Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Beim Abbau von Festgestein in Tagebauen und dem sprengtechnischen L\u00f6sen im Festgebirge treten zwangsl\u00e4ufig deutliche Umwelteinwirkungen wie L\u00e4rm-, Staub-, Ersch\u00fctterungsimmissionen sowie selten Steinflug auf. Es ist daher gegen\u00fcber der bisher empirischen Vorgehensweise erforderlich, eine gezielte Beeinflussung der Umwelteinwirkungen auf der Grundlage der Kenntnis nachgewiesener physikalischer Zusammenh\u00e4nge der Zerkleinerungs- und Ersch\u00fctterungsauswirkungen von Sprengungen vorzunehmen. Es ist das Ziel der Forschungsarbeiten, die sonischen Wirkungen bei der detonativen Umsetzung von Sprengstoffen und ein physikalisch gest\u00fctztes Sprengmodell hinsichtlich seiner entscheidenden Auswirkungen einer energiesparenden, optimalen Zertr\u00fcmmerung und ersch\u00fctterungsmindernder Umsetzung statistisch gesichert in unterschiedlichen Festgebirgen \u00fcber und unter Tage durch Sprengungen in situ nachzuweisen. Die zu erarbeitenden Erkenntnisse stellen die Grundlage f\u00fcr eine praxisbezogene, realistische und verst\u00e4ndliche Vorgehensweise zur Bemessung von Sprenganlagen mit unterschiedlichen Zielen dar. Die physikalisch begr\u00fcndete Dimensionierung von Sprengungen im Festgebirge soll die Rahmenbedingungen f\u00fcr eine gesteuerte Umweltentlastung enthalten, die insbesondere die Ersch\u00fctterungsminimierung und bessere energetische Ausnutzung des Zertr\u00fcmmerungsprozesses betreffen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNachdem die sonische Wirkung der detonativen Umsetzung des Sprengstoffes auf die St\u00fcckigkeit und Ersch\u00fctte-rungsimmissionen prinzipiell bekannt ist, sollen in den Versuchsbetrieben und auf den Baustellen \u00fcber und unter Tage bei der Bemessung sowie Auslegung der Sprenganlagen diese physikalischen Zusammenh\u00e4nge bewusst angewendet werden. Auf der Grundlage einer umfassenden Nachauswertung bisheriger Sprengungen sowie der Kennzeichnung der Sprengbarkeit in den Versuchsbetrieben, werden mindestens 340 Sprengungen in 10 Natur-steintagebauen, auf 2 Fels- und 2 Tunnelbaustellen mit unterschiedlichem Festgebirge vorbereitet, durchgef\u00fchrt und umfassend messtechnisch begleitet. Es werden vor, w\u00e4hrend und nach der Sprengung folgende Messverfahren eingesetzt:
\n– Vermessung der Sprenganlagen mit einem 3-D-Laserscanner und einem 3-D-Laserentfernungsmess-
\n ger\u00e4t
\n– Messung des Ausbruches der Sprengungen mit einem Radarsensor METEK
\n– Erfassung der Detonationsgeschwindigkeit mit dem Micro TrapTM
\n– Messung der Ersch\u00fctterungsimmissionen mit FBG-Dehnungssensoren und 3-Komponenten-
\n Geophonen
\n– digitale Erfassung der Auflockerung und St\u00fcckigkeit des Haufwerkes mit einem 3-D-Laserscanner
\n– fotogest\u00fctzte Korngr\u00f6\u00dfenanalyse der St\u00fcckigkeit gesprengter Haufwerke
\nDie erfassten Messwerte und Eingangsgr\u00f6\u00dfen werden statistisch ausgewertet, interpretiert und physikalisch analysiert, um die sonischen Effekte tats\u00e4chlich nachzuweisen<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die sonische Wirkung einer detonativen Sprengstoffumsetzung mit dem wichtigen Grundprinzip des Zusammen-hanges von Zertr\u00fcmmerung und Ersch\u00fctterung wurde auf verschiedene Art und Weise nachgewiesen. Die Zer-tr\u00fcmmerungseffekte k\u00f6nnen \u00fcber und unter Tage vom F\u00fcllungsgrad, der Sprengstoffdichte, der Detonationsge-schwindigkeit, des Sprengstoffvolumens im Bohrloch, der gez\u00fcndeten Vorgabe, des Winkels an der Machfronten, der P- und S-Wellengeschwindigkeit sowie durch die Z\u00fcndfolge bewusst beeinflusst werden, um nahezu jedes Sprengziel zu erreichen. Die supersonische Auslegung erzielt nachweisbar eine gute Zerkleinerung und geringe Ersch\u00fctterung. Eine subsonische Sprengung bewirkt bei gleichem Detonationsdruck eine geringe Zertr\u00fcmmerung und sehr hohe Ersch\u00fctterungen. Je h\u00e4ufiger die Trennfl\u00e4chen im zu sprengenden Festgebirge auftreten, umso st\u00e4rker wird die sonische Wirkung geschw\u00e4cht. Die unterschiedlichen Sprengziele werden als Quasi-1-D-Spaltsprengung und 2-D-Zertr\u00fcmmerungssprengung \u00fcber Tage sowie als 3-D-Tunnel- oder Streckensprengung unter Tage definiert. F\u00fcr jede dieser Sprengungen wurden allgemeing\u00fcltige Grunds\u00e4tze aufgef\u00fchrt. F\u00fcr das Umfeld aller 1-D- bis 3-D-Sprenganlagen k\u00f6nnen nach einer einheitlichen Vorgehensweise auf der Grundlage entsprechender Ersch\u00fctterungsmessungen statistisch gesicherte fiktive Energie-Abstandsbeziehungen erarbeitet werden. Es werden neue zul\u00e4ssige Anhaltswerte f\u00fcr die DIN 4150, Teil 1 und 3 sowie sechs definierte Ersch\u00fctterungszonen abgeleitet. Die Einf\u00fchrung der empfohlenen zul\u00e4ssigen Anhaltswerte werden f\u00fcr die Tagebaubetriebe, Felsbaustellen und unter Tage Vorhaben eine wesentliche Erleichterung zur Behandlung von Ersch\u00fctterungsproblemen sein. Mit den erzielten Ergebnissen k\u00f6nnen umweltfreundliche Sprengersch\u00fctterungen beeinflusst sowie verringert werden, die H\u00e4ufigkeit der Sprengungen gesenkt und die Zertr\u00fcmmerung des Festgesteines mit Einsparung von Sprengstoff deutlich erh\u00f6ht werden. Auf diese Weise kann wegen der guten St\u00fcckigkeit im nachfolgenden F\u00f6rder- und Aufbereitungsprozess eine erhebliche Gr\u00f6\u00dfenordnung an Energie eingespart werden. Die Umsetzung der neuen Grunds\u00e4tze der Bohr- und Sprengtechnik verspricht eine Reduzierung von Beschwerden durch Verringerung der Ersch\u00fctterungsimmissionen und weniger Sprengungen pro Zeiteinheit.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die erwarteten Ergebnisse sind f\u00fcr die gesamte Natursteinindustrie Deutschlands und Europas von gro\u00dfer Bedeutung. Nach erfolgreichem Abschluss wurden und werden folgende Ver\u00f6ffentlichungen und Pr\u00e4sentationen
\nvorgenommen:
\nWorkshop 10. FRAGBLAST 2012 in New Delhi
\nVortrag zur EFEE-Weltkonferenz 2011 in Lissabon
\nVer\u00f6ffentlichung im Felsbaumagazin 2011
\n4 Ver\u00f6ffentlichungen in der Spreng-Info 2011, 2012 und 2 x 2013
\nVer\u00f6ffentlichung 18. Kolloquium Bohr- und Sprengtechnik 2013 in Clausthal-Zellerfeld
\nVorschlag an den NA 005-51-05 AA \u0084Schwingungsfragen im Bauwesen; Einwirkungen auf Bauwerke und Bauteile\u0093
\nzur \u00c4nderung der DIN 4150, Teil 3
\n2 Ver\u00f6ffentlichungen in der Zeitschrift \u0084Blasting and Fragmentation\u0093 2013<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Forschungsziel wurde durch die Erweiterung auf die 1-D- bis 3-D-Sprengungen im Festgebirge weit \u00fcbertrof-fen. Auf der Grundlage von mehr als 340 messtechnisch begleiteten Sprengungen in situ unter besonderer Beachtung der sonischen Wirkung werden verallgemeinerte, physikalisch belegbare Bemessungsgrunds\u00e4tze von Sprengungen und statistisch gesicherte Ersch\u00fctterungsprognosen erarbeitet. Die gesicherte Dimensionierung der Sprengungen verbessert die Sicherheit in den Tagebaubetrieben, wird die St\u00fcckigkeit verarbeitungsgerecht gestalten und gestattet eine ausgewogene Prognose sowie Beeinflussung der Sprengersch\u00fctterungsimmissionen. Mit der Umsetzung der Ergebnisse wird die Wirtschaftlichkeit der Bohr-, Spreng- und Z\u00fcndtechnik sowie der nachgeschalteten Prozesse erh\u00f6ht und die Umweltbeeinflussung deutlich verringert. Die Umweltakzeptanz der Betriebe wird verbessert. Die umfassende Wirksamkeit des sonischen Effektes wird die Sprengtechnik nachhaltig beeinflussen. Die Auswirkungen der Verz\u00f6gerungszeit auf die St\u00fcckigkeit und den Abwurf sind statistisch noch nicht gekl\u00e4rt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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