rohstoffe 2009 - Advanced Mining

Abb. 4: schlagende Materialzerstörung – Kraterbildung [1]
Schlagendes Bohren – spanend
Beim schlagenden Bohren erfolgt eine Gesteinsablösung
durch Spanen beim rotierenden Umsetzen des Bohrkopfes
unter ständigem Kontakt mit der Bohrlochsohle. Die
Gesteinszerstörung erfolgt kleinräumig unmittelbar an der
Schneide sowie durch die Einleitung von Schubspannungen
in das Gebirge, die zum Herauslösen des Scherspans
führen. Entlang der Scherfläche bilden sich gleichzeitig
kleinere Restspäne aus, die zusammen mit dem Hauptspan
ausgetragen werden können.
1 Meißel mit eingesetztem Schneidelement
(z.B. PDC-Meißel)
2 Bohrlochsohle
3 unmittelbare Gesteinszerstörung
4 Scherspan
5 kleine Restspäne
6 Eindringtiefe (Spandicke)
Drehendes Bohren – schneidend/schabend/spangebend
Die schneidende, schabende oder spangebende Wirkungsweise
der Schneidelemente ergibt sich bei der Verwendung
von Meißeln mit festen Schneiden in relativ gut
bohrbarem Material.
Ausgabe 02 | 2009
h Eindringtiefe
b Keilwinkel
1 Schneide
2 Bohrlochsohle
3 zerstörtes Material
4 Rissbildung
5 Hauptspan
Abb. 5: spanende Materialzerstörung [1]
Abb. 6:
Wirkung eines Drehbohrwerkzeugs -
schneidend/schabend/spangebend [1]
WEITERBILDUNG
Drehendes Bohren – drückend/zertrümmernd bzw.
spaltend/furchend
Die drückend/zertrümmernde Gesteinszerstörung findet
bei sehr hartem Material statt, das in der Regel nur unter
Verwendung von Diamanten unter Aufbringen eines sehr
hohen Andruckes erbohrt werden kann.
Im Gegensatz zu den schneidend, schabend oder spangebenden
Werkzeugen ist die Eindringtiefe der Bohrwerkzeuge
bei der drückend/zertrümmernden Gesteinszerstörung
sehr klein und es wird bei der Drehbewegung kein
Span vor der Schneide erzeugt. Vielmehr wird unterhalb
des Diamanten durch den sehr hohen Andruck eine kleinräumige,
starke Kompression des Materials erreicht, die zu
enormen Druckspannungen führt. Durch die Drehung des
Meißels wird der beaufschlagte Bereich der Bohrlochsohle
wieder entlastet, so dass sich hinter dem Diamanten ein
Span ergibt, dessen Dicke der Tiefe der maximalen Druckspannung
entspricht. Der Ablauf der Gesteinszerstörung
durch ein Diamantwerkzeug ist in Abbildung 7 dargestellt.
Abb. 7: Gesteinszerstörung durch ein Diamantwerkzeug [1]
Je nach Materialart und Art des Diamantmeißels bilden
sich auch vor dem Diamanten in Bewegungsrichtung
kleinstückige Primärspäne. Das hinter dem Diamanten gelöste
Material stellt allerdings den größeren Teil dar und
wird als Sekundärspan bezeichnet.
Abb. 8: Spanbildung durch ein Diamantwerkzeug [16]
Drehendes Bohren mit Rollenmeißeln – grabend/
schabend
Beim Drehbohren mit Rollenmeißeln in weichem Material
sind die Rollen mit langen Zähnen bestückt. Gleichzeitig
zeichnet sich die Geometrie des Rollenmeißels in
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