Hochbohrungen in Kohlebergwerken: Die Werkzeuge, die über Erfolg oder Misserfolg bei der Gasgewinnung entscheiden

Im Untertagebau kündigt sich Methangas nicht an. Es ist farb- und geruchlos – und wenn es sich in einem Hohlraum ansammelt, gibt es keine Warnung, bevor es lebensgefährlich wird. Jedes Jahr zählen gasbedingte Vorfälle weltweit zu den größten Gefahren für die Sicherheit im Bergbau. Dennoch konzentriert sich die Diskussion fast immer auf das Bohrgerät selbst. Was wird dabei übersehen? Die Gesteinsbohrkronen und Bohrgestänge, die das eigentliche Bohren durchführen.

Für die Gasabsaugung braucht es nicht nur eine Anlage – es geht darum, den richtigen Ort zu finden.

Die Realität sieht so aus: Nach dem Abbau eines Kohleflözes stürzt das Deckgebirge in den entstandenen Hohlraum ein. Dort sammelt sich Methan. Wird es nicht schnell abgesaugt, verteilen die Belüftungssysteme es an die Abbaufronten – und dann wird es gefährlich.

Beim Hochbohrungsverfahren wird dieses Problem gelöst, indem vom Bohrlocheintritt aus nach oben in die Deckschichten gebohrt wird. So entstehen spezielle Gasableitungskanäle, bevor das Methan den Arbeitsbereich erreicht. Der Haken dabei: Es handelt sich nicht um einfache vertikale Bohrungen. Gebohrt wird in einem Winkel nach oben durch geschichtetes Gestein – Sandstein, Schiefer, mitunter auch Bruchzonen – und erreicht dabei oft eine Tiefe von 4 bis 6 Metern über dem Bohrlocheintritt. Der Bohrmeißel muss seine Bohrrichtung beim Übergang zwischen weichen und harten Gesteinsformationen beibehalten, und das Bohrgestänge muss das Drehmoment effizient übertragen, ohne sich übermäßig zu verbiegen oder zu verschleißen.

Wenn Ihr Werkzeug nicht für den jeweiligen Einsatz geeignet ist, werden Sie es schnell merken. Ein Verlaufen des Bohrgestänges in brüchigem Deckgebirge führt dazu, dass die Bohrung die gasreiche Zone vollständig verfehlt. Übermäßiger Verschleiß des Bohrgestänges durch abrasiven Sandstein verursacht Bohrlochabbrüche und Werkzeugverlust. Und in einem unterirdischen Kohleabbaugebiet ist ein festsitzendes Bohrgestänge nicht nur lästig, sondern stellt auch eine Sicherheitsgefahr dar.

Warum Diamant-Richtbohrkronen bei Anwendungen in großer Höhe hervorragende Ergebnisse liefern

Für die Erdgasgewinnung im Dachbereich haben sich diamantbesetzte Richtbohrkronen in vielen Fällen als Standard etabliert. Der Grund: Im Gegensatz zu herkömmlichen Richtbohrkronen, die in gemischten Gesteinsformationen Schwierigkeiten mit der Bohrlochführung haben können, behalten diamantbesetzte Richtbohrkronen ihre Schneidleistung auch bei Übergängen zwischen hartem und weichem Gestein bei, ohne die Geradheit des Bohrlochs zu beeinträchtigen. In Kombination mit einem Bohrlochspülmotor und einem MWD-System ermöglichen sie die erforderliche Richtungsgenauigkeit, um selbst nur wenige Meter dicke Gasansammlungen zu erreichen.

Das wichtigste Merkmal? Das Kronenprofil. Ein halbrundes oder parabolisches Profil ist in geklüftetem Deckgebirge tendenziell besser geeignet, da es ein gleichmäßigeres Drehmomentverhalten ermöglicht und die Art von plötzlicher Belastung reduziert, die zum Bruch der Gestänge führen kann. Wir haben erlebt, wie Betriebe von Flachkopfbohrkronen auf parabolische Diamantbohrkronen umgestiegen sind und ihre Gestängebruchrate um mehr als die Hälfte senken konnten – einfach weil sich die Drehmomentkurve dadurch glättete.

Auswahl des Bohrgestänges: Warum die Durchmesserübereinstimmung unter Tage wichtiger ist

Beim Bohren in großer Höhe werden die Bohrgestänge Belastungen ausgesetzt, die beim Oberflächenbohren nicht auftreten. Man arbeitet in einem Winkel, oft unter beengten Raumverhältnissen, und muss die Kraft durch unterschiedliche Gesteinsschichten nach oben übertragen. Ist der Durchmesser des Bohrgestänges zu gering für den Durchmesser des Bohrers, können die Bohrspäne nicht richtig abgeführt werden – und in einem Erdgasableitungsloch verhindert ein verstopftes Bohrgut auch den Methanabfluss.

Ein optimaler Durchmesserunterschied – das Bohrgestänge ist deutlich kleiner als der Bohrmeißel – bietet zwei Vorteile: zuverlässigen Bohrgutabtransport und geringere Reibung an der Bohrlochwand. Unter Tage, wo jeder Widerstand zählt, führt dies direkt zu höheren Bohrgeschwindigkeiten und weniger Gestängewechseln. Bei Erdgasabsaugprojekten mit Tiefen von über 100 Metern empfehlen wir generell einen Durchmesserunterschied von mindestens 10–15 mm zwischen Meißel und Gestänge, um über die gesamte Bohrtiefe saubere Bohrlochbedingungen zu gewährleisten.

Das Gesamtbild: Die Werkzeugqualität bestimmt den ROI der Gasabsaugung

Eine Höhenbohranlage ist eine beträchtliche Investition. Doch Minenbetreiber lernen schnell: Nicht die Anlage selbst entscheidet über den Erfolg des Gasabsaugprogramms, sondern die Verbrauchsmaterialien – Bohrmeißel und Gestänge –, die den Unterschied zwischen einem Bohrloch, das jahrelang Gas ableitet, und einem, das innerhalb weniger Monate einstürzt, ausmachen.

Billige Bohrer mögen auf dem Papier ein paar Euro pro Bohrloch sparen, aber wenn der Bohrer vom Kurs abweicht und die Gaszone verfehlt, hat man hundert Meter nutzloses Loch gebohrt. Berücksichtigt man den Zeitverlust, den Verschleiß des Bohrgestänges und das Gas, das immer noch im Gestein lagert, erscheint der vermeintliche Schnäppchenbohrer plötzlich gar nicht mehr so ​​günstig.

Tatsächlich ist die Erdgasabsaugung in großer Höhe eine Präzisionsarbeit, die sich hinter der Bezeichnung Schwerindustrie verbirgt. Sie erfordert Werkzeuge, die speziell für diese Aufgabe entwickelt wurden: Diamant-Richtbohrkronen für präzise Bohrlochführung, optimal abgestimmte Bohrgestänge für einen reibungslosen Bohrgutabfluss und Schaftadapter, die die Energie verlustfrei übertragen. Stimmen diese drei Punkte, wird Ihr Erdgasabsaugungsprogramm von einem Kostenfaktor zu einem Sicherheitsgewinn.