Wie man die richtige Bohrstange auswählt: Ein Rahmenkonzept, das über „Was auch immer im Regal steht“ hinausgeht
Betritt man einen typischen Werkzeugraum auf einer Baustelle, sieht man ein Gestell voller Stangen. Einige davon werden tatsächlich von den Arbeitern benutzt. Andere liegen dort schon seit sechs Monaten herum, weil jemand das falsche Gewinde bestellt hat und niemand sich mit der Rücksendung herumschlagen will. Und irgendwo ganz hinten steht eine Stange von einem Lieferanten, an den sich niemand mehr erinnert, noch originalverpackt, weil sie auf der Baustelle nie gepasst hat.
Die Auswahl der richtigen Stangen ist nicht kompliziert, wenn man die richtigen Fragen der Reihe nach beantwortet. Lässt man eine Frage aus, verwendet man am Ende Stahl, der entweder nicht passt, nicht lange hält oder sich nicht gerade bohren lässt. Hier ist die Vorgehensweise.
Beginnen Sie mit dem Bohrer, nicht mit der Stange.
Jede Entscheidung bei der Auswahl der Bohrgestänge geht vom Bohrer aus. Welchen Schaftadapter benötigt das Bohrgerät? Welche Schlagkraftklasse hat es? Wie hoch ist das Drehmoment? Diese Fragen müssen zuerst geklärt werden.
Der Schaftadapter bestimmt den Gewindeanschluss am Antriebsende. Eine Anlage mit R32-Schaft benötigt Gestänge mit R32-Gewinde am Antriebsende. Ein T38-Schaft erfordert T38-Gestänge. Das klingt einleuchtend, doch gemischte Flotten – bei denen verschiedene Anlagen am selben Standort unterschiedliche Schaftstandards verwenden – führen genau zu dieser Verwirrung, die dazu führt, dass die falschen Gestänge im Lager bleiben.
Die Schlagkraft bestimmt den Stangenquerschnitt. Kleine, handgeführte Druckluftbohrmaschinen mit 2–3 kW Leistung können Standard-Sechskant- oder Rundstangen mit einem Durchmesser von 22–25 mm antreiben. Mittelgroße Hydraulikbohrer mit 10–15 kW Leistung benötigen Stangen mit einem Durchmesser von 28–32 mm und Gewinden wie R28 oder R32. Große Produktionsbohrer mit 20 kW Leistung und mehr benötigen dickere Querschnitte – 38 mm oder größer mit Gewinden wie T38, T45 oder sogar T51. Verwendet man eine zu leichte Stange in einem Hochleistungsbohrer, ermüdet sie am Gewindegrund. Verwendet man hingegen eine zu schwere Stange in einer leistungsschwachen Bohrmaschine, verschwendet man Energie durch das Beschleunigen von Stahl, der dicker ist als nötig.
Passen Sie die Stange an das Loch an
Durch den Lochdurchmesser und die Lochtiefe werden der Stangendurchmesser und die Stangenlänge bestimmt.
Für den Bohrlochdurchmesser gilt: Der Stangenkörper benötigt ausreichend Ringspalt, damit das Bohrklein abfließen kann. Ist der Ringspalt zu eng, steigen die Spülgeschwindigkeiten sprunghaft an, was den abrasiven Verschleiß an Stangenkörper und Bohrlochwand erhöht. Ist er zu groß, kann die Stange im Bohrloch schlagen, was zu Abweichungen und Biegespannungen führt. Als Faustregel gilt: Der Stangenkörperdurchmesser sollte in den meisten Anwendungen etwa 60–70 % des Bohrmeißeldurchmessers betragen.
Für die Bohrlochtiefe gilt: Die Gestängelänge muss der Vorschublänge des Bohrers und der Gesamtbohrlochtiefe entsprechen. Bei flachen Bohrlöchern unter drei Metern mit einem Einzelvorschubbohrgerät wird ein Gestänge pro Bohrloch verwendet. Bei tieferen Produktionsbohrungen werden Bohrstränge eingesetzt, und jedes Gestänge im Strang muss dem Vorschubhub entsprechen, damit die Kupplungen an zugänglichen Positionen zum Hinzufügen und Entfernen von Gestängen positioniert sind. Standard-Gestängelängen – 3,05 m, 3,66 m, 4,27 m (10, 12, 14 Fuß) – sind Standard, da sie gängigen Vorschublängen entsprechen. Sonderanfertigungen mit abweichenden Längen sollten nur dann bestellt werden, wenn der Vorschubhub dies unbedingt erfordert.
Wählen Sie den Gewindestandard
Bei der Auswahl des Gewindes geht es nicht nur darum, welches auf den Schaft passt. Verschiedene Gewindearten weisen unterschiedliche Eigenschaften auf:
R-Threads (R28, R32, R35, R38)Es handelt sich um Seilgewinde – ein abgerundetes Profil, das das Verbinden und Trennen erleichtert. Sie sind der gängigste Standard für Tunnel- und Driftruten. R32 ist das Arbeitstier für mittelgroße Driftruten. R38 schließt die Lücke zwischen mittelgroßen und Hochleistungsruten.
T-Gewinde (T38, T45, T51)Trapezgewinde – ein Profil mit flachem Schaft, das höhere Drehmomente aufnimmt – werden bei größeren Produktionsbohrmaschinen eingesetzt, bei denen das Rotationsdrehmoment höher ist. T38 ist gängig bei Großbohrmaschinen im Bergbau. T45 und T51 sind für die anspruchsvollsten Produktionsbohrungen vorgesehen.
Konische VerbindungenKegel (typischerweise 7°, 11° oder 12°) werden durch Reibpassung statt durch Gewinde befestigt. Sie sind Standard bei handgeführten Druckluftwerkzeugen und kleinen Bohranlagen. Die Stange hat ein Außengewinde, der Bohrer eine Innengewindeaufnahme. Es gibt kein Gewinde, das verschleißen oder beschädigt werden könnte, aber die Kegelpassung muss präzise sein – Einstecktiefe mindestens 25 mm, Kontaktfläche mindestens 60 %.
Verwenden Sie keine unterschiedlichen Gewindenormen in derselben Schnur. Ein Adapter von R32 auf T38 mag zwar irgendwo in einem Katalog zu finden sein, aber jeder Adapter fügt eine zusätzliche Verbindung hinzu, und jede Verbindung stellt eine Spannungskonzentration und eine potenzielle Schwachstelle dar.
Berücksichtigen Sie den Fels
Hartes, abrasives Gestein erfordert Gewindestangen mit höherer Oberflächenhärte und größerer Einsatzhärtungstiefe. Der Stangenkörper reibt an der Bohrlochwand, und in abrasiven Formationen führt dieser Kontakt zu einer Verringerung des Stangendurchmessers. Eine Stange mit geringer Einsatzhärtung verschleißt die gehärtete Schicht ab, bevor das Gewinde vollständig ausgebildet ist, wodurch der weiche Stahlkern freigelegt wird, der schnell erodiert.
Zerklüfteter, blockiger Boden erfordert Gestänge mit höherer Zähigkeit und besserer Dauerfestigkeit. Gestänge in zerklüftetem Boden sind stärkeren Biegungen ausgesetzt – durch Bohrlochabweichungen, durch das Hängenbleiben des Bohrers an Bruchflächen und durch das Durchbiegen des Bohrstrangs in Bruchzonen. Ein für abrasiven Verschleiß optimiertes Gestänge (hohe Oberflächenhärte, geringe Randschicht) kann für zerklüfteten Boden zu spröde sein.
Weicher, gleichmäßiger Boden verzeiht den meisten Bohrgestängetypen, weshalb die Auswahl des Bohrgestänges bei einfachen Bohrungen selten Beachtung findet. Die Probleme treten erst auf, wenn das Gestein schwieriger wird.
Stahlqualität: Das, was man nicht sieht
Zwei Gestänge können auf dem Datenblatt identisch aussehen – gleiches Gewinde, gleicher Durchmesser, gleiche Länge – und sich unter Tage völlig unterschiedlich verhalten. Der Unterschied liegt im Stahl und der Wärmebehandlung.
Worauf Sie bei einer hochwertigen Gewindestange achten sollten: Die Stahlsorte sollte eine spezielle Bohrstahllegierung sein (kein generischer Baustahl), die Einsatzhärtungstiefe sollte spezifiziert und gleichmäßig sein, der Härteübergang von der Einsatzhärtung zum Kern sollte allmählich erfolgen (kein abrupter Abfall, der eine Spannungsdiskontinuität verursacht), und die Gewindeoberfläche sollte glatt sein und keine sichtbaren Bearbeitungsspuren an der Gewindewurzel aufweisen.
Ein Lieferant, der Härteprofile, Mikrostrukturbilder und Daten zur Maßprüfung liefern kann, hat seinen Prozess im Griff. Ein Lieferant, der sagt: „Vertrauen Sie mir, es ist guter Stahl“, ist ein Lieferant, den Sie vor einer Großbestellung genauer unter die Lupe nehmen sollten.
Die Entscheidungssequenz
Wenn Sie das nächste Mal Ruten bestellen, gehen Sie diese Schritte in dieser Reihenfolge durch:
Welches Schaftgewinde hat der Bohrer?
Welcher Schlagkraftklasse ist das Gerät zuzuordnen?
Welchen Durchmesser und welche Tiefe hat das Loch?
Welcher Gewindetyp passt zur Anwendung (R-, T- oder Kegelgewinde)?
Um welches Gestein handelt es sich – rau, zerklüftet oder gleichmäßig?
Kann der Lieferant seine Qualität nachweisen, oder verlassen Sie sich auf seine Aussage?
Die richtige Gewindestange passt zu Ihrem Bohrer, hat die richtige Bohrungsgröße, bewältigt das Gestein und stammt von einem Lieferanten, der Ihnen die Stahlzusammensetzung mitteilen kann. Alles andere ist ein Kompromiss, den Sie vielleicht bei 300 Metern bereuen, wenn das Gewinde nachgibt.
