Umfassender Leitfaden zum Steinbruch-Sprengen: Werkzeuge, Materialien, Prozess & Sicherheitsvorkehrungen

In diesem Artikel besprechen wir: 1. Werkzeuge zum Sprengen 2. Materialien zum Sprengen 3. Sprengprozess 4. Vorsichtsmaßnahmen.

Werkzeuge zum Sprengen:

Folgende Werkzeuge werden im Sprengprozess benötigt:

(1) Dipper (Löffelbohrer): Wird verwendet, um ein Loch auf die erforderliche Tiefe zu bohren.

(2) Jumper (Sprengbohrer): Wird verwendet, um Sprenglöcher zu bohren. Er ist effektiver beim Bohren eines nahezu vertikalen Lochs.

(3) Zündnadel (Priming Needle): Ein dünner Kupferstab, an einem Ende spitz, am anderen Ende mit einer Schlaufe zum Handling versehen. Wird verwendet, um das Loch beim Verdichten offenzuhalten. Nach Befüllen des Lochs mit Sprengstoff wird das Loch mit verdichtetem Erdmaterial gefüllt und die Nadel in der Mitte belassen, sodass ihr Entfernen einen Durchgang für die Zündschnur zur Explosion schafft.

(4) Schaberlöffel (Scraping Spoon): Ein Eisenstab mit einer runden Platte an einem Ende und einer Schlaufe am anderen Ende zum Handling. Wird verwendet, um Staub von zerkleinertem Stein aus Sprenglöchern zu kratzen oder zu entfernen.

(5) Verdichtungsstange (Tamping Bar): Ein schwerer Messingstab von 10 mm bis 15 mm Durchmesser, der sich an den Enden leicht verjüngt. Wird verwendet, um das Material beim Wiederbefüllen der Sprenglöcher zu rammen oder zu verdichten.

Materialien zum Sprengen:

Folgende Materialien werden im Sprengprozess benötigt:

(1) Zünder (Detonators): Ein Zünder ist eine Vorrichtung, deren Explosion die eines anderen auslöst. Er hat die Form eines Kupferzylinders mit 6 mm Durchmesser und 25 mm Länge. An einem Ende verschlossen, am anderen Ende mit vorstehender Zündschnur. Teilweise gefüllt mit 6 bis 9 Gran Quecksilberfulminat. Wird verwendet, wenn Dynamit als Sprengstoff eingesetzt wird. Zünder werden entweder durch Zündschnur oder elektrischen Funken gezündet.

(2) Sprengstoffe (Explosives): Sprengpulver und Dynamit werden commonly als Sprengstoffe verwendet. Sprengpulver (auch Schwarzpulver) ist ein mechanisches Gemisch aus Holzkohle, Salpeter (KNO3) und Schwefel. Die Gewichtsanteile von Holzkohle, Salpeter und Schwefel betragen 15, 75 und 10. Manchmal wird Salpeter durch Chilesalpeter (NaNO3) in der Zusammensetzung des Sprengpulvers ersetzt. Da Chilesalpeter Feuchtigkeit aufnimmt, ist es schwierig, ein solches Pulver lange aufzubewahren. Als Faustregel kann die Menge an Sprengpulver durch folgende Formel ermittelt werden: Sprengpulver in N = (Linie des geringsten Widerstands in m)² x 1,50. Für Gestein mit L.L.R. = 1 m wären etwa 1,50 N Sprengpulver erforderlich.

Dynamit besteht aus 25 % sandiger Erde, gesättigt mit 75 % Nitroglyzerin; diese prozentuale Zusammensetzung variiert je nach Art der Arbeit. Es hat die Form einer dicken Paste und wird gewöhnlich in Patronen verkauft. Es ist sehr giftig und verursacht bei Hautkontakt starke Kopfschmerzen.

Andere in der Sprengung verwendete Sprengstoffe sind in Tabelle 2.3 aufgeführt.

Erwähnenswert ist, dass Alfred Nobel (1833–1896), Schwedens bärtiger Genie, der im späten 19. Jahrhundert mit der Entwicklung von Dynamit zu Weltruhm und Reichtum gelangte, dessen zerstörerisches Potenzial bereute und sein enormes Vermögen daraus zur Finanzierung der Nobelpreise hinterließ, die jährlich von der Nobelstiftung für Auszeichnung in Physik, Chemie, Medizin und Literatur sowie für Friedensförderung vergeben werden.

Nobel war Junggeselle und hatte mehr als 350 Patente auf allem von künstlicher Seide bis Kinofilm. Er befasste sich auch mit Medizin und hatte eine Leidenschaft für den Frieden. Er schrieb auch Gedichte und Essays in freien Momenten.

(3) Zündschnüre (Fuses): Diese sind erforderlich, um die Sprengstoffe zu zünden. Sie haben die Form eines kleinen Baumwollseils, mit Teer beschichtet und mit einem Kern aus kontinuierlichem feinem Schwarzpulverfaden. Die Brennrate einer guten Zündschnur beträgt ca. 10 mm pro Sekunde und wird manchmal als Slow-Match-Zündschnur bezeichnet, da die Brennrate es der Person, die sie zündet, ermöglicht, sich vor der Explosion an einen sicheren Ort zu bewegen. Für elektrische Zündung werden patentierte elektrische Zündschnüre verwendet.

Sprengprozess:

Das Sprengen wird durch Handbohren wie folgt durchgeführt:

1. Sprenglöcher der erforderlichen Tiefe und Durchmesser werden mit Jumpern, Dippern und Schaberlöffeln hergestellt. Kleine Mengen Wasser werden in Intervallen hinzugefügt, um den Fels weich zu machen und Staub in Paste zu verwandeln. Solche Paste wird leicht durch Schaberlöffel entfernt.
2. Die Sprenglöcher werden gereinigt. Sie werden durch Drehen eines kleinen Eisenstabs mit einem Lappen oder einem Stück trockenen Tuchs am Ende trocken gemacht. Nach einigen Drehungen wird der Stab herausgezogen.
3. Die Ladung aus Schwarzpulver oder Dynamit wird auf den Boden des Lochs gelegt. Eine Zündnadel (dünner Kupferstab) wird positioniert. Sie soll mit Fett bestrichen werden, um ihr Herausziehen zu erleichtern.
4. Der verbleibende Teil des Sprenglochs wird in Schichten mit trockenem Sandlehm, Moorum oder Ameisenhügelerde gefüllt. Jede Schicht soll fest gerammt oder verdichtet werden. Das Rammen erfolgt mit einer Messing-Verdichtungsstange. Während des Verdichtens wird die Zündnadel häufig gedreht, damit sie leicht entfernt werden kann, wenn das Loch vollständig gefüllt ist.
5. Wenn die Verdichtungsoperation beendet ist, wird die Zündnadel durch häufiges Drehen langsam herausgezogen, wobei ein langes schmales Loch zurückbleibt, das mit Schwarzpulver oder Dynamit gefüllt wird.
6. Eine Zündschnur wird in das Loch eingeführt und ca. 600 mm bis 900 mm außerhalb des Lochs vorstehend belassen. So wird eine Verbindung zwischen der Zündschnur oben und der Sprengstoffladung unten hergestellt. Zünder werden verwendet, wenn der Sprengstoff Dynamit ist. Hierzu wird die erforderliche Länge der Sicherheitszündschnur gerade von der Sicherheitszündschnurspule mit einem scharfen Messer oder Zündschneider abgeschnitten. Dann wird das frisch geschnittene Ende der Zündschnur vorsichtig in den Zünder eingeführt, bis es die Ladung im Zünderrohr berührt. Das offene Ende der Zünderkappe wird dann vorsichtig mit einer Zange zusammengedrückt, um die Zündschnur sicher in Position zu halten. Die Dynamitpatrone wird an einem Ende geöffnet und ein Loch in die Ladung mit Hilfe einer Messingnadel gemacht. Der Zünder wird in das Loch in der Dynamitpatrone eingeführt. Das Papier der Patrone wird wieder verschlossen und es wird fest mit Draht oder Zwirn (starkes Seil oder Schnur aus zwei oder mehr Fäden Hanf, Baumwolle o.ä., die miteinander verdreht sind) unmittelbar über dem Zünder gesichert. Dies ist als Zündpatrone bekannt und wird vorsichtig in das Sprengloch eingeführt, sodass das freie Ende der Zündschnur außerhalb des Lochs ist.
7. Das freie Ende der Zündschnur wird gezündet. Dies kann entweder mit einem Streichholz oder mit Elektrizität erfolgen. Die Zündung durch Elektrizität hat folgende Vorteile: (a) Sicherheit, da der Zündvorgang aus großer Entfernung vom Ort durchgeführt werden kann. (b) Zeit- und Arbeitsersparnis. (c) Die Zündung ist simultan, wodurch die Effizienz der Sprengstoffe stark erhöht wird und der Vorgang ökonomischer wird. (d) Nützlich für Zündung unter Wasser oder an nassen Orten. (e) Es ist möglich, geeignete Signale zu arrangieren, um Unfälle zu vermeiden. (f) Keine Gefahr von Fehlzündung.
8. Die Explosion findet statt und der Fels wird in kleine Blöcke zersplittert. Ein guter Spreng erzeugt einen dumpfen Ton. Solche Blöcke werden gesammelt und zur weiteren Behandlung gebracht.

Vorsichtsmaßnahmen beim Sprengen:

Folgende Vorsichtsmaßnahmen sind im Sprengprozess zu beachten, um schwere Unfälle zu vermeiden:

1. Fehlzündung: Manchmal versagt eine Ladung aus irgendeinem Grund zu explodieren. In einem solchen Fall wird ein neues Sprengloch in der Nähe des fehlgeschlagenen Lochs gebohrt und der Sprengvorgang wiederholt. Das neue Sprengloch sollte nicht zu nah am fehlgeschlagenen Loch sein. In vielen Fällen wird die Explosion des neuen Sprenglochs auch die Ladung des fehlgeschlagenen Sprenglochs zünden und in einem solchen Fall kann es zu einem schweren Unfall führen.
2. Linie des geringsten Widerstands (Line of Least Resistance): Gesteine enthalten Klüfte, Risse, Verwerfungen oder Schichtflächen. Bei Explosion entstehen Gase. Wenn das Sprengloch ausreichend fest verdichtet ist, können die Gase nicht durch das Sprengloch entweichen. In einem solchen Fall folgen die Gase dem Pfad, der den geringsten Widerstand bietet. Eine solche Linie wird als Linie des geringsten Widerstands (L.L.R.) bezeichnet. In der Praxis wird der L.L.R. als der kürzeste Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Ladung und der nächsten Gesteinsoberfläche genommen. Die Länge des L.L.R. spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Sprengstoffmenge und sollte daher sorgfältig festgelegt werden.
3. Nadel und Verdichter: Diese sollten aus Kupfer, Messing oder Bronze und nicht aus Stahl gefertigt sein. Ein Funke entsteht, wenn Stahl auf Gestein schlägt. Daher würde eine vorzeitige Explosion stattfinden und es könnte zu einem schweren Unfall führen, wenn sie aus Stahl sind.
4. Sprengankündigung: Niemand sollte in den Bereich eintreten dürfen, in dem gesprengt wird. Hinweise und sichtbare Zeichen wie rote Flaggen sollten an geeigneten Stellen entlang des Perimeters platziert werden. Es ist wünschenswert, Sprengarbeiten spät abends oder früh morgens zu vermeiden. Feste Sprengzeiten sollten der Öffentlichkeit bekannt gemacht werden.
5. Zurückziehen auf sichere Distanz: Die verwendete Zündschnur sollte so beschaffen sein, dass ein Arbeiter nach dem Zünden auf eine sichere Distanz zurückziehen kann. Für großflächige Arbeiten können Pfeifen oder Sirenen verwendet werden, um Arbeiter zu warnen, vor der Explosion an einen sicheren Ort zu gehen.
6. Wassereintritt: Wenn Wasser in das Sprengloch eindringt, sollte die Sprengstoffladung in dünnes Eisenblech oder in wasserdichtes Papier gelegt werden.
7. Fachkundige Aufsicht: Die Sprengarbeit sollte nur ausgebildeten und erfahrenen Personen anvertraut werden. Die verantwortliche Person sollte feststellen, dass die gezündeten Ladungen gleich den abgefeuerten Ladungen mit der Anzahl der gehörten Explosionen sind.
8. Lagerung: Sprengstoffe sollten sehr sorgfältig gelagert werden. Sie sollten in speziell konstruierten Gebäuden, bekannt als Magazin oder Lagerhaus, aufbewahrt werden. Vorsichtsmaßnahmen für die Lagerung: (i) Bei Stromausfall nur Taschenlampen für Beleuchtung verwenden, keinesfalls Flammenlaternen. (ii) Keine Außenstehenden dürfen das Magazingelände betreten und autorisierte Personen müssen Magazinschuhe oder nagellose Schuhe tragen. (iii) Zünder vollständig von anderen Sprengstoffen fernhalten. (iv) Verschiedene Sprengstoffe in getrennten Kisten aufbewahren. (v) Elektrische Leitungen für Beleuchtung verdeckt verlegen und regelmäßig von kompetenten Personen prüfen. Keine offene und lose Verkabelung vorübergehender Art zulassen. (vi) Sprengstoffe vorsichtig handhaben, keinesfalls werfen oder fallen lassen. (vii) Zünden oder Rauchen im Umkreis von 50 Metern um das Magazin streng verboten. (viii) Magazin fern von Wohngebäuden, wichtigen Strukturen, öffentlichen Plätzen und Brennstofflagern platzieren. (ix) Magazin durch hohen Stacheldrahtzaun an der Grenze mit Warntafeln und rund um die Uhr bewacht schützen. (x) Magazin vor Blitz schützen, hocheffiziente Blitzableiter an jedem Ende des Magazins anbringen. (xi) Lagerhaus immer verschlossen halten, Schlüssel in sicherer Verwahrung der verantwortlichen Person. (xii) Keinesfalls Magazin innerhalb 0,50 km Entfernung von arbeitendem Ofen oder Brennofen bauen. (xiii) Keinesfalls Magazin während oder bei Annäherung eines Gewitters öffnen und keine Person im Umkreis des Magazins während eines solchen Sturms aufhalten.