1.2 - Die Onleihe
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Rolf Schillinger Sprengtechnik und Umwelt in der Praxis 9 Inhaltsverzeichnis Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Der Autor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 1 1.1 1.2 1.2.1 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.6.5 1.7 1.8 Sprengmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakterisierung der Explosivstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Deflagration und Detonation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klassifizierung der Explosivstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der Sprengstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einheitliche Sprengstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprengstoffmischungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Empfindlichkeit von Sprengstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entzündlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schlagempfindlichkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reibempfindlichkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoßbeanspruchung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einheitliche Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anforderungen an die Sprengmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 15 17 17 19 20 23 23 24 28 28 29 29 30 30 31 37 2 2.1 2.1.1 41 44 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 Sprengen und Gebirge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der Gesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterscheidung von magmatischen, sedimentären und metamorphen Gesteinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterscheidung Schichtung und Schieferung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der magmatischen Gesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sedimentgesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der Sedimentgesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einteilung der metamorphen Gesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Sprengen im Steinbruch und Baubetrieb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprengverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einzelsprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Werksteingewinnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesselsprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lassensprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 53 54 54 55 55 44 45 45 46 47 48 10 Inhaltsverzeichnis 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.5 3.6 3.7 3.8 3.8.1 3.9 Schnüren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Knäppersprengung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auflegersprengung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprenganlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprenganlagen im Baugewerbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strossensprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spaltsprengungen (Pre-Splitting). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grabensprengungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baugrubensprengung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprengen von Bauwerken und Bauteilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Holzsprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bohrlochladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kantholzsprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rundholzsprengungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spalten bereits gerodeter Baumstubben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerkleinerung von Baumstubben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerkleinerung von Windbruchstubben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterwassersprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stahlsprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eissprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bodenlockerungssprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorgehensweise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sondersprengverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.6 4.7 4.7.1 4.7.2 4.7.3 Sprengen im Tagebau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Gewinnungssprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Grad der Zerkleinerung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Korngrößenverteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Böschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Sprenganlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Festlegung von Bruchwandhöhe, Bohrlochabstand und Vorgabe. . . . . . . . . . 95 Großbohrlochsprengverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Bruchwandhöhen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Abhängigkeit der Sprengparameter von der Umgebung. . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Die Parameter einer Sprenganlage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Grundlagen der Massenermittlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Lademengenberechnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Formel für Reihensprengungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Lademengentabellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 56 56 57 59 59 59 63 65 67 69 74 75 75 76 77 77 78 79 82 85 87 88 90 11 4.7.4 Besatz (Verdämmung). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.8Gesteinszerkleinerung durch Stoßwelleneinfluss (Luftpuffer). . . . . . . . . . . . 110 4.8.1 Stückigkeit bei konstantem Sprengstoffgewicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.8.2 Anwendung von Luftpuffern in der Praxis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.9 Zündung von Sprenganlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.9.1 Zünden mit Sicherheitsanzündschnur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.9.2 Zünden mit Sprengschnur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.10 Zündsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.10.1 Allgemeines zur Zündung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.10.2 Elektrische Zünder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.10.3 Einteilung der elektrischen Zünder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.10.4 Zeitzünder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.10.5 Nicht elektrische Zündung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.10.6 Elektronische Zündung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.10.7 Einfluss der Zeitverzögerung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.10.8 Festlegung der Zündfolge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.10.9 Zündungsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 4.10.10 Zündung vom Bohrlochmund. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.10.11 Zündung von Sohllöchern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 4.10.12 Zündung im Bohrlochtiefsten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.10.13 Redundante Zündung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 4.10.14 Geteilte Ladesäule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.3 5.3.1 5.4 5.4.1 5.4.2 Sprengarbeiten unter Tage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Sicherheitstechnische Aspekte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Vortrieb unter Tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Abschlagtiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Bohrlochdurchmesser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Sprengstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Sprengerfolg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Vorgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Verspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Zündmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Besatz unter Tage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Lademenge unter Tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Bohr- und Zündschema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Einbruchschüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Schrägeinbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Kegeleinbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 12 Inhaltsverzeichnis 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 5.4.9 5.4.10 5.4.11 5.5 5.5.1 5.6 Keileinbruch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Fächereinbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Paralleleinbruch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Brennereinbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Großbohrlocheinbruch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Helferschüsse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Schonendes Sprengen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Kranzschüsse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Zündfolge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Patronendurchmesser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Sprengschnüre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Laden vor Ende der Bohrarbeiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6 6.4.7 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 6.5.7 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.6.4 6.6.5 6.7 Sprengen und Umwelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Umweltcharakterisierung von Sprengarbeiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 161 Sicherheitsbestimmungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Charakterisierung eines Risikomanagements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Abwehr von Gefahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Betriebsspezifische Risiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Gefährdungsbereich (Sprengbereich) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Gefährdung durch Steinflug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Sprengbereiches. . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Steinflug nach vorne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Steinflug nach hinten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Reduzierung von Sprengemissionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Sprengerschütterungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Prognose von Sprengerschütterungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Maßgeblicher Entfernungsbereich. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Gebräuchliche Verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Erschütterungsprognose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Sprengtechnische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Bauwerksbezogene Wahrnehmungsstärke KBFmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Sprengerschütterungen und sensible Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Schallemission. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Schallintensität und Schalldruck in dB(A). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 dB(A). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Brechung und Reflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Brechung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Reflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Luftschall bei Sprengungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 6.7.1 6.7.2 6.8 13 Ermittlung des Luftdrucks bei Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Ermittlung der Lademengenbegrenzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Luftschallkontrollen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 7Lagerung von Sprengstoff und Zündmitteln (Sprengmitteln) . . . . . . . . . 199 Anhang Zeichenerklärung [8, 45, 48, 60]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Quellenverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Beispiel einer Gefährdungsanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Sachwortverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 15 1 Sprengmittel 1.1 Begriffsbestimmungen Im nachfolgenden Abschnitt werden einige wenige, jedoch mehrfach verwendete Begriffe – die im Umgang mit Sprengmitteln bekannt sein müssen –, die in der Literatur entwe­der nicht oder unter­schiedlich definiert bzw. verwendet werden, ausführli­cher beschrieben [29]. Explosionsfähiger Stoff ist ein fester oder flüssiger Stoff, der aufgrund seiner Konstitution oder seiner Zusammensetzung einen Ener­gievorrat gespeichert enthält und in der Lage ist, die Energie durch Zufüh­rung einer vergleichsweise geringen En­er­gie­menge in Form hoch­ gespannter Gase extrem schnell in einer chemischen Reak­tion, an der keine zusätz­lichen Stoffe, wie z. B. Luftsauerstoff, beteiligt sind, freizu­setzen. Die Umsetzungsprodukte und die entwickelte Ener­gie wirken üblicherweise in zerstörender Form auf die Umgebung ein. Der Be­griff explosionsfähiger Stoff wird auch auf bestimmte Stoffgemi­sche angewen­det, deren Komponenten selbst nicht ex­plosionsfähig zu sein brau­chen, die aber in der vorbe­schriebe­ nen charakteristischen Weise miteinander rea­gie­ren können. Beispiele für explosionsfähige Stoffe bzw. Stoffgemische sind: Ammoni­umnitrat, Dinitrobenzol, Ben­zoylper­oxid, Nitroglyce­ rin sowie Mischungen aus Kali­um­chlorat und Zucker oder aus Koh­lenwasserstoffen und konzentrierter Sal­petersäure in bestimm­ten Mischungsverhältnis­sen [18, 38, 50]. Explosionsgefährlicher Stoff ist ein fester oder flüssiger explosi­onsfähiger Stoff, der be­reits durch nicht außergewöhnliche Beanspru­chungen wie Schlag, Rei­bung und/oder durch Wär­ mezufuhr zur Explo­sion gebracht werden kann. Ex­plosions­gefährliche Stoffe werden des­ halb auch als leicht explosionsfähige Stof­fe bezeichnet. Hin­sichtlich der Stoffgemi­sche gilt das für die explosionsfähigen Stoff­gemische Ge­sagte entsprechend. Die Gruppe der explo­ sionsgefährlichen Stoffe un­terliegt den Vor­schriften des Gesetzes über explo­si­onsgefährli­ che Stof­fe – dem Schieß- und Sprengmittelgesetz. Zu ihr zählen neben den Explo­sivstof­ fen die sog. sonsti­gen explosionsgefährlichen Stoffe (der chemischen Industrie). Beispiele für explosionsge­fährliche Stoffe sind: Bleia­zid, Trinitrotoluol, Nitromethan, Xylol­moschus, aber auch Gemi­sche aus Ammoniumni­trat und Dieselöl oder aus Kali­umnitrat, Schwefel und Holzkohle (Schwarzpulver) [17, 38, 50]. Explosivstoff ist ein fester oder flüssiger Stoff oder ein festes oder flüssiges Stoffgemisch, der oder das durch chemische Reaktion ohne Beteiligung weiterer Stoffe in der Lage ist, eine Explosion zu erzeugen. Explosivstoffe dienen dementspre­chend aus­schließlich oder über­ wiegend als Zünd- oder Anzündstof­fe, Sprengstoffe, Treib­ladungspul­ver, Fest­treibstoffe oder pyrotechnische Sätze. Der Be­griff der Explosiv­stof­fe ist also an den Verwendungszweck, 16 1 Sprengmittel nicht aber an den unmit­telbaren Ge­fahrstoffcha­rakter geknüpft. Aus diesem Grunde zählen auch be­stimmte, nicht explo­sionsgefährliche, wohl aber explosions­fähige Stoffe zur Gruppe der Explo­sivstoffe, sofern sie zur Herbei­führung einer Ex­plosion oder eines pyrotechnischen Effektes verwendet werden – z. B. be­stimmte Emulsi­ons- oder Slurry-Spreng­stoffe [38]. Explosivstoffindustrie. Dieser Begriff umschreibt den gesamten Be­reich der In­dustrie, der mit der Her­stellung, Be- oder Verarbeitung, Lagerung und Vernich­tung von Explo­siv­stof­fen befasst ist. Der Begriff wird häufig auch in zusammenge­setzten Formulierungen – wie z. B. Si­cherheitskonzept der Explosiv­stoff­in­dustrie – verwendet. Dabei ist jedoch zu berück­sichti­ gen, dass es sich dabei nicht um ein Konzept handelt, das von der Explosiv­stoff­in­dustrie ent­ wickelt worden ist, son­dern um ein Konzept, das von der Gesamtheit der Sach­verständigen, der Indu­strie und dem Gesetzgeber für den Bereich der Explosiv­stoff­in­dustrie geschaf­fen worden ist [38]. Gegenstände mit Explosivstoff sind Gegenstände, die aus Explosiv­stoffen be­stehen (Gussoder Presskörper) oder die derartige Stoffe in einer formgebenden Um­hüllung enthalten. Zu diesen Gegen­ständen zäh­len einerseits die Gesamtheit der Mu­nition, wie Patronen, Ge­ schosse, Bomben usw., und andererseits die Zünd- und An­zündmittel, wie Spreng­zün­der, Detonatoren, Sprengschnur, Ver­stärkungsladungen, An­zünd­hütchen, Treibla­dungs­anzün­ der usw., sowie die pyrotechnischen Gegen­stände, wie Feuerwerksartikel oder pyro­tech­ nische Ge­genstände für technische Zwecke, z. B. Gasgeneratoren, Schnell­auslösevorrich­ tungen oder bestimmte Signalmit­tel. Eine wesentliche Ausnahme von der Regel stellen die patronierten Sprengstoffe – Sprengstoffpatro­nen – dar; diese zählen nicht zu den Gegen­ stän­den. In rechtlicher Hinsicht besonders zu beachten ist, dass eine große Zahl von Ge­gen­ stän­den mit Ex­plosivstoff nicht von den Regelun­gen des Schieß- und Sprengmittelgesetzes erfasst wird. Hierzu zählen die gesamte militärisch oder po­lizeilich verwen­dete Munition, die dem Kriegs­waffen-Kontrollgesetz un­terliegt, sowie die zivil verwendete Munition, die durch das Waf­fengesetz gere­gelt wird [38]. Sprengmittel sind alle zur Ausführung einer Sprengung benötigten Ex­plosivstof­fe, wie Sprengstoffe, Gegen­stände mit Explosivstoffen, wie Zündmittel, Verstär­kungsla­dungen, Spreng- und Sicherheitsanzündschnüre. Sprengstoff ist ein Stoff oder Stoffmischung, der oder die zu einer schnellen inneren Zer­ setzungsreaktion fähig ist, die im Falle der üblichen Verwendung zu einer Detonation führt, bzw.: Erzeugnisse, die bei willkürlich auslösbaren chemischen Zustandsänderungen Ener­ gie derart frei werden lassen, dass feste Körper gesprengt werden können. Sprengstofffabrik ist der räumlich abgeschlossene Geländebereich, auf dem Sprengstoffe gewerbsmäßig hergestellt bzw. be- oder verarbeitet werden. Die Sprengstofffabrik umfasst 1.2 Charakterisierung der Explosivstoffe 17 neben sämtlichen Anlagen, die der eigentlichen Herstel­lung, Be- und Verarbeitung, Prü­fung, Unter­suchung, Vernichtung usw. der Spreng­stoffe dienen, auch alle weite­ren Ein­richtungen und Nebenanlagen, die zum Betrieb der vor­genann­ten Anlagen erforderlich sind. Zu den letz­teren Anla­gen gehören neben den Lagern und Aufbereitungsanla­gen für die Rohstoffe Ein­richtungen der Energiever­sorgung, Versandanlagen und Lager für die herge­stellten End­ produkte sowie auch die Sozialeinrichtungen und die Administrati­on der Fabrik. Sprengstoffindustrie. Dieser Begriff umschreibt den gesamten Indu­striezweig, der sich mit der Her­stellung, Be- und Verarbeitung sowie Vernichtung und Lagerung von Spreng­stoffen befasst. Wegen der besonderen Ver­wen­dung des Be­griffs in zu­sammengesetz­ten Formulie­ rungen gilt das für die Explosivstoffindustrie Gesagte ent­spre­chend [38]. 1.2 Charakterisierung der Explosivstoffe 1.2.1 Allgemeine Grundlagen Die Explosivstoffe sind ein Teilbereich der festen und flüssigen ex­plosionsfähi­gen Stoffe. Explosionsfähige Stoffe sind feste, flüssige oder gasförmi­ge Stoffe oder Stoffgemi­sche, die sich in einem thermo­dy­namisch metastabilen Zustand befinden und die ohne Hinzutreten wei­te­rer Reaktionspartner, wie z. B. Luft-Sauer­stoff, zu einer sehr schnell verlaufenden Re­ aktion fähig sind. Die­se Reaktion ver­läuft in der Regel sehr stark exotherm und im Falle der festen und flüssigen Stoffe oder Stoffgemische unter Bildung großer Gasmengen. Die als Explosion be­zeichnete Wir­kung der Reaktion explo­sionsfähi­ger Stoffe tritt nach außen als Folge des Ausdeh­nungsbestrebens der un­ter ho­hem Druck steh­en­den, durch die Reaktion gebildeten Gase in Er­scheinung [13, 17]. Sie wirkt auf ihre Um­ge­bung als zerstörend ein. Explosionsfähige Stoffe, die infolge ihrer chemischen Beschaffenheit oder ihrer chemi­schen Zusammenset­zung einen Energievorrat enthalten, lassen sich durch XX thermische Einwirkung z. B.: Flammen oder Wärmezufuhr XX mechanische Beanspruchung z. B.: Schlag oder Reibung XX detonative Einwirkung z. B.: Detonationsstoß einer Sprengkapsel oder eines Detona­tors zur explosiven Umsetzung bringen. 18 1 Sprengmittel Die festen und flüssigen explosionsfähigen Stoffe lassen sich ent­sprechend ih­res Ver­wen­ dungszweckes wie folgt einteilen: 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Explosivstoffe Sprengstoffe Zündstoffe Anzündstoffe Treibstoffe pyrotechnische Sätze Explosivstoffe werden auch in großer Zahl und Menge zu Gegenständen verarbeitet. Die­ se Gegenstände werden entsprechend ihrer Wirkungs­weise und ihres Verwen­dungszwecks wie folgt eingeteilt: 1. Anzündmittel, z. B. Anzünder, Sicherheitsanzündschnur, Anzündhüt­chen, Stop­pinen 2. Zündmittel, z. B. Sprengkapseln, Detonatoren, elektronische, elek­tri­sche und nicht elek­ trische Sprengzün­der, mi­litäri­sche Zünder, Sprengschnur 3. Treibmittel, z. B. Kartuschen, Treibladungen, Raketen­mo­to­re 4. Gegenstände, z. B. Feuerwerksgegenstände, (pyrotech­ni­sche) Gasge­nerato­ren, Sig­nal­ mittel, Schnellauslöse­einrich­tun­gen 5. Gegenstände, z. B. Perforations- und Schneidladungen für die Erdöl- und Erdgas­ge­winnung oder Stahlsprengungen, seismische Sprengkör­per, Abstichladungen für Hoch­öfen. Die Gegenstände mit Explosivstoff werden im allgemeinen Sprachge­brauch oft mit den ei­ gentlichen Explosivstoffen unter dem Oberbe­griff „Explosiv­stoff“ zusammengefasst. Die Be­ sonderheit der explosionsfähigen und damit auch der Explosiv­stoffe ist es, dass sie bei me­ chanischer, thermischer und de­to­nativer Beanspru­chung in Form einer Explosion reagieren können. Die Leichtigkeit, mit der diese Reaktion ausgelöst werden kann, wird als Sensibili­ tät oder Empfindlichkeit der Stoffe be­zeichnet. Diese ist ein Maß für die Wahr­schein­lichkeit der Auslösung der Explo­sion [13, 17, 38, 50]. Die festen und flüssigen explosionsfähigen Stoffe werden entspre­chend ihrer Auslöse­ wahrscheinlichkeit in leicht oder schwer explosi­onsfähige Stoffe unter­schieden. Für die leicht explosionsfähigen Stoffe wird auch der Begriff „explosi­onsgefährlich“ ver­wendet, weil die leichte Auslösbarkeit der explosiven Re­aktion auch eine ho­he Gefähr­lich­keit der Stoffe bewirkt. Die schwer explosions­fähigen Stoffe haben keine eigene Be­zeichnung und werden somit nur unter dem Sammelbegriff „explo­sions­fähig“ geführt [18, 38]. Die Explosivstoffe gehören in der Regel zu den explosionsgefähr­li­chen Stoffen. Es gibt jedoch auch neuere Entwicklungen von Explosiv­stoffen, die wegen ihrer sehr geringen Auslösewahrscheinlich­ keit der Explosion nicht mehr als explosi­onsgefährlich bezeichnet werden kön­nen. Wegen ihrer Verwendung zum Spren­gen oder Treiben werden diese Stoffe jedoch weiterhin zu den Explosivstof­fen gerechnet. Das zweite Charakteristikum der explosionsfähigen Stoffe ist ihre ex­plosive Wir­kung, weswegen die Explo­sivstoffe überhaupt indu­striel­l herge­stellt wer­ den [13, 17]. 1.3 Deflagration und Detonation 1.3 19 Deflagration und Detonation CC Die Deflagration Sie ist eine explosive Reaktion von Sprengstoffen, bei der die Beteili­gung von Luftsauerstoff ausgeschlossen ist. Die unge­richtete Reaktion pflanzt sich durch den Sprengstoff mit nicht kon­stanter Geschwindigkeit in einer oder mehreren breiten Flammen­zonen fort. Zur Auf­ rechterhaltung der Reaktion ist der Wärmeüber­gang von der Reaktions­zone in den Spreng­ stoff Voraussetzung. Die Umsetzungsge­schwindigkeit kann dabei be­trächtliche Werte an­ nehmen, ist aber stets kleiner als die Schallausbreitungsgeschwindig­keit im Sprengstoff. Die Werte für die Deflagrationsge­schwindigkeiten liegen für die ver­schie­denen Sprengstoffe zwischen 0,1 und 1000 m/s [13, 17, 38, 50]. Die Umsetzungsprodukte der Deflagration strömen entgegen ihrer Aus­breitungsrich­tung ab, wobei die Strömungsgeschwindigkeit deutlich größer ist als die Deflagrationsgeschwin­ digkeit selbst. Dadurch er­gibt sich, dass die Dichte in der Umsetzungs­zone geringer ist als die Dichte im Sprengstoff. Die Heftigkeit der deflagrativen Umsetzung der Sprengstof­ fe hängt in entscheidender Weise von den Umgebungsbedingungen ab. So bewirken eine hohe Umgebungstempe­ratur und ein hoher Umgebungsdruck eine be­trächt­liche Zunahme der Deflagrations­geschwindigkeit. Da aber die Umsetzung der Sprengstoffe in einer Defla­ gration nicht vollständig ver­läuft, ist ihre Wirkung geringer als die einer Detona­tion. Die Umgebung ist bei einer Deflagration der Sprengstoffe im Wesent­lichen durch Flammen und Wärmestrahlung, aber auch in geringem Maße durch den Druck der ex­pandierenden Gase gefährdet. Druckstoßwellen ge­ringer Stärke treten aber nur im Falle plötzlicher Druck­ entlastung des Einschlusses auf. Die besondere Gefährlichkeit der Deflagration besteht je­ doch in der Hauptsache darin, dass sie relativ leicht und unvermittelt in eine De­tonation übergehen kann [13, 17, 38, 50]. CC Die Detonation Die Detonation der Sprengstoffe ist deren vollständige Umsetzung in einer explosiven Reak­ tion, die stets mit Überschallgeschwindigkeit un­ter Freisetzung sehr großer En­ergiemengen in extrem kurzen Zeit­räumen abläuft. Die Detonation spielt sich in einer eng begrenzten Reaktionszone ab, in der große Gas- und Wärmemengen entwickelt werden, die wegen der sehr hohen Fortpflan­zungsgeschwindig­keit nicht an die Umgebung abge­führt werden kön­ nen. Dadurch entstehen in der Detonati­onszone Drücke von mehr als 200 kbar (20 GPa) und Tem­peraturen von mehreren Tausend Kelvin. Durch den steilen Druckanstieg in der Re­aktionszone werden sich selbst fortpflan­zende Druckstöße, sog. Stoßwellen, erzeugt, die mit der ab­laufenden chemischen Umsetzung gekoppelt und so für die Auf­rechterhaltung der Detonation verantwortlich sind [38]. Der Ablauf der Detonation wird durch die Strömungsgesetze der Ver­dich­tungsstöße im Überschallbereich bestimmt. Die Energie in der De­tona­tionszone ist durch dieje­nige Ener­ gie, die durch die Verdich­tungsstöße aufgebracht wird, gegenüber der En­ergie, die aus 213 Sachwortverzeichnis A Abbauparameter 95 Abdeckung 165 abgestrahlte Schallleistung 197 Abschlaglänge 139 Abschlagsgröße 96 Abstands-Lademengen-Berechnung 168 Air-Deck 123 Anhaltswert 168 Anhaltswerte 178 Anzündmittel 18 Ausblasebauart 200 Ausbruchsprofil 159 Ausbruchsquerschnitt 142 Auslösewahrscheinlichkeit 18 B BAM 28 Bauart 199 Bauweise 200 Bodenfaktor 169 Bohrleistung 96 Bohrlochabstand 95 Bohrlochabweichungen 96 Bohrlochdurchmesser 138, 141 Bohrlochlänge 105 Bohrlochtiefste 116 Bohrlochverlauf 96 Bohrlochvermessung 96 Bohrlochvolumen 139 Bohrparameter 96 Booster 116 Brenndauer 114 Brisanz 139 Bruchwandhöhe 95 Bruchwandvermessung 96 C Chlorat-Sprengstoffe 26 D Deckenresonanzen 168 Deflagration 19 Detonation 19 Detonationsverzögerer 115 Detonationszone 19 Dichte der Luft 198 Druckentlastung 201 Durchführungsanweisungen 95 E Einbruchschüsse 143 Einheitliche Sprengstoffe 23 Elektronische Zündung 123 Emissionen 166 Emulsionen 139 Emulsionssprengstoffe 27, 138 Endbesatz 105 Endbesatzzone 114 Entzündlichkeit 29 Erschütterungsimmissionen 194 Erschütterungsmessungen 169 Erschütterungsniveau 167 Erschütterungsprognose 167 Erschütterungswirkung 168 Explosionsfähiger Stoff 15 Explosionsgefährlicher Stoff 15 Explosionswirkungen 199 Explosivstoff 15 F freie Fläche 139 Freifeldwert 168 Fremdeinwirkungen 123 Fühlbarkeitsschwelle 195 214 Anhang G Gefährdungsbereich 163 Gegenstände 18 Gelatinöse Sprengstoffe 138 Gesteinsprengstoffe 25 Gewerbliche Sprengstoffmischungen 24 Geometrie der Sprenganlage 168 Grobohrlochsprengverfahren 96 Großbohrlochsprengung 95 H Haufwerksstückigkeit 124 Helferbohrlöcher 143 Haufwerk 95 Haufwerksvolumen 104 Hauptgesteinstypen 168 Hebewirkung 143 K Koch‘sche Formel 169 Körperschallimmissionen 194 Körperschallübertragung 198 Kranzbohrlöcher 142, 143 Kranzschüsse 159 kritische Durchmesser 20 k-Werte 51 Kalotte 139 L Ladeleistung 96 Lademenge 95 Lademengenberechnung 104 Lademengentabellen 108 Lademenge pro Zündzeitstufe 167 Lademenge unter Tage 142 Ladesäule 105, 114 Lage der Sprengladung 165 Lagergebäude 201 Lagergruppen 21 Lagerungsweisen 199 Lagerung von Sprengmitteln 199 Lärm 166 leichte Bauart 200 Leitsprengbild 157 Luftschallübertragung 198 M Massenberechnungsformel 104 Maßgeblicher Entfernungsbereich 168 Mehrausbrüche 96, 164 messtechnische Erfassung 198 Militär. Sprengstoffmischungen 24 mittleres Schnellequadrat 197 N Neigungswinkel 96 nicht elektrische Zündung 122 nicht wasserfeste Sprengstoffe 138 Nitratsprengstoffe 27 P Patronendurchmesser 158 Profilgenauigkeit 124 Prognoseverfahren 168 Pulversprengstoffe 26 R Reaktionszone 19 Reibempfindlichkeit 30 Risikomanagement 161 S Scaled-Distance-Verfahren 169 Schallabstrahlungsverhalten 197 Schallbekämpfung 197 Schalldruckwerte 198 Schallemission 197 Schallentwicklung 115 Schallereignisse 194, 197 Schallgeschwindigkeit 198 Sachwortverzeichnis Schallimmissionen 194 Schallniveau 167 Schallreduzierung 198 Schallwellen 194 Schlagempfindlichkeit 29 Schlauchbündelung 157 Schneidladungen 82 Schockschlaucheffekt 123 Schutzabstände 201 Schutzeinrichtungen 201 Schutzwürdigkeit 201 Schwächezonen 164 Schwaden 160, 166 Schwarzpulver 26 schwere Bauart 200 Schwinggeschwindigkeit 167 Sekundärsprengstoffe 24 selektive Gewinnung 124 Sicherheitsabstände 201 Sicherheitsanzündschnur 114 Sicherheitsbestimmungen 161 Sohllöcher 96 Sprengbereich 163, 165 Sprengemissionen 162, 166 Sprengen 123 Sprengerfolg 138 Sprengergebnis 124 Sprengerschütterungen 96, 167 Sprengkapsel 114 Sprengmittellager 199 Sprengschnur 115 Sprengschnurabzweigungen 116 Sprengschnüre 159 Sprengschnurverbindungen 116 Sprengstelle 164 Sprengstoff 138 Sprengstofflager 199 Sprengstoffmenge 105 Sprengstoffmischungen 24 Sprengstücke 164 Sprengtechnik 123 Staub 166 Steinflug 166 Stoflbeanspruchung 30 strahlende Fläche 198 Streuwirkung 164, 165 Strosse 139 Suspensionss-Sprengstoffe 26 T Teilladesäulen 116 Tiefbohrlochsprengung 95 Treibmittel 18 V Verdämmen 141 Vermessungsunterlagen 104 Verspannung 139 Verzögerungselement 123 Vorabschätzung 167 Vorgabe 95, 139 W Wettersprengstoffe 25 Wurfladungen 114 Wurfrichtung 165 Z Zündmittel 18, 140 Zündschema 96 Zündschlauchsysteme 123 Zündsystem 123 Zündung 114 Zündverfahren 123 Zündverstärkern 115 Zündzeitstufen 123 Zwischenbesatz 105 215
