DE10001776A1 - Method for placing and firing explosive charge for geological investigations using relatively small diameter boreholes and firing device - Google Patents
Method for placing and firing explosive charge for geological investigations using relatively small diameter boreholes and firing deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Setzen und Zünden einer Sprengladung für geologische Untersuchungen und auf eine Sprengvorrichtung für geologische Untersuchungen.The invention relates to a method for setting and Detonating an explosive charge for geological surveys and on a blasting device for geological surveys.
Bei bekannten Verfahren zur Vorbereitung einer Sprengung wird mit einem Bohrgestänge zunächst ein Bohrloch in den zu unter suchenden Boden gebohrt. Anschließend wird ein Sprengstoffbe hälter mit einem Zündelement in das Bohrloch hinabgelassen. Das Bohrloch wird anschließend verschlossen und die Zündung ausge löst. Der Sprengstoffbehälter hat eine geballte kugel- oder quaderartige Form, um ein möglichst punktförmiges Explosions zentrum zu realisieren, wie es für genaue geologische Unter suchungen erforderlich ist. Der Bohrloch-Durchmesser muß min destens so groß gewählt werden, daß der Sprengstoffbehälter hindurchpasst und mühelos zum Bohrlochboden hinabgelassen wer den kann. Hierzu sind typischerweise Bohrlochdurchmesser von 80 mm bis 150 mm erforderlich. Diese relativ großen Bohrlochdurch messer haben jedoch den Nachteil, daß die Bohrungen, die typi scherweise eine Tiefe von 10-30 m haben, aufwendig, lang wierig und damit auch kostspielig sind.In known methods for preparing an explosion with a drill pipe to drill a hole into the bottom searching ground drilled. Then an explosives test container lowered into the borehole with an ignition element. The The borehole is then closed and the ignition is switched off solves. The explosives container has a clenched ball or cuboid shape, in order to have a punctiform explosion realizing the center as it is for accurate geological sub searches are required. The borehole diameter must be min should be chosen so large that the explosive container fits through and effortlessly let down to the bottom of the borehole that can. Borehole diameters of 80 mm are typically used for this up to 150 mm required. This relatively large borehole However, knives have the disadvantage that the holes, the typi usually have a depth of 10-30 m, complex, long are difficult and therefore expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Sprengverfahren und eine verbesserte Sprengvorrichtung für geologische Unter suchungen zu schaffen.The object of the invention is to provide an improved blasting method and an improved explosive device for geological sub to create searches.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist zunächst die Verfahrens schritte Bohren eines Bohrloches in den zu untersuchenden Boden und Aushöhlen eines gegenüber dem Bohrloch erweiterten Spren graumes am Ende des Bohrloches auf. Das Bohrloch kann mit einem relativ geringen Durchmesser gebohrt werden, der nur zur Zu gänglichmachung des erweiterten Sprengraumes ausreichend dimen sioniert sein muß, nicht jedoch den Sprengraumdurchmesser auf weist. Anschließend werden ein Zündelement und ein schlanker Sprengstoffbehälter durch das Bohrloch in den Sprengraum hinab gelassen und der Sprengstoff aus dem Sprengstoffbehälter in den erweiterten Sprengraum ausgedrückt, wo er sich kugelartig ge ballt sammelt. Schließlich wird das Zündelement gezündet.The method according to the invention first has the method steps drilling a borehole into the soil to be examined and hollowing out a blown-up blast gray at the end of the borehole. The borehole can be made with a relatively small diameter can be drilled, which is only for the purpose make the expanded blasting room sufficiently dimensioned must be based, but not the explosive chamber diameter points. Then an ignition element and a slimmer Explosives container down through the borehole into the explosive chamber left and the explosives from the explosives container into the expanded explosive chamber, where it is spherical ge clumps. Finally the ignition element is ignited.
Nur der Sprengraum am unteren Ende des Bohrloches hat eine re lativ große Weite, die zur geballten, nicht-stangenartigen Auf nahme des Sprengstoffes erforderlich ist, während das Bohrloch in seiner Weite so klein gewählt werden kann, wie es zur Zu gänglichmachung und Beschickung des Sprengraumes gerade erfor derlich ist. Hierzu sind Bohrloch-Durchmesser von 25 bis 60 mm ausreichend. Zum Beschicken des erweiterten Sprengraumes durch das verengte Bohrloch mit Sprengstoff wird der in einem schlan ken Sprengstoffbehälter verpackte Sprengstoff zusammen mit dem Zündelement, jedoch räumlich getrennt von diesem, durch das Bohrloch zum Sprengraum hinabgelassen. Der Durchmesser des Sprengstoffbehälters ist so klein, daß er problemlos durch das Bohrloch hinabgelassen werden kann. Am Sprengraum angekommen wird der Sprengstoff aus dem schlanken Sprengstoffbehälter aus gedrückt und auf die gesamte Breite des gegenüber dem Bohrloch erweiterten Sprengraumes verteilt und schließlich gezündet. Durch den Transport des Sprengstoffes zum Bohrlochende in einem schlanken, an die geringe Bohrlochweite angepassten Spreng stoffbehälter, kann der Sprengstoff auch durch sehr enge Bohr löcher zum Bohrlochboden gebracht werden. Durch den kleinen Bohrlochdurchmesser ist die Bohrung schnell, preiswert und mit geringeren Komplikationen durchführbar.Only the blasting chamber at the lower end of the borehole has a right relatively large width, for the concentrated, non-pole-like opening Taking the explosives is required while the borehole can be chosen as small in its width as it is for the Zu Access and loading of the blasting room are currently being researched is such. For this purpose, borehole diameters from 25 to 60 mm sufficient. For loading the expanded blasting chamber through the constricted borehole with explosives becomes one in a snake ken explosives container packed explosives together with the Ignition element, but spatially separated from it, by the Lowered borehole to the blasting room. The diameter of the Explosives container is so small that it can easily pass through it Borehole can be lowered. Arrived at the blasting room the explosives are released from the slim explosive container pressed and to the full width of the opposite of the borehole expanded explosive chamber and finally detonated. By transporting the explosives to the end of the borehole in one slim blast adapted to the small borehole size container, the explosives can also be drilled through very narrow holes holes are brought to the bottom of the borehole. By the little one Hole diameter is fast, inexpensive and with the hole minor complications feasible.
Vorzugsweise wird das Aushöhlen des Sprengraumes durch Ein leiten eines Spülfluides zum Bohrlochende und Ausspülen des Sprengraumes mit dem eingeleiteten Spülfluid vollzogen. Dieses Ausspülen kann durch Einblasen von Druckluft, Dampf oder Wasser vorgenommen werden. Ungefähr 80% der geologischen Bodenuntersu chungen werden in relativ weichem Boden bzw. Erdschichten vor genommen. Das vergleichweise einfache Aufweiten des unteren Bohrlochendes zu einem erweiterten Sprengraum durch Ausspülung mit einem Fluid, beispielsweise Luft, Wasserdampf oder Wasser, ist ein einfaches und effektives Verfahren zum. Aushöhlen eines erweiterten Sprengraumes in relativ weichen Böden.Preferably the hollowing out of the blasting space is done by on direct a flushing fluid to the end of the borehole and flush out the Explosive chamber completed with the flushing fluid introduced. This Rinsing can be done by blowing in compressed air, steam or water be made. Approximately 80% of the geological subsoil Chungen are in relatively soft soil or layers of earth taken. The comparatively simple expansion of the lower one End of the borehole to an expanded explosive chamber by flushing out with a fluid, for example air, water vapor or water, is a simple and effective process for. Hollowing out one expanded explosive chamber in relatively soft soils.
Vorzugsweise werden vor dem Hinablassen ein das Zündelement haltender Zündelementhalter und der Sprengstoffbehälter zusam mengekoppelt. Nach dem Ausdrücken des Sprengstoffes in den Sprengraum wird der Sprengstoffbehälter von dem Zündelementhal ter abgestoßen und aus dem Bohrloch aufgeholt. Der Zündelement halter und der Sprengstoffbehälter werden also zu einer Einheit zusammengekoppelt durch das Bohrloch zum Sprengraum hinabgelas sen, der Sprengstoff aus dem Sprengstoffbehälter in den Spren graum ausgedrückt, der Sprengstoffbehälter von dem Zündelement halter getrennt und der Sprengstoffbehälter schließlich wieder aus dem Bohrloch herausgezogen. Zum einen ist durch das Zusam menkoppeln das Hinablassen des Sprengstoffbehälters und des Zündelementhalters erleichtert, zum anderen kann durch das an schließende Trennen der Sprengstoffbehälter aufgeholt, wieder mit Sprengstoff gefüllt und für weitere Sprengungen verwendet werden.Before the lowering, the ignition element is preferably holding the ignition element holder and the explosive container together quantity coupled. After expressing the explosives in the The explosive container is detonated by the detonator neck repelled and pulled out of the borehole. The ignition element The holder and the explosives container thus become one unit coupled down through the borehole to the blasting chamber sen, the explosives from the explosives container into the explosives In terms of gray, the explosive container from the detonator holder separated and the explosives container finally again pulled out of the borehole. On the one hand, together couple the lowering of the explosive container and the Ignition element holder relieved, on the other hand can by closing separation of the explosives container, again filled with explosives and used for further explosions become.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens wird vor dem Hinablassen des Zündelementes und des Sprengstoffbehälters ein Druckschlauch an den Sprengstoffbehälter angebracht, und wird nach dem Hinablassen durch Druckbeaufschlagung des Sprengstoff behälters durch den Druckschlauch der Sprengstoff aus dem Be hälter ausgedrückt. Damit ist ein nicht-elektrisches Verfahren zum Ausdrücken des Sprengstoffes aus dem Sprengstoffbehälter geschaffen, das keine zusätzlichen Gefahren einer unbeabsich tigten Frühzündung mit sich bringt, und sehr zuverlässig arbei tet. Eine alternative Lösung ist der Einsatz einer Schubstange zum mechanischen Ausdrücken des Sprengstoffes.According to a preferred embodiment of the method, before Lower the ignition element and the explosive container Pressure hose attached to the explosives container, and will after lowering by pressurizing the explosive container through the pressure hose of the explosives from the Be expressed in terms. This is a non-electrical process to squeeze the explosives out of the explosives container created that no additional dangers of accidental early ignition, and work very reliably tet. An alternative solution is to use a push rod for mechanical expression of the explosive.
Vorzugsweise erfolgt das Abstoßen des Sprengstoffbehälters durch Druckbeaufschlagung einer lösbaren Kupplung zwischen Sprengstoffbehälter und Zündteil durch den Druckschlauch. Das Abstoßen bzw. Abkuppeln des Sprengstoffbehälters von dem Zünde lementhalter durch Druckbeaufschlagung, beispielsweise durch Druckluft birgt keine zusätzlichen Gefahren einer ungewollten Explosionsauslösung in sich, ist mechanisch einfach realisier bar und in hohem Maße zuverlässig.The explosive container is preferably repelled by pressurizing a releasable coupling between Explosives container and ignition part through the pressure hose. The Pushing or uncoupling the explosive container from the ignition element holder by pressurization, for example by Compressed air poses no additional dangers of an unwanted Explosion triggering in itself is easily realized mechanically bar and highly reliable.
Die erfindungsgemäße Sprengvorrichtung für geologische Unter suchungen gemäß Anspruch 6 weist einen in einem Bohrloch hän gend absenkbaren Sprengstoffbehälter mit fließfähigem Spreng stoff, eine Ausdrückvorrichtung zum Ausdrücken des Spreng stoffes aus dem Sprengstoffbehälter, einen an dem Sprengstoff behälter angeordneten Zündelementhalter mit einem Zündelement zum Zünden des ausgedrückten Sprengstoffes, und einen Fließweg auf, durch den der ausgedrückte Sprengstoff von dem Spreng stoffbehälter zu dem Zündelement fließen kann. Der Sprengstoff wird in einem Transportbehälter bis zum eigentlichen Sprengort transportiert, beispielsweise bis zum Boden des Bohrloches, und erst dort aus dem Sprengstoffbehälter ausgedrückt. Der Spreng stoffbehälter und der Zündelementhalter sind in ihrem Quer schnitt an den Bohrloch-Durchmesser angepaßt, so daß Spreng stoff auch durch schmale Bohrlöcher vollständig und zuverlässig bis zum Bohrlochende transportiert werden kann. Auf diese Weise sind Bohrlöcher mit relativ kleinen Durchmessern ausreichend, wodurch wiederum die Kosten und der Zeitaufwand für das Bohren des Bohrloches reduziert werden. Der Sprengstoff gelangt erst am Sprengart in Kontakt mit dem Zündelement. Eine ungewollte Explosionsauslösung, bevor der Sprengstoff den Bohrlochboden erreicht hat, ist damit ausgeschlossen, wodurch die Handhabung sicherer ist.The blasting device according to the invention for geological sub Searches according to claim 6 has a hanging in a borehole demountable explosive container with flowable explosive fabric, an ejection device for ejecting the explosive substance from the explosives container, one on the explosives container arranged ignition element holder with an ignition element to detonate the expressed explosives, and a flow path through which the explosive expressed from the explosive can flow to the ignition element. The explosives is in a transport container to the actual blasting site transported, for example to the bottom of the borehole, and only there expressed from the explosives container. The explosion The fabric container and the ignition element holder are in their cross cut to match the borehole diameter so that blasting fabric completely and reliably even through narrow drill holes can be transported to the end of the borehole. In this way boreholes with relatively small diameters are sufficient, which in turn reduces the cost and time of drilling of the borehole can be reduced. The explosives only get there at the explosive device in contact with the ignition element. An unwanted one Explosion release before the explosives hit the bottom of the borehole has been ruled out, which makes handling is safer.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Zündelementhalter axial vor dem Sprengstoffbehälter angeordnet, wobei der Spreng stoff aus dem Sprengstoffbehälter durch den im wesentlichen axialen Fließweg in Richtung Zündelement ausgedrückt wird. Auf diese Weise ist eine sehr schlanke Sprengstoffbehälter-Zünde lementhalter-Konstruktion realisierbar. Der aus dem Spreng stoffbehälter ausgedrückte Sprengstoff läuft nach unten aus dem Sprengstoffbehälter heraus und umgibt den unterhalb des Spreng stoffbehälters angeordneten Zündelementhalter bzw. das Zündele ment. Durch diese. Anordnung wird eine schlanke Gesamt konstruktion realisiert und ein zuverlässiges Ausdrücken des Sprengstoffes in Richtung Zündelement gewährleistet. According to a preferred embodiment, the ignition element holder arranged axially in front of the explosive container, the explosive substance from the explosive container through the essentially axial flow path is expressed in the direction of the ignition element. On this way is a very slim explosive container detonator Element holder construction possible. The one from the blast The explosive expressed in the container runs down from the Explosives container and surrounds the one below the explosive arranged in the fuel container or the Zündele ment. Through this. Arrangement becomes a slim overall construction realized and a reliable expression of the Explosives guaranteed in the direction of the ignition element.
Vorzugsweise weist der Sprengstoffbehälter eine Abstoßvor richtung zum Abstoßen des lösbaren Sprengstoffbehälters von dem Zündelementhalter auf. Nach dem Ausdrücken des Sprengstoffes kann der Sprenstoff-Behälter von dem in dem Bohrloch verblei benden Zündelementhalter abgestoßen und wieder aus dem Bohrloch herausgezogen werden. Der Sprengstoffbehälter kann anschließend wieder mit Sprengstoff befüllt und wieder eingesetzt werden.Preferably the explosive container has a repulsion direction to repel the detachable explosive container from the Ignition element holder on. After expressing the explosives the explosive container can remain in the well ejected element holder and out of the borehole be pulled out. The explosives container can then filled with explosives and used again.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Sprengstoffbe hälter ein langgestreckter Zylinderkörper und ist die Ausdrück vorrichtung ein in dem Zylinderkörper in Längsrichtung beweg barer Kolben. Die Kolben-Zylinderanordnung stellt eine schlanke und gleichzeitig zuverlässig funktionierende Konstruktion des Sprengstoffbehälters mit Ausdrückvorrichtung dar.According to a preferred embodiment, the explosive is keep an elongated cylinder body and is the expression device in the cylinder body in the longitudinal direction solid piston. The piston-cylinder arrangement represents a slim one and at the same time reliably functioning construction of the Explosives container with ejection device.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Sprengstoffbe hälter einen Druckschlauchanschluß auf, durch den die dem Sprengstoff abgewandte Kolbenrückseite mit Druck beaufschlagbar ist. An den Druckschlauchanschluß wird vor Hinablassen des Sprengstoffbehälters ein Druckschlauch angeschlossen, bei spielsweise ein Luftdruckschlauch. Sobald der Sprengstoffbe hälter hinabgelassen und am Bohrlochboden angekommen ist, wird über den Druckschlauch der Kolben mit Druck beaufschlagt, so daß der Kolben den Sprengstoff aus dem Sprengstoffbehälter her ausdrückt. Durch die Verwendung von Druckluft zum Antrieb des Kolbens oder anders ausgelegter Ausdrückvorrichtungen entsteht keine zusätzliche Explosionsgefahr. Der Druckluftantrieb des Kolbens ist zuverlässig und preiswert realisierbar.According to a preferred embodiment, the explosive has hold a pressure hose connection through which the Piston backside away from explosives can be pressurized is. At the pressure hose connection is before lowering the Explosive container connected to a pressure hose, at for example an air pressure hose. As soon as the explosives has been lowered and has reached the bottom of the borehole pressurized the piston via the pressure hose, see above that the piston gets the explosives out of the explosives container expresses. By using compressed air to drive the Piston or other designed ejection devices no additional risk of explosion. The compressed air drive of the Pistons can be implemented reliably and inexpensively.
Vorzugsweise weist der Zündelementhalter eine das Zündelement umgebende Schutzblase zur Aufnahme des ausgedrückten Spreng stoffes auf. Der Sprengstoff bleibt auf diese Weise kugelartig um das Zündelement herum konzentriert und kann nicht im Boden versickern. Gleichzeitig schützt die Schutzblase das Zündele ment beim Hinablassen des Zündelementhalters und schützt an schließend den ausgedrückten Sprengstoff vor Verschmutzung, Feuchtigkeit und Wasser von außen.The ignition element holder preferably has the ignition element surrounding protective bladder for receiving the expressed explosive fabric. The explosives remain spherical in this way concentrated around the igniter and cannot in the ground seep away. At the same time, the protective bladder protects the Zündele ment when lowering the ignition element holder and protects closing the expressed explosives from pollution, Moisture and water from the outside.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bildet der Kolben die Ab stoßvorrichtung, wobei der Kolben und der Sprengstoffbehälter derart ausgebildet sind, daß der Kolben am Ende seines Aus drückweges den Zündelementhalter von dem Sprengstoffbehälter abstößt. Der Kolben dient also sowohl zum Ausdrücken des Sprengstoffes aus dem Zylinder, als auch - am Ende seines Kol benhubes - als Abstoßvorrichtung zum Abstoßen des entleerten Sprengstoffbehälters von dem Zündelementhalter. Damit ist eine einfache Konstruktion und Ausbildung einer Abstoßvorrichtung realisiert.According to a preferred embodiment, the piston forms the Ab impact device, the piston and the explosive container are designed so that the piston at the end of its off push the igniter holder from the explosive container repels. The piston thus serves both to express the Explosives from the cylinder, as well - at the end of its col benhubes - as a push-off device for pushing off the emptied Explosives container from the primer holder. So that's one simple construction and design of a push-off device realized.
Alternativ dazu kann die Abstoßvorrichtung auch von einem Fluidkanal an dem Sprengstoffbehälter gebildet werden, wobei der Fluidkanal an einer Anschlagfläche des Zündelementhalters endet und zum Abstoßen des Zündelementhalters über den Druck schlauchanschluß mit Druck beaufschlagt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Fluidkanal erst am Ende des Kolbenhubes geöffnet wird, woraufhin der Fluidkanal mit Druck aus dem Druckschlauch bzw. Druckschlauchanschluß be aufschlagt wird. Der Druck wirkt durch den Fluidkanal auf die Zündelementhalter-Anschlagfläche, wodurch der Sprengstoffbe hälter von dem Zündelementhalter abgedrückt bzw. abgestoßen wird. Auch mit dieser Konstruktion ist eine einfache Abstoßvor richtung geschaffen, die als Energiequelle den Druckschlauchan schluß nutzt.As an alternative to this, the push-off device can also be operated by a Fluid channel are formed on the explosive container, wherein the fluid channel on a stop surface of the ignition element holder ends and to repel the ignition element holder via the pressure hose connection can be pressurized. This can happen, for example, that the fluid channel only on End of the piston stroke is opened, whereupon the fluid channel with pressure from the pressure hose or pressure hose connection is opened. The pressure acts on the fluid channel Firing element holder stop surface, which causes the explosives container pushed or repelled by the ignition element holder becomes. With this construction there is also a simple push-off created direction that as the energy source the pressure hose conclusion uses.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aus führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. In the following, reference will be made to the drawings management examples of the invention explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Längsschnitt eines Bohrloches beim Bohren des Bohr loches und Aushöhlen eines erweiterten Sprengraumes, Fig. 1 a longitudinal section of a wellbore during drilling of the drilling hole and hollowing out a widened blasting space,
Fig. 2 Längsschnitt einer Sprengvorrichtung, bestehend aus ei ner Kolben-Ausdrückvorrichtung, einem Sprengstoffbe hälter und einem Zündelementhalter im demontierten Zu stand, Fig. 2 a longitudinal section of an explosive device consisting of egg ner piston squeezing, a Sprengstoffbe container and an ignition-element in the disassembled to stand,
Fig. 3 Längsschnitt eines Teiles der in den Sprengraum hinab gelassenen zusammengesetzten Sprengvorrichtung beim Ausdrücken des Sprengstoffes, Fig. 3 shows a longitudinal section of a portion of the transmitted down in the blasting space composite blasting apparatus in terms of the explosive,
Fig. 4 die zusammengesetzte Sprengvorrichtung der Fig. 2 im Bereich des Sprengraumes mit von dem Zündelementhalter abgestoßenem Sprengstoffbehälter, FIG. 4 shows the assembled blasting device of FIG. 2 in the area of the blasting room with the explosive container pushed off by the ignition element holder,
Fig. 5 Längsschnitt des mit Sprengstoff gefüllten Sprengraumes mit Zündelementhalter, Fig. 5 a longitudinal section of the filled with explosive blasting space with ignition-element,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Sprengvorrichtung mit Fluidkanälen zum Abstoßen des Sprengstoffbehälters von dem Zündelementhalter, und Fig. 6 shows a second embodiment of the detonating device with fluid channels for repelling the explosive container from the ignition-element, and
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform einer Sprengvorrichtung. Fig. 7 shows a third embodiment of an explosive device.
In den Fig. 1 bis 5 sind die wesentlichen Verfahrensschritte zum Bohren eines Bohrloches und Setzen einer Sprengladung für geologische Untersuchungen dargestellt. Zunächst wird, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einem Bohrer 10 in den zu unter suchenden Baden 12 ein Bohrloch 14 gebohrt. Das Bohrgestänge 16 des Bohrers 10 und das Bohrloch 14 können dabei einen Durchmes ser von ungefähr 25 bis 60 mm haben. Die Länge des Bohrloches bestimmt sich aus der gewünschten Tiefe des Explosionszentrums und beträgt in der Regel zwischen 10 m und 30 m. Das Bohrge stänge 16 weist eine zentrale Spülleitung 18 auf, durch die ein Spülfluid zum Bohrerkopf 20 geleitet werden kann. Durch Einlei ten von Spülfluid und ggf. anschließendes Abpumpen wird am un teren Ende des Bohrloches 14 in der gewünschten Tiefe des spä teren Explosionszentrums ein Sprengraum 22 ausgehöhlt. Der Sprengraum 22 ist im wesentlichen kugelartig ausgebildet und hat ein Volumen von mehreren Litern. Als Spülfluid kann Luft, aber auch Wasser, Wasserdampf oder ähnliche Mittel verwendet werden. Nach dem Bohren des Bohrloches 14 und dem Ausspülen des Sprengraumes 22 wird das Bohrgestänge 16 wieder aufgeholt.In Figs. 1 to 5 the essential method steps are shown of an explosive charge for geological studies for drilling a borehole and setting. First, as shown in FIG. 1, a drill hole 14 is drilled with a drill 10 into the baths 12 to be examined. The drill string 16 of the drill 10 and the borehole 14 can have a diameter of approximately 25 to 60 mm. The length of the borehole is determined from the desired depth of the explosion center and is usually between 10 m and 30 m. The Bohrge rod 16 has a central flushing line 18 through which a flushing fluid can be passed to the drill head 20 . By introducing flushing fluid and possibly subsequent pumping, an explosive chamber 22 is hollowed out at the lower end of the borehole 14 in the desired depth of the later explosion center. The explosive chamber 22 is essentially spherical and has a volume of several liters. Air, but also water, water vapor or similar agents can be used as the flushing fluid. After drilling the borehole 14 and flushing out the explosive chamber 22 , the drill pipe 16 is brought up again.
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform einer Sprengvor richtung 30 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Zündele menthalter 32 mit Zündelement 34, einem Sprengstoffbehälter 36 und einer Ausdrückvorrichtung 38 besteht. Der Zündelementhalter 32, der Sprengstoffbehälter 36 und die Ausdrückvorrichtung 38 werden erst am Bohrloch 14 zusammengesetzt, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt.In Fig. 2, a first embodiment of a Sprengvor device 30 is shown, which consists essentially of a Zündele element holder 32 with an ignition element 34 , an explosive container 36 and a squeezing device 38 . The ignition element holder 32 , the explosive container 36 and the ejection device 38 are only assembled at the borehole 14 , as shown in FIGS. 3 and 4.
Der Sprengstoffbehälter 36 ist ein Zylinderkörper 40, der mit einem fließfähigen Sprengstoff 42 gefüllt ist und an beiden Längsenden jeweils mit einer Versiegelungsfolie 44, 46 ver schlossen ist. An beiden Längsenden weist der Zylinderkörper 40 jeweils ein Außengewinde 48, 50 auf. Der Zylinderkörper 40 be steht aus Aluminium, kann jedoch auch aus Kunststoff oder ande ren geeigneten Materialien hergestellt sein. Der Außendurchmes ser des Zylinderkörpers 40 liegt zwischen 15 und 60 mm, seine Länge zwischen 50 und 2000 mm. Die Folien 44, 46 bestehen aus kunststoffbeschichtetem Papier, aus Aluminium oder Kunststoff. The explosive container 36 is a cylinder body 40 which is filled with a flowable explosive 42 and is closed at both longitudinal ends with a sealing film 44 , 46 ver. At both longitudinal ends, the cylinder body 40 has an external thread 48 , 50 . The cylinder body 40 be made of aluminum, but can also be made of plastic or other suitable materials. The outer diameter of the cylinder body 40 is between 15 and 60 mm, its length between 50 and 2000 mm. The foils 44 , 46 consist of plastic-coated paper, aluminum or plastic.
Für den Transport kann auf beide Sprengstoffbehälterenden eine Schutzkappe aufgeschraubt sein.One can be attached to both ends of the explosive container for transport Protective cap screwed on.
Der Zündelementhalter 32 besteht aus einem Rahmenteil 52, der das Zündelement 34 hält. Ferner ist um die untere Hälfte des Rahmenteils 52 eine Schutzblase 54 fixiert, die in einer umlau fenden Nut des Rahmenteils 52 mit einem Drahtring fixiert ist. Das Rahmenteil 52 besteht aus Aluminium, kann aber auch aus Kunststoff gefertigt sein. Das Rahmenteil 52 weist in seiner unteren Hälfte drei axiale Beine 56 auf, die an ihren unteren Enden sternförmig zusammenlaufen und in deren Mitte in einem nach oben offenen Becher 55 das Zündelement 34 eingesteckt ist. Die Schutzblase 54 ist elastisch ausgebildet und besteht aus Gummi oder Kunststoff. Die Schutzblase kann alternativ auch ei ne spezifische Plastizität aufweisen, so daß sie sich dem Volu men plastisch anpaßt. Ihr Volumen beträgt im entspannten Zu stand ungefähr 3 Liter. Die Schutzblase 54 ist wasserdicht und schirmt den später eingefüllten Sprengstoff gegen die Umgebung ab und verhindert das Versickern des Sprengstoffes in den Bo den.The ignition element holder 32 consists of a frame part 52 which holds the ignition element 34 . Furthermore, a protective bladder 54 is fixed around the lower half of the frame part 52 , which is fixed in a umlau fenden groove of the frame part 52 with a wire ring. The frame part 52 is made of aluminum, but can also be made of plastic. The frame part 52 has in its lower half three axial legs 56 which converge at their lower ends in a star shape and in the middle of which the ignition element 34 is inserted in a cup 55 which is open at the top. The protective bladder 54 is elastic and consists of rubber or plastic. The protective bladder can alternatively also have a specific plasticity, so that it plastically adapts to the volume. Their volume in the relaxed state is approximately 3 liters. The protective bladder 54 is watertight and shields the explosive which is subsequently filled in from the environment and prevents the explosive from seeping into the floor.
Das obere Ende des Rahmenteils 52 ist in ein hohlzylinderar tiges Adapterteil 58 eingesteckt. Das Rahmenteil 52 weist an seinem oberen Ende eine außen umlaufende Nut auf, in der ein elastischer O-Ring 60 fixiert ist. Auf diese Weise wird gewähr leistet, daß das Rahmenteil 52 in dem Adapterteil 58 klemmend hält, jedoch gegen die Reibungskräfte zwischen O-Ring 60 und Innenumfang des Adapterteiles 58 ausgestoßen werden kann. Das obere Ende des Adapterteiles 58 weist ein Innengewinde 62 auf, das auf das Außengewinde 50 des Sprengstoffbehälters 36 auf schraubbar ist. Das Rahmenteil 52 weist in seiner oberen Hälfte eine axiale Zentralbohrung 53 auf, die einen Fließweg für den Sprengstoff 42 aus dem Sprengstoffbehälter 36 in Richtung Zünd element 34 bildet.The upper end of the frame part 52 is inserted into a hollow cylindrical adapter part 58 . The frame part 52 has at its upper end an outer circumferential groove in which an elastic O-ring 60 is fixed. In this way it is ensured that the frame part 52 holds clamped in the adapter part 58 , but can be expelled against the frictional forces between the O-ring 60 and the inner circumference of the adapter part 58 . The upper end of the adapter part 58 has an internal thread 62 which can be screwed onto the external thread 50 of the explosive container 36 . The frame part 52 has in its upper half an axial central bore 53 which forms a flow path for the explosive 42 from the explosive container 36 in the direction of the ignition element 34 .
Die Ausdrückvorrichtung 38 weist einen becherartigen Körper 63 und darin einen Kolben 64 auf, der mit einer Kolbenstange 66 geführt wird, wodurch ein Verkanten des Kolbens 64 während des späteren Kolbenhubes in dem Zylinderkörper 40 ausgeschlossen ist. Die Ausdrückvorrichtung 38 weist ferner einen Druck schlauchanschluß 68 zum Anschluß eines Druckschlauches 70 auf. Durch den Druckschlauch 70 ist die Kolbenrückseite 72 durch Druckluft mit Druck beaufschlagbar. Auf diese Weise wird der Kolben 64 angetrieben. Am unteren offenen Ende des Becherkör pers 63 weist die Ausdrückvorrichtung 38 ein Innengewinde 74 auf, das auf das Außengewinde 48 des Sprengstoffbehälters 36 aufschraubbar ist. Die Führung des Zylinders kann auch durch einen höheren Zylinder gewährleistet werden. In diesem Fall kann die Kolbenstange wegfallen.The pushing-out device 38 has a cup-like body 63 and therein a piston 64 which is guided by a piston rod 66 , as a result of which the piston 64 cannot tilt in the cylinder body 40 during the later piston stroke. The squeezing device 38 also has a pressure hose connection 68 for connecting a pressure hose 70 . The back of the piston 72 can be pressurized by compressed air through the pressure hose 70 . In this way, the piston 64 is driven. At the lower open end of the Becherkör pers 63 , the ejection device 38 has an internal thread 74 which can be screwed onto the external thread 48 of the explosive container 36 . The cylinder can also be guided by a higher cylinder. In this case the piston rod can be omitted.
Sobald das Bohrloch 14 und der Sprengraum 22 fertiggestellt sind, wird die Sprengvorrichtung 30 zusammengebaut: Das Zünde lement 34 wird in den Zündelement-Becher 55 eingesteckt und die Zündleitungen 35 durch einen radialen Kanal aus dem Rahmenteil 52 herausgeführt. Anschließend werden ggf. die Schutzkappen von den beiden Enden des Sprengstoffbehälters 36 abgeschraubt und der Sprengstoffbehälter 36 mit seinem unteren Ende in das Adap terteil 58 des Zündelementhalters 32 eingeschraubt. Anschlie ßend wird die Ausdrückvorrichtung 38 auf das andere Ende des Sprengstoffbehälters 36 aufgeschraubt. Schließlich wird der Druckschlauch 70 an den Druckschlauchanschluß 68 angekoppelt, beispielsweise durch Einschrauben eines geeigneten Druck schlauch-Kupplungsteiles 71. As soon as the borehole 14 and the blasting chamber 22 are completed, the blasting device 30 is assembled: the ignition element 34 is inserted into the ignition element cup 55 and the ignition lines 35 are led out of the frame part 52 through a radial channel. Then, if necessary, the protective caps are unscrewed from the two ends of the explosive container 36 and the lower end of the explosive container 36 is screwed into the adapter part 58 of the ignition element holder 32 . Then the ejection device 38 is screwed onto the other end of the explosive container 36 . Finally, the pressure hose 70 is coupled to the pressure hose connection 68 , for example by screwing in a suitable pressure hose coupling part 71 .
In diesem zusammengebauten Zustand ist die Sprengvorrichtung 30 bereit zum Hinablassen in das Bohrloch 14 bis hinab in den Sprengraum 22. Beim Hinablassen hängt die Sprengvorrichtung 30 ausschließlich an dem Druckschlauch 70.In this assembled condition, the blasting device 30 is ready to be lowered into the borehole 14 down into the blasting chamber 22 . When lowering, the blasting device 30 hangs exclusively on the pressure hose 70 .
Sobald die Sprengvorrichtung 30 am unteren Ende des Bohrloches 14 in dem Sprengraum 22 angekommen ist, wird die Kolbenrück seite 72 über die Druckschlauch 70 über einen Druckluft-Gene rator mit Druck von 3 bis 10 bar beaufschlagt. Dadurch wird der Kolben 64 in axialer Richtung nach unten gedrückt. Dabei durch stößt er zunächst die Folie 44 und schiebt anschließend den Sprengstoff 42 nach unten aus dem Zylinderkörper 40 heraus. Da bei durchstößt der Sprengstoff 42 die untere Folie 46 und ge langt über den Fließweg 53 in die Schutzblase 54. Die Schutz blase 54 wird dabei langsam vollständig mit dem gesamten Sprengstoff 42 gefüllt, so daß die Schutzblase 54' eine bal lonartige Form einnimmt.As soon as the blasting device 30 has arrived at the lower end of the borehole 14 in the blasting chamber 22 , the piston rear side 72 is pressurized via the pressure hose 70 via a compressed air generator with a pressure of 3 to 10 bar. As a result, the piston 64 is pressed downward in the axial direction. He first pushes through the film 44 and then pushes the explosive 42 down out of the cylinder body 40 . Since the explosive 42 pierces the lower film 46 and reaches ge via the flow path 53 into the protective bladder 54 . The protective bladder 54 is slowly completely filled with the entire explosive 42 , so that the protective bladder 54 'assumes a bal-like shape.
Nach dem Entleeren des Sprengstoffbehälters 36 stößt der Kolben 64 mit seiner Vorderseite 73 auf den oberen Rand des Rahmen teils 52 und schiebt damit das Rahmenteil 52 aus dem Adapter teil 58 nach unten heraus, so daß der Sprengstoffbehälter 36 von dem Rahmenteil 52 getrennt wird und an der Druckschlauch 70 hängend wieder aus dem Bohrloch 14 herausgezogen werden kann.After emptying the explosive container 36 , the piston 64 abuts with its front side 73 on the upper edge of the frame part 52 and thus pushes the frame part 52 down out of the adapter part 58 , so that the explosive container 36 is separated from the frame part 52 and on the pressure hose 70 can be pulled out of the borehole 14 in a hanging manner.
In dem Sprengraum 22 verbleibt alleine das Rahmenteil 52, das Zündelement 34 und der Sprengstoff 42' in der Schutzblase 54', wie in Fig. 5 dargestellt.Only the frame part 52 , the ignition element 34 and the explosive 42 'remain in the protective bladder 54 ' in the explosive chamber 22 , as shown in FIG. 5.
In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform einer Sprengvorrich tung 30' dargestellt, wobei die Abstoßvorrichtung anders als bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform aus gebildet ist. In Fig. 6, a second embodiment of a Sprengvorrich device 30 'is shown, wherein the repelling device is formed differently than in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5.
Das Adapterteil 80 ist über schmale Materialbrücken mit dem Rahmenteil 82 verbunden. Die Materialbrücken bilden Sollbruch stellen. Das Rahmenteil 82 weist als Fließkanäle mehrere durch gehende Öffnungen 84 auf, durch die der Sprengstoff 42 beim Ausdrücken aus dem Sprengstoffbehälter 36 austreten und in die Umgebung des Zündelementes 34 und in die Schutzblase 54 austre ten kann. Das Adapterteil 80 weist mehrere Fluidkanäle 86 auf, deren eines Öffnungsende jeweils an der oberen Anschlagfläche des Rahmenteils 82 endet und deren anderes Öffnungende radial zum Innenraum führt. Die radialen Fluidkanalöffnungen werden verschlossen durch einen Gummischutzring 88.The adapter part 80 is connected to the frame part 82 via narrow material bridges. The material bridges form predetermined breaking points. The frame part 82 has as flow channels a plurality of through openings 84 through which the explosive 42 can emerge from the explosive container 36 when squeezed out and can exit into the vicinity of the ignition element 34 and into the protective bladder 54 . The adapter part 80 has a plurality of fluid channels 86 , one opening end of which ends at the upper stop surface of the frame part 82 and the other opening end of which leads radially to the interior. The radial fluid channel openings are closed by a rubber protective ring 88 .
Der Sprengstoff 42 wird, wie bereits beschrieben, durch Druck beaufschlagung durch den Druckschlauch 70 und die Abwärtsbe wegung des Kolbens 64 aus dem Sprengstoffbehälter 36 ausge drückt. Am Ende des Kolbenweges stößt der Kolben 64 auf den Ring 88 und verschiebt diesen weiter nach unten. Dadurch werden die Fluidkanäle 86 freigelegt. Sobald auch der Kolben 64 die Fluidkanäle passiert hat, wird jeder Fluidkanal 86 mit dem Druck aus dem Druckschlauchanschluß 68 bzw. dem Druckschlauch 70 beaufschlagt. Dieser Druck wirkt auf die Stirnseite des Rah menteils 82, so daß dort eine abstoßende Kraft aufgebracht wird, durch die der Sprengstoffbehälter 36 von dem Rahmenteil 82 abgestoßen wird, wobei gleichzeitig die Materialbrücken zwi schen Adapterteil 80 und Rahmenteil 82 aufreißen.The explosive 42 is, as already described, pressurized by the pressure hose 70 and the downward movement of the piston 64 from the explosive container 36 . At the end of the piston travel, the piston 64 hits the ring 88 and moves it further down. As a result, the fluid channels 86 are exposed. As soon as the piston 64 has also passed the fluid channels, the pressure from the pressure hose connection 68 or the pressure hose 70 is applied to each fluid channel 86 . This pressure acts on the end face of the frame member 82 so that a repulsive force is applied by which the explosive container 36 is repelled by the frame member 82 , at the same time tearing open the material bridges between the adapter part 80 and frame member 82 .
Am Ende des Abstoßvorganges kann die Druckluft in das Bohrloch 14 entweichen, so daß in dem Druckschlauch 70 ein Druckabfall auftritt. Dieser Druckabfall ist ein Signal dafür, daß der Sprengstoffbehälter 36 erfolgreich abgestoßen wurde. Der Druck abfall dient als Signal zum Aufholen des abgestoßenen Spreng stoffbehälters. At the end of the repelling process, the compressed air can escape into the borehole 14 , so that a pressure drop occurs in the pressure hose 70 . This pressure drop is a signal that the explosive container 36 has been successfully repelled. The pressure drop serves as a signal to catch up with the repelled explosive container.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Sprengvorrich tung 90 dargestellt, die im wesentlichen aus einem einstückigen Sprengstoffbehälterkörper 92 und einem ebenfalls einstückig ausgebildeten Zündelementhalter 94 besteht. Der Sprengstoffbe hälterkörper 92 und der Zündelementhalter 94 werden am Bohrloch rastend ineinandergesteckt. Der Sprengstoffbehälterkörper 92 und der Zündelementhalter 94 sind jeweils aus Kunststoff oder aber aus Leichtmetall, Aluminium oder einem ähnlichen Material hergestellt. Die Sprengvorrichtung 90 ist wegen ihrer einfachen Konstruktion preiswert herstellbar und einfach montierbar.In Fig. 7 a further embodiment of a Sprengvorrich device 90 is shown, which consists essentially of an integral explosive container body 92 and a likewise integral ignition element holder 94 . The Sprengstoffbe container body 92 and the ignition element holder 94 are inserted into one another at the borehole. The explosive container body 92 and the ignition element holder 94 are each made of plastic or of light metal, aluminum or a similar material. The blasting device 90 is inexpensive to manufacture and easy to assemble because of its simple construction.
Der verwendete Sprengstoff 42 ist ein homogener Wasser-in-Öl- Emulsions-Typ und kann sensibilisiert werden durch Mikrohohlkü gelchen oder durch chemische Verbindungen. Der Sprengstoff hat eine Dichte von 1,0 bis 1,5 g/cm3 und eine Viskosität von 30.000 cP bis 2.000.000 cP.The explosive 42 used is a homogeneous water-in-oil emulsion type and can be sensitized by hollow microbeads or by chemical compounds. The explosive has a density of 1.0 to 1.5 g / cm 3 and a viscosity of 30,000 cP to 2,000,000 cP.
Claims (15)
- - Bohren eines Bohrloches (14) in den zu untersuchenden Boden (12),
- - Aushöhlen eines gegenüber dem Bohrloch (14) erweiterten Sprengraumes (22) am Ende des Bohrloches (14),
- - Hinablassen eines Zündelementes (34) und eines Spreng stoffbehälters (36; 92) in den Sprengraum (22),
- - Ausdrücken des Sprengstoffes (42) aus dem Sprengstoff behälter (36; 92) in den Sprengraum (22), und
- - Zünden des Zündelementes (34)
- - drilling a borehole ( 14 ) into the soil ( 12 ) to be examined,
- - Hollowing out a blasting chamber ( 22 ) which is enlarged compared to the borehole ( 14 ) at the end of the borehole ( 14 ),
- - lowering an ignition element ( 34 ) and an explosive material container ( 36 ; 92 ) into the explosive chamber ( 22 ),
- - Expressing the explosive ( 42 ) from the explosive container ( 36 ; 92 ) in the explosive chamber ( 22 ), and
- - Ignition of the ignition element ( 34 )
- - Zusammenkoppeln eines das Zündelement (34) haltenden Zündelementhalters (52) und des Sprengstoffbehälters (36; 92), und nach dem Ausdrücken des Sprengstoffes:
- - Abstoßen des Sprengstoffbehälters (36; 92) von dem Zün delementhalter (52) und Aufholen des abgestoßenen Sprengstoffbehälters (52) aus dem Bohrloch (14).
- - Coupling together an ignition element holder ( 52 ) holding the ignition element ( 34 ) and the explosive container ( 36 ; 92 ), and after the explosive has been squeezed out:
- - Repelling the explosive container ( 36 ; 92 ) from the Zün delementhalter ( 52 ) and catching up the repelled explosive container ( 52 ) from the borehole ( 14 ).
- - Anbringen eines Druckschlauches (70) an den Spreng stoffbehälter (36; 92), und
- - Ausdrücken des Sprengstoffes durch Druckbeaufschlagung des Sprengstoffbehälters (36; 92) durch den Druck schlauch (70).
- - Attaching a pressure hose ( 70 ) to the explosive material container ( 36 ; 92 ), and
- - Expressing the explosive by pressurizing the explosive container ( 36 ; 92 ) through the pressure hose ( 70 ).
- - einem in einem Bohrloch (14) hängend absenkbaren Sprengstoffbehälter (36; 92) mit fließfähigem Spreng stoff (42),
- - einer Ausdrückvorrichtung (64) zum Ausdrücken des Sprengstoffes (42) aus dem Sprengstoffbehälter (36; 92),
- - einem an dem Sprengstoffbehälter (36; 92) angeordneten Zündelementhalter (32) mit einem Zündelement (34) zum Zünden des ausgedrückten Sprengstoffes (42'), und
- - einem Fließweg (53), durch den der ausgedrückte Spreng stoff (42) von dem Sprengstoffbehälter (36; 92) zu dem Zündelement (34) fließen kann.
- - an explosive container ( 36 ; 92 ) with flowable explosive material ( 42 ) which can be lowered in a hanging hole ( 14 ),
- - a push-out device ( 64 ) for pushing out the explosive ( 42 ) from the explosive container ( 36 ; 92 ),
- - An ignition element holder ( 32 ) arranged on the explosive container ( 36 ; 92 ) with an ignition element ( 34 ) for igniting the expressed explosive ( 42 '), and
- - A flow path ( 53 ) through which the expressed explosive ( 42 ) can flow from the explosive container ( 36 ; 92 ) to the ignition element ( 34 ).
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