DE2023055A1

DE2023055A1 - Schlagwettersichere Sprengpatrone

Info

Publication number: DE2023055A1
Application number: DE19702023055
Authority: DE
Inventors: Jean Goliger; Roland Paban; Roger Thiard; Poudrerie Nationale De Vonges
Original assignee: Celtite SA; Etat Francais
Current assignee: Celtite SA; Etat Francais
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1971-04-15
Also published as: FR2044170A5; DE2023055C3; DE2023055B2; BE750042A; LU60878A1; GB1285134A

Description

Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Straße 14

Patentanwalt Telefon (06151) 62928

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt An das ' Telegramme: inventron

Deutsche Patentamt

München 2
Zweibriickenstr. 12

Ihr Schreiben Mein Zeichen E 125 ^T°9 11 . 5 . 70

'Pat entanmeldung

Anmelder: ETAT I¹HANOAIS, vertreten durch Ministre des Armees, Paris (Frankreich) und Ia Oeltite S.A.d'Explosifs Industrieis

Schlagwettersichere Sprengpatrone

Die Erfindung bezieht sich auf schlagwettersichere Sprengpatronen mit axial verlaufender detonierender Zündschnur und auf neuartige Sprengstoffmischungen für solche Sprengpatronen,

Sprengstoffe können bekanntlich lose eingesetzt werden, aber häufig ist es erforderlich, sie in Patronenform zu verpacken und zwar aus Sicherheits- oder Bequemlichkeitsgründen. Bis heute sind zahlreiche unterschiedliche Patronentypen bekannt geworden. Im allgemeinen handelt es sich um zylindrische Patronen aus Papier oder Kunststoff, die mitunter Mantelform aufweisen. Der in solchen Sprengpatronen benutzte Sprengstoff hat aber einen Selbsterregungskoeffizienten, der im allgemeinen in der Grosse einiger Zentimeter liegt. Es ist daher nicht möglich, die Sprengpatronen weiter voneinander entfernt anzuordnen. - In allen Fällen ist es auch erforderlich» einen Patronendurchmesser zu wählen, der mindestens gleich dem kritischen Durchmesser ist.

Es wurde daher vorgeschlagen, Sprengpatronen zu verwenden,

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die eine seitlich angeordnete detonierende Zündschnur besitzen. Der Wirkungsgrad des Sprengstoffes und die übertragung der Detonation verschlechtern sich aber durch eine derartige Anordnung.

Die Erfindung setzt sich demgegenüber unter dem allgemeinsten Gesichtspunkt eine Sprengpatrone mit axial verlaufender detonierender Zündschnur zum Ziel, wodurch es ermöglicht wird, die einzelnen Sprengpatronen weit voneinander entfernt anzuordnen und einen Sprengpatronendurchiaesser zu wählen, der kleiner als der kritische Durchmesser ist, wobei ein guter Bxplosionswirkungsgrad und eine gute Zünditlbertragung gewährleistet bleiben.

Wie eingangs erwähnt, bezieht sich die Erfindung speziell auf schlagwettersichere Sprengpatronen. Bei der Kolilegewinnung im Untertagebau wird bekanntlich Sprengstoff eingesetzt, um die Kohle abzusprengen oder Gänge im Gestein oder in der Kohle anzulegen. Der Sprengstoff wird hierzu in Patronenform benutzt, und die Patronen werden in SprengboJarungen angeordnet, deren Lage, Länge, Durchmesser und Ladung so bestimmt sind, dass die gewünschte Sprengwirkung erreicht wird. In Schlagwetter- oder staubführenden Gruben ist aber nur der Einsatz von Sprengpatronen erlaubt, die als "schlagwettersicher mit verbesserter Deckschicht" bezeichnet werden und die Explosionsversuchen unterzogen worden sind um zu prüfen, ob bei der Detonation keine Schlagwetter- oder Staubexplosion ausgelöst wird, wobei aber die Detonation selbst gut übertragen v/erden muss.

Sprengpatronen, die diese Anforderungen erfüllen, gibt es bisher in zwei Arten.

a) eine erste Art umfasst zylindrische Patronen aus Papier oder Kunststoff, welche einen Sprengstoff enthalten,

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dessen Zusammensetzung aus eigentlichem Sprengstoff, Sensibilisator und Kühlmittel derart gewählt ist, dass die Detonation nicht in eine Schlagwetter- oder staub-• führende Atmosphäre durchschlägt;

Id) eine aweite Art umfasst Sprengpatronen, welche von zwei koaxialen Zylindern aus Papier oder Kunststoff gebildet werden. Im inneren Zylinder befindet sich hierbei ein Sprengstoff, und im Raum zwischen den beiden Zylindern, welcher die Holle einer Schutzhülle bildet, befindet sich ein Kühlmittel. Der im inneren Zylinder in üblicher Form gepackte Sprengstoff würde einer Überprüfung auf Schlagvetterzündung nicht standhalten; durch die Einpackung in ein Kühlmittel, z.3. Natriumchlorid in einem zweiten äusseren Zylinder entsteht aber eine Schutzschicht, welche eine ausreichende Schlagwettersicherheit gewährleistet.

Beide Patronenarten weisen aber Nachteile auf. Der in Sprengpatronen der ersten Art befindliche Sprengstoff darf nicht zu empfindlich sein, um bei der Detonation nicht auf das Schlagwetter durchzuzünden, er muss aber ausreichend empfindlich sein, um die Detonation durch Selbsterregung auf die nächstfolgende Sprengpatrone übertragen zu können. Diese beiden widersprüchlichen Forderungen führen zu beträchtlichen Einschränkungen bei der Auswahl möglicher Sprengstoffmischungen und begrenzen diese Wahl auf Sprengstoffe relativ geringer Lexstungsfähigkeit. Das Kühlmittel, welches verhindert, dass die Detonation auf das Schlagwetter durchzündet, spielt ja bei derartigen Patronen keinerlei Rolle bei der Explosion, während es sich aber in ausreichender Menge im bpreng&toff befinden muss, um den Effekt des Sensibilisators zu neutralisieren. -

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Bei der zweiten Art von Sprengpatronen ist hingegen als llachteil zu "befürchten, dass eine örtliche Verdichtung des Kühlmittels in der Schutzhülle eintritt. Die Dicke des Kühlmittels ist ja relativ gering, um die Sprengleistung der Patrone nicht zu sehr zu vermindern. Durch' diese Ver- · dichtung des Kühlmittels können Leerzonen auftreten, die nicht schlagwettersicher sind, und über welche die Sxplosion im inneren Zylinder auf das Schlagwetter durchzünden könnte.

Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung eine schlagwettersichere Sprengpatrone mit axial verlaufender detonierender Zündschnur vor, bei der die detonierende Zündschnur in einem inneren Hohlzylinder untergebracht ist und bei der zwischen dem inneren und einem äusseren Hohlzylinder, die an ihren Enden durch ringförmige Stopfen verbunden sind, ein schlagwettersicherer Sprengstoff auf der Basis von Ammoniumnitrat eingefüllt ist, der als Sensibilisator Nitroglyzerin oder eine Mischung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit enthält und als Kühlmittel natriumchlorid oder Natriumbicarbonat, wobei die Gehalte an Sensibilisator und an Kühlmittel entsprechend einer Zone gewählt sind, welche durch Grenzlinien C. _f Cp, C, in Zweistoff schaubildern gemäss den Figuren 1 und 2 abgegrenzt ist.

In diesem Rahmen haben sich als vorteilhaft erwiesen: ein Sprengstoff, der aus 49$ Ammoniumnitrat, 5$ Nitroglyzerin, 40$ Natriumchlorid und 6$ Korkmehl (alle Angaben in Gewichtsprozent) besteht; eine andere Sprengstoffzusammensetzung aus 54/0 Ammoniumnitrat, 5$ Nitroglyzerin, 35$ Natriumchlorid und 6$ Korkmehl, drittens eine'Mischung aus 66,5$ Ammoniumnitrat, 3,5$ Nitroglyzerin, 35$ Natriumchlorid und 6$ Korkmehl. Y/eiter werden Mischungen vorgeschlagen, die Trinitrotoluol als Sensibilisator enthalten, und zwar einerseits mit

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61$ Ammoniumnitrat, 5$ Trinitrotoluol, 30$ natriumchlorid und 4$ Holzmehl und andererseits mit 53$ Ammoniumnitrat, 6,5$ Trinitrotoluol, 36$ natriumchlorid und 4,5$ Holzmehl.

In einer speziellen Ausführungsform schlägt die Erfindung vor, mehrere Sprengpatronen auf einer detonierenden Zündschnur zu einem Sprengsatz aufzureihen. Zwischen den einzelnen Patronen können Distanzstücke angeordnet sein.

Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen auf. So muss der Sprengstoff lediglich der einen Bedingung genügen, dass nämlich die Sprengpatrone mit detonierender Zündschnur die Detonation nicht auf das Schlagwetter durchzündet, da ja die detonierende Zündschnur selbst die übertragung der Detonation von einer Patrone zur anderen sicherstellt. Das gestattet die Benutzung von Sprengstoffmischungen mit einem geringeren Sensibilisatorgehalt, die dadurch auch weniger Kühlmittel benötigen, woraus sich eine stärkere Sprengleistung und ein geringerer Preis ergeben. Es lassen sich selbst Sprengstoffe einsetzen, die bei herkömmlicher Patronenabfüllung dem Sprengwirkungstest nicht genügen würden, weil die Detonation nicht ausreichend von einer Patrone zur anderen weitergegeben wird. Ausserdem kann der oben aufgezeigte Effekt einer unzureichenden Wirkung einer Kühlmittelschutzhülle nicht auftreten.

Vor allem ist es auch nicht erforderlich, die Sprengpatronen auf der Zündschnur in wechselseitigem Kontakt anzuordnen. Distanzstücke zwischen den einzelnen Patronen können zu einer besseren Verteilung im Sprengloch dienen, wodurch einerseits die Wirtschaftlichkeit des Sprengstoffes erhöht wird und andererseits längere Sprengbohrungen möglich werden, was zu wirtschaftlicheren Abbauverfahren führen kann.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. In dieser zeigen die Pig. 1 und 2 in Zweistoffschaubildern mögliche Sprengstoffzusammensetzungen.

Die neuartigen Sprengstoffmischungen, auf welche sich-die Erfindung bezieht,. beruhen auf der Basis von Ammoniumnitrat, das als Sensibilisator namentlich Nitroglyzerin oder einer Mis-Chung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit enthält als Kühlmittel natriumchlorid oder Natriumbicarbonat. Die Gehalte an Sensibilisator und Kühlmittel werden erfindungsgemäss in einer Zone A gewählt, welche durch die Linien C₁, Cp und C, in Fig. 1 und 2 abgegrenzt ist.

In den Schaubildern ist auf der Ordinate der llatriumehloridgehalt in Gewichtsprozent aufgetragen und auf der Abszisse der Sensibilisatorgehalt, und zwar Nitroglyzerin in Pig. 1 und trinitrotoluol (TNT) in Pig. 2, jeweils wieder in Gewichtsprozent . Die Linie C. ist die Sicherheitsgrenzlinie für ßchlagwetterzündung. Oberhalb der Linie ist die Sicherheit gut, und unterhalb der Linie ist sie unzureichend. Oberhalb dieser Linie sind drei Zonen zu unterscheiden, die je nach der Empfindlichkeit der Sprengstoffmischung durch die Linie Cp und C, definiert sind. Die Linie Cp bezeichnet die obere Grenzlinie für die Sprengstoffempfindlichkeit. Hechts von dieser Linie in der Zone B ist die Empfindlichkeit zu gross, die Detonation kann von einer Patrone zur anderen ohne Zündschnur übertragen werden. Die Linie C^ bezeichnet die untere Ernpfindlichkeitsgrenze. Links von dieser Linie in der Zone C ist die Empfindlichkeit unzureichend, und der Sprengstoff kann durch die detonierende Zündschnur nicht mehr gezündet werden. In der durch die drei Linien C.,, Cp und C^ abgegrenzten Zone A ist zugleich gute Sicherheit und ausreichende Empfindlichkeit vorhanden. Der bevorzugte

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11.5.70 · Blott7 2023 Π 55 ' Dlpl.-lng. G. Schliebs

das Deutsche fat ent ant, München Patentanwalt

ZusainmenEetsungsbereich des erfindungsgeraässen Sprengstoffes befindet sich dabei innerhalb der Linien C'.,, C'o und C',..

jils Jeis;oiel folgen in den Tabellen I und IT Angaben über einige vorteilhafte Sprengstoffinischungen.

	ITa Cl	tabelle.I	Korkmehl	Ammonium nitrat
	40 35 35		VO VO VD	49 54 66,5
LIis chung		Iiitr.oglyzerin
1 2	Iia Cl	5 5 3,5	Holzmehl
	30 36	Tabelle II	4 4,5	Ammonium nitrat
			61 53
Mischung	Trinitrotoluol
4	5 6,5

Die Mischungen IJr. 1 bis 3 enthalten ITitroglyzerin als Sensibilisator.

Die L'ischung lir. 2 enthält v/eniger Kühlmittel und mehr j-mmoniunmitrat als die Ilischung lir. 1 und hat eine merklich höhere Sprengwirkung. ■

Die !..ischung :7r. 3 enthält v/eniger Sensibilisator und mehr -j'üTioniumnitrat als die Ilischungen Nr. 1 und 2.

Die Lischungen Ur. 4 und 5 enthalten Trinitrotoluol als iiensibilisator.

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das Deutsche Patentamt, München

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Dlpl.-Ing. G. Schliebt

Patentanwalt

Zu Empfindlichkeits- und Sicherheitsprüfungen wurden erfindungsgemässe Sprengpatronen eingesetzt, mit einer Hülle aus Polyäthylen und mit folgenden Abmessungen: Durchmesser des äusseren Zylinders 35 mm,

Durchmesser des inneren Zylinders 8 mm,

wobei die Zentrierung des inneren Zylinders im äusseren durch zwei Ringstopfen sichergestellt war. Die von den beiden Zylindern gebildete Ringkammer war mit Sprengstoff gefüllt, der bei den Sprengstoffen der Tabelle I eine Dichte von 1 und bei den Sprengstoffen der Tabelle II eine Dichte von 1,15 besass, und im inneren Zylinder war eine detonierende Zündschnur der Type Cortex Isol D.B.S. untergebracht, wobei sich am Ende der Zündschnur ein Zünder der Stärke Nr. 8 befand. Die Empfindlichkeitsprüfungen wurden an freier Luft auf einer Bleiplatte durchgeführt. Alle untersuchten Sprengstoffe detonieren mit sehr geringer Eindrucktiefe. Die Sicherheitsprüfungen führten zu den Ergebnissen in Tabelle III und IV. Die Sprengpatronen verhalten sich hervorragend schlagwettersicher und sind in dieser Eigenschaft herkömmlichen Sprengstoffen dieser Art überlegen. Bei keinem Versuch wurde eine Durchzündung festgestellt-, weder bei einem Sprengversuch im Mörser unter schlagwetterführender Atmosphäre oder unter staubführender Atmosphäre in Anwesenheit von 3fo Grubengas bei Sprengversuchen mit frei aufgehängten Ladungen von 1500 g, noch bei Sprengversuchen mit ebenfalls frei aufgehängten Ladungen in Anwesenheit von 9fo Grubengas.

Tabelle III

Sprengstoffmischung >	Nr. 1	Nr. 2
Schlagwettersicherheit - Sprengversuch im kurzen Mörser mit 38 χ 220 mm
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Brief vom 11 .5.70 Blatt 9

das Deutsche Patentamt, München

£ U z. O >

DlpL-lng. G. Schlieb·

Patentanwalt

Durchzündhüufigkeit ohne Platte

mit 1 mm starker Platte mit 2 mm » » mit 3 mm " " mit 5 mm " "

-Sprengversuch im langen Mörser mit 38 χ 2000 mm

Durchzündhäufigkeit

für ladungen von 360 mm Länge

¹¹
¹¹

mm

" 1080 mm " H4-0 mm " 1800 mm

-Frei aufgehängte Ladung mit 1500 R Gewicht

Durchzündhäufigkeit 0/5
0/5
0/5
0/5
0/5

0/3
0/3
! 0/3

0/3

0/5

0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 j

0/3 0/3 0/3 0/3 0/3

0/5

Sicherheit gegen Staubexplosion (aufgewirbelter Staub)

-Sprengversuch im langen Mörser mit 38 χ 2000 mm

Durchzündhäufigkeit

für Ladungen von 360 mm Länge " " « 720 mm " " " "1030 mm »' " " " 1440 mm ·» ¹¹ " " 1800 mm " ! 0/1
0/1
0/1
0/1
0/1

0/1 0/1

0/1

Sicherheit gegen Staubexplosion (bei aufgewirbeltem Staub) mit 3$ Grubengas ■

Durchzündhäufigkeit für frei aufgehängte Ladungen mit 1500 g Gewicht

0/5 ! 0/5

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Brief vom 1 1 . 5 . 70 Blatt 1 O Dipl.-Ing. G. Schliebs

das Deutsche Patentamt, München 2Π23Π55 Patentanwalt

Tabelle IV

Sprengstoff

Nr. 3

. 4

Nr. 5

Schlagwettersicherheit (9$ Erdgasanteil)

- Prüfung im kurzen Mörser mit 38 χ 220 mm und einer Ladung von 35 x 180 mm

Durchzündhäufigkeit ohne Platte

mit 1 mm starker Platte.

mit 2 mm starker Platte

mit 3 mm starker Platte

- Sprengversuch im kurzen Mörser mit 45 x 220 mm, Sprengladung 35 x 180 mm

Durchzündhäufigkeit ohne Platte

mit 1 mm starker Platte

mit 2 mm starker Platte

mit 3 mm starker Platte

- Frei aufgehängte Ladungen

Durchzündhäufigkeit für Ladungen von 1500 g

¹¹ 1000 g
¹¹ 500 g

j 0/3

0/3	0/3	; 0/3
0/3	0/3	j 0/3
0/3	0/3	: 0/3
0/3	0/3	^; 0/3

j - ^urchzündhäufigkeit für Ladungen von 1500 g

0/3 _;

0/3

Sicherheit bei hochgewirbeltem Staub in Anwesenheit^; von 3fo Erdgas ! I

0/5 -^; 0/5.

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Claims

Brief vom 1 1 .5.70 Blatt 11 __ DIpl.-lng. G. Schliebt

on das Deutsche Patentamt, Hünchen 2 Q^ J ^!) b 5 Patentanwalt

Patentansprüche

Schlagwettersichere Sprengpatrone mit axial verlaufender . • detonierender Zündschnur, 'dadurch gekennzeichnet, dass die detonierende Zündschnur in einem inneren Hohlzylinder untergebracht ist und dass zwischen dem inneren und einem äusseren Hohlzylinder, die an ihren linden durch ringförmige Stopfen verbunden sind, ein schlagwettersicherer Sprengstoff auf der Basis von Ammoniumnitrat eingefüllt ist, der als Sensibilisator Nitroglyzerin oder eine Mischung von Nitroglyzerin und Nitroglykol oder Trinitrotoluol oder Pentolit enthält und als Kühlmittel Natriumchlorid oder Natriumbicarbonat, wobei die Gehalte an Sensibilisator und an Kühlmittel entsprechend einer Zone A gewählt sind, welche durch Grenzlinien C₁, C_? und C, in Zweistoffscliaubildern gemäss den 5¹Ig. 1 und 2 abgegrenzt ist.

2. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sprengstoff eine Mischung gewählt ist, die aus 49 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 5?° Nitroglyzerin, 40$ Natriumchlorid und 6$ Korkmehl besteht.

3. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1 ■» dadurch gekennzeichnet, dass als Sprengstoff eine Mischung gewählt ist, die aus 54 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 5fo Nitroglyzerin, 35^ Natriumchlorid und 6fo Korkmehl besteht.

4. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sprengstoff eine Mischung gewählt ist, die aus 66,5$ Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 3»5$ Nitroglyzerin, 35?j Natriumchlorid und 6$ Korkmehl besteht.

5. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sprengstoff eine Mischung gewählt

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Brief vom 1 1 .5.70 ' Blatt 12 _ Dipl.-Ing. G. Schliebf

'an das Deutsche Patentamt, München 2'0 2 3 Ub 5 Patentanwalt

ist, die aus 61 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 5$ Trinitrotoluol, 30$ Natriumchlorid und 4$ Holzmehl "besteht₀

6'. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sprengstoff eine Mischung gewählt ist, die aus 53 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 6,5$Trinitrotoluol, 36$ Natriumchlorid und 4,5$ Holzmehl besteht.

7. Schlagwettersichere Sprengpatronen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Aufreihung mehrerer Sprengpatronen auf einer detonierenden Zündschnur zu einem Sprengsatz.

8. Schlagwettersichere Sprengpatrone nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Distanzstücke zwischen den einzelnen Patronen.

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