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Sprengarbeiten

[115] Sprengarbeiten (blastings; abatages par explosifs ou sautage, lavori da minatore).

A. Sprengstoffe.

Sprengstoffe sind Körper, die unter bestimmten Bedingungen plötzlich eine große Gasmenge von hoher Temperatur entwickeln. Die Explosion ist ein chemischer Prozeß, der großenteils wieder in einer Verbrennung besteht, wobei der erforderliche Sauerstoff den Sprengstoffen selbst entnommen wird.

Die Sprengstoffe sind aus verbrennbaren, u.zw. kohlenstoffhaltigen und aus sauerstoffabgebenden Körpern zusammengesetzt. Die rasche Sauerstoffabgabe wird in vielen Fällen durch Beigabe von dritten Körpern gefördert.

Je nach der Zeit, die zur Umsetzung des Sprengstoffs in den gasförmigen Zustand erforderlich ist, unterscheidet man langsam wirkende Sprengstoffe und rasch wirkende (brisante) Sprengstoffe.

Die Bedingungen für brauchbare Sprengstoffe sind:

1. Der verbrennbare Körper soll fein verteilt und leicht entzündlich sein; der sauerstoffabgebende den Sauerstoff leicht und schnell abgeben. Eine innige Mischung beider Körper ist erforderlich, damit die Entzündung sich rasch fortpflanzt.

2. Zu hoher Kohlenstoffgehalt ist zu vermeiden, damit nicht Kohlenoxydgase entstehen, die die gebildete Wärmemenge verringern.

3. Großes spezifisches Gewicht, damit die Sprengstoffe einen kleinen Raum im Bohrloch einnehmen und der Gasdruck größer wird.

4. Unempfindlichkeit gegen Stoß und Schlag, chemische Beständigkeit, Unveränderlichkeit bei längerer Aufbewahrung und unter Wasser, Entwicklung nicht gesundheitsschädlicher Gase und gefahrlose Herstellung.

5. Pulverförmige oder plastische Formen für Felssprengungen, damit Anschließen an die Bohrlochwandungen erreicht wird. Flüssige Form ist zu vermeiden (Verspritzen und Verziehen in Gesteinspalten), Glas- oder Blechhülsen vermindern aber den nutzbaren Bohrlochraum.

Im folgenden sollen hauptsächlich nur die Sprengstoffe für Bauzwecke (Erd- und Tunnelbau), nicht aber die für militärische Zwecke, auch nicht die besonderen, im Bergbau gebrauchten Sicherheitssprengstoffe besprochen werden.

Die Sprengstoffe kann man in 2 Gruppen zusammenfassen:

I. Gruppe.

Der kohlenstoffhaltige und der sauerstoffabgebende Körper sind mechanisch gemengt. Hierzu gehören:

1. Das Schwarzpulver, besteht aus:

60–75 Teilen	Kalisalpeter
15–21 Teilen	Holzkohle
10–18 Teilen	Schwefel.

Schwefel hat den Zweck, das Gemenge leichter entzündlich zu machen, auch die Sauerstoffabgabe zu erleichtern. Gekörntes Schwarzpulver hat 1∙4, gepreßtes Schwarzpulver 1∙7 spezifisches Gewicht. Entzündungstemperatur 250–275° C. Gepreßtes Schwarzpulver ist wegen steifer Form für Gesteinssprengungen unzweckmäßig.

Schwarzpulver ist kein brisanter Sprengstoff. Es wird daher nur mehr ausnahmsweise verwendet in Steinbrüchen zur Gewinnung großer Gesteinsblöcke oder wenn mit besonderer Vorsicht tiefer gehende Wirkungen vermieden werden sollen, wie z.B. bei Nachsprengungen am Tunnelausbruchsumfang.

2. Chloratpulver, Gemenge aus Kaliumchlorat als sauerstoffabgebendem Körper mit einem Nitrokörper (Nitrobenzol, Nitronaphthalin, Dinitrotoluol) als verbrennbarem Körper, so z.B.

Rackarock, 80% Kaliumchlorat mit 20% Nitrobenzol, oft mit etwas Schwefelzusatz,[115] wird unmittelbar vor dem Gebrauch gemengt, daher die Bestandteile getrennt zur Verwendungsstelle gebracht werden, was ungefährlichen Transport ermöglicht. In Nordamerika zu Felssprengungen mehrfach verwendet.

Cheddit, 75% Kaliumchlorat, 20% Nitronaphthalin, 5% Ricinusöl.

3. Ammonsalpetersprengstoffe, wie z.B. Westphalit, 90% Ammonsalpeter, 4% Kalisalpeter, 6% Harz;

Dahmenit, 62% Ammonsalpeter, 16% Kalisalpeter, 17% Trinitrotoluol, 2∙5% Naphthalin, 2∙5% Holzmehl.

4. Oxyliquid. Eine Mengung von flüssiger Luft mit in Petroleum getauchtem Papier oder Wolle, Kohlenstaub, Holzmehl.

Es ist schwierig, die Wirksamkeit der flüssigen Luft (Temperatur – 190° C) von der Mengung bis zum Gebrauch zu erhalten; denn infolge dauernder Verflüchtigung der Luft ändert sich das Mischungsverhältnis des Sprengstoffs, der nach kurzer Zeit seine Wirksamkeit verliert.

Auf der Versuchsstelle am Simplontunnel war die Wirkung des Oxyliquids infolge der nach Mengung der Bestandteile erfolgenden unmittelbaren Verwendung sehr günstig. Da durch den Transport in den Tunnel und durch die längere Dauer von der Ladung bis zur Sprengung die Wirksamkeit des Sprengstoffs sehr herabgemindert wurde, so hat man von dessen Verwendung abgesehen. Im Bergbau ist Oxyliquid in letzter Zeit mehrfach verwendet worden.

II. Gruppe.

Hierzu gehören Sprengstoffe, die eine einheitliche chemische Verbindung darstellen. Sie werden hergestellt durch Einwirkung von Salpetersäure auf Alkohol, Baumwolle, Stroh, Glyzerin, Benzol, Phenol u.s.w., wozu vielfach noch Schwefelsäure beigegeben wird, um das bei Bildung der Nitroverbindung freiwerdende Wasser aufzunehmen und die Wirksamkeit der Salpetersäure zu verlängern.

1. Knallquecksilber erhält man durch Einwirkung von Salpetersäure auf Alkohol und Quecksilber; es ist ein giftiger und sehr empfindlicher Sprengstoff, der daher nicht unmittelbar zum Sprengen, sondern gemischt mit verschiedenen Stoffen in schützenden Kupferhülsen als Sprengkapsel oder Zündhütchen (s.d.), zur Entzündung anderer Sprengstoffe (Detonationszündung) verwendet wird und in dieser Form in der Sprengtechnik unentbehrlich ist.

2. Schießwolle entsteht durch Einwirkung von Salpetersäure auf Baumwolle unter Zugabe von Schwefelsäure (Wasserentziehung). Der flockige, im Aussehen der gewöhnlichen Baumwolle gleichende Sprengstoff eignet sich wegen des geringen spezifischen Gewichts (Ladegewicht 0∙1–0∙3), des Verlustes der Explosionsfähigkeit im nassen Zustand, der größeren Empfindlichkeit gegen Stoß und der höheren Kosten zu Gesteinssprengungen wenig.

Auch die gepreßte Schießwolle, die das Aussehen von Pappe hat, wird in steifen Patronen oder Zylindern hergestellt, erlaubt keinen dichten Anschluß an die Bohrlochwandungen, wird daher zu Gesteinssprengungen nicht verwendet.

Dagegen fand die gepreßte und gekörnte Schießwolle entweder rein oder mit Zusätzen (Kaliumnitrat, Bariumnitrat u. dgl.) als Sprengstoff (Tonit, Potentit) für Gesteinssprengungen Verwendung. Tonit wurde z.B. zu den Sprengarbeiten im Mersey- und Severntunnel (England) gebraucht.

3. Nitroglyzerin (Sprengöl) entsteht durch Behandlung von Glyzerin mit Salpetersäure unter Zusatz von Schwefelsäure (Wasserentziehung). Es ist eine gelbe ölartige Flüssigkeit von 1∙6 spezifischem Gewicht, 180° Explosionstemperatur und 6–8° Gefriertemperatur; es muß bei 10–11° aufgetaut werden, was mit Vorsicht zu geschehen hat.

Die große Empfindlichkeit gegen Stoß und Schlag, namentlich bei ungenügender Entsäuerung, sowie die flüssige Form (Verspritzen und Verziehen in Gesteinsspalten, auch bei Verwendung von Glas- oder Metallhülsen) lassen die unmittelbare Verwendung dieses sehr wirksamen Sprengstoffs zu Gesteinssprengungen nicht zweckmäßig erscheinen. Durch Mengung mit unverbrennlichen oder besser verbrennlichen Aufsaugestoffen beseitigt man die genannten ungünstigen Eigenschaften des Nitroglyzerins und erhält noch immer sehr wirksame, zu Gesteinssprengungen besonders geeignete Sprengstoffe, die allgemein Dynamite genannt werden. Auf gute Entsäuerung des Nitroglyzerins ist in der Fabrikation besonders zu achten, weil sonst selbsttätige Explosionen möglich sind.

4. Dynamite. a) Mit unverbrennlichen Aufsaugestoffen. Als Aufsaugestoffe gebrauchte man Kieselgur, Kalkgur, Kreide, Magnesiumkarbonat u.s.w. Die größte Verbreitung fand das Kieselgurdynamit bei den großen Tunnelbauten (Gotthard, Arlberg, Cochem u.s.w.). Es bestand zumeist aus 75% Nitroglyzerin und 25% Kieselgur (sehr poröse Infusorienerde, Kieselpanzer), wodurch die einzelnen Nitroglyzerinteilchen gegen unmittelbare Stoßeinwirkungen gesichert[116] werden und der Sprengstoff eine wachsartige, plastische, zur Ladung in Bohrlöcher sehr geeignete Masse bildet.

Im übrigen besitzt das Kieselgurdynamit die Eigenschaften des Nitroglyzerins; es friert bei 6–8°, muß also in diesem Fall vor Verwendung aufgetaut werden.

Da aber der unverbrennliche Aufsaugestoff selbst keine Gase erzeugt, sondern den Sprenggasen noch Wärme zur Verschlackung der Kieselgur entzieht, hat man Nitroglyzerinsprengstoffe mit

b) Verbrennlichen Aufsaugestoffen erzeugt.

Als Aufsaugestoffe wurden verwendet Kohle, Holzfaser, nitrierte Strohfaser, Schießwolle, Kollodiumwolle u.s.w.; diese Sprengstoffe sind unter den Bezeichnungen Sebastine, Rhexit, Petrolit, Dualin, Palein, Titanit, Meganit, Dynammon, Sprenggelatine, Gelatinedynamite bekannt.

Namentlich sind die Sprenggelatine und Gelatinedynamite in der Sprengtechnik zu ausgedehnter Verwendung gelangt; es sind dies wohl die gegenwärtig zu Sprengarbeiten im Erd- und Tunnelbau am meisten gebrauchten, sehr wirksamen Sprengstoffe, die bezüglich der Gefriertemperatur die gleiche Eigenschaft haben wie das Nitroglyzerin, also bei + 8° aufgetaut werden müssen.

Sprenggelatine wird erhalten durch Auflösung von 8–10% Kollodiumwolle in 90–92% Nitroglyzerin; bei höherer Temperatur, als gummiartige, nicht plastische Masse von großer Wirksamkeit, sehr geringer Empfindlichkeit gegen Stoß und Schlag, so daß zur Zündung besondere Zündpatronen aus anderen, leichter entzündbaren Sprengstoffen verwendet werden müssen.

Der hohe Preis, die nicht plastische Form und die Schwierigkeiten der Zündung haben das Verwendungsgebiet der Sprenggelatine eingeschränkt; immerhin wurde es bei großen Tunnelbauten im sehr festen Gebirge verwendet, wie z.B. im Gneis des Simplontunnels.

Gelatinedynamite, zumeist aus 45% bis 75% gelatiniertem Nitroglyzerin (97·5% Nitroglyzerin, 2∙5% Kollodiumwolle) und 55–25% Zumischpulver (Salpeter, Holzmehl u.s.w.).

Um restliche Säuremengen im Nitroglyzerin unschädlich zu machen, werden noch kleine Mengen Alkalien, meist 1–2% Soda beigegeben. Es stellt eine gelblichbraune plastische Masse dar von 1∙7 spezifischem Gewicht, die, wenn Salpeter beigegeben, vor Durchnässung gut zu schützen ist, und wird gegenwärtig in ausgedehntem Maße meist unter der Bezeichnung »Dynamit« zu Gesteinssprengungen verwendet.

Die Gefriertemperatur kann durch besondere Zusätze herabgesetzt werden; so wurde z.B. beim Bau des Hauensteintunnels »Gamsit«, der bei niedrigen Temperaturen nicht wie die Dynamite aufzutauen war, verwendet, bestehend aus 21% Nitroglyzerin, 19% Trinitrotoluol, 1% Dinitrobenzol, 1∙5% Kollodiumwolle, 1∙0% kohlensaurem Kalk.

Die Dinitro-Glyzerin-Sprengstoffe können innerhalb der meist in Frage kommenden Temperaturgrenzen als nicht gefrierbar bezeichnet werden.

5. Trinitrotoluol erhält man durch Behandlung des Toluols (Destillationsprodukt des Steinkohlenteers) mit Salpetersäure; ein weißgelbes kristallinisches Pulver, das auch gegossen (spezifisches Gewicht 1∙6) verwendet wird; es ist sehr wirksam und unempfindlich gegen Stoß und Schlag und wird in der Gesteinssprengung meist nur in Verbindung mit anderen Sprengstoffen (wie vorher bei Gamsit angegeben) auch zur Füllung von Sprengkapseln mit Knallquecksilber gebraucht.

6. Pikrinsäure (Trinitrophenol) wird aus Phenol durch Behandlung mit Salpetersäure hergestellt, sie wird rein, meist aber mit anderen Stoffen (Salpeter, Kaliumchlorat, Holzmehl u.s.w.) vermengt oder mit 0∙03 bis 0∙05 Kollodiumwolle gelatiniert (Melinit, Lyddit) gebraucht. Auch werden die pikrinsauren Salze mit Salpeter, Kohle, Naphthalin vermengt als Pikratpulver verwendet. Die reine Pikrinsäure ist unempfindlich gegen Stöße und große andauernde Kälte; dagegen sind die pikrinsauren Salze weit empfindlicher gegen mechanische Einflüsse. Zu Gesteinssprengungen haben die Pikrinsäuresprengstoffe nur in wenigen Fällen Verwendung gefunden.

B. Zündmittel.

Die Sprengstoffe werden für Gesteinssprengungen in der Regel in Patronenform (Papierhülsen, auch mit wasserdichten Überzügen), nur ganz ausnahmsweise in sehr nassem Gebirge auch in Blechhülsen gebraucht.

Auf die Ladung des Bohrloches wird die Zündpatrone gesetzt, die außer dem Sprengstoff eine Zündkapsel (Kupferhütchen mit Knallquecksilber, Kaliumchlorat, auch Mehlpulver oder auch Trinitrotoluol) enthält, in die die Zündleitung (Zündschnur oder elektrische Leitungsdrähte) eingeführt wird.

Einige schwer explodierende Sprengstoffe (Rackarock, Sprenggelatine, Kampfergelatine, Trinitrotoluol) erfordern Zündpatronen aus einem leichter explosiblen Sprengstoff.[117]

Die Zündkapseln werden meist in 10 verschiedenen Größen mit Füllungen von 0∙3 bis 3∙0 g Zündsatz gebraucht.

Der Rest des Bohrloches wird mit Besatz (Papierpfropfen, Sand, Erde) vorsichtig geschlossen, um die Sprengwirkung zu erhöhen. Im Tunnelbau wird die Schnurzündung der elektrischen vorgezogen, da die Explosion der einzelnen Bohrlochladungen in der Regel nacheinander und in bestimmter Reihenfolge erfolgen soll.

Die Zündschnüre sind Hanfschnüre, 4–5 mm stark, mit einer Pulverseele. Die 2–3fache Umspinnung wird meist mit Teer getränkt oder gefettet. Guttaperchaüberzüge haben sich nicht bewährt, weil sie sehr leicht brüchig werden. Die Brennlänge in 1 Min. beträgt in der Regel 50–80 cm.

Bei den elektrischen Zündern werden die beiden Leitungsdrähte in die Zündmasse der Kapsel eingeführt. Man unterscheidet Funkenzünder und Glühdrahtzünder; bei den ersteren sind die Kupferdrähte bis auf einen kleinen Spalt in der Zündmasse zusammengeführt, der das Überspringen eines Funkens ermöglicht, bei den letzteren sind die beiden Enden der Drähte durch einen sehr dünnen (¹/₂₀–¹/₅₀ mm stark und 5–12 mm lang) Draht aus Platin, Iridiumplatin, Neusilber, selten Stahl verbunden, der bei Durchleitung des Stromes erglüht und so die Zündmasse zur Explosion bringt.

Die Zündung erfolgt durch Reibungsapparate (Bornhardt, Abegg, Ebner, Kromer), durch dynamoelektrische Maschinen (Siemens, Smith, Burgin, Tiremann, Gomaut) oder magnetelektrische Maschinen (Bréguet, Markus, Scola), außerdem ausnahmsweise durch galvanische Elemente und Akkumulatoren.

Für die Gesteinssprengungen finden Funken oder Spaltzünder mit Reibungsapparaten die häufigste Verwendung.

C. Ausführung der Sprengarbeiten.

Die Sprengstoffe werden entweder in Bohrlöcher oder in größere Hohlräume (Kammern) verladen oder auch nur frei auf das Gestein aufgelegt. Man unterscheidet hiernach Bohrlochminen, Kammerminen und Freiminen. Im Erd- und Tunnelbau kommen nur Bohrlochminen in Frage, während im Steinbruchbetrieb auch Kammerminen zweckmäßig sein können.

Das Laden der Bohrlöcher erfolgt in der Weise, daß die Sprengmittel in Patronenform (Papier auch mit wasserdichten Überzügen) einzeln in das Bohrloch gebracht und in diesem so festgedrückt werden, daß das Bohrloch tunlichst ausgefüllt ist. Auf die Ladung wird die Zündpatrone, in der die Zündkapsel sich befindet, vorsichtig aufgesetzt und sodann der übrige Teil des Bohrlochs so mit Besatz (Papier) geschlossen, daß die Zündleitungen (Zündschnur oder Kupferdraht) nicht beschädigt werden. Der Besatz hat den Zweck, ein wirkungsloses Entweichen der Explosionsgase tunlichst zu vermeiden; er ist um so wichtiger, je weniger brisant der Sprengstoff ist. Um die mit dem Laden und Zünden der Minen betrauten Arbeiter vor der Explosionswirkung zu schützen, sind die Zündschnüre um eine ihrer Brenngeschwindigkeit und der Rückzugzeit der Arbeiter angepaßte Länge über das Bohrloch zu verlängern; die Leitungsdrähte für die elektrische Zündung sind bis zu dem außerhalb des Wirkungsbereichs der Minen aufzustellenden Zündapparate zu führen; für die an die Kupferdrähte der Zünder anschließende längere Leitung werden auch Eisendrähte (1–3 mm stark) gebraucht.

Bei der Minensprengung wird ein trichterförmiger Gebirgsteil ausgeworfen, der sog. Minentrichter oder Wurftrichter. Man kann den Wurftrichter für die praktischen Fälle genau genug kegelförmig annehmen, wie Abb. 131 zeigt. Im Minenherd a ist der Kegel erweitert; den senkrechten Abstand an = w nennt man die kürzeste Widerstandslinie oder Vorgabe, r ist der Halbmesser des Kegelkreises, e die Seite und β der Basiswinkel des Kegels.

Der dem Inhalt nach größte Wurftrichter für eine bestimmte konzentrierte Ladung ist der, bei dem w = r, also β = 45°, daher der Inhalt des normalen Wurfkegels etwa

wird. Die Ladung, die einen solchen Wurftrichter ergibt, nennt man die normale. Da sich 2 Ladungen L und L₁ verhalten wie die Volumina der Wurfkegel V und V₁, d.h. L : L₁ = V : V₁ und da bei den Vorgaben ww₁ und den Basisradien der Kegel rr₁ die Volumina

und tg β = w/r = w₁/r₁ werden, so folgt L : L₁ = w³ : w₁³, d.h. es verhalten sich 2 Ladungen für geometrisch ähnliche Wurfkegel wie die dritten Potenzen ihrer Vorgaben. Da L/w³ = L₁/w₁³ = C ein konstanter Wert, der Ladungskoeffizient genannt wird, und für normale Wurfkegel r = 1∙05 w³, so ist genau genug die erforderliche Ladung: L = Cw³.

Der Ladungskoeffizient C, der von der Gesteinsfestigkeit und von dem Sprengstoff abhängig ist, wird aus Versuchen bestimmt, indem man mehrere Sprengungen im gleichen Gestein entweder mit gleichen Vorgaben w oder mit verschieden großen Ladungen L ausführt oder indem man bei konstanter Ladung L die Vorgabe w ändert.

Die Ladeformel wird auch häufig geschrieben: L = edw³, worin w die Linie des kürzesten Widerstands in m, e einen von der Festigkeit des Gesteins und der Art des verwendeten Sprengstoffs abhängigen Koeffizienten, d die Ziffer für ungenügende Verdammung und L die Ladung in kg bezeichnen.

Bei Sprengarbeiten im Erd-, Tunnel-, Stollen- und Schachtbau werden die Minen zumeist in größerer Zahl nebeneinander, in Reihen oder Gruppen angeordnet; sind hierbei Abstand und Ladungsgrößen entsprechend gewählt, so können sich die Minen in ihren Wirkungen gegenseitig unterstützen. Bei 4 Minen in einer Reihe (Abb. 132) im Abstand e = 2r = 2w[118] wird bei entsprechender Ladung und gleichzeitiger Explosion ein Wurfkörper erzeugt, der ungefähr V₁ = 7 w³ wird, während 4 einzelne Normalminen einen Gesamttrichterinhalt von etwa V = 4₁ 2 w³ ergeben. Bei Gruppenbildung ist die quadratische Anordnung der Minen die günstigste. Bei Anordnung von 4 Minen nach Abb. 133 wird bei entsprechender Ladung und gleichzeitiger elektrischer Zündung für r = w ein Wurfkörper sich ergeben von der ungefähren Größe V = 9 w³, während 4 einzelne Minen einen ungefähren Inhalt V = 4∙2 w³ haben.

Werden die im Abstand e = 2r angeordneten Minen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander zur Explosion gebracht, was manchmal zweckmäßig sein kann, so bleiben die zwischen den Wurfkegeln befindlichen Gesteinsteile stehen und müssen durch besondere Minen entfernt werden. Um dies zu vermeiden, ist im Falle nicht gleichzeitiger Zündung ungefähr e = r zu wählen; wenn auch hierbei ein etwas kleinerer Wurfkörper erreicht wird, so überwiegen die Vorteile des geschlossenen Ausbruchs und des geringeren Sprengmittelverbrauchs.

Bei 2 einander schneidenden freien Flächen (Abb. 134) wird für gleiche Vorgaben w ein einheitlicher Wurftrichter mon mit kleineren Ladungen erzeugt, wie in den vorher besprochenen Fällen; es wird daher vorteilhaft sein, solche Gesteinskanten bei der Sprengarbeit auszunutzen.

Die Lage und Abmessungen der Bohrlöcher hängen von der Beschaffenheit des Gesteins und des verwendeten Sprengstoffs sowie von der Art ab, in der die Bohrlöcher hergestellt werden. Die zur Gesteinswand senkrechte Lage des Bohrlochs ergibt dessen kürzeste Länge; da hierbei die Bohrlochachse mit der Linie des kürzesten Widerstands w (Abb. 135) zusammenfällt, so besteht hierbei aber die Gefahr wirkungsloser Explosion infolge vorzeitigen Hinauswerfens des Besatzes B. Bei wenig wirkungsvollen Sprengstoffen wird man daher den Bohrlöchern eine geneigte Lage zur Gesteinswand geben, die sich der senkrechten w umsomehr nähern kann, je wirkungsvoller (brisanter) der verwendete Sprengstoff ist. Bei brisanten Sprengstoffen ist der Besatz nicht von der Bedeutung wie bei langsam verbrennenden, und da namentlich beim Bohren mit Maschinen stärker geneigte Löcher zumeist unbequem, ja unausführbar sind, so begnügt man sich hierbei vielfach mit wenig von der Senkrechten zur Gesteinswand abweichenden Löchern. Eine zu große Höhe L der Ladung ist zu vermeiden, daher sind brisante und spezifisch schwere Sprengstoffe zu verwenden und die Weite d der Tiefe t des Bohrlochs anzupassen, was nur teilweise möglich ist. Wenn die Weite d der Tiefe t nicht entspricht, so bleiben bei der Sprengung »Büchsen«, also Bohrlochteile stehen, die nicht ausgenutzt werden.

Erwünscht ist Ladehöhe L 5d und L ¹/₄t zu machen, was aber nur bei wenig tiefen Bohrlöchern eingehalten werden kann. Da vielfach im Erd- und Tunnelbau wegen rascher Beseitigung des Ausbruchs eine starke Zerkleinerung des Gesteins gewünscht wird, so wird eine Ladehöhe L = ¹/₄ – ³/₄t gewählt.

Sprengungen im Tunnel (s. Tunnelbau).

Sprengungen in Felseinschnitten.

In der Regel wird in geschlossenen Einschnitten in Absätzen gesprengt, deren Höhe vom Bohrbetrieb abhängig ist. Die Löcher werden in Reihen mit Hand- oder Maschinenbohrern mit 1–2 m Tiefe und 20–40 mm Weite ausgeführt. Die Zündung erfolgt meist in größerer Zahl der Minen gleichzeitig sehr häufig elektrisch. Bei sehr tiefen Felseinschnitten hat man auch die Löcher auf volle Einschnittstiefe gebohrt, sie mit Sand wieder verfüllt und dann von oben nach abwärts stückweise auf solche Höhen vom Sand freigemacht, mit Sprengmittel geladen und die Ladung zur Explosion gebracht, bei denen eine gute Sprengwirkung zu erwarten war. Hierdurch konnte die Bohrarbeit ohne Unterbrechung fortgesetzt und erheblich verbilligt werden.

Sprengungen in Steinbrüchen.

Im Steinbruchbetrieb kommt es in vielen Fällen darauf an, größere, wenig zerrissene, für die Herstellung von Mauerwerk oder Steinschüttungen brauchbare Steine zu gewinnen, daher werden in solchen Fällen die tiefer herzustellenden Löcher mit weniger brisanten Sprengstoffen schwach, daher vielfach noch mit Schwarzpulver geladen. Auch erweitert man hierbei 3–5 m tiefe Bohrlöcher am unteren Ende sackartig entweder mit Hilfe besonderer Bohrwerkzeuge oder mit flüssigen Säuren (im kalkigen oder dolomitischen Gestein) oder besser durch kleine Mengen brisanter Sprengstoffe (Dynamit). Der Sack wird mit einem weniger brisanten Sprengstoff geladen und mit Zündschnur oder elektrisch angezündet. Infolge der tiefen Lage der konzentrierten Ladung wird das Gestein in großen Stücken gelockert und gehoben, aber nicht zerkleinert und weniger zerrissen, auch nicht fortgeschleudert.

Um große Werksteine zu gewinnen, werden Gesteinsbänke oder -wände durch Stollen, die in der angegebenen Weise gesprengt werden, unterhöhlt, so daß die Wände infolge des großen Eigengewichts fallen; hierbei ist die Gefahr des Zerreißens größerer Werkstücke ziemlich vermieden.

Für die Steingewinnung in großen Mengen, wie namentlich für ausgedehnte Wasserbauten, Ufer- und Pfeilersicherungen und besonders für die Schüttung von Hafendämmen in den südlichen Häfen des Mittelmeers, werden zweckmäßig die sog. Riesenminen verwendet, die[119] eine sehr billige Steingewinnung ermöglichen. Es werden hierbei große Mengen brisanter Sprengstoffe (1000–10.000 kg) in einem entsprechend großen und richtig angelegten Hohlraum (Minenkammer) vereinigt und nach guter Verdammung der Zugänge durch Mauerwerk, Sandsäcke, Erde u. dgl. mittels elektrischer Zündung zur Explosion gebracht. Durch solche einmalige Explosionen wurden bedeutende Massen (10.000–20.000 m³) Steine mit sehr geringen Kosten (unter Umständen nur 0∙10 M. für 1 m³) gelöst. Die Herstellung einer Minenkammer (Stollenausbruch) erfordert verhältnismäßig wenig und leichte Bohrarbeit; die Ladung und Zündung wird für eine große Menge Sprengstoff nur einmal vorgenommen und der Wirkungsgrad der Explosion ist ein günstiger.

Sprengungen unter Wasser.

Die Gesteinssprengungen unter Wasser erfolgen entweder durch frei auf das Gestein gelegte brisante Sprengstoffe, durch in Bohrlöcher verladene Sprengstoffe oder durch Anordnung größerer Stollenanlagen und Minenkammern in dem wegzusprengenden, unter dem Wasser liegenden Felsen. Bei Sprengungen mit frei aufgelegten Ladungen nach der Methode Lauer erzeugen die zur Explosion gebrachten Sprengstoffe Trichter, deren Größe von der Dichte des Gesteins, dem Umfang der Ladung und der Höhe der Wassersäule abhängig ist und die wegen der Verspannung des Gesteins durch nachfolgende Ladungen nur bis zu einer bestimmten, nicht überschreitbaren Grenze vertieft werden können; auch ist selbst im Strom mit größerer Wassergeschwindigkeit nicht zu erwarten, daß das gelöste Gestein der ersten Sprengung so vollständig weggeschwemmt wird, daß die folgenden Sprengungen hierdurch nicht behindert werden. Wenn daher bei dieser Methode das oft mühsame und kostspielige Bohren von Löchern unter Wasser vermieden wird, so ist der Sprengmittelverbrauch doch ein so großer und der Arbeitsfortgang ein so langsamer, daß von diesem Verfahren wohl nur ausnahmsweise, wie für das Absprengen einzelner Felsspitzen, nicht aber zur Beseitigung ausgedehnter Felsbänke, Gebrauch gemacht werden kann.

Es ist daher zweckmäßiger, die Sprengstoffe in Bohrlöcher zu verladen, die entweder von der Oberfläche des Wassers aus mit Hilfe von festen oder schwimmenden Gerüsten (Bohrschiffen) oder zwischen Fangdämmen, in Taucherglocken (Taucherschiffen) oder in Senkkästen gebohrt werden. Auch hat man versucht, die Löcher mit einer am abzusprengenden Grund unter Wasser aufgestellten und durch einen Taucher bedienten Bohrmaschine herzustellen.

Große, ausgedehnte, unter Wasser liegende Felsriffe von großer Höhe, die also auf beträchtliche Tiefe zu beseitigen sind, um tiefes Fahrwasser für die Schiffahrt zu schaffen, werden zweckmäßig unterhöhlt. Mit Hilfe eines Schachtes werden Stollen ausgeführt, die so tief liegen, daß zwischen Stollenfirst und der Oberfläche des Riffes noch eine genügend starke und dichte Felsschicht verbleibt, damit Einbrüche oder stärkere Einsickerungen des Wassers nicht zu befürchten sind. Diese Stollen dienen zur unmittelbaren Aufnahme von Sprengstoffen, oder es werden in deren Wänden Bohrlöcher oder Minenkammern zur Aufnahme der Sprengstoffe hergestellt, durch welche die Beseitigung der Felsdecke und der zwischen den Stollen verbleibenden Wandungen und Pfeiler zu erreichen ist.

Eissprengungen.

Auch Eissprengungen werden mit Hilfe von Sprengstoffen ausgeführt. Frei aufgelegte Ladungen brisanter Sprengstoffe hatten natürlich besseren Erfolg nach ihrer Bedeckung mit Sand und Lehm; noch günstiger wirkten solche, wenn sie in Rillen verlegt und dann bedeckt wurden, wie dies bei den mit Dynamit ausgeführten Eissprengungen in der Rhone bei Lyon geschah. Durchbohrung der Eisdecke und Versenkung der Sprengstoffpatronen (1–3 kg) unter sie in größerer oder geringerer Tiefe (0∙3–1 m) je nach der Dicke der Eisschicht, nach Art und Menge des verwendeten Sprengstoffs, hatte den günstigsten Erfolg. Die Sprengstoffe müssen mit wasserdichten Hülsen versehen sein. Nitroglycerinsprengstoffe sind gegen Frostwirkungen zu schützen.

Dolezalek.