ladningen ved energisering av tennappa-ratet. Ved underjordiske gravningsarbeider er det nødvendig med en utluftningsperiode for å fjerne dunster og støv som forårsakes av sprengningen og som føres gjennom luften. Etter denne utluft-ning eller "røktid" avsluttes runden eller syklusen med utlastings-operasjonen, det vil si lasting og transport av det knuste matériale (sprengningsmassen) fra utgravningen til et anbringelsesområde. Deretter gjentas den beskrevne syklus.

I de senere år er det blitt utviklet mekaniske gravemaskiner eller "muldvarper" som kan bore en tunnel eller en sjakt eller grave ut malm ved hjelp av et roterende skjærehode som drives ved hjelp av elektriske eller hydrauliske motorer, idet sprengningsmassen tas opp av et hjul som tømmer massen på et transport-belte som fører den bakover til et sted bak maskinen. På sine nå-værende respektive nivåer med hensyn til teknologisk utvikling har de mekaniske gravemaskiner større driftsevne pr. dag i løst og mid-dels fast fjell enn bore- og sprengningsmetoden. Dette skyldes hovedsakelig det faktum at den mekaniske metode innebærer en nesten kontinuerlig drift, selv om det inntreffer forsinkelser på grunn av endringer i geologiske betingelser, mekaniske og elektriske feil og nødvendigheten av hyppige skjærehodeutskiftninger og så videre.

Det eksisterer imidlertid alvorlige begrensninger med hensyn til bruken av mekaniske gravemaskiner. En av disse er at de ikke kan benyttes effektivt i hardt og/eller slipende fjell, f.eks. fjell med en trykkfasthet på mer enn ca. 1000 kg/cm 2, eller en hardhet som ifølge Moh's skala er større enn ca. 5. Fjell av denne type påtreffes nå ved ca. 1/3 av gravningsprojektene, og det antas at denne prosent vil øke etterhvert som fremtidige offentlige kon-struksjonskrav tvinger gravningsarbeidene til å bli utført ved større dybder og i områder med kjente hardfjell-betihgelser. En annen begrensning er at startinvesteringen i mekaniske gravemaskiner er høy, og følgelig kan anvendelsen av disse i mange korte tunneler ikke rettferdiggjøres økonomisk selv om gravemaskinen teknisk sett ville være istand til å bore ut tunnelen. Videre er det vanligvis nødvendig å investere i en ny gravemaskin for hvert mekanisk tunnel-drivende prosjekt da de forskjellige diameterkrav og geologiske betingelser som påtreffes fra prosjekt til prosjekt, gjør det nødven-dig å konstruere en maskin for hver enkelt tunnel, selv om maskiner som er blitt benyttet i fullførte prosjekter fremdeles kan ha en viss levetid. Når det gjelder bergverksdrift, er kontinuerlige gruvemaskiner i blant for store og usmidige til å tillate effektiv brytning av snevre malmårer. Av de grunner som er nevnt ovenfor,

er bore- og sprengningsmetoden ved gravningsarbeider den fremgangsmåte som foretrekkes ved mange operasjoner i våre dager.

Slik den nå praktiseres har imidlertid bore- og sprengningsmetoden ved utgravning iboende forsinkelser i hver syklus, hvilket bevirker at hastigheten.av stollfremføringen eller drift-evnen pr. dag, er lav. Den lave fremføringshastighet, nødvendig-heten av større arbeidsmannskaper og utgiftene til benyttede materialer gjør at de totale utgravningskostnader blir høye. Syklus-forsinkelser og.høye arbeidskraftbehov er uløselig forbundet med de fremgangsmåter som for tiden benyttes for å forberede formasjonen på knusetrinnet, det vil si sprengningen, og med omg-ivelsestilstan-den i arbeidsområdet under og etter sprengningen. De innledende operasjoner omfatter flytting av boreutstyret til fronten, boring av hullene, tilbakeflytting av boreutstyret, lading av hullene med sekundærsprengstoff, anbringelse av montasjer (det vil si fenghetter) som innéholder primærsprengstoffladninger i kontakt med sekun-dærsprengstof fet , eller i kontakt med detonerende lunter som leder til det sekundære sprengstoff i hullene, og forbindelse av montasj-ene som inneholder primærsprengstoffladninger med en energikilde, slik at det dannes en kontinuerlig energilagrende og energioverfør-ende krets fra en fjerntliggende felles energikilde, såsom et tenn-apparat eller en kraftlinje, til de sekundære sprengstoffladninger. Startenergien, f.eks. en elektrisk puls som utsendes fra den felles energikilde,1 overføres således til det sekundære sprengstoff gjennom et aktivt medium, det vil si et medium som inneholder lagret energi (primærsprengstoffet) som på sin side benyttes til å tenne sekundærsprengstoffet.

På grunn av den tid som kreves for å bore, lade og på annen måte forberede hullene for sprengning, har det for å oppnå bedre effektivitet vært nødvendig å anordne skuddsalvene (arrange-mentet av borehull på overflaten) slik at store tverrsnittsarealer av overflaten avfyres i én sprengning, f.eks. hele tverrsnittsarea-let (gavlsprengningsmetoden), eller en stor del av dette (takstoll-og pallsprengningsmetoden). Salver av denne størrelse krever et stort antall borehull og følgelig detonering av et stort antall sprengstoffladninger. F.eks. for en gavlsprengningssalve i en typisk jernbanetunnel med en høyde på 9 m og en bredde på 7 m, kan ca. 4 00 kg sprengstoff detoneres i hver salve. På grunn av trykket og steinsprangvirkningene ved sprengninger av denne størrelse, må det nærmeste sprengningsområde ryddes for personell og utstyr. Dette er grunnen til at fjernutsendelse av tennpulsen, og dermed innkop-ling av alle ladningene i en energioverførende krets, har vært nød-vendig .

Store enkeltstående sprengninger av den type som har

vært benyttet tidligere, kan forårsake sterke grunnvibrasjoner som kan være skadelige for omgivende konstruksjoner. Dessuten frembringer slike sprengninger store mengder dunster og støv som føres gjennom luften og som må blåses ut før personell kan komme inn med ut-lastingsutstyret. Vanligvis må det benyttes vifter i en periode på minst ca. 20 min. for å rydde området slik at arbeidet kan gjen-opptas. Etter denne "røktid" flyttes utlastingsmaskinen inn, sprengningsmassen transporteres ut og masselaéteren flyttes.

Boremetodene er blitt gjort mer effektive i de senere år med innføringen av moderne boremaskiner, såsom trykkluftdrevne slagbor montert på en borvogn eller jigg (en mobil arbeidsplattform), og borehull-ladetiden er blitt betraktelig redusert idet man har fått til rådighet slike anordninger som en pneumatisk patronlader med et halvautomatisk bakstykke for automatisk mating av patroner til et laderør, og en robotlader eller lademaskin for bevegelse av røret inn i borehullet. For å oppnå effektiv utnyttelse av utstyr og arbeidskraft har det likevel vært nødvendig å benytte sprengninger med store skuddsalver, og forsinkelsene har derfor fortsatt vært betydelige på grunn av den tid som krevas for fremflytting av boreutstyret til den formasjon som skal sprenges, tilbakeflytting av utstyret før sprengningen, inn- og utflytting av ladepersonale og utstyr, utførelse av de manuelle operasjoner for forbindelse av tenn-ledningene (tennhettetråder eller lengder av detonerende lunte eller sikkerhetslunte) for å danne en tennkrets til den fjernutløs-ende anordning, og "røktid".

Det innsees således at bruken av fenghetter i en fjern-utløst, omfattende tennkrets for å tenne ladningene i borehullene ved en bore- og sprengningsprosess, er uøkonomisk med hensyn til forbruk av tid og arbeidskraft. Da dessuten fenghettene brukes opp ved sprengningen, må også prisen på disse tas med i betraktningen. Når det gjelder sikkerhetsbetraktninger, er heller ikke bruken av fenghetter helt uten fare, da de inneholder en primær (ytterst føl-som) hovedladning med sekundærsprengstoff, slik at det dannes et kontinuerlig reaksjonstog fra primærsprengstoffet i fenghetten til sekundærsprengstoffladningen i borehullet når fenghetten er blitt anbragt i tennstilling. Det er således meget viktig å sikre seg mot tilfeldig antenning av tennladningen som ligger ved siden av primærsprengstoffladningen, både i anbragte fenghetter og i fenghetter som er plasert på en lagringsplass eller som overføres til ladningen i borehullet. Når det gjelder elektrisk tenning, er det videre innbyrdes avhengighet mellom alle ladningene i en salve så-snart disse er blitt sammenkoplet, og ved en tilfeldig spennings-generering på et hvilket som helst sted i den elektriske krets er det derfor sannsynlig at alle ladningene avfyres. Ved siden av be-traktninger med hensyn til sikkerhet og materialutgifter er det imidlertid en annen alvorlig ulempe ved de tenningsmetoder som nå benyttes ved sprengning, idet de ikke kan underkastes mekanisering og effektiv drift ved små sprengningssykluser. Disse tenningsmetoder representerer følgelig en meget vesentlig hindring når det gjelder å gjennomføre bore- og sprengningsoperasjonene på en rask og nesten kontinuerlig basis, det vil si som en i det vesentlige kontinuerlig, periodisk rekkefølge av uavbrutte bore- og sprengningsserier, en driftsmåte som åpenbart er den mest fornuftige fremgangsmåte for å redusere utgifter og tidsforbruk. En slik mekanisering og Ismåsprengningsdrift ville ikke bare føre til en kraftig økning av effektiviteten ved bore- og sprengningsoperasjoner, men også skaffe et effektivt hjelpemiddel for utnyttelse av bore- og sprengningsteknikken ved den felles dybdepunktmetode ved seismiske undersøkelser. Særlig i områder der overflatelaget (f. eks. istyk-kersprengt fjell, korallformasjoner, ikke-konsolidert is eller tele) i sterk grad absorberer seismisk energi, ville bruken av sprengstoff i borehull ifølge den sistnevnte metode skaffe signaler med høyere energi og informasjon angående dypereliggende lag enn de gassdetonatorer som for tiden er i bruk.

Oppfinnelsen skaffer en forbedret fremgangsmåte ved boring og sprengning, ved hvilken sekundærsprengstoffladninger som er begrenset i borehull i en geologisk masse som skal bearbeides, f. eks. fjell', antennes ved rask utløsning i massen av energi som utsendes til ladningene i borehullene gjen om et inaktivt medium, f.eks. atmosfæren, i stedet for via en kontinuerlig reaksjonskjede som inneholder et primærsprengstoff.

i

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at et antall serier bestående av trinnene boring, lading og sprengning, utføres i rekkefølge etter hverandre og i det vesentlige kontinuerlig på forskjellige steder i massen, idet antennelsestrinnet i hver serie utføres ved at forplantbar energi utsendes gjennom et inaktivt medium til ladningen med sekundærsprengstoff fra et sted som ligger like overfor og er adskilt fra hullet, på en slik måte at energi frigjøres til ladningen med tilstrekkelig hastighet til å forårsake detonasjon av denne.

"Forplantbar energi" er energi som skyldes intensiteten og tidsavhengigheten av de dynamisk-fysiske fenomener som benyttes for å overføre energien fra et sted til et annet, f.eks. den energi som skyldes intensiteten og tidsavhengigheten av et elektromagnetisk felt eller trykket fra en sjokkbølge, hastigheten av et prosjektil osv.

UIttrykket "inaktivt medium" slik det benyttes her for å beskrive de omgivelser gjennom hvilke den forplantbare energi utsendes til ladningen, angir et medium, såsom atmosfæren, som ikke inneholder noen lagret egen energi, og som således ikke gir noe energibidrag til tennprosessen. Energien skytes således inn i ladningen uten nærvær eller innvirkning av et primærsprengstoff i en fysisk kontinuerlig reaksjonskjede med ladningen, eller mer spesielt, uten at det benyttes en fenghette.

En "serie" slik uttrykket benyttes i denne beskrivelse, betegner en operasjon som består av boring, lading (ladningsanbringelse) og sprengning (ladningsantennelse) på et visst sted, altså boring av et hull, lading av dette med sprengstoff, og antennelse av sprengstoffet i samme hull. Denne serie etterfølges av en eller flere slike serier på forskjellige steder, slik at det frembringes en "rekke" serier eller sykluser.

Uttrykket "i det vesentlige kontinuerlig" når det benyttes for å beskrive bore-lade-sprengnincsseriene, betyr at trinnene i serien følger umiddelbart etter hverandre uten innblanding av ytterligere trinn som ikke er direkte knyttet til operasjoner som utføres på den masse som bearbeides. Seriene avbrytes eksempelvis ikke i det tidsrom som trengs for å flytte kjørende utstyr bort fra formasjonen og føre frem annet utstyr, forbinde tennledninger med sprengstoffladningene og flytte alt utstyr og personell bort fra området til et fjerntliggende sted. En "i det vesentlige kontinuerlig" serie ved den foreliggende fremgangsmåte er typisk en serie i hvilken den totale "dødtid", det vil si tiden mellom bore- og ladningsanbringelse-trinnene pluss tiden mellom ladningsanbringelse- og ladningsantennelse-trinnene, bare er av størrelsesorden 5 minutter eller mindre.

Uttrykket "i det vesentlige kontinuerlig" når det benyttes for å beskrive rekken av serier i en foretrukket utførelse, har generelt den samme betydning som beskrevet ovenfor for kontinuitet av serietrinnene. Dette betyr at seriene følger umiddelbart etter hverandre både før og etter avslutning av den foregående serie, fra den første til den siste i rekken, uten forsinkelser eller avbrudd mellom det siste trinn i en serie (sprengning) og det første trinn i den neste (boring) for å rense området for dunster eller for å bevege utstyr frem til massen fra en fjerntliggende stilling. En "i det vesentlige kontinuerlig" rekke serier ved den foreliggende fremgangsmåte er typisk en rekkefølge i hvilken "dødtiden", det vil se tiden mellom seriene, er mindre enn ca. 10 minutter, idet død-tiden mellom seriene når fremgangsmåten benyttes ved gravningsarbeider, vanligvis er mye mindre, det vil si mindre enn 1-2 minutter.

Ved en særlig effektiv utførelse av fremgangsmåten utføres et antall serier stort sett samtidig som en gruppe eller et sett av serier, etterfulgt av en eller flere andre slike grupper, i en vanligvis stort sett kontinuerlig rekkefølge. I denne forbindelse kan flere bore- og ladetrinn utføres samtidig eller etter hverandre, før antennélsestrinnet i hver serie startes. I dette tilfelle er hver "syklus" i den sykliske prosess eller rekkefølge en syklus av seriegrupper. Uttrykket "stort sett samtidig" slik det benyttes her på utførelsen av seriene i en gruppe, angir at alle seriene påbegyn-nes og avsluttes i løpet av en viss tid hvoretter en annen syklus starter. Uttrykket benyttes ikke for å antyde at det samme trinn utføres nøyaktig samtidig i hver serie i gruppen.

Alle bore-lade-sprengningsserier, og fortrinnsvis også sykliske serierekker eller seriegrupper, utføres i det vesentlige kontinuerlig slik som forklart ovenfor. Den spesifikke tid som anvendes for hver sekvens og rekkefølge, og det tidsforløp i hvilket seriene utføres i forhold til andre serier, kan imidlertid variere avhengig av slike faktorer som tilgjengelig utstyr, tilgjengelig arbeidsrom osv. Det kan benyttes, én eller flere boreanordninger, én eller flere sprengstoffladere, og én eller flere energiutsendende anordninger.

For å oppnå en rask og effektiv utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, særlig i områder som er beheftet med restriksjoner, er det også konstruert et nytt bore- og sprengnings-apparat. Dette apparat som er av den innledningsvis angitte type, er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at boreanordningen og sprengstoffrnateanordningen er anbragt med en viss innbyrdes innstilling på hver sin eller en felles støtteanordning og hver for seg kan beveges aksialt i forhold til denne, og at det på en egen eller den felles støtteanordning, med en viss innstilling i forhold til boreanordningen og sprengstoff-rnateanordningen, er anbragt en anordning for energiutsendelse for å antenne sprengstoff som av mateanordningen er anbragt i hullet, idet de tre anordninger er understøttet slik at boreanordningens borkrone, sprengstoff-rnate-anordningens tømmeende og energianordningens utgangsende er anordnet nær en felles arbeidsende, og videre er innstilt eller tilpasset til å innstilles slik at energianordningen sender ut energi i en bane som leder til sprengstoffladningen i hullet, idet boreanordningen og sprengstoff-mateanordningen kan beveges slik i forhold til støtteanordningen at boreanordningens borkrone og mateanord-

J-t- X X TJ X

ningens tømmeende i rekkefølge strekker seg aksialt utenfor alle andre deler av apparatet ved den nevnte arbeidsende.

Når apparatet anbringes nær en materialmasse som skal sprenges, f.eks. en fjellformasjon eller jordens overflate, og drives på passende måte, borer apparatet i rask rekkefølge et hull i massen, lader sprengstoff i hullet og antenner sprengstoffet ved utsendelse og utløsning av energi i sprengstoffet, fortrinnsvis ved prosjektilanslag, og apparatet kan gjenta serien i et hvilket som helst ønsket antall på andre steder. Av denne grunn er de tre arbeidskomponenter, det vil si boreanordningen, den sprengstoffleverende anordning og den energiutsendende anordning, anbragt eller tilpasset til å bli anbragt på en slik måte at den sprengstoffleverende anordning avgir sprengstoff i et hull som er laget av boreanordningen, og den energiutskytende anordning sender ut energi i en bane som leder til sprengstoffet i hullet. Med andre ord passerer lengdeaksene i boreanordningen, den sprengstoffleverende anordning og den energiutsendende anordning samtidig eller i rekkeføl-ge gjennom et i hovedsaken felles punkt i rommet som er beliggende i en ønsket avstand utenfor apparatet nær den driftsende som svarer til det sted på hvilket borkronen i begynnelsen trenger inn i formasjonen, det vil si ved munningem av borehullet. Med uttrykket "i hovedsaken felles punkt" menes at alle tre lengdeakser på det ønskede sted utenfor apparatet, det vil si ved munningen av borehullet, på en normal til boraksen passerer gjennom samme punkt, eller at aksene i den sprengstoffleverende og den energiutsendende anordning passerer gjennom punkter som ligger innenfor en borehull-radius fra det punkt gjennom hvilket boren passerer (det vil si på borehullets akse). Denne passasje gjennom et i hovedsaken felles punkt kan oppnåes ved at de tre arbeidskomponenter anbringes på akser som konvergerer med det ønskede punkt, eller ved å skaffe en innstillingsanordning, f.eks. en matemekanisme som bevirker at aksene i det vesentlige faller sammen i rekkefølge. Selv om en konvergerende, ikke sammenfallende konstruksjon kan benyttes, blir en sådan likevel ikke foretrukket, da den krever en nøyaktig innstilling av apparatet med hensyn til avstanden fra et punkt på den masse som skal bearbeides, og nøyaktig opprettholdelse av denne samme avstand under hele bore-lade-antennelsesserien. Ved en foretrukket utførelse samarbeider derfor støtteanordningen med en innstillingsanordning som er tilpasset for fortløpende innstilling, f.eks. ved dreining og/eller glidning, av boreanordningen, den sprengstoffleverende og den energiutsendende anordning på en i hovedsaken felles lengdeakse.

"Lengdeaksene" i boreanordningen, den sprengstoffleverende og den| energiutsendende anordning som fortløpende faller sammen eller konvergerer slik som beskrevet, er lengdeaksen i den avlange del. f.eks. det borstål til hvilket borkronen er festet, lengdeaksen i forsyningsrørets borehull, og den akse langs hvilken energi utsendes fra den energiutskytende anordning, f.eks. lengdeaksen i et geværløp.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er oppbygd som en modul, hvilket innebærer at det er et apparat som er en funksjonell enhet eller montasje av komponenter som er tilpasset til å virke som en enhet eller modul i en større montasje, i hvilken den kan utskiftes med en annen sådan enhet og dersom det er ønskelig, benyttes sammen med andre sådanne enheter.

På tegningene som viser spesielle utførelser av apparatet ifølge oppfinnelsen, viser fig. 1-4 lengdesnitt av en typisk modul ifølge oppfinnelsen ved forskjellige tidspunkter, gjennom et gitt i hovedsaken vertikalt plan, fig. IA - 4A viser tverrsnitt etter de respektive linjer A-A ifølge fig. 1 - 4 og sett i pilenes retning, fig. 5 viser et langsgående snitt av en del av modulen ifølge> oppfinnelsen i hvilken den energiutsendende anordning er forskjellig fra den som er vist på fig. 1 - 4, og fig. 6 er et bilde sett forfra og delvis ovenfra, av en overflate i en geologisk masse som bearu beides i små sprengningssykluser i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved den foreliggende fremgangsmåte anbringes ladninger av konsentrert sekundærsprengstoff i borehull, og deretter antennes hver ladning ved rask utløsning av energi til ladningen idet forplantbar energi sendes ut til ladningen gjennom et inaktivt medium, f.eks. atmosfæren. Denne antennelsesmetode er forskjellig fra de som anvender et primærsprengstoff i en kontinuerlig reaksjonskjede med ladningen, og fra den som benyttes ved bore- og sprengningspro-

i

sesser slik de vanligvis utføres, det vil si antennelse av ladningene i alle borehullene ved hjelp av en felles energiutsendelse, det vil si en elektrisk puls eller flamme som frembringes fjernt fra borehullene, idet de mange ladninger på forhånd er blitt sammenkob-let i en enkelt energioverførende krets. Bruken av den antennelsesmetode som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, elimi-nerer de tidkrevende operasjoner som kreves for å frembringe konvensjonelle elektriske eller ikke elektriske tennkretser, reduserer arbeidskraftbehovet og tillater at gravningsarbeider kan utføres

med betydelig mindre sprengningssykluser enn tidligere. Dessuten unngåes den fare for tilfeldig detonering som er tilstede når føl-somme primærsprengstoffsammensetninger, slik som i fenghetter, benyttes i kontinuerlige reaksjonskjeder med ladningene.

En effektiv bore- og sprengningsprosess krever at så mye som mulig av den tilgjengelige eksplosjonsenergi gjør seg gjeldende i form av høytrykksbearbeidelse av den formasjon som omgir borehullet, f.eks. for å sprenge i stykker formasjonen. Dette oppnåes ved at man lar så mye som mulig av sprengstoffet omgis av formasjonen, idet man unngår ethvert vesentlig mellomliggende, sammentrykkbart sjikt, f.eks. en luftring, mellom sprengstoffet og formasjonen. Av denne grunn anbringes sprengstoffladningen i borehullet på en slik måte at den begrenses av formasjonen og berører hullets vegger i tilstrekkelig grad til å understøttes" av disse. I hver bore-lade-sprengningsserie bores hullet på det utvalgte sted, og deretter anbringes sprengstoffet i det borede hull på en av de forskjellige måter som er egnet for den type sprengstoffladning som benyttes, og lengden og retningen av borehullet. Dersom ladningen f.eks. består av én eller flere sprensstoffpatroner eller pakninger, eller et fast sprengstoff i løs masse, kan det benyttes pneumatisk lading. Vanngelsprengstoffer kan pumpes inn i borehullet. Ladehastigheten bør være så lav at sprengstoffet ikke detonerer av seg selv ved sammenstøt med formasjonen eller med en tidligere ladet patron. Sådan spontan detonering under ladingen må unngåes da den kan øde-legge ladeutstyret.

Valget av det sprengstoff som skal benyttes ved den foreliggende fremgangsmåte, foretas slik som i enhver annen sprengningsprosess, på grunnlag av sikkerhet, ytelse, bekvemmelighet og økono-mi. For å tilveiebringe det trykk som kreves i hardt fjell, bør sprengstoffet være konsentrert, f.eks. fast (støpt eller pakket pul-ver), halvfast eller flytende, detonerende sprengstoff, og det bør være forholdsvis ufølsomt overfor varme og svake støt, det vil si et sekundærsprengstoff snarere enn et primærsprengstoff. Et primært sprengstoff er et sprengstoff som detonerer når det bringes i berør-ing med en flamme eller en glødende tråd, mens et sekundært sprengstoff krever, i det minste ved praktisk kommersiell anvendelse, at det benyttes en detonator og ofte en overdrager for detonerings-start (Melvin A. Cook, The science og High Explosives, Reinhold, 1958 side 1 - 4). Representative-sekundære sprengstoffer omfatter dynamitt, blandinger av ammoniumnitrat og brenselolje, TNT, PETN, nitrostivelse og de nå populære vannbærende sprengstoffer som er angitt i de amerikanske patenter 3 202 556, 3 355 336, 3 431 155 og 3 444 014. Bestanddelene i sprengstoffsammensetningen kan være blandet på forhånd og blandingen lades i hullene, eller når det er mulig slik som tilfellet er med ammoniumnitrat og brenselolje, kan bestanddelene blandes under ladingen idet de mates i en felles strøm, eller de kan lades hver for seg og blandes i hullene. Sprengstoffladningen i et gitt borehull kan ha ensartet sammensetning og/eller tetthet gjennom hele sinlengde, eller det kan benyttes forskjellige sammensetninger, eller samme sammensetning med forskjellige tettheter. Dersom en spesielt valgt sammensetning ikke er tilstrekkelig følsom for et gitt energiutsendende system, kan vellykket detonering oppnåes ved at sammensetningen tilsettes en liten mengde av en bestanddel som øker følsomheten, f.eks. et finfordelt metall-brennstoff, eller ladningen kan gjøres mer følsom bare i den del av ladningen der energien i begynnelsen utløses, det vil si den del der prosjektilanslaget inntreffer,, idet man imidlertid må sørge for å unngå at ladningen gjøres så følsom som de nivåer som er karakteris-tiske for primærsprengstoffer (f.eks. blytrinitroresorcinat eller blyacid), som er farlige å håndtere i løs tilstand under de forhold som råder på arbeidsplassen. Spesielle forholdsregler for å øke følsomheten kan imidlertid unngåes ved å endre betingelsene i det energiutsendende system, såsom prosjektilhastighet, anslagsområde, nesekonfigurasjon, osv. slik det skal beskrives nedenfor.

Etter at borehullet er ladet, antennes sekundærspreng-stof f ladningen i hullet ved hjelp av forplantbar energi som gjennom et inaktivt medium sendes ut til ladningen fra et sted som ligger like overfor og er adskilt fra hullet, idet energien tilføres ladningen med høy hastighet pr. volumenhet av ladningen i nærheten av energiutløsningen. Høy utløsnings- eller frigjørelseshastighet kreves for å oppnå et høyt lokalt trykk og derved starte detonasjonen. Forskjellige typer av forplantbar energi kan utsendes på denne måte og utløses slik at den ønskede eksplosjon frembringes. Det kan f.eks. benyttes kinetisk energi (f.eks. ved hjelp av et prosjektil), elektromagnetisk stråling (f.eks. ved hjelp av en fokusert lyspuls fra en laser), eller elektrisk energi (f.eks. ved hjelp av en elektrisk utladning med høy energi gjennom en elektrode). Det medium gjennom hvilket energien vandrer til ladningen fra punktet for utskytning eller utstråling, f.eks. et skytekammer, en laser eller en kilde for elektrisk energi, såsom en kondensator, er inaktivt eller uvirksomt (det vil si det inneholder ikke noen lagret energi), og består i de fleste tilfeller ganske enkelt av atmosfæren i nærheten av den masse som bearbeides. Når det gjelder elektrisk energi, over-føres energien i det minste delvis gjennom en elektrode. Da energien utsendes stedvis, og en energipuls utsendes for hver av ladningene, kan antennelsestrinnet utføres etter lading uten de forsinkelser som kreves for å forbinde ladningene med hverandre og med en felles energikilde. Dette tillater effektiv sprengning i små sprengningssykluser.

Av de forskjellige måter for utskytning og utløsning av energi som kan benyttes ved den foreliggende fremgangsmåte, er fremdrift av et prosjektil med høy hastighet og sammenstøt mellom dette og ladningen den måte som foretrekkes på grunn av den lette betjening og utstyrets tilgjengelighet og pris. Forskjellige typer av prosjektiler og prosjektil-fremdriftsmåter kan benyttes. Forutsatt at anslagshastigheten er tilstrekkelig høy og massen av prosjektilet tilstrekkelig stor til å utløse energien med tilstrekkelig stor hastighet, det vil si utsette ladningen for høyt nok trykk over et tilstrekkelig område og i tilstrekkelig tid, slik at den bringes til å detonere fullstendig med den forventede hastighet under de betingelser som er tilstede i borehullet. En fullstendig, høy-ordens detonasjon kreves slik at sprengstoffets maksimale potensial kan utnyttes, f.eks. for splintring av eller innføring av seismisk energi i den omgivende formasjon. Uttrykket "antennelse" slik det benyttes her, angår således tilførselen av en impuls som bringer sprengstoffladningen i borehullet til fullstendig detonasjon med en hastighet som ligger innenfor det område som er vanlig med den spesielle, aktuelle sprengstoffsammensetning når denne antennes med konvensjonelle midler.

I det foretrukne tilfelle med antennelse ved hjelp av prosjektilanslag, er de viktigste faktorer som bestemmer om en slik detonasjon vil inntreffe eller ikke i et gitt sprengstoff, prosjektilets hastighet ved anslag., prosjektilets støtimpedans og dets masse og form. Den minimale prosjektilhastighet stiger når sprengstoffets følsomhet for sammenstøt og prosjektilets støtimpedans synker. Med gitt sprengstoff- og prosjektilmateriale vil den minimale anslagshastighet som kreves for å frembringe detonasjon, vanligvis synke når massen av prosjektilet øker (opp til et visst mak-simum) og når arealet av prosjektilnesen, det vil si det areal av prosjektiloverflaten som støter rett mot sprengstoffet, øker. For et gitt system og med et stumpneset prosjektil kan videre den ønsk-ede detonasjon oppnåes med lavere anslagshastigheter dersom prosjek-tilbanen ligger i det vesentlige på borehullets akse (front-mot-front eller ikke-streifende støt). Slik det vil fremgå av de etter-følgende eksempler, antennes visse dynamitt-typer pålitelig av 22-kalibers kuler (3,5 g, spiss nese) ved anslagshastigheter så lave som 500 m/s, mens visse vanngel-sprengstoffer krever høyere anslagshastigheter, f.eks. 900 m/s, med samme ammunisjon. På grunnlag av bredere anvendelse med hensyn til sprengstoffer med hvilke prosjek-tilsystemet er effektivt, foretrekkes derfor et system i hvilket kulene utskytes med en utgangshastighet på minst ca. 1000 m/s, hvilket gir en anslagshastighet på ca. 900 m/s i en avstand av 5 m fra munningen.

Prosjektilet er et legeme av materiale som drives frem med stor hastighet. Det kan være et udelt fast legeme, f.eks. en gevær-kule, eller faste partikler, f.eks. et skudd. En væskestråle med høy hastighet, såsom en vannstråle, kan også benyttes. Da den ønskede anslagshastighet og høye prosjektil-støtimpedans kan oppnåes lettere med faste prosjektiler, foretrekkes faste legemer og fortrinnsvis enhetslegemer. Prosjektiler som består av enhetslegemer må fremstilles av materialer, fortrinnsvis metaller, som er tilstrekkelig sterke til å motstå det trykk og den varme som anvendes under fremdriften. Formen er vanligvis sylindrisk, med den fremre ende spiss, stump eller sfærisk. For sprengstoffer som lett antennes ved prosjektilstøt, f.eks. gelatindynamitt, kan det spissnesede prosjektil som'finnes i kommersielle ammunisjonspatroner, benyttes. For mindre følsomme sprengstoffer kan det være nyttig å bruke et stumpneset prosjektil, eller et som har et konisk hulrom i nesefla-ten. Selv om prosjektilets nese kan medbringe en sekundærspreng-stof f ladning for å bistå ved antennelsen, foretrekkes uvirksomme prosjektiler da disse er sikrere å lagre og levere, og dessuten billigere. Når prosjektilet skytes ut, kan geværet være i hovedsaken aksialt på linje med borehullet, eller danne en liten vinkel med dette. Så godt som aksial innretting foretrekkes for å sikre nøyaktig anslag og fullstendig detonasjon. Dersom prosjektilet har en spiss nese, kan det imidlertid komme inn ved en viss vinkel, f.eks. opp til ca. 15° med hullaksen, idet det tillatte avvik i hvert gitt tilfelle er avhengig av egenskapene til den masse som bearbeides og støtbetingelsene.

Den type gevær som benyttes for å skyte ut prosjektilet, er ikke kritisk forutsatt at den kan skaffe den nødvendige utgangs-og anslagshastighet med den type prosjektil og drivmiddel, eller ammunisjon som benyttes. Hvilke som helst små våpen, f.eks. rifler, haglgeværer og pistoler kan benyttes. Også luftgeværer kan anvendes .

En annen passende metode for antennelse av sprengstoffladningen i borehullet, er å la det fokuserte utgangssignal fra en pulset laser støte mot ladningen. Ved en slik utførelse kan antennelsen av en gitt sprengstoffladning gjøres enda lettere ved at laser-effekten økes, f.eks. ved bruk av en Q-koplet laser i stedet for en frittløpende, og ved at enden av ladningen nærmest borehullets munning holdes innesperret på passende måte. Et gjennomsiktig plast-lag kan f.eks. benyttes over enden av ladningen, enten som en adskilt enhet eller som en ende av en patronenhet, og den fokuserte laserstråle tillates å passere gjennom plastlaget til ladningen. Selv om den spesifikke energi-mengde som kreves for pålitelig antennelse av et sprengstoff ved hjelp av en laserstråle, varierer med den spesielle sprengstoffsammensetning, vil for de mer følsomme sekundærsprengstoffer, såsom pentaerytritol-tetranitrat, gelatindynamitt osv., en innfallende energimengde på ca. 0,025 joule/mm<2 >være i stand til å forårsake antennelse når en Q-koplet laserstråle fokuseres på ladningens overflate. Ladningen kan ofte gjøres mer følsom for antennelse ved at det innføres en liten mengde av et materiale med høy lysabsorpsjonskoeffisient, f.eks. kjønrøk. Dette øker hastigheten av energiutløsningen pr. volumenhet.

Ved enda en annen metode for antennelse av sprengstoffladningen i borehullet, anbringes en eller flere forbrukselektroder i, eller i umiddelbar nærhet av ladningen, f.eks. ved hjelp av en. trådmatemekanisme av den type som er blitt utviklet for å mate sveisetråd fra en rull, og energi utsendes via elektroden ved hjelp av en elektrisk utladning av en kondensator gjennom elektroden.

En stor fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skriver seg fra det faktum at alle trinn i fremgangsmåten, iberegnet antennelsen av ladningene, utføres på stedet, idet det nødvendige utstyr arbeider nær den masse som det arbeides på. Den energi som skal frigjøres til ladningene, utsendes således fra et sted som ligger like overfor massen, selv om det er adskilt fra denne. Den minimale avstand mellom den energiutskytende anordning, f.eks. et gevær, og borehullene vil i hovedsaken være avhengig av den totale vekt av det sprengstoff som detoneres i en sprengningssyklus (det vil si i hull som detonerer med få millisekunders mellomrom), arten av den frembragte fjellbrekasje (retning og hastighet av stener), og anordningens slagfasthet og støtmotstand. Som en generell regel vil den energiutsendende anordning være adskilt fra massen med en avstand som er tilnærmet proporsjonal med kubikkroten av vekten av det sprengstoff som detoneres pr. syklus. Selv om store adskillelsesavstander kan benyttes, f.eks. opp til ca. 1 til 2 tunnel- eller sjaktdiametre, foretrekkes det å arbeide så nær opp til massen som mulig med det utstyr som benyttes. Dette gjelder spesielt når bore- og sprengningsmodulen ifølge oppfinnelsen benyttes. I dette tilfelle anbringes modulen så nær fronten at boren kan fremstille hull med den ønskede dybde, f.eks. ca. lm, og det er mer effektivt å utføre sprengningstrinnet, f.eks. avfyring av geværet, med modulen i tilnærmet samme stilling, eller i hvert fall unngå at modulen må flyttes tilbake fra borestedet før sprengningen.

Lengden av sprengstoffladningen i forhold til lengden av borehullet vil variere avhengig av den type arbeide som utføres.

Ved gravningsarbeider vil det normalt være mest effektivt at hullet så godt som fylles med sprengstoff. Et lag av gass eller væske, såsom luft eller vann, eller et fast lag, såsom papp eller plast, mellom hullets:munning og enden av ladningen der energien skal utløses, utelukker ikke tilfredsstillende antennelse av ladningen under visse betingelser, selv om egenskapene og den maksimale dybde av et slikt lag utover hvilken antennelse blir umulig eller ujevn, varierer med den spesielle type av forplantbar energi som benyttes for antennelse, og med sprengstoffsammensetningen og størrelsen av energien. Materialet mellom borehullets munning og den ende av ladningen der energi skal utløses, såvel som mellom energiutskytningsstédet og borehullets munning, må være et materiale som i den tilstedeværende mengde ikke absorberer noen stor del av den utsendte energi.

F.eks. må en lysabsorberende, lysspredende eller lysavfokuserende omgivelse unngås mellom en laseranordning og ladningen, og en elektrisk ledende omgivelse må unngås rundt en elektrode. Med laser-antennelse kan et hvilket som helst optisk gjennomsiktig materiale være tilstede. Når det gjelder antennelse ved prosjektilanslag, kan gasser være tilstede, såvel som væsker eller faste stoffer inntil en viss dybde. F.eks. kan sprengstoffer, såsom visse dynamitt-typer ("Gelex" 2), når de er innpakket i en papirpatron (hvor patronenden eksempelvis har en tykkelse på ca. 0,5 mm) og er dekket av et lag av vann opp til en tykkelse på ca. 10 cm i et borehull med en diameter på 4,5 - 5 cm, lett antennes ved støtet fra et vanlig hel-mantlet 22-kalibers prosjektil (3,5 g) som rammer vannet med en hastighet på 900 - 1000 m/s. I praksis vil ethvert lag av væske eller fast materiale som er tilstede over ladningens ende, vanligvis skyldes forhold som påtreffes i det område som skal sprenges, f.eks. vann, eller tilstanden av det ladede sprengstoff, f.eks. en patronende.

Anbringelsesmønsteret for seriene (hullmønsteret), den tidsrekkefølge i hvilken bore-lade-sprengningsseriene utføres, det antall serier som utføres samtidig (hull pr. syklus), og den spreng-stoffmengde som detoneres for hver serie eller samtidig gruppe av serier, er alle sammen forhold som kan variere i stor utstrekning, avhengig av mange faktorer, såsom arten av det arbeide som skal ut-føres, den totale størrelse og de fysiske egenskaper for den masse som bearbeides, det antall bore- og sprengningsmoduler (eller ad-skilte komponenter) som er tilgjengelig, utstyrets slagfasthet og støtsikkerhet (da det ligger like overfor massen under sprengning), arbeidsområdets tranghetsgrad, ventilasjon samt krav og evne til støydempning osv. For slike operasjoner som seismiske undersøkel-ser, sekundære sprengninger osv., kan en kjøretøymontert modul flyttes langs overflaten etter ønske og benyttes til å utføre en rekke enkeltstående og raske bore-lade-sprenghingsserier på ønskede steder i et ønsket tidsmønster. Ved slike operasjoner som grøftegraving og underjordisk graving, er det mer effektivt å benytte flere moduler for å utføre flerfoldige serier samtidig i grupper, idet flere moduler (eller flere serier pr. gruppe eller syklus) gir raskere fremdrift. Det spesifikke antall serier som benyttes for hver samtidig gruppe (det vil si hull pr. syklus), avhenger av antall moduler og av det tilgjengelige rom, slagfastheten og støtsikkerheten for modulene og den benyttede monteringssammenstilling, hvor nær opptil formasjonen modulene anvendes, størrelsen av ladningene og tidsintervallet mellom sprengningene. Når det tas hensyn til alle disse faktorer, vi-1 størrelsen av syklusene i de fleste tilfeller være mindre enn ca. halvparten av størrelsen av hele skuddsalven,

og som oftest opptil ca. 35 % av det totale antall nødvendige hull, eller, slik at ikke mer enn ca. 45 kg, vanligvis opp til ca. 15 kg, sprengstoff detonerer pr. syklus.

Borehullets vinkel med overflaten vil også avhenge av den type arbeide som ønskes. I noen tilfelle må hullene bores ikke normalt på overflaten på grunn av romrestriksoner ved sidene, taket og bunnen av en tunnel. I andre tilfeller vil skjeve hull bli benyttet for å skaffe en spesiell type skjæring. Hvilket som helst av de mønstre som vanligvis anvendes ved bore- og sprengningsopera-

sjoner kan benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Den foreliggende prosess kan benyttes ved utgraving av enhver geologisk masse, men er særlig godt egnet når den benyttes i hardt, slipende fjell, f.eks. fjell med en trykkfasthet på mer enn 1000 kg/cm o eller en hardhet som er større enn ca. 5 etter Moh's skala, der mekaniske gravemaskiner nå for tiden ikke er effektive. Da fremgangsmåten videre er anvendelig under mange forskjellige geologiske forhold, gir fremgangsmåten den viktige fordel at den kan tilpasses for bruk med foranderlige betingelser slik de vanligvis påtreffes, det vil si store differanser med hensyn til fjelltyper og arrangementer som inntreffer innenfor forholdsvis små vertikale og horisontale avstander. Fremgangsmåten kan selvsagt benyttes ved gravningsarbeider for konstruksjonsformål, såvel som for mineralut-vinning, f.eks. malmbryting av jernholdig og ikke jernholdig metall, steinminering og steinbryting osv, og ved seismiske undersøkelses-operasjoner.

Bore- og sprengningsmodulen ifølge oppfinnelsen inneholder tre hoved-arbeidsdeler i sin struktur, nemlig en boreanordning, en anordning for avgivelse av sprengstoff som inneholder et spreng-stof f leverende eller borehull-ladende rør, og en energiutsendende anordning, såsom et gevær, såvel som en støtteanordning på hvilken de tre deler er montert og som opprettholder de ønskede innbyrdes stillinger av de tre deler. Ethvert monteringssystem som er hen-siktsmessig kan benyttes, forutsatt at hver dels arbeidsende, nemlig borkronen, tilførselsrørets tømmeende og den energiutsendende dels energiutgangsende, f.eks. en geværmunning, er anbragt nær en felles ende, det vil si modulens driftsende, og forutsatt at delene kan beveges som ønsket, det vil si at boret og tilførselsrøret kan beveges aksialt i forhold til støtteanordningen, og at støtteanord-ningen ved den foretrukne utførelse kan beveges f.eks. svingbart og/eller glidbart, slik at det er mulig å anbringe de tre hoveddeler i rekkefølge på en felles akse. Med disse grunnleggende deler og bevegelser kan modulen i rask rekkefølge bore et hull i en geologisk masse, lade sprengstoff i borehullet, antenne sprengstoffet, og raskt gjenta serien, hvorved den utfører det ønskede arbeide på maskinen.

Den generelle utforming og dimensjonene på modulen be-stemmes på grunnlag av økonomiske faktorer såvel som det omfang av borehulldybder det vil være nødvendig å frembringe og lade, antall og typer av konstruksjonselementer og typer av drivmekanismer som benyttes i modulen, hoveddelenes stillinger i forhold til hverandre, osv. Idet man tar hensyn til de relative dimensjoner av borehull som vanligvis anvendes ved sprengning, det vil si diametre på 1,2 - 40 cm og dybder på opp til ca. 35 m, og idet man unngår teleskopis-ke komponenter som selv om de kan anvendes, ikke foretrekkes da det kan være vanskelig å oppnå pålitelig gjentatt funksjon med disse i en muligens støvet atmosfære, vil modulen vanligvis bli avlang, det vil si lang i forhold til dens bredde. Den totale utforming av modulen, det vil si formen på det legeme som dannes når en eller flere flater genereres rundt omkretsen av dens deler, er uvesentlig for dens funksjon, og den kan være stort sett sylindrisk eller prismeformet, med hvilket som helst passende tverrsnitt, f.eks. sirku-lært, ovalt eller polygonalt, slik tilfellet er når hoveddelene er i det vesentlige innbyrdes parallelle, eller med form som en avkor-tet kjegle eller med kileform, hvilket kan inntreffe når hoveddelenes akser konvergerer. Da det som foran nevnt foretrekkes at den riktige innstilling av hoveddelene under deres funksjon avhenger av at de fortløpende bringes til å falle sammen, i stedet for at deres akser konvergerer, og da konvergens er unødvendig når aksene er tilpasset til å falle sammen fortløpende, og dessuten mindre effektivt med hensyn til romutnyttelsen, foretr kkes en stort sett parallell anbringelse av hoveddelene, og derfor en i det vesentlige sylindrisk modul. Ved denne foretrukne utførelse vil det forståes at sylinder-ens tverrsnittsareal langs sylinderaksen kan variere, f.eks. avta fra den ene ende til den andre, på grunn av nærvær av visse konstruksjonselementer, eller en svak skråstilling, f.eks. opp til ca. 10°, av hoveddelene i forhold til sylinderaksen.

Støtteanordningen for de tre arbeidende deler kan være et enhetselement, f.eks. en stang, en stav, et rør eller en plate, eller en skjelettramme av elementer med stiv konstruksjon, fortrinnsvis av metall, f.eks. stål. Dersom en ytre kappedel, såsom en sylinder eller en boks, anvendes for å beskytte delene mot støt, kan kappedelen tjene som støtteanordning med hver av de tre deler montert i kappeveggen. Alternativt kan kappedelen tjene som støttean-ordning sammen med en indre støtte. Når f.eks. den energiutsendende anordning er en laser, kan det være ønskelig å montere laseren i kappedelens vegg, og det sprengstoffleverende rør og boreanordningen på en felles indre støtteanordning. Enhver passende anordning for montering av delene på støtteanordningen kan benyttes, forutsatt at boreanordningen og det sprengstoffleverende rør kan beveges uhindret i aksial retning i forhold tilOstøtteanordningen, slik at de begge fortløpende kan rage utenfor alle andre komponenter av modulen ved dennes driftsende, idet borkronen må kunne rage utenfor de andre deler en avstand som i det minste er lik dybden av det nødvendige borehull, og tilførselsrøret må kunne rage utenfor i det minste den korte distanse som kreves for å innføre dets tømmeende i borehullet, selv om det fortrinnsvis vil være i stand til å strekke seg ytterligere inn i hullet.

For at modulen skal kunne arbeide på en forutbestemt måte, det vil si slik at de oppnådde betingelser, såsom borehullets belig-genhet og vinkel, sprengstoffets lading og tetthet, og den utsendte energis bane, er i overensstemmelse med de på forhånd valgte betingelser, er det nødvendig at hoveddelenes innbyrdes stillinger opp-rettholdes under drift av modulen, det vil si at delene er under-støttet både i de forlengede og i de tilbaketrukne stillinger. Av denne grunn foretrekkes at enhver askialt bevegelig hoveddel som ikke er tilstrekkelig stiv til å beholde sin ønskede stilling under drift, holdes i stilling av støtteanordningen langs størstedelen av delens lengde, og helst langs hele dens lengde når den er i tilbaketrukket stilling, og at avstanden mellom støtteanordningens ende ved modulens driftsende og den masse som skal bearbeides når delen er forlenget utenfor støtteenden, ikke er tilstrekkelig til å forårsake at delen beveger seg ut av dens forutbestemte aksials stilling. Ekstra sikkerhet for riktig innstilling av de forlengbare deler oppnås ved å sørge for styreanordninger på støtteanordningen nær dennes ende, gjennom hvilke delene vandrer når de beveges aksialt utenfor støtteenden. Avstanden mellom støtteenden og overflaten kan også minskes uten at hele modulen må flyttes nærmere overflaten, ved at støtteanordningen uavhengig kan beveges aksialt i forhold til en modulmonteringsdel på hvilken den er festet. En fremstikkende plugg som er i stand til å forankre seg selv i en fjellformasjon, f.eks. ved gjennomboring (en brodd) eller ved suge-virkning, kan dersom det er ønskelig, være anordnet ved støttean-ordningens ,ende.

De spesifikke avstander til hvilke de aksialt bevegelige deler kan forlenges, er ikke kritisk for modulens funksjon, og avhenger av borehulldybden og hvor nær overflaten modulen arbeider. Fra en gitt arbeidsstilling for modulen trenger ikke det spreng-stof f leverende rør å strekke seg så langt som borkronen, og både rør og boreanordning vil strekke seg lenger enn støtteanordningen når denne beveger seg i forhold til en monteringsdel.

Modulen er tilpasset for montering på en ytre støttearm, fortrinnsvis via støtteanordningen i modulen. Selv om modulens støtteanordning kan være konstruert slik at den kan knyttes direkte til en ytre støttearm, vil det vanligvis være mer praktisk å feste en separat monteringsdel til modulens støtteanordning, idet denne monteringsdel senere forbindes med en monteringsdel på den ytre støttearm. En passende konstruksjon er en konstruksjon i hvilken modulens monteringsdel gir den tilbakestillingsmulighet som kreves av hoveddelene for å bringe disse til å falle sammen etter hverandre. Monteringsdelen kan f.eks. inneholde en dreietapp som tillater dreining av støtteanordningen som står i forbindelse med denne. Alternativt kan tilbakestillingen også oppnåes ved sideveis glidning av støtteanordningen. Dreining og/eller glidning av støtteanordningen og låsing av støtteanordningen i stilling oppnåes ved drift av en innstillings- eller matemekanisme som står i forbindelse med monteringsdelen eller støtteanordningen. Matemekanismen kan f.eks. være en hydraulisk drevet mekanisme som gir enten lineær bevegelse, slik som med en hydraulisk sylinder, eller roterende bevegelse slik som med en roterende drivmekanisme. Matemekanismen står fortrinnsvis i direkte forbindelse med modulens monteringsdel, f.eks. en spor-inne-holdende del gjennom hvilken støtteanordningen glir i en aksial retning. Med hensyn til dreiebevegelse foretrekkes det å ha boreanordningen anordnet på den ønskede akse i hvilestilling (vertikal), med det sprengstoffleverende rør og den energiutsendende anordning montert på samme side, eller på motsatte sider av boreanordningen, og rotere støtteanordningen i en retning for å innstille røret på den ønskede akse, og ytterligere i samme retning, eller i motsatt retning, for å innstille den energiutsendende bane på aksen.

Alle Tconstruksjonsdeler i modulen, såvel som de bevegende mekanismer i denne, må være beskyttet mot virkningene av lufttrykk og mulige steinkollisjoner som skriver seg fra detoneringen av sprengstoffladningene i borehullene. En sådan avskjerming kan oppnåes f.eks. ved hjelp av en tverrgående metallplate (det vil si en plate som med sine overflater er montert i det vesentlige normalt på modulaksen) mellom modulen eller modulene og den masse som bearbeides, idet modulen eller modulene arbeider gjennom åpninger i pla-ten. Denne avskjerming av modulen eller modulene gir imidlertid mindre manøvreringsmulighet for modulen, og den kan ikke lett tilpasses for bruk med masser av alle størrelser. Det foretrekkes derfor at moduldelene er omgitt av slagfaste og støtsikre skjermanord-ninger, det vil si en kappedel som tillater at modulen kan drives i direkte konfrontasjon med massen, uten at det er.nødvendig med noen ekstra avskjerming mellom modulen og massen. Kappedelen fremstilles av et tilstrekkelig seigt materiale, f.eks. et metall, såsom visse ståltyper, og som er tilstrekkelig tykt til at det ikke sprekker eller i særlig grad deformeres plastisk som et resultat av de lufttrykk og, steinsammenstøt som det utsettes for. For et gitt metall vil den minste nødvendige tykkelse av kappen i hvert gitt tilfelle være bestemt av størrelsen av sprengningen (det vil si den mengde sprengstoff som detoneres), størrelse og hastighet av produ-serte steinfragmenter, hvor nær sprengningen modulen arbeider, osv. For drift under moderate forhold, f.eks. sprengninger med mindre enn ca. 2 kg sprengstoff, steiner med en størrelse på opp til ca. 30 cm og som beveger seg med hastigheter på opp til ca. 15 m/s, og avstander på minst 65 cm mellom modulen og overflaten, kan det benyttes en kappe som har en mantel med en tykkelse på minst 12 mm. Liksom for utformingen av modulen er utformingen av kappedelen uvesentlig, men den vil vanligvis være stort sett sylindrisk eller prismeformet, slik som foran beskrevet for modulens utforming.

Modulen monteres vanligvis i kappedelens vegg ved at det til kappeveggen festes en monteringsdel som står i inngrep med modulens støttennordning. Befestigelse av støtteanordningen direkte på kappeveggen foretrekkes ikke, da tilbakestilling av delene med en slik konstruksjon også ville kreve bevegelse av kappen.

Kappedelen er lang slik som selve modulen, og da det i det minste under sprengningen er nødvendig å„avskjerme alle modulens deler, er kappedelens drift- eller arbeidsende tilpasset til å kunne lukkes. Den ikke arbeidende ende kan være åpen, men vil vanligvis være permanent lukket. Arbeidsenden er tilpasset for åpning og lukking, f.eks. slik det er vist på fig. 1-5, der en støtsikker og slagfast, svingbar lukkedel, f.eks. én eller flere dører som er montert på kappesylinderen ved modulens arbeidsende, er tilpasset til å innta en åpen eller lukket stilling i forhold til kappesylinderens ende, som svar på en kraft som tilføres ved hjelp av en bevegende anordning, såsom en hydraulisk sylinder, som fra et sted inne i kappedelen står i forbindelse med lukkedelen. I lukkedelen er anordnet en åpning eller ventil som når delen er lukket, faller på en akse som er sammenfallende med den akse med hvilken modulens tre arbeidsdeler fortrinnsvis faller sammen etter hverandre. Lukkedelen beveges til den åpne stilling når boreanordningen, laderen eller støtte-anordningen jSkal beveges aksialt til en forlenget stilling, og til den lukkede stilling når alle aksialt forlengbare deler er i den tilbaketrukne stilling og energien skal utsendes fra den energiutsendende anordning. Åpningen tillater at energien uhindret kan vandre fra den energiutsendende anordning til sprengstoffladningen i borehullet. En konisk eller kileformet lukke-utforming foretrekkes, som et middel til å skaffe ekstra beskyttelse mot steinsammenstøt.

Virkningen av slag og støt på modulen kan også reduseres ved hruk av en energiabsorberende anordning sammen med kappen, f.eks. ved bruk av fjærer i systemet for montering av modulen på støttear-men. En særlig effektiv energiabsorberende anordning er en opp-pumpet pneumatisk del, f.eks. en elastisk del som inneholder væske under trykk. når en slik del som i sin funksjon ligner f.eks. et bildekk, ligger an mot enden av kappesylinderen, f.eks. som vist på fig. 1-4, tjener den som støtpute for modulfronten og beskytter denne mot sammenstøt mot sjokkbølger og flygende steiner. Flere slike deler kan benyttes side om side rundt kappen når det ønskes ytterligere, og sideveis avfjæring.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnåes større effektivitet, f.eks. uttrykt ved vekten av utgravd materiale pr. tids-enhet, idet flere bore-lade-sprengningsserier utføres samtidig. Med modulen ifølge oppfinnelsen oppnåes sykluser som består av flerdob-belte serier idet det anvendes et antall moduler som er lik det valgte antall serier som skal utføres samtidig. Det kan benyttes fler-dobbelte moduler som hver består av en enkelt boreanordning, en enkelt sprengstoffleverende anordning og en enkelt energiutsendende anordning, og som er passende understøttet ot beskyttet. Når effektiv utnyttelse av rom og vekt er av primær betydning, foretrekkes imidlertid å benytte en sammensatt modul som inneholder to eller flere enkeltkomponent-moduler eller modulenheter som er passende gruppert innenfor en felles kappedel. Det geometriske arrangement eller grupperingsmønster av de grunnleggende modulenheter innenfor den sammensatte modul, og det spesifikke antall enheter, kan variere etter ønske. F.eks. for samtidig drift i stort sett rettlinjede eller samlede borehullmønstere, kan det benyttes en lineær eller samlet enhetsgruppering, idet modulen i slike tilfeller har en form som stort sett ligner et parallellepiped. For drift i et buet møn-ster kan grupperingen være utformet som en sirkelbue. I den sammensatte modul kan hver enhet være komplett i seg selv, det vil si ha sin egen boreanordning, sprengstoffleverende anordning og energiutsendende anordning, eller en felles komponent, f.eks. en spreng-stof f leverende anordning, kan deles av flere enn én enhet.

I modulen kan hvilken som helst type boreanordning benyttes, f.eks. en slagbor eller slaghammer, en roterende bor, eller en som anvender både slag- og rotasjonsvirkning. En elektrisk knusebor som skaffer varme og rotasjon kan også benyttes. For hardt fjell foretrekkes roterende slagborer. For letthets skyld, f.eks. for å gjøre bruk av ferdig lagede komponenter der slike er tilgjengelige, og for å unngå unødig forøkelse av antall konstruksjonselementer, utgjør boreanordningen og støttedelen i en foretrukket modul en roterende slagbor henholdsvis mateanordning som begge er fremstilt av metall, f.eks. stål. Borrotasjonen kan overføres fra en pneumatisk eller hydraulisk drevet motor som er montert i matekanaler, og aksi-alkraft for forlengelse og boring kan tilføres over en tung rnatekje-de som drives av en pneumatisk eller hydraulisk motor. Sprengstoff-tilførselsrøret og den energiutsendende anordning er montert på støtteanordningen, f.eks. bormatekanalen, spå en slik måte at aksial bevegelse av boren og tilførselsrøret ikke hindres.

Sprengstofftilførselsrøret har en sprengstoffmateende som står i forbindelse med et sprengstoffmatesystem beliggende på utsi-den av modulens grense. Sprengstoffmatesystemet består av en spreng-stof f tilførselsenhet, f.eks. et magasin som inneholder sprengstoff i patroner eller upakket, fast sprengstoff, eller en lagrings- og blandetank for oppslammede sprengstoffbestanddeler, og en mateenhet som er forbundet med tilførselsenheten og kan avgi sprengstoff fra denne, f.eks. et pneumatisk ladeapparat for faste sprengstoffer, eller en pumpe for slamsprengsofffer. Røret fra modulen kan være

i

knyttet til laderøret i et pneumatisk ladeapparat eller til avløps-slangen i en slampumpe, eller dersom det er langt nok, kan det er-statte hele 1laderøret eller avløpsslangen og være festet direkte til den sprengstoffleverende mekanisme siler pumpe i sprengstoffmatesystemet. For lading av sprengstoff i patroner, f.eks. dynamitt,

er en foretrukket mateenhet en pneumatisk patronlader av den type som er beskrevet i US-patent 3 040 615 og i "The Modern Technique of Rock Blasting", av N. Langefors og B. Kihlstrom, Stockholm, Almqvist & Wiksell, 1967 side 91 - 101. Både den del av tilførsels-røret som er inne i modulen og den del som er utenfor modulen, bør være noe fleksibel og kan f.eks. være laget av metall eller plast. Med den pneumatiske patronlader kan et halvautomatisk bakstykke benyttes for kontinuerlig mating av patroner.

Rørets aksialbevegelse i forhold til støtteanordningen

kan oppnåes på mange forskjellige måter. En måte er å la et flek-

si,belt rør, såsom et plastrør, lede inn i et stivt rør, såsom et metallrør, som er glidbart montert på støtteanordningen, f.eks. i et ledespor, i den ønskede stilling med sin frie ende ved modulens arbeidsende og dens andre ende i forbindelse med en pneumatisk inn-stillingssylinder. Ved en annen metode, nemlig den som er vist på fig. 3, kan røret beveges ved hjelp av en anordning, det vil si den såkalte "robotlader", som også er beskrevet av N. Langefors og B. Kihlstrom i det nevnte verk. Robotladeren arbeider i forbindelse med en pneumatisk patronlader. Robotladeren som er montert på støttean-ordningen, f.eks. bormatekanalen består av en pneumatisk sylinder som driver en rørformet stempelstang frem og tilbake. Tilførsels-røret er ført aksialt gjennom stempelstangen. Med stempelstangen er forbundet en pneumatisk gripeanordning, en "hånd" som ved hjelp av friksjon holder røret slik at det utfører en frem- og tilbakegående bevegelse. Når stempelstangen går frem og tilbake, griper den pneumatiske "hånd" ved fremadgående bevegelse og slipper ved tilbakegående bevegelse, og gir således tilførselsrøret en trinnvis fremad-rettet bevegelse. For tilbaketrekking av røret etter at borehullet er blitt ladet, skjer den motsatte "hånd"-virkning. Tilførselsrøret beveges fortrinnsvis helt ned til bunnen av borehullet og trekkes sakte ut med gjentatte lette motbevegelser, slik at de inndrevne patroner pakkes til høy tetthet.

I en foretrukket modul er den energiutskytende anordning et gevær. Uttrykket "gevær" betegner en sammenstilling som består av et metallrør eller løp som har en åpen ende (munningsenden), og hvor den andre ende (den bakre ende) er tilpasset til å danne et kammer i hvilket prosjektilet innføres og gass under trykk på kommando tilføres eller genereres bak prosjektilene. Uttrykket er ment å omfatte anordninger i hvilke prosjektiler drives frem ved hjelp av gass som slippes inn i kammeret ved høyt trykk, såvel som de anordninger i hvilke drivgassen frembringes i kammeret ved forbrenningen av en drivladning. Når det er nødvendig, slik som i sistnevnte tilfelle, er løpets bakre ende lukket ved hjelp av et sluttstykke eller en kile som er anordnet i et hus som kan åpnes for lading av ammunisjon inn i kammeret (foran kilen), og som kan lukkes for antennelse av drivladningen på kommando ved hjelp av en kammermekanisme. Den type gevær som benyttes er ikke kritisk forutsatt at den kan drive prosjektilmaterialet med tilstrekkelig masse og tilstrekkelig høy hastighet til at sprengstoffet i borehullet utsettes for høyt nok trykk over et tilstrekkelig areal og i tilstrekkelig tid til at sprengstoffet bringes til å detonere. Den nødvendige støtenergi oppnåes lettest ved hjelp av faste prosjektiler, og særlig enhets-; legemer, det vil si kuler i motsetning til haglskudd, og av denne grunn er kuler de foretrukne prosjektiler. Selv om prosjektilet kan drives ved hjelp av en gass-strøm som slippes inn i kammeret under høyt trykk slik som i et luftgevær, er det mindre begrensninger på den oppnåelige anslagshastighet når prosjektilet drives ved forbren-ning av en drivsammensetnlng i kammeret. Følgelig foretrekkes det geværer som arbeider etter drivmiddel-forbrenningsprinsippet. I den foretrukne utførelse består således geværet av et metalløp hvis bakre ende er lukket ved hjelp av et sluttstykke eller en kile som kan åpnes for lading av en ammunisjonssalve i kammeret foran kilen, og lukkes for tenning av drivladningen i salven ved hjelp av en kammermekanisme som virker på kommando fra modulens utside. Tomme patroner kan kastes kontinuerlig ut fra modulen, eller samles i en behol-der som er anordnet i modulen for dette formål, idet beholderen er tilpasset for periodisk tømming. Ammunisjonstennladningen kan være en slag-tennhette, en elektrisk tennhette eller en kombinasjonstenn-hette. Elektrisk avfyring av tennladningen kan foretrekkes i visse tilfeller når det er nødvendig med større presisjon med hensyn til tidsintervaller mellom detonasjonene.

Magasinet for ammunisjon kan være anordnet innenfor eller utenfor modulens grenser. Et ytre magasin foretrekkes på grunn av plassbegrensninger i modulen, og også fordi lagring av ammunisjon på et sted som er adskilt fra arbeidsområdet, er ønskelig sett fra et sikkerhetssynspunkt. Med et ytre magasin går derfor et lade-eller tilførselsrør for ammunisjon fra et ytre ammunisjons-matesy-stem til geværets kammer. Matesystemet kan f.eks. være et pneumatisk ladeapparat av den type som er beskrevet for lading av patron-sprengstoff i et borehull.

i

Selv om geværet kan konstrueres helt skreddersydd, vil det i de fleste tilfeller være mulig å tilpasse et kommersielt tilgjengelig gevær, f.eks. et sluttstykkegevær, et halvautomatisk gevær eller en pistol, for bruk i modulen. Selv om det kan være ønskelig, er det ikke helt nødvendig med rifling av løpet, på grunn av den forholdsvis lille avstand som prosjektilet vil vandre når modulen er i drift. Fjernavfyring av geværet kan oppnåes ved at en elektrisk strkm tilføres en solenoid som utløser en konvensjonell mekanisk avtrekkermekanisme, det vil si utløservirkning for å forårsake bevegelse av tennstemplet slik at tennblandingen antennes ved støt, eller ved at strøm tilføres et isolert tennstempel i kontakt med en brotråd eller en elektrisk ledende tennblanding i en elektrisk tennladning, idet den elektriske krets sluttes ved hjelp av patron-hylsen og jord, og tennblandingen antennes ved ohmsk oppvarming av brotråden eller den ledende blanding.

Når en laser benyttes som energiutsendende anordning, trengs en kappedel for å hindre inntrengning av lysabsorberende materiale, såsom steinstøv, i laserstrålens bane. "Laseren" inneholder en laserstav (f.eks. rubin) med en totalreflektor i den ene ende og en delreflektor i den andre ende av staven, én eller flere lyskasterlamper for pumping eller pulsing av laserstaven, en .elektrisk høyspenningskilde for matning av lyskasterlampen eller lamp-ene, en Q-bryter eller Q-ødelegger i strålebanen mellom stavens fremre ende og delreflektoren, og en fokuserende linse. For å gi maksimal beskyttelse for laseren under sprengningen, foretrekkes det at laseren er i en tilbaketrukket stilling i forhold til strålebanen. Laseren kan f.eks. monteres i kappens vegg og strålen reflekteres i den ønskede bane ved hjelp av passende anordnede reflektorer. I dette tilfelle kan reflektorene, dersom man benytter seg av anbringelse av de arbeidende deler på en felles akse, være anbragt på en understøttelsesanordning og beveges på denne for å projisere strålen i den ønskede bane.

Modulen inneholder også eller er i forbindelse med passende bevegelsesoverførende mekanismer, f.eks. hydrauliske eller pneumatiske anordninger som utfører sådanne bevegelser som aksial bevegelse av boreanordningen, sprengstofftilførselsrøret og støtteanord-ningen (f.eks. bormatekanalen). Videre utfører disse anordninger sådanne bevegelser som boring, tilførsel av sprengstoff til borehullet, i en foretrukket utførelse tilførsel av ammunisjonssalver til geværkammeret og avfyring av geværet, tilbakestilling av hoveddelene (det vil si trinnvis matning), og åpning og lukking av kappedøren ved arbeidsenden. Slike mekanismer er vel kjent for fagfolk, og deres grunnleggende virkemåte skal derfor ikke beskrives her. Alle krafttilførselsledninger, såsom hydrauliske ledninger, for disse anordninger er avskjermet på samme måte som modulens deler, fortrinnsvis ved at de omgis av en passende kappedel. Når modulen inneholder en kappedel, går alle krafttilførselsledninger inn i modulen gjennom kappeveggen via monteringsdelen, eller via én eller flere spesielle åpninger for dette formål.

Modulen ifølge oppfinnelsen kan som foran nevnt, når den anbringes nær en overflate av materialet som skal bearbeides, såsom en fjellformasjon, og drives på passende måte, i rask rekkefølge bore et hull i fjellet, lade sprengstoff i hullet og antenne sprengstoffet ved rask utløsning av energi i dette, f.eks. ved prosjektilanslag. Da anvendelsen av modulen frembringer en eksplosjon hver gang energi tilføres sprengstoffet, må modulen være mekanisk montert på en understøttende arm eller grunnflate, og dens funksjon styres fra et passende avskjermet sted. Selv om hvilket som helst monte-rings- og styresystem kan benyttes, f.eks. slag- og støtsikker løfte-ben- eller løftestangmontering med styreanordninger adskilt fra den masse som bearbeides ved hjelp av en barrikade som er i hovedsaken parallell med massen, oppnåes det største utbytte av modulen når denne er inkorporert i en maskin som er konstruert for understøt-telse, manøvrering og drift av en eller flere moduler på en i hovedsaken kontinuerlig måte. Av denne grunn monteres modulen eller modulene vanligvis på et kjøretøy, såsom en truck eller lastebil, og styres av personalet som sitter inne i kjøretøyet, idet dette og personalet er passende beskyttet fra virkningene av de forholdsvis

o

små sprengninger.

For å oppnå en klarere forståelse av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen, henvises det nå til tegningene som viser konstruksjonen og virkemåten for typiske moduler, og et typisk syklisk mønster for utførelse av fremgangsmåten.

På fig. 1 - 4 er en modul anbragt i stilling foran en steinflate 1 på en lengdeakse som står i hovedsaken normalt på flaten 1 og er parallell med flaten 2. Hver hoved-arbeidsdel i modulen er vist i tre forskjellige radiale stillinger, idet boreanordningen er beliggende i det vertikale plan på fig. 1 og 2, sprengstofftil-førselsrøret på fig. 3 og den energiutskytende anordning på fig. 4. Når en arbeidsdel er i dette vertikalplan, faller delens lengdeakse

i det vesentlige sammen med borehullets akse (angitt ved en strek-tegnet linje inn i steinen på fig. 1).

På fig. 1, IA og 2 er vist en avlang støtteanordning 3, f.eks. en bormatekanal, på hvilken det er montert en boreanordning, vist som en roterende slagbor, med en avlang rørformet del 4, f.eks. et borstål, og en borkrone 5. Boreanordningen er aksialt bevegelig på støtteanordningen 3, f.eks. ved hjelp av en kjedemating eller skruemating som drives av en motor 6, f.eks. en trykkluftmotor. Den motordrevne kjedemating eller skruemating tilfører matetrykk eller

-kraft for boring. Borevirkning (vekselgang og rotasjon) skaffes ved hjelp av en motor 7, f.eks. en pneumatisk drevet motor. Støtte-anordningen 3 står i forbindelse med en mekanisme 9, f.eks. en

hydraulisk sylinder, som er tilpasset til å bevege støtteanordningen 3 frem og tilbake uavhengig i en aksial retning i et aksialt spor i en glidedel 37 (anordningen 3 er vist fremskutt på fig. 2). Den sporinneholdende glidedel 37, den tilknyttede svingedel 8 som har en rotasjonsakse som er parallell med den avlange dels 4 akse, og flensen 12 utgjør tilsammen monteringsdelen for modulen. En innstil-lingsdel 31, i dette tilfelle en hydraulisk sylinder (vist på fig. IA), står i forbindelse med glidedelen 37 og kappen 13 som f.eks. er en metallsylinder. En spiss metallplugg eller stikker 10 strekker seg aksialt fra den ende av støtteanordningen 3 som vender mot overflaten 1, og kroklignende føringselementer 11 strekker seg fra støt-teanordningen 3 ved den samme ende normalt på lengdeaksen, på en slik måte at den avlange del 4 går gjennom føringselementene 11. Flensen 12 som er festet til svingedelen 8, er innpasset i en åpning i kappens 13 vegg, og er tilpasset til å stå i inngrep med en feste-del 14 i en passende støttearm for modulen. Ved modulens arbeidsende, det vil si der hvor borkronen 5 er beliggende, er anordnet en opp-pumpet pneumatisk del 15, f.eks. et gummidekk, som ligger an mot enden av kappen 13. Ved den samme ende er en lukkedel 16, f.eks. en dør, tilpasset for åpning og lukking ved påvirkning av en motor 17, såsom en hydraulisk motor, som er montert inne i kappen og står i forbindelse med lukkedelen 16. Den sistnevnte er forsynt med en åpning eller et hull 18 som er anbragt slik at når lukkedelen er lukket, går den akse på hvilken arbeidsdelene fortløpende faller sammen (den avlange dels 4 akse på fig. 1) gjennom åpningen 18.

På fig. 3 er vist et sprengstofftilførselsrør 19 som er noe fleksibelt, f.eks. laget av plast, og som er montert på støtte-anordningen 3 i hovedsaken parallelt med den avlange del 4, og med samme radiale avstand fra svingedelen 8 som den avlange del. Den ene ende av røret 19 leder til et konvensjonelt sprengstoffmatesystem, såsom en pneumatisk patronlader slik som foran beskrevet, og som er anordnet utenfor modulen. Den andre, frie ende av røret er tømmeenden og denne er anordnet ved modulens arbeidsende. Røret 19 går gjennom åpningen i kappens 13 vegg. Med 20 er betegnet en matemekanisme som er tilpasset til å bevege røret 19 aksialt, f.eks. en robotlader slik som foran beskrevet. Ringformede føringselementer 21 strekker seg fra støtteanordningen 3 ved arbeidsenden normalt på lengdeaksen, på en slik måte at røret 19 går gjennom føringsele-mentene .

På fig. 4 er vist et gevær med et løp 22, et kammer 23 og

en rekylmantel 30., Et fleksibelt ammunisjons-tilførselsrør 24

leder inn i kammeret 23 og står i forbindelse med et ammunisjons-matesystem, såsom en pneumatisk lader som foran beskrevet og som er beliggende utenfor modulen, idet røret 24 går gjennom åpningen i kappens 13 vegg. Geværet er fastmontert på støtteanordningen 3 i hovedsaken parallelt med den avlange del 4, og med samme radiale avstand fra svingedelen 8 som den avlange del og sprengstofftilførsels-røret. Geværets munning er ved modulens arbeidsende.

Før en bore-lade-sprengningsserie er modulen anbragt som vist på fig. 1 og IA, idet den avlange del 4 er koaksial med det ønskede borehulls akse og i en vertikal linje med svingedelen 8. Motoren 17 er blitt startet for åpning av lukkedelen 16. I den før-ste fase av serien (fig. 2 og 2A) medfører energisering av mekanis-men 9 at støtteanordningen 3 beveges aksialt på glidedelen 37 i retning av flaten 1 inntil stikkeren 10 er i fast inngrep med flaten 1, og såledeshjelper til å stabilisere modulen når delene er fremskutt. Med støtteanordningen i denne stilling beveges den avlange del 4 aksialt i retning av flaten 1 ved energisering av motoren 6, og borkronen borer da et hull 25 med den ønskede tykkelse i steinen ved hjelp av den trykk- og rotasjonsvirkning som overføres til denne av kjede- eller skruematingen og motoren 7.

Etter at hullet er boret trekkes boreanordningen tilbake inn i kappen 13 ved hjelp av kjede- eller skruematingen, og den hydraulisks sylinder 31 beveger glidedelen 37 slik at støtteanord-ningen 3 som er montert på denne, ved virkningen av svingedelen 8 dreies i retning mot urviseren slik at sprengstofftilførselsrøret 19 anbringes koaksialt med hullet 25 og på en vertikal linje med svingedelen 8 (fig. 3 og 3A). Røret 19 beveges aksialt og inn i borehullet 25 ved innvirkning av matemekanismen 20. Mens tilførsels-røret er i denne stilling, mates patroner med høyeksplosivt sprengstoff 26 gjennom røret 19 og slynges fra dette inn i hullet 25, f.eks. ved hjelp av en pneumatisk patronlader.

Etter at hullet er blitt ladet med sprengstoff, trekkes røret 19 tilbake inn i kappen 13 ved hjelp av matemekanismen 20, og den hydrauliske sylinder 31 startes på nytt, og beveger i dette tilfelle glidedelen 37 og støtteanordningen 3 som er montert på denne,

i retning mot urviseren slik at geværets løp 22 anbringes koaksialt med hullet 25 og på en vertikal linje med svingedelen 8 (fig. 4 og 4A). Lukkedelen 16 lukkes ved energisering av motoren 17, og åpningen 18 som: har større diameter enn den benyttede kule 27, er da

koaksial med hullet 25. Geværet avfyres, f.eks. ved at elektrisk strøm tilføres tennstemplet for ammunisjons-termhetten, og prosjektilet 27 drives med stor hastighet fra geværets munning, gjennom åpningen 18 og rommet mellom modulen og hullet 25 og inn i sprengstoffet 26 i hullet 25, langs den bane som er angitt med den strek-tegnede linje. Støtet forårsaker at sprengstoffet detonerer, og at steinen sprekker og beveger seg på den måte som er angitt som et typisk eksempel på fig. 4.

Fig. 5 viser en del av en modul som ligner den som er vist på fig. 1-4, bortsett fra at det i denne utførelse benyttes en laser som energiutsendende anordning, og at konstruksjonen av lukkedelen 16 er modifisert. Modulen er vist med deler som arbeider i seriens antennelsesfase. På fig. 5 er et laseraggregat 32, det vil si stav, lamper, Q-bryteranordning, delreflektorer, totalreflektorer og fokuserende linse, montert på kappens 13 vegg. Låseraggregatet 32 er forbundet med en kraftkilde utenfor modulen, og laseren er for-skjøvet i forhold til borehullets akse. Etter å ha passert gjennom den fokuserende linse i låseraggregatet 32, reflekteres laserstrålen 33 fra parallelle reflektorer 34 og 36 som dirigerer strålen i en bane som er koaksial med borehullet 25. Sprengstoffet 26 i borehullet har en gjennomsiktig endekapsel 36, f.eks. en patronende som f.eks. er laget av plast. Modulen har en slik stilling i forhold til flaten 1 at strålens 33 brennpunkt er beliggende på overflaten av sprengstoffet 26. Reflektorene 34 og 35 er montert på støttean-ordningen 3 på en slik måte at betjening av innstillingsanordningen 31-forårsaker at reflektorene inntar en slik stilling at strålens 33 bane er koaksial med hullet 25. Lukkedelen 16 er kileformet og har en øvre og en nedre del som er tilpasset for åpning og lukking. Tilførsel av energi fra kraftkilden til låseraggregatet 32 forårsaker utsendelse av en stråle 33 av elektromagnetisk stråling som vandrer gjennom atmosfæren til hullet 25, går gjennom den gjennomsik-tige endekapsel 36 og fokuserer på overflaten av ladningen 26 slik at denne detonerer.

Typiske måter for utførelse av fremgangsmåten og drift av modulen,ifølge oppfinnelsen ved bearbeidelse av en geologisk masse skal beskrives i de følgende eksempler.

Eksempel 1

Som vist på fig. 6, er en i det vesentlige jevn og vertikal flate 1 blitt lagt i dagen i den geologiske formasjon, såsom hardt fjell, og flaten bearbeides, f.eks. for driving av en tunnel, ved hjelp* av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Flaten er stort sett firkantet og vel 2,5 m høy og 2,5 m bred. Hver skuddsalve

(alle de serier eller hull som kreves for å drive frem hele flaten)

består av 30 hull som er anordnet i parallelle kolonner og rader som for størstedelen har samme innbyrdes avstand. Dette betyr at bore-lade-sprengningsserien ved den foreliggende fremgangsmåte ut-føres på tretti steder. Prosessen utføres i fem suksessive seriegrupper, eller fem bore-lade-sprengningssykluser for hver skytesalve,

i

med seks serier eller hull for hver syklus. Det benyttes seks moduler, og i hver syklus bores seks hull stort sett samtidig. Deretter lades hullene stort sett samtidig og seks prosjektiler skytes ut, et prosjektil til hvert ladet hull, med få millisekunders mellomrom, for detonering av de seks ladninger, idet syklusen avsluttes når rekken av detonasjonsserier avbrytes i det tidsrom som kreves for å bore en ny serie hull (begynnelsen på neste syklus).

I den på fig. 6 viste situasjon er de første tre sykluser (tre senterrader merket syklus 1, 2 og 3) blitt avsluttet, og den fjerde syklus 4 er under utførelse i seriens sprengningsfase. Den avsluttede sprengning har frembragt steinfragmenter som er adskilt fra massen1 slik at det er dannet horisontale flater 2a og 2b med i det vesentlige samme dybde som borehullene og som ligger i stort sett samme plan som de opprinnelige hull i syklusene 2 og 3. Steinfragmenter 28 har hopet seg opp på bunnen av tunnelen og det er avdekket en del 29 av den nye vertikale flate som frembringes.

I åpningssyklusen (syklus 1 med en senterrad på seks hull) avfyres de seks hull i en rekkefølge som er forskjellig fra de tenning smøns tre som benyttes for de gjenværende sykluser. I syklus 1 avfyres de to senterhull■først, deretter avfyres de to hull som grenser til senterhullene, og de to ytre hull avfyres tilslutt, idet hvert hullpar avfyres i det vesentlige samtidig med ca. 2 ms mellomrom mellom hvert par. De to senterhull ligger på konvergerende akser som danner ca. 10° med overflatenormalen, og de gjenværende hull divergerer til sidene med ca. 15° fra normalen. I de gjenværende sykluser divergerer hullaksene ved overflateomkretsen, mens de gjenværende hull står i det vesentlige normalt på overflaten (skjeve hull ved toppen, bunnen og sidene er nødvendig på grunn av den be-grensede manøverdyktighet av modulen ved omkretsen). De seks hull i hver av disse sykluser avfyres enkeltvis i direkte lineær rekke-følge.

Hullene har en diameter på 3,2 cm og en lengde på 0,5 m.

Hvert hull er fylt og inneholder ca. 0,25 kg i patronform av "Gelex" 2 som er en semigelatin-dynamitt. (Se eksemplene 2 - 6). Borean-ordningene på modulene er av den roterende slagbortype og laderne er pneumatiske patronladere i hvilke dynamittpatronene skyves for-over gjennom laderør og slynges inn i borehullene, slik at patron-papiret revner og sprengstoffet pakkes til høy tetthet. Geværene er av den type som anvender vanlige 22-kalibers skudd, og de avfyres på en akse med hullene i en avstand av ca. 3 m, hvilket gir en anslagshastighet på 1000 m/s. Hver syklus fullføres på ca. 2,5 minutter, og den totale dødtid i syklusen er ca. 45 sek. På fig. 6 er de seks hull i syklus 4 blitt boret og ladet med sprengstoff 26. Prosjektilene 27 er vist like før anslag. Sammenstøt mellom prosjektilene og ladningene (med ca. 2 ms mellomrom) forårsaker detonasjon og steinbrekkasje, slik at det dannes en ny flate 29 opp til nivået for hullene i syklus 4.

Den fremgangsmåte som er beskrevet for syklus 4, gjentas for syklus 5 etter fjerning av eventuelle steinstykker som blokkerer borehullposisjonene (på de steder som er merket med "+"), for å av-dekke den fullstendige nye overflate.

Etter at runden på fem sykluser er fullført (fem 2,5 minut-ters sykluser med ca. 60 sek mellomrom mellom syklusene) og stein-fragmentene er fjernet fra området, er det avdekket en helt ny flate som ligger ca. 0,5 m bak den opprinnelige flate. Liknende tunneler, f.eks. med en diameter på 2 til 7 meter, kan lages ved justering av apparatet.

De følgende eksempler tjener til å illustrere utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen når det benyttes et prosjektil med høy hastighet som forplantbar energi for antennelse av sprengstoffet. Fremgangsmåten illustreres med forskjellige tilstandskom-binasjoner, det vil si sprengstoffsammensetning, borehullbetingel-ser, og anslagshastighet, masse og bane for prosjektilet. De anslagshastigheter som er benyttet som eksempler, bør ikke tolkes som grensehastigheter for de viste systemer, og i ethvert tilfelle kan driftsgrensene endres ved forandring av slike betingelser som er blitt beskrevet, f.eks. begrensninger, kontaktområde eller spreng-stof f tetthet . For hvert eksempel gjelder dersom ikke annet er angitt, at det i den første fase av seriene bores et hull med en diameter på 4,5 cm og en lengde på 30 cm i en steinmasse. Hullet lades deretter med fortettet høyeksplosivt sprengstoff, og sprengstoffet antennes ved at et prosjektil skytes ut fra et gevær som er innrettet koaksialt med hullet dersom ikke annet er angitt. Geværet avfyres ved hjelp av fjernstyrt utløsning. Avstanden mellom gevær-munningen og hullet er ca. 3 m. Den angitte anslagshastighet er den prosjektilhastighet som oppnåes med den benyttede ammunisjon og målt 5 m fra munningen. Bortsett fra når annet er angitt, er de benyttede prosjektiler kuler med myk (umantlet) spiss. Når annet materiale enn sprengstoff er tilstede i borehullet, går prosjektilet gjennom dette materiale og støter mot sprengstoffet til slutt. I hvert eksempel etterfølges bore-lade-sprengningsserien av en annen serie på et sted som er forskjellig fra den første, og som utføres under de samme betingelser som den føste. I hvert tilfelle detonerer sprengstoffladningen og sprenger istykker steinen.

Eksempel 17

Den foreliggende fremgangsmåte benyttes for utførelse av sekundær sprengning, det vil si sprengning av store steinblokker som er frembragt i en tidligere sprengningsoperasjon. Det benyttes en enkelt modul av den type som er vist på fig. 5, og modulen er montert på og styres fra et kjøretøy som beveger seg på overflaten mellom steinene etter ønske for å utføre en ønsket rekkefølge av bore-lade-sprengningsserier. Boren og lade-apparatet, og hullet og ladningsstørrelsen, er den samme som i eksempel 1, bortsett fra at bunnen (ytterenden) av den ytre patron i dette tilfelle består av en 13 mm tykk skive av gjennomsiktig plast, f.eks. polystyren. Den erergiutsehdende anordning i modulen er et laserhode, modell LHM6 fremstilt av Raytheon Company, hvor laserhodet består av en rubin-stav med en lengde på 168 mm og en diameter på 16 mm, to FX-47A-6,5 lyskasterlamper, et frontspeil som er 65 % reflekterende ved 6950Å og et 99,9 % reflekterende bakspeil. Q-kopling oppnåes ved at en celle som er fylt av en passiv, flytende Q-bryteroppløsning, anbringes i strålebanen mellom stavens frontende og 65 %-speilet. En fokuserende linse med en brennvidde på 114 cm er anbragt foran 65 %-speilet. Laserhodet, Q-bryteroppløsningen og linsen er montert på kappens vegg. To totalreflektorer (rettvinklede glassprismer) er anbragt foran linsen på en slik måte at den fokuserte stråles akse forandres fra lasersta.vens akse til en akse som er parallell med, men 15 cm adskilt fra denne. De reflekterende prismer er montert på bormatekanalen. Under drift er modulen anbragt slik at laserstrålen er innrettet koaksialt med borehullet, og avstanden mellom ladningen i borehullet og det prisme som ligger nærmest dette, er 90 cm. Etter at hullet er blitt boret og ladet, aktiveres laseren ved at en sterkstrømspuls tilføres laserhodet fra en fjerntliggende kraftforsyningsenhet (Raytheon Model.LPS4, med LPS4A kontroll-chassis og LPS4B kondensatorgrupper) med en kapasitet på 220 uF. Kondensa-torene lades til en spenning på 3000V hvilket gir en energitilførsel på 10000 joule til laserhulrommet. Laserens utgangssignal fokuseres på ladningens overflate, hvilket forårsaker antennelse av denne med en innfallende energi på 0,1 joule/mm (observert ved hjelp av en Lear Siegler Laser Energy Monitor Ml-2). Detonasjonen av ladningen forårsaker at steinen sprenges istykker.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved bearbeidelse av en geologisk masse ved boring og sprengning, ved hvilken det i massen bores ett eller flere hull og en ladning med konsentrert sekundærsprengstoff anbringes i hvert av hullene, og hvor bearbeidelsen skjer ved at ladningen eller ladningene bringes til å detonere, karakterisert ved at et antall serier bestående av trinnene boring, lading og sprengning, utføres i rekkefølge etter hverandre og i det vesentlige kontinuerlig på forskjellige steder i massen, idet antennelsestrinnet i hver serie utføres ved at forplantbar energi utsendes gjennom et inaktivt medium til ladningen med sekundærsprengstoff fra et sted som ligger like overfor og er adskilt fra hullet, på en slik måte at energi frigjøres til ladningen med tilstrekkelig hastighet til å forårsake detonasjon av denne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den forplantbare energi i hver serie er en laserpuls, hvorved energien frigjøres til ladningen ved at en fokusert laserstråle støter sammen med ladningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den forplantbare energi i hver serie utsendes ved at et prosjektil, fortrinnsvis fra et gevær, drives frem med stor hastighet, hvorved energien frigjøres til ladningen ved at prosjektilet støter sammen med ladningen.

4. Apparat for utførelse av den ifølge ett eller flere av de foregående krav angitte fremgangsmåte, omfattende en boreanordning i form av en avlang del (4) med en borkrone (5) i den ene ende, og en sprengstoff-mateanordning (19) for tilførsel av sprengstoff til et hull (25) som er boret av boreanordningen, hvilken mateanordning inneholder et rør med en tømmeende og en rnateende, karakterisert ved at boreanordningen og sprengstoffmateanordnin-gen er anbragt med en viss innbyrdes innstilling på hver sin eller en felles støtteanordning (3) og hver for seg kan beveges aksialt i forhold til denne, og at det på en egen eller den felles støttean--ordning (3), med en viss innstilling i forhold til boreanordningen og sprengstoff-mateanordningen, er anbragt en anordning (22, 2 3 og 30) for energiutsendelse for å antenne sprengstoff (26) som av mateanordningen (19) er anbragt i hullet (25), idet de tre anordninger er understøttet slik at boreanordningens borkrone (5), sprengstoff-mateanordningens tømmeende og energianordningens ut gangsende er anordnet nær en felles arbeidsende, og videre er innstilt eller tilpasset til å innstilles slik at energianordningen sender ut energi i en bane som leder til sprengstoffladningen (26) i hullet (25), idet boreanordningen og sprengstoff-mateanordningen kan beveges slik i forhold til støtteanordningen (3) at boreanordningens borkrone (5) og mateanordningens tømmeende i rekkefølge strekker seg aksialt utenfor alle andre deler av apparatet ved den nevnte arbeidsende.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at støtteanordningen (3) er bevegelig, fortrinnsvis dreibar, ved hjelp av en innstillingsanordning (31) som samarbeider med denne og er tilpasset til i rekkefølge å anbringe boreanordningen og spreng-stof f-mateanordningen og fortrinnsvis også energianordningens utsendelsesbane på en i det vesentlige felles lengdeakse.

6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at støtteanordningen (3) er anbragt på en stativdel (12) for apparatet og kan beveges aksialt i forhold til denne, hvilken stativdel er,festet til innerveggen av en kappedel (13) til hvis ende det ved apparatets arbeidsende er festet en lukkedel (16) som kan åpnes og lukkes og som har en åpning (18) som ligger i energianordningens utsendelsesbane.

7. Apparat ifølge et av kravene 4-6, karakterisert ved at den energiutsendende anordning er et gevær (22, 23 og 30) .

8. i Apparat ifølge et av kravene 4-6, karakterisert ved at den energiutsendende anordning er en pulset laser (32), fortrinnsvis med en fokuserende linse i laserstrålens bane.