Zusammenfassung

Erhöhter Materialverschleiβ von Bohrwerkzeugen durch hartes Gestein, Larmbelastigung der Umgebung und geringer Wirkungsgrad herkömmlicher Sprengmethoden mit Sprengstoffen, z. B. beim Knapperschieβen, sind einige der Gruende, die zur Entwicklung neuer Zerkleinerungsmethoden Anlaβ gaben. Über eine dieser Methoden, die Gesteinszerstörung auf elektromagnetischthermischem Wege, wird berichtet. Durch Absorption wird dem elektromagnetischen Feld Energie entzogen und in Warme umgewandelt. Die Erwarmung des Gesteins kann zu so groβen warmespannungen fuehren, daβ der Gesteinsblock auseinanderbricht. Die Verluste des elektromagnetischen Feldes kann man durch Angabe von drei Konstanten charakterisieren: Durch die elektrische Leitfahigkeit, durch den Imaginarteil der Dielektrizitatskonstanten und den Imaginarteil der Permeabilitat. Zu diesen Konstanten lassen sich drei Grundverfahren zur Zerstörung von Gestein angeben, bei denen jeweils eine die dominierende Rolle spielt: Die Erwarmung mittels Durchschlag sowie durch Absorption im zeitlich veranderlichen elektrischen oder magnetischen Feld. Die Grundlagen dieser Verfahren werden dargelegt. Gröβere Bedeutung fuer die Praxis haben Kombinationen der drei Grundverfahren gewonnen, wie etwa die Vorheizung durch ein hochfrequentes elektrisches bzw. elektromagnetisches Feld mit anschlieβendem Warmedruchschlag. Die physikalischen Voraussetzungen fuer eine sinnvolle Anwendung der Verfahren werden diskutiert. Ergebnisse von Versuchen werden mitgeteilt, die in den letzten Jahren im In-und Ausland vorgenommen worden sind.

Summary

The increase in wear and tear on drill tools through hard rock, the noise which can cause a nuisance in the neighbourhood, and the poor effect of traditional blasting methods with explosives, secondary breakage by blasting - these are some of the reasons that led to the development of new crushing methods. One of these methods, the crushing of rocks by electromagnetic- thermic means, is going to be the subject of this report. Energy is extracted from the electromagnetic field by way of absorption and transformed into heat. The heating of the rock may lead to such thermal stresses that the block breaks up. The losses of the electromagnetic field may be characterized by three constants: electric conductivity, the imaginary part of the dielectric constant, and the imaginary part of permeability. Corresponding to these constants three basic methods for the crushing of rocks may be listed, each of which is largely determined by one of the three constants: The heating by way of breakdown as well as of absorption in the electric or magnetic field which is variable in time. The basis of this method will be explained. In practice combinations of the three basic methods have been of greater consequence, such as the preheating by means of an electric, respectively electromagnetic field of highfrequency followed by a heat break-down. The physical conditions for a sensible application of these methods are going to be discussed. Results of experiments carried out in Germany and elsewhere within the past years will be reported on.

Resume

L'extrême usure d'outils à forer par des mineraux durs, le bruit qui incommode les entours et le petit rendement que donnent les procedes usuels à faire sauter le roc au moyen de charges explosives, par exemple le sautage à la poudre, voilà quelques-uris des motifs qui donnaient lieu à developper des methodes de concassage nouvelles. Une de ces methodes, le concassage electromagneto- thermique des mineraux, sera exposee. Par absorption, de l'energie est retiree au champ electromagnetique et transformee en chaleur. L'echauffement du mineral peut causer de telles tensions thermiques, que le roc est rompu. Les pertes du champ electromagnetique peuvent être caracterisees par trois constantes: la conductibilite electrique, la partie imaginarie de la constante dielectrique et la partie imaginaire de la permeabilite. Concernant ces trois constantes, on peut nommer trois methodes fondamentales de concasser des mineraux, à chacune desquelles une de ces trois constantes joue le rôle dominant: L'echauffage par penetration ainsi que par absorption au champ electrique ou magnetique temporellement variable. Les principes de ces methodes seront expliques. Ce sont des combinaisons de ces trois methodes fondamentales qui sont devenues d'une importance considerable pour la pratique, par exemple le rechauffage anterieur par un champ electrique ou electromagnetique à haute frequence suivi d'une penetration de chaleur. Die Gewinnung sehr fester abrasiver Gesteine ist verbunden mit dem raschen Verschleiβ von Bohrwerkzeugen; denn alle ueblichen Gewinnungsmethoden erfordern mindestens einen Arbeitsgang, bei dem ein Werkzeug mit mechanischen Kraften in das Gestein hineingetrieben wird.

Haufig befinden sich wertvolle Lagerstatten von Kalkstein, Granit usw. gerade in allernachster Nahe von menschlichen Siedlungen, so daβ es unmöglich ist, die Lagerstatten ohne uebermaβige Erschuetterungs- oder Larmbelastigung der Umgebung nach den ueblichen Sprengmethoden abzubauen. Beim Knapperschieβen muessen oft unverhaltnismaβig groβe Sprengstoffmengen aufgewendet werden, wenn gröβere Gesteinsblöcke durch an der Oberflache angebrachte Sprengladungen in kleinere Stuecke zerlegt werden sollen. Um Schwierigkeiten dieser Art Herr zu werden, begann man in den fuenfziger Jahren mit der intensiven Entwicklung einer Reihe von Verfahren, die alle auf demselben Prinzip beruhen [7–20]: Eine Umwandlung elektromagnetischer Energie in ein Warmefeld mit einem solchen Temperaturgradienten, daβ im Gestein groβe mechanische Spannungen entstehen, die beim Überschreiten der Festigkeit zum Bruch fuehren.

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