DE1446869B2

DE1446869B2 - Sprengladung

Info

Publication number: DE1446869B2
Application number: DE19601446869
Authority: DE
Inventors: John Caswell Cline (verstorben); Grebe, Carl Eric, Midland, Mich. (V.StA.)
Original assignee: The Dow Chemical Co., Midland, Mich. (V.StA.)
Priority date: 1959-05-25
Filing date: 1960-05-24
Publication date: 1973-01-11
Also published as: NL251997A; GB951620A; DE1446869C3; DE1446869A1; FR78813E; NL113433C; CH388837A

Description

Fläche, welche für den direkten Kontakt der einzelnen Teile dieses Materials innerhalb der Höhlenstruktur zur Verfügung steht, möglichst groß ist. Weiter ist es von Bedeutung, daß dieses Metall durch die ganze Sprengladung im wesentlichen so verteilt ist, daß die Metallteile in elektrischem Kontakt miteinander stehen, so daß eine elektrische Ladung sofort über die ganze Sprengladung sich verteilt.

Der Erfindungsvorschlag läßt sich mit großem Vorteil bei allen zur Verfügung stehenden Sprengstoffen anwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bedeutendsten Verbesserungen bei solchen Sprengladungen sich erreichen lassen, welche als einen Bestandteil Ammoniumnitrat enthalten oder aus Ammoniumnitrat bestehen. Sprengladungen dieser Art lassen sich leicht dadurch herstellen, daß man unregelmäßig geformte Teile aus dem Metall in ein Bohrloch oder einen Behälter einführt und in der Höhlenstruktur freigebliebene Zwischenräume sodann mit dem zur Anwendung kommenden Brennstoff füllt, der z. B. in flüssiger oder breiiger Form vorliegt. Im Falle von Ammoniumnitrat-Sprengstoff liegt dieser vorzugsweise in Form einer wässerigen, ammoniakarischen oder wässerigen und ammoniakalischen Lösung und/oder Dispersion des Ammoniumnitrates vor.

Es hat sich als besonders gut erwiesen, wenn mindestens ein Teil des Elektronen leitenden Materiales eine kreisförmige oder krummlinige Konfiguration besitzt. Dies gilt auch für die Besatzkörper, welche in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Sprengladung zur Anwendung kommen. Die erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden Besatzkörper brauchen nicht massiv zu sein und sind vorzugsweise aus einer oder mehreren Platten od. dgl. zusammengesetzt. Wenn es möglich ist, sollte mindestens eine der Platten oder Flächen des Besatzkörpers in direktem Kontakt mit dem Sprengstoff und/oder dem die Höhlenstruktur bildenden Elektronen leitenden Metall stehen, damit die bestmögliche Richtungswirkung mit der erfindungsgemäßen Sprengladung erreicht wird. Außerdem muß der Besatzkörper an solcher Stelle angeordnet werden, daß er den erwünschten Richteffekt bringen kann. Die Platte oder die Platten, welche den Besatzkörper bilden, brauchen nicht massiv zu sein. Es kommt nicht darauf an, daß sie auf Grund ihrer mechanischen Festigkeit den Richteffekt der Sprengung hervorrufen; sie können vielmehr aus verhältnismäßig dünnwandigem Material hergestellt sein. Bevorzugt werden Besatzkörper, die aus gut leitenden Stoffen, insbesondere aus Leichtmetall hergestellt sind. Die Platte oder die Platten, welche den Besatzkörper bilden, können perforiert sein.

Durch die erfindungsgemäße Sprengladung wird eine bedeutende Verbesserung des Leistungsfaktors erreicht. In der bevorzugten Ausführungsform werden Energie absorbierende und Elektronen leitende Stoffe in die Reaktionszone der Sprengladung gebracht und zwar vorzugsweise metallische Stoffe in S₁O grober Form, daß sich beim Einführen der Metallteile in das Bohrloch von selbst die Höhlenstruktur mit den Zwischenräumen ausbildet. Im allgemeinen w_;erden solche Metallteile bevorzugt, die eine gekrümmte Oberfläche besitzen und ausreichend groß sind, um starke elektrische Stromstöße beim Durchgang von Elektronen zu erzeugen. Wenn der Elektronen leitende oder Energie absorbierende Stoff direkt zu einem homogenen Gemisch mit dem Sprengstoff vereinigt wird, wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, so kann man von inneren Stromkreisen sprechen.

Die Figuren zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sprengladungen und deren Teile. Es stellt dar

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Bohrloch, das mit einer erfindungsgemäßen Sprengladung bestückt ist,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Metallrohr, in welches Metallteile eingesetzt sind,

F i g. 3 einen perforierten Metallkanister,

Fig.4 einen Längsschnitt durch den Metallkanister nach Linie IV-IV der F i g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Metallkanister nach Linie V-V der F i g. 3,

F i g. 6 einen Querschnitt nach Linie VI-VI der Fig. 4,

Fig.7 eine perspektivische Ansicht einer in den Kanister der F i g. 3 einzusetzenden Spiralwand,

F i g. 8 einen Längsschnitt durch den gefüllten Kanister,

F i g. 9 eine Ansicht eines elektromagnetischen Besatzkörpers,

F i g. 10 eine Teilansicht eines anderen Besatzkörpers.

In Fig. 1 erkennt man ein Bohrloch 10; dieses Bohrloch 10 ist mit einem Gemisch 12, im einzelnen dargestellt in F i g. 1 a, gefüllt, welches aus Sprengstoff und Metallteilen besteht. Aus F i g. 1 a ist zu ersehen, daß die Metallteile, welche Energie absorbierend sind, regellos orientiert sind und innerhalb des Gemisches Abstand voneinander haben. Über der Hauptmasse 12 des Sprengstoff-Metallgemisches befindet sich ein elektromagnetischer Besatzkörper 14. Über dem elektromagnetischen Besatzkörper 14 befindet sich eine Felsbesatzschicht 16. In die Hauptmasse 12 des Sprengstoff-Metallgemisches ist ein Zünder 18 eingesetzt, welcher über elektrische Zuleitungen 20 gezündet werden kann.

In Fi g. 2 erkennt man ein Metallrohr 22; in dieses Metallrohr sind Metallteile 24 eingesetzt; diese Metallteile 24 sind nur insoweit zusammengepreßt, daß sie eine definierte räumliche Lage einnehmen und bilden zwischen sich Zwischenräume, welche den Sprengstoff aufnehmen; die metallische Röhre 22 bildet einen äußeren Elektronen leitenden Kreis, und die Metallteile bilden innere Elektronenenergieabsorber in Abständen voneinander (innere Kreise).

Ein in F i g. 3 dargestellter metallischer Kanister 26 besitzt Perforationen 28 und ist dazu bestimmt, Teile aus Elektronenenergie absorbierendem Stoff in Abständen voneinander aufzunehmen und besitzt außerdem Halterungsorgane für eine innere Wand. Perforationen 30 befinden sich, wie aus F i g. 6 ersichtlich, auch in dem stirnseitigen Abschluß des Kanisters.

F i g. 8 zeigt eine in den Kanister eingesetzte Spiralwand 31 aus Streckmaterial. Die gleiche Spiralwand ist in F i g. 7 in perspektivischer Darstellung zu erkennen.

In F i g. 8 ist der Kanister 26 mit der Spiralwand aus Elektronenenergie absorbierendem Material bestückt und mit locker gepackten Metallteilen gefüllt. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt die unregelmäßige Packung des Metalles und die Oberflächenstruktur der Spiralwand.

In F i g. 9 sind mehrere perforierte Platten 32 mit Perforationen 34 durch Abstandhalter 36 zu einem elektromagnetischen Besatzkörper vereinigt, der über die Sprengladung in ein Bohrloch gebracht wird.

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Einen weiteren elektromagnetischen Besatzkörper Oberfläche oxydiert wird, während im Falle von zu zeigt Fig. 10. Dieser ist aus einem durch Faltung fein verteilten Metallen, beispielsweise zu fein ververformten, zunächst ebenen Stück Bleches 38 herge- teiltes Aluminium und zu fein verteiltes Magnesium, stellt. Die zwei Gruppen von untereinander paralle- der gesamte Stoff oxydiert würde,
len Faltlinien 40, 42 verlaufen senkrecht zueinander. 5 Eine zusätzliche Verbesserung des Leistungsfaktors Dadurch ist erreicht, daß in bestimmten Zonen 44 und der Sprengwirkung der erfindungsgemäßen Sprengdrei Metallschichten übereinanderliegen, in anderen ladungen läßt sich oft auch noch dadurch erreichen, Zonen 46 neun Metallschichten und in wieder ande- daß man die Ladung in eine Umhüllung aus elekren Zonen 48 nur eine Metallschicht vorhanden ist. irisch leitendem Material, zweckmäßig ebenfalls aus Die erfindungsgemäßen Sprengladungen finden ein i'o einem Metall, vorzugsweise aus Leichtmetall einweites Anwendungsgebiet und können die verschie- bringt. Die äußere Gestalt der Umhüllung ist zweckdensten organischen und anorganischen Sprengstoffe mäßig wiederum gekrümmt, beispielsweise zu einem enthalten, und zwar in verschiedensten Formen und Zylinder, Kanister oder Rohr. Die Wandung der in fester, körniger, aufgeschlemmter, benetzter, flüs- Umhüllung kann geprägt oder gitterartig sein,
siger Form, sowie in Gasform. Zu den in Frage korn- is Auch die leitenden Umhüllungen befinden sich menden Sprengstoffen gehören Nitroglycerin, Trini- noch in der Reaktionszone und schließen die Sprengtrotolol, die üblichen pastenförmigen Sprengstoffe ladungen ein, wie in Fig.2, 3, 4, 5, 6, 8 dargestellt, und andere. Bevorzugt werden die stabilen oxydie- Die Umhüllungen sind selbst dann noch in dem renden Salze, wie Nitrate, Nitrite, Perchlorate, SuI- Sinne wirksam, daß sie Energiestöße bremsen, wenn fate, Chlorate, Chromate, Peroxyde und andere 20 sie perforiert oder netzartig ausgebildet oder aus Salze, welche bei der Detonation Sauerstoff frei wer- Streckmaterial hergestellt sind,
den lassen. Besonders zweckmäßig sind Es hat sich weiter gezeigt, daß die Sprengladungen Ammoniumnitrat-Sprengstoffe in körniger, aufge- gemäß der Erfindung auch verbessert werden könschlämmter, benetzter oder gelöster Form. nen, dadurch, daß man einen oder mehrere Besatz-Metallische Leiter, welche gemäß der Erfindung 25 körper vorsieht. Ein richtig bemessener Besatzkörper mit Vorzug verwendet werden, sind Leichtmetalle, setzt die Gefahr eines »Schießens« der Bohrlöcher wie diejenigen, die in den Gruppen I, II und III des herab. Besatzkörper aus nicht leitenden Stoffen haperiodischen Systemes im Bereich der niederen ben sich als unwirksam erwiesen; solche, die aus lei-Atomgewichte angehören, z. B. Magnesium, Alumi- tenden Werkstoffen hergestellt wurden, haben sich jenium, Magnesiumlegierungen, Aluminiumlegierun- 30 doch bewährt. Im allgemeinen hat es sich gezeigt, gen und Aluminium-Magnesiumlegierungen. Weitere daß die Wirkung des Besatzkörpers (Verdämmungsgeeignete Metalle sind Eisen, Zink, Calcium, Li- wirkung) um so besser war, je besser seine Leitungsthium, Natrium, Strontium, Barium, Beryllium, Titan, eigenschaften waren. Als am wirksamsten haben sich einige seltene Erden und die Legierungen all dieser solche Besatzkörper erwiesen, welche sowohl in hori-Metalle. 35 zontalen als auch in vertikalen Ebenen geschlossene Wenn der zur Verwendung kommende metallische elektrische Stromkreise zulassen und welche genug Leiter in Form einzelner Teile vorliegt, welche zu- Oberfläche besitzen, um Energieströme durch Reflesammen die Höhlenstruktur bilden, so ist es zweck- xion, Refraktion und Absorption zu bremsen. Die mäßig, die Größe der Teile innerhalb des oben ange- metallischen Besatzkörper kann man sich etwa so gebenen Bereiches zu wählen. Vorzugsweise hat je- 40 vorstellen, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt, vorzugsdes einzelne Teil eine gekrümmte Oberfläche; an weise bestehen sie aus mehreren Schichten von Formen kommen beispielsweise die von Rohren, Streckmetall. Dabei sind die Schichten in der Weise Walzen, Zylindern, gekräuselten Spänen, Schnit- angeordnet, daß einmal reflektierende Oberflächen zein, Drähten, perforierten Scheiben und andere in zur Verfügung stehen und zum anderen in mehreren Frage, wie in dem vergrößerten Ausschnitt zu F i g. 1 45 Schichten geschlossene elektrische Stromkreise vordargestellt. Daneben sind zerhacktes Schrott, zerstük- liegen, und zwar sowohl in vertikalen als auch in hokelte Seile, Werkzeugmaschinenspäne, Bandsägen- rizontalen Ebenen. Die Besatzkörper werden am späne, Mühlenspäne, Folien, Stangen, Schwämme, oberen Ende oder an der oberen Peripherie der Frässpäne und Wolle geeignet. Im allgemeinen wird Reaktionszone der Sprengladung angebracht,
die Form so gewählt, daß der Energie absorbierende 50 Im allgemeinen können elektrische, magnetische Stoff die notwendigen Abstände von selbst einhält, oder induktive Besatzkörper aus einer Vielfalt von wenn die Teile in dem Bohrloch oder sonstwo aufge- Metallen hergestellt sein. Zu den möglichen Metallen schüttet werden. Es bieten sich als Dimensionen gehören Eisen, Blei, Zink, Nickel, Mangan, Chrom, 6 mm und mehr Dicke und 10 bis 15 cm Länge an. Magnesium, Aluminium und andere. Die Schwerme-Streckmetallwände, wie in F i g. 7 dargestellt, tragen 55 talle bewirken, daß die anfängliche Reaktion zurückauch dazu bei, innere Stromkreise in dem System gehalten wird, während Magnesium und Aluminium aufzubauen. Wenn die Metalle zu fein verteilt sind, darüberhinaus auch noch selbst in das System als so sind sie auf Grund ihrer Geometrie nicht in der Reaktionsteilnehmer mit eingehen und gegebenen-Lage, gleichzeitig den Kontakt zwischen den einzel- falls verdampft werden.

nen Teilen sicherzustellen und auf der anderen Seite 60 Man hat bisher dem »Schießen« von Bohrlöchern

genügend große Abstände zu lassen, welche in Form dadurch Einhalt geboten, daß man eine lange Säule

von Kanälen oder Höhlungen den eigentlichen von Bohrspänen zu einem Besatz in dem Bohrloch

Sprengstoff aufnehmen. Die gröberen Teile, welche über der Ladung zusammengetragen hat. Der Gefahr

erfindungsgemäß verwendet werden, haben auch den des »Schießens« wird jetzt durch die Besatzkörper

zu fein verteilten Metallen eigenen Nachteil, daß sie 65 entgegengetreten. Es ist deshalb möglich, eine höhere

nämlich überempfindlich sind und deshalb zu Unfäl- Pulversäule in dem Bohrloch aufzubauen und den-

len führen können. Außerdem bleiben sie im wesent- noch die Kontrolle über das »Schießen« zu behalten,

liehen im metallischen Zustand, wenn auch ihre Praktisch haben sich die neuartigen erfindungsgemä-

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ßen Besatzkörper als derartig wirksam erwiesen, daß der anfänglichen Detonationswelle transportiert werman Bohrlöcher mit nurmehr 2,5 m Bohrspänen den und dadurch auf das Metall übertragen wird, um oder anderem Besatzmaterial zu besetzen brauchte, somit zur Verdampfung des Metalles beizutragen. Es während man bisher für die gleiche Ladung ungefähr erscheint möglich, daß weitere Anteile der anfängli-7 m aufschichten mußte, um das »Schießen« der S chen Reaktionswärme dazu verwendet werden, um Sprengladung zu verhindern. die Temperatur des eigentlichen Sprengstoffes, bei-Versuche haben gezeigt, daß die induktiven Be- spielsweise des oxydierenden Salzes, welches unmitsatzkörper in der Lage sind, die Kräfte der Explosion telbar vor der Stoßfront liegt, rasch anzuheben. Dies nach außen und unten zu richten. Bei Versuchen in scheint insbesondere für diejenige thermische Ener-Sand hat sich eine extrem hohe Temperatur bis zu io gie zu gelten, welche von den an der Metallober-1 m und mehr unter dem Niveau der Sprengladung fläche reflektierten oder refraktierten Elektronen gefeststellen lassen, wenn erfindungsgemäße Besatzkör- tragen wird; andererseits kann die Reflexion und Reper zur Anwendung kamen. Vergleichsversuche mit fraktion der Elektronen, der Stoßwellen oder des herkömmlichen Sprengladungen zeigten, daß ein Lichtes, welche die thermischen Energien tragen, ein-Wärmeeindringen über mehr als 5 bis 10 cm hinweg 15 fach darin gesehen werden, daß die Abwanderung der nach unten nicht festzustellen war. Energie nach außen momentan beschränkt oder geVersuche mit Sprengladungen, die gemäß dem Er- bremst wird, so daß sowohl die thermische als auch findungsvorschlag ausgebildet und ausgerüstet wa- die elektrische Energie in der Reaktionszone so lange ren, ergaben eine exakte Beschränkung der bei der gehalten werden, daß die Temperatur des Sprengge-Explosion frei werdenden elektrischen und thermi- 20 misches einschließlich der oxydierenden Salze beischen Energie auf dem Sprengort. Die nach dem un- spielsweise wesentlich erhöht wird,
gebenden Gestein und nach oben durch das Bohrloch Eine Folge der Veränderung des normalen Weges verlorengehende Energie erwies sich als gering. Das der Elektronenfront durch die Einführung von im »Schießen« ist, wie sich feststellen ließ, im wesentli- allgemeinen gekrümmt verlaufenden Energie absorchen ausgeschaltet; es wird also tatsächlich erreicht, 25 bierenden Stoffen in die Reaktionszone ist es, daß daß die durch die Explosion gelieferte Energie zur der Weg der Detonationswelle oder Stoßwelle ebennutzbringenden Arbeit, d. h. zur Brechung des Ge- falls verändert wird. Die Stoßwelle sucht, den Kontusteines verwendet wird. Vorstehend wurde die An- ren der leitenden Metallkörper zu folgen und wird in wendung der erfindungsgemäßen Sprengladungen bei ihrer Wanderung gehindert. Es liegen Beweise für die Ölbohrlöchern und im Bergbau, in Steinbrüchen und 30 Annahme vor, daß die anfängliche Stoßwelle in ihrer für Bauzwecke erwähnt. Die erfindungsgemäßen Ausbreitung so lange gehindert wird, daß sie mit den Körper lassen sich aber auch als feste Brennstoffe für größeren durch die Hauptdetonation in der Reakviele andere Zwecke verwenden. tionszone erzeugten Stoßwellen zusammenfällt, mit Die theoretischen Grundlagen der Erfindung sind der Folge, daß die Hauptstoßwellen verstärkt werden nicht voll verständlich. Eine mögliche Erklärung geht 35 und deshalb eine stärkere Bewegung der Belastung, dahin, daß durch die Verwendung von Elektronen d. h. des Gesteins eintritt.

leitenden und Energie absorbierenden Stoffen, vor- Neben dieser vorstehend diskutierten theoretischen zugsweise in Form von grobstückigem Metall, in der Erklärung sind auch andere möglich; z. B. kann man Reaktionszone ein bedeutendes Hindernis für die Be- die Meinung vertreten, daß durch die extrem hohen wegung der bei der Detonation frei werdenden Elek- 40 auftretenden Temperaturen die gasförmigen Stoffe in tronen in der Detonationswellenfront zu schaffen ist. den Zustand eines Plasmas versetzt werden, d. h. in In der Tat werden Elektronenfallen gebildet, welche einen Zustand, in dem sie den gewöhnlichen Gasgedie bewegte Elektronenfront auffangen und Wärme setzen nicht mehr gehorchen. Es würde also dann absorbieren, sowohl die beim mechanischen Stoß durch die Begrenzung und Abbremsung der Elektroentstehende Wärme, als auch diejenige Wärme, 45 nen ein Plasma von Ionen und freien Elektronen erweiche durch starke elektrische Stromstöße in dem zeugt, welches bei der anschließenden Rekombina-Metall erzeugt wird. Der vielfache Aufstoß der Elek- tion eine starke Stoßwirkung erzeugt und dadurch tronen und die starken elektrischen Stromstöße be- die Sprengkraft des Sprengstoffes erhöht. Aus den wirken, daß große Wärmemengen erzeugt und die nachfolgend beschriebenen Beispielen ergibt sich Temperatur des Metalles stark erhöht wird. Das er- 50 auch, daß fein verteilte Metalle in Verbindung mit hitzte Metall geht dann die Reaktion mit Sauerstoff, der Höhlenstruktur verwendet werden können, ohne Stickstoff und anderen anwesenden Stoffen ein; da- daß der Leistungsfaktor der erfindungsgemäßen bei werden, da diese Vorgänge exothermer Natur Sprengladung leiden würde,
sind, riesige Wärmemengen frei. Dieser Effekt, der _ . .
insbesondere überall dort beobachtet wird, wo sich 55 Beispiel 1
Stromkreise bilden können und daneben die Expan- 2,5 kg eines Gemisches, bestehend aus
sion der Endprodukte, können als verantwortlich für a) 72 Gewichtsprozent flüssiger ammoniakalischer die ungewöhnliche Erhöhung des Leistungsfaktors Ammoniumnitratlösung, hergestellt aus 69,8 bei den erfindungsgemäßen Sprengladungen angese- Teilen Ammoniumnitrat, 23,8 Teilen flüssigen hen werden. Auch scheinen die freien Elektronen 60 Ammoniaks und 6,4 Teilen Wassers,
dem Energie absorbierenden Metall ihre elektromag- b) 14 Gewichtsprozent grobstückiger Magnesiumnetische Energie mitzuteilen. Werkzeugmaschinenspäne

Diese Energie kommt zu den elektrischen Strom- c) 14 Gewichtsprozent grobstückiger Aluminiumstößen noch hinzu, welche innerhalb des Metalles Werkzeugmaschinenspäne
durch die Elektronenbewegung erzeugt werden und 65 wurden in einen flexiblen Polyäthylenbeutel geträgt auch zu der Erhitzung des Metalles bei. Es bracht. Diese Ladung wurde sodann in ein scheint auch, daß mindestens ein Teil der anfängli- 1,8 m tiefes Bohrloch in einem Versuchsgelände chen Reaktionswärme durch die freien Elektronen in gesetzt und 1,35 m tief mit Sand besetzt

Man ließ sodann die Ladung 1 Stunde lang stehen und brachte sie dann elektrisch unter Verwendung einer Initialsprengladung ab. Die Sprengung verlief erfolgreich. Durch die Sprengung wurde ein Krater von 2,85 m Durchmesser in dem Versuchsgelände erzeugt. Wenn die gleiche Menge an Metall in fein verteilter Form in einer sonst ähnlichen Sprengladung verwendet wurde, wobei die Metallteilchen so klein waren, daß sich eine Höhlenstruktur nicht bilden konnte, die Metallteilchen also nicht von selbst einen Abstand einhielten, so wurden Krater von wesentlich geringerem Durchmesser gebildet.

Beispiel!!

Es wurde von dem gleichen Gemisch ausgegangen, wie in Beispiel I. Dieses wurde jedoch diesmal nicht in einen Polyäthylenbeutel gebracht, sondern in einen gerieften Aluminiumbehälter von 15 cm Durchmesser und 17,5 cm Höhe. Die Sprengung war erfolgreich. Es wurde ein Krater von 3,30 m Durchmesser in dem Prüfgelände gebildet.

Beispiel III

Es wurde ähnlich, wie im Falle des Beispieles I ein Gemisch von

a) 1,6 kg einer flüssigen ammoniakalischen Ammoniumnitratlösung aus 69,8 Teilen Ammoniumnitrat, 23,8 Teilen flüssigen Ammoniaks und 6,4 Teilen Wassers

b) grobstückiger Magnesiumspäne und Drehspäne und

c) 0,45 kg grobstückiger Aluminiumwerkzeugmaschinenspäne in einen Polyäthylenbeutel gebracht. Die Ladung wurde in ein Bohrloch gebracht, besetzt, eine Zeitlang belassen und schließlich, wie in Beispiel I, mit Erfolg zur Explosion gebracht. Bei der Explosion entstand ein Krater von 3,0 m Durchmesser und 1,05 m Tiefe.

Beispiel IV

Im Anschluß an das Verfahren des Beispiels III wurde die gleiche Ladung mit rohrförmigem, strohartigem Magnesium bereitet, welche an die Stelle der grobstückigen Magnesiumspäne und der Drehspäne traten. Das Gemisch wurde wieder in einen flexiblen Polyäthylenbeutel gebracht. Die Ladung wurde in ein Bohrloch gegeben, dort eine Zeitlang belassen und schließlich mit Erfolg zur Explosion gebracht. Bei der Explosion entstand ein Krater von 3,6 m Durchmesser und 1,5 m Tiefe.

Beispiel V

Es wurde ein Sprengstoffgemisch aus 1,8 kg flüssiger ammoniakalischer Ammoniumnitratlösung, gemäß Beispiel I, 0,34 kg grober Aluminiumschnitzel- und Drehspäne und 0,34 kg grober gekräuselter Magnesiumspäne hergestellt; das Gemisch wurde in einen aus Folie hergestellten Kanister gebracht, der aus zwei Folien zusammengesetzt war, wie in F i g. 7 gezeichnet, und die Form eines Zylinders mit angepreßtem Boden hatte. Die Ladung wurde in ein 1,8 m tiefes Bohrloch gesetzt und dort unter Umgebungsbedingungen stehen gelassen. Es zeigte sich, daß eine Autoreaktion stattfand, die durch Freiwerden von Wärme festgestellt werden konnte. Nach 2³A Stunden war ein festes, körniges Reaktionsprodukt gebildet. 2 Tage später wurde der feste Stoff mit 1,2 m Sand besetzt und unter Verwendung einer Initialsprengladung elektrisch zur Explosion gebracht. Die Sprengung verlief erfolgreich. Es wurde ein Krater von 3,0 m Durchmesser und ungefähr 1,2 m bis 1,6 m Tiefe erzeugt.

Beispiel VI

Die Mischung des Beispieles V wurde unmittelbar in das Bohrloch eingesetzt, ohne in einen äußeren

ίο Kanister eingeschlossen zu sein. Wiederum entstand nach 2³A Stunden ein festes, körniges Reaktionsprodukt; 2 Tage später wurde die Ladung mit Erfolg zur Explosion gebracht. Der Durchmesser des Explosionskraters betrug 2,25 m; die Tiefe war geringer als im Falle des Beispieles V.

Beispiel VII

Das Gemisch des Beispieles V wurde durch Zugabe von 6 Gewichtsprozent Wasser modifiziert. Die Mischung wurde sodann in den Kanister des Beispieles V und in ein Bohrloch gesetzt. Nach 2 Stunden trat Verfestigung ein und nach 2 Tagen wurde mit Erfolg die Explosion ausgelöst. Sie ergab die gleichen Resultate wie die Explosion nach Beispiel V.

Beispiel VIII

In Takonitablagerungen (hartes, eisenhaltiges Gestein des Mesabidistrikts) wurden die üblichen Bohrlöcher mit 500 kg-Ladungen von üblichem Ammoniumnitrat-Sprengstoff geladen (Düngemittel Ammoniumnitratstücke, die mit Erdöl benetzt waren). 7 m Bruchsteinschüttung wurde als Besatz auf die Ladung aufgeschichtet, um das Schießen der Sprengladung aus dem Bohrloch zu verhindern. Bei Verwendung eines elektromagnetischen Drei-Platten-Besatzkörpers aus Eisen (Fig.9) genügte es, 2,4m Bruchsteinschüttung auf die Sprengladung aufzuschichten, um das »Schießen« mit Erfolg zu unterbinden.

.₀ Beispiel IX

Im Anschluß an das Beispiel V wurde ein Sprengstoffgemisch aus 1,8 kg flüssiger ammoniakalischer Ammoniumnitratlösung, gemäß Beispiel I, 0,34 kg grobstückiger Aluminium-Werkzeugmaschinenspäne und 0,34 kg Magnesiumbänder (in Form von 1,25 cm breiten und 20 bis 25 cm langen Stücken) hergestellt. Man ließ diese Ladung unter Umgebungsbedingungen im Laboratorium stehen und beobachtete die Bildung eines festen, körnigen Reaktionsproduk-

So tes, entsprechend Beispiel V. Der körnige Sprengstoff wurde sodann in einen 4 Liter fassenden metallischen Behälter gebracht und in ein 1,8 m tiefes Bohrloch eingesetzt und mit 1,35 m Sand besetzt. Die Ladung wurde elektrisch unter Verwendung einer Initialsprengladung zur Explosion gebracht. Bei der Explosion entstand ein Krater von 3 m Durchmesser.

Beispiel X

Entsprechend Beispiel V wurde eine Sprengstoffmischung hergestellt und stehen gelassen, bis sie in feste, körnige Form überging. Die Ladung wurde sodann in einen Metallblechbehälter gesetzt und um den Eisenbehälter herum wurde Aluminiumfolie gewickelt. Das Bohrloch wurde, wie in Beispiel V beschickt, besetzt und gesprengt.

Der entstehende Krater hatte 3,65 m Durchmesser. • Die Verbesserung gegenüber Beispiel IX beruhte al-

11 12

lein auf der Anwesenheit der Aluminiumfolie. Von zur Explosion gebracht. Es entstand ein Krater der

der Aluminiumfolie fand man keine Reste, wohl aber vorher angegebenen Größenordnung.

zerrissene Stücke des Behältermaterials. _ . . , „,__TT

Beispiel XIII

B e i s ρ i e 1 XI ₅ Entsprechend Beispiel XII wurden 2,3 kg TNT zu-

Im Anschluß an Beispiel X wurde die gleiche sammen mit einer geeigneten Höhlenstruktur in einen

Sprengstoffmischung bereitet wie dort. Man ließ aber Polyäthylensack gegeben und das Ganze in Alumini-

diese nicht exotherm zu einem körnigen Reaktions- umfolie eingewickelt. Die Ladung wurde sodann an

produkt reagieren, sondern brachte die flüssige Mi- Ort und Stelle gebracht, besetzt und wie in Beispiel

schung in einen Metallbehälter, der von Aluminium- io XII zur Explosion gebracht. Die Explosion verlief

folie umgeben war, wie im Falle des Beispieles X und erfolgreich. Es entstand ein Krater, der etwas größer

setzte diesen sofort in das Bohrloch ein. war, als der des Beispieles XII.

Nach 35 Minuten war das Sprengstoffgemisch .

noch in flüssigem Zustand und wurde unter Verwen- Beispiel AlV

dung einer Initialsprengladung zur Explosion ge- 15 Im Anschluß an das Beispiel XIII wurde eine 2,3

bracht. Der dabei entstehende Krater hatte einen kg schwere Ladung von TNT zusammen mit einer

Durchmesser von 3,6 m. Höhlenstruktur in einen Polyäthylensack gegeben

. und wie in Beispiel XIII in Aluminiumfolie einge-

Beispiel All wickelt. Über die Ladung wurde ein elektromagneti-

Eine Höhlenstruktur aus Aluminium und Magne- 20 scher Besatzkörper aus Gitterfolie gelegt (wie in

sium, deren Höhlen sich durch Aufschüttung erge- F i g. 9 dargestellt). Im übrigen wurde die Sprengung

ben, wurde zusammen mit 2,3 kg TNT in einen Poly- wie in den Beispielen XII und XIII vorbereitet. Bei

äthylensack gegeben und in ein 2 m tiefes Bohrloch der erfolgreichen Explosion entstand ein Krater, der

im Boden des Versuchsgeländes eingesetzt und mit ungefähr die gleiche horizontale Ausdehnung wie der

IV2 m Sand besetzt. Die Ladung wurde sodann un- 25 nach Beispiel XIII, aber eine größere Tiefe besaß,

ter Verwendung einer Initialsprengladung elektrisch als dieser.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 bestimmt sind, als gestreckte Ladung verwendet zu Patentansprüche: werden. Dieser Patentschrift kann weiterhin entnommen werden, daß diese Scheiben eine über den

1. Sprengladung, insbesondere zum Bohrloch- Verpackungszweck hinausgehende Wirkung auf den schießen, unter Verwendung von Sprenggemi- 5 Sprengeffekt haben.

sehen auf der Basis von festen Sprengstoffen, ins- Aus der deutschen Patentschrift 904 389 und der besondere Ammoniumnitrat in Form einer wäßri- französischen Patentschrift¹1109 911 ist es bekannt, gen und/oder ammoniakalischen Lösung, unter zur Steigerung der Detonationsfähigkeit von Spreng-Zusatz metallischer Brennstoffe, dadurch ge- körpern an den Enden der Sprengpatronen Scheiben kennzeichnet, daß die Metalle grobstük- io aus einem leicht brennbaren Metall einzulegen. Zum kige, vorzugsweise unregelmäßige wie kreisför- Stande der Technik wird in der erwähnten deutschen mige, winkelförmige, gekrümmte, gekräuselte Patentschrift 904 389 noch ausgeführt, daß es be- oder gewalzte Teilchen sind, die durch direkten kannt sei, daß ein Sprengstoff in einer Aluminium-Kontakt miteinander in leitender Verbindung 'sie- hülse eine vielfach gesteigerte Übertragungsfähigkeit hen. 15 gegenüber dem gleichen Sprengstoff in einer Papier-

2. Sprengladung nach Anspruch 1, dadurch ge- oder Papphülse habe. Außerdem wird dort auch kennzeichnet, daß die metallischen Teilchen längr noch auf die Möglichkeit einer Erhöhung der Detolich sind und eine Querschnittsabmessung von nationswirkung durch Beimischung leicht brennbarer 1 mm bis zu 6 mm und eine Länge von 10 cm bis Metalle, wie unter anderem Aluminium und Magneton und mehr besitzen. 20 sium, verwiesen.

3. Sprengladung nach Anspruch 1 und 2, da- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere neue Sprengladung zu schaffen, bei der erstmalig der an sich bekannte, vorzugsweise perforierte Me- Leistungsfaktor der Ladung stark erhöht ist.
tallkörper, wie kreisförmige Platten oder ähnliche Die erfindungsgemäßen Sprengladungen zeichnen Glieder, aufweist. 25 sich dadurch aus, daß sie eine Höhlenstruktur aus

einem Elektronen leitenden Material, d.h. einem

elektrischen Leiter, aufweisen, wobei sich diese

Struktur vorzugsweise durch die ganze Sprengladung erstreckt. Die Höhlenstruktur bildet ein System von

Die Erfindung betrifft eine Sprengladung, insbe- 30 Zwischenräumen, Höhlen, Löchern und Kanälen,

sondere zum Bohrlochschießen, unter Verwendung Der Sprengstoff ist über diese Höhlenstruktur verteilt

von Sprenggemischen auf der Basis von festen und in deren Zwischenräumen enthalten, so daß ein

Sprengstoffen, insbesondere Ammoniumnitrat in zusammenhängendes Sprengstoffsystem innerhalb

Form einer wäßrigen und/oder ammoniakalischen einer zusammenhängenden Struktur von Elektronen

Lösung, unter Zusatz metallischer Brennstoffe. 35 leitendem Material vorliegt. Der Ausdruck »Höhlen-

Es sind viele Versuche angestellt worden, um die struktur« wird hier verwendet, um aufzuzeigen, daß

Sprengwirkung und den Leistungsfaktor von im eine Anzahl von Höhlen, Zellen und Zwischenräu-

Bergbau und ähnlichen Anwendungsgebieten ver- men vorhanden ist.

wendeten Sprengladungen zu verbessern. Die bisheri- Das Elektronen leitende Material ist im allgemeigen Vorschläge gingen darauf hinaus, die Sprengla- 40 nen ein Metall, vorzugsweise ein solches mit ziemlich dung in Patronen oder starkwandigen Behältern ver- hoher elektrischer Leitfähigkeit. Von Vorteil ist es, schiedenster Art aus metallischem Werkstoff einzu- wenn solche Metalle verwendet werden, welche unter schließen, darunter auch in Behältern aus Alumi- Bildung großer Wärmemengen leicht oxydiert wernium und Aluminiumlegierungen. Andere Versuche, den können, so daß sie zur Erzeugung von nutzbarer die Sprengwirkung zu verbessern, gingen darauf hin- 45 Arbeit beitragen. Diese Forderung wird in idealer aus, den Sprengladungen eine Richtwirkung mitzutei- Weise von den Leichtmetallen erfüllt und z. B. von len. Die Versuche, eine Richtwirkung zu erzeugen, Magnesium oder Aluminium und deren Legierungen, beruhten auf dem Prinzip, die bei der Detonation Es muß jedoch festgehalten werden, daß die Funkentwickelte Kraft mechanisch oder physikalisch auf tion der Metalle als Sauerstoff aufnehmende EIeeine bestimmte räumliche Richtung zu beschränken, 50 mente nur eine sekundäre und keine notwendige ist. um so den größten Teil der von der Sprengladung ge- Die Funktion der Höhlenstruktur aus Elektronen leileisteten Arbeit an der Stelle und in der Richtung zu tendem Metall läßt sich deshalb nicht vergleichen mit erzeugen, in der die größte Arbeitsleistung erwünscht der Funktion, welche fein-verteilte, pulverisierte Meist, talle, insbesondere fein-verteilte Leichtmetalle haben,

Trotz aller bisher angestellter Versuche sind 55 die den Sprengstoffen zugesetzt werden, um deren

Sprengladungen, insbesondere die im Bergbau ange- Wirkungsweise zu verbessern. Die Wirkung, welche

wandten Sprengladungen, heute noch verbesserungs- durch die erfindungsgemäße Höhlenstruktur des

bedürftig. Dies gilt insbesondere hinsichtlich des Lei- Metalls erreicht wird, geht weit über diejenigen Ver-

stungsfaktors oder mit anderen Worten des Verhält- besserungen hinaus, die durch den großen Zusatz

nisses der in einer Sprengladung innewohnenden ver- 60 von körnigen Metallen zu den oxydierenden Spreng-

wendbaren Energie zu der tatsächlich von der stoffen erreicht werden.

Sprengladung geleisteten Arbeit. Es ist bekannt, daß Wenn die Teile aus dem elektrischen Leiter so im allgemeinen die anfänglich entwickelte Reaktions- groß sind, daß sie von einem DIN-Sieb von 8 Mawärme nicht voll genützt wird, jedenfalls nicht in den sehen pro cm zurückgehalten werden, werden die erüblichen Sprengkörpern. 65 findungsgemäß angestrebten Vorteile erzielt.

Aus der deutschen Patentschrift 919457 sind Unabhängig von der Form und Größe der einzel-

Sprengpatronen bekannt, die an den Stirnseiten mit nen die Höhlenstruktur bildenden Teile aus elektro-

perforierten Metallscheiben abgedeckt und die dazu nisch leitendem Material ist es erwünscht, daß die