Warum Brunnenbohrer immer wieder auf DTH setzen: Fünf Vorteile, die das Schlammrotationsverfahren in jeder Hinsicht übertreffen.

Das Spülbohrverfahren dominiert die Brunnenbaubranche. Es ist bekannt, funktioniert in den meisten Bodenformationen und die Ausrüstung ist weit verbreitet. Doch ein wachsender Anteil von Brunnenbauern ist für spezielle Anwendungen auf das Bohrhammerverfahren (DTH – Down-the-Hole Air Hammer Drilling) umgestiegen und kehrt nach dem Umstieg nicht mehr dazu zurück.

Die Vorteile sind nicht theoretischer Natur. Sie zeigen sich in der Rechnung, der kürzeren Brunnenbauzeit und der verbesserten Wasserqualität für den Kunden. Deshalb ist DTH auf Brunnenbauanlagen unverzichtbar.

Vorteil 1: Die Anlage muss nicht riesig sein

Eine Schlammdrehbohranlage, die einen 200 Meter tiefen und 8 Zoll (20 cm) großen Wasserbrunnen bohrt, benötigt eine hohe Rückzugskapazität, ein hohes Drehmoment und ein Schlammsystem mit Pumpen, Tanks, Siebanlagen und Entsandern. Die Anlage ist schwer, der Aufbau komplex, und die Mobilisierungskosten spiegeln dies wider.

Ein DTH-Hammer benötigt im selben Bohrloch nur geringen axialen Druck – gerade genug, um den Meißel im Gestein zu halten. Die Drehzahl ist niedrig – 15 bis 25 U/min in den meisten Formationen. Entsprechend gering ist auch der Drehmomentbedarf, da der Meißel das Gestein bearbeitet und nicht zerkleinert. Die Bohrgestänge können leichter und mit kleinerem Durchmesser sein, da sie Luft und Rotation übertragen, nicht aber hohe Zugkräfte.

Das Ergebnis: eine kleinere Anlage, geringerer Kraftstoffverbrauch, schnellerer Auf- und Abbau sowie Zugang zu Standorten, an denen eine komplette Schlammspülanlage nicht eingesetzt werden kann. Für abgelegene Brunnen – ob für die Landwirtschaft, ländliche Gemeinden oder die Wasserversorgung von Bergbaulagern – kann allein dieser logistische Vorteil die direkte Wasserversorgung (DTH) zur einzig praktikablen Option machen.

Vorteil 2: Luft ist die Bohrflüssigkeit, und Luft ist kostenlos

Beim Spülungsbohren müssen Spülflüssigkeit gemischt, gepumpt, aufbereitet und entsorgt werden. Jeder Meter Bohrloch erzeugt eine bestimmte Menge kontaminierten Spülungsschlamms, der aufgefangen, abgesetzt und schließlich entsorgt werden muss. Das Spülungssystem läuft kontinuierlich – Pumpen, Rührwerke, Schüttelsiebe – verbraucht Treibstoff und erfordert ständige Aufmerksamkeit.

DTH nutzt Druckluft. Die Luft bearbeitet das Gestein, befördert das Bohrklein in den Ringraum und verteilt es. Es muss keine Flüssigkeit beigemischt werden. Es setzt sich kein Bohrklein ab. Es muss keine Grube ausgehoben werden. Es muss kein Bohrschlamm entsorgt werden. Die einzigen Verbrauchsmaterialien sind Bohröl – einige Liter pro Schicht – und die Druckluft selbst.

Die Zeitersparnis durch den Wegfall des Spülungsmanagements ist bei jeder Bohrung beträchtlich, aber bei tiefen Bohrungen, wo die Spülungsmengen logistisch aufwendig werden, ist sie bahnbrechend. Eine 300 Meter tiefe Bohrung produziert etwa 10–15 Kubikmeter Bohrklein, vermischt mit Spülungsflüssigkeit. Beim Drehbohren mit Spülung muss dieses Material entsorgt werden. Beim DTH-Verfahren wird es als Staub oder feuchte Späne ausgestoßen und verbleibt am Bohrlochkopf.

Vorteil 3: Verrohrung beim Bohren durch schlechten Boden

Jeder Brunnenbohrer kennt das Horrorszenario: Man stößt auf eine Bruchzone, eine Kaverne oder eine lose Kiesschicht – und das Bohrloch bricht ein. Die Zirkulation bricht ab. Der Bohrmeißel steckt fest. Das Bohrloch ist womöglich komplett verloren.

DTH-Hämmer können im Verrohrungs-während-dem-Bohrvorgang eingesetzt werden. Eine exzentrische oder unterbohrende Bohrkopfanordnung bohrt ein Loch, das etwas größer als der Verrohrungsdurchmesser ist. Die Verrohrung folgt dem Hammer beim Vorschub nach unten. Sobald die widrige Bodenbeschaffenheit überwunden ist, wird die Bohrkopfanordnung durch die Verrohrung zurückgezogen, und das Bohren wird mit einem Standardbohrkopf fortgesetzt.

Dadurch wird der schlimmstmögliche Fall zu einem geplanten Schritt. Anstatt den Spülungsverlust mit Spülungsverlustmitteln zu bekämpfen und darauf zu hoffen, dass das Bohrloch offen bleibt, isoliert der Bohrmeister die Problemzone mit Stahlrohr und fährt fort. Das Bohrloch ist gesichert, der Grundwasserleiter über der Problemzone geschützt, und der Kunde erhält einen fertigen Brunnen anstelle einer aufgegebenen Bohrung.

Vorteil 4: Der Grundwasserleiter bleibt sauber.

Dies ist der Vorteil, der für den Endverbraucher – also denjenigen, der das Wasser trinkt – am wichtigsten ist.

Beim Drehbohren mit Spülflüssigkeit wird diese in die Gesteinsformation gepresst. Der Filterkuchen, der die Bohrlochwand während des Bohrvorgangs stabilisiert, verschließt gleichzeitig die Porenräume im Grundwasserleiter. Die Erschließung des Brunnens – die Entfernung des Filterkuchens und die Wiederherstellung der natürlichen Durchlässigkeit der Formation – erfordert Zeit, Chemikalien und intensive Spülvorgänge. Selbst bei sachgemäßer Erschließung bleiben häufig Restschäden an der Formation zurück. Der Brunnen fördert weniger Wasser, als der Grundwasserleiter theoretisch liefern könnte.

Beim DHT-Bohren mit Luft bildet sich kein Filterkuchen. Die Bohrlochwand in festem Gestein wird durch die Schlagwirkung sauber durchtrennt. Es dringt keine Flüssigkeit in die Formation ein. Die natürliche Durchlässigkeit des Grundwasserleiters bleibt erhalten. Die Brunnenerschließungszeit verkürzt sich von Tagen auf Stunden, und der fertige Brunnen fördert oft nahezu die theoretische Kapazität der Formation.

In geklüfteten Gesteinsgrundwasserleitern – wo Wasser durch Risse und Spalten statt durch Porenräume fließt – ist dieser Unterschied deutlich. Spülflüssigkeit dringt in die Risse ein und verschließt sie. Luft reinigt sie. Ein mit DTH-Verfahren gebohrter Brunnen in geklüftetem Gestein erzielt regelmäßig bessere Ergebnisse als ein mit Spülflüssigkeit gebohrter Brunnen in derselben Formation.

Vorteil 5: Der Winter unterbricht die Arbeit nicht

Das Bohren mit Spülflüssigkeit bei Minustemperaturen ist eine frustrierende Angelegenheit. Die Spülflüssigkeitsleitungen frieren ein. Die Tanks vereisen. Der Bohrguthaufen erstarrt zu einem gefrorenen Hügel. Die Winterfestmachung des Spülflüssigkeitssystems dauert am Ende jeder Schicht Stunden, und die Inbetriebsetzung zu Beginn der Schicht nimmt ebenfalls Stunden in Anspruch.

DTH nutzt Druckluft. Es gibt keine Flüssigkeit, die gefrieren könnte – nur das Kondenswasser in den Druckluftleitungen, das mit einem handelsüblichen Lufttrockner oder durch Alkoholeinspritzung aufgefangen wird. Die Anlage kann mit minimalen Vorbereitungen auch im Winter im Norden eingesetzt werden. In Regionen, in denen die Bohrsaison wetterbedingt eingeschränkt ist, verlängert DTH das Arbeitsfenster um Monate.

Die Wartungsrealität

DTH-Geräte im Brunnenbau erfordern dieselbe sorgfältige Wartung wie in jeder anderen Anwendung – sogar noch mehr, da Brunnenbohrungen tiefer und länger sind als typische Sprengbohrungen. Die Innenteile des Bohrhammers müssen regelmäßig gereinigt und überprüft werden. Die Messreihe des Bohrers muss überwacht werden. Die Schmierung darf niemals vernachlässigt werden – ein trockenlaufender Bohrhammer in 200 Metern Tiefe verursacht einen kostspieligen Bergungseinsatz.

Für Bohrmeister, die ihre Ausrüstung ordnungsgemäß warten, bietet die DTH-Bohrung im Bereich der Wasserbrunnentechnik eine Kombination aus logistischer Einfachheit, Formationsschutz und ganzjähriger Einsatzfähigkeit, die mit der Drehspülbohrtechnik nicht zu erreichen ist. Sie ist nicht für jeden Brunnen geeignet. Aber für diejenigen, für die sie sich eignet, erleichtert sie die Arbeit und verbessert die Brunnenqualität.