1leonkadende: Bohren und Sprengen

Bohren und Sprengen ist die kontrollierte Verwendung von Sprengstoffen und anderen Methoden wie Gasdruckpyrotechnik, um Gesteinsbrocken zu brechen. Sie wird am häufigsten im Bergbau, im Steinbruch und im Tiefbau wie Damm-, Tunnel- oder Straßenbau betrieben. Das Ergebnis des Gesteins wird häufig als Felsschliff bezeichnet.

Beim Bohren und Sprengen werden derzeit viele verschiedene Sprengstoffarten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Leistungseigenschaften verwendet. Sprengstoffe mit höherer Geschwindigkeit werden für relativ hartes Gestein verwendet, um das Gestein zu zertrümmern und zu zerbrechen, während Sprengmittel mit niedriger Geschwindigkeit in weichem Gestein verwendet werden, um mehr Gasdruck zu erzeugen und einen stärkeren Hebewirkung zu erzeugen. Zum Beispiel verglich ein Sprenghandbuch des frühen 20. Jahrhunderts die Auswirkungen von Schwarzpulver mit einem Keil und Dynamit mit der eines Hammers. ^[1] Die am häufigsten verwendeten Sprengstoffe im Bergbau sind auf ANFO basierende Gemische aufgrund niedrigerer Kosten als Dynamit.

Vor dem Aufkommen von Tunnelbohrmaschinen war das Bohren und Sprengen der einzige wirtschaftliche Weg, lange Tunnel durch hartes Gestein zu bohren, in dem ein Ausheben nicht möglich ist. Noch heute wird das Verfahren im Tunnelbau eingesetzt, etwa beim Bau des Lötschberg-Basistunnels. Die Entscheidung, ob ein Tunnel mit einer TBM oder mit einer Bohr- und Sprengmethode erstellt werden soll, umfasst eine Reihe von Faktoren. Die Tunnellänge ist ein Schlüsselproblem, das angegangen werden muss, weil große TBM für einen Felsentunnel hohe Kapitalkosten verursachen, aber da sie normalerweise schneller sind als Bohr- und Sprengtunnel, ist der Preis pro Meter Tunnel niedriger. ^[2] Dies bedeutet kürzere Tunnel neigen dazu, mit einer TBM weniger wirtschaftlich zu bauen, und werden daher normalerweise durch Bohren und Sprengen gebaut. Der Umgang mit den Bodenbedingungen kann sich auch erheblich auf die Wahl auswirken, da verschiedene Methoden für verschiedene Gefahren im Boden geeignet sind.

Geschichte [ edit ]

Die Verwendung von Sprengstoffen im Bergbau geht auf das Jahr 1627 zurück, ^[3] als Schießpulver anstelle von mechanischen Werkzeugen im ungarischen (jetzt) eingesetzt wurde Slowakische) Stadt Banská Štiavnica. Die Innovation verbreitete sich schnell in ganz Europa und Amerika.

Die Standardmethode für das Sprengen von Gesteinen bestand darin, ein Loch bis zu einer beträchtlichen Tiefe zu bohren und eine Schießpulverladung am weiteren Ende des Lochs abzuscheiden und dann den Rest des Lochs mit Lehm oder einer anderen weichen Mineralstoffsubstanz zu füllen, gut gerammt um es so dicht wie möglich zu machen. Ein Draht, der während dieses Vorgangs in das Loch gelegt wurde, wurde dann entfernt und durch einen Schießpulverzug ersetzt. Dieser Zug wurde durch ein langsames Streichholz gezündet, das oft nur aus mit Fett bestrichenem braunem Papier bestand und lange genug brennen sollte, um der Person, die es abfeuert, genügend Zeit zu geben, um einen sicheren Ort zu erreichen. ^[4] 19659002] Die Ungewissheit dieser Methode führte zu vielen Unfällen, und es wurden verschiedene Maßnahmen eingeführt, um die Sicherheit der Beteiligten zu verbessern. Einer bestand darin, den Eisendraht, durch den der Durchgang für das Schießpulver gebildet wird, durch einen aus Kupfer zu ersetzen. Eine andere war die Verwendung einer Sicherung. Diese bestand aus einem kleinen Schießpulverzug, der in eine wasserdichte Schnur eingelegt war, die gleichmäßig und gleichmäßig brannte. Dieser wurde später durch ein langes Drahtstück ersetzt, das zur Abgabe einer elektrischen Ladung zum Zünden des Sprengstoffs verwendet wurde. Der erste, der diese Methode für Unterwasserstrahlen einsetzte, war Charles Pasley, der sie 1839 einsetzte, um das Wrack des britischen Kriegsschiffes HMS Royal George das bei Spithead zur Versandgefahr geworden war, aufzubrechen. ^[4]

Eine frühe Hauptanwendung des Sprengens zum Entfernen von Gestein erfolgte im Jahr 1843, als der britische Bauingenieur William Cubitt 18.000 Pfund Schießpulver verwendete, um einen 400 Fuß hohen Kreidefelsen in der Nähe von Dover als Teil des Baus der South Eastern Railway zu entfernen . Etwa 400.000 Kubikmeter Kreide wurden in einer Übung verdrängt, die schätzte, dass das Unternehmen sechs Monate Zeit und 7.000 Pfund an Kosten eingespart hatte. ^[4]

Während des Bohrens und Sprengens war der Einsatz im vorindustriellen Bereich begrenzt Mal mit Schießpulver (etwa mit dem Blue Ridge Tunnel in den Vereinigten Staaten, erbaut in den 1850er Jahren), wurde es erst mit stärkerem (und sichererem) Sprengstoff wie Dynamit (patentiert 1867) sowie mit Bohrmaschinen entwickelt, dass sein Potenzial voll erkannt wurde.

Das Bohren und Sprengen wurde erfolgreich für den Bau von Tunneln in der ganzen Welt eingesetzt, insbesondere der Fréjus-Bahntunnel, der Gotthard-Bahntunnel, der Simplontunnel, die Jungfraubahn und sogar der längste Straßentunnel der Welt, Lærdalstunnelen, werden auf diese Weise gebaut .

1990 wurden in den Vereinigten Staaten 2,1 Milliarden kg Sprengstoff für gewerbliche Zwecke verbraucht (12 m ³ pro Kopf), was geschätzte 3,5 bis 4 Milliarden US-Dollar für Sprengarbeiten ausmachte. In diesem Jahr war die Sowjetunion mit einem Gesamtverbrauch von 2,7 Milliarden kg Sprengstoff führend (13 m ³ pro Kopf), und Australien hatte mit 45 m den höchsten Pro-Kopf-Sprengstoffverbrauch in diesem Jahr ^{. 3} pro Kopf. ^[5]

Verfahren [ edit

Eine Bohrmaschine während des Baus von Citybanan unter Stockholm für Bohrlöcher für Sprengstoffe

Wie der Name vermuten lässt Bohr- und Strahlarbeiten wie folgt:

In das Gestein werden mehrere Löcher gebohrt, die dann mit Sprengstoff gefüllt werden.

Durch die Sprengung des Sprengstoffs bricht das Gestein zusammen.

Schutt wird entfernt und die neue Tunneloberfläche wird verstärkt.

Wiederholung Diese Schritte bis zum gewünschten Aushub sind abgeschlossen.

Die Positionen und Tiefen der Löcher (und die Menge an Explosivstoff, die jedes Loch erhält) werden durch ein sorgfältig erstelltes Muster bestimmt, das zusammen mit dem richtigen Zeitpunkt der einzelnen Explosionen garantiert dass der Tunnel einen ungefähr kreisförmigen Querschnitt hat.

Während des Betriebs können Strahlmatten verwendet werden, um die Sprengung einzudämmen, Staub und Lärm zu unterdrücken, zum Verhindern von Fliegengestein und manchmal zum Richten der Sprengung. ^[6]^[7]