rohstoffe 2009 - Advanced Mining
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Für den Verschleiß sind neben dem Gehalt an schleifscharfen<br />
Materialien auch die Korngröße der Quarzkristalle<br />
sowie die Zugfestigkeit des Mineralverbandes verantwortlich.<br />
Die Klassifizierung der Gesteine erfolgt vielfach anhand<br />
der Gesteinsfestigkeiten, da laut Definition in einem<br />
Festkörper dann ein Bruch auftritt, wenn die örtlichen<br />
Spannungen die Festigkeit des Materials überschreiten.<br />
Allerdings ist dabei die Art der Materialbeanspruchung<br />
von entscheidender Bedeutung. In Abbildung 11 ist der<br />
Zusammenhang zwischen den verschiedenen Festigkeiten<br />
überschlägig dargestellt.<br />
Als Bezugsgröße wird die einaxiale Druckfestigkeit herangezogen,<br />
da diese relativ einfach und genau bestimmt<br />
werden kann:<br />
• Zugfestigkeit: s = 0,10 . s Z D<br />
• Scherfestigkeit: s = 0,25 . s S D<br />
• Druckfestigkeit (als Bezugsgröße): s = 1,00 . s D D<br />
• Eindringfestigkeit: s = (10 bis 20) . s E D<br />
Abb. 11:<br />
überschlägige Korrelation der Festigkeiten von Gesteinen<br />
Die Druckfestigkeit von Gesteinen besitzt oftmals eine<br />
große Bandbreite. Dies resultiert aus den Schwankungen<br />
in der mineralogischen Zusammensetzung sowie den Veränderungen<br />
durch äußere Einflüsse auf das Ursprungsgestein.<br />
Abbildung 12 gibt die Druckfestigkeit für ausgewählte<br />
Gesteine in der möglichen Bandbreite wieder.<br />
Abb. 12: Druckfestigkeiten ausgewählter Gesteine, nach [12]<br />
Ausgabe 02 | <strong>2009</strong><br />
WEITERBILDUNG<br />
Ein Übertrag der Druckfestigkeiten auf die Bohrbarkeit<br />
kann anhand der Gewinnungsklasseneinteilung nach Kögler-Scheidig<br />
erfolgen, die basierend auf Erfahrungswerten<br />
die wirtschaftlichen Einsatzgebiete von Schneidelementen<br />
mit der Druckfestigkeit in Beziehung setzt (Abbildung 13).<br />
Abb. 13: Gewinnungsklasseneinteilung nach Kögler-Scheidig [1]<br />
Zur Ermittlung der Bohrbarkeit von Gesteinen können<br />
Versuche durchgeführt werden. Als Beispiel soll der Drilling<br />
Rate Index DRI vorgestellt werden, der von R. Lien 1961<br />
entwickelt wurde.<br />
Zur Ermittlung des DRI sind zwei separate Versuche notwendig:<br />
• S20-Wert (Swedish Stamp Test): Fallhammerversuch<br />
zur indirekten Bestimmung des Gesteinswiderstandes<br />
gegenüber Zertrümmerung<br />
und Rissbildung<br />
• SJ-Wert (Ermittlung der Sievers-J-Kennzahl):<br />
Kleinbohrerversuch zur indirekten Bestimmung<br />
des Eindringwiderstandes<br />
Die Ergebnisse beider Versuche werden<br />
in ein Diagramm eingetragen und ermöglichen<br />
so die Ermittlung des DRI.<br />
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