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Sprengverfahren, insbesondere für bergbauliche Zwecke Die militärische
Anwendung brisanter Sprengstoffe hat die Erscheinung der sogenannten Akkumulation
der Druckwellen erkennen und anwenden lassen. Nlan versteht hierunter die bewußte
Verstärkung des Druckstoßes in einer vorbestimmten Richtung und erreicht dies durch
geeignete Formgebung und Zündung. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die bei der brisanten
Zersetzung des Sprengstoffs auftretenden Gaswellen sich nach bestimmten Gesetzen,
die denen der Optik beim Übergang von Lichtstrahlen in verschiedene Medien ähneln,
beugen lassen. So gelingt es bei einer zylindrisch geformten Sprengladung, wenn
man an Stelle der einen kreisförmigen Begrenzungsfläche eine nach innen gehende
Vertiefung, z. 13. einen Trichter oder eine Kalotte, schafft und von der anderen,
gegenüberliegenden Fläche aus die Zündung einleitet, eine wesentliche Verstärkung
des Druckstoßes auf der Seite der Vertiefung zu erzielen, wobei sich die Druckflächen
auf einen Punkt außerhalb des Zylinders auf dessen verlängert gedachten Längsachse
zu konzentrieren scheinen. Die Form bestimmt dabei die Entfernung dieses Vereinigungspunktes
von der Oberfläche des Sprengstoffzylinders, ebenso wie natürlich der Zylinderdurchmesser
die absolute, nicht die proportionelle Entfernung beeinflußt.
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Vorliegende Erfindung besteht nun in einer überraschenden neuen Anwendungsmöglichkeit
dieser physikalischen, an sich bekannten Erscheinung der Akkumulation. Sie soll
dazu dienen, Sprengverfahren aller Art, die sich rasch vergasender Sprengmittel
zur Gewinnung oder Räumung von Mineralien oder anderer Stoffe bedienen, in verbesserter
und wirtschaftlicherer Form durchzuführen.
Bekanntlich geht die
Anwendung der Sprengstoffe bei bergbaulichen Arbeiten in der Regel so vor sich,
daß man in das zu räumende oder zti gewinnende Gestein Bohrlöcher treibt; diese
an der tiefsten Stelle mit geeignetem Sprengstoff füllt; den Rest des Bohrlochs
mit Verschlußmaterial besetzt, und dann den Sprengstoff zündet. Die Sprengwir-@
kung arbeitet dann radial senkrecht zur Achse des Bohrlochs, wobei natürlich bei
ungleich verteiltem Widerstand die Stelle des geringsten Widerstands bevorzugt wird.
Ohne auf Einzelheiten der Sprengtechnik näher eingehen zu müssen, kann man sagen,
daß bisher die erzielbare Ausbruchtiefe im Sprenggut bei richtiger Wahl der Sprengladung
der aufgewendeten Bohrarbeit entsprach, indem die Wirkung des Sprengstoffs etwa
am Ende des Bohrlochs zu Ende war.
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Die Bohrarbeit stellt aber, vor allem in bergbaulichen Betrieben,
bei denen sich aus Sicherheitsgründen die Verwendung vereinzelter starker Schüsse
verbietet, einen wesentlichen Teil der Sprengkosten dar.
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ach vorliegender Erfindung gestaltet man nun die zur Anwendung kommende
Sprengladung derart, daß sich das Akkumulationsprinzip auswirken kann. Man richtet
die auftretenden Kräfte so, daß sie außer im radialen Sinne auch in bevorzugtem
Maße in der Verlängerung des Bohrlochs arbeiten. Überraschenderweise gelingt es
so, die gleiche Wirkung zu erzielen, als ob ein erheblich tieferes Bohrloch angewandt
worden wäre. Die Sprengladung wird also erst in das Sprenggut hineingeschossen,
bevor sie ihre eigentliche Arbeit, den Druck nach den Seiten zur Räumung des Gesteins,
bewirkt. Hierdurch können beträchtliche Verkürzungen in der. Tiefe der zu schaffenden
Bohrlöcher erzielt werden. Je nach Tiefe der bisher vorgesehenen Bohrlöcher können
Einsparungen von 2o bis 40°/o erzielt werden. Ein Ausführungsbeispiel soll die neue
Arbeitsweise erläutern: a) In einem Steinkohlenbergwerk wird eine neue Strecke in
Sandschiefer aufgefahren. Die Ortsscheibe hat eine lichte Weite von io qm, was einem
Ausbruch von etwa 12 qm entspricht. Es werden auf dieserFläche in geeigneferAnordnung
vierzigBohrlöcher eingebracht, die im Durchschnitt 2 m tief und 40 mm stark sind.
Jedes Bohrloch wird in üblicher Weise mit o,9 kg Sprengstoff, beispielsweise Gelatiiie-Donarit
(Ammonsalpeter mit Trinitrotoluol und Nitroglycerin), besetzt. Durch Brückenglühzündung
werden die Initialzündkapseln elektrisch zur Detonation gebracht, worauf sie die
Schüsse auslösen und einen Gesteinsausbruch von 2o cbm bewirken.
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b) An derselben Strecke werden unter denselben Bedingungen,.was Streckenquerschnitt,
Gestein und Sprengstoffmenge angeht, wieder vierzig Bohrlöcher an der Ortsscheibe
gebohrt, diese aber nur i,5o m tief gebohrt. Die eingesetzten Sprengstoffpatronen
werden so geformt, daß sie an der dem gewachsenen Fels zugekehrten Seite eine trichterförmige
Vertiefung aufweisen. Der Trichter weist einen Winkel von 45° auf, Die Schüsse erzielen
dieselbe riiumende Wirkung, als ob sie wie bei a) mit 13olii-löcliern von 2 in Tiefe
eingesetzt worden wären.
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Die Verwendung des Akkumulationsphänomens ist beinahe für alle Varianten
der Sprengtechnik mit Vorteil durchzuführen. Dabei kann man fertige, geformte Patronen
vertuenden, welche die trichterförmige Vertiefung bereits enthalten. Da aber auch
viel loses, körniges oder auch plastisches Material als Sprengstoff, meist in Papier-
oder Pergamenthüllen, die in Form und Durchmesser den üblichen Bohrlochweiten angepaßt
sind, im Handel ist, so kann man die notwendige Formgebung des Sprengstoffes auch
während des Besatzes im Bohrloch vornehmen. Man legt hierzu am Ende des Bohrlochs
kleine Trichter od. dgl., zweckni'ißig aus nicht funkenschlagendem Material, Wie
Kupfer, Aluminium, Kunstharzen oder Pappe, und preßt den Sprengstoff auf. Oder man
drückt einen solchen Konus, gegebenenfalls mit einer Haftspitze od. dgl. versehen,
am einen Ende in einen solchen Sprengstoffschlauch und schiebt ihn dann ins Bohrloch.
Die konischen Einsätze haben den Vorteil, da13 man sie mit verschiedenen Winkeln,
spitzen oder stumpfen, anfertigen kann und so ein billiges Mittel hat, die Akkumulation
zu ändern.
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Fig. i stellt eine solche vorbereitete Sprengpatrone dar. a ist das
Ende des Bohrlochs. Drin sitzt die Pergamentpapierhülse mit dem körnigen Sprengstoff
b. Dem gewachsenen Fels zu ist in die Patrone ein Messingkonus c mit Haftdorn eingedrückt
worden. d stellt die Initialzündkapsel mit der Brückengliilidrahtzündung dar.
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Fig. z zeigt einen Schnitt in Draufsicht für eine Sprengung, wie sie
für das obengenannte Ausführungsbeispiel Anwendung fand. Die inneren Bohrlöcher
sind stark winklig zur Ortsscheibe gebohrt; sie werden um Bruchteile einer Sekunde
früher gezündet als die anderen und sollen durch Schaffen des ersten Ausbruchs das
Lösen des Gesteins durch die anderen Schüsse erleichtern. Die gestrichelte Linie
zeigt den etwas idealisierten Platz der Ortsscheibe nach der Sprengung und dem Wegr'iumen
des geschossenen Gesteins.
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Fig. 3 zeigt eine Anordnung als Vorbereitung für eine größere Sprengung,
das sogenannte Kammerschießen. Mit einigen gerichteten Schüssen wird im Innern des
Felsens eine größere Sprengkammer erschossen, die dann den Unterbringungsraum für
eine große Sprengladung bildet. Dies ist ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet
des Akkumulationssprengverfahrens. Selbstverständlich beschränkt sich die Anwendung
des neuen Verfahrens nicht auf die genannten Anwendungsformen. Beispielsweise läßt
sich für besondere Zwecke auch das Richten der Akkumulation in umgekehrter Richtung,
also vom Fels ins Freie, sehr günstig anwenden. Dies kann geschehen beim sogenannten
Schießen eines Brennereinbruchs. Darunter versteht man das Herstellen eines in der
Mitte der Ortsscheibe senkrecht in den Fels gehenden Kanal von etwa '/2 m Durchmesser,
der dann anderen, sich über den Rest der Ortsscheibe verteilenden Schüssen ihre
Spreng-
| arheit erleichtert, indem nach dieser Höhle hin ein |
| Feld geringeren Widerstands geschaffen worden ist. |
| Um diesen lirentiereinbruch zu schaffen, bohrt man |
| in der Mitte der Ortsscheibe einen dichten Kranz |
| von SpreugliMierii und versucht den von den Löchern |
| eingeschlossenen Kern möglichst vollständig ins |
| Freie lierausztiscliiel.ien. Diese Arbeit wird durch |
| das neue \herfahren sehr erleichtert, cia man mit ihm |
| eine verst:irkte Schuhwirkung erreichen kann. Der |
| lkktiiiitil-,itio»isk«nus wird in diesem Fall also nicht |
| nach der dein gewachsenen Fels zugekehrten Seite |
| der Patrone angebracht, sondern an der der Orts- |
| scheibe zugekehrten. Die Sprengladung wird dann |
| vom Fels aus gezündet. |
| In vielen Rillen ist es bei Besatz eines Bohrlochs |
| mit mehreren Sprengstoffpatronen von Vorteil, |
| mehrere oder alle der Patronen mit den genannten |
| Akkumulationseinrichtungen zu versehen und so die |
| Wirkung zu verst:irken. |
| Eine andere Variante besteht darin, zwei Ladun- |
| gen in einem Bohrloch mit ihren Akkumulationsein- |
| richtungc#n gegeneinander wirken zu lassen, wobei |
| beide gleichzeitig an den außenliegenden Enden ge- |
| zündet werden. |