DE69816837T2

DE69816837T2 - Methode zum füllen von sprenglöchern oder kartuschen mit aufgeschlämmten sprengstoffen

Info

Publication number: DE69816837T2
Application number: DE69816837T
Authority: DE
Inventors: Hans Jan VESTRE
Original assignee: Dyno Nobel ASA
Current assignee: Dyno Nobel ASA
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: BR9812813A; EP1012528B1; PL187858B1; NO974226D0; EP1012528A1; TR200000690T2; RU2200932C2; NO974226L; DE69816837D1; NO307717B1; HK1024738A1; AU729729B2; WO1999014554A1; CA2302737C; PT1012528E; US6397719B1; AU9191998A; PL339229A1; ES2203982T3; CA2302737A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gasierten, kompakten aufgeschlämmten Sprengstoff allgemein, insbesondere auf gasierten kompakten emulgierten aufgeschlämmten Sprengstoff.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Laden und zum Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffs in einem Bohrloch oder zum Füllen und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffs in Hülsen bzw. Geschossen und Kartuschen.
Kompakter ausgeschlämmter Sprengstoff wird üblicherweise von sogenannten SMS-Ladewagen (SMS – Site Mixed Slurry) oder von einem sogenannten SSE-Ladewagen (SSE – Site Sensitised Emulsion) unmittelbar in das Bohrloch der Kunden geladen. Beim Kartuschenfüllen von gasierten aufgeschlämmten Sprengstoff ist das Gerät, welches hauptsächlich verwendet wird, ähnlich dem, welches beim SMS-Laden verwendet wird, mit der Ausnahme, dassim allgemeinen Schmiermittelwasser nicht verwendet wird, da dies die Qualität des aufgeschlämmten Produkts aufgrund der Verminderung der Energie und die Detonationseigenschaften des Sprengstoffs reduzieren wird.
Das Prinzip für einen kompakten SMS-Ladewagen, der einen sogenannten sensibilisierten Mikro-Ballon-Emulsions-Sprengstoffliefert, ist in der US-PS 5 526 633 beschrieben.
Es ist üblicherweise wünschenswert, dass aufgeschlämmte Sprengstoffe eine hohe Viskosität haben, so dass der flüssige Brei (Schlämmgut) nicht in Verbindungen und Rissen in einem Fels während oder nach dem Laden herausfließt, oder dass der Sprengstoff nicht aus Bohrlöchern fließt, welche gebohrt sind und nach oben geladen werden. Um diesen hochviskosen aufgeschlämmten Sprengstoff von einem Ladewagen zu einem Bohrloch zu pumpen, ist es häufig notwendig, die Laderöhre auf der Innenseite mit einem dünnen Wasserfilm zu schmieren, der den Pumpendruck reduziert. Aus der US-PS 4 273 147 ist es bekannt, dass unter Verwendung eines Wasserfilms oder Wasser, zu dem Ammoniumnitrat hinzugefügt wurde, welches die Laderöhre schmiert, es möglich ist, den Sprengstoff durch lange und dünne Laderöhren zu pumpen, ohne einen gefährlich hohen Pumpendruck zu haben.
Bevor die US-PS 4 273 147 allgemein bekannt war, fand das gesamte Laden von kompaktem aufgeschlemmten Sprengstoffohne die Verwendung von "Schmiermitteiwasser" statt, wobei jedoch auch heutzutage das Laden geschehen kann, wenn Sprengstoffe niedriger Viskosität, welche lediglich über relativ kurze Entfernungen gepumpt werden, oder beim Kartuschenfüllen von aufgeschlämmtem Sprengstoff verwendet werden.
In der US-PS 4 615 752 ist gezeigt, wie man eine Emulsion mit niedriger Viskosität mit Wasserschmierung pumpen kann und dann am Ende der Röhre die Emulsion verdicken kann (d. h., Erhöhen der Viskosität der Emulsion). Um eine ausreichende Schmierung zu erhalten, muss der Wasserfilm eine bestimmten Dicke haben, die normalerweise durch Hinzufügen von Wasser in Form eines zylindrischen Rings in einer Menge von 2–5% des gesamten Sprengstoffgewichts erhalten wird. Manchmal kann Wasser in einer Menge von ungefähr 5 Gewichtsprozent notwendig sein.
Immer mehr Sprengstoffhersteller haben allmählich die Vorteile realisiert, wobei ein sogenannter gasierter Sprengstoff anstelle eines Breis verwendet wird, der mit Mikro-Ballons oder anderen porösen festen Zusatzstoffen sensibilisiert wurde.
Wenn ein flüssiger Brei chemisch gasiert werden soll, kann dies entweder durch Hinzufügen des Gasierungsmittels zu einer Grundmasse aus einem flüssigen Brei (d. h., nicht sensibilisierter Sprengstoff) innerhalb einer Mischkammer durchgeführt werden, üblicherweise, unmittelbar bevor der Brei in die Breipumpe eintritt, der in das Bohrloch oder in eine Kartusche zu pumpen ist, oder das Gasierungsmittel kann dem Brei am Ende der Laderöhre unmittelbar vor einer stationären Mischeinrichtung hinzugefügt werden.
Das Gasierungsmittel kann entweder zur Düse der Röhre in einer separaten Röhre transportiert werden, oder das Gasierungsmittel kann dem Schmiermittelwasser hinzugefügt werden, wie in der GB 2 204 343 A beschrieben wurde.
Gewerblich wird dieses Röhrenende-Mischen lediglich bis zu einem sehr eingeschränkten Ausmaß aufgrund mehrerer praktischen Schwierigkeiten, die damit verbunden sind, praktiziert. Das Herausfinden einer geeigneten Ausrüstung, welche in ein Röhrenende passt und die einen ausreichenden Mischeffekt hat, ist schwierig, wobei jedoch auch das Einbringen des Gasierungsmittels zum Ende der Röhre in einer reproduzierbaren und praktizierbaren Weise ein Problem darstellt.
Trotz der genannten Schwierigkeiten mit dem Gasieren am Ende einer Laderöhre bietet dies auch viele Vorteile, wobei ein Brei am Ende der Laderöhre sowohl bei einem SMS- als auch einem SSE-System gasiert werden kann.
In dieser Weise wird eine gesteigerte Sicherheit im Hinblick auf die Tatsache erzielt, dass die gesamte Produktion des Sprengstoffs im Bohrloch oder in einer sicheren Entfernung von der Produktionsausrüstung stattfindet. Die Laderöhre wird lediglich eine kleine Menge an Sprengstoff enthalten, sogar wenn es einen Stopp bei der Ladeprozedur aus unerwarteten Gründen geben sollte (heutzutage kann eine SMS-Laderöhre bis zu 50 kg von Sprengstoff enthalten). Es gibt keine Pumparbeit oder mechanische Arbeit des Endsprengstoffs. Wenn die Zündeinrichtung während der Einführung einer Laderöhre oder während des Pumpens eines Breis detonieren sollte, kann sich die Detonation nicht zurück in die Laderöhre zum Ladewagen ausbreiten.
Wie oben erwähnt, beschreibt die GB 2 204 343 A ein Verfahren, bei dem das Gasierungsmittel zum Ende der Röhre befördert wird, wobei es dem Wasserschmierfilm hinzugefügt wird. Dies brachte jedoch bestimmte Probleme mit sich.
Zunächst ist es mittels des in der GB 2 204 343 A beschriebenen Verfahrens nicht möglich, Emulsionen, die mit Nitrit emulgiert wurden, wie im norwegischen Patent Nr. 155 691 beschrieben wurde, zu gasieren. Somit kann man nicht ein sicheres reproduzierbares Gasieren erhalten, wenn das Mischen des Gasierungsmittels und der Emulsion mit niedriger Intensität stattfindet, welches häufig mit einem geschränkten stationären Mischen von Gasierungsmitteln am Ende der Röhre stattfindet.
Weiter ist es nicht möglich, Ammoniumnitrat (AN) dem Schmiermittelwasser hinzuzufügen, wie in der US-PS 4 273 147 beschrieben wurde, da AN mit Nitrit reagiert, und das Gasieren dann während der Vorbereitung der Schmier-Gasierungsmittelmixtur auftreten wird.
Wenn man eine Laderöhre mit Brei eine bestimmte Zeitlang stehen lässt, wird der Wasserfilm allmählich durch den Brei absorbiert, und beim Starten kann es mit einer großen Menge eines Wasserfilms notwendig sein, einen Ladestopp zu vermeiden. Dieser Stand der Technik wird eine Veränderung der Breidichte und eine unerwünschte Qualität des Produkts zur Folge haben.
Um die Dichte des Breis bis zu einem bestimmten Wert zu reduzieren, ist es notwendig, eine bestimmte Menge an Gasierungsmittel mit einer bestimmten Konzentration hinzuzufügen. Wie oben erwähnt wird der Wasserfilm 2 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Breis darstellen, und, wenn der Wasserfilm sowohl als Wasserfilm als auch Gasierungsmittel dienen soll, muss die Konzentration des Gasierungsmittels drastisch im Vergleich zu der reduziert werden, die normalerweise verwendet wird. Dies bedeutet, dass am Ende der Röhre es notwendig ist, eine größere Menge an Gasierungsmittel als üblich hinzuzufügen, wie auch ein Gasierungsmittel, welches im Vergleich mit dem, welches normalerweise verwendet wird, stark verdünnt ist. Man hat herausgefunden, dass es schwieriger wie auch weniger wirksam ist, das Mischen mit einer größeren Menge von einem Gasierungsmittel, welches zusätzlich verdünnt ist, auszuführen.
Weiter verliert man die Möglichkeit, in der Lage zu sein, die Dichte in einem und dem gleichen Bohrloch zu verändern, indem wenige oder mehr Gasierungsmittel hinzugefügt werden, da dies einen Effekt in Bezug auf die Wasserschmierung hat, und Probleme mit der Wasserschmierung ein Verstopfen der Laderöhre und des Herstellungsstopps zur Folge haben wird.
Ein Verfahren zum Kartuschieren eines Wasser-in-Öl-Emulsions-Sprengstoffs und ein Kartuschengerät für diesen Zweck sind aus der EP-A2 0 299 192 bekannt. Nach diesem Dokument wird die Wasser-in-Öl-Emulsion über erste Röhren und weitere Röhren zu Düsen geliefert. Die Emulsion wird über die Düsen in Kartuschengeschosse bzw. -Hülsen, die gefüllt werden, geführt. Eine damit verbunden Lieferröhre liefert eine Gasierungslösung in die Düse. Die Lieferröhre wird in der Mitte der weiteren Röhre angeordnet. Die Gasierungslösung und die Emulsion, die durch die Düse laufen, werden gründlich und homogen in einem Mischer gemischt, bevor die Mischung in die zu füllende Hülse bzw. Geschoss geliefert wird. Eine richtige und simultane Dosierung der Gasierungslösung in mehrere Düsen kann stattfinden. Die Gasierungslösung ist Natriumnitrid.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Füllen und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffs in Hülsen bzw. Geschossen und Kartuschen bereitgestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem unsensibilisierten aufgeschlämmten Sprengstoff nachdem er mit einer Aufschlämmungspumpe in eine Laderöhre gepumpt wurde, ein Gasierungsmittel als dünner Strang in die Mitte der Laderöhre gegeben wird und der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoffund das Gasierungsmittel in der Düse am Ende der Laderöhre vermischt werden, so dass der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff als Endprodukt sensibilisiert wird, wenn er in die Hülsen/Kartuschen eingegeben wird.
Die Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zum Laden und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffs in Bohrlöchern, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in einen unsensibilisierten aufgeschlämmten Sprengstoff, nachdem er mit einer Aufschlämmungspumpe in eine Laderöhre gepumpt worden ist, ein Gasierungsmittel als dünner Strang in die Mitte der Laderöhre gegeben wird und der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoffund das Gasierungsmittel in der Düse am Ende der Laderöhre vermischt werden, so dass der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff zu dem aufgeschlämmten Sprengstoff als Endprodukt sensibilisiert wird, wenn er in das Bohrloch eingegeben wird.
Beim Laden von Bohrlöchern wird Schmierwasser geeignet entlang der Wand der Laderöhre eingespritzt.
Die Hinzufügung des Gasierungsmittels kann nach der Breipumpe stattfinden, jedoch vorzugsweise vor einer möglichen Wasserschmierung. Im Prinzip kann das Gasierungsmittel irgendwo in der Laderöhre, nach der Breipumpe und unabhängig davon, ob "Schmierwasser" verwendet wird oder nicht, hinzugefügt werden.
"Der Strang" des Gasierungsmittels folgt dem Breifluss, ohne damit gemischt zu werden, über die Laderöhre, welche etwa 100 Meter lang verwendet werden kann, und schließlich am Ende der Laderöhre eng mit dem Brei gemischt wird, so dass der Brei Gasblasen entwickelt und dadurch dessen Dicke auf einen gewünschten Wert reduziert wird.
Der Brei verbleibt als "Hülle" rund um das Gasierungsmittel, wobei jedoch, da der Kontakt die Kontaktfläche zwischen dem Gasierungsmittel und dem Brei so klein ist, diese nicht reagieren werden, bis sie zum Ende der Röhre kommen, wo ein enges Mischen des Breis, des Gasierungsmittels und des möglichen Schmierwassers stattfindet.
Das Gasierungsmittel kann beispielsweise eine wässrige Nitritlösung sein, oder es kann eine Nitritlösung, welche in einer Wasser-Öl-Emulsion emulgiert ist, sein, siehe norwegisches Patent Nr. 155 691. Andere Gasierungsmittel, beispielsweise eine Wasserstoffperoxid-Lösung kann verwendet werden. Es ist außerdem möglich, andere Lösungsmittel als Wasser zu verwenden, um das Gasierungsmittel zu lösen.
Das Schmierwasser kann reines Wasser sein oder Wasser, dem Nitrate, Perchlorate oder Mischungen davon hinzugefügt wurden, so dass der gesamte Wasserinhalt im Brei nicht zu hoch ist, wenn das Schmierwasser damit am Ende der Röhre gemischt wird. Dadurch behält der Brei seine Detonationseigenschaften und seine Festigkeit (Energie) bei, sogar wenn das Schmierwasser mit dem Brei am Ende der Ladepumpe gemischt wird.
Das Hinzufügen des Gasierungsmittels mittels des obigen Verfahrens bietet mehrere Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik.
Durch die Verwendung von AN beim Schmierwasser gibt es keine Verminderung der Energie und der Eigenschaft des Breis, im Gegensatz zu der Situation, wenn Wasser mit Nitrit als Schmierwasser gemäß der GB 2 204 343A verwendet wird.
Das Gasieren mit Nitrit, insbesondere mit Natriumnitrit, die gemäß der Erfindung hinzugefügt werden, hat eine verlässlichere Gasierung mit vernachlässigbaren Variationen der Breidichte zur Folge, so dass die Qualität des Endprodukts besser ist, was folglich ein Produkt mit weniger Detonationsfehlrisiko bedeutet.
Die Zeit, die man braucht, bevor das Gasieren eines Breis beendet wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich von der Temperatur und des pH-Werts der Brei-Grundmasse abhängen. Die übliche Gasierungsrate wird 1 bis 5 Minuten betragen.
Da es gemäß dem vorliegenden Verfahren möglich ist, eine größere Menge an Schmierwasser zu verwenden, um ein Verstopfen der Röhre zu vermeiden und um dennoch den passenden Wert des Gasierungsmittels zu behalten, wird der Ladestopp mit Brei in der Laderöhre nicht die Probleme bilden, die bei dem Verfahren auftreten, welches in der GB 2 204 343A beschrieben wurde. Das vorliegende Verfahren kann auch verwendet werden, wenn "Schmierwasser" nicht verwendet wird, um den Pumpendruck zu reduzieren.
1 zeigt ein Beispiel, wie die vorliegende Erfindung zum Laden eines Bohrlochs genutzt werden kann: nichtsensibilisierter aufgeschlämmter Sprengstoff (ausgeschlämmte Grundmasse) 1 wird mit einer Breipumpe 2 in eine Breiladeröhre 3, 12 gepumpt, welche ein starres Teil 3 und ein flexibleres Teil (Hose) 12 aufweisen kann, wobei das Gasierungsmittel 6 mittels einer Pumpe 5 über ein Flussmeter 4 zu einem Hinzufügungspunkt 7 hinzugefügt wird, der in der Mitte der Breiladeröhre 3, 12 liegt. Der aufgeschlämmte Sprengstoff 1 fließt dann zu einer Wasserschmiermitteleinheit 8, bei der Schmiermittelwasser 8 mit einer Pumpe 10 über ein Flussmeter 11 zu einer Wasserschrmiereinheit 8 gepumpt wird, in welcher das Schmiermittelwasser 9 eine dünne zylindrische Hülle zwischen der Wand der Breiladeröhre 3, 12 und rund um den Fluss des Breisprengstoffs 1 bildet. Folglich fließt der aufgeschlämmte Sprengstoff 1 mit einem Kern von gasierenden Mitteln 6 und einem Film von Schmierwasser 9 auf der Außenseite durch das feste Teil der Breiladeröhre 3 und das flexiblere Teil 12 durch ein Anpassungsstück 16 zum Ende des flexiblen Teils der Laderöhre 12, wo alle drei Komponenten in einer stationären Mischeinheit 13 gemischt werden. Auf diese Weise wird der aufgeschlämmte Sprengstoff 1 sensibilisiert, während er in ein Bohrloch 14 geladen wird, welches in einem Fels 15 gebohrt ist, welcher zu sprengen ist.
Auf diese Weise ist es möglich, Kartuschen zu laden, wo das Laden nicht in einem Bohrloch stattfindet, sondern in einer Kartusche oder einer Hülse, insbesondere in Plastikkartuschen oder in Papier- oder Pappenhüllen. Die Kartusche oder die Hülse, die mit dem Sprengstoffgeladen ist, kann dann in ein Bohrloch eingeführt werden. Dies kann beispielsweise gewünscht werden, wenn die Bedingungen es schwierig machen, eng mit einem Ladewagen in Verbindung zu kommen.
Der Vorteil bei Verwendung der vorliegenden Erfindung zum Kartuschieren von aufgeschlämmten Sprengstoffen in Hüllen und Kartuschen ist außerdem der, dass mit diesem Verfahren der endgültige sensibilisierte Sprengstoff nicht existiert, bis zu wenigen Minuten, nachdem der Sprengstoff in die Kartuschen oder Hüllen gefüllt ist. Dadurch wird der Sprengstoff selbst von der Produktionseinheit entfernt, und der Sprengstoffist lediglich in Kühleinheiten oder in Endboxen vorhanden, wo die mechanische Beanspruchung vernachlässigbar ist. Dies reduziert das Risiko einer unerwünschten Detonation während der Herstellung.
2 zeigt ein Beispiel, wie die vorliegende Erfindung zum Kartuschieren von aufgeschlämmten Sprengstoffen verwendet werden kann. Die Breigrundmasse 1 (welche ein nichtsensibilisierter aufgeschlämmter Brei sein kann), die geeignet aus dem Emulsions-Typus besteht, wird mit einer Breipumpe 2 in eine Laderöhre 3 gepumpt, in welcher das Gasierungsmittel 6 mittels einer Pumpe 5 über ein Flussmeter 4 bei einem Hinzufügungspunkt 7 hinzugefügt wird, der zentral in der Ladepumpe angeordnet ist. Die Breigrundmasse 1 (die noch nicht sensibilisiert wurde) fließt über die Laderöhre 3 zum Ende, wo die Breigrundmasse 1 und das Gasierungsmittel 6 in einer stationären Mischeinheit 13 gemischt werden. Die Breigrundmasse 1, welche mit dem Gasierungsmittel 6 gemischt ist, wird dann in Hüllen oder Kartuschen 16 gefüllt, die von der Produktionseinheit zum Kühlen und zum Paketieren weg transportiert werden, wo das Gasierungsmittel 6, welches hinzugefügt wurde, die Wirkung hat, dass die Breigrundmasse 1 zum Endbrei-Sprengstoff "gasiert" ist.

Claims

Verfahren zum Füllen und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffes in Geschossen und Kartuschen (16), dadurch gekennzeichnet, dass in einen unsensibilisierten aufgeschlämmten Sprengstoff (1), nachdem er mit einer Aufschlämmungspumpe (2) in eine Laderöhre (3) gepumpt worden ist, (7) ein Gasierungsmittel (6) als dünner Strang in die Mitte der Laderöhre gegeben wird und der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff und das Gasierungsmittel in der Düse (13) am Ende der Laderöhre vermischt werden, so dass der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff zu dem aufgeschlämmten Sprengstoff als Endprodukt sensibilisiert wird, wenn er in die Geschosse/Kartuschen eingegeben wird.
Verfahren zum Laden und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffes in Bohrlöchern (14), dadurch gekennzeichnet, dass in einen unsensibilisierten aufgeschlämmten Sprengstoff (1), nachdem er mit einer Aufschlämmungspumpe (2) in eine Laderöhre (3) gepumpt worden ist, ein Gasierungsmittel (6) als dünner Strang in die Mitte der Laderöhre gegeben wird und der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff und das Gasierungsmittel in der Düse (13) am Ende der Laderöhre vermischt werden, so dass der unsensibilisierte aufgeschlämmte Sprengstoff zu den aufgeschlämmten Sprengstoff als Endprodukt sensibilisiert wird, wenn er in das Bohrloch eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 zum Laden und Sensibilisieren eines aufgeschlämmten Sprengstoffes in einem Bohrloch (14), dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens Wasser (9) als Schmiermittel entlang (8) der Wand der Laderöhre (3) eingespitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unsensibilisierter aufgeschlämmter Sprengstoff vom Emulsionstyp verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasierungsmittel, das in Wasser oder in einem anderen Lösungsmittel gelöst ist, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein wässriges Gasierungsmittel, das in einer Wasser-in-Öl-Emulsion emulgiert worden ist, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasierungsmittel Natriumnitrit ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass reines Wasser als Schmiermittelwasser (9) verwendet wird, um den Druck der Pumpe herabzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrniermittelwasser (9) Wasser ist, in das Ammoniumnitrat oder andere Nitrate, Perchlorate oder Mischungen daraus hinzugegeben worden sind.