der einfluß des patronendurchmessers auf die sprengtechnik beim strecken- und stollenvortrieb

Rock Mechanics 6, 39--51 (1974)

© by Springer-Verlag 1974

Der Einfluf~ des Patronendurchmessers auf die Sprengtechnik beim Strecken- und Stollenvortrieb*

Von

H e i n z Wal ter W i l d

Mit 8 Abbildungen

(Eingegangen am i2. Dezember 1973)

Zusammenfassung - - Summary - - R~sum~

Der Ein[lufl des Patronendurchmessers au[ die Sprengtechnih beim Strecken- und Stollenvortrieb. W/ihrend sich in der Vergangenheit die Sprengtechnik den Belangen der Bohrtechnik uuterordnen mufgte, da ein mfglichst geringes Bohrloch- volumen angestrebt wurde, bieten die leistungsf~ihigen Bohreinrichtungen und die immer gr6f~er werdenden Querschnitte heute die Mfglichkeit, die sprengtechnischen Erfordernisse st~irker zu beriicksichtigen. Eine M/Sglichkeit der Verbesserung der Sprengtechnik bietet die Verwendung gr6t~erer Patronendurchmesser. Im Steinkoh- lenbergbau der Bundesrepublik Deutschland wurden eingehende Untersuchungen durchgeffihrt, um den Einfluf~ gr61~erer Patronendurchmesser auf die Bohrlochanzahl und die zeitlichen Einsparungen beim Bohren und Sprengen zu ermitteln. Beim Ubergang von 25- auf 40-mm-Patronen konnten Einsparungen an Bohrl6chern bis 50°/0 erzielt werden. Als Faustformel kann gelten, daf~ mit jedem Millimeter, um den der Patronendurchmesser ansteigt, eine Verringerung der Bohrlochanzahl um etwa 3 °/0 mfglich sein kann. Darfiber hinaus wurde festgestellt, daf~ der opti- \ male Patronendurchmesser querschnittsabMngig ist. Unterhalb 10 rn 2 Querschnitt ist der Anwendungsbereich yon Patronendurchmessern ~ 3 0 rnm. Zwischen 10 und 20 m "° Querschnitt sollte mit 30- oder 35-mm-Patronen gesprengt werden. Uber 20 m ~ Ausbruchsquerschnitt beginnt der Anwendungsbereich der 40-mm-Patronen, und fiber 40 m 2 Ausbruchsquerschnitt kfnnen bereits 50-mm-Patronen verwendet werden.

Die Verringerung der Bohrlochanzahl wirkt sich in einer zeitlichen Einspa- rung beim Bohren und Sprengen aus. Verschiedentlich verringerte sich der Zeit- aufwand beim Bohren und Sprengen um fast 50 °/0. Je grft~er die Abschlagl~nge ist, desto grft~er sind die zeitlichen Einsparungen, da eine Reihe yon Teil-Arbeitsvor- g~ingen bei der Bohr- und Sprengarbeit unabhfingig yon der Abschlagltinge ist. Voraussetzung ffir die Anwendung grft~erer Patronendurchmesser sind leistungs- f~ihige Bohreinrichtungen, da gr/Sgere Bohrlochdurchmesser nut schwierig mit Bohr- h~immern auf Bohrstfitzen zu bohren sin&

* Vortrag, gehalten beim 22. Geomechanik-Kolloquium im Oktober 1973 in Salzburg.

40 H . W . W i l d :

Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen zeigen eindeutig, dafg die Ver- wendung grSf~erer Patronendurchmesser zweifellos interessante M/Sglichkeiten bietet, ohne daf~ grdt~ere Investitionen erforderlich sind.

The In[luence o[ Cartridge Diameter on the Technique o[ Blasting [or Galleries. As blasting, in the past, had to be subordinated to the interests of drilling, as the aim was a borehole volume as small as possible, the present efficient drilling installations and the increasing road cross-sections offer the possibility to take the blasting-technical requirements more into consideration. One possibility of improving blasting methods is the use of greater cartridge diameters. Thorough investigations were carried out in the mines of the Federal Republic to enquire the influence of greater cartridge diameters on the number of boreholes and the time savings during drilling and blasting. By changing from 25- to 40ram cartridges, up to 50% boreholes could be saved. It can be taken as a thumb rule that a decrease in the number of boreholes by about 3 °/0 can be reached by each millimeter increase in the diameter of the cartridge. Besides, it was found that the optimum cartridge diameter depends on the cross-section of the gallery. In galleries with a section below 10 m e, cartridge diameters < 30 mm are to be used. For cross-sections between 10 und 20 m e, cartridge of 30- or 35ram dia. should be used for blasting. For gallery cross-sections above 20 m 2, 40ram dia. cartridges can be used and, for cross-sections above 40 m e, such with 50ram dia.

A reduction in the number of boreholes causes time savings in drilling and blasting. In various cases, the time requirements for drilling and blasting were reduced by nearly 50°/0. The greater the length of round of drill holes, the higher the time savings, as a number of partial working processes during drilling and blasting are independent from the length of the round of shots. A pre~requisite for using larger cartridge diameters are efficient drilling machines, as it is difficult to drill larger borehole diameters only with jack-hammers on jeck-legs.

The result of the investigations obtained so far shows clearly that, the use of larger cartridge diameters offers interesting possibilities of a rationalisation of drilling and blasting work without much investment.

L'in[luence du diam~tre de la cartouche sur Ia technique de l'utilisation des explosi{s pour les galeries et tunnels. Alors que dans le pass6 le travail ~t l'explosif a dtd subordonnd A la foration, dtant donnd qu'on aspirait au volume de trou ford minimal, les engins de rotation puissants actuels et les sections de galerie toujours plus grandes permettent de tenir compte, dans des proportions plus importantes, des exigences lides au travail ~t l'explosif. Une des possibilitds pour amdliorer ce travail consiste ~i utiliser des diamdtres de cartouche plus importants. Dans les mines de charbon de la R. F. A. on a procddd ~ des dtudes approfondies dans le but de ddterminer l'influence sur le nombre de trou de mine et le temps dconomisd dans la foration et le tir des diam~tres de cartouche plus importants. On est arrivd ~t rdaliser des dconomies sur les nombres de trou allant jusqu'~t 50°/0 en passant

40 mm ~ des cartouches dont le diamhtre initial dtait de 24 ram. On peut retenir comme rdgle gdndrale que, en augmentant d'un millimdtre le diam~tre d'une cartouche on peut obtenir une diminution du nombre total de trou de 3%. On a constatd d'autre part que le diamdtre optimal des cartouches est fonction de la section ~t creuser. Pour des sections infdrieures ~t 10 m 2 il faut prdvoir un diamhtre de cartouche de 30 mm. Quant aux sections entre 10 et 20 m e i l y a lieu de faire santer le massif par des cartouches dont le diamdtre varie entre 30 et 35 ram. A partir de 20 m e de section on peut employer des cartouches de 40 mm ~ et pour

Der Einfluf~ des Patronendurchmessers auf die Sprengtechnik 41

des sections au creusement des galeries supfrieures fi 40 m 2 on passe fi des diam&res de cartouche de 50 mm.

La diminution du nombre de trou de mine porte ses effets sur une &onomie dans le temps dans la foration et le tir. Dans certains cas le temps n4cessitd pour ces op&ations a 4t4 rdduit de pr6s de 500/0. Plus long le cycle importantes les dconomies de temps un certain nombre d'opdrations partielles dans la foration et le tit n'&ant pas fonction de la profondeur des trous. Pour forer les trous de dia- m&res plus importants l'emploi de matdriels de foration plus puissants est indis- pensable, en effet ces gros trous peuvent &re difficilement fords par des martaux sur poussoir.

Les r&ultats des &udes mendes jusqu'ici montrent clairement que l'utilisation de diam&res de cartouche plus importantes prfsente incontestablement des possi- bilit& intdressantes pour rationaliser davantage les travaux de foration et 5 l'explosif sans pour autant boliger l'exploitant ~t payer cette rationalisation par des investissements suppl~mentaires.

1. Gesichtspunkte fiir die Wahl des Bohrlochdurchmessers

Seit der Einftihrung der Sprengarbeit im Berg- und Stollenbau hat das Herstellen der Bohrl6cher zur Aufnahme der Sprengladung Bergleute und Stollenbauer vor erhebliche Probleme gestellt. Sowohl aus Gr/Jnden der Bohr- einrichtungen als auch des Bohrstahls und der Bohrschneiden war man be- strebt, die Durchmesser der Sprengbohrl6cher gering zu halten. Die friiher iiblichen Stahlschneiden verlangten sogar infolge des raschen Kaliberverschlei- ~es ganze Sfitze yon Bohrern mit verschiedenen L~ingen und Ausgangsdurch- messern. Es war nur nattirlich, dat~ die Belange der Sprengtechnik sich denen der Bohrtechnik v/511ig unterordnen muf~ten, ja sogar die Durchmesser der Sprengstoffpatronen sich den geringen Bohrlochdurchrnessern anzupassen hatten. Die Fortschritte auf dem Gebiet der Bohrtechnik, beginnend mit der Einftihrung yon Hartmetallschneiden, leistungsffihiger Bohrhfimmer his zu den heutigen Bohrwagen mit lafettengef/,ihrten Bohrhfimmern und Bohr- maschinen bieten heute die M6glichkeit, die Bohrtechnik st~irker an die sprengtechnischen Belange anzupassen, w~ihrend es in der Vergangenheit, zum Teil sogar noch heute, umgekehrt war. Es darf keineswegs vergessen werden, daf~ die Bohrarbeit kein Selbstzweck ist, sondern dal~ die Spreng- bohrl6cher ausschlief~lich und zu dem Zweck hergestellt werden, die Spreng- ladung aufzunehmen. Bohr- und Sprengarbeit mtissen daher stets gemein- sam betrachtet und optimal aufeinander abgestimmt werden.

Begtinstigt wurde die Verwendung kleinerer Bohrloch- und Patronen- durchmesser in der Vergangenheit durch die friiher in den Strecken und Stollen iiblichen kleinen Streckenquerschnitte. So waren im Steinkohlenberg- ban, abet auch im Erzbergbau und beim Stollen- und Tunnelbau, vorwiegend Patronendurchmesser von 22 und 25 mm in Gebrauch. Bei kleineren Strek- kenquerschnitten, etwa unterhalb 10 m 2, ist die Verwendung kleinerer Patro- hen- und Bohrlochdurchmesser in der Tat auch gerechtfertigt, denn mit den kleinen Patronendurchmessern ist bei kleinen Querschnitten eine g/instige Bohrlochverteilung und damit auch eine g/instige Sprengstoffausniitzung mit optimalen Vorgaben erreichbar. Es ist auffallend, dafg die erfolgreiche und

42 H.W. W i l d :

wirtschaftliche Verwendung yon Kleinkaliberpatronen, d .h . Patronen unter 30 mm Durchmesser, nur bei kleinen Streckenquerschnitten bekannt wurde (z. B. [1, 2, 3, 5, 11])*. Bei grSt~eren Streckenquerschnitten sind hingegen mit gr~5t~eren Patronendurchmessern eindeutig bessere Ergebnisse erzielt worden (z. B. [4, 6, 7, 8, 9, 10]). Diese Ergebnisse beschr~inken sich nicht auf Strecken und Stollen, sondern gelten auch ffir Sch~ichte.

2. Erfahrungen mit gr6f~eren Patronendurchmessern im Streckenvortrieb

Die bisherigen Erfahrungen mit gr6f~eren Patronendurchmessern lassen insbesondere folgende Vorteile erkennen:

- - geringe Bohrlochanzahl,

- - Zeitersparnis beim Bohren, Laden und Besetzen,

- - Vergr6f~erung der Bohrlochabst~inde dutch gr6f~ere Vorgaben,

- - gr6f~ere Sprengkraft der Ladungen,

- - gr6f~ere Wirtschaftlichkeit des Vortriebs.

Im Steinkohlenbergbau der Bundesrepublik Deutschland wurden zur ErMrtung dieser Vorteile, insbesondere der beiden ersten Kriterien, eingehende Untersuchungen vorgenommen. Obwohl in den Gesteinsstrecken im Jahre 1972 der mittlere Ausbruchsquerschnitt 17,6 m 2 betr~igt, sprengen 93 °/0 aller Vortriebe mit 25-mm-Patronen und nur 7 % mit Patronen yon 30 mm Durchmesser.

a) U n t e r s u c h u n g e n z u r V e r r i n g e r u n g d e r B o h r l o c h a n z a h l

Zu Beginn der Versuche wurde in einem Querschlag mit einem Aus- bruchsquerschnitt von 26,0 m 2 im Sandstein wechselweise mit 2S-ram- und

Tabellel. Bohr- und sprengtechnische Kennwerte einer Versuchsreihe mit 25-ram- und 40-ram- Patronendurchmessern

Patronendurchmesser 25 mm 40 mm

Bohrlochanzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 48,5 Bohrmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343,0 143,6 Gebohrte AbschlaglSnge (m) . . . . . . . . . 3,50 3,14 Erreichte AbschlagYinge (m) . . . . . . . . . . 3,41 3,11 Abschlagwirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . 97,5 99,0 Bohrl6cher/m 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,77 1,87 Bohrmeter/fm ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,77 1,78 Sprengstoffverbrauch (kg) . . . . . . . . . . . . 126,7 138,1 Spez. Sprengstoffverbrauch (kg/fm 3) . . . 1,39 1,71

mit 40-mm-Gesteinssprengstoff gesprengt. Die Ergebnisse einer solchen Ver- suchsreihe sind in Tabelle 1 angegeben.

* Die eingeklammerten Zahlen beziehen sich auf das Schrifttumsverzeichnis am Schlufg des Aufsatzes.

Der Einflug des Patronendurchmessers auf die Sprengtechnik 43

Bei einem Vergleich ist zu berficksichtigen, dag die Abschlagl/inge nicht gleich war und dag bei den Vergleichsversuchen mit 25-mm-Patronen der etwas st~irkere Sprengstoff Ammon-Gelit 1, mit 40-mm-Patronen hingegen

100

a =

SC

9 8 z.. . . . . t 3,77

\ \ N \ • !

8~ \ \ \ \ \ \

70 \ \ \ A/*9,5,-50% ~ 3 \ \ \

60 \ \ N \ \ \ \ \ \ E \ \ \ \ \ \ ~ N N X .. \ \ 2 \ \ N \ \ \ ' N \ \ \ \ \ \ \ \

" \ \ 1. \ \ \ - . . , , , . , ,

x x , 111] \ \ \ \ \ \

\ \ \ ~ • •

Abb. 1. Vergleich der Bohrlochanzahl und der Anzahl der Bohrl6cher/m 2 bei 25-ram- und 40-mm-Patronendurchmesser

Comparison of the number of boreholes with the number of boreholes/m 2 with cartridge diameters of 25 mm and 40 mm

Comparison du nombre de trous de mine et du nombre de trous de mine/m ~ pour des diam6tres de cartouche de 25 et de 40 mm

der schw~ichere Ammon-Gelit 2 verwendet wurde. Dennoch ist festzustellen, dag die Bohrlochanzahl und die Bohrlochanzahl pro Quadratmeter um fast genau 500/0 vermindert werden konnten (Abb. 1).

Nach diesen ermutigenden Ergebnissen wurden auf weiteren Gruben des westdeutschen Steinkohlenbergbaus Vortriebe unter Verwendung yon Sprengstoffpatronen von 40 mm Durchmesser eingerichtet. Auch hier waren entsprechende Einsparungen an Bohrl6chern festzustellen.

Von besonderem Interesse ist eine Versuchsreihe, die mit 25-ram-, 30-mm- und 40-mm-Patronendurchmessern im gleichen Vortrieb unter gleichen betrieblichen und petrographischen Bedingungen gesprengt wurde. Die wichtigsten Kennwerte sind in Tabelle 2 angegeben:

Ausbruchsquerschnitt 18,4 m ~- Abschlagl~inge 2,60 m

Sandschiefer und Sandstein

Die Verringerung der Bohrlochanzahl yon 25-mm- auf 40-mm-Patronen betrug 29 Bohrl6cher, also 44,6o/o. In Abb. 2 ist die Verminderung der An- zahl der Bohrl6cher graphisch dargestellt. Die Bohrmeteranzahl verringerte sich yon 169 auf 84,5, d. h. um 500/o.

Aufgrund dieser Versuche sowie der in verschiedenen Bergbaul~indern bekannten Ergebnisse lassen sich die Einsparungen an Bohrl6chern bei Ver- wendung grSf~erer Patronendurchmesser abschatzen. Als Faustformel kann gelten, daf~ mit jedem Millimeter, um den der Patronendurchmesser ansteigt,

44 H.W. W i l d :

Tabelle2. Kennwerte von Versuchsabschl~igen mit 25-ram-, 30-ram- und 40-mm- Patronendurchmessern

Patronendurchmesser

25 mm 30 mm 40 mm

Bohrlochanzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 48 36 Bohrmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 119,9 84,5 Bohrl6cher/m 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,53 2,61 1,96 Bohrmeter/fm 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,75 2,71 1,91 Sprengstoffverbrauch (kg, Ammon-Getit 2) . . . . . . 62,5 56,5 55,0 Spez. Sprengstoffverbrauch (kg/fm 3) . . . . . . . . . . . . 1,39 1,28 1,25 Spez. Sprengstoffverbrauch (kg/Bohrmeter) . . . . . . 0,37 0,47 0,65

eine Verringerung der Bohrlochanzahl um etwa 3 °/0 m6glich sein kann. Diese Faustformel hat sich inzwischen im Querschnittsbereich 15- -30 m 2 bei vielen

Bohrlochzohl 7O

60

5 0

30

20-

IO

B. A 0 20

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l I I 25 30 35

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/~O mm Potronengurchme~ser

Abb. 2. Verringerung der Bohrlochanzahl dutch Verwendung gr6i~erer Patronendurchmesser

Reduction of the number of boreholes by using larger cartridge diameters

Diminution du nombre de trous de mine par l'utilisation de diam~tres de cartouche plus importants

Sprengversuchen als anniihernd genau erwiesen. In Abb. 3 ist gestrichelt dargestellt, dat~ gr6t~ere Patronendurchmesser als 40 mm weitere Einsparungen bringen ktinnen, wenngleich irgendwo ein Opt imum erreicht wird, wo sich eine weitere Verringerung der Bohrlochanzahl in Hinblick auf die Verteilung des Sprengstoffs und der geforderten Stiickigkeit des Haufwerks nicht mehr lohnt.

Die Vorteile gr6f~erer Patronendurchmesser als 40 mm bieten sich insbesondere in Sch/ichten an, wo die Querschnitte zum Teil bis 100 m 2 grot~ sind. In der Sowjetunion wurden beim Schachtabteufen mit gutem Erfolg 45-mm-Patronen verwendet, wobei bei einem Schachtquerschnitt yon 57m 2 nut 44 Bohrl6cher ben6tigt wurden, wohingegen bei normalkalibrigem Sprengstoff rd. 110 BohrliScher erforderlich gewesen wiiren [9]. Im siidafri-

Der Einflut~ des Patronendurchmessers auf die Sprengtechnik 45

kanischen Schachtbau konnte durch Vergr6t~erung des Patronendurchmes- sers yon 32 mm auf 38 mm die Anzahl der Bohrl6cher urn fast 40°/0, n/im- lich yon 170 auf 105, verringert werden [61. In den USA werden in vielen

0

io

20. c

30 ,~

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~ 6O

80

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\ \

25 30 35 /,0 '5 50 5'5 60 Patronen ~ ~'mm]

Abb. 3. Gesch~itzte Einsparung an Bohrl6chern bei Verwendung gr6tgerer Patronendurchmesser Estimated saving of boreholes by the use of larger cartridge diameters

Economie estim4e de trous de mine par l'utilisation de diam&res de cartouche plus importants

Strecken und Stollen gr6t~eren Querschnitts, die mit Bohrwagen ausgertistet sind, Patronen yon 45 mm Durchrnesser, verschiedentlich sogar bis 51ram Durchmesser verwendet [10].

Der optimale Patronendurchmesser scheint demnach eindeutig quer- schnittsabh~ingig zu sein. Bei kleineren Querschnitten diirfte das Kleinkaliber-

mm 5O

P~fronen- I

[/TBS~BP / ~

60 / [

/ 20 J

0 10 20 Ausbruchquerschni?t

30 ~Om 2

Abb. 4. Abh~ingigkeit des Patronendurchmessers vom Ausbruchsquerschnitt Cartridge diameter as a function of the excavation section

Diamhtre de cartouche en fonction de la section au creusement

sprengen richtig und wirtschaftlich sein, wohingegen bei gr6f~eren Quer- schnitten die Sprengarbeit mit gr6tgeren Patronendurchmessern gtinstiger und wirtschaftlicher betrieben werden kann. In Abb. 4 ist in grober Ann/iherung

46 H.W. Wild:

der Versuch unternommen women, die Abhiingigkeit des Patronendurch- messers yore Ausbruchsquerschnitt darzustellen. Unterhalb 10 m 2 Querschnitt ist der Anwendungsbereich yon Patronendurchmessern ~ 3 0 ram. Zwischen 10 und 20 m 2 Querschnitt sollte mit 30-ram- oder 35-mm-Patronen gesprengt werden. Uber 20 rn 2 Ausbruchsquerschnitt beginnt der Anwendungsbereich der 40-mm-Patronen, und fiber 40 m s Ausbruchsquerschnitt - - dies trifft in der Regel ffir Sch~ichte zu - - kfnnen bereits 50-mm-Patronen verwendet werden.

Die Vorteile der Verwendung grof~kalibriger Sprengstoffpatronen, insbesondere die Vorteile beim Bohren, kfnnen allerdings nur dann ausgenutzt werden, wenn Bohrwagen mit lafettengeffihrten Bohrh~immern oder Bohr- maschinen eingesetzt werden. Bei Verwendung von 40-mm-Patronen betr~igt niirnlich der notwendige Bohrlochdurchmesser bereits 48 ram, den zu bohren

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20~ 5000

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25 30

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40ram Pc~tronendurchme~ser

Abb. 5. Bohrlochquerschnitte und Bohrlochvolumen bei verschiedenen Bohrlochdurchmessern

Sections and volume of boreholes with different borehole diameters

Sections et volumes de trous de mine en fonction de diam~tre de trous

mit Bohrh~immern auf Bohrstiitzen nur schwer mfglich sein diirfte. Wenn man das giinstigste Verh~iltnis Bohrloch/Patronendurchmesser mit 1,2 : 1 an- setzt, so ergeben sich die in Abb. 5 dargestellten Bohrlochquerschnitte und Bohrlochvolumen bei verschiedenen Bohrlochdurchmessern. So steigt z.B. bei 3 rn Bohrlochl~inge das auszubohrende Bohrlochvolurnen yon 2130 cm ~ bei Verwendung yon 25-mm-Patronen auf 5430 cm a bei 40-rnm-Patronen, d.h. um 153 °/0. Nur bei einer leistungsf~ihigen Bohreinrichtung ist das Her- stellen dieser gr/5tgeren Bohrlfcher zu bewerkstelligen, wenn man die Vor- teile der geringeren Bohrlochanzahl und die daraus sich ergebende zeitliche Einsparung an Bohrzeit nicht in Frage stellen will. Mit mechanisierten Bohr- ger~iten, die stets mit gleichem Andruck, gleichem Vorschub und hohem Luftdruck bohren, ist es hingegen nahezu unerheblich, ob der Bohrloch- durchmesser um 1--2 cm vergrff~ert wird.

In nahezu allen Fiillen konnte beobachtet werden, datg der Sprengstoff- verbrauch nicht oder nur geringffigig gestiegen ist. In einigen Fiillen war er


leicht riickl~iufig. Obwohl der Sprengstoff in weniger Bohrl/Scher geladen werden mutate, die Vorgaben rd. 1 in betrugen und die Sprengstoffs~iule viel-

Abb. 6. Hereingesprengtes Haufwerk bei Verwendung yon 40-mm-Patr0nen

Blasted muckpile with the use of 40 mm diameter cartridges

Ddblais dclatds dans le cas de l'emploi de cartouches de 40 nm £5

fach k/irzer war, blieb das Haufwerk stets geniigend kleinstiickig. Abb. 6 zeigt das hereingesprengte Haufwerk bei Verwendung yon 40-mm-Patronen.

Oohr/ochzah/

fi

7

6

5

4

3

2

0 25 30 35 ~Omm Patronendurchmesser

Abb. 7. Abh~ingigkeit der Bohrlochanzahl vom Patronendurchmesser

Number of boreholes as a function of the cartridge diameter

Nombre de trous de mine en fonction du diam&re de cartouche

In Tabelle 3 sind einige besonders typische Versuchsserien mit ihren Kennwerten angegeben und in Abb. 7 graphisch dargestellt. Die Darstellung zeigt eindeutig die Verringerung der Bohrlochanzahl bei gr/St~er werdendem Patronendurchmesser.

48 H . W . W i l d :

b) V e r r i n g e r u n g d e s Z e i t a u f w a n d e s f i i r d a s B o h r e n u n d S p r e n g e n

Die Ver r inge rung der Bohr lochanzahl wi rk t sich in einer zeitlichen Ein-

spa rung be im Bohren u n d Sprengen aus. In Abb. 8 ist die zeitliche Einspa- rung in e inem Querschlagvor t r ieb be im Obergang yon 2 5 - m m - auf 4 0 - m m -

P a t r o n e n nach Tabe l le i angegeben. Der Z e i t a u f w a n d fiir die Bohrarbe i t

verr ingerte sich u m 55,5 °/0, fiir das Sprengen u m 36,3 °/0 u n d insgesamt be im

Tabelle3. Versuchsser ien mit ve r sch iedenen P a t r o n e n d u r c h m e s s e r n

Ausbruchs- querschnitt m ~

Gestein Bohrlochanzahl bei Bohrlochanzahl/m 2 bei

25 mm 30 mm 35 mm 40 mm 25 mm 30 mm 35 mm 40 mm

1 0 , 6 Schieferton 63 - - 40 - - 5,61 - - 3,67 - - 12,0 Sandstein 87 - - 46 - - 7,25 - - 3,72 - - 1 8 , 4 Schieferton 65 48 - - 36 3,53 2,61 - - 1,96

Sandschiefer 2 0 , 7 Sandschiefer 70 - - - - 42 3,38 - - - - 2,02

Sandstein 21,7 Sandstein 80 - - - - 50 3,06 - - - - 1,94 21,7 Sandstein 98 - - - - 54 3,77 - - - - 2,07 21,7 Sandstein 98 - - - - 48,5 3,77 - - - - 1,87

Bohren u n d Sprengen u m 47,8 °/0. In anderen Versuchsbetr ieben w a r e n ~ihn- liche E i n s p a r u n g e n an Betriebszeit fiir das Bohren, Laden u n d Besetzen ge- messen worden . Die gr6t~ten E i n s p a r u n g e n t ra ten bei l angen Abschl~igen auf,

350

30D

25(}.

200.

~ I50.

IDO.

50-

Gesamtbohrzeit ohne R~isten

195

Gesamtzeit f~r Schiel~en

{ Laden, Besetzen, Verdritlen, Abt un, W&r tezeit 1

127

322 Gesamtzeit \ ' ¢ " \ I f i ir Bohren I uod - - . SchieAen " " " "~ -,,~-~¢a=t'~°l, \ \ \ \ \ \

\ \ \ \ \ \ \ \ \ 168

\ \ N \ \ \ \ \ \ \ \ \

N \ \ \ \ \ \ \ % \ \ N \ \ \

Abb. 8. Vergleich der Bohr- und Sprengzeiten bei 25-mm- und bei 40-mm- Patronendurchmesser

Comparison of the times for drilling and blasting with cartridge diameters of 25 mm and 40 mm

Comparison des temps de foration et de tir dans le cas des cartouche de 25 et de 40 mm 25

die ger ingsten bei k le inen Abschl~igen. Dies wi rd verst~indlich, w e n n m a n sich vor Augen halt , dat~ eine ganze Reihe yon Arbeitsvorg~ingen hinsichtl ich ihrer Ze i tdaue r unabh~ingig yon der Abschlagl~inge ist. Dies gilt be im Spren- gen z .B. fiir das Fer t igmachen der Schlagpatrone, das Besetzen der Bohr-

Der Einflufl des Patronendurchmessers auf die Sprengtechnik 49

16cher, das Herstellen des Ziindkreises, das Sperren der Sprengstelle, die Wartezeit nach dem Sprengen, das 121berpriifen der Sprengstelle vor der Frei- gabe und das Abtreiben der Ortsbrust. Beim Bohren ist z. B. das Riisten des Bohrwagens und das Umsetzen von Bohrloch zu Bohrloch ebenfalls hinsicht- lich der Zeitdauer unabhfingig von der Abschlaglfinge.

Tabelle4. B o h r - und S p r e n g z e i t e n m e h r e r e r V o r t r i e b e m i t v e r s c h i e d e n e n P a t r o n e n d u r c h m e s s e r n u n d A b s c h l a g l S i n g e n

V o r t r i e b 1: Ausbruchsquerschnitt 21,7 m 2 Abschlagl~inge 3,0/3,50 m Sandstein

25-mm-Patronen 40-mm-Patronen Einsparung

Gesamtbohrzeit (min) . . . . . . . . . . . . . 195 87 55,5% Gesamtzeit fiir Sprengen (rain) . . . . . . 127 81 36,3%

(Laden, Besetzen, Kuppeln, Ziinden, Wartezeit)

Gesamtzeit far Bohren und Sprengen (min) . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 168 47,8%

V o r t r i e b 2: Ausbruchsquerschnitt 20,7 m ~ Abschlagl~nge 2,2 m Sandstein


Gesamtbohrzeit (rain) . . . . . . . . . . . . . 75 44 40,6% Gesamtzeit fiir Sprengen (rain) . . . . . . 72 56 22,2%

(Laden, Besetzen, Kuppeln, Ziinden, Wartezeit)

Gesamtzeit f/Jr Bohren und Sprengen (min) . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 100 31,9%

V o r t r i e b 3: Ausbrnchsquerschnitt 10,6 m z Abschlaglfinge 2,0 m Schieferton


Gesamtbohrzeit (rain) . . . . . . . . . . . . . 100 67 33,0% Gesamtzeit fiir Sprengen (min) . . . . . . 45 36 20,0%

(Laden, Besetzen, Kuppeln, Z/.inden, Wartezeit)

Gesamtzeit for Bohren und Sprengen (rain) . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 103 28,9%

In Tabelle 4 sind fiir die Vortriebe mit verschiedenen Abschlagl~ingen und Verwendung yon grtitgeren Patronendurchmessern die Zeiteinsparungen ffir das Bohren, das Sprengen sowie insgesamt angegeben.

Die Zeiteinsparung in Prozenten beim 13bergang auf gr6f~ere Patronen- durchmesser fiir das Bohren und Sprengen in Abhfingigkeit yon der Ab-

Rock Mechanics, Vol. 6/1 4

50 H.W. Wild:

schlagl~inge ist in Abb. 9 dargestellt. Je gr6t~er die Abschlagl~inge gew~ihlt wird, desto mehr wirken sich die Vorteile der Verwendung grof~er Patronen-

E/n~p~run~l 60

r 0

50

2O

111-

O. o 2,0 2,5 " 3,0 3,5m

Ab¢ch/~glEmge

Abb. 9, Zeiteinsparung fiir Bohren und Sprengen in AbMngigkeit yon der Abschlagliinge beim Obergang auf gr6t~ere Patronendurchmesser

Saving of time for drilling and blasting as a function of the length of lifts when changing over to larger cartridge diameters

Temps dconomisd pour la foration et le tir en fonction de la profondeur de trou en passant fl des diam&res de cartouche plus importants

durchmesser zeitlich aus. Bei Abschlaglfingen yon 3,3--3,5 m betrugen die Einsparungen an Bohr- und Sprengzeit in der Regel bis zu 500/0.

3. Ausblick

Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen zeigen eindeutig, daf~ die Verwendung gr61~erer Patronendurchmesser zweifellos interessante M6glich- keiten bietet, die Bohr- und Sprengarbeit rationeller zu gestalten, ohne daf~ gr~5t~ere Investitionen erforderlich sind. Die heute in den Strecken, Tunneln und Schfichten 6iblichen Querschnitte bieten die M6glichkeit, gr6f~ere Patro- nendurchmesser mit Erfolg einzusetzen. Die leistungsf~ihigen Bohraggregate, die heute zur Verfiigung stehen, lassen die Vergr6gerung des Bohrlochdurch- messers ohne wesentliche Einschriinkung des Bohrfortschrittes zu. Aus diesen Uberlegungen heraus muff die Bohrtechnik heute an die Sprengtechnik ange- paf~t werden, wenngleich sich jahrhundertelang die Sprengtechnik aus guten Griinden der Bohrtechnik unterordnen muf~te. Heute ist die Verwendung kleiner Patronendurchmesser in grof~en Querschnitten beim Einsatz modern- ster Bohrmaschinen nicht mehr vertretbar und auch nicht mehr notwendig. Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen zeigen eindeutig, dag die Ver- wendung gr6t~erer Patronendurchmesser interessante M6glichkeiten bietet, die Bohr- und Sprengarbeit in den Vortrieben rationeller und wirtschaftlicher zu gestalten.


L i t e r a t u r

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Anschrift des Verfassers: Bergwerksdirektor Dr.-Ing. Heinz Walter Wil d, Rel- linghauser Straige 1, D-4300 Essen, Bundesrepublik Deutschland.