Wie man Gesteinsbohrgestänge auswählt: Typen, Funktionsprinzipien und Wartungstipps

Beim Hammerbohren ist das Bohrgestänge das entscheidende Bindeglied zwischen Gesteinsbohrer und Bohrmeißel. Ob es sich um Untertagebau, Steinbruchbohrungen oder Sprengungen an der Oberfläche handelt – das Gestänge muss Schlagenergie, Rotation und Spülmedium effizient übertragen.

Eine ungeeignete Bohrgestängewahl kann die Bohrgeschwindigkeit verringern, den Gewindeverschleiß erhöhen, zu spannungsbedingten Ausfällen führen und unnötige Stillstandszeiten verursachen. Kenntnisse über Gestängetypen, Gewindesysteme, Materialqualität und Wartungspraktiken helfen Bohrteams, die Produktivität und die Standzeit der Werkzeuge zu verbessern.

Was ist ein Gesteinsbohrgestänge?

Das Gesteinsbohrgestänge ist ein Bauteil aus hochfestem legiertem Stahl, das den Gesteinsbohrer mit dem Bohrmeißel verbindet. Es erfüllt drei wichtige Funktionen:

• Überträgt Aufprallenergie auf das Zerkleinern von Gestein.

• Überträgt ein Drehmoment, um den Schneidkopf am Schneiden zu halten.

• Leitet Luft oder Wasser durch das Spülloch, um Gesteinsspäne zu entfernen.

Vereinfacht ausgedrückt ist das Bohrgestänge die Energieübertragungsbrücke des Bohrsystems. Wenn seine Verbindung, Ausrichtung oder Materialqualität beeinträchtigt ist, kann der gesamte Bohrprozess Schaden nehmen.

Haupttypen von Gesteinsbohrgestängen

Integrierte Bohrgestänge

Integrale Bohrgestänge werden aus einem einzigen Stahlstab gefertigt, wobei Gestänge und Bohrmeißel eine Einheit bilden. Da keine Gewindeverbindung vorhanden ist, bieten sie eine effiziente Energieübertragung und eine einfache, stabile Konstruktion.

Sie werden häufig zusammen mit handgeführten Gesteinsbohrern für flache Löcher, kleine Sprenglöcher, Steinbrucharbeiten und Bohrungen in Hartgestein mit kleinem Durchmesser verwendet.

Konische Bohrstangen

Konische Stangen verwenden eine konische Verbindung zwischen der Stange und einem austauschbaren konischen Bohrer. Gängige Konuswinkel sind 7°, 11° und 12°.

Diese Reibpassung kommt ohne Gewinde aus und eignet sich im Allgemeinen für flache Bohrungen, oft unter vier Metern Tiefe. Konische Bohrgestänge werden häufig in Steinbrüchen, bei Sprengarbeiten und im leichten Hoch- und Tiefbau eingesetzt.

Gewindebohrstangen

Gewindebohrstangen lassen sich mit Kupplungshülsen verbinden, wodurch mehrere Stangen für tiefere Bohrungen miteinander verbunden werden können. Sie finden breite Anwendung im Bergbau, Tunnelbau, bei Stufenbohrungen und Förderbohrungen.

Gängige Gewindesysteme umfassen:

• R-Serie: R25, R28, R32 und R38, häufig verwendet für den Untertagebau und Tunnelbau.

• T-Serie: T38, T45 und T51, häufig verwendet für Oberflächenbohrungen und Langlochbohrungen.

• MF-Verlängerungsstangen: An den gegenüberliegenden Enden derselben Stange sind direkt männliche und weibliche Gewinde eingefräst, sodass die Stangen ohne separate Kupplungshülse verbunden werden können.

Wie Gesteinsbohrstangen funktionieren

Beim Bohren wirken drei Kräfte gleichzeitig auf das Bohrgestänge. Der Kolben überträgt hochfrequente Stoßenergie über das Gestänge auf den Bohrmeißel. Die Rotationskraft dreht den Bohrmeißel kontinuierlich und unterstützt so den Gesteinsabbau. Das Spülmedium befördert das Bohrklein aus dem Bohrloch.

Diese Vorgänge müssen zusammenwirken. Eine unzureichende Abstimmung zwischen Schlagkraft, Rotation und Spülung kann die Bohreffizienz verringern und die Lebensdauer von Gestänge und Bohrmeißel verkürzen.

Wie man die richtige Bohrstange auswählt

Beginnen wir mit dem Material und der Wärmebehandlung. Hochwertiger einsatzgehärteter legierter Stahl, wie beispielsweise 23CrNi3Mo, bietet einen zähen Kern, eine harte Oberfläche und eine hohe Dauerfestigkeit.

Die Gewindeübereinstimmung ist ebenso wichtig. Schaftadapter, Kupplungshülse, Bohrgestänge und Bohrmeißel müssen kompatible Gewindespezifikationen aufweisen. Die Verwendung unterschiedlicher Gewindesysteme kann zu Energieverlusten, Gewindebeschädigungen und Sicherheitsrisiken führen.

Die Bohrbedingungen spielen ebenfalls eine Rolle. Hartes Gestein erfordert hochfesten legierten Stahl, während abrasive Formationen eine höhere Verschleißfestigkeit erfordern. Die Spüllochkonstruktion muss einen zuverlässigen Abtransport des Bohrkleins gewährleisten; unzureichende Spülung kann zu Überhitzung des Bohrers und geringeren Bohrgeschwindigkeiten führen.

Wesentliche Wartungsarbeiten an Bohrstangen

Regelmäßige Wartung kann die Lebensdauer der Bohrgestänge deutlich verlängern.

Vor dem Zusammenstecken der Pleuelstangen stets geeignetes Gewindefett auftragen, um Gewindefresser (auch Kaltverschweißung genannt) zu vermeiden. Die Geradheit der Pleuelstangen prüfen und verbogene Stangen aus dem Betrieb nehmen, da die weitere Verwendung zu Stangenbruch oder Schäden an der Bohrmaschine führen kann.

Prüfen Sie das Gewinde auf Verschleiß, abgebrochene Zähne und Risse. Passen Sie abschließend den Aufpralldruck und die Drehzahl an die Stangen- und Gesteinsbedingungen an. Falsche Betriebsparameter erhöhen den Gewindeverschleiß und damit das Ausfallrisiko.