DE2243192A1 - Verfahren zum fuellen von wasserfuehrenden bohrloechern mit sprengstoffen - Google Patents
Verfahren zum fuellen von wasserfuehrenden bohrloechern mit sprengstoffenInfo
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
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Description
OZ 72082
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT
Troisdorf Bez. Köln
Troisdorf Bez. Köln
Verfahren zum Füllen von wasserführenden Bohrlöchern" mit Sprengstoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von
wasserführenden Bohrlöchern mit Sprengstoffen.
Es ist "bekannt, pulverförmige Ammoniumnitratsprengstoffe in unpatroniertem
Zustand mittels Preßluft in Bohrlöcher einzublasen. Die Voraussetzung für die Anwendung dieses- Verfahrens war bisher,
daß die Bohrlöcher trocken bzw. nicht zu feucht v/aren und das
ein Nachfließen von Wasser im Bereich des Bohrloches nicht stattfindet. Beachtet man diese Umstände nicht, so mußte mit mangelhaften Ergebnissen der Sprengarbeit gerechnet werden. Vor dem
Einblasen von unpatroniertem Sprengstoff in wasserhaltige Bohrlöcher wurde daher immer wieder gewarnt. Man war daher gezwungen, für das Füllen von wasserführenden Bohrlöchern mit unpatroniertem Sprengstoff sogenannte Slurries zu verwenden* Diese wasserhaltigen Mischungen weisen aber ohne besondere Maßnahmen gegenüber der wasserfreien Mischung eine geringere Detonationsfähigkeit auf. Auch das auf das Gewicht bezogene Arbeitsvermögen der wasserhaltigen Mischung liegt erheblich unter dem der wasser-»
freien Mischung.
ein Nachfließen von Wasser im Bereich des Bohrloches nicht stattfindet. Beachtet man diese Umstände nicht, so mußte mit mangelhaften Ergebnissen der Sprengarbeit gerechnet werden. Vor dem
Einblasen von unpatroniertem Sprengstoff in wasserhaltige Bohrlöcher wurde daher immer wieder gewarnt. Man war daher gezwungen, für das Füllen von wasserführenden Bohrlöchern mit unpatroniertem Sprengstoff sogenannte Slurries zu verwenden* Diese wasserhaltigen Mischungen weisen aber ohne besondere Maßnahmen gegenüber der wasserfreien Mischung eine geringere Detonationsfähigkeit auf. Auch das auf das Gewicht bezogene Arbeitsvermögen der wasserhaltigen Mischung liegt erheblich unter dem der wasser-»
freien Mischung.
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Es bestand daher die Aufgabe ein Verfahren zu finden, mit dem es möglich ist, auch wasserführende Bohrlöcher mit unpatroniertem
pulverförmigen Sprengstoffen zu füllen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe. Sie besteht aus einem Verfahren
zum Füllen von wasserführenden Bohrlöchern mit Sprengstoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man an sich bekannte
pulverförmige Ammoniumnitratsprengstoffe, die Quellmittel und/
oder Hydrophobierungsmittel enthalten, unpatroniert mittels Preßluft aus einem Druckkessel über einen mit seiner Mündung
bis in das Bohrlochtiefste geführten Schlauch einbringt, der beim Füllvorgang aus dem Bohrloch in der Weise absatzweise oder
kontinuierlich zurückgenommen wird, daß sich seine Mündung unterhalb des durch die Preßluft zumindest im wesentlichen in
Richtung des Bohrlocheingangs zurückgedrängten Wassers und bis 50 cm, vorzugsweise bis zu 10 cm, über der Oberfläche des
eingefüllten Sprengstoffes befindet. Die mit dem Sprengstoff aus der Schlauchmündung beim Einblasen austretende Luftmenge führt
in vorteilhafter Weise praktisch zu einer Trennung zwischen Sprengstoff und Wasserüberdeckung. Das erfindungsgemäße Verfahren
läßt sich daher ohne weiteres sogar auf völlig mit Wasser gefüllte Bohrlöcher anwenden. Besonders vorteilhaft sind dabei
der hohe Füllungsgrad des Sprengstoffs im Bohrloch und der geringe technische Aufwand, der für eine gute Sprengleistung erforderlich
ist.
Das Zurückziehen des Schlauches ist beim erfindungsgemäßen Verfahren
leicht und in einfacher Weise durchzuführen, da das Be-
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dienungspersonal infolge der leichten Vibrationen des Schlauches uciw tiindurchstromen des Sprengstoffes ohne weiteres fühlt, ob
der Sprengstoff noch einwandfrei fließt oder ob die durchströmende
Menge kleiner wird, weil der im Bohrloch ansteigende Sprengstoff der Schlauchmündung zu nahe kommt und dadurch den Austritt
des einzublasenden Sprengstoffs aus dem Schlauch behindert. Im letzteren Falle wird dann der Schlauch einfach ein entsprechendes
Stück herausgezogen, so daß der Sprengstoff wieder einwandfrei fließt. Dabei ist es ohne weiteres möglich, den einwandfreien
Materialfluß im Schlauch durch geeignete automatisch wirkende Hilfsmittel zu überwachen, beispielsweise mittels eines am
Schlauch angeordneten Mikrofons, das eine Vorrichtung zum selbständigen
Herausziehen des Schlauches steuert.
Das Ammoniumnitrat kann bis zu einem Anteil von 50 Gev/.-% durch
andere sauerstoffabgebende Salze ersetzt werden, wie z.B. Nitrate
oder Perchlorate der Alkall- oder Erdalkalimetalle. Auch diese sauerstoffabgebenden Salze "sollten ebenso wie das Ammoniumnitrat
in einer Kornform und Kornfeinheit vorliegen, die ein leichtes Einblasen gewährleisten.
Als Hydrophobierungsmittel seien z.B. mehrwertige Salze von langkettigen Fettsäuren und/oder langkettige Fettamine bzw. deren
Salze genannt. Der Ausdruck langkettig soll hierbei bedeuten, daß die Zahl der C-Atome in den Ketten zwischen 8 und 24 liegt.
Beispiele für Quellmittel sind wasserlösliche Hochpolymere wie Polyacrylamid, Polyacrylsäure und deren Salze und Polyvinylal-
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kohol. In erster Linie eignen sich aber als Quellmittel Polysaccharide
wie Agar-Agar, Carboxymethylzellulose, Guarmehl oder dergleichen.
Es können dem Sprengstoff auch Gleitmittel, z.B. Graphit oder Molybdändisulfid, zugesetzt werden. Die erwähnten Ammoniumnltratsprengstoffe
können verbrennliche Stoffe enthalten, z.B. Mineraloder Dieselöl, Nitrotoluole, Kohlenstaub, Glykol, Hirnstoff,
Holz- oder Pflanzenmehl. Außerdem können sie auch metallische Brennstoffe wie Aluminium, Magnesium oder Legierungen solcher
Art enthalten.
Die genannten Ammoniumnitratsprengstoffe sind als solche nach Art und Menge ihrer Zusammensetzung für den Einsatz in Patronenform
bereits bekannt. Hierbei ergab die Patronenhülle neben der Wirkung der Quell- und/oder Hydrophierungsmittel einen wesentlichen Schutz gegen das Eindringen von Wasser in den Sprengstoff.
Die Verwendung der Patronenhülle ermöglichte überhaupt den Einsatz
von pulverförmigen Ammoniumnitratsprengstoffen in wasserführenden Bohrlöchern. Sie hat jedoch den Nachteil, daß keine
vollständige Füllung bzw. Ausnutzung des Bohrlochvolumens mit Sprengstoff erreicht werden kann«
Es hat sich bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, das Verhalten gegenüber Wasser und die Leistung des Sprengstoffs als vorteilhaft erwiesen,
Sprengstoffe zu verwenden, die aus 60 bis 98 Gew.-% Ammoniumni-
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trat und 2 bis 40 Gew.-% verbrennlichen Stoffen bestehen, wobei
in den verbrennlichen Stoffen bis zu 10 Gew.-% (auf den Sprengstoff
bezogen) Quellmittel und/oder bis zu 3 Gew.-% (auf den
Sprengstoff bezogen) hydrophobierende Mittel enthalten sind.
Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Ammoniumnitrat in geprillter
Form die Einblasfähigkeit, gut ist, die Wasseraufnahme
aber nicht unter allen Umständen zufrieden stellt. Bei alleiniger Verwendung von Ammoniumnitrat in gemahlener Form ist zwar die
Wasseraufnahme gering, jedoch kann es beim Einblasen zu Unregelmäßigkeiten im Transport des Sprengstoffs durch den Schlauch hindurch
kommen. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Ammoniumnitratanteile
der Sprengstoffe sowohl in gepriliter als auch in gemalilener
Form vorliegen, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 2 : 1. Es können dabei Prills aus dem Bereich der Siebmaschenweite von 0,2 bis 20 mm, vorzugsweise 0,2 bis 6 mm, insbesondere
0,8 bis 2,5 mm verwendet werden.
Für das Einblasen in Bohrlöcher kann das letzte Stück des Einblas Schlauches auch durch ein Rohr ersetzt werden. Am Ende des
Schlauches bzw. Rohres können ferner seitlich Löcher angebracht werden, so daß durch diese ein Teil der Luft austritt und das
Verdrängen des Wassers begünstigt. Am Schlauchende kann auch außen ein ringförmiger Wulst angebracht sein, der einerseits das
Herausdrücken des Schlauches aus dem Bohrloch durcia, d©n ©ingefüllten Sprengstoff unterstützt und andererseits infolge der
höheren Strömungsgeschwindigkeit der Einblaeluft zwischem d©a
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Wulst und der Bohrlochwandung das Verdrängen des Wassers zusätzlich
begünstigt.
Ferner wurde gefunden, daß eine Steigerung des Einblasdruckes
bis zu etwa 4 kp/cm zur Verringerung der Wasseraufnahme des einzublasenden Sprengstoffs führt. Beim Arbeiten mit höheren
Blasdrücken.werden in den üblichen Anwendungsfällen keine ins
Gewicht fallenden weiteren Vorteile mehr erreicht,, dennoch ist eine solche Arbeitsweise ebenfalls durchführbar.
Man kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung auch so arbeiten, daß in dem Druckkessel unten ein energiereicherer und darüber
ein energieschwächerer Sprengstoff eingefüllt wird, so daß beim Entleeren des Druckkessels von unten im Bohrlochtiefsten ein
stärkerer und in den darüberliegenden Teil ein schwächerer Sprengstoff geladen wird.
Sofern es im Einzelfall' erwünscht ist, daß auch das untere Ende
der Sprengstoffsäule im Bohrloch möglichst wasserfrei ist, kann
gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung unmittelbar vor Beginn des Sprengstoffeinbringens durch den Schlauch hindurch Luft
in das Bohrlochtiefste geleitet werden, um das dort vorhandene Wasser noch vor dem Einbringen des Sprengstoffs weitgehendst
zu verdrängen. Die dazu erforderliche Zusatzluft wird dem Schlauch an geeigneter Stelle von der Seite her zugeführt.
Für den Versuch wurde ein Sprengstoffgemisch der folgenden Zu-
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sammensetzung verwendet:
geprillt 55 Gew.-# (90 Gew.-% Korngröße zwischen 0,8 u.
2,5 mm, Rest kleiner als 0,8 mm)
^^ gemahlen 30 Gew,-#
Aluminiumpulver 10 Gew.-%
Mineralöl 2 Gew.-#
Cälciumstearat 1 Gew,-%
Guarmehl 2 Gew.-% . · .
Dieses Gemisch wurde über einen 6 m langen Einblasschlauch von
25 mm Innendurchmesser aus einem Druckkesselladegerät in ein 4,50 m langes, wassergefülltes, senkrecht stehendes Rohr mit
80 mm Innendurchmesser eingeblasen. Das Rohr bestand in seinem unteren Teil aus einem 2 m langen, glasklaren Stück zur Beobachtung
des Ladeergebnisses. Der Arbeitsdruck im Druckkessel betrug 3 kp/cm . Bei diesem Druck erreichte man im Ladeschlauch
ein Volumenverhältnis zwischen Feststoff und Luft (umgerechnet auf einen Druck von 1 kp/cm ,) von 1:2 bis 1:3.
Beim Einblasen ist es erforderlich, daß der Einblas schlauch in dem Maß zurückgezogen wird, wie sich das Bohrloch mit Sprengstoff
füllt. Wenn das Einblasgut im Bohrloch so weit gestiegen ist, daß es die Öffnung des Blasschlauches erreicht, wird ein
weiterer Ausfluß aus der Schlauchmündung gestoppt. Hierauf wird der Blasschlauch allmählich herausgezogen
werden, so daß erneut ein Abstand zur Stoffsäule auftritt
und damit die Schlauchmündung wieder freigegeben wird. Nun konirr:τ
der Materialfluß im Schlauch wieder in Gang und die Füllung
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schreitet fort, bis die Sprengstoffsäule wiederum die Mündung
des Schlauches erreicht. Es wurde eine Säule von 110 cm Länge in das Rohr eingebracht, die 20 Stunden unter einer Wassersäule
von 1 m Länge stehenblieb. Dabei wurde keine weitere Wasseraufnahme
des Sprengstoffes beobachtet. Nach diesem Zeitraum hatte die Sprengstoffsäule eine Feuchtigkeitsverteilung wie folgt:
Im Tiefsten, d.h. im Bereich des Beginns des Einblasens, befand sich ein 10 cm langer Stopfen mit 22 % Wassergehalt. Hierauf
folgte die Hauptsäule mit 90 cm Länge, die durch kontinuierliches Einblasen erzeugt wurde, mit einem Wassergehalt von 4 %.
Zwischen diesem vergleichsweise trockenen Ladesäulenstück und der übergelagerten verbleibenden Wassersäule befand sich noch
ein 10 cm langer, nasser Stopfen mit 16 % Wassergehalt.
Beim Einsatz im Bohrloch bildet die vergleichsweise trockene Sprengstoffzone praktisch die ganze Ladesäule und die kurzen,
feuchten Abschnitte an beiden Enden der Ladesäule spielen in Bezug auf die gesamte Sprengstoffmasse keine Rolle mehr.
Der Sprengstoff detonierte mit 4 % Wassergehalt in einem Stahlrohr
von 52 mm inneren Durchmesser, 4 mm Wandstärke und 450 mm Länge nach der Zündung mittels einer Verstärkerladung, bestehend
aus 27 g Pentaerythrittetranitrat und 3 g Wachs (Dichte 1,5 g/cm),
einwandfrei durch. Ein versuchsweise gewollt zwischengelagerter Stopfen mit 20 % Wassergehalt und 50 mm Länge bzw. 13 % Wassergehalt
und 100 mm Länge wurde durch die Detonation noch überbrückt.
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Dasselbe Sprengstoffgemisch wurde auch über einen 23 m langen Schlauch mit 25 mm Innendurchmesser aus dem Druckkesselladegerät
in ein 13,5 m langes, wassergefülltes Rohr, das mit seiner Achse um 35° von der Senkrechten abwich (schrägstehend), eingeblasen.
Der Innendurchmesser betrug wiederum 80 mm. Das untere Rohrende war wieder durchsichtig. Der Arbeitsdruck im Druckkessel betrug
4 kp/cm . In diesem Beispiel wurde am Anfang des Einblasschlauches
hinter dem Ladegerät zusätzlich etwas Druckluft eingeblasen, um das im Schlauch zu transportierende Material weiter aufzulockern.'
Hierbei erreichte man im Lade, schlauch ein Volumenverhältnis zwischen Transportgut und Luft von 1 ; 4 bis 1:5.
Das Einblasen verlief bei einer Arbeitsweise wie im Beispiel 1 reibungslos. Sofern diese Zusatzluft eingesetzt wurde und diese
schon vor dem öffnen des eigentlichen Verschlusses am Druckluftladegerät
in den Ladeschlauch eingeleitet wurde» wurde das Wasser im Bohrlochtiefsten schon vor dem Austreten des Sprengstoffes
aus dem Ladeschlauch teilweise verdrängt. Hierdurch entfiel der cae 100 mm lange, nasse Sprengstoffstopfen im Bohrlochtiefsten. Die kontinuierlich geladene Ladesäule hatte bei diesem
Versuch lediglich eine Feuchtigkeit von 1 bis 3 % aufgenommen. Zwischen dieser vergleichsweise trockenen Sprengstoffsäule und
dem übergelagerten Wasser befand sich wiederum eine stärker durchnäßte Sprengstoffschicht von 100 bis 200 mm Länge.
Ein Sprengstoffgemisch folgender Zusammensetzung wr&@ eingesetzt:
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- ίο -
geprillt 60 Gew.-96 (90 Gew.-tf Korngröße zwischen 0*8
und 2,5 mm, Rest kleiner als 0,8mm)
gemahlen 34 Gew.-St
Mineralöl 3 Gew.-Si
Calciumstearat 1 Gew..-Si
Guarmehl 2 Gew.-Si
Ein derartiges Gemisch kommt in Frage, wenn ein Sprengstoff gewünscht
wird, der in seiner Energie nicht so hoch liegt wie der im Beispiel 1 genannte.
Beim Einblasen mit 4 kp/cm Blasdruck in das in Beispiel 1 beschriebene,
wassergefUllte, senkrecht stehende 6 m lange Rohr nahm der Sprengstoff im mittleren Teil der Ladesäule 6 % Wasser
auf. Beim Versuch detonierte eine derartige Mischung mit 6 %
Wassergehalt in dem im Beispiel 1 beschriebenen Stahlrohr noch einwandfrei durch. Wurde der Wassergehalt versuchsweise gewollt
auf 8 % erhöht, so setzte sich die Mischung im Stahlrohr ebenfalls
noch detonativ um.
Ein Sprengstoffgemisch folgender Zusammensetzung wurde eingesetzt:
NHi1NO, geprillt 55,5 Gew.% (90 Gew.-Si Korngröße zwischen 0,8
H -* und 2,5 mm, Rest kleiner als 0,8mm)
NH4N03 gemahlen 31,0 Gew. -%
Aluminiumpulver 5,0 Gew.-96
Dinitrotoluol 5,0 Gew.-#
Aluminiumpulver 5,0 Gew.-96
Dinitrotoluol 5,0 Gew.-#
Calciumstearat 0,5 Gew.-#
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Guarmehl 1,0 Gew.-%
Kohlenstaub 2,0 Gew.-%
Kohlenstaub 2,0 Gew.-%
Das Dinitrotoluol bestand aus einem bei O0G noch flüssigen Isomerengemisch.
'
In derselben Weise getestet wie gemäß Beispiel 2, nahm das Gemisch
beim Einblasen im mittleren Teil der Ladesäule 4,5 % Wasser auf. Bei der Prüfung im Stahlrohr detonierte die Mischung
einwandfrei durch. Wurde der Wassergehalt auch hier versuchsweise gewollt auf 8 % erhöht, so setzte sich die Mischung im
Stahlrohr ebenfalls noch detonativ um.
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Claims (5)
- 2 2 i - ! υ 2 IXPatentansprüche:1# Verfahren zum Füllen von wasserführenden Bohrlöchern mit Sprenstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man an sich bekannte pulverförmige Ammoniumnitratsprengstoffe, die Quellmittel und/oder Hydrophobierungsmittel enthalten, unpatroniert mittels Preßluft aus einem Druckkessel über einen mit seiner Mündung bis in das Bochlochtiefste geführten Schlauch einbringt, der beim FüllVorgang aus dem Bohrloch in der Weise absatzweise oder kontinuierlich zurückgenommen wird, daß sich seine Mündung unterhalb des durch die Preßluft zumindest im wesentlichen in Richtung des Bohrlocheingangs zurückgedrängten Wassers und bis 50 cm, vorzugsweise bis zu 10 cm, über der Oberfläche des eingefüllten Sprengstoffes befindet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengstoffe aus 60 bis 98 Gew.% Ammoniumnitrat und 2 bis 40 Gew.% verbrennlichen Stoffen bestehen, wobei in den verbrennlichen Stoffen bis zu 10 Gew.% (auf den Sprengstoff bezogen) Quellmittel und/oder bis zu 3 Gew.# (auf den Sprengstoff bezogen) hydrophobierende Mittel enthalten sind.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniumnitratanteile der Sprengstoffe sowohl in geprillter als auch in gemahlener Form vorliegen, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 2:1.4098 11/0673. ORIQINAt INSPEÖtÜ'0J J I. Ί 1 q ?/3
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckkessel unten ein energiereicherer und darüber ein energieschwächerer Sprengstoff eingefüllt wird, so daß beim Entleeren des.Druckkessels von unten in das Bohrlochtiefste ein stärkerer und in den darüber liegenden Teil ein schwächerer Sprengstoff geladen wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor Beginn des Sprengstoffeinbringens durch den Schlauch hindurch Luft in das Bohrlochtiefste geleitet wird.Troisdorf, den 28. Aug. 1972
Dr.Mi/Ro098 1 1 /0673.-7S . ·
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