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INHALTAusgabe Dezember 2003 - 69. Jahrgang Vorwort

HistorieVergleicht man die im Bereich der ge-werblichen Sprengtechnik internatio-nal angewande Zündtechnik, so wirddeutlich, dass der europäische Raumeine wesentliche Ausnahme darstellt.

Begründet durch die bereits vor 130Jahren begonnene erfolgreiche Ent-wicklung der elektrischen und die vorüber 20 Jahren begonnene Entwick-lung der elektronischen Zündtechnik,spielt Europa - und hier in besonde-rem Maße Deutschland - eine prägen-de Rolle im Bereich der gewerblichenZündtechnik.

Dagegen bedingte die fehlende Ver-breitung leistungsstarker elektrischerZündsysteme außerhalb von Europaden stetigen Einsatz der traditionel-len Zündschnurzündung und spezi-eller Weiterentwicklungen diesesVerfahren; wie beispielsweise der„Safety-Fuse”.

Zündschnurzündung und Zünd-schlauchzündung stellen beidesnichtelektrische Zündarten dar. DieZündschlauchzündung ist heute dienichtelektrische Zündung.

Die Entdeckung des Zündschlauch-effektes geht auf die Arbeiten desSchweden Per Anders Persson Mitteder 60er Jahre zurück.

Im Jahre 1973 kam das erste nicht-elektrische Zündsystem mit dem Kür-zel „Nonel” (non electric) von der da-maligen Nitro Nobel AB Schwedenauf den Markt, das den Schock-schlaucheffekt als wesentliches Merk-mal nutzt.

Heute werden weltweit eine Reihederartiger nichtelektrischer Zünd-systeme angeboten (z.B. EXEL, Dyna-shoc, Nonel, Blastmaster, Primadet,Shock Star, Indetshock, etc).

Im Jahre 1994 kam Dynashoc vonDynamit Nobel als erstes Zünd-schlauchzündsystem in Deutschlandauf den Markt. Später zogen andereLieferanten mit Nonel und Indetshocknach. Nach 10 Jahren erfolgreicherAnwendung in der gewerblichenSprengtechnik wird Dynashoc Ende2004 in seinem Heimatmarkt von demnichtelektrischen ORICA-Zündsy-stem EXEL abgelöst. Dieses globaleingesetzte EXEL-Zündsystem stelltdie konsequente Umsetzung der

Vorwort ....................................................................................................... 2

Artikel 1Aufbau, Funktion und Handhabung dernichtelektrischen Zündtechnik ...................................................... 6- Der Zündschlauch ...................................................................................... 6- Die nichtelektrischen Zünder (Zündschlauchzünder) ................................ 7- Die Zündverzögerer (Oberflächenverzögerer) ........................................... 7- Der Duplex-Zünder ..................................................................................... 8- Möglichkeiten zur Initiierung von Zündschläuchen ................................... 8- Zusammenfassung ..................................................................................... 9

Artikel 2Zündanlagen mit nichtelektrischer Zündung ....................... 10- Zündvarianten der Zündschlauchzündung .............................................. 10- Merkmale der Zündvariante Oberflächenverzögerung ............................ 10- Merkmale der Zündvariante Zeitstufenverzögerung ................................ 13- Mischung beider nichtelektrischer Zündvarianten ................................... 14- Bedeutung nichtelektrischer Zündanlagen .............................................. 14

Artikel 3Anwendung der nichtelektrischen Zündung bei über-tägigen Sprengarbeiten - Grundsätze und Beispiele ...... 15- Anwendungsgrundsätze .......................................................................... 15- Gewinnungssprengungen im Steinbruch - Aspekte aus dem

süddeutschen Markt ................................................................................. 15- Strenge Auflagen bei Sprengarbeiten im australischen Golderz-

tagebau..................................................................................................... 20- Anwendung der nichtelektrischen Zündung bei Gewinnungs-

sprengungen im Baustellenbetrieb .......................................................... 22- Flächensprengung mit nichtelektrischer Zündung unter extremen

Rahmenbedingungen............................................................................... 24- Stand und Anwendungsvielfalt der nichtelektrischen Zündung

im Tagebau ............................................................................................... 25

Artikel 4Anwendung der nichtelektrischen Zündung bei unter-tägigen Sprengarbeiten - Grundsätze und Beispiele ...... 30- Anwendungsgrundsätze .......................................................................... 30- Anwendung der nichtelektrischen Zündung im Bergbau unter Tage

am Beispiel von Kiruna / Schweden ........................................................ 30- Grundsätze der Anwendung nichtelektrischer Zündtechnik im Tunnelbau 36

Artikel 5Anwendung der nichtelektrischen Zündung beiBauwerksprengungenErweiterung der Zündmöglichkeiten durch ihre Kombinationmit elektronischer Zündung .................................................................... 42- Anwendungsgrundsätze .......................................................................... 42- Kombinierte Zündung bei Bauwerksprengungen .................................... 42- Anwendung der elektronisch-nichtelektrischen Zündung

am Beispiel der Schornsteinsprengung Thierbach ................................. 43- Anwendung der elektronisch-nichtelektrischen Zündung ....................... 69

am Beispiel der Hochhaussprengung Leonding ..................................... 49

Artikel 6Ausblick ................................................................................................... 57

NachrufDipl.- Ing. Günther Keuchel .......................................................................... 58

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Dr.- Ing. Frank HammelmannLeiter des Sprengtechnischen Dienstes

weltweiten Erfahrungen ORICA´s imBereich der Entwicklung, Produktionund Anwendung modernster Zünd-technik dar.

Unterdessen liegt die Zündschlauch-zündung bei der Anwendung inDeutschland und Europa weiterhinauf einem sicheren zweiten Rang;gewinnt aber ständig an Bedeutung.In den großen Bergbaumärkten Au-straliens und Amerikas hat die nicht-elektrische Zündschlauchzündungdie elektrische Zündtechnik weitest-gehend verdrängt. Sie besitzt die Vor-teile der Gestaltung unbegrenzterZündanlagen, wird werkzeugfrei ein-gesetzt und erfordert keinen Berech-nungs- und Messaufwand. Nachtei-lig sind hingegen die nicht zu kürzen-de Zündschläuche, deren zu beach-tende Brenndauer, aber eben auchdie fehlende Prüfmöglichkeit. IhreVerzögerung ist pyrotechnischer Art,wobei die Zündgenauigkeit - bei sorg-fältiger Planung und Anwendung -annähernd die der elektrischen Zün-dung erreichen kann.

WirkprinzipDer „Schockschlauch“- Effekt beruhtdarauf, dass ein in kleinsten „Röhren”feinstverteilter Explosivstoff eine Ex-plosion mit Detonationseigenschaf-ten über beliebige Strecken leitenkann. Dabei wird dieser Kunststoff-schlauch als reines Transportmittelzur Fortleitung des Zündimpulsesnicht einmal zerstört. Die Zündschläu-che sind an einem Ende verschlos-sen und dem anderen Ende fest mitder Sprengkapsel verbunden.

KomponentenDas nichtelektrische Zündsystembesteht aus den Hauptkomponenten:

- Zündschlauch,- Zünder und- Zündverzögerer.

Der Zündschlauch ist das namensge-bende, zentrale Element der nicht-elektrischen Zündsysteme. Er über-nimmt die Übertragung des Zündim-pulses zu den Zündern und Zündver-zögerern. Ein anfänglich erzeugterImpuls detoniert mit gleichmäßig ho-her Geschwindigkeit (≈ 2.000 m/s)durch den Zündschlauch und initiiertso den Verzögerungssatz des ange-schlossenen Zünders oder Zündver-zögerers. Somit übernimmt der Zünd-schlauch prinzipiell die Aufgabe der„Drahtverbindung” eines elektrischenZündkreises.

Zündschläuche bestehen aus einemmehrlagigen Kunststoffschlauch mit3 mm Außendurchmesser und 1,5 mmInnendurchmesser. Die Innenwan-dung ist mit einer geringen Menge(≈ 16 mg/m) hochbrisantem Spreng-stoff beschichtet.

Die erste Initiierung des Zündschlauchserfolgt beispielsweise mit Sprengzün-dern anderer Zündverfahren. Einegrößer Menge von Zündschläuchenkann mittels leichter Sprengschnur(≤ 5g/m) initiiert werden.

Der Zünder ist fest über einen spezi-ellen Stopfen mit dem Zündschlauchverbunden. Die Zünder tragen Ban-derolen mit den kennzeichnendenAngaben und besitzen eine definie-rende Bodenprägung, wie sie auchvon elektrischen Zündern bekanntsind. Vergleichbar den elektrischenZünderserien gibt es Kurz- und Lang-zeitzünder, ein Momentzünder ist sy-stemspezifisch nicht sinnvoll. Die Ver-zögerungsintervalle sind mit denenelektrischer Zünder vergleichbar.

Es werden ca. 20 Zeitstufen bei Kurz-zeitzündern angeboten. Bei Langzeit-zündern bieten die Systeme 25-30Zeitstufen mit max. Zündzeiten von6.000 - 9.000 ms an.

Zündverzögerer sind „Zündschlauch-zünder” mit speziellen Sprengkap-seln, die eine schwächere Initialla-dung besitzen und ausschließlich zurverzögerten Zündung nachfolgenderZündschläuche vorgesehen sind. DerZündverzögerer ist deshalb in einenVerbinderblock eingelegt, der zumEinhängen weiterer Zündschläuchevorgesehen ist. Die Verbinderblöckesind herstellerübergreifend weitest-gehend einer einheitlichen Farbge-bung unterzogen, wobei die Farbendie jeweilige Zeitverzögerung kenn-zeichnen.

AnwendungDie Art der Verbindung der Kompo-nenten bedingt zwei grundsätzlichverschiedene Anwendungsweisen:

- Oberflächenverzögerung und/oder- Zeitstufenverzögerung.

Bei der Oberflächenverzögerung wer-den in allen Ladesäulen der Zündan-lage Zeitzünder der gleichen Zeitstu-fe (abgesehen von den redundantenZünder oder Sprenganlagen mit ge-teilter Ladesäule) eingesetzt und dieeigentliche Verzögerung zwischenden Bohrlöchern wird außerhalb der

Ladesäule durch die Zündverzögerervorgegeben. Zündverzögerer werdendeshalb international auch als „Ober-flächenverzögerer” (Surface Delay)bezeichnet. Die Nichtelektrische Zün-dung mittels Oberflächenverzöge-rung eignet sich hervorragend für alleFormen von Gewinnungssprengun-gen. Die Oberflächenverzögerungverfügt über erhebliche verfahrens-typische Eigenarten, von denen hierbeispielhaft die Problematik desZeitverhaltens (z.B. Zündvorlauf)und handwerkliche Besonderheiten(keine Messmöglichkeit) genanntsein sollen. Die Zündzeiten sind stetsdas Ergebnis einer Addition von allenOberflächenverzögerungen und derBohrlochverzögerung. Die Zünd-schlauchzündung ist zwar 250.000 malschneller als die Zündschnurzündung,aber immerhin noch 150.000 mal lang-samer als der Impuls der elektrischenZündung. Unter bestimmten Umstän-den sind somit auch die Reaktionszei-ten im Zündschlauch („Brenndauer”)für die Gestaltung der Zündpläne zuberücksichtigen.

Die Zündvariante der Zeitstufenverzö-gerung ist vergleichbar der elektri-schen Zündtechnik. Im Bohrloch wer-den Zeitzünder verwendet, die durchihre Zeitstufe und ihr Verzögerungs-intervall die Zündzeit der Ladung be-stimmen. Damit diese Zeiten wirksamwerden, müssen alle Zünder der ent-sprechenden Zündanlage möglichstzeitgleich initiiert werden. Das wirderreicht durch Verbinden mit einerSprengschnur mit Sprengstoffgehal-ten ≤ 5 g/m. Zeitstufenverzögerungfindet vorwiegend Anwendung imuntertägigen Bergbau, im Tunnelbauund bei Bauwerksprengungen.

Der derzeit wohl wesentlichste Wan-del in der Zündtechnik ist die zuneh-mend realisierte Kopplung unter-schiedlicher Zündarten in der Kombi-nierten Zündung. Die Anwendung derKombinierten Zündung ist immer andie Beteiligung der nichtelektrischenZündschlauchzündung gebunden.

Nach Vorstellung von Aufbau, Funk-tion und grundsätzlicher Handha-bung der nichtelektrischen Zündtech-nik werden in der Folge typische An-wendungsfälle aus den unterschied-lichsten Bereichen der internationa-len, gewerblichen Sprengtechnik dar-gestellt.

Hammelmann Vorwort

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Dr.- Ing. Frank HammelmannDirecteur Technique

PreambleVorwort

HistoryA comparison of the commercial blasting in-itiation technique in use in different regionsof the world clearly shows that the techniqueused in Europe is still different of the rest ofthe world.

The reason for this is the development ofelectric initiation 130 years ago, as well asof electronic initiation some 20 years ago,where Europe, and especially Germany,played an important role.

Contrary to this, the fact that reliable elec-tric initiation systems were hardly used out-side of Europe, meant that the traditionalinitiation with safety fuse and upgrades ofthis system were still common.

Blasting initiation with safety fuse and withshock tube detonators both represent non-electric initiation systems. The shock tubeversion nowadays is the non-electric initia-tion system.

The discovery of the shock tube effect is ba-sed upon the research work of Per AndersPersson, a Swede, in the mid-sixties of the20th century.

In 1973 the first non-electric blasting initiati-on system using the shock tube effect wasintroduced on the market under the brand„Nonel” (for non-electric) by the former Ni-tro Nobel AB in Sweden.

Nowadays, several similar non-electric initia-tion systems are present on the world-widemarket (such as for inst. EXEL, Dynashoc,Nonel, Blastmaster, Primadet, Shock Star,Indetshock, etc...).

In 1994, Dynamit Nobel introduced Dynas-hoc as first non-electric blasting initiationsystem on the German market. Later, othersuppliers came in with Nonel and Indets-hock. After 10 years of successful use in thecommercial blasting technique , Dynashocwill be replaced at the end of 2004 in Ger-many by ORICA’s non-electric initiation sy-stem „EXEL”. This globally used EXEL initia-tion system is the fruit of ORICA’ s world-wide experience in the field of research,development, production and use of themost advanced blasting initiation technique.

In the meantime, shock tube initiation in Ger-many and Europe has gained momentum,and is actually the second most used initia-tion system, with more users every day. Inthe large mining markets of Australia andthe Americas, the non-electric blasting hasvirtually replaced the use of electric detona-tors. Shock tube initiation offers the advan-tage of unlimited blasting patterns, does notrequire any tools nor calculation or measu-ring. Three disadvantages of the shock tube,however, are that 1) the shock tubes cannotbe cut, 2) it has a constant burning speedand 3) you cannot confirm the integrity ofthe circuit. They work with pyrotechnic

delays, whereas, as long as the planningand application have been carefully made,their precision is nearly the same as that ofelectric detonators.

Function principleThe „shock tube effect” rests upon the factthat an explosive evenly distributed on theinner layer of very small tubes can transmitthe detonation of an „explosion” over near-ly any distance. The plastic tubing is usedas a „transport vehicle” for the detonationwave only and is not even destroyed in thatprocess. The shock tubes are sealed on oneend and the other end is firmly crimped tothe blasting cap.

ComponentsThe non-electric initiation system consistsof the following main components:

· shock tube· detonator and· connectors.

The shock tube is the central element of non-electric systems and gave them its name. Ittransmits the detonation impulse to the de-tonators and connectors. The initial impul-se detonates with an even detonation veloci-ty (≈ 2,000 m/s) through the shock tube andthereby initiates the delay composition of thecrimped detonator or connector. This me-ans that the shock tube has the samefunction as the „wire connection” in an elec-tric blasting circuit.

Shock tubes consist of a multi-layer plastictube with 3 mm OD and 1.5 mm ID. Theinner layer is coated with a small quantity(≈ 16 mg/m) of high explosive.

The first initiation of the shock tube can bemade for instance with detonators of a dif-ferent initiation system. A larger number ofshock tubes can be initiated by a small de-tonating cord (≤ 5g/m).

The detonator is firmly attached (crimped)to the shock tube by using a special plug.The detonators have a tape printed with theircharacteristics and have a stamped bottomfor identification, similar to electric detona-tors. As in the electric series, Millisecond(MS) and Long Period (LP) detonators areavailable, whilst an instantaneous detona-tor, due to the particularity of the system, isnot included in the range. The delay inter-vals are comparable to those of electric de-tonators.

Approx. 20 delay times are available forMillisecond detonators. For Long Period de-tonators, 25-30 delay times are availablewith max. delay times between 6,000 and9,000 ms.

Connectors are „shock tube detonators”with special detonators containing a lesspowerful base charge and used only todelay the initiation of following shock tubes.Therefore, connectors are inserted in a con-nector block allowing to clip in further shocktubes. Nearly all manufacturers use the

same colour code for the connector blocks,whereas a colour stays for one (or max. two)different delays.

UtilisationTwo different applications exist, dependingon the type of connection:

· Surface delays and/or· in-hole delays.

Using Surface delays all bore holes areloaded with delay detonators of the samedelay time (except safety detonators or deckloading) and the delays between bore ho-les are made outside the bore holes by usingsurface delays (connectors). Therefore, the-se surface delays are also internationallyknown as „Connectors”. Non-electric initia-tion through surface delays is an excellentmethod for all types of production blasts.Initiation by surface delays means accep-tance of inherent methodical characteristics,such as timing (for inst. forward initiation)and system immanent particularities (nomeasuring possibility). The delay times arestill the result of the addition of all surfacedelays and in-hole delays. Shock tube in-itiation is 250,000 times faster than safetyfuse initiation, but nevertheless 150,000times slower than the impulse generated inelectric blasting. Under certain circum-stances, the reaction time in the shock tube(burning time) must be taken into conside-ration for the blast design.

The alternative called in-hole delays is com-parable to electric initiation. Delay detona-tors, in which delay number and delay inter-val determine the delay time of the charge,are used in the bore hole. To make this workproperly, all detonators of the blast must beinitiated at the same time. This is achievedthrough a connection with a detonating cordwith ≤ 5g PETN/m. In-hole delays are main-ly used underground, for mining, tunnellingand for demolition work.

The most important change in the initiationtechnique is the growing coupling of diffe-rent initiation systems in the so-called Com-bined Initiation. A combined initiation alwaysimplies the use of shock tube initiation.

After the presentation of the construction,function and general handling of the non-electric blasting initiation technique, sometypical applications out of diverse sectorsof the international commercial blastingtechnique will be described in the followingchapters.

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Préface

Dr.- Ing. Frank HammelmannDirecteur Technique

Hammelmann Vorwort

HistoriqueSi l’on compare la technique utilisée dans di-verses régions du monde dans les tirs indu-striels, il apparaît clairement que la techniqueutilisée en Europe est différente de celle utili-sée ailleurs.La raison en est le rôle important joué parl’Europe et tout spécialement l’Allemagnedans le développement de l’allumage élec-trique il y a environ 130 ans, ainsi que del’allumage électronique il y a environ 20 ans.Contrairement à cela, le fait que des systèmesd’allumage électrique performants n’étaientpas aussi utilisés hors d’Europe, signifie quel’utilisation traditionnelle de la mèche lente etdes dérivés de ce système était encore répan-due.L’allumage au moyen de mèche lente et detubes à onde de choc représentent tous deuxdes système d’allumage non électrique. Denos jours, l’allumage par tube à onde de chocest toutefois le système d’allumage non élec-trique par excellence.La découverte de l’effet produit par le tube àonde de choc repose sur les travaux de re-cherche de Per Anders Persson, un Suédois,au milieu des années soixante du 20èmesiècle.En 1973, le premier système d’allumage nonélectrique utilisant l’effet du tube à onde dechoc fut introduit sur le marché sous la mar-que «Nonel» (pour non électrique) parl’ancienne Nitro Nobel AB en Suède.De nos jours, plusieurs systèmes d’allumagenon électrique similaires existent sur le mar-ché mondial (tels que par ex. EXEL, Dynas-hoc, Nonel, Blastmaster, Primadet, Shock Star,Indetschock, etc...).En 1994, Dynamit Nobel a introduit Dynashoccomme premier système d’allumage non élec-trique sur le marché allemand. Plus tard,d’autres fournisseurs y ont introduit Nonel etIndetschock. Après 10 ans d’utilisation fructu-euse dans la technique de tir industrielle, Dy-nashoc va être remplacé fin 2004 en Allema-gne par le système d’allumage non électrique«EXEL» d’ORICA. Ce système d’allumage nonélectrique EXEL est utilisé dans le mondeentier et est le fruit de l’expérience globaled’ORICA dans la domaine de la recherche, dudéveloppement, de la production et de l’utili-sation des la technique de tir la plus avancée.Entre-temps, l’allumage non électrique s’estdéveloppé en Allemagne et en Europe et il estactuellement le deuxième système le plus uti-lisé, dont le nombre d’utilisateurs croît de jouren jour. Dans les grands marchés miniersd’Australie et des Amériques, le tir non élec-trique a pratiquement remplacé le tir électrique.L’allumage par tube à onde de choc offrel’avantage de schémas de tir illimités et nerequiert aucun outil, ni calcul ni mesure. Troisdésavantages du tube à onde de choc sont,toutefois, premièrement l’impossibilité de cou-per les tubes à onde de choc, deuxièmementle temps de combustion constant de ceux-ciet, troisièmement l’impossibilité de vérifier le

bon fonctionnement du circuit. Les retards sontpyrotechniques, mais leur précision peuts’apparenter à celle des détonateurs élec-triques, si le plan de tir et l’application ont étéfaits soigneusement.

Principe de fonctionnement«L’effet du tube à onde de choc» repose surle fait qu’un explosif finement réparti sur laparoi intérieure de tubes de très petit diamèt-re peut transmettre la détonation d’une «ex-plosion» à quasi n’importe quelle distance. Letube en plastique utilisé ne sert que de «véhi-cule de transport» pour l’onde de choc et n’estmême pas détruit à l’utilisation. Les tubes àonde de choc sont scellés d’un côté et l’autrecôté est fermement serti sur le détonateur.

Composants Le système d’allumage non électrique consi-ste des composants suivants:

· tube à onde de choc· détonateurs et· connecteurs.

Le tube à onde de choc est le cœur des sy-stèmes non électriques et leur a donné sonnom. Il transmet l’onde de choc aux détona-teurs et aux connecteurs. L’onde initiale déto-ne avec une vitesse de détonation uniforme(≈ 2.000 m/s) à travers le tube à onde de chocet enflamme ainsi la composition de retard dudétonateur ou connecteur serti. Cela signifieque le tube à onde de choc a la même fonctionque la «ligne de tir» dans un circuit de tir élec-trique.

Les tubes à onde de choc consistent en untube plastique multicouches de 3 mm dediamètre extérieur et 1,5 mm de diamètre in-térieur. La paroi intérieure est recouverte d’unepetite quantité (≈ 16 mg/m) d’explosif de hau-te brisance.

L’allumage initial du tube à onde de choc peutse faire par exemple avec des détonateursd’un différent système d’allumage. Un nombreplus élevé de tubes à onde de choc peut êtreallumé par un petit cordeau détonant (≤ 5 g/m).

Le détonateur est fermement serti sur le tubeà onde de choc au moyen d’un bouchon spé-cial. Les détonateurs portent une banderoleimprimée avec leurs caractéristiques et leurfond est imprimé pour l’identification, similai-rement aux détonateurs électriques. Commedans les séries électriques, des détonateursà microretard (MS) et à retard (LP) sont dis-ponibles, tandis qu’un détonateur instantanén’est pas inclus dans la gamme à cause de laparticularité du système. Les intervalles deretard sont comparables à ceux des détona-teurs électriques.

Environ 20 numéros de retard sont disponi-bles pour les détonateurs à microretard (MS).Pour les détonateurs à retard (LP), 25 à 30numéros de retard sont disponibles pour at-teindre un maximum d’entre 6.000 et 9.000 ms.Les connecteurs sont des « détonateurs avectube à onde de choc »équipés de détonateursspéciaux contenant une charge secondairemoins puissante et utilisée seulement pourretarder l’allumage des tubes à onde de chocsuivants. C’est pourquoi les connecteurs sont

insérés dans un bloc connecteur permettantd’y clipper plusieurs autres tubes. Quasimenttous les fabricants utilisent le même code cou-leurs pour les blocs connecteurs, de sortequ’une couleur représente un délai différent(ou deux maxi).

UtilisationDeux applications différentes sont possibles,selon le type de connexion choisi:

· détonateurs de surface (connecteurs) et/ou· détonateurs fond de trou

Lors de l’utilisation de connecteurs, tous lestrous de mine sont chargés avec des détona-teurs du même numéro de retard (sauf en casde détonateur de sécurité ou de charges bi-étagées) et les retards entre trous de mine sontréalisés à l’extérieur des trous de mine aumoyen de connecteurs. Les détonateurs desurface sont connus au niveau internationalcomme «connecteurs». L’allumage non élec-trique par connecteurs est une excellente mé-thode pour les tirs de production. L’allumagepar connecteurs de surface implique cepen-dant d’accepter leurs propriétés méthodiquesinhérentes, telles que le temps de retard (parex. temps de mise en route) et les particulari-tés immanentes au système (pas de possibili-té de mesure). Les retards correspondent tou-jours à l’addition des retards de tous les con-necteurs de surface et des détonateurs fondde trou. L’allumage par tube à onde de chocest 250.000 fois plus rapide que l’allumage parmèche lente, mais 150.000 fois plus lent quel’impulsion générée dans un tir électrique.Sous certaines circonstances, le temps deréaction dans le tube à onde de choc (tempsde combustion) doit être pris en considérati-on dans l’élaboration du plan de tir.

L’alternative connue sous le nom de détona-teurs fond de trou est comparable au tir élec-trique. Des détonateurs à retard (ou à micro-retard), dont le numéro de retard et l’intervalledéterminent le retard de la charge, sont utili-sés dans le trou de mine. Pour un bonfonctionnement, il faut que tous les détona-teurs soient allumé au même moment. Pource faire, on les raccorde à un cordeau déto-nant de ≤ 5g pentrite/m. Les détonateurs fondde trou sont surtout utilisés en souterrain, dansles mines, les tunnels et pour les travaux dedémolition.

Le changement le plus important dans la tech-nique d’allumage est l’accouplement croissantde différents systèmes d’allumage dans ce quiest appelé l’allumage combiné. Un allumagecombiné implique toujours l’utilisation de dé-tonateurs non électriques.

Après la présentation de la construction, dufonctionnement et de la manutention de latechnique de tir par allumage non électrique,plusieurs applications typiques sélectionnéesparmi les divers secteurs d’activité dans latechnique de tir industriel international sontdécrits aux chapitres suivants.

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Aufbau, Funktion und Handhabungder nichtelektrischen ZündtechnikDer Ursprung des Zündschlauch-effektes geht auf die Arbeiten desSchweden Per Anders Persson zu-rück, der Mitte der 60er Jahre den„Schockschlauch”-Effekt entdeckte,der Basis für die moderne nichtelek-trische Zündung wurde. Der Effektberuht darauf, dass in kleinsten Röh-ren (lichte Querschnitte von wenigenMillimetern) feinstverteilter Explosiv-stoff (Sprengstoffstaub oder explosi-bles Gas) eine Explosion mit Detona-tionseigenschaften über weite Strek-ken geleitet werden kann und dabeidie Röhre (Kunststoffschlauch) alsTransportmittel nicht einmal zerstörtwird. Durchgesetzt haben sich nurZündschlauchsysteme, bei denenhochbrisanter Sprengstoffstaub zumEinsatz gelangt. Auf Systeme mit ex-plosionsfähigen Gasfüllungen (z. B.Hercudet) wird deshalb weiter keinBezug genommen.

Ein Bedürfnis für ein neues spreng-technisches Zündverfahren bestandparallel und objektiv, weil in dieserZeit für die international üblichen elek-trischen A-Zünder mit nur 0,18 ANichtansprechstromstärke zuneh-mend Risiken erkannt wurden. So istes nachvollziehbar, dass 1973 einnichtelektrisches Zündsystem mit demKürzel „Nonel” - von „non electric”entlehnt - von der damaligen NitroNobel AB Schweden auf den Marktkam, das den Schockschlaucheffektals wesentliches Merkmal nutzte.

Heute werden weltweit eine Reihederartiger nichtelektrischer Zündsy-steme angeboten (z. B. Nonel, Blast-master, Exel, Primadet, Dynashoc,Shock Star, Indetshock).

Genau genommen ist es auch pro-blematisch bei der Zündschlauchzün-dung einfach von nichtelektrischerZündung zu sprechen, weil unstrittigdie Zündschnurzündung ebenfallseine nichtelektrische Zündung verkör-pert. Da weitgehend Verwechslungendurch die stark zurückgedrängte Be-deutung der historischen Zünd-schnurzündung ausschließbar sind,funktioniert diese Gleichsetzung in

der Praxis. Es muss also klar sein,Zündschnurzündung und Zünd-schlauchzündung stellen beidesnichtelektrische Zündarten dar. DieZündschlauchzündung wird jedochhäufig als die nichtelektrische Zün-dung benannt.

Die Schockschlauch-Zündsystemeberuhen auf sprengstoffhaltigenZündschläuchen, welche die Ener-gieübertragung im Zündsystem über-nehmen. Die Zündschläuche werdenmit Sprengkapseln fest verbunden.Einerseits führt dies zum sprengkräf-tigen nichtelektrischen Zünder, der inseiner Aufgabe dem elektrischenZünder vergleichbar ist. Andererseitsgibt es Zündverzögerer, die ihrer Ver-wendung nach auch Oberflächenver-zögerer genannt werden und nur inVerbindungselementen vorkommen.

Trotz der Vielzahl an Möglichkeitendie Elemente in einer Zündanlagemiteinander zu verbinden und zu zün-den, können grundsätzlich zwei Ver-fahrensvarianten beim Aufbau nicht-elektrischer Zündanlagen unterschie-den werden:

- die Oberflächenverzögerung und- die Zeitstufenverzögerung,

deren Unterschiede in ihrer Funkti-onsweise in den folgenden Artikelnnoch erläutert und an Beispielen ver-deutlicht werden.

In diesem Artikel werden im Folgen-den der Aufbau, die Funktionsweiseund die Handhabung der wichtigenKomponenten des nichtelektrischenZündsystems beschrieben.

Der ZündschlauchDer Zündschlauch, häufig auch alsShock-tube bezeichnet, ist die für dasZündsystem entscheidende Kompo-nente. Der Zündschlauch übernimmtdie Übertragung der Aktivierungsen-ergie zu den Zündern und vereinigtsomit die Funktionen der elektrischenKomponenten, wie Zündpille undZünderdrähte, der elektrischen Zünd-systeme.

Durch einen Detonationsimpuls mit-tels eines Zünders, einer Spreng-schnur oder eines speziellen Zünd-gerätes wird der im Zündschlauchfein verteilte Sprengstoff, meist einGemisch aus Oktogen und Alumini-umstaub in einer Verteilung von ca.16 bis 20 mg/m, zur Umsetzung ge-bracht. Bei der Umsetzung desSprengstoffgemisches durchläufteine Reaktionswelle mit einer Ge-schwindigkeit von 2000 m/s denZündschlauch und zündet am Endedes Zündschlauches den Verzöge-rungssatz bzw. direkt die Primär-ladung des an den Zündschlauchangewürgten Zünders. Der Zünd-schlauch selbst nimmt beim Durch-laufen der Reaktionswelle keinenSchaden, da er herstellerübergrei-fend aus mehreren Lagen besteht,die neben der Funktion als Trägerme-dium für den Sprengstoff auch hoheZugfestigkeiten in Längs- aber auchin radialer Richtung aufnehmen kön-nen. So kann der Zündschlauch miteinem Außendurchmesser von ca.3 mm und innen von ca.1,5 mm Zug-kräfte bis 150 N (15 kg) aufnehmenohne Schaden zu nehmen. Erst beiZugkräften über 250 N reißt der Zünd-schlauch. Weiterhin zeichnet sichder Zündschlauch durch seinengroßen Temperaturbereich von - 40°Cbis 70°C aus, in dem er eingesetztwerden kann. Bild 1 zeigt den Quer-schnitt eines Zündschlauches. ImSchnitt sind deutlich die einzelnenLagen und der Sprengstoff an der In-nenwandung zu sehen.

Dr.- Ing. Frank HammelmannAss. d. Bergf. Ludger Staskiewicz

Ein Beitrag von:

Artikel 1 - „Aufbau, Funktion und Handhabung”

Bild 1: Zündschlauchquerschnitt [1]

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Zündschläuche kommen nur ver-schlossen zum Einsatz. In der Regelist das vom Zünder abgewandteEnde des Zündschlauchs ver-schweißt oder das Schlauchinneredurch einen Dorn bzw. Stöpsel ver-schlossen. Auf diese Weise wird derZutritt von Feuchtigkeit und somit dieInertisierung der hauchdünnenSprengstoffschicht im Schlauchin-nern verhindert. Die Anregung desZündschlauchs durch einen spreng-kräftigen Impuls mittels Sprengkap-sel oder Sprengschnur erfolgt radialdurch den geschlossenen Zünd-schlauch. Nur beim Einsatz der spe-ziellen Zündgeräte muss der Zünd-schlauch geöffnet werden, da derZündimpuls, erzeugt durch ein Zünd-hütchen oder durch einen Hochspan-nungsfunken, axial in den Zünd-schlauch eingeleitet wird.

Die Farbgebung der Zündschläucheist ein Unterscheidungsmerkmal zwi-schen den einzelnen nichtelektri-schen Zündsystemen. Hier stehendie gute Erkennbarkeit unter nahezuallen Umgebungsverhältnissen imGegensatz zu dem Wiedererkennender durch Magnetscheider nicht aus-sortierbaren Zündschlauchstücke imEndprodukt.

Die nichtelektrischenZünder (Zünd-schlauchzünder)Die Sprengkapseln sind über einenSchlauchstopfen fest mit dem Zünd-schlauch verbunden. Der Schlauch-stopfen dichtet dabei den Bereichzwischen der Anwürgung und demZündschlauch ab, so dass ein Einsatzder Zünder auch in wasserführendenBohrlöchern möglich ist. Den sche-matischen Aufbau eines Zünd-schlauchzünders vom Typ Dynashoczeigt Bild 2.

Die Zünder tragen Banderolen mitden kennzeichnenden Aufschriftenund besitzen eine definierte Boden-prägung, wie es den elektrischenZündern vergleichbar ist.

Vergleichbar den elektrischen Zün-derserien gibt es Kurz- und Langzeit-zünder, der Momentzünder ist sy-stemspezifisch nicht üblich. Die Ver-zögerungsintervalle sind meist mitdenen der elektrischen Zünder desselben Herstellers identisch. Schließ-lich werden die gleichen Sprengkap-seln zur Herstellung elektrischer wienichtelektrischer Zünder verwendet.Es werden etwa 20 Zeitstufen beiKurzzeitzündern angeboten. BeiLangzeitzündern bieten die Systeme25-30 Zeitstufen mit max. Zündzeitenvon 6 bis 9 s an.

Die Zündverzögerer(Oberflächen-verzögerer)Zündverzögerer sind Zündschlauch-zünder mit Sprengkapseln, die eineetwas schwächere Initialladungbesitzen und ausschließlich zurverzögerten Zündung weitererZündschläuche einzusetzen sind.Ein Zündverzögerer ist deshalb ineinem dickwandigen Kunststoff-körper - den Verbinderblock - ein-gelegt, der zum Einhängen mehre-rer Zündschläuche (i.d.R. 5 bis 8)geeignet ist. Weiterhin verringertder Verbinderblock die Splitter-wirkung durch die detonierendeSprengkapsel. Eine Beschädigungeines noch nicht gezündeten Zünd-schlauches durch Splitter könntedas Versagen der gesamten odervon Teilen der Sprenganlage ver-ursachen. Die Verbinderblöcke ha-ben herstellerübergreifend weit-gehend einheitliche Farben, wobeidie Farben die Zeitverzögerungbeschreiben. Während die Formder Verbinderblöcke in Bild 3 nurfür das abgebildete Systembei-spiel Dynashoc gilt, sind die zeitli-chen Farbzuordnungen allgemeingültig.

Als Erkennungsmerkmal für dienichtelektrischen Zündsysteme derverschiedenen Hersteller dient häu-fig die Form der Verbinderblöcke.Bild 4 zeigt Verbinderblöcke dreierZündsysteme, bei denen die bereitsgenannten Anforderungen auf un-terschiedliche Weise umgesetztwurden.

Zündverzögerer werden nur bei derOberflächenverzögerung, eine derbereits genannten Zündverfahrens-varianten, eingesetzt.

Hammelmann / Staskiewicz „Aufbau, Funktion und Handhabung” - Artikel 1

Bild 2: Aufbau und Kennzeichnungdes Dynashoc-Zünders [2]

Bild 3: Verbinderblöcke des Dynashoc-Zündsystems [1] Bild 4: Verbinderblöcke verschiedener Hersteller [3]

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Der Duplex-ZünderBei den nichtelektrischen Zündsyste-men stellen die Duplex-Zünder eineVariante dar, die bei den elektrischenund elektronischen Zündsystemennicht zu finden ist. Die Duplex-Zün-der bestehen aus einem nichtelektri-schen Zünder, an dessen nicht ver-schweißtem bzw. verschlossenemZündschlauchende ein Zündverzöge-rer angebracht ist. So bildet der Du-plex-Zünder, wie in Bild 5 am Beispieleines Dynashoc-Duodet-Zünders zusehen ist, eine Einheit zwischen einemZeitzünder und einem Verzögerer.

Durch das wiederholte Einhängendes Zündschlauches eines Duplex-Zünders in den Verzögerer eines zu-vor zündenden Duplex-Zünders las-sen sich auf einfache Weise großeSprenganlagen aufbauen.

Möglichkeiten zurInitiierung vonZündschläuchenEs gibt mehrere Möglichkeiten, denZündschlauch eines nichtelektri-schen Zünders bzw. Verzögerers zuinitiieren. Wie bereits zuvor beschrie-ben, kann die Initiierung eines Zünd-schlauches durch einen Verzögerererfolgen. Aber auch andere spreng-kräftige Mittel und spezielle Zündge-räte werden in der Praxis zur Initiie-rung von Zündschläuchen und somitauch zur Zündung von nichtelektri-schen Zündanlagen eingesetzt. EineUnterteilung der weiteren Möglichkei-ten zur Initiierung von Zündschläu-chen zeigt die folgende Aufstellung.

1. Initiierung mit einem Sprengzünderbzw. Sprengkapsel:

- Elektrischer Zünder, der mit einerZündmaschine gezündet wird,

- Elektronischer Zünder, der mit der

Artikel 1 - „Aufbau, Funktion und Handhabung”

Bild 5: Aufbau und Kennzeichnung des Dynashoc-Duodet-Zünders [1]

Bild 6: Verbindung eines elektrischen bzw. elektronischen Zünders miteinem Zündschlauch [1]

Bild 7: Verbindung eines einzelnen Zündschlauches an die Sprengschnurdurch einen Verbinderclip [1]

zugehörigen Zündausrüstung ge-zündet wird,

- Sprengkapsel, die über eine Zünd-schnur gezündet wird.

In allen Fällen wird der Sprengzün-der so mit dem geschlossenenZündschlauch verbunden, dassder Zünderboden in Zündrichtungzeigt (s. Bild 6). Die Übertragungdes Zündimpulses erfolgt radialdurch den Zündschlauch.

2. Initiierung mittels Sprengschnurmit Sprengstoffgehalten von 3 bis5 g/m:

- Verbindung von Sprengschnurund Zündschlauch durch einenVerbinderclip (s. Bild 7),

- Initiierung eines Zündschlauch-bündels (max. 20 Stück) mit Hilfeeiner umknoteten Sprengschnur(s. Bild 8),

- Initiierung eines Zündschlauch-bündels (max. 20 Stück) mit Hilfeeines Bündelzünders (s. Bild 9).Die Übertragung des Zündimpul-

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Hammelmann / Staskiewicz „Aufbau, Funktion und Handhabung” - Artikel 1

Bild 8: Verbindung zwischen eines Zündschlauchbündels und einer umkno-teten Sprengschnur [1]

Bild 11: Elektronisches Zündgerät IZNE Blitz (Ingold/Schweiz) [1]

ses erfolgt, wie unter Punkt 1,radial durch den Zündschlauch.

3. Initiierung mittels spezieller Zünd-geräte:

- Mechanische Zündgeräte mitZündhütchen (s. Bild 10),

- Elektronische Zündgeräte; die In-itiierung des Zündschlauches er-

folgt durch einen Hochspannungs-funken (s. Bild 11).

Zur Zündung des Zündschlauchesmit Hilfe eines Zündgerätes wird zu-nächst das verschlossene Zünd-schlauchende abgeschnitten undanschließend der Zündschlauch axi-al in das Zündgerät eingeführt. In derRegel muss zuvor ein Zündschlauch

mit dem ersten Zünder bzw. Verzö-gerer verbunden und von derSprengstelle bis hin zum Deckungs-raum verlegt werden.

ZusammenfassungDer Zündschlauch ist die entschei-dende Komponente aller nichtelektri-schen Zündsysteme. Er übernimmtdie Übertragung der Aktivierungsen-ergie zu den Zündern und vereinigtsomit die Funktionen der Zündpilleund Zünderdrähte der elektrischenZündsysteme. Bei den Sprengzün-dern der nichtelektrischen Zündsyste-me muss zwischen nichtelektrischenZündern und Zündverzögerern unter-schieden werden. Der Zündschlaucheines Zünders bzw. Verzögerers kanndurch mehrere Möglichkeiten initiiertwerden, wobei die Wahl in der Regelvon der Anwendung abhängt. Grund-sätzlich können die Oberflächenver-zögerung und die Zeitstufenverzöge-rung als die beiden Verfahrensvarian-ten beim Aufbau nichtelektrischerZündanlagen unterschieden werden,deren Funktionsweisen in den folgen-den Artikeln noch erläutert und anBeispielen verdeutlicht werden.

_________________________________Quellen:

[1] Vogel, G.: Zünden von Sprengla-dungen, Verlag Leopold Hart-mann, Sondheim v. d. Rhön, 2000

[2] Dynashoc Anwendungsbeschrei-bung, ORICA Germany GmbH,Troisdorf, 2003

[3] Hammelmann F., Reinders P., Vo-gel G., „Zündtechnik im Wandelder Zeit - Gestern, Heute & Mor-gen”, Sprenginfo - Mitteilungsblattdes Deutschen Sprengverbandese. V., Band 26 (2003) Heft 1Bild 10: Schemazeichnung eines mechanischen Zündgerätes [1]

Bild 9: Bündelzünder des Nonel-Zündsystems [1]

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Zündanlagen mit nichtelektrischerZündungZündvariantender Zündschlauch-zündungEs sind zwei Verfahrensvarianten zuunterscheiden, die ihrerseits die viel-seitige Einsatzmöglichkeit des nicht-elektrischen Zündsystems unterstrei-chen: [1 / S.625 - 776].

Es handelt sich einmal um die ober-flächenverzögerte Bohrlochzündung- kurz: Oberflächenverzögerung, beider in allen Bohrlöchern der Zündan-lage Zeitzünder der gleichen Zeitstu-fe - außer redundanter Zünder - zumEinsatz gelangen und die eigentlicheVerzögerung zwischen den Bohrlö-chern außerhalb durch Zündverzöge-rer gestaltet wird, die deshalb auchOberflächenverzögerer heißen (Bild 1).

Diese Zündverfahrensvariante eignetsich insbesondere für Gewinnungs-sprengungen [in diesem Heft S. 15].Die andere Zündvariante ist die zeit-stufenverzögerte Bohrlochzündung -

kurz: Zeitstufenverzögerung. Sie äh-nelt eher der elektrischen Zündart. ImBohrloch werden Zeitzünder verwen-det, die durch ihre Zeitstufe und ih-ren Verzögerungsintervall die Zünd-zeit einer Sprengladung bestimmen(Bild 1). Damit diese Zeiten wirksamwerden, müssen alle Zünder der ent-sprechenden Zündanlage möglichstzeitgleich angeregt werden. Das wirderreicht durch Verbinden mit i.d.R.kleinkalibriger Sprengschnur mitSprengstoffgehalten um die 5 g/m.

Zeitstufenverzögerung findet vorwie-gend Anwendung im Tunnelbau undbei Bauwerksprengungen [in diesemHeft S. 30 und S. 42].

Merkmale der Zünd-variante Ober-flächenverzögerungDie Oberflächenverzögerung verfügtüber erhebliche verfahrenstypischeEigenarten. Es handelt sich um die

Problematik des Zeitverhaltens (z.B.Zündvorlauf), um die Prinzipien derVerschlauchung, wie auch um hand-werkliche Besonderheiten.

ZündzeitenDie Zündzeiten sind stets das Ergeb-nis einer Addition von allen Oberflä-chenverzögerungen (im Bild 2 imBohrlochkreis oben) und der Bohr-lochverzögerung (im Bild 2 im Bohr-lochkreis unten). Dabei ist der Start-punkt für die Initiierung der Oberflä-chenzündanlage zeitlich immer Nullzu setzen. Die Zündung hat gerichte-ten Charakter, der für die Zündzeiter-mittlung wesentlich ist. Die Zündfol-ge einer solchen Sprenganlage ergibtsich aus der Folge der für jede La-dung zu ermittelnden Zündzeiten.

Da jeder Oberflächenverzögerer auchein pyrotechnisch verzögerter Zünderist, addieren sich auch die Streuun-gen, die sich meist annähernd aus-gleichen werden - dies aber nicht injedem Falle tun müssen. Eine Eigen-art, die es ausschließlich bei der Ober-flächenverzögerung gibt und die esgelegentlich zu berücksichtigen gilt.Es muss unter Umständen zwischennomineller und effektiver Zündzeitunterschieden werden. Dieser Pro-blemkreis ist durchaus diffiziler als oftdargestellt. Spezielle und recht um-fassende Ausführungen dazu enthältdas Fachbuch „Zünden von Spreng-ladungen” [1 / S.681 - 720].

Betrachtet man die Zündzeiten beioberflächengezündeten Sprenganla-gen wird die Frage nach der Reakti-onsgeschwindigkeit im Zünd-schlauch interessant. Die Fortpflan-zungsgeschwindigkeit der „Zünd-flamme” im Schlauch beträgt 2000 min 1 s. Die Zündschlauchzündung istdamit zwar 250.000 mal schneller alsdie Zündschnurzündung, aber im-merhin noch 150.000 mal langsamerals der Impuls der elektrischen Zün-dung! Dies soll verdeutlichen, dassunter bestimmten Umständen auchdie Reaktionszeiten im Zündschlauchfür die Gestaltung von Zündplänen zubeachten sind.

Dipl.- Ing.- Päd. Gerd VogelEin Beitrag von:

Artikel 2 - „Zündanlagen”

Bild 1: Funktionsschema der nichtelektrischen Zündung und ihre Zündvarianten

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Solange alle zu vergleichenden Zün-der die gleiche wirksame Zünd-schlauchlänge besitzen, ist der Zeit-effekt unbedeutend.

In der Oberfläche wird der letzte Zün-der in Bild 2 (3.Reihe, 11.Bohrloch)als 15. Zünder 14 mal verzögert durchje ca. 3 m Schlauchlänge. Diese 42m Zündschlauch bringen allein durchdie Zündschlauchreaktion 21 ms Ver-zögerung zwischen dem ersten unddem letzten Bohrloch zustande.

ZündvorlaufDer Zündvorlauf markiert die Fläche,die bereits oberflächengezündet ist,wenn der erste Zündschlauchzünderseine Sprengladung auslöst (umran-dete Fläche im Bild 2).

Die Anzahl der bereits initiierten Bohr-lochzünder ist ein Maß für die Zünd-sicherheit.

Der Zündvorlauf (Bild 2) ist abhängigvon:

1. Basisverzögerung der Bohrlochzün-der (200 ms, 300 ms oder 475 ms)

2. Verzögerungstyp der Zündanlage- Zeit der Zündverzögerer

(17 ms, 25 ms, 42 ms, 65 ms, ...)- Art der Verschlauchung- Länge der Zündschläuche in der

Oberfläche

3. Haufwerksbalistik- Lage der Sprengstelle

(Hanglage, Stufenlage)- Bohrlochabstände.

Im allgemeinen wächst der Zündvor-lauf mit der Basisverzögerung derZündschlauchzünder im Bohrloch.Mit dem Zündvorlauf wiederumwächst die Zündsicherheit. Das ist einGrund für die Umstellung bei Dyna-shoc von 200 ms (Zeitstufe 8) auf 475ms (Zeitstufe 19) im Jahr 2003.

VerschlauchungsprinzipienEinreihige Sprenganlagen stellen kei-ne wesentliche Problematik dar.

Bei Mehrreihensprengungen ist dieArt der Verschlauchung wesentlich.

Es sollen grundsätzlich keine Re-checkverschaltungen vorgenommen

werden; die Diagonalverschlauchungist zu bevorzugen [in diesem Heft S.17, 23, 25].

Bild 3 zeigt die Gefahr bei Rechteck-verschaltung. Trotz Abriß im Frontbe-reich zünden die hinteren Bereicheund werfen möglicherweise die un-gezündete Vorgabe - eine Horrorvor-stellung für jeden Sprengberechtigten.

Bild 4 räumt diese Gefahren aus, weildurch einen ungewollten Abriß der Ini-tiierungslinie bei Diagonalverschlau-chung ein mehr oder weniger nach-zündbares Sprengfeld übrig bleibt.

Die Art der Verschlauchung bestimmtwesentlich auch das Zeitverhalten derSprenganlage. Allein die Verzöge-rung in der Oberfläche zwischen denBohrlöchern zeigt eine erheblicheVielfalt an zeitlichen Konstellationen.Durch Variation von Leitverzögerung(17, 25, 42, 65 ms ...), Diagonalver-zögerung (17, 25, 42, 65 ms ...) undLage der Diagonalen (kurz, lang) mitArt des Bohrrasters (versetzt, unver-setzt) ergeben sich berechenbare

Vogel „Zündanlagen” - Artikel 2

Bild 2: Zündvorlauf

Bild 3. Ungünstige Rechteckverschlauchung

Problem: Bei einem Abriß der Zündung an markierter Stelle läuft die Zündung der 2. Reihe weiter> Versager-Sprengmittel im schlecht geworfenen Haufwerk unvertretbar.

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Reihenverzögerungen und Zündwin-kel, insgesamt 64 zeitliche Möglich-keiten, von denen in der Praxis jedochnur ein geringer Teil genutzt wird [1 /S.696 - 697].

Wie bereits festgestellt, bringen ver-schieden lange Zündschläuche Zeit-unterschiede ins nichtelektrischeZündsystem. Dabei ist immer die wirk-same, d.h. zur Zündung benutzteSchlauchlänge zu betrachten.

Unterschiedliche Zündschlauchlän-gen kommen vor allem durch ver-schieden lange Zündschläuche in derOberfläche, untiefe Bohrlöcher sowieuneinheitliches Einhängen zustande.Die Bilder 5 und 6 skizzieren beispiel-haft derartige Verhältnisse und rech-nen die Zeitfehler auf. Solange dieseFehlerart im Bereich der Streubreitevon den entsprechenden pyro-tech-nischen Zündern liegt, wird sie meistvernachlässigbar sein.

Bemerkenswert ist, dass diese be-schriebenen Fehlerquellen im reinhandwerklichen Bereich anfallen.Abgestimmte Arbeitsweisen desSprengpersonals und Kontrollen desverantwortlichen Sprengberechtigtensind deshalb von großer Bedeutungund unerläßlich.

Zündschlauchbedingte Zeitunter-schiede von 7 ms wie im Bild 5 soll-ten schon beachtet werden und sind

Artikel 2 - „Zündanlagen”

Bild 4: Günstige Diagonalverschlauchung

Bild 5: Zeitfehler durch untiefes Bohrloch Bild 6: Zeitfehler durch uneinheitliches Einhängen beiüberlangen Zündschläuchen

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auch leicht durch gleichmäßiges Ein-hängen vom Schlauchende her zuvermeiden.

Wenngleich der Zeitfehler in Bild 6wertmäßig geringer ausfällt, ist auchein solches „wildes” Einhängen derBohrlochzünder in die Verbinder-blöcke leicht abzustellen.

Kombinierte Zündung mitZündanlagen inOberflächenverzögerungDie nichtelektrische Zündung ist ge-eignet für kombinierte Zündungen.

Sie kann mit elektrischer oder elek-tronischer Zündung kombiniert wer-den.

Ein elektrischer Zünder zum Starteneiner oberflächenverzögerten Zünd-schlauchzündung verkörpert dentechnologisch notwendigen Auslöse-impuls und stellt noch keine kombi-nierte Zündung dar.

Wenn eine Oberflächenverzögerungvon zwei Seiten aus mit je einemZünder gezündet wird, liegt jedochbereits eine Form der Zündkombina-tion vor.

Eine echte kombinierte Zündung liegtvor, wenn eine Sprenganlage aus Tei-len besteht, die einmal in nichtelek-trischer Oberflächenverzögerung undaus Gründen der Größe, der Zündsi-cherheit etc. zum anderen elektrischgezündet werden sollen. Dann wirdin den elektrischen Zündkreis einZünder zum Starten der Oberflächen-verzögerung mit eingebunden. In die-sem Fall kommt der zeitlichen Abstim-mung von elektrischem und nicht-elektrischem Teil der Zündanlagegrößte Priorität zu.

Diese kombinierten Zündungen sindim Bereich der Gewinnungsspren-gungen über Tage gelegentlich ein-satzfähig (in diesem Heft S. 28).

Grundsatz beim Zünden von Spreng-anlagen muss jedoch bleiben, dassnur kombiniert gezündet werden darf,wenn die homogene Zündart nichtangemessen zum Ziel führt.

Unter welchen Bedingungen jederSprengberechtigte dies selbst ent-scheiden und durchführen darf, isteine Aufgabenstellung für die Vor-schriftenwerke.

Merkmale derZündvariante Zeit-stufenverzögerungEinfacheZeitstufenverzögerungDie Zeitstufenverzögerung ist wenigervielfältig und ähnelt mehr der elektri-schen Zündung. Sie beruht auf derAnwendung der Zündschlauchzün-der mit ihren Zeitstufenstrukturen. DieZündfolge wird im Normalfall durchdie Zeitstufen der Zündschlauchzün-der bestimmt, die in einer Zündanla-ge verbunden sind.

Der annähernd zeitgleiche Start allerintegrierten nichtelektrischen Zündererfolgt über eine Sprengschnur, de-ren Kaliber möglichst klein sein soll(in diesem Heft S. 42, Bild 1).

Derartige Leitsprengschnüre sindunbedingt redundant und zeitgleichanzuregen.

Es gibt zwei Möglichkeiten die Zünd-anlage herzustellen. Zum einen wer-den die Zündschläuche einzeln überClips in die Sprengschnur eingehan-gen, zum anderen können mehrereZündschläuche gebündelt werden.

Die eingehangenen Zündschläuchesollten in ihren wirksamen Längennicht übermäßig differieren, denn 2 mZündschlauchunterschied bringen1 ms Zeitdifferenz.

Bei Zeitstufenverzögerung spielt In-itiierungsrichtung im Unterschied zurOberflächenverzögerung keine Rolle.

Die handwerkliche Qualität der Arbeitist auch bei dieser Zündvariante ent-scheidend, weil kein nichtelektrischesZündsystem messtechnisch kontrol-liert werden kann.

Kombinierte Zündung mitZündanlagen inZeitstufenverzögerungAuch nichtelektrische Zündanlagen inZeitstufenverzögerung können Be-standteile kombinierter Zündverfah-ren sein.

Der Gedanke entwickelt sich zwangs-läufig aus dem Bedarf, ein größeresZeitstufensortiment zu benötigen.

Hängt man in jede Zündlinie - verkörpertdurch je 1 Sprengschnur - je 1 nicht-elektrischen Kurzzeitzünder 25 msvon jeder Zeitstufe 1 - 20, also 20 Zün-der und startet jede Sprengschnur mit0 beginnend immer 500 ms später alsdie Vorgänger-Sprengschnur so er-geben sich bei Ausschöpfen der elek-trischen Zündsysteme 260 überschnei-dungsfreie Zündstufen. Die Startzünd-folge 0 - 500 - 1000 - 1500 - 2000 - ...- 6000 ms kann dafür aus elektrischen100-ms-Zündern und Viertelsekun-denzündern problemlos zusammen-gestellt werden Diese Zündfolge läßtsich mit frei programmierbaren elek-tronischen Zündern noch wesentlicherweitern [1 / S.859].

Neben der Zeitstufenerweiterung, woes nur um die Benutzung andererZünder zum Starten der Leitspreng-schnüre geht, können auch Zünd-kombinationen zwischen nichtelektri-scher Zeitstufenvariante und elektri-scher oder elektronischer Zündungstattfinden, wobei die beteiligten Zün-derarten direkt Teile der Sprenganla-ge umsetzen.

Vogel „Zündanlagen” - Artikel 2

Bild 7: Oberflächenverzögerte Gruppenzündung

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Nichtelektrische Zeitstufenverzöge-rung mit elektrischer oder elektroni-scher Zündung ist unterdessen imTunnelbau und bei Bauwerkspren-gungen ein festes Element derSprengtechnik geworden (in diesemHeft S. 30, 42).

Es gilt aus fachlicher Sicht, dass dieKombination von Zündverfahren nurbei begründetem Bedarf und bei ent-sprechenden fachlichen Vorausset-zungen des Sprengpersonals reali-siert werden darf.

Mischung beidernichtelektrischerZündvariantenWenn man die Oberflächenverzöge-rung mit der Zeitstufenverzögerungkombiniert, dabei immer wiederkeh-rende Zeitstufengruppen mit Oberflä-chenverzögerern verbindet, kommteine insbesondere linear orientierteMischform zustande, die beispiels-

weise für Grabensprengungen geig-net ist.

Bild 7 zeigt eine solche interne Kom-binationsmöglichkeit, bei der einefortlaufende Zündfolge entsteht [1 /S.676-677].

BedeutungnichtelektrischerZündanlagenDie folgenden Anwendungsfälle sol-len diese Frage umfassend und an-wenderfreundlich beantworten.

Unstrittig hat die Einführung nicht-elektrischer Zündungen eine wesent-liche Bereicherung der Sprengtech-nik zur Folge.

Dabei ist die Oberflächenverzöge-rung äußerst vielgestaltig, ihre Zünd-zeitbetrachtung erfordert aber einhohes Maß an Fachwissen über dieanderen Zündverfahren hinaus.

Dagegen ist die Zeitstufenverzöge-rung mit den Gewohnheiten der elek-trischen Zündung eher zu beherr-schen.

Beide Zündvarianten der nichtelektri-schen Zündung verlangen prakti-sches Können und Disziplin in derDurchführung.

Kombinierte Zündverfahren sind nurin Verbindung mit der nichtelektri-schen Zündung möglich.

_________________________________Quellen:

[1] Vogel, G.: Zünden von Sprengla-dungen, Verlag Leopold Hart-mann, Sondheim v.d. Rhön, 2000

[2] Wendt, D.: Das Planen und Ent-werfen von Zündanlagen für Ge-winnungssprengungen mit demnichtelektrischen Dynashoc-Zündsystem, Nobel Hefte 61(1995), H.1, S.19

Artikel 2 - „Zündanlagen” Vogel

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Zünden von SprengladungenGerd Vogel

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Anwendungs-grundsätzeNichtelektrische Zündung wird beiübertägigen Gewinnungssprengun-gen überwiegend in Form der Ober-flächenverzögerung angewendet(Bild 1).

Es werden Reihensprengungen undGroßbohrlochsprengungen mit Dy-nashoc realisiert.

Aber auch Lockerungssprengungenfür Baugruben und Grabensprengun-gen lassen sich hervorragend mitnichtelektrischer Zündung durchführen.

Bei Großbohrlochsprengungen mitkomplizierter Bohrlochanlage sowiebei Sprengungen mit Zusatzobjekten(z.B. Zehen, Füße) kann der Einsatzder kombinierten Zündung notwen-dig werden. Die rechtlichen Bestim-mungen werden diesbezüglich aus-gespart, weil die zutreffenden Vor-schriften berufsgenossenschaftlicherwie bergrechtlicher Art aus Zeitendatieren, da die nichtelektrische Zün-

Anwendung der nichtelektrischenZündung bei übertägigen Spreng-arbeitenGrundsätze und Beispiele

dung in Deutschland noch keine Be-deutung erlangt hatte.

Bei Großbohrlochsprengungen mitvielen Bohrlöchern und insbesonde-re bei Grabensprengungen spielt dieEigenschaft von Zündschlauchzün-

Hammelmann / Hopfe / Niehues / Vogel „Übertägige Anwendung” - Artikel 3

Dr.- Ing. Frank Hammelmann / Dipl.- Geologe (FH) Ing. Martin Hopfe /Dipl.- Ing.(Bergbau) Heinz-Josef Niehues / Dipl.- Ing.- Päd. Gerd Vogel

Ein Beitrag von:

Bild 1: Oberflächenverzögerer mit eingelegten Zündschläuchen

dungen, unbegrenzte Zündanlagen zuermöglichen eine wesentliche Rolle.

Bei kleinen Sprenganlagen dominie-ren eher die handwerklichen Vorteileund die Möglichkeiten zur veränder-ten zeitlichen Gestaltung.

Gewinnungssprengungen im Steinbruch – Aspekte aus dem süd-deutschen MarktBeschreibung der spreng-technischen Bedingungendes süddeutschen Stein-bruchmarktesIn Süddeutschland wird das nicht-elektrische System überwiegend imHartstein eingesetzt. Im Muschel- undJurakalk sind die Zündanlagen meistkleiner, um das Haufwerk nur kurzden wechselnden Witterungsverhält-nissen auszusetzen.

Die Einsatzfälle für das nichtelektri-sche System Dynashoc werden im-mer zahlreicher, wobei Erschütte-

rungsprobleme und wirtschaftlicheFaktoren die treibende Kraft sind.Nahezu jeder Betrieb hat in seinemUmfeld Nachbarn, die auch wenn diemesstechnisch ermittelten Werte nureinen Bruchteil der DIN 4150 errei-chen - der Meinung sind, daß die Er-schütterungen zu Schäden an derenEigentum führen.

Zum anderen ist jeder Betrieb be-strebt, seine Produkte so kostenopti-miert wie möglich zu produzieren.

Die nichtelektrische Zündung ist der-zeit noch nicht Bestandteil der Unfall-

verhütungsvorschriften, sowie derLehrgänge zur Ausbildung derSprengberechtigten bei den unter-schiedlichen Lehrgangsträgern. Siewerden dort zwar schon seit länge-rem in Theorie und Praxis vorgestellt,doch darf ein Betrieb und dessenSprengberechtigte diese erst nacheiner gesonderten Schulung mit prak-tischer Ausbildung einsetzen.

Der Betrieb teilt seine Absicht vordem ersten Einsatz des Dynashoc-Zündsystems der für den Betriebzuständigen Berufsgenossenschaftmit.

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In der Praxis wird meistens ein Schrei-ben an die BG gerichtet, in dem dar-auf hingewiesen wird, dass eine Un-terweisung zu dem Zündsystemdurch einen Sprengingenieur erfolgt,der gleichzeitig bei den ersten dreiSprengungen anwesend ist.

Sinngemäß gelten diese Aussagenauch für die anderen nichtelektri-schen Zündsysteme.

Nichtelektrische Reali-sierung der Zündvariantenmit Redundanz und ge-teilter LadesäuleAlle Anwendungen die z.Z. mit elek-trischen Zündern ausgeführt werden,können ohne Probleme auf das nicht-elektrische Zündsystem Dynashocumgestellt werden.

Bei einer redundanten Zündanlagegehören, statt wie bisher zwei Draht-paare, dann zwei Schläuche zu je-dem Bohrloch. Beide Schläuche wer-den in den gleichen Verzögererblockeingehangen.

Durch den üblichen Einsatz von zweiaufeinander folgenden Zeitstufen,beträgt der theoretische zeitliche Ab-stand zwischen dem Zünder im Bohr-lochtiefsten und dem redundantenZünder am Bohrlochmund auch beinichtelektrischer Zündung 25 ms.Praktisch ist die Redundanzzeit je-doch geringer, da bei einer Geschwin-digkeit von 2000 m/s, die Schockwel-le beim längeren Schlauch des Zün-ders im Bohrlochtiefsten, auch ge-ringfügig länger braucht um diesenzu initiieren.

Bei der Verwendung in der hier dar-gestellten Form ist jedoch sicherge-stellt, dass der Zünder im Bohrloch-tiefsten die Ladesäule vor dem red-undanten Zünder initiiert (Bild 2).

Egal ob nun einfach oder redundantgezündet wird, beides ist ohne Pro-bleme wie bei der elektrischen Zün-dung möglich und hat zunächst kei-ne Auswirkungen auf die Oberflä-chenverzögerung.

Aufgrund auftretender Sprenger-schütterungen müssen einige Betrie-be die Ladesäule eines Bohrlochsdurch Zwischenbesatz teilen. BeideLadesäulenteile - die Ladezonen -werden dann in der Regel um eineZeitstufe - also 25 ms - getrennt von-einander gezündet. So halbieren sichdie Lademengen pro Zündzeitstufeund die Erschütterungen können biszu 30% reduziert werden.

Auch dieser Anwendungsfall kannohne weiteres nichtelektrisch ausge-führt werden. Wie bei der herkömmli-chen Zündung kann ein Bohrloch mitgeteilter Ladesäule nun wiederumeinfach oder redundant gezündetwerden.

Bei einfacher Zündung erhält jedeLadesäule nur einen nichtelektri-schen Zünder und es sind somit 2Schläuche in einem Verzögerungs-block zusammen zu fassen. Es wer-den für jedes Bohrloch 2 Zünder mitbenachbarten Zeitstufen und passen-der Zündschlauchlängen benötigt.Meist werden die oberen Ladezonenvor den unteren gezündet. Die Ober-flächenverzögerung wir dann denzwei unabhängig voneinander zu in-itiierenden Ladesäulenteilen proBohrloch angepasst. Anstatt der Leit-verzögerung 17 ms oder 25 ms vonBohrloch zu Bohrloch, wird dann einVerzögerer mit 42 ms Intervall einge-setzt.

Bei redundanter Zündung von Bohr-löchern mit geteilter Ladesäule sindjeweils 4 Zündschläuche in einemZündverzögerer zusammen zu fas-sen. Das Prinzip auf Basis der bereitserfolgten Umstellung vom Zeitstufen-modell 8 und 9 (Bild 2) auf die ver-größerte Zündvorlaufzeit mit denKurzzeitzünder-Zeitstufen 19 und 20bei gleichzeitiger Zündung mit 2 La-dezonen wird im Bild 3 dargestellt.Dabei müssen die Zündschlauchlän-gen zeitstufengerecht vorliegen. Mitdem Einbeziehen von Sprengschnurlassen sich weitere Varianten gestal-ten. So kann die obere Ladezone 2einfach in Verbindung mit Spreng-schnur ausgelöst werden, währenddie untere Ladezone 1 nichtelektrisch

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

redundant gezündet wird - in demFalle wären 3 Zündschlauchzünder jeBohrloch erforderlich.

Die Problematik der geteilten Lade-säulen ist natürlich auch von Lageund Größe des Zwischenbesatzesund vom sprengstoffseitigen Lade-säulenaufbau abhängig, was jedochan dieser Stelle nicht weiter betrach-tet wird.

Beim Einsatz von elektrischen Zün-dern sind solche Sprenganlagen mei-stens auf 10 Bohrlöcher begrenzt. Beidem Einsatz von nichtelektrischenZündern können die Sprenganlagenum ein Vielfaches vergrößert werden.

Betriebliche Befindlich-keiten für den Wechselzum nichtelektrischenZündsystems DynashocWenn im weiteren versucht wird, dieEinflüsse und Zusammenhänge et-was sortiert zu betrachten, erfolgt dasim Rahmen der Erkenntnis, dass derreale Sprengprozess natürlich als Ein-heit funktioniert.

Größe der Sprenganlagen

Die Erweiterung oder Vergrößerungder Sprenganlagen, ohne dabei Zeit-stufen doppelt zu nutzen, war und istoft der erste Anlass auch über ande-re Zündsysteme nachzudenken. Un-ter Hinzunahme des Momentzünderskönnen elektrische Zündanlagen mitbis zu 21 Bohrlöchern problemloseinzeln initiiert werden. Ein paar mehrzusätzliche Bohrlöcher wurden in denvergangenen Jahren entweder mitSprengschnurverzögerern gezündet,oder der Händler/Lieferant wurden

Bild 2: Aufbau einer Einreihenzündanlage mit redundantem Zünder

Zündrichtung

Kopf: KZZ 25Zeitstufe 9= 225 ms

Bohrloch

Fuß: KZZ 25 msZeitstufe 8= 200 ms

Alle oberenreagieren 25 msspäter als dieFußladung unddienen der Zünd-sicherheit.

Oberfläche:ZV 17 ms

Start tv = 0

Kopf:tv = 225 ms 242 ms 259 ms 276 ms 293 ms

Fuß: 200 ms 200 ms 200 ms 200 ms 200 ms+ 17 ms + 34 ms + 51 ms + 68 ms

tv = 200 ms 217 ms 234 ms 251 ms 268 ms

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gebeten, die ergänzenden Zeitstufen22 bis 40 zu besorgen. Bei 31 Bohr-löchern ist aber mit vereinzelter Kurz-zeitverzögerung auch beim ORICA-Sortiment Dynadet Schluss.

Mit dem Einsatz des nichtelektrischenDynashoc-Systems erhält die Anzahlder Bohrlöcher pro Sprenganlage nurnoch eine untergeordnete Bedeu-tung. Erhöht sich durch beispielswei-se breiter werdende Wände die An-zahl der Bohrlöcher pro Sprenganla-ge, werden für jedes zusätzlicheBohrloch nur ein weiterer Verzögererund bis zu zwei zusätzliche nichtelek-trische Zünder mehr eingeplant. Ein-satzgrenzen werden bei den in Süd-deutschland üblichen Sprenganla-gen kaum erreicht, egal ob es sichum ein-, zwei- oder mehrreihigeSprenganlagen handelt. Die Grenzenergeben sich hier eher aus betriebli-cher als aus sprengtechnischer Sicht.Die Sprengstoffmenge pro Zündzeit-stufe bleibt bei konstanter Wandhö-he gleich und diesbezüglich auch dieErschütterungen. Die zeitliche Dauerder eigentlichen Sprengung erhöhtsich jedoch meist deutlich. Ab einergewissen Größe wird die zeitlicheAusdehnung der Sprengung jedochvon den Nachbarn auch als störendempfunden.

Begrenzung der Sprengstofflade-mengen je Zündzeitpunkt zur Be-herrschung von Sprengerschüt-terungen

Bei voranschreitendem Abbau hin zuden genehmigten Grenzen des Tage-baus, nähern sich die Sprengungenimmer mehr irgendwelchen Nach-

barn an. Neben der Auflage, die Er-schütterungen messtechnisch zuüberwachen, werden oft im Geneh-migungsverfahren auch die Spreng-stoffmenge/Zündzeitstufe begrenzt.

Die Lademenge je Zündzeitstufe istein bislang wesentliches Mittel zurBeherrschung der zulässigen Spreng-erschütterungen, das aus der Ära derelektrischen Zündung stammt undweitgehend noch verbindlichen Cha-

rakter aufweist. Wegen des Zeitver-haltens der Oberflächenverzögerung[1 / S. 681, S. 749] kann davon aus-gegangen werden, dass bei einer Ein-reihensprengung die einfache La-demenge eines Bohrlochs bzw. einerLadezone anzusetzen ist. Dagegensollte bei Mehrreihensprengungenab 3 Reihen und bei Einbrüchen, dienicht am Rande liegen mit der zwei-fachen Bohrlochlademenge je Zünd-zeitstufe gerechnet werden, weil dienominal meist verschiedenen Zünd-zeiten im Sprengfeld sich zum einensehr annähern und durch die pyro-technischen Streuungen real überla-gern können.

Durch die nahezu unbegrenzte An-zahl an möglichen Zündstufen beimEinsatz des nichtelektrischen Zünd-systems, kann die Größe der Spreng-anlagen zunächst beibehalten wer-den, auch wenn als Folge der Begren-zung der Sprengstoffmenge/Zeitstu-fe die Ladesäulen im Bohrloch geteiltwerden müssen. Eine sonst notwen-dige Reduktion der Wandhöhen kanndadurch entfallen oder erst zu einemspäteren Zeitpunkt erfolgen.

Der Übergang von der elektrischen zurnichtelektrischen Zündung hat - vonanderen Faktoren abgesehen - dieSprengerschütterungsproblematik

Hammelmann / Hopfe / Niehues / Vogel „Übertägige Anwendung” - Artikel 3

Bild 3: Gestaltung der redundanten Zündung mit 2 Ladezonen

Bild 4: Mehrreihensprengung mit Diagonalverzögerung (kurze Diagonale)

Bild 5: Mehrreihensprengung mit Diagonalverzögerung (lange Diagonale)

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günstig beeinflusst. Das zeigen Er-fahrungen aus Bereichen, in denenschon mehrere Jahre nichtelektrischim Steinbruch gezündet wird.

Probleme der Haufwerkseigen-schaften bei Ein- und Mehrreihen-sprengungen

Insbesondere Flächensprengungenzum Aufschluss einer weiteren Sohleoder in einem neuen Abbaubereichkönnen mit dem nichtelektrischenZündsystem sprengtechnisch ganzanders gestaltet werden.

Auch bei großen mehrreihigen Anla-gen gewährleistet die Variation derunterschiedlichen Oberflächenverzö-gerer, dass jedes Bohrloch nominellzeitlich einzeln initiiert wird.

Durch die Wahl verschiedener Zünd-winkel, ist es mehr als bei elektrischerZündung möglich, dem Massenstromwährend der Sprengung eine Haupt-wurfrichtung vorzugeben. Das Hauf-werk wird besser aufgeworfen, es istuntereinander weniger verzahnt undlässt sich später besser Laden. Be-sonders beim Einsatz von Radladernals Ladegerät bringt diese Gestal-tungsfreiheit der Sprenganlagen er-hebliche Vorteile.

Die Verbesserung der Stückigkeit desHaufwerks und die Reduzierung des

Knäpperanteils, sind weitere Gründe,dass in den letzten Jahren einige Be-triebe das nichtelektrische Zündsy-stem Dynashoc eingeführt haben.Grundbedingung war dabei immer,dass sich die Erschütterungswertenicht erhöhen dürfen.

Der überwiegende Teil der Sprengan-lagen im Süden Deutschlands sindEinreihensprengungen. Einige Betrie-be im Granit, Diorit oder Basalt such-ten nach Lösungen, die Stückigkeitdes Haufwerks zu verbessern. Dabeiwar klar, dass zunächst die Spreng-anlagen einreihig bleiben sollten.Bohrraster und spezifischer Spreng-stoffverbrauch waren durch den Be-trieb meist schon optimiert worden.

Durch Einsatz der nichtelektrischenZündungen ändert man bei abge-bohrten Sprenganlagen nur das Zeit-intervall von Bohrloch zu Bohrloch.Systembedingt ist das Intervall beielektrischen Zündern mit 25 ms nichtveränderbar. Durch Einsatz des 17 msVerzögerers konnten wir das Intervallvon Bohrloch zu Bohrloch um 8 msverringern. Diesen Schritt sind beson-ders die älteren Sprengberechtigtengern mitgegangen, da sie aus derVergangenheit noch elektrische Zün-der mit 20 ms Intervall kannten. DieErfahrung, dass bei sonst unverän-derten Parametern eine Reduzierung

des Zündintervalls zu einer Verbes-serung der Stückigkeit des Hauf-werks führt, ist aus den zahlreichenSprengungen mit dem elektroni-schen System bekannt. Benachbar-te Ladungen unterstützen sich zeitlichin ihrer Wirkung, was bei der Korn-größenverteilung des Haufwerks wi-dergespiegelt wird. Dieser Effekt tratbei allen Hartsteinbetrieben sofort einund ließ sich über die Durchsatzra-ten des Brechers nachweisen.

Einhergehend mit kleinstückigeremHaufwerk verbessert sich zwangsläu-fig der Anteil an Knäppern im Hauf-werk.

Der Anteil der aus der Bruchwanddurch geologische Trennflächen,Klüfte oder Spalten entsteht, sowieder Anteil aus der Zone des Endbe-satzes ist jedoch kaum zu verhindern.Den Knäpperanteil, der durch dasMitreisen von benachbartem Gesteinam ersten und letzten Bohrloch derSprenganlage entsteht, kann mandurch eine veränderte Zündfolge et-was beeinflussen.

Das nichtelektrische Zündsystem ver-schafft die Möglichkeit, wesentlichmehr als 20 Bohrlöcher einzeln zuinitiieren. Die Länge der Sprenganla-gen wurde den Gegebenheiten derAbbaustrosse angepasst und so Ein-

Bild 6: Marolsweisach - Einreihensprengung vom 06.03.03 im Betrieb Zeilberg

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

19Bild 8: Sprengergebnis der Zweireihensprengung

Bild 7: Marolsweisach - Zweireihensprengung vom 31.03.03 im Betrieb Zeilberg

reihensprengungen mit bis zu 60Bohrlöchern angelegt. In den vomVerfasser betreuten Betrieben wurdeso der Knäpperanteil um bis zu 35 %reduziert.

Optimierung der Gesamt-kosten durch größere undmehrreihige Spreng-anlagen am Beispiel einesBetriebesIm Betrieb Zeilberg der BAG, in Ma-rolsweisach durfte die ORICA Germa-ny GmbH in Zusammenarbeit mit derSprewa Nördlingen diese Erfahrun-gen noch weiter ausbauen. Beim Auf-schluss einer neuen Sohle gestatte-te man sprengtechnisch angemesse-ne Freiräume. Es durften die Spreng-anlagen dort nach eigenen Vorstel-lungen ausgelegt werden - in diesemFall zweireihig (Bild 8).

Zielvorgaben waren:- Weitere Verbesserung der Stückig-

keit des Haufswerks;- Weitere Verringerung des Knäpper-

anteils;- Verbesserung der Ladefähigkeit

des Haufwerks;- Überwachung der Erschütterungen

Zwei- oder mehrreihige Sprenganla-gen bringen den Vorteil, dass die La-dungen der hinteren Reihe bis in denBereich der davor befindlichen Rei-he wirken. Zündtechnisch folgt diezweite Reihe der ersten zwar zeitlichversetzt, doch bei der richtigen Wahl

der Verzögerung ist die erste Reihenoch nicht völlig in Bewegung, wenndie zweite initiiert wird. Hierbei ge-langt das Gestein - symbolisch ge-sprochen - einen kurzen Moment inden Wirkbereich des Sprengstoffsbeider hintereinander liegenden Rei-hen. Eine Verbesserung der Stückig-keit mit weniger großen Blöcken undmehr Steinen mittlerer Größe sowieder Haufwerkslage sind die direktenFolgen.

Diesen positiven Haufwerkseffektenstehen mögliche nicht gewollte Aus-wirkungen gegenüber. Eine leichteSteigerung der Sprengerschütterun-

gen durch Zwei- oder Mehrreihen-sprengungen kann festzustellen sein,meist erfolgt jedoch eine Reduzie-rung dieser Einflüsse. Beim Über-gang zu Mehrreihensprengungen isteine geringe Erhöhung des spezifi-schen Sprengstoffverbrauches fest-stellbar, was jedoch weitgehend un-abhängig vom verwendeten Zündsy-stem ist. Bei starker Verzahnung desHaufwerks, d.h. schlechter Ladefä-higkeit, kann eine weitere Erhöhungdes spezifischen Sprengstoffbedarfsnotwendig werden; hierbei ist es abergerade bei nichtelektrischer Zündungsinnvoll, mit zündtechnischen Maß-nahmen Lösungen anzustreben.

Hammelmann / Hopfe / Niehues / Vogel „Übertägige Anwendung” - Artikel 3

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Darüber hinaus sollte ein erhöhterspezifischer Sprengstoffverbrauchkostenseitig den Ersparnissen dernachfolgenden Arbeitsgänge gegen-über gestellt werden. Die Zerkleine-rung durch Sprengstoff ist immernoch die günstigste Variante.

Da das Bohrgerät bei größerenSprengungen länger am gleichen Be-triebspunkt arbeiten kann, reduziertsich der Fahraufwand und die Ausla-stung des Bohrgerätes kann erhöhtwerden.

Gerechnet über ein ganzes Jahr, wur-de im untersuchten Betrieb der An-teil an Knäppern im gesamten Hauf-

werk durch diese sprengtechnischenMaßnahmen um ca. 60 % reduziertund damit auch im gleichen Umfangdie Kosten für die Nachbearbeitungdurch Kugeln oder Meißeln.

Der Durchsatz des Vorbrechers stiegum 30 t/Stunde, so dass je nach Be-triebspunkt eine zusätzliche Muldeeingesetzt werden konnte.

Aufgrund genauer Analysen des be-trachteten Betriebes konnten Ener-gieeinsparungen (Kraftstoff, elektri-sche Energie) von 6 bis 10 % - ge-rechnet bis einschließlich Vorbrecher- ermittelt werden. Darin enthaltensind der geringere Verbrauch der La-

degeräte sowie auch die geringereLeistungsaufnahme des Vorbrechers.Faktoren wie geringer Verschleiß beiden Ladeschaufeln oder den Reifenetc. wurden hierbei noch nicht mit ein-gerechnet.

Werden diese Faktoren hochgerech-net, wird auch bei Kostenstrukturenanderer Unternehmen deutlich, dassder Mehraufwand an Sprengstoffschnell mehr als gegen finanziert ist.

Dem Betrieb Zeilberg, ist für die Un-terstützung beim Einbringen vonsprengtechnischen Veränderungen,bei der Erfassung der Daten und Ein-sparungspotentiale zu danken.

Strenge Auflagen bei Sprengarbeiten im australischen Golderz-tagebau

Beschreibung von Spreng-objekt und Ausgangs-situation: Tagebauspren-gung in 50 m Entfernungzu einem UmspannwerkDie Boddington Gold Mine (BGM)befindet sich 120 Kilometer südöst-lich der Stadt Perth im Westen Austra-liens. Hier wird seit 1987 in zahlrei-chen Tagebauen entlang einer weit ver-zweigten Lagerstätte Erz abgebaut.

In den stark verwitterten oberflächen-nahen Zonen kann das Roherz teil-weise noch mechanisch gelöst unddirekt geladen werden. Die Bereiche,in denen der Erzkörper die kompak-ten Zonen des Muttergesteins er-reicht, werden jedoch sprengtech-nisch gewonnen.

Nachdem die zu gewinnenden Vor-kommen nahezu erschöpft waren,wurde überraschenderweise durchnachträgliche Explorationsarbeiten ineiner Entfernung von nur 50 m zumWestern Power Umspannwerk und indirekter Nachbarschaft von ca. 100 mzu der betriebseigenen Aufberei-tungsanlage des Golderztagebausein weiterer, hochwertiger Lagerstät-tenteil mit gediegenem Erz entdeckt.Da das Western Power Umspann-werk die Stromversorgung der Millio-nenstadt Perth sichert, durfte der Be-trieb durch die Sprengarbeiten unterkeinen Umständen beeinträchtigtwerden. Es musste sichergestelltwerden, dass durch die Sprengarbei-ten kein Steinflug entsteht und dass

sich weder die Sprengerschütterun-gen noch der Luftdruck (Airblast)nachteilig auf das Umspannwerkauswirken.

Die Frequenzen und Schwingge-schwindigkeiten der Sprengerschüt-terungen mussten unterhalb der ge-forderten Grenzwerte bleiben, um dieTransformatoren des Umspannwer-kes und die Aufbereitungsanlagenicht zu beschädigen.

Darüber hinaus stellten der Schutzder Hochspannungsleitungen undder Tagesanlagen des Bergwerks vorSteinflug eine zusätzliche Herausfor-derung dar.

Aspekte des Einsatzes dernichtelektrischen ZündungZunächst wurde eine aufwändige Ri-sikoanalyse einer möglichen spreng-technischen Gewinnung dieses La-gerstättenteils durchgeführt. NachAbschluss dieser Analyse wurde dasProjekt sowohl von den Unterneh-mensleitungen der Boddington GoldMine als auch der des Western Po-wer Umspannwerkes unter strengenAuflagen genehmigt.

Die elektrische Hochspannungsanla-ge in kürzester Entfernung war einwesentlicher Grund für den Einsatzder nichtelektrischen Zündung. Die-se Frage stand jedoch in Australienin diesem Sinne nicht, weil bereits einfast vollständiger Übergang zu nicht-elektrischen Zündsystemen - mit Aus-

nahme von Bereichen mit elektroni-scher Zündung - erfolgt ist.

Es kam nichtelektrische Zündung inOberflächenverzögerung zum Ein-satz.

Die projektierte und realisierte 1,5 mhohe Überdeckung der Sprengstellemit Lockermassen stellt aus unsererErfahrung eine Problematik für dieZündanlage dar, die eher vermiedenwerden sollte. Im vorliegenden Bei-spiel wurde dieses technologischeDetail jedoch hervorragend be-herrscht.

Technische Umsetzungder SprengungenDie Entwicklung detaillierter Spreng-pläne und die Planung der präzisenAnordnung der einzelnen Sprengan-lagen erfolgte im Anschluss an dieRisikoanalyse. Die Gefahr zu hoherSprengerschütterungen wurde durchdie sorgfältige Bestimmung der maxi-mal zulässigen Lademenge je Bohr-loch und Zeitstufe und des optima-len Ladesäulenaufbaus mit Hilfe desModells MonteCarlo minimiert. Diegeometrische Ausrichtung der ge-samten Sprenganlagen in Bezug aufdie zu schützenden Objekte erfolgtein der Weise, dass Sprengerschütte-rungen und möglicher Steinflug nichtunmittelbar einwirkten. Planung, Ana-lyse und Dokumentation der nicht-elektrischen Zündanlage - inklusiveDimensionierung der Besatzzone -erfolgte mit ShotPlus, einer spezifi-

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

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schen Software zur Sprengplanung.Jede Sprenganlage wurde zusätzlichmit einer 1,5 m starken Schicht aus auf-geschüttetem Erdreich gleichmäßigabgedeckt. Vor dem Einsatz von Hilfs-geräten wurden die empfindlichenBereiche der nichtelektrischen Zünd-anlage (Verbindungsstellen der Zünd-verzögerer) manuell mit Erdreich über-deckt. Einerseits wurde so die Gefahrvon Steinflug weiter reduziert, ande-rerseits konnte der möglichen Ver-dünnung des Roherzes durch einenzwischen 1 bis 3 m mächtigen Quarz-einschluss entgegengewirkt werden.Das selektive Laden der unterschied-lich werthaltigen Bereiche des ge-sprengten Haufwerkes ist ein wesent-liches Kriterium für den wirtschaftli-chen Betrieb der gesamten Produk-tion. Jede Tonne tauben Gesteins,welches aus dem Gewinnungs-pro-zess herausgehalten werden kann,entlastet die nachgeschalteten Dien-ste erheblich und steigert die Effizi-enz der Aufbereitungsanlage.

Um sicherzustellen, dass alle Spren-gungen innerhalb der gefordertenToleranzbereiche liegen, wurden diegesamten Bohr- und Sprengarbeitenvon fachkundigem Personal über-wacht. Dazu gehörten schwerpunkt-mäßig die Ladearbeiten und das Fer-tigstellen der Zündanlage. Vor demLaden wurden alle Bohrlöcher ver-messen; lag ein Bohrloch außerhalbder festgelegten Toleranz wurde esverfüllt und anschließend neu ge-bohrt. Nur so war es möglich den

vorgegebenen spezifischen Spreng-stoffaufwand für jeden Bereich derSprenganlage präzise einzuhalten.Alle Sprengbohrlöcher wurden mithochwertigem Steinbruchmaterialaus der Umgebung besetzt. ZweiGeophone zur Messung der Spreng-immissionen in das Umspannwerkund die Aufbereitungsanlage wurdenam Tagebaurand (Grenze zum Um-spannwerk) aufgestellt. So konnteneben der Kontrolle der Emissions-werte auf empirischem Weg ein ver-lässliches, standortsspezifisches Pro-gnosemodel für die Schwingge-schwindigkeiten und -frequenzenentwickelt werden.

Die Unternehmensleitung der Bod-dington Gold Mine erhielten ständigdie Auswertung dieser Daten und diedigitalen Aufzeichnungen der einzel-nen Sprengungen und konnte sich soeinen Eindruck über das Fortschrei-ten der Arbeiten machen.

Das Bild 9 zeigt eine der Sprengun-gen. Im Hintergrund ist das Um-spannwerk am Tagebaurand zu er-kennen.

ErgebnisAm 3. April 2001 wurde die ersteSprengung in dem beschriebenenLagerstättenbereich der BoddingtonGold Mine ausgelöst. Die Unterneh-mensleitungen der Boddington GoldMine, der Western Power und die ver-antwortlichen Mitarbeiter von ORICA

verfolgten die Sprengung gemein-sam. Das Sprengergebnis entsprachin jeglicher Hinsicht den Erwartungen.Weder der laufende Betrieb der Auf-bereitungsanlage noch der des Um-spannwerkes wurde beeinträchtigt.

Im weiteren Verlauf der Gewinnungdieses Bereichs der Lagerstätte wur-den die Sprengarbeiten durch diegesammelten Erfahrungen über dievor Ort herrschenden Erschütterungs-verhältnisse, den daraus resultieren-den optimalen Ladesäulenaufbauund die geeignete Ausrichtung derSprenganlage der speziellen Situa-tion immer weiter angepasst. Da-durch wurde die Produktivität jederweiteren Sprengung erhöht und eskonnte ein gesichertes standortsspe-zifisches Model zur Prognose derSprengemissionen entwickelt werden.

Obwohl dieser Golderztagebau baldstillgelegt werden muss, war es sonoch möglich einen hochwertigenLagerstättenteil unter extrem schwie-rigen Rahmenbedingungen unterEinsatz der nichtelektrischen Zün-dung sprengtechnisch zu gewinnen.

Chris Croker, Leitender Bergbauinge-nieur bei Boddington Gold Mine er-klärte: „Dank ORICA’s technischerUnterstützung und Kompetenz ist esuns gelungen, diesen wertvollenaber sehr schwierigen Lagerstätten-teil sicher und effizient zu gewinnen.Gleichzeitig haben wir die von We-stern Power geforderten Auflagen hin-sichtlich Erschütterungen, Luftdruckund Steinflug erfüllt. Zu keinem Zeit-punkt wurden der Betrieb des We-stern Power Umspannwerkes oderder unserer eigenen Aufbereitungs-anlage beeinträchtigt. Darüber hinauswaren wir in der Lage, ein standort-spezifisches Model zur Prognose derSprengerschütterungen zu entwickeln.

Eine wesentliche zusätzliche Erfah-rung war neben der Entwicklung die-ses Prognosemodels die Abdeckungder gesamten Zünd- und Sprengan-lage mit einer 1,5 m starken Schichtaus Erdreich. Steinflug konnte so zu-verlässig ausgeschlossen werdenund die Verdünnung des Roherzesdurch die Quarzeinschlüsse wurdewesentlich reduziert.

Mit Blick auf die baldige Stilllegungder Grube ist zu betonen, dass diesehr effektive Zusammenarbeit zwi-schen der Boddington Gold Mine undORICA zu einem hervorragenden Er-gebnis bei diesem höchst anspruchs-vollen Sprengprojekt geführt hat”.

Bild 9: Blick auf die Sprenganlage

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Beschreibung einerLockerungssprengung imVerkehrsbauSprengobjekte im Baustellenbereichsind vor allem Grabensprengungen,Baugrubensprengungen wie sonsti-ge Lockerungssprengungen im Vor-feld der Herstellung von Baufreihei-ten aller Art, insbesondere im Ver-kehrswegebau. Ein Beispiel aus letz-terem Anwendungsgebiet soll dieseThematik erläutern.

Im Einschnitt der BAB A17 nach Dres-den - Prag waren nahe Dresden inAltfranken Gesteinspartien durchSprengung aufzulockern. Den Auf-trag führte die Thüringer Sprengge-sellschaft mbH Kaulsdorf aus.

Bei Abtragstiefen zwischen 2 bis 6 min sogenannten Plänerschichten (Bild10) bewegte sich der erforderlichespezifische Sprengstoffverbrauch fürdiese Lockerungssprengungen von250 bis 500 g/m³.

Wegen der geringen Abbautiefemusste mit kleinen Bohrrastern gear-beitet werden, die zwischen 1,8 m ×2,0 m bis 2,5 m × 3,0 m lagen.

Derartige Sprengungen wurden überJahrzehnte mit elektrischer Zündungrealisiert.

Begründung des Einsatzesnichtelektrischer ZündungIn Nahbereich von 100 bis 250 mbefanden sich Wohn- und Gewerbe-gebiete, sowie ein Fernmeldeturm(Bild 10).

Der im Nahbereich zu verzeichnen-de Sender mit verschiedenen funk-technischen Aufgaben war das ersteIndiz, auf elektrische Zündung eherverzichten zu wollen.

Ein Prognosegutachten über dasAuftreten von Sprengerschütterun-gen im Nahbereich legte entfernungs-abhängig eine maximale Lademengeje Zündzeitstufe von 10 bis 15 kgSprengstoff fest. Diese Werte wurdenauch durch Versuchssprengungenpraktisch untermauert.

Rechnet man mit einem durchschnitt-lichen Bohrraster von 2,0 m × 2,5 mbei mittlerer Abtragstiefe von 4,0 m,so bringt jedes Bohrloch 20 m³ ge-lockertes Material. Bei ebenfalls mitt-

lerem Sprengstoffverbrauch von ca.375 g/m³ ermittelt sich eine Bohrloch-lademenge von 7,5 kg Sprengstoff,was bei Bohrlochdurchmessern von89 mm sprengtechnisch real ist. Dashätte zur Folge, dass maximal 2 Bohr-löcher zeitgleich gezündet werdendürften.

Elektrisch gezündet bedeutet dies beiVerwendung des größten Kurzzeit-zündersatzes mit 30 Zeitstufen dieGestaltung von Sprenglosen mithöchstens 60 Bohrlöchern, was je-weils Abschläge von ca. 1200 m³ be-deuten würde.

Oft sprechen die Terminvorstellungendes Auftraggebers - der Begriff „Ter-mindiktat” käme manchmal der Reali-tät näher - eine ganz andere Sprache.So waren im vorliegenden Fall Ab-schläge mit dem mehr als doppeltenAbschlagsvolumen von ca. 2500 m³erforderlich.

Wenn dazu noch das Baustellenre-gime keine zwei Sprengungen täglichzulässt, wird die Vergrößerung derEinzelsprengung notwendig. Damitbestand ein zweiter Grund, auf dieelektrische Zündung zu verzichten.

Es wurde die nichtelektrische Zün-dung Dynashoc in Oberflächenverzö-gerung (in diesem Heft S. 10) einge-setzt. Die Aussagen treffen sinnge-mäß auch auf andere nichtelektrischeZündsysteme zu.

Anwendung der nichtelektrischen Zündung bei Gewinnungs-sprengungen im Baustellenbetrieb

Bild 10: Lage und Beschaffenheit des Sprengobjektes

Lockerungssprengungenmit nichtelektrischerZündungNachdem die Gründe für eine nicht-elektrische Oberflächenverzögerungherausgearbeitet wurden, soll nun diezündtechnische Seite dieser Spren-gungen skizziert werden.

Vorangestellt wird eine Disskussionder Eigenarten von Gewinnungs-sprengungen im Rahmen von Bau-arbeiten und die Gestaltungsmöglich-keiten durch die nichtelektrische Zün-dung.

Eigenarten der Baustellen-sprengungen und Kriterien fürdie nichtelektrische Zündung

Während bei Großbohrlochspren-gungen die unterteilte Ladesäule eineRolle spielen kann (in diesem Heft S.16), ist der zündtechnische Spreng-ladungsaufbau grundsätzlich einfa-cher.

Bei Baustellensprengarbeiten werdengelegentlich lose Sprengstoffe, meistjedoch patronierte verwendet. Da-nach ist zu entscheiden, ob mit oderohne Sprengschnur gearbeitet wird.Schließlich kommt es zur Festlegungder Zündvariante als Kopf-, Fuß- oderredundante Zündung.

Problematisch bei derartigen Spren-gungen zur Herstellung von Baufrei-

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

23

heiten sind die wechselnden Ge-steinshorizonte an der Oberflächesowie die oft nicht vorhandene klarausgeprägte seitlich freie Fläche zurAnlegung der jeweiligen Sprengung.Anders als bei langjährig unter sta-tionären Bedingungen betriebenenSteinbrüchen, sind bei Sprengungenunter Baustellenbedingungen dieseUmgebungseigenschaften kaum be-kannt. Gerade dafür bietet die Vielfaltder nichtelektrischen Oberflächenver-zögerung in Verbindung mit dem Bohr-regime eine hohe Anpassungsfähig-keit. Insgesamt lässt sich variieren:

1. Bohraster versetzt / unversetzt2. Anzahl der Bohrlöcher je Reihe3. Anzahl der Reihen4. Wahl der Lage des Einbruchs5. Festlegung der Leitverzögerung

mit 17 ms, 25 ms oder 42 ms6. Organisation der Diagonalverzö-

gerung über Lage der Diagonaleund Größe der Verzögerung mit17 ms, 25 ms, 42 ms, 65 ms, 100 ms.

Mit den zündtechnischen Effektennach Nr.1 bis Nr.4 kann auch die elek-trische Zündung arbeiten. Die Leitver-zögerung (Nr.5) einer elektrischenZündung ist dagegen meist auf25 ms oder 50 ms fest geschrieben.Die Diagonalverzögerung bringt ver-gleichsweise bei Gestaltung mehrrei-higer Sprengungen mit nichtelektri-scher Zündung homogenerer Zeitver-hältnisse in die Sprenganlage, nichtzuletzt, weil es keine Zeitstufenbe-grenzung gibt.

Bei Sprengungen im Rahmen vonBaustellenarbeiten kann es gelegent-lich vorkommen, dass Bedarf besteht,die Sprengstelle wegen möglicherSteinfluggefahr abzudecken. Hier-bei scheint ein kleiner Nachteil dernichtelektrischen Zündung offenbarzu werden, da eine abgedeckte Zünd-anlage - insbesondere bei der be-trachteten Oberflächenverzögerung -keinerlei Prüfmöglichkeiten bietet,während in solchen Fällen bei elek-trischer Zündung eine Zündkreisüber-wachung mit dem Zündkreisprüfergegeben wäre. Abdeckungen solltenvermieden werden.

Zündplan für die Lockerungs-sprengung

Bei Ladesäulen von bis zu 4 m wirdsicherheitlich vertretbar und wirt-schaftlich notwendig meist nur ein-fach gezündet. Bei mehreren Patro-nen im Bohrloch wird Sprengschnureinbezogen. Zündtechnisch bedeu-tet dies, dass aus jedem Bohrloch der

Zündschlauch eines Kurzzeitzündersherausragt. Die Zündschlauchzünderhaben alle die gleiche Zeitstufe.

Im vorliegenden Beispiel wurdenDynashoc-KZZ SP 25 ms / Zeistufe 8(= 200 ms) mit 7,8 m Zündschlauch-länge benutzt. Das Bohrraster warversetzt. Die Leitverzögerung wurdemit Zündverzögerern SD 25 ms her-gestellt und die Diagonalverzögerungzwischen den Reihen wurde mitZündverzögerern SD 17 ms über dielange Diagonale verschlaucht.

Bei dem vorliegenden Beispiel wirdder Zündplan für eine der Sprengun-gen in Bild 11 dargestellt.

Die Reihenanzahl hängt mit der Bohr-lochanzahl in der Reihe zusammen.Das bedeutet, wenn 14 - 15 Bohrlöcherwegen der aufzulockernden Profilbrei-te auf die Reihe entfallen und ca. 130Bohrlöcher für eine Sprengung ange-strebt werden, dass 9 Reihen zu boh-ren wären. Im vorliegenden Fall führt dieGeländesituation zu 127 Bohrlöchern.

Die angewendete Leitverzögerungbeträgt 25 ms, während die Reihen-verzögerung (Zeitdifferenz senkrechtzwischen den Reihen) 54,5 ms be-trägt. Diese Gestaltung der Zündan-lage erwies sich als günstig im Sinneder Optimierung von Stückigkeit undErschütterungsemissionen. AndereKonstellationen der Zündverzögerermit Nutzung der kurzen Diagonalebzw. anderen Zeitkombinationen von25 ms Leitverzögerung und 42 ms

Diagonalverzögerung wurden gete-stet und für machbar aber wenigerzweckmäßig befunden.

Die Oberflächenverzögerungszeit tOFVbeläuft sich auf 736 ms, d.h. nach die-ser Zeit ist der äußerste Bohrlochzün-der als letzter angeregt worden. Je-weils 200 ms später erfolgt die Deto-nation der entsprechenden Spreng-ladungen. Mit 736 ms Verzögerungin der Sprenganlage ist diese Zün-dung um die halbe Zeit langsamer alseine sonst übliche elektrische Zün-dung mit ausgereizter Kurzzeitzün-dung bis Zeitstufe 20 (= 500 ms).

Bewertung derLockerungssprengungenMit der Dynashoc-Zündung gelanges, Sprengungen mit 120 bis 180Bohrlöchern abzutun und somitdurchschnittliche Tagesleistungenvon 2.500 m³ zu erzielen. Insgesamtwurden nahezu 40 Sprengungen rea-lisiert, mit denen 95.000 m³ gelockertwurden.

Als Vorteile der nichtelektrischen Zün-dung kristallisierten sich unter dengegebenen Bedingungen heraus:

- relativ zündplanunabhängigesBohren

- höchste Fremstromsicherheit- vereinfachtes Laden durch Zünd-

planunabhängigkeit (gleiche Zeit-zünder in alle Bohrlöcher)

- gute Möglichkeit zur Optimierungder Oberflächenverzögerung

Bild 11: Zündschema der Oberflächenverzögerung mit langer Diagonale

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Flächensprengung mit nichtelektrischer Zündung unter extremenRahmenbedingungen

durch hohe Zahl wiederkehrenderSprengungen unter sehr ähnlichenBedingungen

- Einhaltung der festgelegten Höchst-lademenge trotz großer Sprengungen

- höhere Tagesleistungen durch kon-tinuierlichere Bohrarbeit und weni-ger Unterbrechungen als durchviele kleinere Sprengungen

- etwas längere Gesamtzündzeit ge-staltet Haufwerkslage günstig, ins-besondere bei hoher Reihenanzahl.

Die Bedeutung der handwerklich ex-akten Arbeitsweise als Gegenpol zurfehlenden Prüfbarkeit wurde erneuterkannt. Um Zündfehler durch Ab-schläge zu vermeiden, wurde denVerzögerersprengkapseln großesAugenmerk gewidmet. In der Regelwurden die Oberflächenverzögererzusätzlich mit Steinen abgedeckt.

Die Kosten für die nichtelektrischeOberflächenverzögerung sind natur-

gemäß wegen des zusätzlich erfor-derlichen Zündverzögerers für jedesBohrloch etwas höher.

Unter den gegebenen Bedingungenwar die Entscheidung für die nicht-elektrische Zündschlauchzündungeine richtige. Die Forderung des Auftrag-gebers nach weniger als 10% Über-korn im gesprengten Material konnteerfüllt werden und das Haufwerk warfast durchgängig gut baggerfähig.

Beschreibung des Spreng-objektes:12.000 m3 Felsabtrags-sprengung 15 m nebeneinem EinkaufszentrumEin kleines Besispiel soll für den welt-weiten Einsatz nichtelektrischerZündsysteme stehen.

Zur Erweiterung des Einkaufszen-trums in Shellharbour, einer kleinenStadt in der Nähe von Wollongong(Australien) wurden 12.000 m³ Ge-stein mit Hilfe von einigen TonnenSprengstoff und einer aufwendig ge-planten nichtelektrischen Zündtech-nik gelöst.

Das zu lösende Gestein befand sichin unmittelbarer Nähe eines Wool-worths Einkaufzentrums (Bild 12), nurdurch eine Straße getrennt.

Die bauausführende Firma ClearyBrothers Pty Ltd. entschied sich fürden Einsatz der Sprengtechnik, umdas Gestein im geplanten Zeitrahmenlösen und wegladen zu können. DerEinsatz mechanischer Großgerätehätte neben der dauerhaften Belästi-gung von Kundschaft, Belegschaftund Anwohnern mehrere Monate ge-

dauert und das geplante Budget we-sentlich überschritten.

Aspekte zur Vorbereitungund Durchführung derFlächensprengungFachleute im australischen Mutter-haus unseres ORICA-Konzerns über-nahmen die Verantwortung, das Ob-jekt auf sichere Weise zu sprengen,ohne die umliegenden Gebäudedurch Steinflug zu gefährden. Gleich-zeitig mussten die Grenzwerte fürSprengerschütterungen und Luft-druck (Airblast) eingehalten werden.Eingehende Gespräche mit der Ge-schäftsführung des Einkaufszen-trums und den direkten Anwohnerntrugen wesentlich zum Erfolg der ge-samten Sprengarbeiten bei.

Die vorbereitenden Überlegungen zuBeginn der Sprengarbeiten umfas-sten alle Maßnahmen zur Kontrollemöglichen Steinflugs, der Prognosevon Sprengerschütterungen und deszu erwartenden Luftdrucks. Aufgrundder extremen Nähe von 15 m zu demangrenzenden Einkaufszentrum undder benachbarten Wohnbebauungwaren erhebliche Vorarbeiten zu lei-

sten. Eine davon bestand in einerdetaillierten Beweisaufnahme.

Die sprengtechnische Umsetzungbegann mit einer kleineren Testspren-gung mit einer geringen MengeSprengstoff, um Gewissheit über diewährend der eigentlichen Sprengungauftretenden Sprengemissionen zuerhalten.

Durch Eingabe dieser tatsächlichgemessenen Referenz-Erschütte-rungswerte in das ORICA-Modell zurPrognose von Sprengerschütterun-gen (Monte Carlo) wurde daraufhinzunächst der ideale Ladesäulenauf-bau und die Anordnung der Bohrlö-cher bestimmt. Nach Festlegung derBohrparameter erfolgte nun mit Shot-Plus die Planung, Analyse u Doku-mentation der nichtelektrischenZündanlage. Ausgeführt wurde dieZündanlage mit dem nichtelektri-schen EXEL-Zündsystem.

Anders als noch in Deutschland, stehtim australischen Sprengwesen dieFrage nach dem Zündsystem kaumnoch: Nichtelektrische Zündung istfür gängige Sprengarbeiten bereitsStandard geworden. Lediglich fürGroßsprengungen im Bergbau hat

Bild 13: Laden der BohrlöcherBild 12: Sprengstelle neben dem Einkaufszentrum

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

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auch die elektronische Zündung be-reits einen hohen Stellenwert.

Die betrachtete Sprengung mit nicht-elektrischer Zündung durchzuführen,war also selbstverständlich. Aberauch unter unseren Bedingungenhätte man sich sicher dafür entschie-den, denn bei der Zündung von über700 Bohrlöchern wird der im Prinzipbestehende „Endloscharakter” dernichtelektrischen Zündung bedeut-sam. Die Oberflächenverzögerungdes EXEL-Zündsystems bietet dazudie bei uns bekannten Verzögerungs-elemente an. Zusätzlich kann ein33-ms-Zündverzögerer benutzt wer-den. Damit kann nach Auswahl derLeitverzögerung (25 ms) entlang derLangseite der zu lockernden Flächeder Zündplan für die restliche Spreng-anlage, meist günstiger mit einer et-was längeren Verzögerung (42 ms),gewählt werden. Wegen möglicherProbleme durch Sprengerschütte-rungen wurden die Bohrlöcher mit

Sprengstofflademengen bis 10 kg je-weils einzeln gezündet. Es wurde dieRechteckmethode zur Verschlau-chung angewendet. Die Gesamt-lademenge betrug etwa 7 t Spreng-stoff (Bild 13).

Ein „Gesteins-Puffer”, der nicht ge-sprengt wurde, blieb als weitere Si-cherungsmaßnahme zwischen derSprengstelle und dem Einkaufszen-trum stehen. Darüber hinaus bedeck-te eine Tonschicht den gesamtenSprengbereich und diente somit -neben dem eigentlichen Besatzma-terial in der jeweiligen Ladesäule - alszusätzliche Abdeckung.

So konnte durch eine vorbildlicheVorbereitung der eigentlichenSprengarbeiten und deren professio-nelle Ausführung sichergestellt wer-den, dass die Erschütterungs- undLuftdruckwerte unterhalb der gefor-derten Norm liegen und der Steinflugminimal bleibt.

Die Messung der tatsächlichen Im-missionswerte während der Spren-gung erfolgte dann mittels zweiergetrennter Sensorsysteme.

Sprengergebnis undBewertungDas Sprengergebnis übertraf alle Er-wartungen! Nicht ein einziges Stein-chen flog bis auf die Straße direktzwischen Einkaufszentrum undSprengstelle. Die gemessenen Wer-te für Sprengerschütterung und Luft-druck lagen weit unterhalb der gefor-derten Grenzwerte. Auch das gewähl-te Zündschema hatte sich bewährt(Bild 14).

Durch den Entschluss, das Gesteinsprengtechnisch zu lösen, sparte derBetreiber des Einkaufszentrums ne-ben mehreren Wochen Zeit, aucheine beachtliche Menge Geld ein.

Jim Fuller, Projektleiter bei ClearyBrothers meinte dazu: „Durch dieSprengung wurde das Projekt zweiMonate eher als geplant beendet. Wirdanken ORICA für die Unterstützungbei der Vorbereitung und Durchfüh-rung der Sprengarbeiten und für diehervorragende Betreuung währendaller Phasen des Projekts. Mit demWegladen des gesprengten Haufwer-kes konnte bereits zehn Minuten nachBeendigung der Sprengung begon-nen werden.

Das Bohren, Sprengen und Wegla-den des Haufwerkes dauerte nur we-nige Wochen. Der Einsatz mechani-scher Großgeräte hätte vermutlichmehrere Monate in Anspruch genom-men und zu einer wesentlich stärke-ren Belästigung des gesamten Um-feldes geführt.

Wir können nur betonen, dass dieSprengung ein voller Erfolg war.”

Bild 14: Das Sprengergebnis

Stand und Anwendungsvielfalt der nichtelektrischen Zündung imTagebauTendenz in der Anwen-dung der nichtelektrischenZündungDie nichtelektrische Zündschlauch-zündung - kurz: nichtelektrische Zün-dung - wurde im letzten Jahrzehntzunehmend auch in Deutschland an-gewendet.

1994 wurde Dynashoc von DynamitNobel als erstes Zündschlauchzünd-system in Deutschland auf den Marktgebracht. Später zogen andere Liefe-ranten mit Nonel und Indetshock nach.

Dynashoc eignet sich - wie anderenichtelektrische Zündsysteme auch -für fast alle sprengtechnischen An-wendungen, die früher von der elek-trischen Zündung bedient wurden.

Abhängig von den Sprengverfahrenund regionalen Besonderheiten be-wahrt sich die elektrische Zündungweiterhin einen Teil der Anwendungs-gebiete.

Der Vormarsch der nichtelektrischenZündung ist bei übertägigen Gewin-nungssprengungen, im untertägigen

Bereich und bei Abbruchsprengun-gen besonders markant.

Die Beiträge dieses Artikels belegendie Vielfalt, mit der bei übertägigenSprengarbeiten im Steine-Erden-Be-reich nichtelektrische Zündung zurAnwendung gelangt.

In Steinbrüchen mit kleineren Spreng-anlagen, zur sprengtechnischen Her-stellung von Baufreiheiten sowie ingrößeren Tagebauen werden nicht-elektrische Zündsysteme zunehmendund mit großen Erfolgen eingesetzt.

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lich (Bild 16). Weiterhin sind häufigOberflächensprünge mit Startzün-dern (Verzögerer 0 ms) notwendig,wozu lange Zündschläuche (i.d.R.15 m) gebraucht werden.

Erst wenn die räumlichen Bedin-gungen derart ausufern, dass einehomogene Zündschlauchzündung- gekennzeichnet durch eben die-sen nur einen Einbruch - nicht mehrzu gestalten ist, sollte über mehre-re Einbrüche für eine Sprengungbzw. über den Übergang zu einerkombinierten Zündung nachge-dacht werden.

Nichtelektrische Zündung vonMehrreihensprengungen nachder Impulstechnik

An dieser Stelle sei noch auf eineaktuelle Tendenz beim Zünden vonGewinnungssprengungen hingewie-sen. Sie besteht in der Anwendungder Impulstheorie auf das spreng-technische Herauslösen von Gesteinaus dem Gebirgsverband. Ohnediese Problematik an dieser Stellebehandeln zu wollen, sei der fürden Sprengtechniker wesentlicheUnterschied bei der Erarbeitungvon Zündplänen für eine Groß-bohrlochsprengung benannt. Ent-gegen der Bestrebung beim Zündenin den letzten Jahrzehnten, die Zünd-zeiten zu vereinzeln, geht die Zün-dung nach der Impulstechnik davonaus, bewusst wieder zeitgleich be-stimmte Sprengladungen anzure-gen. Diese zeitgleichen Bohrlochla-dungen liegen auf einer Zündlinie,die einen äußerst flachen Zündwin-kel bilden [2].

Dabei fällt kennzeichnend für dieseZündtechnik äußerlich auf, dassmöglichst mit Randzündung gear-beitet wird und dass für die Leitver-zögerung wie für die Diagonalver-zögerung zeitgleiche Zündverzöge-rer verwendet werden. Der Zündplander nichtelektrischen Zündung einerGBS nach der Impulstechnik wird imBild 17 aufgezeigt. Aus dieser Dar-stellung wird bereits erkenntlich, dassdiese Zündvariante erfolgverspre-chenden Einsatz wohl in erster Liniebei regulären Sprenganlagen erwar-ten lässt.

Wenngleich der Verfasser bereits aufpositive Ergebnisse mit dieser Im-pulszündtechnik verweisen kann,steht die globale fachliche Legitimie-rung und amtliche Anerkennung da-für noch aus ...

Einsatzmöglichkeiten dernichtelektrischen Zündungim TagebauDie vorangegangenen Kapitel diesesArtikels zeigen bereits Tagebauan-wendungen auf. Dabei standen je-doch der Übergang zur nichtelektri-schen Zündung sowie ihr Einsatzunter komplizierten Bedingungen imVordergrund.

Es erscheint sinnvoll, abschließendnoch einmal die Einsatzmöglichkei-ten der nichtelektrischen Zündung imSteinbruch zusammen zu fassen, aufdie bereits im Einführungskapitel die-ses Artikels hingewiesen wurde.

Nichtelektrische Zündung regulä-rer Mehrreihensprengungen

Großbohrlochsprengungen (GBS)mit homogener - also ausschließlich- nichtelektrischer Zündung sind typischfür folgende Tagebausituationen:

- ausschließliche Anwendung derOberflächenverzögerung (OFV)

- hauptsächlich anzutreffen beiMehrreihensprengungen

- vorwiegend reguläre Grundrisseder Sprengung (relativ lineareBruchkante, gleich große Reihen,keine Zusatzbohrlöcher außerhalbder GBS)

- Zündung mit einem Startpunkt,d.h. mit einem Einbruch.

Der Zündplan einer solchen „Stan-dard-GBS” wird im Bild 15 dargestellt.Es handelt sich um eine 4-Reihen-sprengung mit versetztem Bohrloch-raster und Drittel-Einbruch. Die Ober-flächenverzögerung wird über diekurze Diagonale realisiert (vgl. lange

Diagonale im Bild 11). Die Leitver-zögerung erfolgt mit 17 und 25 ms,während die Diagonalverzögerungbis zur 3. Reihe mit 42 ms angelegtist, die 4. Reihe wurde etwas langsa-mer mit 65 ms verzögert. Eine nachhinten gestaffelte Verzögerung istdurchaus nicht üblich, aber geradedarin liegen Einsatzqualitäten, diedie elektrische Zündung durch ihrefesten Zeitstufen nicht bieten kann.Bei Mehrreihensprengungen die letz-te Reihe etwas mehr verzögert zuzünden, hat sich im Hinblick auf dieAusprägung der neuen Bruchwandund das Vermeiden von übermäßi-gem Hinterbruch durchaus bewährt- sicher ist diese Problematik starkgebirgsabhängig.

Nichtelektrische Zündung unre-gulärer Mehrreihensprengungen

Vielfältige Gegebenheiten derSprengpraxis führen zu komplizierte-ren Zündanlagen, insbesondere, weildie Zündschlauchzündung in Ober-flächenverzögerung durch ihre Hin-tereinanderkopplung von Zündverzö-gerern ausnahmslos zeitlich progres-siv arbeitet, d.h. ein Zeitrückschritt istin Zündrichtung nicht möglich. Damitwerden vorgelagerte und deshalbzeitlich früher zu zündende Wandab-schnitte eigentlich nicht zündbar.

Als Erstes bietet sich der Gedanke an,einen zweiten Einbruch zu gestalten.Vorher sollte jedoch immer die Mög-lichkeit geprüft werden, die GBS miteinem Einbruch und mit homogenernichtelektrischer Zündung durchzu-führen. Allerdings ist dann eine Zün-dung von ganz vorn meist erforder-

Bild 15: Zündplan einer regulären 4-Reihen-GBS mit nichtelektrischer Zündung

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

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Einsatzmöglichkeiten derkombinierten nicht-elektrischen Zündung imTagebauNotwendigkeit und Arten nicht-elektrischer Zündkombination

Die Bedingungen sind in der realenSprengpraxis häufig nicht so ideal wiees im Bild 15 noch dargestellt wurde.

Folgende Gegebenheiten können zukombinierten Formen der Zündungführen:

- große Wandvorsprünge innerhalbeiner GBS

- gewinkelte Großbohrlochspreng-anlagen

- Zehen am Fuß der Bruchwand

- andere, in einem Zündgang mit zuzündende Sprengobjekte(dabei wird bewusst kein Bezugauf den überalterten § 17 Abs. 4der UVV Sprengarbeiten nach BGVC 24 genommen, der unbedingt zumodernisieren ist)

Kommt es zum Einsatz der kombi-nierten Zündung, dann ist in jedemFalle die nichtelektrische Zündungbeteiligt. Es gibt dann folgende Mög-lichkeiten (vgl. [1] S. 837 ff), wobeidie elektrische oder elektronischeZündung immer als Primärzündart,

Bild 16: Zündplan einer unregulären Mehrreihen-GBS mit nichtelektrischerZündung

Bild 17: Zündplan einer Mehrreihensprengung mit nichtelektrischer Zündung nach der Impulstechnik

die nichtelektrische als Sekundär-zündart auftritt:

1. nichtelektrische Zündanlage inOberflächenverzögerung mit mehrals 1 Startpunkt, elektrisch oderelektronisch gezündet

2. nichtelektrische Zündanlage inZeitstufenverzögerung mit mehr

als 1 Leitsprengschnur, elektrischoder elektronisch gezündet (beiGewinnungssprengungen überTage wenig bedeutsam)

3. Zündanlage mit elektrischem Ar-beitszündkreis und elektrisch aus-gelöstem nichtelektrischen Teil inOFV oder ZSV

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4. Zündanlage mit elektronischemArbeitszündkreis und elektronischausgelöstem nichtelektrischen Teil,dann meist in ZSV

5. nichtelektrische Zündanlage inOberflächenverzögerung mit Anteilin Zeitstufenverzögerung, elek-trisch oder elektronisch gezündet

Die Vielfalt der Kombinationsmöglich-keiten wurde in der Aufstellung nurteilweise sichtbar. Trennt man diePunkte 1, 2, und 5 noch nach elek-trisch oder elektronisch auf, handelt

es sich bereits um 8 Formen der kom-binierten Zündung.

Es ist nicht beabsichtigt, die kombi-nierte Zündung mit all ihren Beson-derheiten an dieser Stelle zu formu-lieren. Es ist aber wohl vorgesehen,den Artikel über Anwendungsmög-lichkeiten der nichtelektrischen Zün-dung im übertägigen Gewinnungsbe-reich mit einem Ausblick auf die qua-litativ höchste Form der modernenZündtechnik zu beschließen, zumaldie nichtelektrische Zündung perma-

nenter Bestandteil aller kombiniertenZündungen ist.

Einige ausgewählte Zündplanbei-spiele für Zündkombinationen sollendie Anwendung näher bringen.

Einsatzmöglichkeiten elektrisch-nichtelektrischer Zündung

Um die gleitenden Übergänge zumarkieren, soll die elektrische Zün-dung in Kombination mit nichtelektri-scher Oberflächenverzögerung ausdem Bild 16 weiterentwickelt werden.Eine Form der kombinierten Zündungerreicht man bereits, wenn der Zünd-fall nach Bild 16 in 2 getrennte Ober-flächenverzögerungen aufgeteilt wirdund von 2 Seiten mit je einem elektri-schen Zünder mit aufeinander abge-stimmten Zeitstufen - eigentlich Zünd-zeiten - gearbeitet wird (Bild 18).

Bild 19 zeigt eine weitere Lösung fürden Zündfall nach Bild 16 durch elek-trische Zündung der vorgelagertenReihen A und B, wobei die dahinterliegenden 3 Reihen eine reguläreGBS verkörpern, die ihrerseits in Ober-flächenverzögerung ausgelegt ist.

Es zeigen sich wesentliche Unter-schiede. So reicht es nicht mehr dieOberflächenverzögerungszeit zu be-trachten, vielmehr muss beim Stoßenzweier Zündsysteme die absoluteZündzeit betrachtet werden.

Im vorliegenden Beispiel gelingt esüberhaupt gerade noch mit Kurzzeit-zündern, die 10 Bohrlöcher der Rei-hen A, B elektrisch zeitlich vor derfolgenden nichtelektrischen Zündungauszulösen. Allerdings müssen be-reits die hohen Zeitstufen mit 50 msIntervall benutzt werden, was einezeitliche Inhomogenität zur dahinterlaufenden nichtelektrischen 25-ms-Zündfolge darstellt. Entsprechenduneinheitlich wird auch nur die Reihen-verzögerung zwischen Reihe B und1, die zwischen 125 ms und 50 msvariiert. Real sind diese Zeitabstän-de noch um die Brenndauer derZündschläuche - im vorliegendenFall etwa 30 ms - größer, weil dieZündschlauchzünder um diese Zeitspäter detonieren und weil dieserEffekt bei der elektrischen Zündungnicht auftritt.

Das Bild 19 offenbart Möglichkeitenaber auch Grenzen der kombiniertenZündung, die eine unbedingte Be-rechnung der effektiven Zündzeitenim Stoßbereich beider Zündarten er-fordert.

Artikel 3 - „Übertägige Anwendung”

Bild 18: Nichtelektrische Oberflächenverzögerung mit 2 Startpunkten -einfachste Form der kombinierten Zündung (andere Lösungsvariantefür Bild 16)

Bild 19: Elektrisch-nichtelektrisch kombinierte Oberflächenverzögerung(andere Lösungsvariante für Bild 16)

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Ein ganz anderer Grund kombiniertzu zünden, ergibt sich aus der notwen-digen Mitzündung von Zusatzobjek-ten zu der eigentlichen Reihenspren-gung mit Kopfbohrlöchern. Es kannsich dabei um Sohlbohrlöcher oderZehen vor der Bruchwand handeln.

Zusatzobjekte wie Füße, die die Groß-bohrlochsprengung nicht direkt be-einflussen, sollten immer zuletzt imgleichen Zündgang gezündet wer-den, damit zum einen deren Spreng-wirkung - z.B. Füße hinter der GBS -nicht die Oberflächenzündung ge-fährden kann und zum anderen - z.B.Füße vor der zu sprengenden Bruch-wand - kann die früher gezündeteGBS Schutz gegen Steinflug bieten.Bild 20 gestaltet ein Bohrlochprofil mitderartigen Verhältnissen.

Viele andere Konstellationen beiSprengarbeiten im Steinbruch lassensich in diesem Sinne mit der elek-trisch-nichtelektrischen Zündkombi-nation bearbeiten.

Einsatzmöglichkeitenelektronisch-nichtelektrischerZündung

An die Stelle der elektrischen Zün-dung kann in den Fällen der Bilder18, 19 oder 20 die jederzeit die elek-tronische Zündung treten. Im Falledes Bildes 19 wäre sie sogar viel vor-teilhafter als die elektrische, weil freiprogrammierbare elektronische Zün-der - wie z.B. i-kon - jede Zündzeit an-nehmen können und der besproche-ne Zeitstufenengpass nicht auftretenwürde.

Im allgemeinen stellt sich beim Ein-satz elektronischer Zündung im Stein-bruch die Relation anders dar. Die

nichtelektrische Zündung assistiertdann meist der elektronischen fürZusatzobjekte wie Wandfüße, derenrein elektronische Zündung ein zugroßer Kostenfaktor wäre.

So würde im Falle von Bild 20 dieelektronische Zündung primär als Ar-beitszündung für eine GBS auftreten,während Füße vor der Bruchwand miteinem elektronischen Zünder ausge-löst würden, der eine Leitspreng-schnur startet und diese Zünd-schlauchzünder über Clipverbinderinitiiert. Damit liegt elektronischeZündung in Kombination mit nicht-elektrischer Zeitstufenverzögerungvor (Zündvariante 4 von S. 28). So-mit sind beispielsweise zur vor-auslaufenden Sprengung von 3Wandfüßen mit 14 Bohrlöchern nur 14nichtelektrische Zünder geeigneterZeitstufen, eine entsprechende Län-ge Sprengschnur und nur 1 elektro-nischer Zünder notwendig, der aufdie notwendige Zündzeit justiert wer-den muss. Auch hier addieren sichdie Zündzeiten von elektronischemund nichtelektrischem Zünder. DieLeitsprengschnur kann im Interessevon Redundanz als Schleife verlegtwerden.

Einsatzmöglichkeiten nicht-elektrischer Zündkombinationenzwischen Oberflächen- und Zeit-stufenverzögerung

Die schließlich noch vorzustellendeKombinationsmethode betrifft dieZündvariante 5 von S. 28. Es handeltsich um eine Form der internen Kom-bination des nichtelektrischen Zünd-systems, indem die Oberflächenver-zögerung mit der Zeitstufenverzöge-rung kombiniert auftritt.

Anhand der Bilder 18 und 20 lassensich die Zusammenhänge erklären.Die Großbohrlochsprengung wird mitZündverzögerern gestaltet, währendZusatzobjekte vor der Wand mit Zeit-stufenverzögerung versehen wer-den.

Bild 21 zeigt diese nichtelektrischeZündkombination OFV + ZSV amBeispiel eines Bohrlochprofils mitKopf- und Sohlbohrlöchern - eineteilweise noch verbreitete Spreng-methode bei Großbohrlochspren-gungen.

Zum Auslösen dieser Zündkombina-tion werden im allgemeinen minimal2 elektrische Zünder benötigt, dieeinmal die OFV starten und andermaldie für die ZSV nötige Leitspreng-schnur.

Mit diesen Einblicken in die Vielfaltder zündtechnischen Gestaltungs-möglichkeiten von Gewinnungs-sprengungen im Steinbruch mit nicht-elektrischer Zündung bietet sich demSprengtechniker ein breites Feld fürdie Anwendung.

Die im letzten Kapitel vorgenommeneZusammenfassung mit der Formulie-rung des aktuellen fachlichen Stan-des hat natürlich auch Bedeutung fürdie übertägigen Bereiche außerhalbvon Tagebauen.__________________________________Quellen:

[1] Vogel, G.: Zünden von Sprengla-dungen, Verlag Leopold Hart-mann, Sondheim v.d. Rhön, 2000

[2] Müller, B. u.a.: Die Impulstheo-rie - eine neue Möglichkeit zurModellierung und Berechnungvon Sprenganlagen, SprengInfoH. 3 / 2001 S. 15

Hammelmann / Hopfe / Niehues / Vogel „Übertägige Anwendung” - Artikel 3

Bild 20: Elektrisch-nichtelektrisch kombinierte Oberflä-chenverzögerung zur Einbeziehung von Zusatz-sprengobjekten

Bild 21: Nichtelektrische Zündkombination von Oberflä-chenverzögerung und Zeitstufenverzögerung beiGBS mit Sohllöchern

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Anwendung der nichtelektrischenZündung bei untertägigen Spreng-arbeitenGrundsätze und BeispieleAnwendungs-grundsätzeWährend im Untertage-Bergbau häufignoch mit elektrischer Zündung - meistin der Empfindlichkeit HU - gearbeitetwird, ist beim Tunnelbau schon ehernichtelektrische Zündung anzutreffen.

Nichtelektrische Zündung wird beiuntertägigen Gewinnungssprengun-gen fast ausschließlich in Form derZeitstufenverzögerung (s. ArtikelZündanlagen im gleichen Heft S. 10)angewendet.

Im untertägigen Bereich wird dabeidie Verbindungsmöglichkeit der Bün-

delung angewendet. Die Bündelungerfolgt entweder durch die Spreng-schnur selbst (Bild 1) oder durch ei-nen speziellen Bündelzünder - wiebeim Nonel-Zündsystem (Bild 2).

Insbesondere für den Tunnelbau lie-fert die kombinierte Zündung auchein wesentliches Know how, das dar-in besteht, nichtelektrische Zündungzuerst zur Gewinnung im Bereich Ein-bruch und Erweiterung anzuwendenund die Profilbohrlöcher zuletzt mitelektronischer Zündung (z.B. i-kon)zu sprengen.

Anwendung dernichtelektrischenZündung im Berg-bau unter Tage amBeispiel von Kiruna/Schweden *Beschreibung der Abbau-technik und Spreng-arbeiten in der Eisenerz-grube der LKAB-Gruppe inKirunaDie LKAB-Gruppe ist einer der welt-weit führenden Produzenten von Eisen-erz und Veredlungsprodukten. DasUnternehmen betreibt in Nordschwe-den, weit oberhalb des Polarkreises,an den Standorten Kiruna und Malm-berget Bergwerke und Aufbereitungs-anlagen. Darüberhinaus unterhält dieLKAB in den Häfen von Narvik am At-lantik in Norwegen und Luleå am Golfvon Bothnia (Bottnischer Meerbusen)in Schweden eigene Erzverschiffungs-und Verladeeinrichtungen (Bild 3).

*) Dieser Artikel basiert auf einer Veröffent-lichung in den Nobel-Heften Ausgabe 2/3 -1994 der Autoren Bernt Larsson, TorbjörnNaarttijärvi und Torsten Nylund und wurdevon der Schriftleitung auf den aktuellenStand gebracht.

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

Dr.- Ing. Frank HammelmannDipl.- Ing.- Päd. Gerd Vogel

Ein Beitrag von:

Bild 1: Bündelzündung mit Sprengschnur

Bild 2: Bündelzünder mit auslösendem Zündverzögerer

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Hammelmann / Vogel „Untertägige Anwendung” - Artikel 4

Bild 3: Lage Kirunas und deren logistische Basisstruktur Bild 4a: Schnitt durch den Erzkörper in Kiruna

Bild 4b: Schnitt durch den Erzkörper in Kiruna (dreidimensionale Darstellung)

LKAB hat eine lange Geschichte undTradition als Produzent und Lieferant vonEisenerzen. Bereits 1888 verließ dererste Erzfrachter den Hafen von Luleå.

Zur Zeit werden jährlich ca. 23 Millionen tErz von ca. 3.100 Beschäftigten produ-ziert und ausgeliefert, wovon 2/3 aus

der Grube Kiruna und 1/3 aus derGrube Malmberget stammen. 85 % derGesamtproduktion werden exportiert.Der größte Anteil wird an europäischeHüttenwerke geliefert, aber auch weiterentfernt liegende Märkte des nahenund fernen Ostens werden von Schwe-den aus mit Eisenerzen versorgt.

Die Lagerstätte mit ihren derzeitignachgewiesenen Vorräten von mehrals einer Milliarde Tonnen reichhaltig-ster Eisenerze hat die LKAB zum ein-zigen noch übriggebliebenen euro-päischen Eisenerzproduzenten ge-macht. Somit kann LKAB zu Rechtvon sich behaupten, die Grube für

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Europa mit Deutschland als einemder wichtigsten Abnehmer zu sein.

Der Schlüssel zum Erfolg LKAB‘s liegtin der Entwicklung modernster Auf-bereitungsverfahren zur Herstellungvon Pellets unterschiedlichster Güteund für diverse Verwendungszwecke.Heute machen Pellets mit den ver-schiedensten Sinterungsgraden weitmehr als die Hälfte der gesamten Pro-duktion aus. Die verbleibenden Men-gen werden als Stückerze vertrieben.Die beiden Erzgruben Kiruna undMalmberget unterscheiden sich vonden Lagerstättentypen und derenBesonderheiten voneinander. So hatder Erzkörper von Kiruna die Formeiner auf der Seite liegenden Brot-scheibe. Es ist eine massive Lager-stätte mit Magnetit als Hauptverer-zung. Der Erzkörper erstreckt sichetwa 4 km in streichender Richtung.Er hat eine Mächtigkeit von ungefähr80 m mit einer nachgewiesenen Tie-fe von mindestens 2 km und einemEinfallen von ungefähr 60° (Bild 4).Die gegenwärtige Hauptfördersohleliegt auf 1145 m, der Schwerpunkt derGewinnung bei 900 m.

Die Lagerstätte von Malmberget hin-gegen ist viel kleiner und weist nurvereinzelte Vererzungszonen auf.

Die Grube Kiruna ist das größte un-tertägig arbeitende Eisenerzbergwerkder Welt mit einer Jahreskapazität von25 Millionen Tonnen Roherzförde-rung.

Im folgenden wird die Bohr- undSprengarbeit bei LKAB am Beispielder Grube Kiruna unter dem Aspektder Zündung betrachtet. Das Abbau-verfahren auf Malmberget ist ver-

gleichbar dem von Kiruna. Auf beidenBergwerken ist das dominierendeAbbauverfahren der Teilsohlenbruch-bau (sublevel caving).

Eines der wichtigsten Tochterunter-nehmen der LKAB-Gruppe - und di-rekt am Standort Kiruna auf dem Ge-lände der Grube angesiedelt - ist dieKIMIT AB.Sie produziert und vermarktet nebenSprengstoffen auch alle anderen zurAusführung von Sprengarbeiten be-nötigten Techniken, Verfahren undGerätschaften.Die fortwährenden Veränderungenund Verbesserungen des Abbauver-fahrens auf dem Bergwerk Kirunahaben notwendigerweise auch zu ei-ner ständigen Weiterentwicklung undAnpassung der eingesetzten Spreng-stoffe und Zündmittel sowie der an-gewendeten Sprengtechnik geführt,wodurch die KIMIT AB ihre ganz ei-gene Kompetenz entwickelt hat. DieBergwerke Kiruna und Malmbergetwerden nicht nur mit Sprengstoffenbeliefert, sondern KIMIT zeichnetauch verantwortlich für die Durchfüh-rung der gesamten Sprengarbeit. DieBohrarbeit hingegen unterliegt derVerantwortung der Grube. Das Ladender Sprengbohrlöcher und das Zündender Abschläge, sowohl im Strecken-vortrieb als auch in der Gewinnung,werden von KIMIT durchgeführt.

In den 80’er Jahren wurde das Ab-bauverfahren des Teilsohlenabbausweiter verbessert, und man gelangtezu Teilsohlenabständen von 18 m -22 m. Die Bohrlochlängen stiegensomit auf über 30 m, und auch dieBohrlochdurchmesser wurden auf75 mm bis 105 mm vergrößert.

Um möglichst viele Freiheitsgrade inder Abbauführung zu haben, wurdein der Sprengtechnik Kirunas dassogenannte „Vorladen” (pre-char-ging) eingeführt. Dabei handelte essich um ein Verfahren, bei dem imAbbau schon weit im voraus (Wochenund Monate) die Bohrungen mitSprengstoff geladen und für dieSprengungen vorbereitet werden. Beieiner Sprengung wird nun aber im-mer nur die vorderste Bohrlochreihe(Fächer od. Ring) gezündet. Zu-nächst wurden Zünder und Verstär-kungsladung aber immer erst dannin die Ladesäule eingefügt, wenn einedieser Bohrlochreihen gesprengtwerden sollte. Diese Vorgehenswei-se hatte den Nachteil, daß die Zün-der und Verstärkungsladungen dannnur noch am Bohrlochmund einge-bracht werden konnten, also dort, wodie Vorgaben am geringsten und Ein-schlußbedingungen am schlechte-sten sind.

In den 90’er Jahren wurde der Teil-sohlenbruchbau konsequent weiterentwickelt. Die Teilsohlenabständewurden auf 27 m vergrößert, was nun-mehr zu Bohrlochlängen von über45 m führte. Auch die Bohrlochdurch-messer wurden auf 115 mm vergrö-ßert. Diese Veränderung der Dimen-sionen erforderte die Anpassung derSprengarbeit und Ladetechnik. Sowurde eine weitestgehende Mecha-nisierung der Ladearbeit erforderlich,bei gleichzeitiger Verwendung pump-fähiger Emulsionssprengstoffe undAnpassung des Zündverfahrens (Bil-der 5a - 5f).

Anpassung der Sprengar-beit an das AbbauverfahrenSeit der Gründung von KIMIT hat sichdas Unternehmen zunächst mit derEntwicklung von pneumatischenANFO-Ladegeräten und anschlie-ßend spezieller Pumpladegeräte fürpatronierte Sprengstoffe und loserEmulsionssprengstoffe beschäftigt.

1981 wurde mit der Entwicklung ge-eigneter und den veränderten Abbau-verfahren angepasster Sprengstoffeund mechanischer Ladegeräte be-gonnen. Von Beginn an war es Ent-wicklungsziel von KIMIT, pumpfähige,wasserbestänige Emulsionsspreng-stoffe - die auch in aufwärts geführteBohrlöcher „über Kopf” geladen wer-den können - herzustellen.

Das Laden der Bohrlöcher unter Tagesollte dabei genauso effizient und ein-fach zu betreiben sein, wie es über

Bild 4c: Aus- und Vorrichtung des Grubengebäudes

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

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Tage in Tagebauen bereits üblichwar, nur mit dem Unterschied, daß aufKiruna ein Großteil der Bohrlöcher auf-wärts und nicht abwärts gebohrt sind.

Ende 1985 wurden die ersten Versu-che zum Laden aufwärtsgeführterBohrungen mit pumpfähigen Spreng-

Damit nun dieser „flüssige”, pumpba-re Emulsionssprengstoff in den auf-wärts geführten Bohrlöchern mit ei-nem Durchmesser von 115 mm undeiner Länge von bis zu 45 m verbleibt,ohne wieder herauszulaufen, muß derSprengstoff eine sehr hohe Viskosi-tät haben. Diese und der geringeDurchmesser des Pumpschlauchswürden hingegen extreme Pump-drücke erfordern, so dass ein Ver-pumpen des Endproduktes nurschwer möglich ist, ohne den Stoffdurch die starke Beanspruchung zuzerstören. Um zunächst die an derSchlauchwandung entstehende Rei-bung beim Pumpen herabzusetzen,wird mit dem Verfahren der soge-nannten ”Wasserschmierung” übereine Ringdüse gearbeitet, durch dieein dünner Wasserfilm zwischen denzu fördernden Sprengstoff und dieSchlauchinnenwandung dosiert wird.Diese Wasserschmierung ermöglichtes, den notwendigen Pumpendruckbereits wesentlich zu reduzieren unddies trotz Schlauchlängen von 60 m.Die benötigte hohe Viskosität desEmulsionssprengstoffs im Bohrlochwird schlussendlich dadurch erreicht,daß der Stoff am Schlauchaustrittdurch einen speziellen StatischenMischer gefördert und dabei noch-mals „geschert” wird.

Sprengmittel-bewirtschaftungNahezu die gesamte Sprengarbeit -sowohl im Streckenvortrieb als auchin der Gewinnung - wird heute mitpumpbaren Emulsionssprengstoffeausgeführt. In Kiruna wurde zunächstein speziell auf die Verwendung wie-derverpumpbarer Emulsionsspreng-stoffe abgestimmtes System derSprengmittelbewirtschaftung umge-setzt. Aus sprengstoffrechtlichenGründen erfolgt derzeit die Umstel-lung des Verfahrens von der physi-kalisch sensibilisierten „Microballon-Technik” auf die chemisch sensibili-sierte „Gassing-Technik”.

Das Logistiksystem (Bild 6) umfasstden Transport und die Anlieferung derüber Tage gefertigten Sprengstoffe(in Zukunft der nichtsensibilisiertenMatrix) in großen Tankfahrzeugennach unter Tage.

Die in der übertägigen Emulsionsan-lage in einem kontinuierlichen Produk-tionsprozeß gefertigten Sprengstoffebzw. Matrix werden in zwei Großsilo-behälter gefördert, aus denen die indie Grube fahrenden Tankfahrzeuge

Bild 5a - 5f: Prinzip des Teilsohlen-bruchbaus

stoffen durchgeführt. 1988 wurdendann die ersten zwei Prototypen vonPumpfahrzeugen in Kiruna einge-setzt. Die Fahrzeuge mit einer jewei-ligen Kapazität von 6 t waren für dasVerpumpen eines mit Glasmikrohohl-kugeln sensibilisierten Emulsions-sprengstoffs konstruiert und ausge-legt. Dabei können durch einen 60 mlangen Ladeschlauch mit einem In-nendurchmesser von nur 25 mm biszu 100 kg Sprengstoff pro Minute indie Bohrlöcher gepumpt werden.Zum Laden der Bohrlöcher wird derLadeschlauch mechanisch bis insBohrlochtiefste geführt. Das Verpum-pen des Sprengstoffs erfolgt dannautomatisch, wobei die Schlauch-rückführung in Abhängigkeit vomgewählten Volumenstrom elektrischgesteuert wird.

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Zünd- und Sprengtechnikim StreckenvortriebPro Jahr werden über 12.000 m Ab-bau-, Aus- und Vorrichtungsstreckengeplant. Dabei entfallen über 50% aufdie Strecken im Erz bei einem durch-schnittlichen Streckenquerschnitt von33 m² (Bild 8). Im Streckenvortriebwerden Bohrwagen mit einer Nutz-bohrlänge von 5,4 m eingesetzt.

Die Bohrlochlänge beträgt 5,1 m beieinem Durchmesser der Sprengbohr-löcher von 48 mm. In Abhängigkeitvon dem jeweiligen Paralleleinbruch(Bild 9) werden je Abschlag 58 - 64Sprengbohrlöcher und 6 Leerbohrlö-cher (64 mm Durchmesser, ringför-mig um den Pius angeordnet) ge-bohrt. Auch die Sprenglöcher desEinbruchs werden mit 64 mm Durch-messer gebohrt. Der Bohrmeter-aufwand entspricht durchschnittlich346 m je Abschlag. Die im Mittel er-reichte Abschlaglänge beträgt 4,7 m,was einem Abschlagwirkungsgradvon ca. 93 % entspricht.

befüllt werden. Unter Tage wird ausden Tankzügen in die bereitstehen-den 25-t-Silos umgepumpt, aus denenheraus die speziell entwickelten Pump-und Ladefahrzeuge versorgt werden.Mit diesen Fahrzeugen können dieSprengstoffe in Bohrlöcher mit einerLänge zwischen 4 m und 50 m undeinem Durchmesser von 48 mm bis115 mm verpumpt werden.

Der Einsatz dieser Emulsionsspreng-stoffe mit der verwendeten Ladetech-nik erfordert auch die Verwendungspezieller Zündverstärker und Zünd-systeme (Bild 7).

Im Grubenbetrieb des BergwerksKiruna wird seit fast 10 Jahren nicht-elektisch mit dem Zündsystem Dyna-shoc gezündet.

Im Streckenvortrieb kommen nichtelek-trische Langzeitzünder zum Einsatz.

Im Teilsohlenbruchbau werden nicht-elektrische Kurzzeitzünder verwendet.

Die Zündmittelbereitstellung erfolgtbeigeordnet über die Pumpfahrzeuge.

Bild 6: Logistiksystem zur Anlieferung der Sprengstoffe bzw. Matrix

Mit einem Abschlag wird ein Aus-bruchvolumen von durchschnittlich156,5 m³ bei einem spezifischenSprengstoffaufwand von 3,26 kg/m³hereingesprengt.

Bild 9: Bohr- und Zündplan desParalleleinbruchs zu Bild 8

Bild 7: Verstärkungsladungen(sliding primer) mit Dyna-shoc-Zündern für den Teil-sohlenbruchbau Bild 8: Bohr- und Zündplan im Streckenvortrieb mit 33 m² Querschnitt

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

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Alle Bohrlöcher, mit Ausnahme derProfilbohrlöcher (First- und Stoßbohr-löcher), werden mit Emulsionsspreng-stoff geladen (Bilder 10a - 10d). DieProfilbohrlöcher werden zur Verbes-serung der Profilgenauigkeit und zumErhalt der Eigentragfähigkeit desGebirges nach dem Prinzip des scho-nenden Sprengens mit einer kleinen,1 kg schweren Fußladung des Emul-sionssprengstoffs und einer Spreng-schnur mit einem Füllgewicht von40 g/m geladen. Die Firstlöcher werdenmit einer Zeitstufe LP (in Bild 8 z.B. 45)als letztes vor der Sohle gezündet.

Zwei Pump- und Ladefahrzeuge ver-sorgen alle Vortriebe. Ein Fahrzeugwird von zwei Personen bedient, dietäglich in einer Acht-Stunden- Schichtvier bis fünf Orte laden und die Zünd-anlage fertigmachen. Die Sprengun-gen selbst werden nachts von einerzentralen Stelle aus auf der Hauptför-dersohle gezündet. Dabei können dieEntfernungen zu den Sprengstellenfünf und mehr Kilometer betragen.

Im Streckenvortrieb werden Langzeit-zünder Dynashoc LP (Bild 11) mit Ver-zögerungszeiten bis zu 6.000 ms ver-wendet. Die 7,8 m langen Anzünd-schläuche werden zu insgesamt vierBündeln zusammengefaßt und miteiner 5-g-Sprengschnur miteinanderverbunden und gezündet. Die Spreng-schnur selbst wird mit einem elektri-schen Zünder gezündet.

Zünd- und Sprengtechnikin der GewinnungDas Hangende der Lagerstätte ist sobeschaffen, daß es beim Teilsohlen-bruchbau nach dem Sprengen undHereingewinnen des Erzes nach-bricht. Dieses Nachbrechen desHangenden wird durch einen kontrol-lierten und in Abschnitten fortschrei-tenden Abbau gesteuert.

Die Produktionsbohrlöcher in denTeilsohlen werden scheibenweiseund in Fächerform vom Hangendenzum Liegenden abgebohrt. Der Ab-stand der Bohrlochreihen untereinan-der beträgt dabei 3 bis 3,5 m (vergl.Bild 5). Jeder Fächer besteht aus 10bis 11 Bohrlöchern mit einem Durch-messer von 115 mm, wobei die ge-samte Länge aller Bohrungen einesAbschlags ca. 260 m beträgt (Bild 12).

An die Bohrgenauigkeit werden da-bei besonders hohe Anforderungengestellt. So sollte ein Bohrloch nichtmehr als 200 mm vom geplanten Bohr-lochansatzpunkt angesetzt werden.

Bild 10a - 10d: Laden der Sprengbohrlöcher im Streckenvortrieb mitEinbringen der Dynashoc-Zünder

Hammelmann / Vogel „Untertägige Anwendung” - Artikel 4

Bild 11a - 11c: Dynashoc-Zünder in Zünderfächern, als Bündelknoten mitLeitsprengschnur und im zündfertigen Abschlag

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Die Bohrlochrichtung darf nicht mehrals 1° von der geplanten Richtungabweichen. Ein im Bohrloch von ei-ner Lampe angestrahlter Spiegel mußauch in 20 m Bohrlochtiefe nochsichtbar sein.

In Jahr 2003 wurden ca. 700.000 mderartiger Produktionsbohrlöcher nie-derbebracht.

Jedes Bohrloch wird mit dem pump-fähigen Emulsionssprengstoff gela-den, wobei die Gesamtsprengstoff-menge je Fächer ca. 3 t beträgt.

Die Ladungen werden über soge-nannte „gleitende Verstärkungsla-dungen” (SLP-Sliding Primer) initiiert,einer Kombination aus Dynashoc-Zündern, einem kapselempfindlichenEmulsionssprengstoff und einerschwachen Sprengschnur mit einemFüllgewicht von 3,2 g/m (vgl. Bild 7).

Die Verstärkungsladung und der je-weilige Zünder sind dabei in einemspeziell für diesen Zweck entwickel-ten Kunststoffrohr mit Rückhalteklau-en eingebracht. Dieses Rohr hat zu-gleich eine Führungsnut für dieSprengschnur und den Anzünd-schlauch des Dynashoc-Zünders.Diese Kombination ist besonders ein-fach in der Handhabung und ermög-licht es, mehrere Verstärkungsladun-gen an unterschiedlichen Stellen imBohrloch anzuordnen und die in denVerstärkerladungen befindlichen Zün-der über die kleinkalibrige Spreng-

Bild 12: Fächerbohrung beim Teil-sohlenbruchbau

Bild 14: Elektrischer Fahrschaufel-lader

schnur anzuzünden (Bild 13). AlsZünder werden nichtelektrischeKurzzeitzünder Dynashoc SP mit nur60 cm Schlauchlänge verwendet. InAbhängigkeit von der Bohrlochlängewerden 1 - 2 Verstärkungsladungenin ein Bohrloch eingebracht.

Da grundsätzlich mehrere Bohrloch-fächer vorgeladen werden, müssendie Sprengschnüre der schon gela-denen Bohrlöcher, die im nächstenZündgang nicht mit gesprengt wer-den, zum Schutz vor Beschädigun-gen in den Bohrlochmund zurück-geschoben werden. Steht spätereiner dieser Fächer zum Sprengenan, werden die Sprengschnüre allerLadungen wieder aus den Bohrlö-chern herausgezogen und mit einer5-g-Sprengschnur zu einem Bündelzusammengefaßt.

Die Sprengung eines jeden Fächerslöst zwischen 9.000 t und 10.000 tRoherz, bei einem spezifischenSprengstoffaufwand von ca. 0,3 kg/tRoherz.

Das Wegladen des gesprengten Er-zes erfolgt mit elektrisch betriebenenund an einer Kabeltrosse geführtenFrontladern mit einem Schaufelinhaltvom 15 t (Bild 14). Die durchschnittli-che Entfernung zu den Rolllöchernbeträgt 150 m. Jeder Fahrlader bringteine Jahresleistung von bis zu1.000.000 t.

Bewertung der nicht-elektrischen Zündung inKirunaLKAB hat eine lange Geschichte undTradition als Produzent und Lieferantvon Eisenerzen. Bereits 1888 verließder erste Erzfrachter den Hafen vonLuleå.

Aufgrund der großen Investitionsan-strengungen für den Bau und die Er-richtung modernster Aufbereitungs-und Veredelungsanlagen und derWeiterentwicklung hochmechanisier-ter und automatisierter Produktions-verfahren, wird die schwedischeLKAB auch in Zukunft der europäi-sche Produzent und Lieferant vonqualitativ hochwertigen Eisenerzensein.

Die nichtelektrische Zündung hat imschwedischen Eisenerzbergbau einelange Tradition, die belegt, dass sichdas Zündverfahren Dynashoc sowohlmit Kurz- als auch mit Langzeitzün-dern bewährt hat. Die Langzeitzünd-folge wird durch den fortlaufendenZeitstufensatz LP gestaltet.

Die angewendete Zündvariante istsowohl im Streckenvortrieb als auchin der Gewinnung (Teilsohlenbruch-bau) die Zeitstufenverzögerung mitBündelungsmethode.

Die hohe Nebenschlussgefahr, dieein leitfähiges Gebirge in Kombinati-on mit Bohr- und Gebirgswasser dar-stellt, war ein wesentlicher Grund zumfrühzeitigen Übergang auf die nicht-elektrische Zündung. Andere Anfor-derungen wie unterschiedliche Län-gen der Zündschläuche, ein entspre-chendes Zeitstufensortiment etc. er-füllt das nichtelektrische Zündsystemebenfalls. Bei der hohen Anzahl ein-gesetzter Zünder können die Zünd-schlauchlängen der stetigen Entwick-lung des Abbauverfahrens beliebigangepasst werden.

Bild 13: Ladeschema im Teilsohlen-bruchbau mit den in denPrimern befindlichenDynashoc-Kurzzeitzündern

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

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Zündtechnische Gegeben-heiten im aktuellen Tunnel-bauIm Tunnelvortrieb stellt die nichtelek-trische Zündtechnik eine sinnvolleAlternative zur traditionellen elektri-schen Zündtechnik dar, die zuneh-mend an Bedeutung gewinnt.

Die große mechanische Belastbarkeitdes Zündsystems stellt insbesonde-re im rauen Umfeld des Tunnelvor-triebs ein wesentliches Kriterium fürden erfolgreichen Einsatz eines mo-dernen Zündsystems dar.

Darüber hinaus ergibt sich ein zusätz-licher Vorteil, da keinerlei elektrischeBauteile Bestandteil des nichtelektri-schen Zündsystems sind. Somit sindkeine besonderen Maßnahmen be-züglich der Gefährdung durch vaga-bundierende Ströme, wie Streuströ-me maschineller Einrichtungen oderdurch Gewitterelektrizität erforderlich.Beim Einsatz der elektrischen Zünd-technik ist hier beispielsweise dieVerwendung von HU-Zündern vorge-schrieben.

Einen weiteren Vorteil der nichtelek-trischen Zündung stellt die auch imBereich der Abbruchsprengungengeschätzte Charakteristik der völligenUnempfindlichkeit gegen Neben-schlüsse (Leckströme) dar. Die Be-schädigung der Zünderdrähte inKombination mit einer starken Bela-stung des Ortes durch Wasser (Bohr-wasser oder auch Zufluss aus demGebirge) bedeutet für die elektrischeZündtechnik ein wesentliches Kriteri-um für Probleme.

Nicht immer reichen diese Vorteileaus für den Einsatz der Zündschlauch-zündung.

Üblicherweise werden im Tunnelvor-trieb die Abschläge zeitstufengebun-den geladen. Somit wird entgegender üblichen Vorgehensweise beimEinsatz der nichtelektrischen Zünd-technik bei übertägigen Anwendun-gen die jeweilige Verzögerung aus-schließlich durch die Zeitstufe des imBohrloch befindlichen Zünders be-stimmt. Es werden keine weiterenVerzögerungselemente eingesetzt.

Erhält der sprengtechnische Vortriebden Vorzug gegenüber dem maschi-nellen Vortrieb, entscheiden Gebirgs-eigenschaften, Tunnelquerschnitt,

Abbauverfahren (Voll-, Teilausbruch,...), natürlich mit hohem Stellenwertdie Kosten und nicht zuletzt auch diehistorischen Erfahrungen und Ge-wohnheiten des durchführenden Un-ternehmens über das gewählte Zünd-verfahren.

Im sprengtechnischen Tunnelbauwird sich die nichtelektrische Zün-dung zukünftig in Kombination mitder elektronischen Zündung ein sta-biles Segment sichern.

Nichtelektrische Zeitstufen-verzögerung im TunnelbauDas sprengtechnische Prinzip desVortriebs im Tunnel bleibt beim Über-gang zur nichtelektrischen Zündungunberührt. Die Zündfolge für Einbruchbis Kranz wird über Zündpläne mitentsprechenden Zeitstufen gestaltet.Es steht meist genau die gleiche An-zahl Zeitstufen zur Verfügung, dieZündgenauigkeit bleibt ebenfalls ver-gleichbar, weil elektrische und nicht-elektrische Zünder pyrotechnischeVerzögerungselemente beinhalten.

Zusätzlich können der Zünd-schlauchzündung noch leichte hand-werkliche und arbeitssicherheitlicheVorteile bescheinigt werden, denktman an die Werkzeugfreiheit und dieoptisch besser wahrnehmbaren grell-farbigen Zündschläuche.

Darüber hinaus bietet die sogenann-te Hybridzündung (s. S. 39) eineZündvariante zum zeitlichen Verset-zen unterschiedlicher Sektionen derSprenganlage, was bei der elektri-schen Zündung nicht ohne zusätzli-chen Aufwand möglich ist (sequentialblasting).

Zeitstufenverzögerung mit Bün-deltechnikDie nichtelektrische Zündung erlaubtverschiedene Arten zur Auslösungdes eigentlichen Zündvorgangs.

Bild 15 zeigt die Bündelzündung mitSprengschnur wie sie als Elementbereits im Bild 1 dargestellt wurde.

Bei der Bündeltechnik werden dieAnzündschläuche der einzelnen Zün-der zu Bündeln von bis zu 20 Stückzusammengefasst und entwedermittels der Leitsprungschnur und ei-ner speziellen Knotenverbindung(Weblein-Steg - Bild 16) oder mit einem

Grundsätze der Anwendung nichtelektrischer Zündtechnik imTunnelbau

Bild 15: Nichtelektrische Zündung im Tunnelvortrieb mit Sprengschnur-Bündelung

Bild 16: Weblein Steg (Schema)

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sogenannten Bündel-Zünder (Bunch-Connector / s. Bild 2) miteinanderverbunden.

Bei der Bündeltechnik mit durchlau-fender Sprengschnur ist unbedingtdarauf zu achten, dass die „leichte”Sprengschnur (≤ 5 g/m) nur im Bündel-punkt Kontakt zu den Zündschläuchenhat und darüber hinaus keine weite-ren Näherungen unter 10 cm erfährt.

Diese Zündanlagen werden über eineSprengschnurschleife, die an einem

gemeinsamen Zünder (Zündsysmbolin Bild 15 unten rechts) mündet, aus-gelöst. Beide Sprengschnurendengetrennt von zwei zeitgleichen Zün-dern zu starten, wäre der nächst hö-here Schritt der Redundanz.

Den Startimpuls zum Initiieren derSprengschnur liefert eine Sprengkap-sel irgend eines Zündsystems. DieVerwendung eines Zündschlauch-zünders würde nur Sinn bei Anwen-dung eines speziellen Zündgerätes

(siehe S. 9 Bild 11) machen und istdeshalb unüblich. Da die Zünd-schnurzündung unter Tage nicht ver-wendet wird, kommt der elektrischeoder elektronische Zünder als Start-zünder zum Einsatz. Üblicherweisewird ein HU-Zünder zum Anregen desnichtelektrischen Tunnelabschlagsverwendet.

Die Bündelzündung mit Bündelzün-der (Bunch Connector) fasst eben-falls jeweils bis zu 20 Zündschläuchezusammen. Allerdings wird jedesSchlauchbündel gesondert mit einemOberflächenverzögerer - im Normalfallgrüner Verzögerer mit Zeit Null - initiiert.

Diese beispielsweise 4 Zündverzöge-rer (bei 4 Bündeln auf der Ortsbrust)müssen entsprechend lange Zünd-schläuche besitzen, die in einen wei-teren Startzünder eingehangen oderdirekt an den auslösenden erstenZünder eines anderen Zündsystemsgebunden werden.

Verschiedene Zündsysteme beinhal-ten diese Bündelzünder als geson-dertes Element. Eine Sprengschnur-schleife kann bei allen nichtelektri-schen Zündsystemen jederzeit auchmanuell gefertigt werden, sofern dieSprengschnur vom Verbinderblockdes Zündverzögerers sicher aufge-nommen wird und deren Sprengkap-sel zur Zündung von Sprengschnurgeeignet und zugelassen ist.

Bei Verwendung von Bündelzündernverändert sich das Anwendungs-schema nach Bild 15 zu der Darstel-lung in Bild 17.

Zeitstufenverzögerung mit Clip-verbindertechnikDer direkte Kontakt zwischen Spreng-schnur und Zündschlauch kann auchfür jeden Zündschlauch einzelnüber einen Clipverbinder (s. Bild 1 aufS. 42) erfolgen.

Bei der Clipverbindermethode wer-den alle Zünder einzeln über einenspeziellen Clipverbinder mit der 5g/m-Leitsprengschnur verbunden.

Diese Verbindungsmethode wird inerster Linie bei Bauwerksprengungenverwendet, steht aber grundsätzlichauch für den Tunnelvortrieb zur Ver-fügung. Der zusätzlich erforderlicheClip muss vorher am Zünder ange-bracht sein. Diese Methode spielt eineeher untergeordnete Rolle, da sieverhältnismäßig zeitaufwendig ist.

Das Prinzip eines Tunnelvortriebs mit derClipverbindermethode zeigt Bild 18.Bild 18: Nichtelektrische Zündung im Tunnelvortrieb mit Clipverbindern

Bild 17: Nichtelektrische Zündung im Tunnelvortrieb mit Bündelzünder

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

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Kombinierte nicht-elektrische Zündungim TunnelbauInterne Kombination von Elemen-ten der Zeitstufenverzögerungund der Oberflächenverzögerung(Hybridzündung mit sektionalerVerzögerung)

Eine besondere Zündvariante, dieaus dem Tunnelbau hervorgegangenist, besteht in der sogenannten Hy-bridzündung, die eine sektionale Ver-zögerung ermöglicht.

Die Hybridzündung baut auf der Bün-delzündermethode auf. Beim Einsatzder Bündel-Zünder (Bunch-Connec-tor) besteht die Möglichkeit die ver-schiedenen Bündel definiert zeitlichgegeneinander zu versetzen, indemdie einzelnen Schlauchbündel mit0, 17, 25, 42, 65 oder 100 ms verzö-gert - nacheinander - initiiert werden(Bild 19). Diese Verzögerung der ein-zelnen Bündel erfolgt durch den Ein-satz der verschiedenen Oberflächen-verzögerer.

Kommen ausschließlich Kurzzeitzün-der zum Einsatz scheint die Anwen-dung der Hybridzündung wenig sinn-voll, da das Versetzen der unter-schiedlichen Sektionen gegeneinan-der im Bereich der möglichen Zünd-abweichungen liegt und somit nurzufällige, wahrscheinlich nicht über-schneidungsfreie Zündsequenzenresultieren.

Stand bei der grundsätzlichen Erläu-terung des Einsatzes der nichtelek-trischen Zündtechnik im Tunnelvor-trieb noch die Aussage, dass die ge-wünschte Verzögerung der einzelnenLadungen ausschließlich durch dieZeitstufe des betreffenden Zünderserreicht wird, so schafft dieses zeitli-che Versetzens der einzelnen Bündeleine Vielzahl weiterer symbolischer„Zeitstufen”, die zur Unterscheidung„Zündstufen” genannt werden sollten.

Der Übergang zur Hybridzündungerfolgt durch die Abstimmung derVorzündung mit den Zündverzöge-rern auf die Bohrlochzündung mit denZündschlauchzündern, so dass einevereinzelte Zündfolge von 125 ms bisbeispielsweise 6.000 ms erreicht wird.Dabei darf der erste Bohrlochzündererst detonieren, wenn alle als Bündel-zünder eingesetzten Oberflächenver-zögerer alle Zündschläuche einesAbschlags initiiert haben. Für eineüberschneidungsfreie Zündfolgemüssen Kurz- und Langzeitzünderkombiniert werden.

Bild 19: Anlage der zeitversetzten Sektionen

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Bild 20: Varianten der Zeitgestaltung bei Anwendung von Bündelzündern anTunnelprofilen am Beispiel der 4-fach-Bündelung

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Mit den Zündverzögerern von 0, 25/42, 65 und 100 ms lassen sich 4Zündgruppen (Sektionen) darstellen,die in sinnvoller Kombination vonKurz- und Langzeitzündern über 100vereinzelte „Zündstufen” ermögli-chen. Die Überschneidungsfreiheitdieser „Zündstufen” ist aber nicht zugarantieren.

In der Anwendung wurden mit demVerfahren der Hybridzündung bereitsbeachtliche Erfolge erzielt.

Bild 20 zeigt in seinen Abstufungenden Übergang von der eigentlichennichtelektrischen Zündung mit vierzeitgleichen Bündelzündern (Varian-te 1) zu möglichen Zündkombinatio-nen.

Geht man davon aus, dass künftig dieeinzelnen Sektionen statt von nicht-elektrischen Zündverzögerern durchelektronische Zünder initiiert werden,lässt sich diese Zündkombinationperfektionieren. Hier werden elektro-nische Bündel-Zünder den Effektbringen, dass die verschiedenen Sek-tionen (1 Sektion mit einem Schlauch-bündel zu je 20 Zünder) der Ortsbrustgleichmäßiger und genauer gegen-einander verzögert werden können,und zwar so exakt, dass sich in ge-wissen Grenzen überschneidungs-freie Zündstufen gestalten lassen. Da-durch lassen sich die Sprengerschüt-terungen entscheidend reduzieren,da die Lademenge/Zündzeitstufe de-finiert verringert wird.

Elektronisch-nichtelektrischekombinierte Zündung

Zukünftig wird - vergleichbar hochent-wickelter Anwendungen im Bereichmoderner Abbruchsprengungen -auch im Tunnelvortrieb verstärkt eineKombination unterschiedlicher Zünd-verfahren zu beobachten sein.

Analysiert man die fehlende Über-schneidungsfreiheit der nichtelektri-schen Hybridzündung im Tunnelbau,ergeben sich durch die elektronischeZündung völlig neue Perspektiven fürdie sektionale Zündung. Es ist bei-spielsweise möglich die 4 Sektionenhoch präzise innerhalb einer (Kurz-zeit-) Zeitstufe zu initiieren. Durch diepyrotechnisch verzögerten Kurzzeit-zünder im Bohrloch sind somit zwarnoch immer keine überschneidungs-freien Zündfolgen garantiert; dieWahrscheinlichkeit für die Über-schneidungsfreiheit gemäß Bild 21wächst jedoch erheblich gegenüberder einfachen nichtelektrischen

Bild 21: Varianten der Zeitgestaltung mit elektronischen Zündern bei Anwen-dung von Bündelzündern am Beispiel der 4-fach-Bündelung

Bild 22: Kombinierte elektronisch-nichtelektrische Zündung im Tunnelvortrieb

Bild 23: Ungleichmäßiges Abspalten des Profils durch ungenaue pyrotechni-sche Zündung

Bild 24: Gleichmäßiges Abspalten des Profils durch hochpräzise elektronischeZündung

Artikel 4 - „Untertägige Anwendung”

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Zündung mit 4-fach-Bündelung vonBild 20 (Variante 1) an.

Die zündtechnisch eleganteste Vari-ante beim sprengtechnischen Tunnel-vortrieb besteht in der elektronischausgelösten nichtelektrischen Zün-dung von Einbruch, Helfern und Er-weiterungsbohrlöchern. Lediglich dieProfilbohrlöcher von Stoss und Firstewerden am Schluss elektronisch ge-nau gezündet.

Das Prinzip einer elektronisch-nicht-elektrischen Zündung zeigt Bild 22.

Das gebirgsschonende Profilspren-gen der Kranzbohrlöcher mit elektro-nischen Zündern hat in der Vergan-genheit bei zahlreichen Projektengezeigt, welches Potential hinsichtlicheiner Reduktion des Mehrausbruchsund dem Erhalt der Eigentragfähig-keit des natürlichen Gewölbes in derKombination der nichtelektrischenund elektronischen Zündtechniksteckt.

Bild 23 veranschaulicht die relativ un-genau detonierenden gleichen Zeit-stufen pyrotechnischer Zeitzünder,während im Bild 24 die hohe Gleich-zeitigkeit elektronischer Zünder dar-gestellt wird.

Ein zeitlich exaktes Zusammenwirkenstark reduzierter Kranzladungen führtzum sicheren Werfen der Vorgabe beimaximaler Schonung des natürlichenGewölbes. Dies hat weiter zur Folge,dass der Bohrlochabstand bei elek-tronisch gezündetem Kranz gegen-über pyrotechnisch verzögerten Zün-

dern erhöht werden kann, was Ein-sparung von Bohrkapazität und meistauch von Sprengmitteln bedeutet.

Eine wesentliche Voraussetzung da-für, dass die aufgezeigten Effekteauch wirksam werden können, stel-len die Gebirgseigenschaften dar.Oberflächennahe, stark klüftige undverwitterte Gesteinsformationen sindweniger für die kombinierte Zündunggeeignet.

Einen Eindruck von der Anwendungder elektronisch-nichtelektrisch kom-binierten Zündung vermittelt Bild 25.Erkennbar ist die durchlaufende 5-g-Sprengschnur mit den Bündelster-nen, sowie die am Kranz verlaufendeBusleitung (Parallelschaltung), ver-bunden mit den Zünderdrähten deselektronischen Zündsystems.

Bewertung der Zündver-fahren im TunnelbauAuf dem Gebiet der Sprengstoffsyste-me haben die vergangenen Jahrezahlreiche Neu- und Weiterentwick-lungen gebracht. Neben den ver-schiedensten Arten patronierterSprengstoffe werden heute auchzahlreiche lose Sprengstoffsystemeangeboten, die sich auf die jeweiligenBetriebsbedingungen optimal ab-stimmen lassen. Es ist nun die Auf-gabe der Sprengtechniker, beson-ders die Zündverfahren für den Tun-nelvortrieb weiterzuentwickeln, damitgegenüber dem maschinellen Vor-trieb auch zukünftig wirtschaftlichsinnvolle und leistungsfähige Alterna-

tiven aus dem Bereich der Spreng-technik verfügbar sind.

Im Bereich des Sprengvortriebs istdie elektrische HU-Zündung wegenihres Verbreitungsgrades, ihrer gerin-gen Kosten und ihrer hohen Lei-stungsfähigkeit weiterhin dominant.

Dagegen ist die reine nichtelektrischeZündung noch eher selten anzutref-fen. Wenn, dann fast ausschließlichin Zeitstufenverzögerung mit der Bün-delmethode.

Die präzise elektronische Zündung er-hält aus Kostengründen nur dann eineChance, wenn es extreme Bedingun-gen zu bewältigen gilt. Ein solcherFall trat beim Rennsteig-Autobahntun-nel ein, als der Jahrzehnte alte Brand-leite-Eisenbahntunnel in geringemAbstand gequert werden musste.

Dagegen rechtfertigt die kombinierteelektronisch-nichtelektrische Zün-dung ihre geringfügig höheren Ko-sten durch die zahlreichen anwen-dungstechnischen Vorteile. Darüberhinaus steht mit dem i-kon Zündernun ein wesentlich weiter entwickel-tes elektronisches Zündsystem zurVerfügung!

In den letzten 10 Jahren hat die Kom-bination der nichtelektrischen und derelektronischen Zündtechnik bei zahl-reichen Tunnel-Projekten bereitsnachgewiesen, welches Potentialbezüglich Profilgenauigkeit, Gebirgs-schonung und Reduktion der Spren-gerschütterungen die kombinierteZündung in sich birgt [2] [3] [4].

Dieser Trend wird durch die rasanteEntwicklung auf dem Gebiet dernichtelektrischen und elektronischenZündtechnik in den kommenden Jah-ren gewiss fortgesetzt.___________________________________Quellen:

[1] Larsson, B. u.a.: Sprengtechnikund Abbauverfahren auf dem Ei-senerzbergwerk Kiruna der LKAB,Schweden, Nobel Hefte 60 (1994),H.2/3, S.47

[2] Petzold,J.: Sprengstoffe undZündmittel für die Anforderungendes Tunnelbaus von heute, NobelHefte 62 (1996), H.1/2, S. 3

[3] Stratmann,M.: Moderne Bohr-und Sprengverfahren beim Vor-trieb des Mitholztunnels, NobelHefte 62 (1996), H.1/2, S. 31

[4] Strasser,C.: Der Einsatz verschie-dener Zündsysteme beim Vortriebdes Rennsteigtunnels, NobelHefte 65 (1999), H.2/3, S. 79

Bild 25: Kombinierte Zündung mit Dynashoc und Dynatronic (Rennsteig-tunnel 1998)

Hammelmann / Vogel „Untertägige Anwendung” - Artikel 4

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AnwendungsgrundsätzeIm Gewerk des Bauwerkssprengensvollzieht sich der Wandel langsamaber spürbar zur nichtelektrischenZündung hin.

Dabei ist die Zünderanzahl wohl einentscheidendes Merkmal. Je größerdie Sprengungen sind, um so längerdauern die Ladearbeiten und um sowesentlicher werden Fremdstromge-fahren. Deshalb sind es insbesonde-re solche Sprengungen, die vomSprengmanagement zunehmend fürnichtelektrische Zündung vorgese-hen werden.

Nichtelektrische Zündung wird beiBauwerkssprengungen fast aus-schließlich in Form der Zeitstufenver-zögerung angewendet. Dabei wirdwegen der räumlichen Ausdehnungdie Clipverbinder-Methode benutzt(Bild 1).

Handwerkliche Einfachheit, unbedeu-tende Gefährdung durch Fremd-strom, größtmöglicher Ausschlussvon Nebenschlusseinflüssen machendie nichtelektrische Zündschlauch-zündung zunehmend interessant fürzu sprengende Bauwerke.

Die kleineren überschaubaren Spren-gungen - wie eine Schorsteinspren-gung mit einer Sprengebene – lassensich homogen mit nichtelektrischerZündung abarbeiten. So werden bei-spielsweise bei einer Schlotspren-gung mit nur einem Sprengmaul dieBohrlöcher der Sprengebene mit jeeinem nichtelektrischen Kurzzeitzün-der der zündplangemäßen Zeitstufeversehen. Danach werden die Zünd-schläuche aller dieser Zünder in eineoder auch mehrere Sprengschnüregemäß Bild 1 eingehangen. MehrereSprengschnüre werden an den En-den zusammengeführt und von bei-den Seiten - also redundant - gezün-det. Führt man bei einer Schornstein-sprengung beide Enden auf der

Anwendung der nichtelektrischenZündung bei BauwerksprengungenErweiterung der Zündmöglichkeiten durch ihre Kombination mitelektronischer Zündung

Rückseite zusammen, so kann imGrenzfall ein einziger elektrischerZünder die Sprengschnurschleifeauslösen. Werden beide Enden derLeitsprengschnur gesondert mit jeeinem Zünder versehen, so müssendiese die gleiche Zeitstufe besitzen.

Zwei Zünder für deine redundanteZündung stellen noch keine kombi-nierte Zündung dar.

Es sind es meist die größeren Spren-gungen, die zu kombinierten Zünd-anlagen führen.

Die kombinierte Zündung stellt zu-nehmend ein zündtechnisches Nor-mativ für Bauwerkssprengungen dar.Da zwei derartige Beispiele behandeltwerden sollen, müssen ein paar Aus-sagen zur kombinierten Zündungvorangestellt werden.

Kombinierte Zündung beiBauwerksprengungenAufwendige und komplizierte Bau-werksprengungen werden zuneh-mend und immer mehr begründetdurch Abbruchstatiker vorbereitet.Wie bei keinem anderen Sprengver-fahren ist ein Sprengberechtigter mit

der Bewertung von statischen undquasistatischen Zuständen beim Ab-bruch naturgemäß überfordert; nichtzuletzt auch weil die künftigen Spreng-objekte immer gigantischere Aus-maße haben werden (200 m langeKraftwerksbauten, Fernsehtürme,300 m hohe Schornsteine, langeBrücken) und das Baumaterial zuneh-mend Stahlbeton ist.

Gleichzeitig entwickeln sich auch dieKenntnisse über das Einsturzverhal-ten von Bauwerken immer mehr aufwissenschaftlich fundierter Basis.

Das führt zu detailierten Vorgaben inSprengkonzepten eines Statikers, dieimmer mehr pfiffige Zündlösungenerfordern.

Zündzeitstaffelungen bis 6 s Gesamt-zündzeit gestatten zwar theoretischhomogene nichtelektrische Zündung,die variierenden Verzögerungsinter-valle von 25 ms bis 500 ms machenaber häufig kombinierte Zündungnotwendig.

Bei Gesamtzündzeiten über 9 s kommtspätestens elektronische i-kon-Zün-dung ins Kalkül; jedoch wegen der

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

Dipl.- Geologe (FH), Ing. Martin HopfeDipl.- Ing.- Päd. Gerd Vogel

Bild 1: Clipverbindermethode

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Kosten eines elektronischen Zündersmuss die Masse der Sprengladungenmit Zündschlauchzündern geladenwerden und nur die Leitsprengschnü-re werden elektronisch gestartet. Esliegt somit eine Arbeitsteilung zwi-schen elektronischer Rahmenzün-dung und nichtelektrischer Arbeits-zündung vor (Bild 2).

Die resultierenden Zündzeiten einersolchen kombinierten Zündung erge-ben sich für jede Sprengladung im-mer additiv aus dem Zeitvorlauf desjeweiligen elektronischen Zündersund den Zündzeiten (= Zeitstufe ×Zündintervall) der in die Leitspreng-schnur eingehangenen Zünd-schlauchzünder.

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

Resultierende Zeitaddition: wenn i-kon 1 = 100 ms und i-kon 2 = 300 ms,dann folgen die rechts formulierten Zündzeiten von125 ms bis 500 ms.

Bild 2: Prinzip einer elektronisch-nichtelektrischen Zündkombination

Anwendung der elektronisch-nichtelektrischen Zündung am Beispielder Schornsteinsprengung Thierbach

Beschreibung desSprengobjektesDas 1971 in Betrieb genommeneBraunkohlenkraftwerk (Bild 3) wurde1999 stillgelegt und zum Abbruchvorgesehen.

Zum Zeitpunkt der Sprengung warendie direkt um den Schornstein befind-lichen Kraftwerksanlagen (z.B. Filter)bereits demontiert. Eine kompletteFallrichtung wäre für den 300 m ho-hen Stahlbetonschornstein möglich

gewesen. Es gab jedoch Gründe(Staub, Sprengerschütterungen, erd-verlegte Leitungen u.a.) für eineSprengfaltung des 300 m - Schorn-steins in mehreren Sprengebenen.

Der Abbruchstatiker Dr. Melzer hatteeine Sprengung mit 4 Sprengebenenim Sprengkonzept festgelegt, die esauch zündtechnisch auszugestaltengalt.

Die Durchführung der Sprengung ob-lag der TVF Thyssen - VEAG Flächen-recycling GmbH. Die konkrete Spreng-verantwortung hatte der Sprengmei-ster Thomas Brode, ein bewährterSprengpraktiker.

Begründung derZündvarianteDie Höhe des Schornsteins war zünd-technisch keine besondere Aufga-benstellung - die Zahl der Spreng-ebenen schon eher.

An dem 300-m-Stahlbeton-Schorn-stein wurden 4 Sprengebenen mitinsgesamt 5 Sprengbereichen ange-ordnet (Bild 4). Eine Besonderheitdieser Sprengung bestand in den 3zeitgleich gezündeten Sprengebenen2, 3 und 4, die mit 1500 ms nach deroberen Sprengebene 1 gezündet wur-den. Damit sollte ein Ankippen desoberen ungesprengten Schlotteilsvon 135 m Länge erreicht werden. Dieunteren zeitgleichen Ebenen dienteneiner verkürzten Falllänge, so dassdas Einsturzverhalten insgesamt ei-ner Kollapssprengung nahe kommt.

Auf Grund des Langzeitcharaktersdes Ladevorganges von 6 Tagen botsich nichtelektrische Zündung an.Jede Sprengebene wurde in sichnichtelektrisch mit Kurzzeitzündernder Zeitstufen 1 - 20 des Zündsy-stems Dynashoc gestaltet. Dabei ka-men Zündschlauchlängen von 1,8 mund 3,6 m und insgesamt 1680 Dy-nashoc-Zünder SP zum Einsatz.

Für die erforderliche Zündzeitausle-gung war eine Form der kombinier-ten Zündung angeraten, weil jedeSprengebene zeitgemäß anzusteu-ern war und andererseits wegen dergroßen räumlichen Entfernung keinedurchgängige Sprengschnur überalle Sprengebenen empfehlenswert

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erschien. Außerdem hätte eine Zeit-gestaltung ausschließlich über nicht-elektrische Zeitzünder bedeutet, dassin der unteren Sprengebene 4 fast 1000Zünder mit derselben Langzeitzünder-Zeitstufe verwendet worden wären.

Deshalb wurde mit dem sprengaus-führenden Unternehmen entschie-den, jede Sprengebene in sich mitnichtelektrischer Zeitstufenverzöge-rung auszurüsten und die Zeitgestal-

Bild 4: Anlage der Sprengebenen am 300-m-Schlot Thierbach

tung der Sprengebenen zueinanderüber das elektronische Zündsystemi-kon zu organisieren.

Damit kam eine elektronisch-nicht-elektrische Zündkombination zumEinsatz, wobei die elektronische Zün-dung als Primärzündung den zeitli-chen Rahmen absteckte und dienichtelektrische Zündschlauchzün-dung als Arbeitszündung in den Bohr-löchern auftrat.

Zündplan und AusführungDer Zündplan unterteilt sich gedank-lich in zwei Elemente:

- Nichtelektrische Zündanlage fürjede Sprengebene

- Elektronischer Rahmenzündkreiszur Zusammenfassung aller Spreng-ebenen.

Gemäß Bild 4 bestand das Spreng-objekt aus 4 Sprengebenen.

Eine Besonderheit im Fußbereichbestand in massiven Einbauten, ei-nem Futtermauerwerk, das die Um-bauung eines Schutzraumes verkör-perte, und mit zu sprengen war. Somitbestand die Sprengebene 4 aus zweiSprengbereichen, dem inneren 4i(Futter, Schutzraum) und dem Schaftals äußerem 4a. Bild 5 macht diesebeiden Sprengbereiche deutlich.

Somit bestand das Sprengobjekt aus4 Sprengebenen aber aus 5 Spreng-bereichen.

Gemäß Bohrreihenanzahl und räum-licher Bedingung wurden in jederSprengebene ein oder zwei Spreng-schnurstränge verlegt, die beiderseitsam Ende zusammengefasst und miteinem zeitgleichen i-kon-Zünder red-undant gezündet wurden.

Nichtelektrische Zündung derSprengebenen

Gemäß Bohrreihenanzahl und räum-licher Bedingung wurden in jederSprengebene ein oder zwei Spreng-schnurstränge verlegt, die beiderseitsam Ende zusammengefasst und mitje einem zeitgleichen i-kon-Zünderredundant ausgelegt.

Im Bild 6 ist das abgewickelte Spreng-maul mit zwei Lagen Sprengschnurdargestellt, in die der nichtelektrischeZünder eines jeden Bohrlochs übereinen Clip eingehangen wurde.

Die Zündanlage einer mittleren Spreng-ebene wird im Bild 7 beschrieben.

Die Darstellung der nichtelektrischenArbeitszündung zeigt Bild 8 mit denin die Leitsprengschnur eingehange-nen Zündschlauchzündern, die ausden mit Purschaum besetzten Bohr-löchern kommen. Bild 9 veranschau-licht eine aus Zündleitungsmaterialhergestellte Zugentlastung für die freihängende Sprengschnur zum Büh-nengeländer.

Die benötigten Zündschlauchzünderfür die eigentlichen Sprengladungen

Bild 3: Kraftwerk Thierbach vor 1999

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

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sind in der Tabelle 1 zusammenge-stellt. Es kamen alle Zeitstufen zumEinsatz.

Die Sprengbereiche der unterenSprengebene 4 unterschieden sichvor allem im Ausmass, denn 60% derZündschlauchzünder wurden in die-sem Teil eingebaut (Bilder 10 und 11).

Der Verlegung der Leitsprengschnurbei der äußeren Sprengzone 4 a kamwegen der etwas späteren Zündungebenfalls große Aufmerksamkeit zu.

Elektronische Rahmenzündung

Kombinierte Zündung kommt dannins Spiel, wenn die Frage zu beant-worten ist: Wie werden die nichtelek-trisch ausgerüsteten fünf Sprengberei-che zu einer Zündanlage verbunden.

Bild 6: Sprengebene mit zweilagiger Leitsprengschnur und redundanteri-kon-Zündung (Seitenansicht / Mantel - abgerollt)

Bild 5: Äußerer und innerer Sprengbereich der Sprengebene 4

Sprengebene 1 = +165 m 2 = +120 m 3 = +75 m 4i = 0 m 4a = 0 m Summe

Zündschlauchlänge 1,8 m 1,8 m 1,8 m 1,8 m 3,6 m

Anzahl Dynashoc-KZZ 198 218 262 367 615 1660 St.

Tabelle 1: Aufwand an nichtelektrischen Zündern.

Insgesamt wurde die Arbeitszündung von 1660 Dynashoc-Kurzzeitzündern realisiert.

Bild 7: Gestaltung der Zündanlage im Bereich einer der oberen Sprengebe-nen (Draufsicht / mit Bühne - schematisch)

Bild 9: Zugentlastung für Spreng-schnur

Bild 8: Fertig geladene obereSprengebene

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

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Zünderstandort Zündplan-Nr. ID-Nr. ZündzeitSprengebene Lage (= Folge des Loggens) am Logger

eingegeben

1 / 165 m Nord 1 / 1 N 0378E2 0 ms1 / 165 m Süd 2 / 1 S 037930 0 ms2 / 120 m Nord 3 / 2 N 0378DF 1500 ms2 / 120 m Süd 4 / 2 S F82CAC 1500 ms3 / 75 m Nord 5 / 3 N 023386 1500 ms3 / 75 m Süd 6 / 3 S 04809A 1500 ms4a / 0 m Nord 7 / 4a N 0480D1 1500 ms4 i / 0 m Nord 8 / 4 i N 023483 1200 ms4a / 0 m Süd 9 / 4a S 047F87 1500 ms4 i / 0 m Süd 10 / 4 i S 037893 1200 ms

Tabelle 2: Daten des elektronischen Teils der Zündanlage

Die rein nichtelektrische Variantedurch Verbindung mit Sprengschnurwurde aus Gründen der Zündsicher-heit abgelehnt.

Damit stand kombinierte Zündung mitprimärer elektrischer oder elektroni-scher Zündung zur Auswahl.

Die Zündkombination wäre auch mitelektrischer Zündung realisierbar ge-wesen. Da für die 5 Sprengbereichenur 10 Startzünder für die Leitspreng-schnüre notwendig waren, erschiendie elektronische Zündung jedochauch wirtschaftlich machbar.

Die elektronische Zündung als Rah-menzündung hat darüber hinaus denVorteil, dass eine „namentliche” Über-wachung der 10 i-kon-Zünder über

Bild 10: Teil der nichtelektrischen Arbeitszündung der Sprengebene 4i (innen)

Bild 11: Teil der nichtelektrischen Arbeitszündung der Sprengebene 4a(außen)

ihre Zünder-Identifikations-Nummernmöglich ist (Tabelle 2).

Wenn auch im vorliegenden Fall keinGebrauch davon gemacht wurde,

besteht in der Möglichkeit, die Zünd-zeiten z.B. in 165 m Höhe - ohne hin-auf steigen zu müssen um den Zün-der zu wechseln - von unten aus zuverändern, ein weiterer Vorteil, dennur diese elektronische Zündung lie-fern kann.

Um mechanisch sicherer zu sein,wurde zwischen den Sprengebenen- also zwischen den Arbeitsbühnenauf 165 m, 120 m und 75 m und bisnach unten - Zwillingszündleitung4DDK anstelle Busleitung verlegt.

Damit mußte auf jeder Sprengebenedie Zündleitung unterbrochen unddurch zweiadrige gelb-blaue Buslei-tung für etwa 1 m überbrückt werden,weil nur in die eigentliche Busleitungdie Klappverbinder der i-kon-Zündereingehangen werden können. DieseKuppelstellen galt es wetterfest zustabilisieren (Bild 12). Weiterhin er-folgte auf jeder Etage ein Wechsel derAntennenleitung von einer Leiter aufdie andere, um so dem Wechseln derSprengmäuler und gleichzeitig dengetrennten Steigleitern zu begegnen(Bild 13).

Weiterhin wurde entschieden, dieSprengzone 4 i um 300 ms vor dereigentlichen Zündzeit der Sprenge-bene 4 zu zünden, was mit elektroni-scher Rahmenzündung problemloseinstellbar ist. Es sollte auch günstig

Bild 12: Wetterfeste Stabilisierungder beiden i-kon-Zünder zurAuslösung der nichtelektri-schen Zündung einerSprengebene

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

47

für den Massenauswurf sein. Außer-dem stellt die statische Röhre nocheinen Splitterschutz dar.

Mit der gewählten Zündvariante konn-ten die bereits 4 Tage vor der Spren-gung installierten 6 Zünder der obe-ren drei Sprengebenen nach Belie-ben individuell kontrolliert werden.Das setzt lediglich eine Ordnungbeim Loggen der Zünder voraus, diefesthält in welcher Reihenfolge dieeinzelnen elektronischen Zünder indie Zünderkette eingebunden wur-den und welche Zünder-Nr. an jedemInitiierungspunkt verwendet wurde(Tabelle 2).

Zur Umsetzung der Zeitvorgaben ausdem Sprengkonzept vom Planungs-büro Dr. Melzer ergab sich nach dereingeloggten Zündanlage der Standgemäß Tabelle 2.

Im Bild 14 ist die elektronische Rah-menzündung veranschaulicht, wobeiaus Übersichtsgründen die nichtelek-trischen Zündbereiche nur alsSprengmäuler dargestellt wurden.Zündplan-Nr. und Ident-Nr. aus Tabel-le 2 wurden im Bild mit erfasst.

Alle 10 i-kon-Zünder wurden in einedurchgehende Busleitung über die

Zünderverbinder in Parallelschaltungeingehangen, die - wie bereits gesagt- zu großen Teilen aus Zündleitungs-material bestand.

Die Zünder 1 bis 6 wurden 4 Tagevorher installiert. Der Logger wurdezur regelmäßigen Funktionskontrolleauf der Baustelle hinterlegt. Einen Tagvor der Sprengung erfolgte das Log-gen der Zünder 7 bis 10 (Tabelle 2).

Sprengung desSchornsteinsDie am Vortag der Sprengung plan-mäßig fertiggestellte Zündanlagewurde gegen Betreten gesichert,denn es bestand - trotz Werksgelän-de mit Zaun und Werkschutz - ein er-heblicher Journalistenandrang fürdieses Sprengobjekt.

Am 19.10.2002 nahte das Ende vom300-m-Schornstein in Thierbach süd-östlich von Leipzig (Bild 15).

Zur Zündung wurde der Logger, aufdem die Sprengung vorbereitet wur-

de, an einen Blaster 400 angeschlos-sen, der schließlich die eigentlicheProgrammierung vornahm und dieelektronische Rahmenzündung aus-löste (Bild 16).

Im Moment der Zündung initiiertendie 10 i-kon-Zünder paarweise – alsoredundant - die 5 Leitsprengschnü-re der 5 Sprengbereiche entspre-chend der programmierten Zündzei-ten gemäß Tabelle 2. Die 5 Spreng-schnüre initiierten ihrerseits die 1660über die Clipverbinder installiertenZündschlauchzünder.

Es kam zum projektierten Ankippendes oberen 135 m hohen Schlottei-les durch Zündung der Sprengebe-ne 1. Um 1500 ms verzögert wurdenalle anderen tiefer liegenden Bereichegesprengt, was zum Kollaps führensollte.

Einige Sprengphasen sind im Bild 17zusammen gestellt:

Bild 13: Befestigte Busleitung ausZündleitungsmaterial

Bild 14: Zündplan der elektronischen Rahmenzündung mit i-kon-Zündsystem

Bild 16: Logger und Blaster inZündstellung

Bild 15: Abschied vom Thierbacher Schornstein

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

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Bild 18: Logger-Report zum Nachweis der realisierten Zündzeiten

Bild 17a - 17g: Phasen der Schorn-steinsprengung

Phase 1: Sprengebene1 hat gezündetPhase 2: übrige Sprengebenen zün-

den 1,5 s späterPhase 3: Sprengfaltung wird sicht-

bar, oberer Schlotteil kaumangekippt

Phase 4: oberer Schlotteil fällt nahe-zu senkrecht

Phase 5: oberer Schlotteil rutscht aufHaufwerk am Reststumpfvorbei

Phase 6: Kegelstumpf verkürzt sichum ca. 25 m, Schaft dar-über bleibt aber stehen

Phase 7: oberer Schlotteil verkürztsich auf ca. 50 m Restlän-ge und lehnt sich am gleichhohen Rest vom unterenSchornstein an

Wenngleich das Haufwerk keine idea-le Lage einnahm, waren Resthöheund Restfestigkeit der beiden Schaft-teile bautechnisch unproblematischzu bewältigen.

Auch wenn die Zündung programm-gemäß abläuft, hängt der Gesamter-folg einer Sprengung immer von an-deren, die Sprengung mitgestalten-den Faktoren ab.

Die kombinierte elektronisch-nicht-elektrische Zündung erfüllte im be-trachteten Fall alle Erwartungen. DerLogger-Report im Bild 18 wurde direktnach der Sprengung ausgedrucktund belegt die tatsächlichen Zündzei-ten aller 10 elektronischen Zünder.

Zündtechnisch war diese Schorn-steinsprengung ein modernes Bei-spiel für das sinnvolle Zusammen-spiel von nichtelektrischer und elek-tronischer Zündung.

a) e)

d)

b) f)

c) g)

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

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Anwendung der elektronisch-nichtelektrischen Zündung amBeispiel der Hochhaussprengung LeondingBeschreibung desSprengobjektesDie Wohnanlage am Harter Plateauin Leonding, einem Vorort von Linz inÖsterreich bestand aus zwei Wohn-hochhäusern und war Anfang der70er Jahre errichtet worden. In bei-den Gebäuden lebten bis zu 2000Menschen in 480 Wohnungen, verteiltüber 20 Stockwerke.

Es handelte sich um zwei, im wesent-lichen baugleiche Stahl-Skelettbau-ten, von je ca. 60 m Höhe, 80 m Län-ge und 15 m Breite mit jeweils 20Geschossen, die sich im Abstand vonca. 90 m seitlich versetzt befinden.

Wegen schlechter Eigenschaften beiWärmedämmung und Schallschutz

waren diese Wohnblöcke zuneh-mend mit sozialen und schließlichkriminellen Problemen behaftet. Soentschloss man sich dem jahrelan-gen sozialen Sprengstoff mit richti-gem Sprengstoff zu Leibe zu rücken- am 13.04.2003 um 14:43 h fielen diebeiden Kolosse, die unterdessen eineArt Wahrzeichen von Linz gewordenwaren.

Jedes Stahlgebäude wird von einem2-geschossigen Stahlbeton-Kellergetragen. Über seine Länge ist dasGebäude in 3 gleichgroße Segmen-te durch eine Fuge geteilt, die durchzwei mittels Schaumstoff getrennteStahlbetonwände i.S.v. Brandschutz-mauern gestaltet waren. Somit be-stand jedes Gebäude - wie Bild 19zeigt - aus 3 bautechnisch selbstän-digen Teilen, die mit Nord, Mitte undSüd bezeichnet werden. Jedes Teilkann rechtwinklig zur Gebäudelängs-

achse heraus gekippt werden. We-gen problematischer Umgebungmusste davon variantenreich Ge-brauch gemacht werden.

Jedes Haus ist am Nord- und Süden-de mit einem Stahlbeton-Treppen-turm versehen. Der Mittelbau ist je-weils durch Fahrstuhlschächte ausStahlbeton versteift.

Beide Objekte werden durch ihreHausnummern Haidfeldstraße 7 und9 unterschieden.

Den Auftrag für diese exponierte Bau-werkssprengung erhielt die ThüringerSprenggesellschaft mbH von derösterreichischen Arge. Mit dem Ab-bruchprojekt wurde das Planungsbü-ro Dr. Melzer in Dresden beauftragt.

Bild 19: Übersicht zum Sprengobjekt Harter Plateau in Leonding

Der Verfasser - Sprengingenieur beiOrica Germany - erarbeitete und be-treute vor Ort dieses Großprojektzündtechnisch.

Insbesondere aus zündtechnischerSicht erfolgt die weitere Behandlungdieser Abbruchsprengung.

Begründung derZündvariantePrinzip und Bedeutung dergewählten Zündung

Wegen der hohen Zünderzahl, nichtauszuschließenden Gewittern i.V.m.den Langzeitladearbeiten, möglicherNebenschlussgefährdungen durchStahl und Stahlbeton und wegen deshohen Sicherheitsstandards des elek-tronischen i-kon-Zündsystems wurdeeine Zündkombination mit elektro-nisch-nichtelektrischer Zündung rea-lisiert.

Der Zündplan beruhte auf kombinier-ter Zündung von elektronischer Zün-dung (System i-kon) als Rahmenzün-dung und nichtelektrischer Zündungin Zeitstufenverzögerung (SystemDynashoc) als Arbeitszündung. ImUnterschied zu dem vorher beschrie-benen Beispiel wurden die elektroni-schen Zünder jedoch nicht aus-schließlich zur Rahmenzündung ver-wendet, sondern teilweise auch alsArbeitszünder, also direkt zur Zündungvon Sprengladungen, eingesetzt. InAnlehnung an Bild 2 zeigt Bild 20 die

Bild 20: Angepasste Variante der elektronisch-nichtelektrischen Zünd-kombination

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

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Objektteil Sprengebene 1 Sprengebene 2 Richtung der Sprengebenen

7 N - - 4. Geschoss 5. Geschoss Einfache Fallrichtung

7 M Tiefkeller Keller 4. Geschoss 5. Geschoss ungleich verkürzte Fallrichtung

7 S Tiefkeller Keller 4. Geschoss 5. Geschoss ungleich verkürzte Fallrichtung

9 N Tiefkeller Keller 2. Geschoss 3. Geschoss gleich Einfache Fallrichtung

9 M Tiefkeller Keller 4. Geschoss 5. Geschoss ungleich verkürzte Fallrichtung

9 S Tiefkeller Keller 4. Geschoss 5. Geschoss ungleich verkürzte Fallrichtung

Tabelle 3: Struktur der Sprengebenen

kombinierte elektronisch-nichtelektri-sche Zündung in der dem Sprengob-jekt angepassten Variante.

Alle Dynashoc-Kurzzeitzünder wur-den gruppenweise über mehrere 5g-Sprengschnüre initiiert, die jeweilsredundant durch elektronische i-kon-Zünder ausgelöst worden sind.

Zum Einsatz kamen elektronische i-kon-Zünder von Orica, die in Öster-reich bereits zugelassen sind(BMWA-ZEIC-002-DE).

Die verwendeten nichtelektrischenZündschlauchzünder waren Dyna-shoc-Kurzzeitzünder SP mit Clip vonOrica, ebenfalls mit österreichischerZulassung (BMWA-ZNE-004-DE).

Andere nichtelektrische Zündsyste-me hätten diese Aufgabe sinngemäßübernehmen können.

Zündtechnisch bedeutsam war durch-aus, dass es 2 Sprengebenen gab(Tabelle 3). Die unterste im Tiefkellerund Keller war ausschließlich imStahlbeton angesiedelt. Dagegen wardie obere im 4. und 5. Geschoss (beiObjektteil 9 N im 2. und 3. Geschoss)gemischt aus Stahl und Stahlbetonverteilt.

Die nichtelektrische Zündung stelltdie meisten Zünder zum Auslösen derSprengladungen, weshalb man sieals Arbeitszündung bezeichnen kann:

- alle Bohrlochsprengladungen imStahlbeton (Bild 21a und 21b),

- alle angelegten Schneidladungenan Stahlstützen, die nur in einemGeschoss zu sprengen waren(Bild 22).

Lediglich die Stahlstützen, die wegender Maulgröße über 2 Geschossegesprengt werden mussten, wurdenin jedem Geschoss elektronisch di-rekt gezündet (Bild 23).

Diese Projektanpassung während derRealisierungsphase profitierte vonder Flexibilität der i-kon-Zündung, dieeine Zündzeiteinstellung für jedenZünder im Bereich von 0 ms - 15000ms gestattet. So war es kein Problem,die eigentlich für die NEZ vorgesehe-nen Zeitstufen elektronisch zu gestal-ten, vielmehr noch konnten - wegender zu erwartenden Detonations-schläge mehrerer gleicher Zeitstufenfür die Linearcutter-Schneidladungen- die elektronischen Zündzeiten be-wusst 10 ms neben die jeweiligen

Zeitstufenzeiten der nichtelektrischenZünder gesetzt werden, mit der Hoff-nung, die Schallwellen günstig zubeeinflussen.

Die hohe Verantwortung des Zünd-systems für die Gesamtsprengungbestand im wesentlichen darin:

- Kompliziertheitsgrad durch kombi-nierte Zündung - spezielles Zünd-management erforderlich (z.B. Ein-zelverantwortung für Zündanlagedurch Spezialisten)

- Gefahr der Fallrichtungsänderungbei Ausfall einer Sprengebene miterheblichen FolgenBilder 21a - 21b: Nichtelektrische Zündung im Bereich der Tiefkeller

Bild 22: Dynashoc-Zünder SP mitSprengschnurverteilung anStahlstütze bei doppelterSchneidladungsanlegung(Linearcutter)

Bild 23: i-kon-Zünder mit Spreng-schnurverteilung an Stahl-stütze bei einfacher Schneid-ladungsanlegung

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

51

- Benachbarte Sprengladungen mitwesentlichem Zeitunterschied(9 N 9 M)

- freiliegende angelegte Ladungenmit Schleuderwirkungen und resul-tierender Gefahr der Beschädi-gung später folgender Zündele-mente, insbesondere wegen feh-lender Zwischenwände in den ent-kernten Stahlgeschossen.

Zündplan und AusführungDer Zündplan besteht sprengtech-nisch aus 5 Elementen mit Bedeu-tung für die Zündung:

- Nichtelektrische Zündung allerunteren Sprengebenen (Tiefkeller,Keller) im Stahlbeton,

- Nichtelektrische Zündung für dieoberen Sprengebenen (4.+ 5.Geschoss) im Stahlbeton,

- Nichtelektrische Zündung für dienur im 4. Geschoss gesprengtenStahlstützen,

- Elektronische Rahmenzündung fürdie zusammen gefaßten nichtelek-trischen Sprengebenen,

- Elektronische Zündung für die im4.+ 5. Geschoss gesprengtenStahlstützen.

Im Einzelnen wird diese kombinierteZündung in zwei Teilen (elektronischund nichtelektrisch) beschrieben.

Elektronischer Rahmenzündplan

Beide Häuser 7 und 9 waren unabhän-gige Sprengobjekte, die aus organisa-torischen Gründen in einer Spreng-ung niedergebracht werden sollten.

Jedes Gebäude (außer Haus 7 N)verfügte über 2 Sprengebenen, diesich wegen der erforderlichenSprengmaulgröße über 2 Geschos-se erstreckten. Ihre Lage in den6 Objekteilen war gemäß Tabelle 3strukturiert:

Die Hauptsprengbereiche in den ge-genläufig angebrachten Sprengmäu-lern, bestanden im Tiefkeller und im4. Geschoss. Die anderen BereicheKeller und 5. Geschoss waren unter-stützend zur Vergrößerung desSprengmaules angeordnet. Eine Aus-nahme dazu bildete 9 N, weil dieserObjektteil als einziger in Gebäude-längsachse fallen musste und somitauf das Haufwerk von 9 M und 9 Sstürzte.

Im Keller und Tiefkeller gab es aus-schließlich Stahlbetonwände und-stützen zu sprengen (Bild 21).

Die Sprengebene 1 im Haus 7 Nmusste wegen kritischer Umge-bungslage (Gasleitung) entfallen, sodass dieses Gebäudeteil durch dasfehlende zweite Sprengmaul nichtverkürzt fallen konnte.

Die Zündzeiten ergaben sich aus demSprengkonzept des Baustatikers Dr.Melzer und sind in Tabelle 4 zusam-men gestellt. Alles was zündtechnischüber eine Leitsprengschnur 5 g/m zu-sammen gefaßt wurde, erhält dabei imweiteren die Bezeichnung „Zündlinie”.

Nachdem entschieden wurde, dieZündzeit der unteren Sprengebene 1im gesamten Haus 9 einheitlich aus-zulegen, standen schließlich 9 Zünd-linien fest, wozu bei redundanter Zün-dung 18 elektronische Zünder ge-braucht wurden.

Die Basiszündzeiten zwischen denSprengebenen wurden von anfangs3 s Abstand auf letztendlich 2,5 sAbstand durch den Statiker verän-dert, was sich bei der Sprengung alsrichtig erwiesen hat. Eine solche Zeit-änderung einige Stunden vor derSprengung ist bei der Verwendungvon elektronischen i-kon-Zündernmöglich, vorausgesetzt, die Log-Nummern der betroffenen Zündersind zweifelsfrei bekannt.

Bei elektrischer Rahmenzündunghätten andere Zünder mit den ebenanderen Zeitstufen vor Ort gebrachtund ausgetauscht werden müssen!

Das Auftrennen der Zündlinie VII für dieGeschosse 2 und 3 in VII a und VII berhöhte die Zündsicherheit und konn-te zusätzlich erfolgen, weil am Endediese beiden elektronischen Reserve-Zünder zur Verfügung standen.

Nach Kenntnis der Zündlinien und derelektronisch zu sprengenden Stahl-stützen konnte der Rahmenzündplanfertiggestellt werden. Es kamen ins-

gesamt 90 i-kon-Zünder zum Einsatz,davon 18 Stück für die Zündlinien, alsozum Starten der 9 Leitsprengschnüreund 72 Stück für die je 18 Stahlstüt-zen in beiden Häusern, die in jeweils2 Geschossen zu zünden waren.

In zwei Übersichten werden die objekt-konkreten Zünderlisten für Haus 7(Tabelle 5) und Haus 9 (Tabelle 6) mitihren Standorten und Zündparame-tern aufgezeigt.

Einer übersichtlichen und sparsamenVerlegung der Busleitung wurde ent-sprochen, indem die i-kon-Zündersowohl mit 6 m als auch mit 30 mZünderdraht zur Verfügung standen.Damit waren alle Initiierungsstellenproblemlos an die Busleitung heranzu führen.

Die elektronische Rahmenzündungerfolgte in Parallelschaltung, diedurch Verwendung von zweiadrigerBusleitung i.V.m. den Klappverbin-dern zwangsläufig hergestellt wird.

Zur Verbindung beider Objekte wareine ca. 80 m lange Kupfer-Zündlei-tung in einem vorhandenen Kanaldurch die Straße zu verlegen, die dieFunktion der Busleitung übernahm.

Alle Zündlinien beider Häuser wurdenüber eine Busleitung zu einem elek-tronischen Zündkreis zusammen ge-fasst, so dass mit einem Zündvor-gang über den Blaster und einen Log-ger die gesamte Sprengung beiderGebäude erfolgen konnte (Bild 24).

Vorher mussten jedoch die Zündlini-en in den entsprechenden Sprenge-benen mit nichtelektrischer Zündungrealisiert werden.

Nichtelektrische Gestaltung derSprengebenen

Grundsatz der zeitlichen Gestaltungwar es gewesen, dass in allen Spreng-ebenen eine zeitgleiche Anregung

Haus Zünd- Objektteil Nord Objektteil Mitte Objektteil Süd Zünd-linien zeit

7 I 7 N - 4.+5.Geschoss 7 M - 4.+5.Geschoss 7 S - 4.+5.Geschoss 0 s

7 I* 7 N - 4.+5.Geschoss 7 M - 4.+5.Geschoss 7 S - 4.+5.Geschoss (15 ms)

7 II 7 M – Tiefkeller 7 S – Tiefkeller 2,5 s

7 III 7 M - Keller 7 S – Keller 2,5 s

9 IV 9 M - 4.+5.Geschoss 9 S - 4.+5.Geschoss 3,0 s

9 V 9 N - Tiefkeller 9 M - Tiefkeller 9 S - Tiefkeller 5,5 s

9 VI 9 N - Keller 9 M - Keller 7 S - Keller 5,5 s

9 VII a 9 N – 2. Geschoss 5,5 s

9 VII b 9 N – 3. Geschoss 5,5 s

∑ 9 = 18 i-kon-Zünder

Erläuterung: I* = Redundante Sprengschnur (Zusatz-Leitschnur mit “Beipass”-Funktion)

Tabelle 4: Zündlinien

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aller nichtelektrischen Zünder erfolg-te. Damit kam die nichtelektrischeZündung in der Variante der Zeitstu-fenverzögerung zum Einsatz.

Wegen der außen angelegtenSchneid-Sprengladungen musstendie Zünder an den Stahlträgern im-mer zuerst zünden und die Schleu-derwirkung verursachenden Bohr-lochladungen zuletzt. Deshalb wur-den in der oberen Sprengebene dieStahlbetontrennwände sowie dieTreppenhausbereiche und die immittleren Teil befindlichen Fahrstuhl-bereiche mit hohen Zeitstufen, häu-fig mit 19 und 20 versehen.

Insgesamt und vor allem im Stahlbe-tonbereich der Keller kamen jeweilsder gesamte KZZ-Zeitstufensatz zumEinsatz. Die Zeitstufenverteilung istschematisch in Bild 25 am Beispielder oberen Sprengebene 2 vonHaus 7 beschrieben.

Dabei sind die äußeren Stahlträgerohne Zeitstufe erkennbar, die wegender Sprengung über 2 Geschosse imelektronischen Rahmenzündkreis er-faßt worden (Tabelle 5).

Die nur in einem Geschoss zu spren-genden Stahlträger wurden (Bild 25),verteilt über eine Sprengebene, zwei-mal zeitgleich nichtelektrisch gezün-det, wobei diese Schneidladungen

jeweils räumlich entfernt angeordnetwaren (z.B. Zeitstufe 8) bzw. massi-ve Trennung durch Bauwerk vorlag(z.B. Zeitstufe 16), mit dem Ziel, eineSchalldrucküberlagerung an einemUmgebungspunkt weitgehend zuvermeiden. Mehrere Schneidladun-gen an einem Stahlträger wurdengrundsätzlich mit nur einem Zünderbelegt (Bilder 22 und 23) - alle weite-ren waren durch Zündübertragungmit Sprengschnur verbunden. Stahl-träger, die in übereinander liegendenGeschossen mehrfach zu sprengenwaren, wurden mit 2 zeitgleichen i-kon-Zündern (Tabellen 5 und 6) verse-hen.

Zur Überbrückung aller räumlichenAusdehnungen wurden Dynashoc-

Kurzzeitzünder mit entsprechendenZündschlauchlängen verwendet.

Der gesamte Zündmittelbedarf für dienichtelektrische Arbeitszündung er-gibt sich aus Tabelle 7 für Haus 7 undaus Tabelle 8 für Haus 9. Die kalku-lierte Menge an nichtelektrischenZündern verschiedener Schlauchlän-gen und Zeitstufen beträgt somit 1790Stück. Diese Tabellen beinhalten auchdie notwendige Menge an 5-g/m-Sprengschnur für die aufzubauendenZündlinien, die 1320 m beträgt.

Die 5-g-Sprengschnur zur Auslösungder nichtelektrischen Zünder ist dasentscheidende Element eines sol-chen Zündsystems und mit größterSorgfalt zu verlegen.

Bild 25: Zeitstufenverteilung der nichtelektrischen Zünder in einer obererenSprengebene (4. Geschoss Haus 7)

Bild 24: Gesamtzündplan der Sprengung Leonding

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

53

Wegen nicht auszuschließender Be-einflussung zwischen den um 2,5 szeitverzögerten oberen Sprengberei-chen 9 M und 9 N bei gleicher Hö-henlage wurde die Sprengebene 2 in9 N von den Geschossen 4 und 5 indie Geschosse 2 und 3 verlegt.

Aspekte der Zündsicherheit beider Durchführung

Eine solche kombinierte Zündungerfordert Wissen und Können sowohlbezüglich der nichtelektrischen wieauch der elektronischen Zündung.

Während verschiedene nichtelektri-sche Zündsysteme sich sehr ähneln,muss das Know how der elektroni-schen Zündung individuell einge-bracht werden.

Auf den allgemeinen Umgang mitZündschlauchzündern im Hinblick

auf eine Zündgarantie wird an dieserStelle nicht eingangen.Es sollen lediglich ein paar spezifische,die Zündsicherheit über das bisherbekannte Mass hinaus beeinflussen-de Maßnahmen benannt werden.

Bei der Verlegung der Zündanlagewar wegen der ausgebrochenenWände auf hohe Windbelastung imSprengobjekt zu achten. Scheuerst-ellen zwischen Zündschläuchen undSprengobjekt (Betonkanten etc.) soll-ten wegen der langen Ladezeit ver-mieden werden.Die Sprengschnur hat die Aufgabeder Zündübertragung vom elektroni-schen Zünder zum nichtelektrischenZünder. Sie ist besonders schonendzu behandeln und weitgehend ge-schützt sowie schlingenfrei, evtl. hän-

gend zu verlegen. Es ist ausschließ-lich visuelle Kontrolle gegeben, dieunbedingt wahrzunehmen ist.

Alle Sprengschnüre wurden beidsei-tig, also redundant mit je 1 i-kon-Zün-der der Zündzeiten nach den Tabel-len 5 und 6 justiert.

Wegen der angestrebten maximalenZündsicherheit und der nur einfachenSprengebene im Haus 7 N wurde dieZündlinie I mit einer 2. Leitspreng-schnur (I*) redundant, sozusagen miteinem Beipass, ausgelegt. Eine wohlbisher einmalige zündtechnischeMaßnahme, die auch wegen möglicherZündbeeinflussungen nicht Standardwerden sollte. Es war der „Hosenträ-ger” zum „Gürtel”! Weitere 2 i-kon-Zünder und 100 m 5-g-Sprengschnurwaren das dem Ausführungsteam

Zünderliste i-kon - Rahmenzündung / Haus Nr. 7Objektteil Logg- Zeitparameter Initialort Bemer-

folge Zeitvorlauf Zeitstufe/Zeit Zündzeit Zündlinie Stahl- kungms -- / ms ms stütze

7 N / 4G 1 0 ~11 / 285 285 X7 N / 5G 2 0 ~11 / 285 285 X7 N / 4G 3 0 ~ 7 / 185 185 X7 N / 5G 4 0 ~ 7 / 185 185 X7 N / 4G 5 0 ~ 3 / 85 85 X7 N / 5G 6 0 ~ 3 / 85 85 X7 N / 4G 7 0 ~ 1 / 35 35 X7 N / 5G 8 0 ~ 1 / 35 35 X7 N / 4G 9 0 ~ 5 / 135 135 X7 N / 5G 10 0 ~ 5 / 135 135 X7 N / 4G 11 0 ~ 9 / 235 235 X7 N / 5G 12 0 ~ 9 / 235 235 X7 N / 4G 13 0 ~ 13 / 335 335 X7 N / 5G 14 0 ~ 13 / 335 335 X

7 M / 4G 15 0 ~ 17 / 435 435 X7 M / 5G 16 0 ~ 17 / 435 435 X7 M / 4G 17 0 ~ 15 / 385 385 X7 M / 5G 18 0 ~ 15 / 385 385 X7 M / 4G 19 0 15 / 375 375 X7 M / 5G 20 0 15 / 375 375 X7 M / 4G 21 0 17 / 425 425 X7 M / 5G 22 0 17 / 425 425 X

7 S / 4G 23 0 ~ 13 / 335 335 X7 S / 5G 24 0 ~ 13 / 335 335 X7 S / 4G 25 0 ~ 9 / 235 235 X7 S / 5G 26 0 ~ 9 / 235 235 X7 S / 4G 27 0 ~ 5 / 135 135 X7 S / 5G 28 0 ~ 5 / 135 135 X7 S / 4G 29 0 ~ 1 / 35 35 X7 S / 5G 30 0 ~ 1 / 35 35 X7 S / 4G 31 0 ~ 3 / 85 85 X7 S / 5G 32 0 ~ 3 / 85 85 X7 S / 4G 33 0 ~ 7 / 185 185 X7 S / 5G 34 0 ~ 7 / 185 185 X7 S / 4G 35 0 ~ 11 / 285 285 X7 S / 5G 36 0 ~ 11 / 285 285 X

7 S / 4 37 0 0 I → 407 S / TK 38 2500 2500 II → 877 S / K 39 2500 2500 III → 887 N / 4 40 0 0 I → 37

nach Haus9 installiert

7 S / 4 - Beipass 85 15 15 I* zusätzlicheLeitschnur

7 S / 4 - Beipass 86 15 15 I* zur Zünd-sicherheit

7 N / TK 87 2500 2500 II → 387 N / K 88 2500 2500 III → 39

Tabelle 5: Liste der elektronischen Zünder im Haus 7

Zünderliste i-kon - Rahmenzündung / Haus Nr. 9Objektteil Logg- Zeitparameter Initialort Bemer-

folge Zeitvorlauf Zeitstufe/Zeit Zündzeit Zündlinie Stahl- kungms -- / ms ms stütze

9 N / K 41 5500 5500 VI → 829 N / 2G ost 42 5500 5500 VII a9 N / 2G west 43 5500 5500 VII a

9 N / 2G 44 5500 4 / 100 5600 X9 N / 3G 45 5500 4 / 100 5600 X9 N / 2G 46 5500 2 / 50 5550 X9 N / 3G 47 5500 2 / 50 5550 X9 N / 2G 48 5500 1 / 25 5525 X9 N / 3G 49 5500 1 / 25 5525 X9 N / 2G 50 5500 3 / 75 5575 X9 N / 3G 51 5500 3 / 75 5575 X

9 M / 4G 52 3000 3000 IV → 819 M / 4G 53 3000 13 / 325 3325 X9 M / 5G 54 3000 13 / 325 3325 X9 M / 4G 55 3000 9 / 225 3225 X9 M / 5G 56 3000 9 / 225 3225 X9 M / 4G 57 3000 5 / 125 3125 X9 M / 5G 58 3000 5 / 125 3125 X9 M / 4G 59 3000 1 / 25 3025 X9 M / 5G 60 3000 1 / 25 3025 X9 M / 4G 61 3000 3 / 75 3075 X9 M / 5G 62 3000 3 / 75 3075 X9 M / 4G 63 3000 7 / 175 3175 X9 M / 5G 64 3000 7 / 175 3175 X9 M / 4G 65 3000 11 / 275 3275 X9 M / 5G 66 3000 11 / 275 3275 X

9 S / 4G 67 3000 ~13 / 335 3335 X9 S / 5G 68 3000 ~13 / 335 3335 X9 S / 4G 69 3000 ~ 9 / 235 3235 X9 S / 5G 70 3000 ~ 9 / 235 3235 X9 S / 4G 71 3000 ~ 5 / 135 3135 X9 S / 5G 72 3000 ~ 5 / 135 3135 X9 S / 4G 73 3000 ~ 1 / 35 3035 X9 S / 5G 74 3000 ~ 1 / 35 3035 X9 S / 4G 75 3000 ~ 3 / 85 3085 X9 S / 5G 76 3000 ~ 3 / 85 3085 X9 S / 4G 77 3000 ~ 7 / 185 3185 X9 S / 5G 78 3000 ~ 7 / 185 3185 X9 S / 4G 79 3000 ~ 11 / 285 3285 X9 S / 5G 80 3000 ~ 11 / 285 3285 X

9 S / 4G 81 3000 3000 IV → 52

9 S / K 82 5500 5500 VI → 419 S / TK Schleife 83 5500 5500 V9 S / TK Schleife 84 5500 5500 V

85 s. Haus 786 s. Haus 787 s. Haus 788 s. Haus 7

9 N / 3G ost 89 5500 5500 VII b9 N / 3G west 90 5500 5500 VII b

Tabelle 6: Liste der elektronischen Zünder im Haus 9

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

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wert. Die gelbe Farbe der Multiclip-Verbinder war zur optischen Unter-scheidung willkommen (Bild 26).

Nach Verlegen der Sprengschnüresollten keine Besucher (Presse etc.)mehr das Objekt betreten. Wegen derMassenwirksamkeit dieser Spren-gung gab es gerade in diesem Punktein paar Probleme. Nach Abschlussaller Sprengvorbereitungen musstenunbedingt noch Werbemittel ange-bracht werden und dabei wegen derdemontierten Treppen die wichtigsteSprengebene in Geschoss 4 gekreuztwerden ... Darüber hinaus gab eszwangsläufig Stellen im Objekt, andenen das Sprengteam selbst mehr-fach die im Betonstaub ausgelegteund nicht immer gut erkennbare dün-ne Sprengschnur arbeitsbedingtkreuzen musste.

Dieser Gefährdung der nicht prüfba-ren Sprengschnur Rechnung tra-gend, wurden ganz simple die gefähr-deten Bereiche kurz vor der Spren-gung mit einem Stück frischerSprengschnur gedoubelt (Bild 27).

Gebäudesprengung auszündtechnischer SichtWie unterdessen hinreichend bekanntist, hat diese kombinierte elektronisch-nichtelektrische Zündung fehlerfreifunktioniert, denn die Sprengung ver-lief logistisch, sicherheitlich und auchsprengtechnisch hervorragend.

Darüber hinaus muss dem österrei-chischen Auftraggeber eine verständ-

nisvolle und schöpferische Zusam-menarbeit bescheinigt werden, dievon einem hohen Sicherheitsstan-dard getragen wurde.

Zwei kleine Geräte (Bild 28) - der blaueLogger und der rote Blaster - ent-schieden in Sekunden über das Aus-lösen von insgesamt 90 i-kon-Zün-dern und indirekt ca. 1800 nichtelek-trischen Dynashoc-Kurzzeitzündern.

Ein Bilderbuch-Kollaps beider Hoch-häuser entschädigte für die ange-spannten Stunden auch bei der Vor-bereitung dieser aufwendigen Zün-dung ...

Nach der Sprengung wurde der Re-port des Blasters sowie der Logger-Report ausgedruckt.

Der Blasterausdruck weist aus, dass90 i-kon-Zünder fehlerfrei gezündetwurden.

Der i-kon-Bestand im Zündkreis be-trug nach Tabelle 5 und 6 insgesamt90 Stück. Dies weist der Logger-Report nach (Bild 29). Die Nummerder Logg-Reihenfolge, die ID-Nr. desZünders, die tatsächliche Zündzeitund die Statusaussage über die ein-wandfreie Programmierung werdenvom Logger-Report ausgewiesen

Tabelle 7: Bedarf an nichtelektrischen Zündern undLeitsprengschnur für Haus 7 Tabelle 8: Bedarf an nichtelektrischen Zündern und

Leitsprengschnur für Haus 9

Bild 26b: Hängende redundanteLeitsprengschnur

Bild 26: Zündsicherheit durchredundante nichtelektri-sche Zündung mit„Beipass”

Bild 26a: Doppelte Leitspreng-schnur 5 g/m

Artikel 5 - „Bauwerksprengungen”

55

Bild 28: Blaster und Logger zündfertig

und wurden auch bei dieser Groß-sprengung zum Nachweis festge-halten.

Eine Beweiskraft wie sie das i-kon-Zündsystem gestattet, liefert kein an-deres.

Einige Phasen der Sprengung lassenweitgehend den projektgemäßen Ver-lauf des geordneten Einsturzes er-kennen (Bild 30).

Wenngleich die Zündung bei diesemBeispiel durchaus einen bemerkens-werten Anteil am Gesamterfolg hat-te, muss abschließend die hervorra-gende Teamarbeit des sprengausfüh-renden Unternehmens und der öster-reichischen Partner wie auch die ge-niale gedankliche wie rechnerischunterlegte Sprengplanung von Dr.Melzer betont werden.

Bild 29: Nachweis der elektronischen Zündzeiten (Logger-Report)

Das -System konnte in Kombination mit Zündschlauchzün-dung folgende hervorragende Eigenschaften für eine derartige exponierteBauwerkssprengung in den Blickpunkt rücken:

- Ideale Kombinierfähigkeit mit nichtelektrischer Zündung- Vorteil beliebig einstellbarer Zündzeiten (Imitation jeder Zeitstufe möglich)- Größere Zündzeiten als bei anderen Zündarten (wurde bei Realisierung

dieses Objektes durch kürzeres Zeitregime nicht genutzt)- Fast keine Fremdstromproblematik und dennoch Messbarkeit im elektro-

nischen Teil der Zündanlage- Ständige Überwachung des großflächigen Rahmenzündkreises bei quan-

tifizierter Aussage für jeden i-kon-Zünder- Kurzfristig mögliche Zeitkorrekturen im Rahmenzündkreis (bei elektrischer

Zündung würde dies Zünderaustausch erfordern, was teilweise praktischnicht mehr machbar erscheint)

- Protokollarischer Nachweis des Zündregimes (Logger- und Blaster-Report).

Bild 27: Zündsicherheit durchverdoppelte Leitspreng-schnur

Hopfe / Vogel „Bauwerksprengungen” - Artikel 5

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Artikel 5 - „Bauwerksprengungen” Hopfe / Vogel

AusblickDas vorliegende Nobel-Heft be-schreibt ausführlich Wirkprinzip,Komponenten und Anwendungsbei-spiele aus allen Bereichen der ge-werblichen Sprengtechnik mit nicht-elektrischer Zündtechnik.

Nach 30 Jahren internationaler und10 Jahren nationaler Erfahrungen mitder nichtelektrischen Zündtechnikwird so ein umfassendes Bild überderen Eigenschaften und Möglichkei-ten gegeben.

Nicht ohne Grund wurde dieser Zeit-punkt für ein solches Themenheft ge-wählt. Nach nunmehr 10 Jahren erfolg-reicher Anwendung des Dynashoc-Systems in der gewerblichen Spreng-technik erfolgt Ende 2004 die Ab-lösung durch das nichtelektrischeORICA-Zündsystem EXEL. Diesesglobal eingesetzte EXEL-Zündsystemstellt die konsequente Umsetzungder weltweiten Erfahrungen ORICA´s

im Bereich der Entwicklung, Produk-tion und Anwendung modernsterZündtechnik dar. Ab diesem Zeit-punkt werden in Troisdorf zahlreichenichtelektrische Komponenten fürden nationalen und internationalenMarkt produziert. Insbesondere diehochwertige Pyrotechnik und dieneuentwickelte Verbindertechnik stel-len die Grundlage eines Qualitätspro-duktes für zahlreiche sprengtechni-sche Anforderungen dar.

Das nichtelektrischeZündsystem „EXEL”Für den Anwender des EXEL-Zündsy-stems werden sich im Vergleich zumDynashoc-Zündsystem keine grund-sätzlichen Änderungen ergeben. Dabeide Zündsysteme mit dem gleichenORICA Anzündschlauch arbeiten, dür-fen während der Umstellungsphaseauch beide Systeme in einer Zündan-lage gemeinsam verwendet werden.

Auch beim EXEL-Zündsystem werdendie beiden weiteren Hauptkomponen-

Bild 30: Phasen der Hochhaussprengung am Harter Plateau in Leonding

ten Zündverzögerer und sprengkräf-tige Zünder zum Einsatz kommen.

Zur besseren, visuellen Unterscheidungdieser Hauptelemente auf der Spreng-anlage werden in Zukunft aber zweiunterschiedliche Schlauchfarben ver-wendet. Grün für die Zündverzöge-rer und gelb für die Sprengzünder.

Bild 1: EXEL Systemübersicht

Dipl.- Ing. Dirk GrotheDr.- Ing. Frank Hammelmann

Ein Beitrag von:

Artikel 6 - „Ausblick” Grothe / Hammelmann

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Grothe / Hammelmann „Ausblick” - Artikel 6

Bei den Sprengzündern ist eine wei-tere Unterscheidung zu machen zwi-schen den einfachen Sprengzündern(verfügbar in Kurz- und Langzeit) unddem Duplex System, welches beideKomponenten d.h. den Zündverzöge-rer und den Sprengzünder miteinan-der verbindet.

Die folgende Aufstellung gibt einenersten Überblick über das Gesamt-system (Bild 1).

Funktion und Bezeichnung derKomponenten

Den Zündverzögerer Dynashoc SDwird der EXEL Connectadet (Bild 2)ablösen.

Bei den Sprengzündern werden dieDynashoc Komponenten SP und LPdurch die EXEL Varianten MS (Bild 3)und LP (Bild 4) ersetzt.

Das Duplex System Dynashoc Duo-Det wird im EXEL System die Be-zeichnung Handidet (Bild 5) tragen.

Das ElektronischeZündsystem „i-kon VS”Neben der o.a. Umstellung der nicht-elektrischen Zündtechnik von Dyna-shoc auf EXEL erfolgt zudem derzeitdie Markteinführung eines weiterenelektronischen Zündsystems auf demnationalen Markt. Das i-kon VS Sy-stem ist vorgesehen für kleine undmittelgroße Sprenganlagen mit bis zu400 Zündern und einer maximalenVerzögerung von 8.000 ms. Die Pro-grammierung der Zünder erfolgtmanuell oder nach Zeitstufen in 4oder 5 ms Schritten. Bedienung und2-Wege Kommunikation sind der desStandard i-kon Systems vergleichbar.Die Länge der gesamten Busleitungkann bis zu 1.000 m betragen, wobeiZünderdrahtlängen von 5 bis 25 mverfügbar sind (Bild 6).

Zahlreiche Anwendungen der letztenJahre haben gezeigt, dass es vongroßem Nutzen sein kann, die elek-tronische und die nichtelektrischeZündtechnik miteinander zu kombi-nieren. So steht ein kombiniertesZündsystem zur Verfügung, welchesden oftmals sehr speziellen wirt-schaftlichen und sprengtechnischenAnforderungen der jeweiligen Aufga-benstellung angepasst werden kann.Beispiele aus dem Tunnelbau (Kranz-

Bild 6: i-kon VS - Blaster undLogger VS

Bild 4: Sprengzünder (Langzeit)EXEL LP

Bild 2: Zündverzögerer EXELConnectadet

Bild 5: Duplex (Kombination Zünd-verzögerer mit Sprengzün-der) EXEL Handidet

bohrlöcher und/oder sektionale Zün-dung) und bei Bauwerkssprengun-gen (elektronische Rahmenzündung)verdeutlichen dies sehr eindrucksvoll.So wird beispielsweise auch die Bau-werkssprengung des Sparkassen-hochhauses in Hagen am 07. März2004 mit einer umfangreichen nicht-elektrischen/elektronischen Zündan-lage (insgesamt nahezu 2.000 Zün-der) ausgeführt. Bei diesem Projektwird der Einsatz der elektronischenZündtechnik über das Stadium derreinen elektronischen Rahmeniniti-ierung hinausgehen und den ausfüh-renden Personen die Sicherheit einesprüffähigen Zündsystems und derplanenden Institution die Flexibilitäteines frei programmierbaren Zündsy-stems geben.

Das Nobel Heft 2004 -ModerneSprengstoffsystemeAuch das folgende Nobel Heft, welchesvoraussichtlich zum Jahreswechsel2004/2005 erscheint, wird ein Themen-heft. Moderne Sprengstoffsystemehaben sich in den vergangenen 20Jahren zunehmend etabliert, und sichein festes Segment neben den tradi-tionellen Sprengstoffen gesichert.

Nach einem historischen Abriss derEntwicklung und der Vorstellung er-ster gewerblicher Anwendungen vonSprengstoffen werden anschließendAufbau, Funktion und Produkteigen-schaften moderner Sprengstoffsyste-me beschrieben. Zahlreiche Beispieleüber- und untertägiger Anwendungender Sprengstoffsysteme in patronier-

ter und loser Form sollen die Wech-selwirkung zwischen Produkt und An-wendung verdeutlichen. Welche Pro-dukteigenschaften sind für die jewei-lige Anwendung von Vorteil? Erfah-rungsgemäß erfordern so beispiels-weise weiche, duktile Gesteinseigen-schaften (z.B. Kalk-Formationen) eher

Bild 3: Sprengzünder (Kurzeit)EXEL MS

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ISSN 0029-0858

Artikel 6 - „Ausblick” Grothe / Hammelmann

geringere Detonationsgeschwindig-keiten aber ein hohes Schwadenvo-lumen. Dahingegen sorgt eine hoheDetonationsgeschwindigkeit in har-ten, spröden Formationen (z.B. Gra-nit) für die gewünschte Fragmentie-rung. Häufig sind neben diesengrundsätzlichen Eigenschaften aberauch weitere Produktmerkmale für

die jeweilige Anwendung von großerBedeutung (z.B. Produktdichte und-viskosität, Wasserbeständigkeit).Unterschiedliche Anwendungsbei-spiele sollen speziell vor diesem Hin-tergrund einen Eindruck über die viel-fältigen Möglichkeiten der Abstim-mung heute verfügbarer Sprengstoff-systeme geben.

Gemeinsam mit dem Gewerbeauf-sichtsamt München Land wird ORICA-Germany zu dieser Thematik amSamstag den 18. September 2004 inMünchen eine Sprengtechnische In-formationsveranstaltung ausrichten.Die Berichte dieser Veranstaltungwerden im kommenden Nobel-Heftveröffentlicht.

Am 20. Juni 2003 starb Dipl.- Ing.Günther Keuchel im Alter im Alter von91 Jahren. Vielen, die ihn privat oderals Sprengingenieur und Experten fürZündtechnik kannten, wird er unver-gessen bleiben.

Nahezu die gesamte berufliche Tätig-keit G. Keuchels wurde durch denBergbau und die Sprengtechnik ge-prägt. Nach Beendigung seines Stu-diums an der TH Darmstadt im Jahre1937 war er bis 1939 bei der AEG tä-tig. Danach arbeitete er bis zumKriegsende beim OberschlesischenBerg- und Hüttenverein als Überwa-chungsingenieur. Nach dem Kriegwurde er in die Zentrale des den Berg-bau leitenden National Coal Board alsFachmann für die Beschaffung undVerteilung elektrischer Maschinenund Geräte für den Bergbau berufen.Hier lernte ihn Dipl.- Ing. Berg, dama-liger Leiter des SprengtechnischenDienstes der Dynamit AG und derWASAG Chemie AG, als besondersengagierten und fähigen Elektrofach-mann kennen und holte ihn im Jahre1954 zum Sprengtechnischen Dienstnach Essen, dem er bis zu seiner Pen-sionierung angehörte.

Die Aufgabe G. Keuchels im Spreng-technischen Dienst war die Bearbei-

NachrufDipl.- Ing. Günther Keuchel

tung aller zündtechnischen Proble-me, insbesondere die der elektri-schen Zündtechnik Er war der Fach-mann für die Beurteilung und Unter-drückung von Frühzündgefahrendurch elektrische Fremdeinflüsse undwar maßgeblich beteiligt an der Ent-wicklung und Einführung der U- undHU-Zünder und der damit verbunde-nen Entwicklung leistungsfähigerKondensatorzündmaschinen. SeineIdeen und seine zielbewusste Umset-zung dieser Ideen trugen wesentlichzum heutigen hohen Sicherheitsstan-dard der elektrischen Zündung bei.

Die Berechnung der Zündkreise fürSerien-Parallelschaltung und derenAnwendung bei großen Abbruch-sprengungen war eine seiner Spezia-litäten. Die Versagerhäufigkeit beiSprengungen von Stahl-Betonbau-werken nahm aufgrund seiner Beur-teilungs- und Messmethoden bezüg-lich Nebenschlüssen signifikant ab.Sein besonderes Interesse galt derAnwendung der Parallel- und Drei-ringschaltung beim Schachtabteufenund bei Unterwassersprengungen.Auch die Entwicklung des Zündensaus dem Starkstromnetz im Kali- undSalzbergbau wurde von ihm wesent-lich beeinflusst.

Zahlreiche Veröffentlichungen, insbe-sondere in den NOBEL HEFTEN, zeu-gen von G. Keuchels großem Wir-kungsbereich.

1970 übernahm G. Keuchel zusätz-lich zu seiner bisherigen Arbeit dieSchriftleitung der NOBEL HEFTE biszu seiner Pensionierung im Jahr1977. Auch danach war er noch biszu seinem 80. Lebensjahr als hochgeschätzter, äußerst gewissenhafterLektor für die NOBEL HEFTE tätig.

Sowohl die Hersteller als auch dieAnwender von Zünd- und Sprengmit-teln haben G. Keuchel viel zu verdan-ken. Auf Grund seines Wissens undseiner Erfahrung, seiner steten Ein-satzbereitschaft und seiner integrenPersönlichkeit war er in der Fachweltsehr geschätzt. Sein Name wird im-mer mit der Entwicklung und Anwen-dung der elektrischen Zündtechnikverbunden und unvergessen bleiben.

Nachruf Schriftleitung

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10/2003