rohstoffe 2009 - Advanced Mining

diesem Fall durch einen großen off-set, d.h. Versatz der
Rollenachsen, aus. Dadurch rollen die Schneidelemente
nicht sauber auf der Bohrlochsohle ab sondern erzeugen
bei der Drehbewegung eine Hebelkraft. Daher ist die Gesteinszerstörung
durch diese Art der Rollenmeißel als grabend/schabend
zu bezeichnen.
Der Zahn der Meißelrolle dringt unter dem Bohrandruck
in die Bohrlochsohle ein und erzeugt beim weiteren Drehen
des Meißels eine seitwärts gerichtete Hebelkraft, die
das hinter dem Zahn befindliche Material aus dem Verband
herauslöst.
In Abbildung 9 ist dieser Vorgang dargestellt, wobei
in diesem Fall von der Verwendung einer Spülflüssigkeit
ausgegangen wird, die als hydrostatische Kraft Pm auf der
Bohrlochsohle lastet und ein pseudoplastisches Verhalten
des Gesteins bewirkt.
Abb. 9:
grabend/schabende Gesteinszerstörung des Rollenmeißels [1]
Drehendes Bohren mit Rollenmeißeln – drückend/
zertrümmernd
Werden Rollenmeißel in hartem Material eingesetzt,
sind die Rollen mit kurzen, rundlichen Schneidelementen
bestückt. Diese Warzen sollen nicht in das Material eindringen,
sondern unter der Last des hohen Bohrandruckes
hohe Druckspannungen im Material erzeugen. Der Warzenrollenmeißel
besitzt keinen oder nur einen sehr geringen
off-set, so dass eine gute, verschleißarme Abrollbewegung
auf der Bohrlochsohle erreicht wird.
Unterhalb der Warze finden ähnliche Prozesse wie bei
der Kraterbildung der schlagenden Gesteinszerstörung
statt.
Abb. 10:
drückend/zertrümmernde Gesteinszerstörung des Rollenmeißels [1]
Ausgabe 02 | 2009
WEITERBILDUNG
Gesteinzerstörung - Zusammenfassung
Die Gesteinszerstörung beim Bohren hängt stark von
dem zu erbohrenden Material und der Art des Werkzeugs
ab. Bei gegebenen geologischen Bedingungen kann eine
Optimierung des Bohrprozesses nur durch die richtige
Auswahl
• des Bohrverfahrens,
• der Art des Bohrwerkzeugs und
• der Bohrparameter erfolgen.
Falsch ausgewählte Bohrverfahren und –werkzeuge
führen zu einem schlechten Bohrergebnis, das sich durch
geringen Bohrfortschritt, hohen Verschleiß und damit hohe
Bohrkosten ausdrückt. Zudem besteht die Gefahr, dass
die Bohrbarkeit des Gebirges falsch interpretiert wird.
Resultierend werden die nachfolgend einzusetzenden
Bohrwerkzeuge falsch gewählt und der unwirtschaftliche
Bohreinsatz fortgeführt.
Für die Auswahl des geeigneten Bohrsystems empfehlen
sich daher das Heranziehen eines Spezialisten sowie
die anschließende Durchführung von Testbohrungen.
Bohrbarkeit von Gesteinen
Grundlagen
Definition Bohrbarkeit:
Als Bohrbarkeit wird die Größe des (Bohr-) Widerstandes
bezeichnet, die das zu erbohrende Material dem Eindringen
des Bohrwerkzeugs entgegensetzt.
Entgegen der üblichen Annahme besitzt die Gesteinshärte,
die z.B. anhand der Härteskala nach MOHS bestimmt
werden kann, eine untergeordnete Bedeutung, da die
Kombination der nachstehend genannten Gesteinsparameter
die Bohrbarkeit bestimmt.
Dabei wird unterschieden zwischen:
1. Aktiver Bohrwiderstand: Verschleiß durch die Abrasivität
des zu erbohrenden Materials
2. Passiver Bohrwiderstand: mechanischer Eindringwiderstand
(Einaxiale Druckfestigkeit)
Der Bohrwiderstand wird durch die nachfolgenden Gesteinseigenschaften
beeinflusst:
• Einaxiale Druckfestigkeit sD
• Scherfestigkeit tS
• Einaxiale Zugfestigkeit sZ
• Gehalt an schleifscharfen Mineralien
• Härte und Korngröße der gesteinsbildenden Minerale
und Bindemittel
• Sonstige Parameter, z.B. Klüftigkeit, Schichtungen,
Störzonen,…
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