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EP1360456B1 - Verfahren und vorrichtung zum füllen eines hohlraums mit breiförmigem sprengstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum füllen eines hohlraums mit breiförmigem sprengstoff Download PDF

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Publication number
EP1360456B1
EP1360456B1 EP02711841A EP02711841A EP1360456B1 EP 1360456 B1 EP1360456 B1 EP 1360456B1 EP 02711841 A EP02711841 A EP 02711841A EP 02711841 A EP02711841 A EP 02711841A EP 1360456 B1 EP1360456 B1 EP 1360456B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
explosive
cavity
filling
emulsion
explosives
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02711841A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1360456A1 (de
Inventor
Wolfgang Thum
Erhard Weinholtz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westspreng GmbH
Original Assignee
Westspreng GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westspreng GmbH filed Critical Westspreng GmbH
Publication of EP1360456A1 publication Critical patent/EP1360456A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1360456B1 publication Critical patent/EP1360456B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
    • F42D1/10—Feeding explosives in granular or slurry form; Feeding explosives by pneumatic or hydraulic pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for filling a cavity with breiförmigem explosive, in particular with Heavy-ANFO explosives.
  • Heavy ANFO explosive is formed by adding an emulsion matrix or a Emulsion explosive with ANC explosive (also called ANFO) or Ammonium nitrate (AN) is mixed.
  • Emulsion explosive and emulsion matrix are based on water-in-oil emulsions, by emulsifying a highly concentrated Nitrate salt solution with mineral oil-based raw materials and an emulsifier is formed
  • ANC explosive is based on a mixture of fuel and ammonium nitrate.
  • Fuel is usually used a mineral oil product. But it can also other solid oxidizable components, preferably carbon-based, may be used.
  • the ammonium nitrate may be granules (prills) or fine crystalline ammonium nitrate, wherein the fine crystalline ammonium nitrate is usually impregnated to the inclination to switch off to cake.
  • ANC explosive is a free flowing, off individual particles of existing substance.
  • Emulsion and ANC explosive differ significantly in theirs Production costs. This in particular because in emulsion explosives the Processing and manufacturing steps extensive and the required equipment and facilities are more complex. Since ANC explosives ignite only dry and Therefore, for use in a humid atmosphere is not suitable, by the Addition of emulsion created an explosive, which also in damp conditions ignites. In addition, the density of emulsion explosive is higher than that of ANC explosive. This can at the same explosive power of the emulsion explosive in a narrower Bohrloh be introduced. This saves on drilling costs. In the Usually 20 to 30 wt .-% emulsion with 70 to 80 wt .-% ANC explosive mixed.
  • the Heavy-ANFO explosive thus formed is a poorly flowable, sticky, breiförmige mass.
  • emulsion is a pumpable mass and that of individual particles existing ANC explosive is free-flowing and well conveyed in a gas stream can, is caused by their mixture Heavy-ANFO explosives only with Expendable, for example, in a screw conveyor.
  • Heavy-ANFO explosives are usually used to drill holes To fill explosives. These holes are usually almost vertical, in the too Drilling hole drilled holes, the top of a wellbore mouth over which the borehole is filled with explosives.
  • FR 2,169,907 is a loading device for filling boreholes with slurry explosives described by means of a hose system.
  • ANFO ammonium nitrate
  • a Vehicle known to be the separate container for ammonium nitrate (AN) and Having emulsion matrix and in the during the promotion of ammonium nitrate or the ANFO in a screw conveyor emulsion matrix into the ammonium nitrate or the ANFO is introduced.
  • the transport screw runs along the Longitudinal axis on the roof of the vehicle.
  • the by the mixing at the other Transport in the screw conveyor resulting Heavy-ANFO explosive will end up the transport screw, which is located at the end of the car, ejected. That's it provided that the explosive thus formed from the end of Transportxhnecke in the Borehole falls.
  • the discharge of the ready-mixed Heavy-ANFO Explosive from the screw through a short, vertical hose at the end of the Snail be aligned above the borehole.
  • a disadvantage of the known vehicle is that the vehicle is in the immediate vicinity of Borehole must be brought so that the explosives formed by the end of Transport screw can fall directly into the borehole. Thus, the vehicle must for Filled several wells with explosives from borehole to borehole which is time consuming.
  • the invention is based on the technical problem more economical method and a better filling device for filling a To propose a cavity with explosives.
  • the problem is solved by a method for filling a cavity dissolved in a broad-spectrum explosive, in which a free-flowing explosive, in particular an ANC explosive, and a pumpable explosive, in particular a Emulsion explosive, in a mixing area directly to a filling opening of the Cavity or in the cavity to a pulp-shaped, in particular to a heavy ANFO Explosive, to be mixed.
  • a free-flowing explosive in particular an ANC explosive
  • a pumpable explosive in particular a Emulsion explosive
  • the separate promotion brings the additional advantage that in the mixing of If necessary, initially explosive components of the explosive first arises directly on or in the cavity to be filled. This is the area in which handled explosive material is limited. This is for safety reasons advantageous because in this way accidents, especially misfires, during transport of the Components are to be filled cavity to be avoided.
  • the free-flowing explosive preferably comprises ammonium nitrate, solid oxidizable fractions, Mineral oil products, ANC explosives or a mixture of the aforementioned substances.
  • One ANC explosive also called ANFO explosive
  • ANFO is pourable, grainy and not pumpable. A pneumatic conveying is possible.
  • ANFO has one Density from 0.7 to 0.8. A change of this density is only conditionally possible. ANFO is not water resistant.
  • Solid oxidizable components are, for example Aluminum powder, mixtures containing aluminum powder, ammonium nitrate or Wood flour.
  • Mineral oil products may be, for example, oil or diesel fuel.
  • the pumpable explosive preferably has an emulsion matrix, a Emulsion explosive, a water gel, free-flowing explosive or a mixture of the aforementioned substances.
  • the emulsion is an emulsion explosive or a Emulsion matrix. These are based on water-in-oil emulsions that emulsify a highly concentrated nitrate salt solution with mineral oil is formed. In addition, you can Additives such as aluminum are mixed. This water-in-oil emulsion becomes an explosive with explosive gas in the emulsion be generated or the density of the emulsion matrix is lowered.
  • Emulsion explosives are flowable and quasi-liquid (viscous), pumpable and can not be pneumatically conveyed. They point a density of 1.1 1 to 1.3 on - a change in this density is possible. Emulsion explosives are waterproof.
  • the addition of all or part of the Fuel for the production of an explosive with balanced oxygen balance can be done via the emulsion matrix or via the addition of oil in the ammonium nitrate.
  • Water gels are so-called slurry explosives, ie. Detonable mixtures of water, oxidizable salts and oxidizable substances with mild to viscous or granular-pulpy to gelatinous state form.
  • the breiförmige explosive is a mixture of the free-flowing explosive and the pumpable explosives.
  • a breiförmiger explosive may preferably a so-called heavy ANFO explosives.
  • the mixing ratio of free-flowing to be pumped explosive can be chosen arbitrarily, preferably 10:90 bis 90:10 amount - it is on the individual case of the application area coordinated mixture.
  • ANC / ANFO and emulsion explosives mixed this can be done in any relationship to each other. Do you mix these components in the ratio of 80 to 20, then a raspy Heavy-ANFO Explosive with a density of about 1.0 kg / l and this explosive receives by the Proportion of emulsion a better, but still limited water resistance.
  • a free-flowing explosive in the other of the ANC explosives be used.
  • a pumpable Explosives should be in the other of the emulsion explosive or the emulsion be used.
  • This Mixing area can be a partial area of a device. However, the mixing area can also be a portion of the cavity to be filled. The mixing area can be at the Be arranged filling opening of the cavity.
  • a vertical borehole designed cavity falls the mixed Breiförniige explosives, such as the Heavy ANFO explosives from there into the borehole and fill this in the course of Filling.
  • the mixed Heavy-ANFO explosive preferably by the momentum of the emulsion meeting in the mixing and of the ANC explosives, as well as their substantially in the direction of the longitudinal axis of the Well oriented flow direction after mixing in the wellbore worn and filled this.
  • changes in the flow direction of the mixed Heavy ANFO explosives for example, by pivoting a device from the the mixed Heavy-ANFO explosive may leak out within the borehole and especially well distributed within a non-cylindrically shaped cavity become.
  • the Nfisch Scheme at the filling opening farthest endpoint of the cavity for example the wellbore deepest lie. From there, the mixed Heavy ANFO explosive through the trailing explosive in the cavity distributed.
  • the cavity to be filled is each cavity to be filled with an explosive charge.
  • this is a borehole in a reason.
  • This hole will be used for the drilled into the ground drilled and usually has one cylindrical shape.
  • Reason here is the designation of the surface, the filling opening surrounds. The reason can be almost vertical, almost horizontal or in any other Orientation, depending on the body in which a cavity is present and in which position and orientation the filling opening is located. But cavities can also existing hollow spaces in the ground, for example, columns.
  • One Cavity according to the invention may also be a cartridge or other with Explosive to be filled vessel.
  • the filling opening of the cavity is an externally accessible opening through which the Explosive can be introduced into the cavity. This is the case for a borehole Borehole mouth.
  • this may be an existing one Opening or one specially added externally for access to the cavity Be opening.
  • cartridges or vessels is usually after filling to occlusive opening already in the production of the cartridge or the vessel intended.
  • a mixture of free-flowing explosives and pumpable explosives immediately at the filling opening is always when the by mixing
  • the resulting pulpy explosives only begin to have poorly flowable properties a place where he developed without additional funding in the cavity can be introduced.
  • the beginning of the mixing can also be outside the Fill opening as long as the complete mixing too poorly flowable breiförmigem explosive takes place only at one point, from which the breiförmige Explosive passes without additional funding into the cavity and this filled.
  • the process of the present invention results in conveying and loading of free-flowing and pumpable explosives as well as of the pulp explosive lower mechanical stresses than in the screw system of the prior Technology.
  • In or on the mixed loading vehicle is thus preferably no finished explosive present and also smaller borehole diameter of less than 115 cm can with a power of more than 100 kg / min, preferably more than 150 kg / min loaded become.
  • the vehicles with lower power and simpler mechanics are built and operated.
  • the free-flowing explosive is in one Promoted flow and the pumpable explosives in the flow of the introduced free-flowing explosives.
  • the proportion of free-flowing explosives is usually higher as that of the pumpable explosive.
  • the free-flowing explosives in one Gas flow is promoted, while the pumpable explosive as a pumpable substance as such is promoted, a better mixing is achieved, if preferred volume of lower pumpable explosives in the preferred volume larger flow of free-flowing explosive is introduced.
  • the free-flowing explosives favored by the high speed blown injected pumpable explosive stream.
  • the flow of free-flowing explosive or ANC explosive is preferably an air or gas stream, in which the consisting of individual particles ANC explosives is encouraged.
  • the flow can also be a trickle, for example, when dumping the ANC explosive from a container be formed material flow, in which the pumpable explosive is introduced.
  • the free-flowing Explosive and the pumpable explosive conveyed in separate flow rates, wherein at the time of mixing the one flow with the other one Difference in the conveying speed between the flow rate of the highly capable Explosives and the flow rate of the pumpable explosive consists or is set.
  • flowing at a rate faster than the emulsion Flow of the ANC explosive produces a good mixing with the emulsion, by passing the particles of ANC explosive which hit the emulsion at a rapid rate divide the solid flow of the emulsion.
  • arise through the speed difference turbulence in the flow which is a good Support mixing.
  • the time of mixing is understood to be any point on which particles of the particle are being mixed flowable explosives on the flow of pumpable explosives or the Emulsion or parts of the emulsion impact. This may be the point of the first one Coincidence of ANC explosive and emulsion. But everyone can do it too be further point at which non-mixed partial flows or parts of the two Flow rates meet.
  • a difference in the conveying speed can be generated by the Mass flow of a flow rate is lower than that of the other.
  • the emulsion can be delivered slower than the ANC explosive.
  • One Difference can be further generated by accelerating a flow is made by being subjected to a cross-sectional constriction.
  • a Difference in the conveying speed can be generated by a flow rate through Impact is slowed down, for example, by objects, in particular Baffles, is directed.
  • a further slowdown of a flow can be generated be subjected by the flow rate of a cross-sectional widening.
  • the free-flowing or ANC explosive and the emulsion are conveyed in separate conveying streams, wherein the Time of mixing the conveying direction of the flow rate of the emulsion at an angle to the conveying direction of the flow of the ANC explosive is.
  • the different ones Direction of conveyance causes the particles of ANC explosive on the emulsion impinge and divide so that greater mixing occurs.
  • the conveying direction of the flow of the emulsion is the direction in which the emulsion or parts of the emulsion move shortly before the time of mixing. This may be the flow direction of a closed stream of emulsion leaving an orifice . But it can also be the direction of movement of individual emulsion parts that move in the mixing area.
  • the conveying direction of the flow of the ANC explosive is the direction in which moves the particles of the ANC explosive just before the time of mixing become. This may be the main direction of the flow in a gas stream Particles, but can also be the direction of a single particle in front of the Time of mixing has.
  • a closed flow of the pumpable explosive or the emulsion dissolved By a fragmentation of a Closed flow can mix with the free-flowing explosive be improved, as they penetrate into intermediate spaces of the split flow can and thus with promoted in the middle of the flow of the emulsion parts the emulsion is mixed.
  • a closed flow is the emerging from an opening material flow of Pumpable explosives or the emulsion.
  • a closed flow can but also a partial flow of an emerging from an opening material flow of the Emulsion, which is decomposed into individual material streams, for example, by a wedge-shaped element is shared.
  • the mixing region remains during filling relative to the cavity in the same place. This way you can take action be omitted, which would cause a shift of the mixing area.
  • the This method is easy to perform.
  • the mixing area during the Filling in relation to the cavity moves. So the mixing area at the beginning of the Filling in an end region of the cavity remote from the filling opening, for example, in the wellbore deepest, and during filling, in particular in Dependence of the increasing filling of the cavity with heavy-ANFO explosives, be moved in the direction of the filling opening.
  • the mixing of the emulsion and the ANC explosives and thus the production of poorly flowable heavy ANFO Explosives then take place in a location of which the heavy ANFO explosives are not has to be moved more. Problems transporting heavy ANFO explosives, in particular adherence to surfaces or the use of high transport energies for Promotion of the poorly flowable material, do not occur in this embodiment.
  • the mixing area is moved relative to the cavity when a device on whose end ANC explosive and emulsion emerge separated from each other, at the beginning the filling with this end in the end region, for example the wellbore deepest, is brought.
  • the effluents of emulsion and ANC explosive leaving the end then mix in this lying in the end area mixing area Heavy ANFO explosive. If the end area is filled with heavy ANFO explosives, the mixing area is moved from the end area towards the filling opening by the device is partially pulled out of the cavity. So can the Mixing area in the area not yet filled with heavy ANFO explosive the cavity and the heavy-ANFO explosives are kept in layers in the cavity Cavity be filled.
  • the mixing area is moved relative to the cavity when a Device in which the mixing area is at least partially incorporated and from the fully or partially mixed Heavy-ANFO explosive from an off-roader exit, is brought at the beginning of filling with the outlet end in the end region and then in proportion to the degree of filling of the cavity with heavy ANFO explosives from the Cavity is pulled.
  • a Device that telescopes is formed so that when resting on the filling opening device, the outlet end the device can be moved back in the direction of the filling opening.
  • the mixing ratio of Emulsion and ANC explosive changed during filling.
  • the to be filled Cavity may be limited by different materials or material layers, for their optimal blasting different compositions of Heavy-ANFO Explosives are necessary.
  • the degree of humidity within the Cavity be different, so that in wet areas a higher proportion of Emulsion is necessary for good explosive properties of explosive while in drier areas also large amounts of ANC explosives are sufficient to good To achieve blasting properties.
  • an emulsion explosive is preferably suitable as so-called Foot load, while ANC / ANFO is a much more preferred top charge, especially if there is still water in the borehole deepest.
  • the mixing ratio is the percentage by weight of the respective component - Emulsion and ANC explosive - on the total weight of the added components considered.
  • this is Mixing ratio at 10-90 wt.%, Preferably at 20-30 wt.%, Emulsion matrix or emulsion explosive and 90-10 wt.%, Preferably 80-70 wt.%, ANC explosive.
  • the cavity is initially partially with made of ANC explosive and emulsion mixed heavy ANFO explosives and filled then completely filled with ANC explosive.
  • This embodiment allows deeper areas in the cavity to be humid areas with Heavy-ANFO To fill explosives to get an explosive, and dry, upper To fill areas with inexpensive ANC explosives in dry areas also ignites without admixture of emulsion.
  • a Filling device for filling a cavity with breiförmigem explosive solved the a first delivery line for a first flow of free-flowing explosives, a second delivery line for a second flow of pumpable explosive and a to be attached to a filling opening of the cavity or through the filling opening in the Cavity to be inserted connecting element for merging the first and the having second flow.
  • the to pulp heavy ANFO explosives components to be mixed ANC explosives and emulsion separated from each other in a first delivery line and a conveyed second delivery line to a filling opening of the cavity and only there or even brought together in the cavity by a connecting element.
  • a delivery line is a component that is used to convey the goods to be transported in it Material is suitable. It can be a pipeline, tubing, a channel or a other be a mass flow leading element. In particular, that too Material of the delivery line to be matched to the good to be promoted.
  • the delivery line for emulsion and ANC explosives made of plastic Hoses.
  • the delivery lines can also be made of metal, in particular aluminum, or other, suitable material.
  • the connecting element is used to merge the first and the second Flow at the filling opening or in the cavity. It leads the first and the second flow such that the ANC explosive and the Emulsion at the fill port or cavity to Heavy-ANFO explosive mix.
  • the connecting element may be an element through which the delivery flows flow through lines, where they can be mixed in the connecting element. But the connecting element can also be any element that the delivery lines holds together and by the way of holding together the flow direction of the Flows influenced during mixing. In parallel, neighboring leadership of first delivery line to the second delivery line, this is already done when the Connecting element, the ends of the first conveying line so with the end of the second Delivery line connects that exiting the ends of flow rates side by side, emerge in almost the same flow direction.
  • the delivery streams which is generated by the exit from the delivery line, hit the Partial flow on each other and lead to a mixture of ANC explosives and emulsion.
  • the mixing can be assisted by the ends be connected together so that the exiting flow rates at an angle are directed towards each other.
  • the mixing of preferably ANC explosives and Emulsion takes place in such an embodiment of the filling device outside the Filling device, for example, in the cavity instead.
  • the connecting element can hereby a simple band around the parallel and adjacent ends of the Delivery lines for connecting the same is wound.
  • the connecting element connects an in Flow direction at the end of the first delivery line provided first outlet for ANC explosives with one in the flow direction at the end of the second delivery line provided second outlet for emulsion.
  • the device according to the invention can also be used merely To pour emulsion or ANC explosive into a cavity.
  • Conveyor lines for emulsion and ANC explosives also promoted other components be mixed in the cavity to explosives. So in the first Conduction example, aluminum powder containing mixtures are promoted, the is mixed in the cavity with emulsion from the second delivery line
  • the second delivery line extends at least partly in the first funding line. This allows the through the filling device occupied space can be reduced.
  • the filling device designed in such a way be that they also in narrow filling openings, for example, the well mouth of a narrow borehole, can be introduced.
  • the one flow within the other flow from, creating a good Mixing of the flow is generated.
  • the second delivery line is guided in this, can by appropriately large choice of the diameter of the first Delivery line the second delivery line for the entire filling device within the first support line.
  • the second conveyor line by connecting elements, in particular webs, at least on End of the first delivery line held coaxially to this.
  • the connecting element can but also designed as a tube that is connected to the first delivery line and into which the second pipeline will be introduced.
  • the mixing of the first delivery flow with the second delivery flow is preferred controlled by that in the flow direction at the end of the second delivery line arranged second outlet has at least one nozzle.
  • a nozzle of the accelerated second flow This can be achieved that the second Flow rate at the meeting with the first flow a higher Speed as this has, or an existing speed difference can increase.
  • This is advantageous because with increasing Speed difference between the flow rates mixing the Flows, in particular by turbulence and splitting operations of Flow rates, is improved.
  • a nozzle, the second flow on Divide the outlet expand it or divide it into individual partial flows. A resolution of a solid flow into individual streams, or individual parts is advantageous because thus the first flow better penetrate into the first flow and with this can mix.
  • a nozzle is any cross-sectional constriction of the flow.
  • every element that to a dilation, dispersion or division or to its (partial) Direction change of the flow rate leads as nozzle suitable.
  • dispersing or dividing can also be the first Feed line have a nozzle.
  • the mixing of the flow rates can be in the cavity itself, but also in the Connecting element done.
  • the connecting element in another Embodiment of the invention, a mixing chamber for the merger of the first and the second flow on.
  • a provided in the connecting element Mixing chamber allows the mixing conditions regardless of the one to be filled Cavity always the same. So the mixing chamber for a particularly favorable Merging the flow rates to be formed.
  • a mixture of the flow rates in the cavity can be inefficient when For example, the cavity in relation to the cross sections of the delivery line has very large cross section and the flow streams to be mixed is not good be merged. Especially in such a case, it is advantageous if by a predefined mixing chamber a consistently good mixture of Flow is generated.
  • a mixing chamber is an area in which the flow streams meet and be mixed together.
  • the mixing chamber may be a delimited space in the Connecting element, the supply lines for trickling and pumpable explosives and an outlet for the mixed flow rates.
  • the mixing chamber can However, also be a part of an element in which the flow rates be merged.
  • the mixing area may be part of a pipe in which the first flow is conveyed and introduced into the through a feed line the emulsion becomes.
  • the mixture of the flow rates must not leave the mixing chamber be completely completed.
  • the flow rates in the mixing chamber of the Joined connecting element and partly mixed, while the complete mixture of free-flowing and pumpable explosive to pulpy (Heavy ANFO) explosive is only completed in the cavity.
  • the connecting element as simple component with an interior, such as a pipe, be formed in that the second outlet, for example in the form of a supply line, opens.
  • the mixture in the mixing chamber is in a further embodiment of the invention improved by adding static mixers and / or dynamic mixers in the mixing chamber be provided. These lead to each other mixing flow streams, or the mixed Heavy-ANFO explosive energy and change their Flow direction. This improves the flow rates to be mixed brought into contact with each other, so that an improved mixture is achieved.
  • Static mixers are arranged in the mixing chamber objects that a flow hinder. These can be from the side in the mixing chamber projecting rods, plates, cones or other elements that change the flow direction of the flow. Static mixers may also be baffles on which a flow, for example the second flow, impinges and decomposes at this baffle plate in partial flows, or parts becomes. Dynamic mixers are driven elements that are not just the Change flow direction of a flow, but in this change the Feed the flow of energy, for example, in one direction accelerate.
  • the filling process can be simpler be carried out by a projecting from the connecting element of this Support plate is provided.
  • the connecting element by a Filling hole is inserted into the cavity, it is advantageous if the position of the Connecting element through the support plate, which on the surrounding area of the Fill opening rests, is held. Then the user of the filling device needs the Filling device during the filling process does not hold, resulting in a simpler Operability leads.
  • a support plate may be any element that is suitable for the connection element to keep its inserted into the filling opening position.
  • the support plate will usually be a mostly round plate, which rests on the Greiersrand.
  • a support plate can also off Individual elements, such as stands, which consist of the filling device in the Hold filling opening.
  • the support plate may be a tripod.
  • the Support elements can be designed so that they fit well into the filling opening invade surrounding ground.
  • the support elements can be tapered be.
  • the connecting element may preferably be particularly simple by an operator of Borehole be offset to well without the delivery vehicle to be implemented would.
  • AN prills or ANC explosive can be considered as consisting of individual free-flowing particles substance be easily transported in a gas stream.
  • a conveying blower is a device that generates a gas flow in which the ON or ANC explosive particles are transported. This can be a blower or a pump be, but also the outlet of a pressure vessel or a nozzle, which has an existing Accelerated gas flow.
  • a container for ANC explosives or AN prills is any storage form for ANC explosives or AN prills from which the ANC explosive particles or AN prills can be introduced into a gas stream.
  • These can be closed containers, be partly open container or bed.
  • the containers can be fixed or movable Be container.
  • the container may be mounted on a vehicle, so that the AN prills or ANC explosives can be transported to the blast site and can be filled into the cavity by means of the filling device.
  • the connecting element designed such that it is the filling opening of the cavity does not close.
  • that in the mixed pulp explosive may be preferred Heavy ANFO, unincorporated gas escaping from the cavity well, without the complete filling of the cavity with explosives hampered by gas inclusions becomes.
  • the second delivery line for pumpable explosive or emulsion connected to a feed pump, the a mixer for oil-emulsifier mixture and aqueous nitrate salt solution connected is.
  • the emulsion is as pumpable material easiest with a feed pump promoted.
  • By mixing the components oil-emulsifier mixture and nitrate salt solution produces an emulsion matrix which after Mixing with the density regulator after one reaction time has elapsed Emulsion explosive forms. So that in the second delivery line no ignitable Therefore explosive must be promoted, so the mixture of components so carried out that the flammable explosive explosive only when mixed with AN prills or ANC explosive or even in the cavity is created.
  • the oil-emulsifier mixture and the nitrate salt solution are preferably in containers stored, these containers may be stationary or movable.
  • these containers can be provided on a vehicle and from this on Sprengort mixed with the filler with ANC explosives and in a Cavity be filled.
  • the pumpable explosive or the emulsion can already be mixed in one Store container and possibly transported on a vehicle. This eliminates the Blending process of emulsion at the blast site.
  • the device can be made simpler be provided because no mixing and metering for mixing the emulsion Need to become.
  • Fig. 1 is a first embodiment of the filling device according to the invention shown. Shown are a first delivery line 2, a second delivery line 3 and an im essential tubular connection element 1.
  • the first delivery line 2 is by means of a first terminal 10 connected to the connecting element 1.
  • the second line is connected by a connection 15 with the connecting element 1.
  • the Connecting element 1 has a tubular main body 17 which is connected to the terminal 10th is angled away. From the terminal 15 leads a supply line 16 to the main body 17, wherein the supply line is provided in the angle of the main body. At the end of Supply line 16, a nozzle 25 is provided.
  • Within the main body 17 forms the Feed line 16 a sleeve 18, which is perpendicular to the flow direction of the ANC explosive is aligned in the terminal 10.
  • a mixing chamber 4 is provided in the tube-like main body 17.
  • this Mixing chamber 4 are arranged as a static mixer 20 rods, from the edge of the Mixing chamber 4 are directed inwards.
  • these mixers 20 are purely optional.
  • the tubular main body 17 has an outlet 5.
  • the first delivery line 2 leads to a conveyor fan and not shown a container for ANC explosives.
  • the second delivery line 3 leads to a likewise not shown mixer for emulsion, mixed from oil-emulsifier mixture and aqueous nitrate salt solution.
  • the support plate 40 has conical support elements 41.
  • Connecting element 1 is introduced with the outlet 5 in the filling opening of the cavity until the support elements 41 of the support plate 40 on the surrounding the filling opening reason seated.
  • the support members 41 secure the support plate 40 against displacement and ensure a distance between the bottom and the backing plate 40, by the gas can escape.
  • 2 ANC explosives through the first delivery line and conveyed through the second delivery line 3 emulsion in the main body 17.
  • the emulsion and the ANC explosive mixed are the emulsion and the ANC explosive mixed. Due to the arrangement of the sleeve 18 meet ANC explosives and emulsion only when they are both almost parallel within the main body 17 in the Flow mixing chamber 4 downwards.
  • the sleeve 18 prevents the emulsion by the flow of the ANC explosive to the wall of the main body 17th is pressed and glued there.
  • the flow of the emulsion flared so that it fits well with the flow of ANC explosive mixed.
  • the mixing is further assisted by the mixers 20, which the Vortex mixture in the mixing chamber.
  • Made of ANC explosive and emulsion Mixed Heavy-ANFO explosive exits through the outlet 5.
  • Fig. 2 shows while maintaining the same reference numerals for the same elements Connecting element 1A, which via a connection 10 to a first delivery line and can be connected via a connection 15 to a second delivery line. At the terminal 15 is followed by a line 35 which through the main body 17 to an outlet 7 leads.
  • the outlet 7 has a nozzle 26.
  • the main body 17 has an outlet 6 on.
  • the connecting element 1A in a Inserted filling opening of the cavity.
  • the delivery line 2 passes ANC explosives in the main body 17 and is discharged at the outlet 6 thereof.
  • the Delivery line 3 passes emulsion into the line 35 and is from this through the nozzle 26 of the outlet 7 ejected.
  • the emerging from the outlet 7 emulsion and the the ANC explosive exiting the outlet 6 mix in the cavity Heavy ANFO explosive.
  • the mixing process is characterized by the widening of the Flow of the emulsion at the nozzle 26 supported.
  • FIG. 3 shows while maintaining the same reference numerals for the same elements Filling vehicle 50, to which the first delivery line 2, the second delivery line 3 and the Connecting element 1 are connected. To avoid repetition in the Only the structure of the filling vehicle 50 will be described below.
  • the filling vehicle 50 carries a number of containers. These are a container 51 for oil-emulsifier mixture, a container 52 for aqueous nitrate salt solution, a container 53 for Fuel, a container 54 for aluminum powder and a container 56 for Amonniumnitrat prills.
  • a screw conveyor 57 leads to a Rotary valve 58, which is mounted on a Ausblasrohr 59.
  • the exhaust pipe 59 is on an air transport hose 62 connected at the other end a Delivery fan 55 is arranged. At the exhaust pipe 59, the first closes Delivery line 2.
  • a continuous mixer 61 and a Feed pump 60 is provided, wherein the feed pump 60, the second Feed line 3 connects.
  • the connecting element 1 is inserted into the borehole mouth 31 of a borehole 30.
  • emulsion and ANC explosive become heavy ANFO Explosive mixed, which is introduced through the outlet 5 in the wellbore 30.
  • the diameter of the main body 17 is selected such that it is less than that Diameter of the borehole, so that to promote the ANC explosives used gas can escape the well 30 well and no gas pockets in the Borehole 30 forms.
  • This device can explosives with a conveying speed of 100 to 200 kg / min be promoted in the well. It can also drill holes with only 90 mm diameter to be filled.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen eines Hohlraums mit breiförmigem Sprengstoff, insbesondere mit Heavy-ANFO Sprengstoff.
Heavy-ANFO Sprengstoff wird gebildet, indem eine Emulsionsmatrix oder ein Emulsionssprengstoff mit ANC-Sprengstoff (auch ANFO genannt) bzw. Ammoniumnitrat (AN) vermischt wird. Emulsionssprengstoff und Emulsionsmatrix basieren auf Wasser-in-Öl-Emulsionen, die durch Emulgieren einer hochkonzentrierten Nitratsalzlösung mit Rohstoffen auf Mineralölbasis und einem Emulgator entsteht Ein ANC-Sprengstoff basiert auf einer Mischung von Brennstoff und Ammoniumnitrat. Als Brennstoff wird in der Regel ein Mineralölprodukt verwendet. Es können aber auch andere feste oxydierbare Anteile, vorzugsweise auf Kohlenstoffbasis, verwendet werden. Das Ammoniumnitrat kann Granulat (Prills) oder feinkristallines Ammoniumnitrat sein, wobei das feinkristalline Ammoniumnitrat in der Regel imprägniert ist, um die Neigung zum Zusammenbacken auszuschalten. ANC-Sprengstoff ist ein rieselfähiger, aus einzelnen Partikeln bestehender Stoff.
Das Mischverhältnis zwischen ANC-Sprengstoff und Emulsion wird nach verschiedenen Kriterien gewählt. Emulsion und ANC-Sprengstoff unterscheiden sich wesentlich in ihren Herstellungskosten. Dies insbesondere deshalb, weil bei Emulsionssprengstoffen die Bearbeitungs- und Herstellungsschritte umfangreicher und die dafür benötigten Geräte und Einrichtungen komplexer sind. Da ANC-Sprengstoff jedoch nur trocken zündet und deshalb für die Verwendung in feuchter Atmosphäre nicht geeignet ist, wird durch die Hinzugabe von Emulsion ein Sprengstoff geschaffen, der auch bei feuchten Verhältnissen zündet. Zudem ist die Dichte von Emulsionssprengstoff höher als die von ANC-Sprengstoff. Damit kann bei gleicher Sprengleistung der Emulsionssprengstoff in ein schmaleres Bohrloh eingeführt werden. Hierdurch werden Bohrkosten eingespart. In der Regel werden 20 bis 30 Gew.-% Emulsion mit 70 bis 80 Gew.-% ANC-Sprengstoff vermischt.
Der so gebildete Heavy-ANFO Sprengstoff ist eine schlecht fließfähige, klebrige, breiförmige Masse.
Während die Emulsion eine pumpfähige Masse ist und der aus einzelnen Partikeln bestehende ANC-Sprengstoff rieselfähig ist und in einem Gasstrom gut gefördert werden kann, ist der durch deren Mischung entstehende Heavy-ANFO Sprengstoff nur mit Aufwand förderbar, beispielsweise in einer Transportschnecke.
Heavy-ANFO Sprengstoffe werden in der Regel eingesetzt, um Bohrlöcher mit Sprengstoff zu füllen. Diese Bohrlöcher sind meist nahezu vertikal verlaufende, in den zu sprengenden Grund gebohrte Löcher, die am oberen Ende einen Bohrlochmund aufweisen, über den das Bohrloch mit Sprengstoff gefüllt wird.
In der FR 2.169.907 ist eine Ladevorrichtung zum Befüllen von Bohrlöchern mit Slurry-Sprengstoffen mittels eines Schlauchsystems beschrieben.
In der US 5,712,440, gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10, ist eine Mischvorrichtung für Sprengkomponenten in einem Leitungssystem außerhalb eines Bohrloches beschrieben.
Aus der Praxis ist zur Befüllung eines Bohrlochs mit Heavy-ANFO Sprengstoff ein Fahrzeug bekannt, das getrennte Behälter für Ammoniumnitrat (AN) und Emulsionsmatrix aufweist und bei dem während der Förderung des Ammoniumnitrats bzw. des ANFO in einer Transportschnecke Emulsionsmatrix in das Ammoniumnitrat bzw. das ANFO eingeführt wird. Dabei verläuft die Transportschnecke entlang der Längsachse auf dem Dach des Fahrzeugs. Der durch die Durchmischung beim weiteren Transport in der Transportschnecke entstehende Heavy-ANFO Sprengstoff wird am Ende der Transportschnecke, das sich am Ende des Wagens befindet, ausgestoßen. Dabei ist es vorgesehen, dass der so gebildete Sprengstoff vom Ende der Transportxhnecke in das Bohrloch fällt. Hierbei kann der Austrag des fertig gemischten Heavy-ANFO Sprengstoffes aus der Schnecke durch einen kurzen, senkrechten Schlauch am Ende der Schnecke über dem Bohrloch ausgerichtet werden.
Nachteilig an dem bekannten Fahrzeug ist, dass das Fahrzeug in unmittelbare Nähe des Bohrlochs gebracht werden muB, damit der gebildete Sprengstoff vom Ende der Transportschnecke direkt in das Bohrloch fallen kann. Somit muß das Fahrzeug zur Befüllung mehrerer Bohrlöcher mit Sprengstoff von Bohrloch zu Bohrloch gefahren werden, was zeitaufwendig ist.
Die schlechten Fließeigenschaften des Heavy-ANFO Sprengstoffs führen zusätzlich dazu, dass der Sprengstoff schlecht in das Bohrloch einfließt und den Bohrlochmund teilweise verstopft. Ein vollständiges Befüllen des Bohrlochs ist deshalb nur langsam und zeitaufwendig möglich. Aufgrund der Neigung zum Verstopfen muß die Förderleitung zurückgenommen werden. Es können außerdem lediglich Bohrlöcher befüllt werden, die einen ausreichend großen Querschnitt, insbesondere - wie die Praxis gezeigt hat - einen
Durchmesser von mehr als 115 mm haben. Zudem ist die für die Förderung des Heavy-ANFO Sprengstoffs vorgesehen Transportschnecke wartungsintensiv, in der Anschaffung teuer und im Betrieb aufgrund des hohen Energieverbrauchs kostenträchtig.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein wirtschaftlicheres Verfahren und eine bessere Füllvorrichtung zum Füllen eines Hohlraums mit Sprengstoff vorzuschlagen.
Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Verteühafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Insbesondere wird das Problem durch ein Verfahren zum Füllen eines Hohlraums mit einem breifömrlgen Sprengstoff gelöst, bei dem ein rieselfähiger Sprengstoff, insbesondere ein ANC-Sprengstoff, und ein pumpfähiger Sprengstoff, insbesondere ein Emulsionssprengstoff, in einem Mischbereich unmittelbar an einer Füllöffnung des Hohlraums oder im Hohlraum zu einem breiförmigen, insbesondere zu einem Heavy-ANFO Sprengstoff, vermischt werden. Indem die für sich gut förderfähigen Komponenten - ANC-Sprengstoff und Emulsion - erst unmittelbar an der Füllöffnung des zu befüllenden Hohlraums oder im Hohlraum selbst vermischt werden, entsteht der schlecht zu fördernde Heavy-ANFO Sprengstoff erst unmittelbar an der Füllöffnung, bzw. im Hohlraum. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit der erheblich höhere Förderaufwand für schlecht förderfähigen, gemischten Sprengstoff reduziert werden, indem die gut förderfähigen, zu mischenden Komponenten bis zum tatsächlichen Füllort getrennt gefördert werden.
Die getrennte Förderung bringt den zusätzlichen Vorteil, dass bei der Vermischung von gegebenenfalls zunächst nicht sprengfähigen Komponenten der Sprengstoff erst unmittelbar am oder im zu füllenden Hohlraum entsteht. Dadurch ist der Bereich, in dem sprengfähiges Material gehandhabt wird beschränkt. Dies ist aus Sicherheitsaspekten vorteilhaft, da auf diese Weise Unfälle, insbesondere Fehlzündungen, beim Transport der Komponenten zum zu befüllenden Hohlraum vermieden werden.
Bevorzugt weist der rieselfähige Sprengstoff Ammoniumnitrat, feste oxydierbare Anteile, Mineralölprodukte, ANC-Sprengstoff oder ein Gemisch der vorgenannten Stoffe auf. Ein ANC-Sprengstoff (auch ANFO-Sprengstoff genannt) ist der eingangs näher beschriebene, auf Ammoniumnitrat basierende ANC-Sprengstoff. ANFO ist rieselfähig, körnig und nicht pumpfähig. Eine pneumatische Förderung ist möglich. ANFO weist eine Dichte von 0,7 bis 0,8 auf. Eine Änderung dieser Dichte ist nur bedingt möglich. ANFO ist nicht wasserbeständig. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ohne weiteres jedoch auch auf andere in einem Gasstrom zu fördernde Sprengstoffe oder Sprengstoffkomponenten anwendbar, die im folgenden auch dem Begriff rieselfähiger Sprengstoff zugeordnet werden, obwohl sie für sich genommen von der Fachwelt nicht unmittelbar als "Sprengstoff" bezeichnet werden. Feste oxydierbare Anteile sind beispielsweise Aluminiumpulver, Aluminiumpulver enthaltende Mischungen, Ammoniumnitrat oder Holzmehl. Mineralölprodukte können beispielsweise Öl oder auch Dieselkraftstoff sein.
Der pumpfähige Sprengstoff weist bevorzugt eine Emulsionsmatrix, einen Emulsionssprengstoff, ein Water Gel, rieselfähigen Sprengstoff oder ein Gemisch der vorgenannten Stoffe auf. Die Emulsion ist ein Emulsionssprengstoff oder eine Emulsionsmatrix. Diese basieren auf Wasser-in-Öl-Emulsionen, die durch Emulgieren einer hochkonzentrierten Nitratsalzlösung mit Mineralöl entsteht. Zusätzlich können Zusatzstoffe wie beispielsweise Aluminium beigemischt sind. Diese Wasser-in-Öl-Emulsion wird zum zündfähigen Sprengstoff, indem in der Emulsion Gaseinschlüsse erzeugt werden bzw. die Dichte der Emulsionsmatrix gesenkt wird. Diese können entweder durch chemisch nicht aktive Zusatzstoffe, wie beispielsweise Micro-Hohlkugeln oder Zusatzstoffen mit poröser Oberflächen wie AN-Prills oder Aluminiumpulver, erzeugt werden. Gaseinschlüsse können jedoch auch durch chemisch aktive Zusatzstoffe wie das "chemische Gasen" erzeugt werden. Die so sensibilisierte Emulsionsmatrix wird dann als Emulsionssprengstoff bezeichnet. Emulsionssprengstoffe sind fließfähig und quasiflüssig (viskos), pumpfähig und können nicht pneumatisch gefördert werden. Sie weisen eine Dichte von 1,1 1 bis 1,3 auf - eine Änderung dieser Dichte ist möglich. Emulsionssprengstoffe sind wasserfest. Die Zugabe des gesamten oder eines Teiles des Brennstoffes zur Herstellung eines Sprengstoffes mit ausgeglichener Sauerstoffbilanz kann über die Emulsionsmatrix oder über die Ölzugabe in das Ammoniumnitrat erfolgen. Die Emulsionsmatrix kann vor Ort hergestellt werden (SMS = Site Mix System) oder als fabrikmäßig produzierte, fertige Emulsionsmatrix (RP = repumpable) eingesetzt werden. Water Gels sind sogenannte Slurry-Sprengstoffe bzw. Sprengschlämme, d.h. detonierbare Gemische aus Wasser, oxydierbaren Salzen und oxydierbaren Stoffen mit leicht- bis zähflüssiger bzw. körnig-breiiger bis gelatinöser Zustandsform.
Der breiförmige Sprengstoff ist ein Gemisch aus dem rieselfähigen Sprengstoff und dem pumpfähigen Sprengstoff. Ein solcher breiförmiger Sprengstoff kann bevorzugt ein sogenannter Heavy-ANFO-Sprengstoff sein. Hierbei kann das Mischungsverhältnis von rieselfähigem zu pumpfähigen Sprengstoff beliebig gewählt werden, bevorzugt 10:90 bis 90:10 betragen - es handelt sich um eine auf den Einzelfall des Anwendungsgebietes abgestimmte Mischung. Werden beispielsweise ANC/ANFO und Emulsionssprengstoffe gemischt, so kann dies in jedem beliebigen Verhältnis zueinander geschehen. Mischt man diese Komponenten im Verhältnis 80 zu 20, dann entsteht ein breiförmiger Heavy-ANFO Sprengstoff mit einer Dichte von etwa 1,0 kg/l und dieser Sprengstoff erhält durch den Anteil an Emulsion eine bessere, allerdings immer noch begrenzte Wasserfestigkeit.
Als bevorzugtes Beispiel für einen rieselfähigen Sprengstoff soll im weiteren der ANC-Sprengstoff herangezogen werden. Als bevorzugtes Beispiel für einen pumpfähigen Sprengstoff soll im weiteren der Emulsions-Sprengstoff bzw. die Emulsion herangezogen werden.
Als Mischbereich des rieselfähigen Sprengstoffs, beispielsweise des ANC-Sprengstoffes mit dem pumpfähigen Sprengstoffes, beispielsweise der Emulsion, ist der Bereich zu verstehen, in dem ANC-Sprengstoff und Emulsion zuerst miteinander in Kontakt kommen und in dem sie sich zu Heavy-ANFO Sprengstoff vermischen. Dieser Mischbereich kann ein Teilbereich einer Vorrichtung sein. Der Mischbereich kann jedoch auch ein Teilbereich des zu füllenden Hohlraums sein. Der Mischbereich kann an der Füllöffnung des Hohlraums angeordnet sein. Bei einem als vertikales Bohrloch ausgestalteten Hohlraum fällt der gemischte breiförniige Sprengstoff, beispielsweise der Heavy-ANFO Sprengstoff von dort in das Bohrloch und füllt dieses im Verlauf der Befüllung. Bei horizontalen Bohrlöchern wird der gemischte Heavy-ANFO Sprengstoff bevorzugt durch den Impuls der bei der Mischung zusammentreffenden Emulsion und des ANC-Sprengstoffs, so wie deren im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Bohrlochs ausgerichteten Strömungsrichtung nach der Durchmischung in das Bohrloch getragen und dieses befüllt. Durch Änderungen der Strömungsrichtung des gemischten Heavy-ANFO Sprengstoffs, beispielsweise durch Schwenken einer Vorrichtung, aus der der gemischte Heavy-ANFO Sprengstoff austritt, kann dieser innerhalb des Bohrlochs und insbesondere innerhalb eines nicht zylindrisch geformten Hohlraums gut verteilt werden. Ebenso kann der Nfischbereich an dem der Füllöffnung entferntesten Endpunkt des Hohlraums, beispielsweise dem Bohrlochtiefsten liegen. Von dort wird der gemischte Heavy-ANFO Sprengstoff durch den nachströmenden Sprengstoff in dem Hohlraum verteilt.
Der zu füllende Hohlraum ist jeder mit einer Sprengladung zu füllende Hohlraum. In der Regel ist dies ein Bohrloch in einem Grund. Dieses Bohrloch wird für die durchzuführende Sprengung in den Grund eingebohrt und hat in der Regel eine zylindrische Form. Grund ist hierbei die Bezeichnung der Oberfläche, die die Füllöffnung umgibt. Der Grund kann nahezu vertikal, nahezu horizontal oder in jeder sonstigen Orientierung verlaufen, je nachdem, in welchem Körper ein Hohlraum vorhanden ist und in welcher Lage und Ausrichtung sich die Füllöffnung befindet. Hohlräume können aber auch bereits existierenden hohle Räume im Grund sein, beispielsweise Spalten. Ein Hohlraum im Sinne der Erfindung kann auch eine Patronen oder ein sonstiges mit Sprengstoff zu füllendes Gefäß sein.
Die Füllöffnung des Hohlraums ist eine von außen zugängliche Öffnung, über die der Sprengstoff in den Hohlraum eingeführt werden kann. Bei einem Bohrloch ist dies der Bohrlochmund. Bei bereits bestehenden Hohlräumen kann dies eine bereits existierende Öffnung oder eine von außen für den Zugang zum Hohlraum speziell hinzugefügte Öffnung sein. Bei Patronen oder Gefäßen wird in der Regel eine nach dem Füllen zu verschließende Öffnung bereits bei der Herstellung der Patrone oder des Gefäßes vorgesehen.
Eine Vermischung von rieselfähigem Sprengstoff und pumpfähigem Sprengstoff unmittelbar an der Füllöffnung erfolgt immer dann, wenn der durch die Vermischung entstehende breiförmige Sprengstoff seine schlecht fließfähigen Eigenschaften erst an einem Ort entwickelt, wo er ohne zusätzlichen Förderaufwand in den Hohlraum eingebracht werden kann. Dabei kann der Beginn der Vermischung auch außerhalb der Füllöffnung sein, solange die vollständige Vermischung zu schlecht fließfähigem breiförmigem Sprengstoff erst an einer Stelle erfolgt, von der aus der breiförmige Sprengstoff ohne zusätzliche Fördermittel in den Hohlraum gelangt und diesen befüllt.
Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung entstehen beim Fördern und beim Laden des riesel- und pumpfähigen Sprengstoffes sowie des breiförmigen Sprengstoffes geringere mechanische Beanspruchungen als bei dem Schneckensystem des Standes der Technik. Im oder am Mischladefahrzeug ist damit bevorzugt kein fertiger Sprengstoff vorhanden und auch kleinere Bohrlochdurchmesser von weniger als 115 cm können mit einer Leistung von mehr als 100 kg/min, bevorzugt mehr als 150 kg/ min geladen werden. Außerdem können die Fahrzeuge mit geringeren Antriebsleistungen und einfacherer Mechanik gebaut und betrieben werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der rieselfähige Sprengstoff in einem Förderstrom gefördert und der pumpfähige Sprengstoff in den Förderstrom des rieselfähigen Sprengstoffes eingebracht. Bei breiförmigen Sprengstoffen bzw. Heavy-ANFO Sprengstoffen liegt der Anteil des rieselfähigen Sprengstoffes in der Regel höher als der des pumpfähigen Sprengstoffes. Da zudem der rieselfähige Sprengstoff in einem Gasstrom gefördert wird, während der pumpfähige Sprengstoff als pumpfähiger Stoff als solcher gefördert wird, wird ein bessere Durchmischung erzielt, wenn der bevorzugt volumenmäßig geringere pumpfähige Sprengstoff in den bevorzugt volumenmäßig größeren Förderstrom des rieselfähigen Sprengstoffes eingebracht wird. Hierbei wird der rieselfähige Sprengstoff bevorzugt mit einer hohen Geschwindigkeit durch den eingespritzten pumpfähigen Sprengstoffsstrom geblasen.
Der Förderstrom des rieselfähigen Sprengstoffes bzw. des ANC-Sprengstoffs ist bevorzugt ein Luft- bzw. Gasstrom, in dem der aus einzelnen Partikeln bestehende ANC-Sprengstoff gefördert wird. Der Förderstrom kann aber auch ein Rieselung, beispielsweise der beim Ausschütten des ANC-Sprengstoffs aus einem Behälter entstehende Materialstrom, sein, in die die pumpfähiger Sprengstoff eingebracht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der rieselfähige Sprengstoff und der pumpfähige Sprengstoff in getrennten Förderströmen gefördert, wobei zum Zeitpunkt des Vermischens des einen Förderstroms mit dem anderen ein Unterschied in der Fördergeschwindigkeit zwischen dem Förderstrom des rieslfähigen Sprengstoffs und dem Förderstrom des pumpfähigen Sprengstoffes besteht bzw. eingestellt wird. Beispielsweise wird bei einem rascher als die Emulsion strömenden Förderstrom des ANC-Sprengstoffs eine gute Vermischung mit der Emulsion erzeugt, indem die mit rascher Geschwindigkeit auf die Emulsion treffenden Partikel des ANC-Sprengstoffs den soliden Förderstrom der Emulsion aufteilen. Zudem entstehen durch den Geschwindigkeitsunterschied Turbulenzen in den Förderströmen, die eine gute Durchmischung unterstützen.
Als Zeitpunkt des Vermischens wird jeder Punkt verstanden, an dem Partikel des rieselfähigen Sprengstoffs auf den Förderstrom des pumpfähigen Sprengstoffes bzw. der Emulsion oder Teile der Emulsion auftreffen. Dies kann der Punkt des ersten Zusammentreffens von ANC-Sprengstoff und Emulsion sein. Es kann aber auch jeder weitere Punkt sein, an dem nicht gemischte Teilströme oder Teile der beiden Förderströme aufeinander treffen.
Ein Unterschied in der Fördergeschwindigkeit kann erzeugt werden, indem der Massenstrom des einen Förderstromes geringer ist, als der des anderen. Beispielsweise kann die Emulsion langsamer gefördert werden, als der ANC-Sprengstoff. Ein Unterschied kann weiter dadurch erzeugt werden, dass ein Förderstrom beschleunigt wird, indem er einer Querschnittsverengung unterzogen wird. Ebenso kann ein Unterschied in der Fördergeschwindigkeit erzeugt werden, indem ein Förderstrom durch Aufprall verlangsamt wird, indem er beispielsweise auf Objekte, insbesondere Prallplatten, gerichtet wird. Eine weitere Verlangsamung eines Förderstroms kann erzeugt werden, indem der Förderstrom einer Querschnittserweiterung unterzogen wird. Diese Möglichkeiten bestehen sowohl für den ANC-Sprengstoff als auch für Emulsions-Förderströme.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden der rieselfähige bzw. ANC-Sprengstoff und die Emulsion in getrennten Förderströmen gefördert werden, wobei zum Zeitpunkt des Vermischens die Förderrichtung des Förderstroms der Emulsion im Winkel zur Förderrichtung des Förderstroms des ANC-Sprengstoffs steht. Die unterschiedliche Förderrichtung führt dazu, dass die Partikel des ANC-Sprengstoffs auf die Emulsion auftreffen und diese Zerteilen, so dass eine größere Durchmischung erfolgt.
Die Förderrichtung des Förderstroms der Emulsion ist die Richtung, in die sich die Emulsion, bzw. Teile der Emulsion kurz vor dem Zeitpunkt des Vermischens bewegen. Dies kann die Flussrichtung eines aus einer Öffnung austretenden, geschlossenen Stroms von Emulsion sein. Es kann aber auch die Bewegungsrichtung einzelner Emulsionsteile sein, die sich im Mischbereich bewegen.
Ebenso ist die Förderrichtung des Förderstroms des ANC-Sprengstoffs die Richtung, in der die Partikel des ANC-Sprengstoffs kurz vor dem Zeitpunkt des Vermischens bewegt werden. Dies kann die hauptsächliche Richtung der in einem Gasstrom geförderten Partikel sein, kann aber auch die Richtung sein, die ein einzelnes Partikel vor dem Zeitpunkt des Vermischens hat.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein geschlossener Förderstrom des pumpfähigen Sprengstoffes bzw. der Emulsion aufgelöst. Durch eine Zerteilung eines geschlossenen Förderstroms kann die Mischung mit dem rieselfähigen Sprengstoff verbessert werden, da dieser in Zwischenräume des aufgeteilten Förderstroms eindringen kann und damit auch mit in der Mitte des Förderstroms der Emulsion geförderten Teilen der Emulsion gemischt wird.
Ein geschlossener Förderstrom ist der aus einer Öffnung austretende Materialstrom des pumpfähigen Sprengstoffes bzw. der Emulsion. Ein geschlossener Förderstrom kann aber auch ein Teilstrom eines aus einer Öffnung austretenden Materialstroms der Emulsion sein, der in einzelne Materialströme zerlegt wird, beispielsweise indem er an einem keilförmigen Element geteilt wird.
Eine Auflösung eines geschlossenen Förderstroms erfolgt, wenn dieser in eine Anzahl kleinerer Teilströme zerlegt wird oder in einzelne Teile, die nicht mehr in einem zusammenhängenden Strom fließen, zerteilt wird. Dies kann durch eine Düse erfolgen, die am Ende einer Förderleitung für die Emulsion angeordnet ist, und durch die der geschlossene Förderstrom zerteilt wird, beispielsweise in einem Sprühkegel versprüht wird. Weiter kann ein geschlossener Förderstrom durch ein Düsenblech am Ende einer Förderleitung für die Emulsion in eine Anzahl von Teilströmen zerteilt werden. Ebenso kann ein geschlossener Förderstrom durch Aufprall auf Objekte, beispielsweise ein Prallblech, aufgelöst und in einzelne Teile zerteilt werden. Auch kann ein geschlossener Förderstrom durch das Zusammentreffen mit einem anderen Strom, beispielsweise dem Förderstrom des ANC-Sprengstoffs, aufgelöst und in einzelne Teilströme und/oder Teile zerlegt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung verbleibt der Mischbereich während des Befüllens im Verhältnis zum Hohlraum am selben Ort. Auf diese Weise kann auf Maßnahmen verzichtet werden, die eine Verschiebung des Mischbereichs bewirken würden. Das Verfahren ist dadurch einfach durchzuführen.
Bei einem im Verhältnis zum Hohlraum ortsfesten Mischbereich wird der breiförmige Heavy-ANFO Sprengstoff an stets derselben Stelle gemischt und von dieser Stelle aus in dem Hohlraum verteilt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Mischbereich während des Befüllens im Verhältnis zum Hohlraum bewegt. So kann der Mischbereich zu Beginn des Befüllens in einem der Füllöffnung entfernten Endbereich des Hohlraums liegen, beispielsweise im Bohrlochtiefsten, und während des Befüllens, insbesondere in Abhängigkeit der zunehmenden Füllung des Hohlraums mit Heavy-ANFO Sprengstoff, in Richtung auf die Füllöffnung bewegt werden. Das Mischen der Emulsion und des ANC-Sprengstoffs und damit die Erzeugung von schlecht fließfähigem Heavy-ANFO Sprengstoff erfolgt dann an einem Ort, von dem der Heavy-ANFO Sprengstoff nicht mehr fortbewegt werden muss. Probleme beim Transport von Heavy-ANFO Sprengstoff, insbesondere das Haftenbleiben an Flächen oder der Einsatz hoher Transportenergien zur Förderung des schlecht fließfähigen Materials, treten bei dieser Ausgestaltung nicht auf.
Der Mischbereich wird im Verhältnis zum Hohlraum bewegt, wenn eine Vorrichtung, an deren Ende ANC-Sprengstoff und Emulsion voneinander getrennt austreten, zu Beginn der Befüllung mit diesem Ende in den Endbereich, beispielsweise das Bohrlochtiefste, gebracht wird. Die aus dem Ende austretenden Förderströme von Emulsion und ANC-Sprengstoff vermischen sich dann in diesem im Endbereich liegenden Mischbereich zu Heavy-ANFO Sprengstoff. Ist der Endbereich mit Heavy-ANFO Sprengstoff gefüllt, wird der Mischbereich vom Endbereich in Richtung auf die Füllöffnung bewegt, indem die Vorrichtung teilweise aus dem Hohlraum herausgezogen wird. So kann der Mischbereich im Bereich des noch nicht mit Heavy-ANFO Sprengstoff gefüllten Bereichs des Hohlraums gehalten werden und der Heavy-ANFO Sprengstoff in Schichten in den Hohlraum eingefüllt werden.
Ebenso wird der Mischbereich im Verhältnis zum Hohlraum bewegt, wenn eine Vorrichtung, in die der Mischbereich mindestens zum Teil eingegliedert ist und aus der vollständig oder teilweise gemischter Heavy-ANFO Sprengstoff aus einem Autrittende austritt, zu Beginn des Füllens mit dem Austrittende in den Endbereich gebracht wird und dann im Verhältnis zum Füllgrad des Hohlraums mit Heavy-ANFO Sprengstoff aus dem Hohlraum gezogen wird. Dies kann bei einer Vorrichtung erfolgen, die teleskopartig ausgebildet ist, so daß bei auf der Füllöffnung aufliegender Vorrichtung das Austrittende der Vorrichtung in Richtung auf die Füllöffnung zurückgefahren werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das Mischungsverhältnis von Emulsion und ANC-Sprengstoff während des Befüllens verändert. Der zu befüllende Hohlraum kann durch verschiedene Materialien oder Material-Schichten begrenzt sein, für deren optimale Sprengung unterschiedliche Zusammensetzungen von Heavy-ANFO Sprengstoff notwendig sind. So kann insbesondere der Feuchtigkeitsgrad innerhalb des Hohlraums unterschiedlich sein, so dass in feuchten Bereichen ein höherer Anteil an Emulsion für gute Sprengeigenschaften des Sprengstoffs notwendig ist, während in trockeneren Bereichen auch große Anteile von ANC-Sprengstoff ausreichen, um gute Sprengeigenschaften zu erzielen. Wegen der höheren Verspannung einer Sprengung im Bohrlochtiefsten kann die Notwendigkeit bzw. Neigung bestehen, im Bohrlochtiefsten einen Sprengstoff mit höherer Dichte und Leistung einzusetzen, während im oberen Teil einer Bruchwand der Sprengwiderstand wesentlich geringer ist und man daher aus wirtschaftlichen Gründen gerne mit einem Sprengstoff geringerer Leistung und/oder Dichte arbeitet. Deshalb eignet sich ein Emulsionssprengstoff bevorzugt als sogenannte Fußladung, während ANC/ANFO eine häufig bevorzugtere Oberladung darstellt, insbesondere wenn noch Wasser im Bohrlochtiefsten ansteht.
Als Mischungsverhältnis wird der prozentuale Gewichtsanteil der jeweiligen Komponente - Emulsion und ANC-Sprengstoff - an dem Gesamtgewicht der addierten Komponenten angesehen. Bei herkömmlichen Heavy-ANFO Sprengstoff liegt dieses Mischungsverhältnis bei 10-90 Gew. %, bevorzugt bei 20-30 Gew. %, Emulsionsmatrix bzw. Emulsionssprengstoff und 90-10 Gew.%, bevorzugt 80-70 Gew. %, ANC-Sprengstoff.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Hohlraum zunächst teilweise mit aus ANC-Sprengstoff und Emulsion gemischtem Heavy-ANFO Sprengstoff befüllt und daran anschließend mit ANC-Sprengstoff vollständig gefüllt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, tiefer im Hohlraum befindliche feuchte Bereiche mit Heavy-ANFO Sprengstoff zu füllen, um einen zündfähigen Sprengstoff zu erhalten, und trockene, obere Bereiche mit kostengünstigen ANC-Sprengstoff zu füllen, der in trockenen Bereichen auch ohne Beimischung von Emulsion zündet.
Ferner ist es in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, Teile des Hohlraums nur mit Emulsion zu füllen. Dies ist insbesondere bei besonders feuchten Teilbereichen des Hohlraums zweckmäßig, oder an Stellen wo eine besonders hohe Sprengkraft erzielt werden soll, die dann durch die höhere Dichte des Emulsionssprengstoffes erreicht wird.
Das zuvor genannte technische Problem wird des weiteren insbesondere durch eine Füllvorrichtung zum Füllen eines Hohlraums mit breiförmigem Sprengstoff gelöst die eine erste Förderleitung für einen ersten Förderstrom von rieselfähigem Sprengstoff, eine zweite Förderleitung für einen zweiten Förderstrom von pumpfähigem Sprengstoff und ein an eine Füllöffnung des Hohlraum anzusetzendes oder durch die Füllöffnung in den Hohlraum einzuführendes Verbindungselement zur Zusammenführung des ersten und des zweiten Förderstroms aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung werden die zu breiförmigem Heavy-ANFO Sprengstoff zu vermischenden Komponenten ANC-Sprengstoff und Emulsion voneinander getrennt in einer ersten Förderleitung und einer zweiten Förderleitung zu einer Füllöffnung des Hohlraums gefördert und erst dort oder sogar erst in dem Hohlraum durch ein Verbindungselement zusammengeführt. Dadurch wird der nur schwer fließfähige Heavy-ANFO Sprengstoff, der durch das beim Zusammenführen des ersten und des zweiten Förderstroms erfolgende Mischen von ANC-Sprengstoff und Emulsion entsteht, erst an der Füllöffnung des Hohlraums oder im Hohlraum erzeugt. Damit kann in einer derartigen Füllvorrichtung auf die aufwendigen Elemente, die zum Transport von Heavy-ANFO Sprengstoff benötigt werden, beispielsweise Transportschnecken, verzichtet werden.
Eine Förderleitung ist ein Bauelement, das zur Förderung des in ihr zu transportierenden Materials geeignet ist. Sie kann eine Rohrleitung, Schlauchleitung, ein Kanal oder ein sonstiges einen Massenstrom führendes Element sein. Insbesondere kann auch das Material der Förderleitung auf das zu fördernde Gut abgestimmt sein. Vorzugsweise sind die Förderleitung für Emulsion und ANC-Sprengstoff aus Kunststoff gefertigte Schläuche. Die Förderleitungen können aber auch aus Metall, insbesondere Aluminium, oder anderem, geeigneten Material sein.
Die getrennte Förderung von rieselfähigem und pumpfähigen Sprengstoff bzw. ANC-Sprengstoff und Emulsion, sowie die Möglichkeit, diese in Schläuchen zu fördern, führen dazu, daß bei der erfindungsgemäße Vorrichtung diese Komponenten von einer vom Hohlraum entfernten Lagerposition leicht zum Hohlraum gefördert werden können. Insbesondere beim Füllen einer Vielzahl von Bohrlöchern können die Förderleitung und das Verbindungselement leicht von Bohrloch zu Bohrloch getragen werden, ohne dass das verwendete Fahrzeug umgesetzt werden muß.
Das Verbindungselement dient der Zusammenführung des ersten und des zweiten Förderstroms an der Füllöffnung oder in dem Hohlraum. Dabei führt es den ersten und den zweiten Förderstrom derart zusammen, dass sich der ANC-Sprengstoff und die Emulsion an der Füllöffnung oder im Hohlraum zu Heavy-ANFO Sprengstoff vermischen. Das Verbindungselement kann ein Element sein, durch das die Förderströme in Leitungen durchfließen, wobei sie im Verbindungselement gemischt werden können. Das Verbindungselement kann aber auch jegliches Element sein, das die Förderleitungen zusammenhält und durch die Art des Zusammenhalten die Strömungsrichtung der Förderströme beim Vermischen beeinflußt. Bei paralleler, benachbarter Führung der ersten Förderleitung zur zweiten Förderleitung erfolgt dies bereits, wenn das Verbindungselement das Enden der ersten Förderleitung so mit dem Ende der zweiten Förderleitung verbindet, dass die aus den Enden austretenden Förderströme nebeneinander, in nahezu gleicher Strömungsrichtung austreten. Durch die Aufweitung der Förderströme, die durch das Austreten aus der Förderleitung erzeugt wird, treffen die Förderströme teilweise aufeinander und führen zu einer Vermischung von ANC-Sprengstoff und Emulsion. Die Vermischung kann unterstützt werden, indem die Enden derart miteinander verbunden werden, dass die austretenden Förderströme im Winkel aufeinander gerichtet sind. Die Vermischung von bevorzugt ANC-Sprengstoff und Emulsion findet bei einer derartigen Ausgestaltung der Füllvorrichtung außerhalb der Füllvorrichtung, beispielsweise im Hohlraum statt. Das Verbindungselement kann hierbei ein einfaches Band sein, das um die parallel und benachbart gehaltenen Enden der Förderleitungen zur Verbindung derselben gewickelt wird.
So verbindet das Verbindungselement in einer Ausgestaltung der Füllvorrichtung einen in Strömungsrichtung am Ende der ersten Förderleitung vorgesehenen ersten Auslass für ANC-Sprengstoff mit einem in Strömungsrichtung am Ende der zweiten Förderleitung vorgesehenen zweiten Auslass für Emulsion.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch dazu verwendet werden, lediglich Emulsion oder ANC-Sprengstoff in einen Hohlraum einzufüllen. Ebenso können in den Förderleitungen für Emulsion und ANC-Sprengstoff auch andere Komponenten gefördert werden, die im Hohlraum zu Sprengstoff vermischt werden. So kann in der ersten Leitung beispielsweise Aluminiumpulver aufweisende Mischungen gefördert werden, das im Hohlraum mit Emulsion aus der zweiten Förderleitung vermischt wird
In einer Ausgestaltung der Erfindung verläuft die zweite Förderleitung mindestens teilweise in der ersten Förderleitung. Dadurch kann der durch die Füllvorrichtung eingenommene Raum reduziert werden. So kann die Füllvorrichtung derart ausgelegt werden, dass sie auch in schmale Füllöffnungen, beispielsweise den Bohrlochmund eines engen Bohrlochs, eingeführt werden kann. Zudem tritt bei einer derartigen Anordnung der eine Förderstrom innerhalb des anderen Förderstroms aus, wodurch eine gute Mischung der Förderströme erzeugt wird. Abhängig von den Druckverluste, die durch die Querschnittsverengung der ersten Förderleitung entstehen, wenn die zweite Förderleitung in dieser geführt wird, kann durch entsprechend große Wahl des Durchmessers der ersten Förderleitung die zweite Förderleitung für die gesamte Füllvorrichtung innerhalb der ersten Förderleitung geführt werden. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung wird die zweite Förderleitung durch Verbindungselemente, insbesondere Stege, mindestens am Ende der ersten Förderleitung koaxial zu dieser gehalten. Das Verbindungselement kann aber auch als Rohr ausgestaltet werden, das an die erste Förderleitung angeschlossen wird und in die die zweite Förderleitung eingeführt wird.
Bevorzugt wird die Vermischung des ersten Förderstroms mit dem zweiten Förderstrom dadurch gesteuert, daß der in Strömungsrichtung am Ende der zweiten Förderleitung angeordnete zweite Auslass mindestens eine Düse aufweist. Durch eine Düse wird der zweite Förderstrom beschleunigt. Damit kann erreicht werden, dass der zweite Förderstrom beim Zusammentreffen mit dem ersten Förderstrom eine höhere Geschwindigkeit als dieser hat, bzw. ein bestehender Geschwindigkeitsunterschied kann erhöht werden. Dies ist deshalb von Vorteil, weil mit zunehmendem Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Förderströmen die Vermischung der Förderströme, insbesondere durch Turbulenzen und Aufspaltungsvorgänge der Förderströme, verbessert wird. Ferner kann eine Düse den zweiten Förderstrom am Auslass zerteilen, aufweiten oder in einzelne Teilströme zerlegen. Eine Auflösung eines soliden Förderstroms in einzelne Teilströme, bzw. einzelne Teile ist von Vorteil, weil dadurch der erste Förderstrom besser in den ersten Förderstrom eindringen und sich mit diesem vermischen kann.
Eine Düse ist jede Querschnittsverengung des Förderstroms. Außerdem ist jedes Element, das zu einer Aufweitung, Zerstreuung oder Zerteilung bzw. zu seiner (teilweisen) Richtungsänderung des Förderstroms führt als Düse geeignet.
Zur Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Förderstroms für rieselfähigem Sprengstoff und zu dessen Aufweitung, Zerstreuung oder Zerteilung kann auch die erste Förderleitung eine Düse aufweisen.
Das Vermischen der Förderströme kann im Hohlraum selbst, aber auch im Verbindungselement erfolgen. Hierzu weist das Verbindungselement in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Mischkammer für die Zusammenführung des ersten und des zweiten Förderstroms auf. Eine im Verbindungselement vorgesehene Mischkammer erlaubt es die Mischbedingungen unabhängig von dem zu füllenden Hohlraum immer gleich zu halten. So kann die Mischkammer für eine besonders günstige Zusammenführung der Förderströme ausgebildet sein. Je nach Form des zu füllenden Hohlraums kann eine Mischung der Förderströme im Hohlraum ineffizient sein, wenn beispielsweise der Hohlraum einen im Verhältnis zu den Querschnitten der Förderleitung sehr großen Querschnitt hat und die zu mischenden Förderströme nicht gut zusammengeführt werden. Besonders in einem solchen Fall ist es von Vorteil, wenn durch eine vordefinierte Mischkammer eine gleichbleibend gute Mischung der Förderströme erzeugt wird.
Eine Mischkammer ist ein Bereich, in dem die Förderströme aufeinandertreffen und miteinander vermischt werden. Die Mischkammer kann ein abgegrenzter Raum in dem Verbindungselement sein, der Zuleitungen für riesel- und pumpfähigem Sprengstoff sowie einen Auslass für die gemischten Förderströme aufweist. Die Mischkammer kann jedoch auch ein Teilbereich eines Elements sein, in dem die Förderströme zusammengeführt werden. So kann der Mischbereich Teil eines Rohrs sein, in dem der erste Förderstrom gefördert wird und in den durch eine Zuleitung die Emulsion eingeführt wird.
Die Mischung der Förderströme muß beim Verlassen der Mischkammer noch nicht vollständig abgeschlossen sein. So können die Förderströme in der Mischkammer des Verbindungselements zusammengeführt und teils vermischt werden, während die vollständige Mischung von riesel- und pumpfähigem Sprengstoff zu breiförmigem (Heavy-ANFO) Sprengstoff erst im Hohlraum abgeschlossen wird.
Um ein Anhaften des teilweise oder ganz gemischten Heavy-ANFO Sprengstoffs an Wänden der Mischkammer zu verhindern, kann diese mit geeigneten Materialien beschichten werden, die ein Anhaften des Heavy-ANFO Sprengstoffs verhindern. Bevorzugt wird ein Anhaften auch durch den Gas- bzw. Luftstrom des ANC-Sprengstoffes unterbunden.
Eine einfache Konstruktion wird erreicht, wenn der bereits beschriebene zweite Auslass in die Mischkammer mündet. In einem solchen Fall kann das Verbindungselement als einfaches Bauelement mit einem Innenraum, beispielsweise als Rohr, ausgebildet sein, in das der zweite Auslass, beispielsweise in Form einer Zuleitung, mündet.
Die Mischung in der Mischkammer wird bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verbessert, indem in der Mischkammer statische Mischer und/oder dynamische Mischer vorgesehen werden. Diese führen den sich miteinander vermischenden Förderströmen, bzw. dem vermischten Heavy-ANFO Sprengstoff Energie zu und ändern deren Strömungsrichtung. Damit werden die zu vermischenden Förderströme besser miteinander in Kontakt gebracht, so dass eine verbesserte Mischung erzielt wird.
Statische Mischer sind in der Mischkammer angeordnete Objekte, die einen Förderstrom behindern. Dies können von der Seite in die Mischkammer ragende Stäbe, Platten, Kegel oder sonstige die Strömungsrichtung des Förderstroms verändernde Elemente sein. Statische Mischer können auch Prallplatten sein, auf die ein Förderstrom, beispielsweise der zweite Förderstrom, auftrifft und an dieser Prallplatte in Teilströme, bzw. Teile zerlegt wird. Dynamische Mischer sind angetriebene Elemente, die nicht nur die Strömungsrichtung eines Förderstroms verändern, sondern in dieser Veränderung dem Förderstrom Energie zuführen, indem sie ihn beispielsweise in eine Richtung beschleunigen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Füllprozess einfacher durchgeführt werden, indem um das Verbindungselement eine von diesem abstehende Stützplatte vorgesehen ist. Insbesondere wenn das Verbindungselement durch eine Füllöffnung in den Hohlraum eingeführt wird, ist es von Vorteil, wenn die Position des Verbindungselements durch die Stützplatte, die auf der Umgebungsfläche des Füllöffnung aufliegt, gehalten wird. Dann braucht der Benutzer der Füllvorrichtung die Füllvorrichtung während des Füllprozesses nicht halten, was zu einer einfacheren Bedienbarkeit führt.
Eine Stützplatte kann jedes Element sein, dass geeignet ist, das Verbindungselement in seiner in die Füllöffnung eingeschobenen Position zu halten. Bei einer als Bohrlochmund ausgestalteten Füllöffnung wird die Stützplatte in der Regel eine meist runde Platte sein, die auf dem Füllöffnungsrand aufliegt. Eine Stützplatte kann aber auch aus Einzelelementen, beispielsweise Ständern bestehen, die die Füllvorrichtung in der Füllöffnung halten. So kann die Stützplatte beispielsweise ein Dreifuß sein.
Ein besonders guter Halt des Verbindungselements am Rand der Füllöffnung wird erreicht, wenn die Stützplatte Stützelemente, beispielsweise Stützfüße, aufweist. Die Stützelemente können derart ausgestaltet sein, dass sie gut in den die Füllöffnung umgebenden Grund eindringen. Beispielsweise können die Stützelemente kegelförmig sein. Das Verbindungselement kann bevorzugt besonders einfach von einem Operator von Bohrloch zu Bohrloch versetzt werden, ohne daß das Förderfahrzeug umgesetzt werden müßte.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Förderleitung für den rieselfähigen Sprengstoff an ein Fördergebläse und einen Behälter für Ammoniumnitrat (AN) bzw. rieselfähigen Sprengstoff oder ANC-Sprengstoff angeschlossen. AN-Prills bzw. ANC-Sprengstoff kann als aus einzelnen rieselfähigen Partikeln bestehender Stoff auf einfache Weise in einem Gasstrom transportiert werden.
Ein Fördergebläse ist ein Bauelement, das einen Gasstrom erzeugt, in dem die AN- bzw. ANC-Sprengstoff Partikel transportiert werden. Dies kann ein Gebläse oder eine Pumpe sein, aber auch der Auslass eines Druckbehälters oder einer Düse, die einen bestehenden Gasstrom beschleunigt.
Ein Behälter für ANC-Sprengstoff bzw. AN-Prills ist jede Aufbewahrungsform für ANC-Sprengstoff oder AN-Prills, von der aus die ANC-Sprengstoff Partikel bzw. AN-Prills in einen Gasstrom eingebracht werden können. Dies können geschlossene Behälter, teils offene Behälter oder Schüttung sein. Die Behälter können ortsfeste oder bewegliche Behälter sein. Beispielsweise kann der Behälter auf einem Fahrzeug montiert sein, so dass die AN-Prills oder der ANC-Sprengstoff zum Sprengort transportiert werden kann und mittels der Füllvorrichtung in den Hohlraum eingefüllt werden kann.
Bei einem durch einen Gasstrom gebildeten Förderstrom für rieselfähigen Sprengstoff ist das Verbindungselements derart ausgestaltet, dass es die Füllöffnung des Hohlraums nicht verschließt. Somit kann das in dem gemischten breiförmigen Sprengstoff, bevorzugt Heavy-ANFO, nicht eingebrachte Gas aus dem Hohlraum gut entweichen, ohne dass die vollständige Füllung des Hohlraums mit Sprengstoff durch Gaseinschlüsse behindert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Förderleitung für pumpfähigen Sprengstoff bzw. Emulsion an eine Förderpumpe angeschlossen, die an einen Mischer für Öl-Emulgator-Gemisch und wässriger Nitratsalzlösung angeschlossen ist. Die Emulsion wird als pumpfähiges Material am einfachsten mit einer Förderpumpe gefördert. Aus Sicherheitsaspekten ist es vorteilhaft, eine aus Öl-Emulgator-Gemisch und Nitratsalzlösung bestehende Emulsion erst unmittelbar vor dem Einbringen in die zweite Förderleitung mit einer Sensibilisierungskomponente bzw. einem Dichteregulierungsmittel zu vermischen. Durch Mischung der Komponenten Öl-Emulgator-Gemisch und Nitratsalzlösung entsteht eine Emulsionsmatrix, die nach Vermischung mit dem Dichteregulierungsmittel nach Ablauf einer Reaktionszeit einen Emulsionssprengstoff bildet. Damit in der zweiten Förderleitung kein zündfähiger Sprengstoff gefördert werden muss, wird deshalb die Mischung der Komponenten so durchgeführt, dass der zündfähige Emulsionssprengstoff erst bei der Mischung mit AN-Prills bzw. ANC-Sprengstoff oder sogar erst im Hohlraum entsteht.
Das Öl-Emulgator-Gemisch und die Nitratsalzlösung werden bevorzugt in Behältern gelagert, wobei diese Behälter ortsfest oder bewegbar sein können. Beispielsweise können diese Behälter auf einem Fahrzeug vorgesehen werden und von diesem am Sprengort mittels der Füllvorrichtung mit ANC-Sprengstoff vermischt und in einen Hohlraum eingefüllt werden.
Der pumpfähige Sprengstoff bzw. die Emulsion kann auch bereits gemischt in einem Behälter gelagert und ggf. auf einem Fahrzeug transportiert werden. Dadurch entfällt der Mischprozeß der Emulsion am Sprengort. Die Vorrichtung kann einfacher ausgestaltet werden, da keine Misch- und Dosierelemente für die Mischung der Emulsion vorgesehen werden müssen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 eine erste Füllvorrichtung im Querschnitt,
  • Fig. 2 eine zweite Füllvorrichtung im Querschnitt und
  • Fig. 3 die erste Füllvorrichtung und ein zum Füllen eingesetztes Füllfahrzeug im Querschnitt.
    • In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung gezeigt. Dargestellt sind eine erste Förderleitung 2, eine zweite Förderleitung 3 und ein im wesentlichen rohrartiges Verbindungselement 1. Die erste Förderleitung 2 ist mittels eines ersten Anschlusses 10 mit dem Verbindungselement 1 verbunden. Die zweite Leitung ist mittels eines Anschlusses 15 mit dem Verbindungselement 1 verbunden. Das Verbindungselement 1 weist einen rohrartigen Hauptkörper 17 auf, der zum Anschluß 10 hin abgewinkelt ist. Von dem Anschluss 15 führt eine Zuleitung 16 zu dem Hauptkörper 17, wobei die Zuleitung in dem Winkel des Hauptkörpers vorgesehen ist. Am Ende der Zuleitung 16 ist eine Düse 25 vorgesehen. Innerhalb des Hauptkörpers 17 bildet die Zuleitung 16 eine Muffe 18, die rechtwinkelig zur Strömungsrichtung des ANC-Sprengstoffs im Anschluß 10 ausgerichtet ist.
    In dem rohrartigen Hauptkörper 17 ist eine Mischkammer 4 vorgesehen. In dieser Mischkammer 4 sind als statische Mischer 20 Stäbe angeordnet, die vom Rand der Mischkammer 4 nach innen gerichtet sind. Diese Mischer 20 sind jedoch rein optional. Der rohrartige Hauptkörper 17 weist einen Auslass 5 auf.
    Die erste Förderleitung 2 führt zu einem nicht näher dargestellten Fördergebläse und einem Behälter für ANC-Sprengstoff. Die zweite Förderleitung 3 führt zu einem ebenfalls nicht näher dargestellten Mischer für Emulsion, gemischt aus Öl-Emulgator-Gemisch und wässriger Nitratsalzlösung.
    Um das Verbindungselement 1 und von diesem rechtwinkelig abstehend ist eine Stützplatte 40 angeordnet. Die Stützplatte 40 weist kegelartige Stützelemente 41 auf.
    Zum Füllen eines nicht näher dargestellten Hohlraums mit Sprengstoff wird das Verbindungselement 1 mit dem Auslass 5 in die Füllöffnung des Hohlraums eingeführt bis die Stützelemente 41 der Stützplatte 40 auf dem die Füllöffnung umgebenden Grund aufsitzen. Dabei sichern die Stützelemente 41 die Stützplatte 40 gegen Verschieben und stellen einen Abstand zwischen dem Grund und der Stützplatte 40 sicher, durch den Gas entweichen kann. Anschließend wird durch die erste Förderleitung 2 ANC-Sprengstoff und durch die zweite Förderleitung 3 Emulsion in den Hauptkörper 17 gefördert. In der Mischkammer 4 der Hauptkörpers 17 werden die Emulsion und der ANC-Sprengstoff vermischt. Durch die Anordnung der Muffe 18 treffen ANC-Sprengstoff und Emulsion erst aufeinander, wenn sie beide nahezu parallel innerhalb des Hauptkörpers 17 in der Mischkammer 4 nach unten strömen. Dabei verhindert die Muffe 18, daß die Emulsion durch den Förderstrom des ANC-Sprengstoffs an die Wandung des Hauptkörpers 17 gedrückt wird und dort verklebt. Durch die Düse 25 wird der Förderstrom der Emulsion kegelartig aufgeweitet, so daß er sich gut mit dem Förderstrom des ANC-Sprengstoffs vermischt. Die Vermischung wird weiter durch die Mischer 20 unterstützt, die die Mischung in der Mischkammer verwirbeln. Der aus ANC-Sprengstoff und Emulsion gemischte Heavy-ANFO Sprengstoff tritt durch den Auslass 5 aus.
    Fig. 2 zeigt unter Beibehaltung gleicher Bezugzeichen für gleiche Elemente ein Verbindungselement 1A, das über einen Anschluss 10 an eine erste Förderleitung und über einen Anschluss 15 an eine zweite Förderleitung angeschlossen werden kann. An den Anschluss 15 schließt sich eine Leitung 35 an, die durch den Hauptkörper 17 zu einem Auslass 7 führt. Der Auslass 7 weist eine Düse 26 auf. Der Hauptkörper 17 weist einen Auslass 6 auf.
    Zum Füllen eines nicht dargestellten Hohlraums wird das Verbindungselement 1A in eine Füllöffnung des Hohlraums gesteckt. Durch die Förderleitung 2 gelangt ANC-Sprengstoff in den Hauptkörper 17 und wird an dessen Auslass 6 ausgestoßen. Durch die Förderleitung 3 gelangt Emulsion in die Leitung 35 und wird von dieser durch die Düse 26 des Auslass 7 ausgestoßen. Die aus dem Auslass 7 austretende Emulsion und der aus dem Auslass 6 austretende ANC-Sprengstoff vermischen sich in dem Hohlraum zu Heavy-ANFO Sprengstoff. Dabei wird der Mischprozess durch die Aufweitung des Förderstroms der Emulsion an der Düse 26 unterstützt.
    Fig. 3 zeigt unter Beibehaltung gleicher Bezugszeichen für gleiche Elemente ein Füllfahrzeug 50, an das die erste Förderleitung 2, die zweite Förderleitung 3 und das Verbindungselement 1 angeschlossen sind. Zur Vermeidung von Wiederholungen soll im Folgenden lediglich der Aufbau des Füllfahrzeugs 50 beschrieben werden.
    Das Füllfahrzeug 50 trägt eine Anzahl von Behältern. Dies sind ein Behälter 51 für Öl-Emulgator-Gemisch, ein Behälter 52 für wässrige Nitratsalzlösung, ein Behälter 53 für Brennstoff, ein Behälter 54 für Aluminiumpulver sowie einen Behälter 56 für Amonniumnitrat-Prills. Durch den Behälter 56 führt eine Transportschnecke 57 zu einer Zellenradschleuse 58, die auf ein Ausblasrohr 59 aufgesetzt ist. Das Ausblasrohr 59 ist an einen Lufttransportschlauch 62 angeschlossen, an dessen anderem Ende ein Fördergebläse 55 angeordnet ist. An das Ausblasrohr 59 schließt sich die erste Förderleitung 2 an. Ferner ist an dem Füllfahrzeug 50 ein Durchlaufmischer 61 und eine Förderpumpe 60 vorgesehen, wobei sich an die Förderpumpe 60 die zweite Förderleitung 3 anschließt.
    Das Vebindungselement 1 ist in den Bohrlochmund 31 eines Bohrlochs 30 eingeführt.
    Zum Füllen des Bohrlochs 30 mit Sprengstoff wird am Füllfahrzeug durch Mischen von Brennstoff aus dem Behälter 53 und Ammoniumnitrat-Prills aus dem Behälter 56 in der Transportschnecke 57 ANC-Sprengstoff hergestellt. In dem Ausblasrohr 59 wird der durch die Zellenradschleuse 58 dosierte ANC-Sprengstoff in den durch die Förderpumpe 55 eingestellten Luftstrom eingebracht. Mit dem Luftstrom bildet er den Förderstrom des ANC-Sprengstoffs, der durch die Förderleitung 2 zum Verbindungselement 1 gefördert wird.
    Durch Mischen der Öl-Emulgator-Gemisch aus dem Behälter 51 mit der wässrigen Nitratsalzlösung aus dem Behälter 42 und dem Aluminiumpulver 54 im Durchlaufmischer 61 wird in diesem eine Emulsionsmatrix hergestellt. Diese Emulsionsmatrix wird mittels der Förderpumpe 60 durch die zweite Förderleitung 3 zum Verbindungselement 1 gefördert.
    Im Verbindungselement 1 werden Emulsion und ANC-Sprengstoff zu Heavy-ANFO Sprengstoff vermischt, der durch den Auslass 5 in das Bohrloch 30 eingebracht wird. Dabei ist der Durchmesser des Hauptkörpers 17 derart gewählt, daß er geringer ist als der Durchmesser des Bohrlochs, so daß das zur Förderung des ANC-Sprengstoffs verwendete Gas dem Bohrloch 30 gut entweichen kann und keine Gaseinschlüsse in dem Bohrloch 30 bildet.
    Mit dieser Vorrichtung kann Sprengstoff mit einer Fördergeschwindigkeit von 100 bis 200 kg/min in das Bohrloch gefördert werden. Dabei können auch Bohrlöcher mit nur 90 mm Durchmesser befüllt werden.
    Da der schwer zu fördernde Heavy-ANFO Sprengstoff erst in dem Hauptkörper 17 des Verbindungselements 1 gebildet wird, von wo er selbstständig in das Bohrloch eingeblasen wird, kann bei der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung auf aufwendige Fördervorrichtungen für Heavy-ANFO Sprengstoff verzichtet werden. Außerdem können kleinere Bohrlochdurchmesser befüllt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit wirtschaftlich.
    BEZUGSZEICHENLISTE
    1,1A
    Verbindungselement
    2
    Erste Förderleitung
    3
    Zweite Förderleitung
    4
    Mischkammer
    5
    Auslass
    6
    Auslass
    7
    Auslass
    10
    erster Anschluß
    15
    zweiter Anschluß
    16
    Zuleitung
    17
    Hauptkörper
    20
    statischer Mischer
    25
    Düse
    26
    Düse
    30
    Bohrloch
    31
    Bohrlochmund
    40
    Stützplatte
    41
    Stützelement
    50
    Füllfahrzeug
    51
    Behälter für Öl-Emulgator-Gemisch
    52
    Behälter für wässrige Nitratsalzlösung
    53
    Behälter für Brennstoff
    54
    Behälter für Aluminiumpulver
    55
    Fördergebläse
    56
    Behälter für Ammoniumnitrat-Prills
    57
    Transportschnecke
    58
    Zellenradschleuse
    59
    Ausblasrohr
    60
    Förderpumpe
    61
    Mischer
    62
    Lufttransportschlauch

    Claims (20)

    1. Verfahren zum Füllen eines Hohlraums (30) mit einem breiförmigen Heavy-ANFO Sprengstoff
      dadurch gekennzeichnet, dass
      ein rieselfähiger Sprengstoff, nämlich ein ANFO-Sprengstoff, und
      ein pumpfähiger Sprengstoff, nämlich ein Emulsionssprengstoff,
      in einem Mischbereich unmittelbar an einer Füllöffnung (31) des Hohlraums (30) zu einem breiförmigen Heavy-ANFO Sprengstoff, vermischt werden.
    2. Verfahren nach dem voranstehenden Anspruch,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der rieselfähige Sprengstoff in einem Förderstrom gefördert wird und der pumpfähige Sprengstoff in den Förderstrom des rieselfähigen Sprengstoffes eingebracht wird.
    3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der rieselfähige Sprengstoff und der pumpfähige Sprengstoff in getrennten Förderströmen gefördert werden und zum Zeitpunkt des Vermischens des einen Förderstroms mit dem anderen ein Unterschied in der Fördergeschwindigkeit zwischen den Förderströmen besteht.
    4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der rieselfähige Sprengstoff und der pumpfähige Sprengstoff in getrennten Förderströmen gefördert werden und zum Zeitpunkt des Vermischens des einen Förderstroms mit dem anderen die Förderrichtung des einen Förderstroms einen Winkel α zur Förderrichtung des anderen Förderstroms bildet.
    5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      ein geschlossener Förderstrom des pumpfähigen Sprengstoffes aufgelöst wird.
    6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Mischbereich (4) während des Befüllens im Verhältnis zum Hohlraum (30) am selben Ort verbleibt.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbereich (4) während des Befüllens im Verhältnis zum Hohlraum (30) bewegt wird.
    8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Mischungsverhältnis des pumpfähigen Sprengstoffes und des rieselfähigen Sprengstoffes während des Befüllens verändert wird.
    9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüchen,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Hohlraum (30) zunächst teilweise mit aus rieselfähigem Sprengstoff und pumpfähigem Sprengstoff gemischten breiförmigen Sprengstoff befüllt und daran anschließend mittels rieselfähigem Sprengstoff vollständig gefüllt wird.
    10. Füllvorrichtung zum Füllen eines Hohlraums (30) mit breiförmigem Heavy-ANFO Sprengstoff
      gekennzeichnet durch
      eine erste Förderleitung (2) für einen ersten Förderstrom von rieselfähigem Sprengstoff, nämlich ANFO-Sprengstoff
      eine zweite Förderleitung (3) für einen zweiten Förderstrom von pumpfähigem Sprengstoff nämlich Emulsionssprengstoff und
      ein an eine Füllöffnung (31) des Hohlraum (30) anzusetzendes oder durch die Füllöffnung (31) in den Hohlraum (30) einzuführendes Verbindungselement (1) zur Zusammenführung des ersten und des zweiten Förderstroms.
    11. Füllvorrichtung nach dem unmittelbar vorstehenden Anspruch,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die zweite Förderleitung (3) mindestens teilweise in der ersten Förderleitung (2) verläuft.
    12. Füllvorrichtung nach einem der vorstehenden, auf eine Füllvorrichtung gerichteten Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Verbindungselement (1) einen in Strömungsrichtung am Ende der ersten Förderleitung (2) vorgesehenen ersten Auslass für rieselfähige Sprengstoff mit einem in Strömungsrichtung am Ende der zweiten Förderleitung (3) vorgesehenen zweiten Auslass für pumpfähigen Sprengstoff verbindet.
    13. Füllvorrichtung nach dem unmittelbar vorstehenden Anspruch,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der zweite Auslass mindestens eine Düse (25, 26) aufweist.
    14. Füllvorrichtung nach einem der vorstehenden, auf eine Füllvorrichtung gerichteten Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Verbindungselement (1) eine Mischkammer (4) für die Zusammenführung des ersten und des zweiten Förderstroms aufweist.
    15. Füllvorrichtung nach dem unmittelbar vorstehenden Anspruch,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der zweite Auslass in die Mischkammer (4) mündet.
    16. Füllvorrichtung nach einem der beiden unmittelbar vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      in der Mischkammer (4) statische Mischer (20) und/oder dynamische Mischer vorgesehen sind.
    17. Füllvorrichtung nach einem der voranstehenden auf eine Vorrichtung gerichtete Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      um das Verbindungselement (1) eine von diesem abstehende Stützplatte (40) vorgesehen ist.
    18. Füllvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Stützplatte (40) Stützelemente (41) zur Abstützung der Stützplatte (40) an der Umgebungsfläche der Füllöffnung aufweist.
    19. Füllvorrichtung nach einem der voranstehenden auf eine Vorrichtung gerichteten Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die erste Förderleitung (2) für rieselfähigen Sprengstoff an ein Fördergebläse (55) und einen Behälter für rieselfähigen Sprengstoff angeschlossen ist.
    20. Füllvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Förderleitung (3) für Emulsion an eine Förderpumpe (60) angeschlossen ist, die an einen Mischer (61) für Öl-Emulgator-Gemisch und wässriger Nitratsalzlösung angeschlossen ist.
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