ist eine gemeinnützige - Advanced Mining

Aufgrund der schlanken Bauweise von Einfachkernrohren
sind die Bohrkronen mit einer schmalen Schneidlippe
ausgestattet. Das Maß für die erforderliche Lippenbreite
ergibt sich aus der Wandstärke des Kernrohres + dem
äußeren Freischnitt + dem inneren Freischnitt. Die
Wandstärke des Kernrohres beträgt 3,5 bis 4,5 mm, für den
Freischnitt entfallen nochmals ca. 3,5 mm. Mit dem äußeren
Freischnitt wird ein Ringspalt zwischen dem Kernrohr und
der Bohrlochwand hergestellt. Dieser Ringspalt dient dem
reibungsfreien Lauf des Kernrohres und als Wegsamkeit
für die Bohrspülung. Mit dem inneren Freischnitt der Krone
wird der Durchmesser des Bohrkernes geschnitten. Mit
zunehmendem Bohrfortschritt fährt das Kernrohr über
die von der Krone frei geschnittene Gesteinssäule. Mit
dem inneren Freischnitt wird ein Spaltmaß zwischen dem
Bohrkern und der inneren Kernrohrwand hergestellt. In
diesem Ringspalt strömt die über das Gestänge zugeführte
Bohrspülung zur Bohrkrone, wo diese über den äußeren
Freischnitt mit Bohrgut beladen aufsteigt und anschließend
im Ringraum nach übertage gelangt. Dem unmittelbar
über der Bohrkrone positionierten Räumer kommt die
Aufgabe der Stabilisierung des Kernrohres und der
Gewährleistung der Kaliberhaltigkeit des Bohrloches zu.
Mit der voranschreitenden Einsatzstrecke einer Bohrkrone
ist der Verschleiß im Außenkaliber unvermeidbar. Ohne
den Einsatz eines Räumers würde das Bohrloch in dieser
Strecke an Durchmesser verlieren.
Der Bohrkern ist den hydraulischen Spülungseinflüssen
sowie den mechanischen Einflüssen des rotierenden und
vorangetriebenen Kernrohres während der gesamten
Kernmarschzeit ausgesetzt. Der hohe Grad der Störeinflüsse
kann die Güte der Probe sowie den Bohrprozess
nachteilig beeinflussen. Der direkt am Bohrkern entlang
geführte Spülstrom wäscht aus diesem alle Feinanteile
z. B. Kluftfüllungen oder Lettenschichten, heraus. Eine
mechanische Beeinträchtigung des Kernes durch die
Rotationseinflüsse ist kaum vermeidbar. Hinzu kommen
radial wirkende Belastungen auf den Bohrkern, die durch
Vibration und Unwuchten im Gestänge hervorgerufen
werden. Die Folge können Beeinträchtigungen der
Probengüte, aber auch erhebliche Störungen im
Bohrprozess durch zerbrochene Kernstücke sein.
Verklemmen sich Fragmente des zerbrochenen Bohrkerns
im Kernrohr, wird der Bohrfortschritt stark reduziert oder
kommt ganz zum erliegen. Die gesamte Kernrohrlänge, die
für Einfachkernrohre zwischen 1 m und 3,50 m liegt, kann
nicht vollständig abgebohrt werden. Mit der Einschränkung
der möglichen Kernmarschlänge werden zum Erreichen
der Endteufe zusätzliche Fördervorgänge erforderlich,
die sich nachteilig auf die Brutto-Bohrleitung auswirken.
Insbesondere mit dem Vordringen in größere Teufen nimmt
die Förderung des Bohrkernes, das im Einfachkernrohr
durch den Ausbau des gesamten Bohrstranges erfolgt,
einen erheblichen Zeitaufwand in Anspruch. Zudem
Ausgabe 03 | 2009
WEITERBILDUNG
werden Bruchstücke im Kernrohr nicht mehr optimal
vom Kernfangring gehalten. Unter den Belastungen
des mechanischen Fördervorganges können sich diese
Bruchstücke aus dem Kernrohr lösen und wieder auf die
Bohrlochsohle fallen. In dieser Verkettung ungünstiger
Eigenschaften wird die Effizienz des Bohrprozesses wie
auch die Probenqualität nochmals stark beeinträchtigt.
Der Einsatzbereich von Einfachkernrohren beschränkt
sich auf die Erkundung regelmäßiger und kompakter
Festgesteinsformationen im oberflächennahen
Gebirgsbereich. Unter diesen Gegebenheiten können
mit den schmalen Schneidlippen der Bohrkronen sehr
gute Bohrfortschritte erzielt werden. Im Vergleich zu
konkurrierenden Kernrohrbauweisen ist von den Kronen der
Einfachkernrohre weniger Gesteinsvolumen/Bohrmeter zu
lösen, wodurch mit einem vergleichbaren Energieaufwand
für Andruck, Drehmoment und Spülungsantrieb ein höherer
Bohrfortschritt erzielt wird. Die Vorteile der niedrigeren
spezifischen Lösearbeit kommen vor allem im Einsatz
mit kleinen Bohrgeräten, deren Vorschubkraft durch die
geringe Eigenmasse limitiert ist, zum tragen. Aus der
schmalen Schneidlippe der Bohrkrone ergibt sich zudem
ein günstigeres Verhältnis aus dem Bohrdurchmesser
zum Kerndurchmesser. Neben den technischen Vorteilen
erfordern Einfachkernrohre durch ihre einfache
Bauweise einen geringen Investitionsaufwand und haben
verhältnismäßig kostengünstige Verschleißteile.
In der technischen Nomenklatur werden zwei Arten von
Einfachkernrohren unterscheiden. Die Einfachkernrohre
mit der Typbezeichnung B sind aus dünnwandigem Material
gefertigt und benötigen Bohrkronen mit einer Lippenbreite
von 7 mm. Ein robusteres Standard-Einfachkernrohr
steht mit der Typbezeichnung Z zur Verfügung, das eine
Bohrkrone mit einer Lippenstärke von 14 mm benötigt.
Auf die Dimensionierung der Bohrdurchmesser und den
resultierenden Kerndurchmessern wird im Beitrag der
nächsten Ausgabe näher eingegangen.
Kernbohren mit Doppelkernrohr
Mit dem Doppelkernrohr steht der Erkundungsbohrtechnik
ein vielseitig einsetzbares Bohrwerkzeug für die vollständige
Gewinnung durchgehend gekernter Proben zur Verfügung.
Das Einsatzspektrum umfasst die Erkundungsarbeit in
gebrächen und schwach verfestigten Formationen bis
hin zum Erbohren von kompakten Quarzitgestein. Mit
einer Modifikation des „klassischen“ Doppelkernrohres
können auch Kerne aus Lockergesteinsformationen
gewonnen werden. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung
der Doppelkernrohre, die sich grundsätzlich durch ein
Innenrohr zur Kernaufnahme und einem Außenrohr zur
Kraftübertragung auszeichnet, sollen folgende Kriterien
gewährleistet werden:
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