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Dokumentenidentifikation DE10152418B4 16.02.2006
Titel Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume sowie Sprengverfahren hiermit
Anmelder Shim, Dong Soo, Seoul/Soul, KR
Erfinder Shim, Dong Soo, Seoul/Soul, KR
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 24.10.2001
DE-Aktenzeichen 10152418
Offenlegungstag 11.07.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse E21B 43/117(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse E21B 43/26(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Sprengvorrichtung und ein Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume zur Erschließung von Grundwasser, heißem Quellwasser, Öl, Erdgas, heißem Tiefenwasser oder dergleichen und betrifft insbesondere eine Sprengvorrichtung und ein Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume; welche beziehungsweise welches in der Lage ist, eine sich seitlich gerichtet erstreckende, kontinuierliche und konzentrierte Explosivkraft dadurch zu erzeugen, daß die Sprengvorrichtung an einer Position angeordnet und zur Explosion gebracht wird, wo Fluid austritt oder austreten soll oder heißes Tiefenwasser gefördert wird, wodurch sich horizontal erstreckende unterirdische Hohlräume durch Erzeugung konischer Öffnungen und durch Vergrößerung von Fluidabgabedurchlässen gebildet werden.

Wenn Grundwasser, heißes Quellwasser, Öl und Gas aus einer fluidführenden Schicht, beispielsweise einer wasserführenden Schicht, einer ölführenden Schicht oder einer Gasschicht über eine lange Zeit hinweg ausfließt, sammeln sich Niederschläge, beispielsweise Kies, Ton oder Ablagerungen in einem Teil eines Fluidabgabedurchlasses, durch welchen das Fluid austritt, so daß die Menge an Fluid, welche durch den Fluidabgabedurchlaß austritt allmählich verringert wird oder, was der schlimmere Fall ist, der Fluidaustritt wird völlig unterbunden.

Zusätzlich wird bei der Erzeugung von Energie aus Tiefenwärme und beim Heizen durch Verwendung von Tiefenwärme diese Tiefenwärme die Erdoberfläche auf natürlichem Wege nur sehr schwer erreichen. Infolge dessen ist es zumeist nötig, die Tiefenwärme derart zu sammeln und dann zu verwenden, daß eine Mehrzahl von vertikalen rohrförmigen Bohrungen in die Erde gebohrt werden und Heißwasser oder Dampf durch eine oder mehrere vertikale rohrförmige Bohrungen oder Gräben angehoben wird, indem kaltes Wasser durch die verbleibenden vertikalen rohrförmigen Bohrungen eingebracht wird.

Beim Vorgang des Gewinnens von Tiefenwärme mittels rohrförmiger Bohrungen, welche in heißes, trockenes Felsgestein gebohrt werden, bewegt sich Heißwasser oder Dampf durch Hohlräume, welche im Fels ausgebildet sind. In einem derartigen Fall sammelt sich Schutt oder Abraum des Felsens, Heißwasser oder Dampf unter Aneinanderhaftung, so daß die Ablagerungen den Hohlraum blockieren, und so die Verwendung von Tiefenwärme behindert ist.

Um somit die Menge an Fluid zu erhöhen, welche aus einer Fluidschicht, beispielsweise einer wasserführenden Schicht, einer Ölschicht oder einer Gasschicht und einem heißen trockenen Felsgestein ausfließt, wurden bislang die folgenden beiden Vorgehensweisen vorgeschlagen. Eine erste bekannte Vorgehensweise (US 5 139 312 und US 3 917 347) ist, eine neue Bohrung niederzubringen, um das Fluid anzubohren. Eine zweite bekannte Vorgehensweise (JP 53(1977)-012103) ist, einen Explosivstoff an einer Position nahe des Fluidabgabedurchlasses anzuordnen und zur Explosion zu bringen, um den teilweise oder vollständig blockierten Fluiddurchlaß durch die Explosivkraft des Explosionsstoffes oder Sprengstoffes zu öffnen.

Was jedoch die erste bekannte Vorgehensweise betrifft, sind die Kosten der Bohrungsniederbringung und die Kosten des Entfernens und neu Aufbauens bereits bestehender Anlagen zusätzlich notwendig, so daß diese Vorgehensweise aus ökonomischen Gesichtspunkten nicht wünschenswert ist. Was die zweite bekannte Vorgehensweise betrifft, so verpufft manchmal die Explosionskraft des Sprengstoffes, so daß die Explosionskraft nicht konzentriert werden kann, um ausreichend zu sein, horizontale unterirdische Hohlräume zu bilden, so daß die Wand der vertikalen Bohrung oder Ausschachtung H (1A) einstürzen kann.

Um vorhandene Fluidabgabedurchlässe zu öffnen, wurde bislang ein Sprengverfahren verwendet, bei welchem gemäß 1A bis 1C ein Sprengstoff oder Explosivkörper 1 mit einem Verzögerungszünder 2 versehen wird und eine Zündleitung 3 ist durch eine Sprengstoffhülle oder -aufhängung 4 mit einem Ring 5 verbunden, der wiederum mit einer Kette 6 in Verbindung steht, wobei diese Anordnung in einem vertikalen Schacht oder einer vertikalen Bohrung H seitlich neben den vorhandenen Fluidabgabedurchlässen P angeordnet ist und durch Zünden des Zünders 2 unter Verwendung einer Zündvorrichtung in dieser Position zur Explosion gebracht wird, wie in den 1A bis 1C gezeigt.

Eine derartige Art von Explosion oder Sprengung wird durchgeführt, wenn ein Sprengstoff nach außen hin frei vorliegt, also gemäß 1A und 1B durch die Aufhängung 4 gehalten ist. Nachfolgend wird diese Art von Explosion oder Sprengung als "offene Explosion" bezeichnet.

Bei der offenen Explosion verteilt sich, da der Sprengstoff zur Explosion gebracht wird, während er in dem vertikalen Schacht H hängt, die Explosivkraft oder Sprengkraft des Sprengstoffes gemäß 1B über die Erstreckung des vertikalen Schachtes H hinweg. Im Ergebnis ist der Verlust an Explosivkraft groß und die Explosivkraft ist nicht konzentriert, so daß die Explosivkraft nicht auf den gewünschten Bereich der Wandung der Bohrung oder des Schachtes H einwirkt, wodurch ein fehlerhaftes oder mangelhaftes Sprengergebnis erzielt wird.

Zusätzlich, wie in 1C gezeigt, ist im Falle einer Explosion in einer vertikalen Bohrung der Bereich der Explosion sehr groß, so daß hoher Druck über einen weiten Bereich der Wandung der vertikalen Bohrung ausgeübt wird. Infolgedessen wird die Wand der vertikalen Bohrung beschädigt oder bricht ein, so daß die Wand der vertikalen Bohrung verformt wird oder vollständig einstürzt. Im Ergebnis wird die vertikale Bohrung nutzlos und es wird kein neuer Ausfluss- oder Abgabedurchlaß erzeugt oder wieder geöffnet. Mit anderen Worten, diese bekannte Sprengtechnik ist nicht vorteilhaft.

Mit anderen Worten, da bei der offenen Explosion der Sprengstoff in der vertikalen Bohrung oder dem Schacht H angeordnet und zur Explosion gebracht wird, wird die Explosivkraft oder Sprengkraft des Sprengstoffes über die offenen oberen und unteren Abschnitte des vertikalen Schachtes H verteilt, was zu Verlusten in der Sprengkraft führt und von daher ein Hindernis für die Konzentration der Sprengkraft darstellt.

Zur Öffnung eines blockierten Fluidabgabedurchlasses sollte die Sprengkraft des Sprengstoffes auf den blockierten Abschnitt des Fluidabgabedurchlasses ausgeübt werden. Da jedoch die Sprengkraft des Sprengstoffes verteilt wird, kann die Sprengkraft den blockierten Abschnitt des Fluidabgabedurchlasses zur Öffnung dieses blockierten Fluidabgabedurchlasses nicht erreichen, sondern beschädigt vielmehr die Wand des vertikalen Schachtes H oder bringt diese zum Einsturz, was das wirksame Aufsprengen horizontaler Hohlräume behindert.

Der herkömmliche Sprengvorgang ist auf einen einmaligen Sprengvorgang beschränkt, bei dem die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingebracht und zur Explosion gebracht wird. Insbesonders, da Grundwasser in dem vertikalen Schacht H als Hindernis dient, wird der Sprengeffekt des Sprengstoffes aufgrund des Drucks des Grundwassers verringert und die Absenkgeschwindigkeit des Sprengstoffes in den vertikalen Schacht wird aufgrund des Auftriebsvermögens im Grundwasser verringert, was die Effizienz des Sprengvorganges verschlechtert. Zusätzlich kann eine instabile Explosion erfolgen, beispielsweise eine Fehlexplosion, eine Halbexplosion oder dergleichen, welche aufgrund des Wasserdrucks erzeugt werden kann, der Explosionseffekt eines geformten Sprengstoffes oder einer Formladung kann nicht aufgrund des offenen Explosionstyps verwendet werden und es ist schwierig, den Sprengstoff sicher zu handhaben, da es Probleme gibt, beispielsweise den Kontakt des Sprengstoffes mit der Wand des vertikalen Schachtes H.

Aus DE 73 32 890 ist eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume, mit:

einem Gehäuse aus Metall, welches in seinem mittigen Abschnitt eine Ladekammer aufweist, einem Verzögerungszünder einer Formladung in der Ladekammer des Gehäuses, der das Gehäuse umgibt, und einem Verbindungsring, der an dem Gehäuse angeordnet ist, um das Gehäuse mit einem Hubseil zu verbinden. Jedoch weist die bekannte Vorrichtung keinen Verbindungsring an ihrem oberen und unteren Ende auf. Weiterhin besitzt sie keine seitlich gebildete Ladekammer. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gerichtete, konzentrierte und beständige Sprengkraft durch eine „Explosion des geschlossenen Typs" oder „geschlossene Explosion" bereitzustellen.

Bei der geschlossenen Explosion wird ein Sprengstoff in einem abgedichteten Explosions- oder Sprengraum zur Explosion gebracht, der von der Umgebung abgetrennt ist.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen 2 bis 12 genannt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Ausbildung horizontaler Hohlräume gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Sprengvorrichtungsanordnung sind in den Unteransprüchen 14 bis 16 genannt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Sprengverfahren zur Ausbildung im wesentlichen horizontaler Hohlräume gemäß Anspruch 17. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Ladekammern der einzelnen Sprengvorrichtungen senkrecht zu einer entsprechenden Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung angeordnet sind und wobei die Sprengvorrichtungen aufeinander folgend zu einer Position abgesenkt und hier aufeinander folgend an der Position zur Explosion gebracht werden, um in Umfangsrichtung horizontal Hohlräume auszusprengen.

Hierzu wird erfindungsgemäß eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume geschaffen. Bei der Sprengvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ladekammer horizontal durch den Mittelabschnitt eines metallischen Körpers ausgebildet und ein (speziell) geformter Sprengstoff (Formladung) und ein Verzögerungszünder werden in der Ladekammer angeordnet, um es zu ermöglichen, daß die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes in Horizontalrichtung konzentriert und ausgeübt wird.

Zusätzlich wird erfindungsgemäß ein Sprengverfahren unter Verwendung der Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume geschaffen, bei dem die Sprengvorrichtung einmal oder mehrfach an einer Stelle angeordnet und zur Explosion gebracht wird, wo Fluidabgaben vorhanden sind oder zu erwarten sind, wodurch konische Öffnungen gebildet werden und die Fluidabgabedurchlässe geöffnet oder vergrößert werden.

Genauer gesagt, die Probleme im Stand der Technik werden durch eine Sprengvorrichtung nach Anspruch 1, eine Sprengvorrichtungsanordnung nach Anspruch 13 sowie ein Sprengverfahren nach Anspruch 17 beseitigt, wobei die jeweiligen Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung löst die Aufgabe, eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume sowie ein Verfahren unter Verwendung dieser Sprengvorrichtung zu schaffen, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage sind, eine Explosions- oder Sprengkraft in eine horizontale Richtung zu lenken, indem ein besonders geformter Sprengstoff oder eine sog. Formladung in einer beschränkten horizontalen Ladekammer zur Detonation gebracht wird, so daß die Sprengkraft des besonders geformten Sprengstoffes in einer Richtung senkrecht zur Richtung des vertikalen Schachtes konzentriert ist und die Sprengkraft andauernd ist, wodurch horizontale unterirdische Hohlräume ohne einen Einsturz der Wand des vertikalen Schachtes durch Wirkenlassen der Sprengkraft auf den gewünschten Bereich der Wand des vertikalen Schachtes gebildet werden.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage sind, einen Fluidabgabedurchlaß zu vergrößern und/oder einen blockierten Fluidabgabedurchlaß erneut zu öffnen, ohne daß ein neuer Schachtbohrvorgang notwendig ist, um einen bestehenden Schacht zu regenerieren, wenn die Fluidmenge nachlässt oder der Fluidabgabendurchlaß blockiert wird, wenn das Fluid aus einem Grundwasserschacht, einem Heißquellenschacht, einem Erdgasschacht, einem Ölschacht oder einem rohrförmigen Schacht oder einer rohrförmigen Niederbringung zum Sammeln von Erdwärme gewonnen wird, so daß die Kosten für eine neue Schachtniederbringung und die Kosten für die Entfernung und den erneuten Aufbau von Anlagen eingespart werden und die ökonomische Ausnutzung eines unterirdischen Hohlraumsprengvorganges verbessert werden.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage sind, eine Sprengkraft gerichtet zu erzeugen, wobei wiederholte Sprengvorgänge in Umfangsrichtung möglich sind, wenn eine Grundwasserbohrung, eine Heißwasserbohrung, eine Erdgasbohrung, eine Ölbohrung oder ein rohrförmiger Schacht zum Sammeln von Erdwärme niedergebracht werden, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß der Ausbildungsvorgang des unterirdischen Hohlraumes erfolgreich ist, maximiert ist.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume und ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung, wobei die Vorrichtung und das Verfahren die Notwendigkeit übertriebener Schachtbohrvorgänge beseitigen, welche durchgeführt werden, um Grundwasser, Öl, Gas oder heißes Tiefenwasser oder Dampf zu gewinnen, so daß die Beeinträchtigung oder Verunreinigung des Erdreiches aufgrund der gebohrten Schächte verhindert oder verringert werden kann, was zum Umweltschutz beiträgt.

Erfindungsgemäß wird demnach eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume geschaffen, mit: einem Gehäuse aus Metall, welches in seinem mittigen Abschnitt eine Ladekammer aufweist, wobei Austrittsöffnungen der Ladekammer seitlich ausgerichtet sind; einem Verzögerungszünder und einer Formladung in der Ladekammer des Gehäuses und einem Verbindungsring, der an dem Gehäuse angeordnet ist, um das Gehäuse mit einem Hubseil zu verbinden.

Die Sprengvorrichtung kann weiterhin zwei rohrförmige Spalte aufweisen, welche in dem Gehäuse um die Ladekammer herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte koaxial zu der Ladekammer und jeweils im Durchmesser größer als die Ladekammer sind; zwei Verzögerungszünder und zwei Treibladungen, welche in den rohrförmigen Spalten aufgenommen sind; und zwei Abdichtröhren aus Kunststoff zum Verschließen der rohrförmigen Spalte, nachdem die Verzögerungszünder und die Treibladungen in die rohrförmigen Spalte geladen worden sind.

Das Gehäuse kann eiförmig sein, um eine Reibung zwischen dem Gehäuse und einem Fluid zu verringern, welches einen vertikalen Schacht füllt, während das Gehäuse im vertikalen Schacht abgesenkt wird.

Das Gehäuse kann eine Breite im Bereich von 80 – 90% des Durchmessers des vertikalen Schachtes haben.

Die Vorrichtung kann weiterhin eine Durchgangsbohrung für eine Zündleitung haben, wobei sich die Durchgangsbohrung von einer oberen Oberfläche des Gehäuses zu einem mittleren Abschnitt in der Ladekammer erstreckt.

Die Vorrichtung kann weiterhin eine oder mehrere Durchgangsbohrungen für eine oder mehrere Zündleitungen haben, wobei sich die Durchgangsbohrungen von einer oberen Oberfläche des Gehäuses zu einem mittleren Abschnitt der rohrförmigen Spalte erstrecken.

Das Gehäuse kann ein Gewicht im Bereich von 50 bis 500 kg haben.

Die Formladung kann an beiden Enden mit konusförmigen Vertiefungen versehen sein.

Die Vorrichtung kann weiterhin mit zwei trichterartigen Auskleidungen versehen sein wobei die Auskleidungen jeweils an den konusförmigen Vertiefungen angebracht sind.

Die Formladungen können eine Ladungsgröße im Bereich von 0,1 – 1 kg haben.

Die Vorrichtung kann weiterhin zwei Abdeckungen aufweisen, wobei die Abdeckungen an abgestuften Abschnitten der Einlässe der Ladekammer angebracht sind, welche mit der Formladung geladen ist.

Die Verbindungskette kann eine Mehrzahl von Kettengliedern aufweist, um zu verhindern, daß sich die Verbindungskette verdreht.

Zusätzlich schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtungsanordnung zur Ausbildung horizontaler Hohlräume, mit: einer Mehrzahl von Gehäusen aus Metall, von denen jedes horizontal eine Ladekammer aufweist; einer Mehrzahl von Verzögerungszündern und einer Mehrzahl von Sprengstoffladungen, welche in den Ladekammern der Gehäuse aufgenommen sind; und einer Mehrzahl von Verbindungsketten, welche jeweils ein Gehäuse mit einem Weiteren verbinden.

Die Sprengvorrichtung kann weiterhin zwei rohrförmigen Spalte aufweisen, welche in dem Gehäuse um die Ladekammer herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte koaxial zu der Ladekammer und jeweils im Durchmesser größer als die Ladekammer haben; zwei Verzögerungszünder und zwei Treibladungen, welche in den rohrförmigen Spalten aufgenommen sind; und zwei Abdichtröhren aus Kunststoff zum Verschließen der rohrförmigen Spalte, nachdem die Verzögerungszünder und die Treibladungen in die rohrförmigen Spalte geladen worden sind.

Die Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten verbunden sind, können die Ladekammern einer Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung ausgerichtet haben wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung.

Die Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten verbunden sind, können die Ladekammern einer Sprengvorrichtung senkrecht zu einer entsprechenden Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung ausgerichtet haben.

Zusätzlich schafft die vorliegende Erfindung ein Sprengverfahren zur Ausbildung im wesentlichen horizontaler Hohlräume, mit den folgenden Schritten: Einbringen einer Zündleitung, eines Verzögerungszünders und einer Formladung in eine Ladekammer, welche horizontal durch einen mittigen Abschnitt eines Gehäuses einer Sprengvorrichtung ausgebildet ist; Aufhängen der Sprengvorrichtung über einem vertikalen Schacht durch Betätigung einer Hubvorrichtung, nachdem ein Verbindungsring am Gehäuse der Sprengvorrichtung mit einem Hubseil mittels einer Verbindungskette verbunden wurde; Absenken der an dem Hubseil hängenden Sprengvorrichtung zu einem Einlass des vertikalen Schachtes und Verbinden einer Zündleitung, welche aus dem Gehäuse herausgeführt ist mit einer Übertragungsleitung, welche auf einer Aufnahmevorrichtung aufgewickelt ist, die an einer Stützfläche angeordnet ist, unmittelbar bevor die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht eintritt; Absenken der Sprengvorrichtung und der Übertragungsleitung, welche mit der aus der Gehäuse herausgeführten Zündleitung verbunden ist in den vertikalen Schacht bis zu einer Position, an der Fluid austritt; Zünden der Formladung in der Sprengvorrichtung an einer Position, an der das Fluid austritt oder wieder austreten soll; Zurückbringen des Gehäuses der Sprengvorrichtung durch Anheben des Gehäuses unter Verwendung der Hubvorrichtung.

Der Schritt des Zündens des Sprengstoffes kann die folgenden Schritte aufweisen: Erstens, Zündenlassen von Verzögerungszündern und Treibladungen, welche in zwei rohrförmigen Spalten aufgenommen sind, welche koaxial zu der Ladekammer sind und einen Durchmesser größer als die Ladekammer haben, um zwei Abdichtröhren in Kontakt mit einer Wand des vertikalen Schachtes zu bringen und einen Sprengraum gegenüber der Außenseite abzudichten; und Zweitens Zünden der Formladung, welche in der Ladekammer enthalten ist.

Die Sprengvorrichtungen können die Ladekammern haben, wobei jede Ladekammer einer jeden Sprengvorrichtung in gleiche Richtung wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung ausgerichtet haben und die Sprengvorrichtungen können aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und aufeinanderfolgend an dieser Position gezündet werden, um wiederholt an der Position zu sprengen.

Die Sprengvorrichtungen können die Ladekammern haben, wobei jede Ladekammer einer Sprengvorrichtung senkrecht zu einer entsprechenden Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung angeordnet ist und wobei die Sprengvorrichtungen aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und hier aufeinanderfolgend an der Position zur Explosion gebracht werden, um in Umfangsrichtung horizontale Hohlräume auszusprengen.

Der Schritt des Zündens kann durch eine Fernsteuerung erfolgen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung.

Es zeigt:

1A eine herkömmliche Sprengvorrichtung, welche in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;

1B eine Ansicht, welche die Arbeitsweise der herkömmlichen Sprengvorrichtung zeigt;

1C eine Ansicht, welche den durch eine Sprengung bearbeiteten Abschnitt des vertikalen Schachtes zeigt, nachdem die herkömmliche Sprengvorrichtung detoniert oder explodiert ist;

2A eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Sprengvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2B eine Ansicht der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform, wie sie in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;

2C eine Ansicht der Betriebs- oder Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;

2D eine Ansicht der weiteren Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;

2E eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Abwandlung der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;

2F eine Ansicht einer Abwandlung der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform, wie sie in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;

2G einen Horizontalschnitt durch die Abwandlung der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;

2H einen Horizontalschnitt durch eine weitere Abwandlung der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform;

3A eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Sprengvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3B eine Ansicht, wie die Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform in einem vertikalen Schacht angeordnet ist;

3C eine Ansicht der Betriebs- oder Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform;

3D eine Ansicht der weiteren Wirkungsweise der Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform;

3E eine Ansicht einer Abwandlung der Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform in einem vertikalen Schacht;

4 eine Ansicht einer Sprengvorrichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

5 eine Ansicht, wie eine Sprengvorrichtungsanordnung aufgehängt ist;

6 eine Ansicht, wie eine Zündladung mit einem Draht verbunden wird;

7 eine Ansicht, wie die Sprengvorrichtungsanordnung in einen vertikalen Schacht eingelassen wird;

8 eine Ansicht des Schrittes der Detonation der Sprengvorrichtungsanordnung; und

9 eine Ansicht des aufgesprengten Teils des vertikalen Schachtes, nachdem die Sprengvorrichtungsanordnung zur Detonation gebracht worden ist.

Zunächst werden die grundlegenden Prinzipien der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Zur Ausbildung horizontaler Hohlräume in der Wand eines vertikalen Schachtes oder einer vertikalen Bohrung ist es notwendig, die Sprengkraft der (speziell) geformten Sprengladung (Formladung) oder des Sprengstoffes in einer Horizontalrichtung zu konzentrieren. Obgleich mittlerweile viele mechanische Vorrichtungen, beispielsweise Bohrmaschinen verwendet werden, um Bohrungen oder Schächte auszubilden, ist es schwierig, horizontale Hohlräume in die Wand einer bestehenden Bohrung oder eines bestehenden Schachtes mit einer Tiefe von einigen -zig bis einigen tausend Metern einzubringen.

Auf gleiche Weise wie beim Abschießen eines Gewehres, wo sich eine Kugel durch den Lauf in Richtung eines Ziels bewegt, wird eine Ladekammer horizontal durch den mittleren Abschnitt des Körpers ausgebildet und eine (speziell) geformte Sprengladung oder ein Sprengstoff wird in der Ladekammer aufgenommen und zur Explosion gebracht. Im Ergebnis explodiert die geformte Sprengladung in einer geschlossenen Explosion, so daß die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes in horizontaler Richtung abgegeben wird, wodurch horizontale unterirdische Hohlräume und vergrößerte oder neu bzw. wieder geöffnete Fluidabgabedurchlässe gebildet werden.

Die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes wird durch den sogenannten Neumann-Effekt mittig konzentriert, wobei dieser Effekt der Effekt ist, der durch einen speziell geformten Sprengstoff oder speziell geformte Sprengladung bewirkt wird und auch bei panzerbrechenden Geschossen verwendet wird, um einen konzentrierten Druck auf den gewünschten Abschnitt einer vertikalen Schacht- oder Bohrungswandung aufzubringen. Zusätzlich werden Abdichtleitungen oder Abdichtrohre verwendet, welche in Kontakt mit der Wand des Schachtes gebracht werden, wenn der Sprengstoff zur Detonation gebracht wird, um einen Sprengraum abzudichten, so daß eine kraftvolle und konzentrierte Sprengkraft über eine gewisse Zeitdauer hinweg in einer bestimmten Richtung ohne wesentlichen Energie- oder Kraftverlust erzeugt werden kann.

Mit anderen Worten, die Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellen Techniken dar, bei denen eine Sprengvorrichtung mit einem geformten Sprengstoff in der Ladekammer in einem Schacht oder einer Bohrung an einer Stelle angeordnet wird, wo Fluid austritt oder austreten könnte und die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes oder der Formladung wird in horizontaler Richtung ausgeübt, um in der Wandung des Schachtes oder der Bohrung horizontale Hohlräume auszubilden.

Da die vorliegende Erfindung auf den soeben genannten Prinzipien basiert, kann die Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung wirksam in dem Fall angewendet werden, bei dem das Bohren oder Niederbringen eines Schachtes nicht hinreichend oder vollständig durchgeführt wird oder durchführbar ist, wenn eine Grundwasserbohrung, eine Heißquellenbohrung, eine Erdgasbohrung oder eine Ölbohrung erschlossen werden soll oder wo die Fluidmenge sich verringert oder ein Fluidabgabedurchlaß blockiert ist oder wird, wenn ein Fluid aus einer Grundwasserbohrung, einer Heißquellenbohrung, einer Erdgasbohrung oder einer Ölbohrung über eine lange Zeitdauer hinweg gefördert wird.

Zusätzlich können die Sprengvorrichtung und das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung wirksam in dem Fall angewendet werden, wo die Sprengkraft in einem Hohlraum in heißem Trockengestein aufgebracht werden soll, so daß Erdwärme, welche sich in dem Heißtrockengestein befindet, über eine rohrförmige Niederbringung in Form eines Schachtes oder einer Bohrung gesammelt wird, um beispielsweise elektrische Energie zu erzeugen oder Gebäude zu beheizen, wodurch die rohrförmige Schachtung erweitert wird und es somit möglich ist, Erdwärme besser aufzunehmen.

Eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Gemäß 2B ist eine Durchgangsbohrung 11 mit einem bestimmten Durchmesser lateral durch den mittleren Abschnitt eines Körpers oder Gehäuses 10 ausgebildet. Zwei Verbindungsringe 12 sind vorhanden, um es zu ermöglichen, daß das Gehäuse 10 durch ein Seil oder bevorzugt eine Kette aufgehängt und bewegt wird. Um die Beladungsgeschwindigkeit mit Sprengstoff zu erhöhen, hat der Körper 10 im Querschnitt bevorzugt Eiform. Beide Seiten des Körpers 10 stehen nach außen vor, so daß die Seiten des Körpers nahe der Wand eines Schachtes liegen, wenn die Sprengvorrichtung in besagten Schacht H eingelassen wird.

Gemäß 2B ist der Grund dafür, warum das Gehäuse 10 bevorzugt Eiform hat der, daß die Sprengvorrichtung daran gehindert werden kann, in Kontakt mit der Wand des Schachtes H zu gelangen, da das Gewicht des Gehäuses 10 ausbalanciert ist, und die Fläche im unteren Endbereich des Gehäuses 10 verringert ist, so daß das Gehäuse 10 rasch in dem Schacht H abgelassen werden kann, da es eine verringerte Reibung zwischen dem Gehäuse 10 und einem Fluid gibt, welches sich in dem Schacht befindet, so daß der Auftrieb des Gehäuses 10 verringert ist.

Das Gehäuse 10 kann auch zylindrische, konische, sechseckförmige oder achteckförmige Formgebung haben. Jedoch ist aus den genannten Gründen für das Gehäuse 10 die Eiform besonders bevorzugt.

Das Gehäuse ist aus einem hochfesten Metall und bestimmter Querschnittsform gefertigt; der Grund hierfür ist, daß das Gehäuse 10 die als Ladekammer 11 dienende Bohrung umgibt und von daher gegenüber Beschädigungen beim Zünden des Srengstoffes in der Ladekammer 11 geschützt werden muß, so daß das Gehäuse 10 wieder verwendbar ist.

Der Grund, warum beide Seiten des Gehäuses 10 vorragen, um in Kontakt mit der Wand des Schachtes H zu geraten, ist, daß die Sprengkraft des in der Ladekammer 11 aufgenommenen Sprengstoffes auf die Wand des Schachtes H im engen Abstand ausgeübt werden soll und daß der Bereich, wo die Sprengkraft ausgeübt wird, beschränkt ist, um die Sprengkraft des geformten Sprengstoffes oder der Formladung, welche aus der Ladekammer der Sprengvorrichtung austritt, konzentriert sein soll.

Die Breite des Körpers 10 wird abhängig von der Abmessung des vertikalen Schachtes H bestimmt. Allgemein beträgt die Breite des Körpers 10 ungefähr 80 bis 90 des Durchmessers des vertikalen Schachtes H. Der Grund hierfür ist, daß das Gehäuse 10 leicht in den vertikalen Schacht H eingeführt werden kann, wenn die Breite des Gehäuses 10 kleiner als der Durchmesser des vertikalen Schachtes H ist.

Beispielsweise hat ein vertikaler Schacht oder eine vertikale Bohrung, welche zur Erschließung von Grundwasser, Öl, Gas, heißem Tiefenwasser oder Dampf niedergebracht wird, einen Durchmesser im Bereich von 100 bis 2000 mm, so daß das Gehäuse 10 eine Breite im Bereich von 80 bis 1800 mm haben kann, um es dem Gehäuse 10 zu ermöglichen, leicht in den vertikalen Schacht eingeführt zu werden. Das Gewicht des Gehäuses 10 liegt bevorzugt im Bereich von 50 bis 500 kg und der Durchmesser der Ladekammer 11 liegt im Bereich von 50 bis 250 mm.

Die Ladekammer 11 besteht aus der Durchgangsbohrung, welche durch den mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 verläuft. Der Raum innerhalb der Ladekammer 11 dient als eine Kammer, in der der Verzögerungszünder 23 und die Formladung 20 aufgenommen sind und die beiden Einlässe der Ladekammer 11 dienen als Ausgänge, durch welche die Sprengkraft der Formladung 20 abgegeben wird. Da somit eine gerichtete Explosion möglich gemacht wird, kann die Sprengkraft in seitlicher Richtung abgegeben werden, um diese Sprengkraft zu konzentrieren.

Die Verbindungsringe 12 sind bevorzugt einstückig an den oberen und unteren Enden des Gehäuses 10 ausgebildet. Die Verbindungsringe 12 können auch an dem Gehäuse 10 angeschweißt sein und Verbindungsketten 50 sind in die Verbindungsringe 12 eingehängt. Obgleich in der beigefügten Zeichnung nicht dargestellt, ist es möglich, eine Verbindungsöffnung durch den oberen oder unteren Abschnitt des Gehäuses 10 auszubilden und eine entsprechende Kette 50 wird dann in diese Verbindungsöffnung eingehängt.

Wie in den 2B und 2C gezeigt, erstreckt sich eine Durchgangsbohrung 15 von einer Stelle im oberen Endabschnitt des Gehäuses 10 zum Mittelpunkt des Gehäuses 10. Die Zündleitung 24 wird durch die Bohrung 15 geführt und mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden, der in der Formladung 20 eingebettet ist. Alternativ kann die Zündleitung 24 in die Ladekammer 11 durch die Einlässe der Ladekammer 11 eingeführt werden.

Ein Ende der Zündleitung 24 ist mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden und in der Ladekammer 11 zusammen mit dem Verzögerungszünder 23 und der Formladung 20 aufgenommen, während das andere Ende der Zündleitung 24 aus der Durchgangsbohrung 15 herausgeführt ist und mit einem Leitungsdraht verbunden wird, bevor die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingelassen wird.

Obgleich in der beigefügten Zeichnung nicht dargestellt, kann in dem Gehäuse 10 eine Kühleinheit angeordnet sein, um zu verhindern, daß das Gehäuse 10 aufgeheizt wird. Die Kühleinheit kann in dem Gehäuse 10 so angeordnet sein, daß ein Temperaturanstieg des Gehäuses 10 den Verzögerungszünder 23 nicht beeinflusst, während das Gehäuse 10 mit der Formladung 20 und dem Verzögerungszünder 23 tief in den vertikalen Schacht H abgelassen wird.

Der Grund hierfür ist, daß die Formladung 20 durch Erdwärme zur Detonation gebracht werden kann, während sie zu einer Zielposition abgesenkt wird, da die Temperatur im vertikalen Schacht H um ungefähr 30°C/km ansteigt.

Die Formladung 20 ist gemäß den 2B und 2C an ihren beiden Seiten mit konischen Vertiefungen 21 versehen. Da die Formladung 20 genügend Energie haben sollte, um horizontale Hohlräume auszubilden, jedoch das Gehäuse 10 nicht zu beschädigen, liegt die Menge an eingebrachtem Sprengstoff bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1 kg.

Der Grund hierfür ist, daß die Menge an Sprengkraft und ein Gasdruck unzureichend werden, wenn die Menge an eingebrachtem Sprengstoff weniger als 0,1 kg beträgt und andererseits das Gehäuse 10 der Sprengvorrichtung und die Wand des Schachtes oder der Bohrung beschädigt werden können, wenn die Menge an eingebrachtem Sprengstoff mehr als 1 kg beträgt.

Der Grund, warum konische Vertiefungen an beiden Seiten des Sprengstoffes ausgebildet sind, ist, daß diese konischen Vertiefungen es ermöglichen, daß die Sprengkraft der Formladung in Richtungen der Mittelpunkte in der konischen Vertiefungen konzentriert wird, das heißt in Richtungen der Vektorsumme der Explosivkräfte, welche durch den Neumann-Effekt bestimmt wird, wenn die Formladung gezündet wird.

Ähnlich wie ein panzerbrechendes hochexplosives Geschoss, welches den Neumann-Effekt verwendet und die Panzerung eines Panzers durchdringt (ein panzerbrechendes Hochexplosivgeschoss kann eine Panzerung von 35 cm durchdringen), bildet die Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß der 2C und 2D horizontale konische Hohlräume. Infolgedessen dringt die Explosionskraft tief in das umgebende Gestein oder Erdreich ein, so daß Ablagerung I aus den Fluidabgabedurchlässen P entfernt werden. Zusätzlich bildet die Sprengkraft horizontale Hohlräume, wodurch die Abgabedurchlässe vergrößert werden, so daß ein Fluid auf wünschenswerte Weise ausfließen kann.

Wie oben beschrieben, kann, wenn die Formladung mit den konischen Vertiefungen 21 zur Explosion gebracht wird, der erwartete Effekt durch den Neumann-Effekt erhalten werden. Genauer gesagt, wie in den 2A bis 2C gezeigt, kann eine noch stärkere Konzentration der Explosivkraft dadurch erhalten werden, daß Verkleidungen an den Oberflächen der konischen Vertiefungen 21 in der Formladung angebracht werden. Die Verkleidungen oder Auskleidungen haben ebenfalls Konus- oder Trichterform und sind aus Stahl oder Kupfer mit einer Stärke von 1 mm ausgebildet.

Was den Verzögerungszünder 23 betrifft, so wird bevorzugt ein MS-Verzögerungszünder oder ein LP-Verzögerungszünder verwendet. Um die Zündleitung 24, welche mit dem Verzögerungszünder verbunden und aus der Durchgangsbohrung 15 herausgeführt ist, ist ein Spalt ausgebildet. Um zu verhindern, daß die Sprengvorrichtung aufgrund des Eintrittes von Fluid fälschlicherweise detoniert, während das Gehäuse 10 in den vertikalen Schacht H eingelassen wird, ist der Spalt zwischen der Zündleitung 24 und der Durchgangsbohrung 15 abgedichtet.

Wenn die Formladung vollständig in die Ladekammer eingebracht ist, werden zwei Kunststoff- oder Glasabdeckungen 25 jeweils durch ein Klebe- oder Haftmittel an einem abgestuften Abschnitt angebracht, der am Eintritt der Ladekammer ausgebildet ist, so daß die Ladekammer abgedichtet ist. Dies dient dazu, die Formladungen 20 vor Einflüssen durch den Fluiddruck zu schützen.

Die im Mittelabschnitt des Gehäuses 10 ausgebildete Ladekammer 11 kann eine Durchgangsbohrung gemäß 2A sein oder eine endseitig geschlossene Bohrung oder Blindbohrung gemäß den 2E und 2F.

Im letzteren Fall wird die Dicke des massiven Abschnittes, der um die Blindbohrung herum liegt, unter Berücksichtigung der Stärke des Materials des Gehäuses 10 und der Heftigkeit der Explosionskraft der Formladung bestimmt, um zu verhindern, daß das Gehäuse 10 zerstört wird.

Gemäß den 2G und 2H kann im Gegensatz zu der einzelnen Blindbohrung eine Trennwand 18 im mittleren Bereich des Gehäuses 10 ausgebildet sein und eine Mehrzahl von Bohrungen wird symmetrisch zu der Trennwand 18 ausgebildet. Auch kann eine Mehrzahl von Bohrungen radial ausgebildet werden, bevorzugt in Abständen von 90°.

In einem derartigen Fall hat die im mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 liegende Trennwand 18 eine ausreichende Dicke, um zu verhindern, daß das Gehäuse 10 zerstört wird und die Dicke der Trennwand 18 wird unter Berücksichtigung der Festigkeit des Materials des Gehäuses 10 und der Stärke der Explosionskraft der Formladung bestimmt.

Die Bohrungen dienen als Ladekammern 11, wo die Verzögerungszünder 23 und die Formladungen 20 aufgenommen werden. Die Einlässe der Bohrungen wirken als Abgabeöffnungen, welche die Abgabe oder den Austritt der Explosionskraft der Formladungen in den Bohrungen leiten.

Da die in den Bohrungen aufgenommenen Verzögerungszünder 23 und Formladungen 20 in einem abgedichteten Zustand zur Detonation gebracht werden können, hat die Explosionskraft der Formladungen 20 eine in horizontaler Richtung- verlaufende Austrittsrichtung, was es ermöglicht, daß die Explosionskraft konzentriert werden kann.

Obgleich die Austrittsöffnungen 13 der Ladekammern 11 bevorzugt vertikal ausgerichtet sind, können diese Austrittsöffnungen 13 auch einen schrägen Verlauf haben. Selbstverständlich fällt eine derartige Modifikation unter den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Wenn die Sprengvorrichtung in der vertikalen Bohrung oder dem vertikalen Schacht H an einer Position angeordnet ist, an der Fluid austritt oder austreten soll und die Formladungen 20 zur Explosion gebracht werden, wird die Explosionskraft gerichtet abgegeben und somit konzentriert, so daß eine starke Einwirkung auf das umgebende Gestein oder die benachbarte Zone des Gesteins ausgeübt wird.

Da die Explosionskraft gerichtet und konzentriert wirkt, werden Ablagerungen I, welche die Abgabedurchlässe P verstopfen, entfernt, so daß die Abgabedurchlässe P geöffnet werden. Zusätzlich vergrößert die Explosionskraft die Abgabedurchlässe P durch Ausbildung horizontaler Hohlräume, so daß das Fluid weitestgehend widerstandsfrei durch die Abgabedurchlässe P fließen kann.

3A ist eine Ansicht, welche eine Abwandlung des Gehäuses von 2A zeigt. Wie in den 3A bis 3D dargestellt, sind zwei rohrförmige Spalte 14, welche koaxial zu der Ladekammer 11 sind und jeweils einen Durchmesser größer als die Ladekammer 11 haben, in dem Gehäuse 10 um die Ladekammer 11 herum ausgebildet. Zwei Treibladungen 30, welche jeweils mit einem Verzögerungszünder 31 bzw. 32 versehen sind, und zwei Abdichtröhren 40 aus Kunststoff sind in jedem rohrförmigen Spalt 14 aufgenommen.

Gemäß 3B erstrecken sich Durchgangsbohrungen 16 und 17 von den inneren Abschnitten der beiden rohrförmigen Spalte 14 zur oberen oder äußeren Oberfläche des Gehäuses 10. Die Verzögerungszünder 31 und 32 und die Enden von Zündleitungen 33 und 34, welche mit entsprechenden Leitungen verbunden sind, sind über die Durchgangsbohrungen 16 und 17 mit den Treibladungen 30 in Verbindung.

Der Aufbau des Gehäuses 10 gemäß 3B ist eine Abwandlung des Gehäuses 10 von 2B. Die Anordnung des Gehäuses 10 von 3B erlaubt eine zweistufige Explosion, bei der zunächst die Treibladungen 30 zur Explosion gebracht werden und nachfolgend die Formladungen 20.

Die Treibladungen 30 sind in den inneren Abschnitten der rohrförmigen Spalte 14 zusammen mit den Verzögerungszündern 31 und 32 aufgenommen und werden als erste zur Detonation gebracht, um die Abdichtröhren 40 aus Kunststoff in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H zu bringen. Obgleich die Treibladungen 30 ringförmig ausgebildet sind, können die Treibladungen 30 auch so ausgebildet sein, daß eine Mehrzahl von Einzelsprengladungen in gleichförmigen Abstand voneinander angeordnet ist, wobei diese durch eine entsprechende Zündübertragungsleitung miteinander verbunden sind.

Die Menge oder das Gewicht der Treibladungen 30 liegt im Bereich von 10 bis 30 g. Eine Menge an Treibladungen 30, welche ermöglicht, daß die Abdichtröhren 40 in Kontakt mit der Wand des Schachtes H gelangen, reicht aus, so daß eine geringe Menge an Treibladung 30 in der Sprengvorrichtung vorhanden ist.

Gemäß der 3B und 3C sind die Abdichtröhren 40 aus Kunststoff und in Form von Röhren ausgebildet und dicht in die rohrförmige Spalte 14 eingesetzt, um die Treibladungen 30 abzudichten. Die Abdichtröhren 40 werden in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H bei Explosion der Treibladungen 30 gebracht, so daß ein abgedichteter Raum S gebildet wird, indem der Raum zwischen dem Gehäuse 10 und der Wand des Schachtes H gegenüber dem verbleibenden Raum getrennt wird.

Die Abdichtröhren 40 dienen als Wände zum vorübergehenden Begrenzen der Explosionskraft, welche von den Austrittsöffnungen 13 in den abgedichteten Raum S abgegeben wird, um zu verhindern, daß die Explosionskraft aus dem abgedichteten Raum S austritt. Somit erlauben die Abdichtröhren 40, daß die Explosionskraft konzentriert wird und auf die Verbindungszone von Felsgestein und einer Auskleidung oder einer Bettung wirkt, wodurch weiterhin eine Abdichtung gegenüber Wasserdruck und eine sichere Explosionsfunktion gewährleistet sind.

Gemäß 3C sind die Abdichtröhren 40 so ausgebildet, daß sie eine geeignete Länge haben, um zu verhindern, daß die Abdichtröhren 40 aus den rohrförmigen Spalten 14 herausgeraten, wenn die Abdichtröhren 40 aus den rohrförmigen Spalten 14 herausgedrückt werden, um den abgedichteten Raum S zu bilden. Wenn die Explosionskraft in dem abgedichteten Raum S auf einen gewissen Betrag angewachsen ist, während die Abgabedurchlässe nach der Explosion der Formladung 20 vergrößert worden sind, werden die Abdichtröhren 40 aus Kunststoff zertrümmert.

Wenn gemäß 3D die Explosion vorüber ist, sind konische Hohlräume an den Abgabedurchlässen der Wand ausgebildet und die Abgabedurchlässe sind vergrößert, wodurch horizontale Hohlräume gebildet werden und es dem Fluid erlaubt wird, hindernisfrei durch die Abgabedurchlässe zu fließen.

Der geschilderte Aufbau erlaubt, daß die Formladung 20 innerhalb eines abgedichteten und begrenzten Raumes zur Explosion gebracht wird, so daß die Explosionskraft konzentriert ist und vollständig und fortlaufend in Richtung der Abgabedurchlässe P wirkt. Somit wirkt die Explosionskraft quasi vollständig auf die Abgabedurchlässe P und entfernt die Ablagerungen oder Verstopfungen I.

Die Ladekammern von 3E sind eine Abwandlung der Kammern von 3A, 3B, 3C oder 3D. Eine Mehrzahl von innenseitig geschlossenen Bohrungen 11c ist hierbei symmetrisch bezüglich der Trennwand 18 ausgebildet.

Die Verbindungsleine oder Verbindungskette 50 verbindet ein Gehäuse 10 mit einem anderen bzw. verbindet ein Gehäuse 10 mit einem Hubseil 70 einer Hubvorrichtung W1. Die Verbindungskette 50 ist aus einer Mehrzahl von Kettengliedern aufgebaut, welche ineinander greifen. Genauer gesagt, die Verbindungskette 50 verbindet den Verbindungsring an einem Ende eines Gehäuses mit dem Verbindungsring an einem Ende eines anderen Gehäuses oder verbindet den an einem oberen Ende eines Gehäuses 10 ausgebildeten Verbindungsring mit dem unteren Ende des Hubseils 70.

Eine Übertragungsleitung 60 ist auf einer Abspulvorrichtung W2 aufgewickelt und wird mit den Zündleitungen 24 unmittelbar bevor das Gehäuse 10 mit den geladenen Formladungen 20 in den vertikalen Schacht H eingeführt wird, verbunden. Die Übertragungsleitung 60 wird zusammen mit der Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingelassen, wobei ein Teil in einen Ring oder ein Kettenglied 51 der Verbindungskette 50 eingefädelt ist. Während des Einführens der Sprengvorrichtung wird die Übertragungsleitung 60 von der Vorrichtung W2 abgespult. Wenn das Gehäuse 10 in einer bestimmten Position im vertikalen Schacht H angeordnet ist, wird das um die Abspulvorrichtung W2 gewickelte Ende der Übertragungsleitung 60 mit einer Zündvorrichtung verbunden.

Nachfolgend wird eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung unterirdischer horizontaler Hohlräume gemäß der Erfindung beschrieben.

In dieser Ausführungsform ist die Durchgangsöffnung durch den mittleren Abschnitt des Gehäuses 10 ausgebildet und zwei Verbindungsringe 12 sind an den oberen bzw. unteren Enden des Gehäuses ausgebildet. Die Formladung 20 mit dem Verzögerungszünder 23 und der metallischen Auskleidung oder den metallischen Einsätzen 22 wird in die Durchgangsbohrung des Gehäuses 10 geladen. Die Sprengvorrichtung wird mittels der Zündleitung 24 zur Detonation gebracht, welche mit der Übertragungsleitung 60 verbunden ist, wobei die Übertragungsleitung 60 wiederum mit der Zündvorrichtung verbunden ist.

Ein Ende der Zündleitung 24 wird über die Durchgangsbohrung 15 in die Durchgangsbohrung geführt und mit dem Verzögerungszünder 23 verbunden. Die Zündleitung 24 und der Verzögerungszünder 23 sind im mittleren Abschnitt der Durchgangsöffnung zusammen mit der Formladung 20 aufgenommen. Das andere Ende der Zündleitung 24 ist mit Übertragungsleitung 60 verbunden. Wenn die Übertragungsleitung 60 zusammen mit der Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingebracht wird, wird die Übertragungsleitung 60 von der Abspulvorrichtung W2 abgewickelt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt die Sprengvorrichtung eine einstufige Explosion. Genauer gesagt, die Explosionskraft zerstört die Abdeckungen 25 und ist in einer Richtung senkrecht zur Richtung des vertikalen Schachtes H konzentriert. Als Modifikationen der genannten ersten Ausführungsform kann gemäß den 2E und 2F die Ladekammer 11 eine innenseitig geschlossene Bohrung oder Blindbohrung sein, deren inneres Ende verschlossen ist und deren äußeres Ende offen ist, wobei die Blindbohrungen bezüglich der Trennwand 18 in der Mitte des Gehäuses 10 symmetrisch angeordnet sind, wie in den 2G und 2H gezeigt, oder die Blindbohrungen 11c sind radial in Abständen von bevorzugt 90° angeordnet.

Eine Sprengvorrichtung zur Bildung horizontaler unterirdischer Hohlräume gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist der Aufbau des Gehäuses 10 modifiziert. Im Unterschied zur genannten ersten Ausführungsform, in der die Ladekammer 11 oder die Durchgangsbohrung oder die Blindbohrungen im Gehäuse 10 ausgebildet sind, sind hierbei die rohrförmige Spalte 14 im Gehäuse 10 um die Durchgangsbohrung konzentrisch zu der Ladekammer 11 und symmetrisch angeordnet, wie in 3B gezeigt und mit den ringförmigen Treibladungen 30 gefüllt, welche mit den Verzögerungszündern 31 und 32 versehen sind sowie mit den Abdichtröhren 40. Die verbleibenden Elemente sind die gleichen wie in den voranstehenden Ausführungsformen.

In der zweiten Ausführungsform kann eine zweistufige Explosion erhalten werden. Gemäß 3C werden die Abdichtröhren 40 in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H durch die erste Explosion der Treibladungen 30 an den inneren Abschnitten der rohrförmigen Spalte gebracht, um einen abgedichteten Explosionsraum S zu bilden und danach wird als zweites die Formladung 20 in der Ladekammer 11 zur Explosion gebracht.

Die Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Abdichtröhren 40 in Kontakt mit der Wand des vertikalen Schachtes H gebracht werden, was durch die erste Explosion erfolgt und danach wird die Explosionskraft der Formladung 20 in Seitenrichtung ohne Energieverlust aufgrund eines Austritts der Explosionskraft zur Seite hin konzentriert. Von daher ist die Sprengvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in ihrer Wirksamkeit der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform überlegen.

Gemäß 3E können die Blindbohrungen, welche symmetrisch zu der Trennwand 18 sind, als eine Abwandlung der Ladekammer 11 verwendet werden.

In den ersten und zweiten Ausführungsformen können die Formladungen 20 mit den Auskleidungen 22 versehen sein, so daß die Explosionskraft der Formladung 20 möglichst kraftvoll die Öffnung in der Wand des vertikalen Schachtes H trifft und die horizontalen Hohlräume ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Sprengvorrichtungsanordnung geschaffen, bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen gemäß der obigen Beschreibung miteinander verbunden ist. Wie in 4 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Gehäusen 10 miteinander über Verbindungsketten 50 verbunden, um eine mehrstufige Explosion zu ermöglichen. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Sprengvorrichtungen aufeinanderfolgend an einer bestimmten Position angeordnet, wo horizontale Hohlräume gewünscht sind und aufeinanderfolgend zur Detonation gebracht, so daß der Sprengeffekt verstärkt werden kann.

Die Sprengvorrichtungsanordnung mit einer Mehrzahl von Sprengvorrichtungen, welche miteinander verbunden sind, kann in zwei Typen unterteilt werden.

Ein Typ ist eine dritte Ausführungsform, bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen in bevorzugt gleichen Abständen zueinander mittels den Verbindungsketten verbunden sind und die Ladekammern aufweisen, wobei jede der Ladekammern einer Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung wie die entsprechende Ladekammer einer weiteren Sprengvorrichtung weist. Die Sprengvorrichtungsanordnung gemäß der dritten Ausführungsform wird verwendet, um wiederholt Sprengvorgänge an der gleichen Stelle der Wand des vertikalen Schachtes H auszuführen. Wenn die Position des Abgabedurchlasses für das Fluid genau bekannt ist, kann diese Sprengvorrichtungsanordnung effektiv benutzt werden.

Der andere Typ ist eine vierte Ausführungsform bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen in regelmäßigen Abständen zueinander durch die Verbindungsketten verbunden ist, wobei die Ladekammer einer Sprengvorrichtung senkrecht (d.h. um 90° verdreht) zu der entsprechenden Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung ausgerichtet ist. Die Sprengvorrichtungsanordnung der vierten Ausführungsform wird verwendet, umfangsseitig Sprengvorgänge an der Wand des vertikalen Schachtes H durchzuführen. Wenn der Abgabedurchlaß für das Fluid nicht exakt bekannt ist, kann diese Sprengvorrichtungsanordnung verwendet werden, um die Möglichkeit des Fluiddurchlasses zu erhöhen.

In der dritten und vierten Ausführungsform sind die Zündleitungen 24, welche von den Verzögerungszündern 31 und 32 in den Formladungen 20 aus verlaufen und die Zündleitungen 33 und 34 von den Verzögerungszündern 32 und 32 der Treibladungen 30 mit der Übertragungsleitung 60 verbunden, welche von der Vorrichtung W2 abgespult wird, bevor jede Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingelassen wird. Die Zündleitungen 24, 33 und 34, welche aus jeder Sprengvorrichtung herausführen, werden mit jeder Übertragungsleitung verbunden und in den vertikalen Schacht H mit eingeführt.

In einem derartigen Fall ist die Übertragungsleitug 60 bevorzugt durch den Ring 51 der Verbindungskette 50 an einer Position in einem Winkel von 90° zur Richtung der Ladekammer 11 geführt, um zu verhindern, daß die Übertragungsleitung 60 an der Ladekammer 11 vorbeiläuft.

Dies deshalb, um eine fehlerhafte Explosion zu verhindern, indem verhindert wird, daß der Leitungsdraht durch die Explosionskraft aus der Ladekammer 11 einer jeden Sprengvorrichtung verdreht oder unterbrochen wird.

Der gleichmäßige Abstand zwischen zwei benachbarten Sprengvorrichtungen wird auf wenigstens einen Meter unter Berücksichtigung einer Resonanzdetonation festgelegt.

Die durch die Sprengvorrichtung in der vorliegenden Erfindung ausgeführten Sprengvorgänge sind gerichtet, kontinuierlich und konzentriert aufgrund des Neumann-Effekts, so daß die Explosivkraft der Formladung auf einen begrenzten Bereich in der Wand des des vertikalen Schachtes H ausgeübt wird. Von daher werden unterirdisch horizontale Hohlräume ausgebildet, wobei das Durchschlagen und Zusammenfallenlassen der Wand des Schachtes H maximiert wird und die Explosionskraft der Formladung 20 dringt tief in die Abgabedurchlässe ein, um Ablagerungen oder Verstopfungen zu entfernen, welche diese Durchlässe verschließen.

Zusätzlich werden durch Explosionsgase erzeugte Blasen bei der Explosion der Formladung 20 in die Fluidabgabedurchlässe gepresst und dann zusammen mit Fluid wieder aufgrund des Siphon-Effekts aus den Fluiddurchlässen herausgedrückt, wodurch es möglich wird, das Fluid wieder auf wünschenswerte Weise abzugeben.

Bei der Sprengvorrichtungsanordnung wird eine gewünschte Anzahl (bevorzugt weniger als 10) von Gehäusen 10 miteinander in gleichmässigen Abständen verbunden und die Sprengvorrichtungen werden aufeinanderfolgend positioniert und zur Explosion gebracht. Im Ergebnis wird in der Sprengzone des umgebenden Gesteines die Wahrscheinlichkeit, daß die Fluidabgabedurchlässe geöffnet werden, maximiert und die Wirksamkeit des Sprengvorganges wird verbessert. Im übertragenden Sinn kann die Sprengvorrichtungsanordnung als eine "unterirdische Mehrladerkanone" bezeichnet werden.

Ein Sprengverfahren zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume unter Verwendung der bisher beschriebenen Sprengvorrichtungen bzw. der Sprengvorrichtungsanordnung wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 nachfolgend erläutert. Wie in den 4 und 5 gezeigt, wird, während das Gehäuse 10 einer hergestellten Sprengvorrichtung in der Haltevorrichtung eines Trägers C aufgenommen ist, der Verzögerungszünder 23, die Zündleitung 24, die Formladung 20 und die metallischen Auskleidungen 22 in der Ladekammer 11 des Gehäuses 10 der Sprengvorrichtung installiert. Auch können die Treibladungen 30, die Abdichtröhren 40, die Verzögerungszünder 31 und 32 und die Zündleitungen 33 und 34 in der Ladekammer 11 angeordnet werden, wenn die betreffende Ausführungsform des Gehäuses 10 verwendet wird. In diesem Fall werden die Zündleitungen 33 und 34 in die Durchgangsbohrungen 16 und 17 eingeführt und mit den Verzögerungszündern 31 und 32 verbunden, wobei dann die Zünder 31 und 32 zusammen mit den Treibladungen 30 an den inneren Endabschnitten der rohrförmigen Spalte 14 angeordnet werden und die rohrförmigen Spalte werden durch die Abdichtröhren 40 paßgenau verschlossen.

Die Freiräume zwischen den Zündleitungen 24, 33 und 34 und den Durchgangsbohrungen 15, 16 und 17 werden zur Abdichtungen mit einem entsprechenden Material aufgefüllt und die Abdeckungen 25 werden an den abgestuften Abschnitten der Einlässe der Sprengkammern 11 durch ein entsprechendes Befestigungsmittel, z.B. eine Klebung angebracht, wodurch der Ladevorgang abgeschlossen ist.

Nachdem der Sprengstoff und der Zünder in der Ladekammer 11 des Gehäuses 10 angeordnet sind, wird die Sprengvorrichtung durch den Träger C neben den vertikalen Schacht H bewegt und durch Verbindung des oberen Verbindungsringes des Gehäuses 10 der Sprengvorrichtung mit der Verbindungskette an dem Hubseil 70, welches um die Hubvorrichtung W1 gewickelt ist, aufgehängt. Nachdem die erste Sprengvorrichtung aufgehängt worden ist, wird eine zweite Sprengvorrichtung auf eine derartige Weise aufgehängt, daß diese nächste Sprengvorrichtung neben dem vertikalen Schacht H bewegt wird, der obere Ring einer nächsten Verbindungskette mit dem unteren Ring der ersten Sprengvorrichtung verbunden wird und der untere Ring der nächsten Kette mit dem oberen Ring der nächsten Sprengvorrichtung verbunden wird.

Durch Wiederholen des Verbindungs- und Aufhängevorganges kann somit eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen über den vertikalen Schacht H aufgehängt werden.

Gemäß 6 wird die unterste über dem vertikalen Schacht H aufgehängte Sprengvorrichtung in den Eintritt des Schachtes H abgesenkt und die Zündleitungen, welche durch die obere Oberfläche des Gehäuses 10 herausgeführt sind, werden mit der Übertragungsleitung 60 verbunden und dann wird die mit der Übertragungsleitung 60 verbundene Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H abgesenkt bis auf eine gewünschte Tiefe oder Position. Danach wird die nächste Sprengvorrichtung am Einlaß des Schachtes H positioniert und der Verbindungsvorgang der Zündleitungen mit einer Übertragungsleitung und das Absenken der nächsten Sprengvorrichtung in Verbindung mit der Übertragungsleitung in den vertikalen Schacht H werden wiederholt.

Während die Sprengvorrichtung in den Schacht H abgesenkt wird, wird die Übertragungsleitung 60 von der Vorrichtung W2 abgespult, so daß die Übertragungsleitung 60 zusammen mit dem Gehäuse 10 der Sprengvorrichtung abgesenkt oder in den Schacht H hineingezogen wird. Bei der Sprengvorrichtungsanordnung, bei der eine Mehrzahl von Sprengvorrichtungen miteinander verbunden sind, wird jede Übertragungsleitung mit jeder Sprengvorrichtung verbunden, so daß eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen mit dem Sprengvorrichtung verbunden ist. Infolgedessen sind die Übertragungsleitungen so anzuordnen bzw. auszulegen, daß sie voneinander unterscheidbar sind.

Nachdem die Zündleitungen der Sprengvorrichtung mit der Übertragungsleitung verbunden sind, wird die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht H eingeführt und hierin abgesenkt. Die Sprengvorrichtung wird in der gewünschten Position im Schacht H durch Abspulen des Hubseiles 70 von der Hubvorrichtung W1 angeordnet.

Die mit den Zündleitungen 24, 33 und 34 verbundenen Übertragungsleitungen 60 werden abgespult und entsprechend den Positionen der abgesenkten Sprengvorrichtungen mit abgesenkt. Wenn die Sprengvorrichtungen an den gewünschten Positionen angelangt sind, werden die Sprengvorbereitungen durch Verbinden der Übertragungsleitungen mit der Spreng- oder der Zündvorrichtung abgeschlossen.

Der oben beschriebene Schritt wird gefolgt von einem Sprengschritt. Wie in den 4 und 8 gezeigt, wird die Formladung 20 durch Zünden des Verzögerungszünders über die Zündvorrichtung zur Explosion gebracht, so daß die Explosionskraft der Formladung 20 in horizontaler Richtung abgegeben wird. Somit werden die horizontalen und konischen Öffnungen in der Wand des Schachtes H ausgebildet und die Fluidabgabedurchlässe werden durch die Explosionskraft vergrößert. Obgleich bei der Sprengvorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß 2A die Formladung 20 mit der Zündvorrichtung durch die Zündleitung verbunden ist und über die Zündvorrichtung gezündet wird, kann die Formladung 20 auch durch Zünden des Verzögerungszünders durch eine Fernsteuerung zur Explosion gebracht werden.

Was die Sprengvorrichtung der zweiten Ausführungsform gemäß 3A betrifft, so wird, nachdem die Abdichtröhren 40 im Kontakt mit der Wand des Schachtes H durch Zünden der Treibladungen 30 gebracht wurden, um einen Explosionsraum nach außen hin abzudichten, als zweites die Formladung 20 zur Explosion gebracht. Für diese Sprengvorrichtug werden somit die Zündleitungen verwendet und die Zünder dieser Sprengvorrichtung sollten bevorzugt durch eine entsprechende Zündvorrichtung gezündet werden.

In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird eine einzelne Sprengvorrichtung zur Explosion gebracht. Wenn die Sprengvorrichtungsanordnung verwendet wird, werden die Sprengvorrichtungen, welche die Sprengvorrichtungsanordnung bilden, nacheinander auf die gleiche Position abgesenkt und die Explosionen werden mehrfach wiederholt.

Bei der Sprengvorrichtungsanordnung der dritten Ausführungsform gemäß 4 ist jede der Ladekammern 11 des Gehäuses 10 einer Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung wie die entsprechende Ladekammer einer weiteren Sprengvorrichtung ausgerichtet. Dieser Typ von Sprengvorrichtungsanordnung ist wirksam anwendbar, wenn die Position, an de Fluid austritt oder die Position, wo Fluid wieder austreten soll, exakt bekannt ist und die Explosionskraft der Formladungen notwendigerweise auf die gleiche Position konzentriert werden muß, indem wiederholt die Formladungen mit der gleichen Ausrichtung und an der gleichen Position zur Explosion gebracht werden.

Obgleich in der Zeichnung nicht gezeigt, kann bei der Sprengvorrichtungsanordnung eine Ladekammer einer Sprengvorrichtung senkrecht zur entsprechenden Ladekammer einer benachbarten oder benachbarter Sprengvorrichtungen angeordnet sein. Diese Art von Sprengvorrichtungsanordnung kann wirksam eingesetzt werden, wenn die Position, an der Fluid austritt oder die Position, wo Fluid wieder austreten soll, nicht exakt bekannt ist und umfangsseitig gerichtete Explosionen durchgeführt werden müssen.

Die Sprengvorrichtungsanordnungen der vierten und fünften Ausführungsformen werden derart verwendet, das eine Explosion mit einer Frequenz entsprechend der Anzahl von Sprengvorrichtungen der Sprengvorrichtungsanordnung durchgeführt wird.

Nachdem gemäß 9 die horizontalen untererdischen Hohlräume durch die Explosionen der Sprengvorrichtungen ausgebildet worden sind, werden die Sprengvorrichtungen, welche durch das Hubseil 70 in dem vertikalen Schacht A hängen und die Übertragungsleitungen 60, welche von der Aufnahmevorrichtung W2 abgespult worden sind und in den Schacht H eingezogen wurden, aus dem Schacht H wieder herausgezogen und für einen nächsten Sprengvorgang wiederverwendet, indem eine Formladung wieder in der Ladekammer 11 des Gehäuses 10 gemäß obiger Beschreibung eingesetzt wird.

Bei dem Sprengverfahren unter Verwendung der Sprengvorrichtung wird die Sprengvorrichtung, welche die Funktionen der Konzentration der Explosionskraft, die Beständigkeit der Explosionskraft und die Erzeugung eines Siphoneffektes hat, in den vertikalen Schacht H eingeführt und dort zur Explosion gebracht, so daß die Explosionskraft auf einen begrenzten Bereich konzentriert ist. Im Ergebnis werden im wesentlichen konische, im wesentlichen horizontal verlaufende Öffnungen in der Wand des Schachtes H ausgebildet und die Explosionskraft wirkt tief in die Fluidabgabedurchlässe und beseitigt oder räumt Ablagerungen oder Verstopfungen in den Fluidabgabedurchlässen, wodurch es dem Fluid wieder ermöglicht wird, in gewünschter oder ausreichender Menge abzufliessen.

Das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung sprengt im wesentlichen horizontale unterirdische Hohlräume unter Verwendung einer gerichteten Explosionskraft und des Konzetrationseffektes der Explosionskraft, d.h., unter Verwendung des Neumann-Effekts, so daß eine gewünschte Menge oder Stärke an Explosionskraft mit einer minimalen Menge an Sprengstoff erzeugt werden kann, wodurch Fluidabgabedurchlässe präzise vergrößert werden können.

Das Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung bildet im wesentlichen horizontale und im wesentlichen konische Öffnungen in der Wand des Schachtes H, was durch die Explosionskraft der Formladung 20 erfolgt, welche auf einen eingeschränkten oder begrenzten Bereich der Wand des Schachtes H einwirkt, wodurch verhindert wird, daß die Wand des Schachtes H vollständig einstürzt.

Wie ein panzerbrechendes Hochexplosivgeschoß unter Verwendung des Neuman-Effekts zur Durchschlagung der Panzerung eines Panzerfahrzeuges (panzerbrechende Hochexplosivgeschoße können eine Panzerung von 35 cm durchdringen), erlaubt die Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung, daß die Explosionskraft tief in das Felsgestein und die Übergangszone zum Felsgestein eindringt, so daß Ablagerungen oder Verstopfungen aus den Fluidabgabedurchlässen entfernt werden und das Fluid wieder weitgehenst ungehindert austreten kann oder abgegeben werden kann.

Bei dem Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung werden die im wesentlichen horizontalen und im wesentlichen konischen Hohlräume in einem begrenzten Bereich der Wand des vertikalen Schachtes ausgebildet, so daß ein Einstürzen des Schachtes verhindert wird. Zusätzlich sind bei dem Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung Verluste an Explosionskraft und Beschädigungen an dem vertikalen Schacht oder der Bohrung minimiert, so daß ungefähr eine Menge an Sprengstoff entsprechend 20% der Menge an Sprengstoff, welche typischerweise im herkömmlichen Verfahren verwendet wird, im Fall der vorliegenden Erfindung ausreichend ist.

Da die Sprengvorrichtung im Sprengverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind das Laden des Sprengstoffes, das Einführen des Sprengstoffes in einen vertikalen Schacht, eine Serie von Explosionen und die Wiederverwendbarkeit der Sprengvorrichtung möglich, wodurch die Effektivität der Sprengung von unterirdischen Hohlräumen verbessert wird.

Wie oben beschrieben schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung von im wesentlichen horizontalen unterirdischen Hohlräumen, sowie ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Explosionskraft in einer im wesentlichen horizontalen Richtung zu lenken, in dem eine Ladung in einer begrenzten horizontalen Ladekammer zur Explosion gebracht wird, so daß die Explisionskraft der Formladung in einer Richtung senkrecht zur Richtung einer vertikalen Bohrung oder eines vertikalen Schachtes konzentriert wird und die Explosionskraft fortlaufend wirkt, wodurch im wesentlichen horizontale unterirdische Hohlräume ohne ein Einstürzen des Schachtes gebildet werden, indem die Explosionskraft auf einen gewünschten begrenzten Bereich der Wandung des vertikalen Schachtes aufgebracht wird.

Zusätzlich erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine maximale Explosionskraft mit einer minimalen Ladung, so daß Untergrundwasser oder Grundwasser in dem vertikalen Schacht H als eine Wasserkanone dient, wodurch es möglich wird, daß unter hohem Druck stehendes Gas und unter hohem Druck stehendes Wasser zusammenwirken. Infolgedessen wird eine hohe Menge an Explosionskraft tief in Fluidabgabedurchlässe eingebracht (beispielsweise einige -zig Meter weit) so daß die Fluidabgabefähigkeit tief in den Abgabedurchlaß hinein verbessert wird.

Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, indem die Menge an Fluid sich verringert oder ein Fluidabgabedurchlaß blockiert wird, während Fluid aus einem Grundwasserschacht, einem Heißquellen- oder Thermalschacht, einem Erdgasschacht, einem Ölschacht oder einem rohrförmigen Schacht oder einer Niederbringung zur Sammlung von Erdwärme, Wasser oder Dampf erschlossen wird, der Fluidabgabedurchlaß vergrößert werden oder ein blockierter Fluidabgabedurchlaß kann wieder geöffnet werden, ohne daß ein neuer Schachtbohrvorgang notwendig ist, wodurch ein bereits bestehender Schacht quasi regeneriert wird. Infolgedessen können die Kosten für einen neuen Schachtbohrvorgang und die Kosten für den Abbau und Wiederaufbau von oberirdischem Gerät eingespart werden, wodurch die Kosteneinsparung eies unterirdischen Hohlraumsprengvorganges verbessert wird.

Zusätzlich, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung ein Grundwasserschacht, ein Heißquellenschacht, ein Erdgasschacht, ein Ölschacht oder eine rohrförmige Niederbringung zur Entnahme von unterirdischem Heißwasser oder Dampf niedergebracht wird, wird die Erzeugung der seitlich gerichteten Explosionskraft, die Möglichkeit wiederholter Explosionen und die Möglichkeit von umfangsseitig gerichteten Explosionen gegeben, so daß die Wahrscheinlichkeit eines Erfolges des Schachtbohrvorganges maximiert ist.

Die Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist aus einem metallischen Material hoher Festigkeit, so daß der Körper oder das Gehäuse wiederverwendet werden kann. Die Sprengvorrichtung erlaubt ein rasches Laden und die Durchführung von Explosionen mehrere Male, so daß die Wirksamkeit des Sprengvorganges verbessert werden kann. Zusätzlich kann die Sprengvorrichtung eine Fehlzündung beispielsweise aufgrund von Wasserdruck verhindern. Die Sprengvorrichtung kann sicher gehandhabt werden, so daß auch die Sicherheit eines unterirdischen Hohlraumsprengvorganges verbessert ist. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung eine umweltfreundliche Technologie. Genauer gesagt, gemäß der vorliegenden Erfindung können übermäßige Schachtbohrvorgänge verhindert werden, welche durchgeführt werden müssen, um Grundwasser, Öl, Gas oder unterirdisches Heißwasser oder Dampf zu erschließen, so daß eine Untergrundverschmutzung verhindert werden kann, was zum Umweltschutz beiträgt.

Gemäß obiger Beschreibung schafft die vorliegende Erfindung eine Sprengvorrichtung zur Ausbildung im wesentlichen horizontaler unterirdischer Hohlräume, sowie ein Sprengverfahren unter Verwendung der Vorrichtung, wobei Vorrichtung und Verfahren in der Lage sind, gerichtete, fortlaufende und konzentrierte Explosionskraft zu erzeugen, so daß im wesentlichen horizontale oder horizontale und im wesentlichen konische oder konische Öffnungen in der Wand der Bohrung oder des Schachtes ausgebildet werden, Fluidabgabedurchlässe vergrößert werden, Explosionen mehrmals hintereinander durchgeführt werden und die Sprengvorrichtung wiederverwendbar ist, wodurch die technologischen und ökonomischen Leistungsfähigkeiten eines unterirdischen Sprengvorganges verbessert werden.


Anspruch[de]
  1. Sprengvorrichtung zur Ausbildung horizontaler unterirdischer Hohlräume, mit:

    einem Gehäuse (10) aus Metall, welches in seinem mittigen Abschnitt eine Ladekammer (11) aufweist, die eine horizontale durchgehende Öffnung mit im wesentlichen gleichbleibendem Durchmesser aufweist;

    einem Verzögerungszünder (23) und einer Formladung (20) in der Ladekammer (11) des Gehäuses (10); und

    je einem Verbindungsring (12), der an der oberen Seite und an der unteren Seite des Gehäuses (10) angeordnet ist,

    um das Gehäuse (10) mit einem Hubseil (70) zum Herablassen und Aufziehen zu verbinden.
  2. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit zwei rohrförmigen Spalten (14), welche in dem Gehäuse (10) um die Ladekammern (11) herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte (14) koaxial zu der Ladekammer (11) und jeweils im Durchmesser größer als die Ladekammer (11) sind;

    zwei Verzögerungszündern (31, 32) und zwei Treibladungen (30), welche in den rohrförmigen Spalten (14) aufgenommen sind; und

    zwei Abdichtröhren (40) aus Kunststoff zum Verschließen der rohrförmigen Spalte, nachdem die Verzögerungszünder und die Treibladungen in die rohrförmigen Spalte geladen worden sind.
  3. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, wobei das Gehäuse (10) eiförmig ist, um eine Reibung zwischen dem Gehäuse (10) und einem Fluid zu verringern, welches einen vertikalen Schacht (H) füllt, während das Gehäuse (10) im vertikalen Schacht abgesenkt wird.
  4. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (10) eine Breite im Bereich von 80 – 90% des Durchmessers des vertikalen Schachtes (H) hat.
  5. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einer Durchgangsbohrung (15) für eine Zündleitung (24), wobei sich die Durchgangsbohrung von einer oberen Oberfläche des Gehäuses zu einem mittleren Abschnitt in der Ladekammer (11) erstreckt.
  6. Sprengvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin mit einer oder mehreren Durchgangsbohrungen für eine oder mehrere Zündleitungen, wobei sich die Durchgangsbohrungen von einer oberen Oberfläche des Gehäuses zu einem mittleren Abschnitt der rohrförmigen Spalte (14) erstrecken.
  7. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse ein Gewicht im Bereich von 50 bis 500 kg hat.
  8. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Formladung (20) an beiden Enden mit konusförmigen Vertiefungen (21) versehen ist.
  9. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit Auskleidungen (22), wobei die Auskleidungen jeweils an den konusförmigen Vertiefungen (21) angebracht sind.
  10. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Formladungen (20) eine Ladungsgröße im Bereich von 0,1 – 1 kg haben.
  11. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit zwei Abdeckungen (25), wobei die Abdeckungen an abgestuften Abschnitten der Einlässe der Ladekammer (11) angebracht sind, welche mit der Formladung geladen ist.
  12. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungskette eine Mehrzahl von Kettengliedern aufweist, um zu verhindern, dass sich die Verbindungskette verdreht.
  13. Sprengvorrichtungsanordnung zur Ausbildung horizontaler Hohlräume, mit:

    einer Mehrzahl von Gehäusen (10) aus Metall, von denen jedes in seinem mittleren Abschnitt eine Ladekammer (11) aufweist, wobei Austrittsöffnungen der Ladekammern seitlich weisen;

    einer Mehrzahl von Verzögerungszündern (23) und einer Mehrzahl von Sprengstoffladungen, welche in den Ladekammern der Gehäuse aufgenommen sind; und

    einer Mehrzahl von Verbindungsketten (50), welche jeweils ein Gehäuse mit einem weiteren verbinden.
  14. Sprengvorrichtungsanordnung nach Anspruch 13, wobei jede Sprengvorrichtung der Anordnung weiterhin aufweist:

    zwei rohrförmige Spalte (14), welche in dem Gehäuse (10) um die Ladekammer (11) herum ausgebildet sind, wobei die beiden rohrförmigen Spalte (14) koaxial zu der Ladekammer (11) und jeweils im Durchmesser größer als die Ladekammer (11) sind;

    zwei Verzögerungszünder (31, 32) und zwei Treibladungen (30), welche in den rohrförmigen Spalten (14) aufgenommen sind; und

    zwei Abdichtröhren (40) aus Kunststoff zum Verschließen der rohrförmigen Spalte, nachdem die Verzögerungszünder und die Treibladungen in die rohrförmigen Spalte geladen worden sind.
  15. Sprengvorrichtungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten verbunden sind, die Ladekammer (11) einer Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung ausgerichtet haben wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung.
  16. Sprengvorrichtungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Sprengvorrichtungen, welche miteinander durch die Verbindungsketten verbunden sind, die Ladekammer (11) einer Sprengvorrichtung um 90° versetzt zu einer entsprechende Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung ausgerichtet haben.
  17. Sprengverfahren zur Ausbildung im wesentlichen horizontaler Hohlräume, mit den folgenden Schritten:

    Einbringen einer Zündleitung, eines Verzögerungszünders und einer Formladung in eine Ladekammer, welche seitlich ausgerichtet durch einen mittigen Abschnitt eines Gehäuses einer Sprengvorrichtung ausgebildet ist;

    Aufhängen der Sprengvorrichtung über einem vertikalen Schacht durch Betätigung einer Hubvorrichtung, nachdem ein Verbindungsring am Gehäuse der Sprengvorrichtung mit einem Hubseil mittels einer Verbindungskette verbunden wurde, wobei die Ladekammer horizontal ausgerichtet bleibt;

    Absenken der an dem Hubseil hängenden Sprengvorrichtung zu einem Einlass des vertikalen Schachtes und Verbinden einer Zündleitung, welche aus dem Gehäuse herausgeführt ist mit einer Übertragungsleitung, welche auf einer Aufnahmevorrichtung aufgewickelt ist, die an einer Stützfläche angeordnet ist, unmittelbar bevor die Sprengvorrichtung in den vertikalen Schacht eintritt;

    Absenken der Sprengvorrichtung und der Übertragungsleitung, welche mit der aus dem Gehäuse herausgeführten Zündleitung verbunden ist, in den vertikalen Schacht bis zu einer Position, an der Fluid austritt oder austreten soll, und Ausrichten der Austrittsöffnungen der Ladekammer;

    Zünden der Formladung in der Sprengvorrichtung an einer Position, an der das Fluid austritt oder austreten soll; und

    Zurückbringen des Gehäuses der Sprengvorrichtung durch Anheben des Gehäuses unter Verwendung der Hubvorrichtung.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Zündens des Sprengstoffes die folgenden Schritte aufweist:

    1. Zündenlassen von Verzögerungszündern und Treibladungen, welche in zwei rohrförmigen Spalten aufgenommen sind, welche koaxial zu der Ladekammer sind und einen Durchmesser größer als die Ladekammer haben, um zwei Abdichtröhren in Kontakt mit einer Wand des vertikalen Schachtes zu bringen und einen Sprengraum gegenüber der Außenseite abzudichten; und

    2. Zünden der Formladung, welche in der Ladekammer enthalten ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 und 18, wobei die Sprengvorrichtungen mit ihren Ladekammern einer jeden Sprengvorrichtung in die gleiche Richtung wie eine entsprechende Ladekammer einer anderen Sprengvorrichtung weisen und wobei die Sprengvorrichtungen aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und aufeinanderfolgend an dieser Position gezündet werden, um wiederholt an der Position zu sprengen.
  20. Sprengvorrichtungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Ladekammern der einzelnen Sprengvorrichtungen senkrecht zu einer entsprechenden Ladekammer einer benachbarten Sprengvorrichtung angeordnet sind und wobei die Sprengvorrichtungen aufeinanderfolgend zu einer Position abgesenkt und hier aufeinanderfolgend an der Position zur Explosion gebracht werden, um in Umfangsrichtung horizontale Hohlräume auszusprengen.
  21. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Zündens durch eine Fernsteuerung erfolgt.
Es folgen 21 Blatt Zeichnungen






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