Warum ein längeres Gesteinsbohrgestänge den Tunnelvortrieb verlangsamen kann
Bei einer Tunneldurchfahrt bedeutet länger nicht automatisch schneller.
Es ist leicht nachzuvollziehen, warum viele das glauben. Mit einem längeren Gesteinsbohrgestänge lässt sich in einem Arbeitsgang ein tieferes Loch bohren. Weniger Gestängewechsel bedeuten weniger Ausfallzeiten, richtig? Auf einer weitläufigen Abbaufläche oder in einem großen Tunnel mag das stimmen. Setzt man dasselbe lange Gestänge jedoch in einen engen unterirdischen Stollen ein, ändert sich die Rechnung schnell.
Der Bohrarm benötigt mehr Schwenkraum. Der Träger benötigt mehr Platz zum Positionieren. Der Bediener hat weniger Freiraum zum Ausrichten der Bohrlöcher. Ein Bohrgestänge, das auf dem Papier vielversprechend aussah, kann sich als Grund für Verzögerungen im gesamten Bohrprozess erweisen.
Die bessere Frage lautet nicht: „Was ist die längste Stange, die wir verwenden können?“ Sondern: „Welche Stangenlänge passt zu diesem Bohrkopf, diesem Lochmuster und diesem Bohrzyklus?“
So wählen erfahrene Bohrteams ihre Gesteinsbohrstangen aus.
Die Stangenlänge beeinflusst mehr als nur die Lochtiefe
Beim Sprengvortrieb ist der Vortrieb pro Bohrdurchgang eng mit der Bohrlochtiefe verknüpft. Mit einem längeren Bohrgestänge kann der Großbohrer tiefere Löcher bohren, bevor ein Gestängewechsel erforderlich ist. Das reduziert die Bearbeitungszeit, hält den Bohrvorgang in Gang und kann die körperliche Belastung der Mannschaft verringern.
Das sind echte Vorteile. Bei großem Querschnitt und guter Zugänglichkeit kann die Verwendung eines 3 m langen Bohrgestänges anstelle eines kürzeren die Verbindungs- und Trennzeiten über die gesamte Ortsbrust verkürzen. Bei Dutzenden von Bohrungen summieren sich diese eingesparten Minuten.
Die Bohrlochtiefe ist jedoch nur ein Teil des Zyklus.
Die Bohreinrichtung hängt außerdem vom Tunnelprofil, der Auslegerreichweite, dem Wenderaum der Maschine, den Bohrlochwinkeln, der Sicht des Bedieners, den Spülvorrichtungen und der Zeit für den Wechsel zwischen den Bohrlochpositionen ab. Ist das Bohrgestänge zu lang für den verfügbaren Platz, wird jeder dieser Arbeitsschritte erschwert.
Der Zeitverlust ist bei einem einzelnen Bohrloch selten dramatisch. Er äußert sich in Dutzenden kleiner Verzögerungen: hier eine Auslegerkorrektur, dort ein langsames Umpositionieren, ein ungünstiger Winkel, der einen zweiten Versuch erfordert. Am Ende der Runde hat die Mannschaft mehr Zeit mit dem Aufbau als mit dem eigentlichen Bohren verbracht.
Die praktische Wahl: 2,5 m oder 3 m Bohrgestänge
Bei vielen Tunnel- und Bergwerksprojekten sind Bohrgestänge mit einer Länge von 2,5 m und 3 m gängige Arbeitslängen. Keine der beiden Längen ist generell besser.
Eine 2,5 m lange Gestängestange ist in beengten Streckenabschnitten meist die flexiblere Wahl. Sie ermöglicht dem Bohrarm mehr Bewegungsfreiheit und erleichtert den Wechsel zwischen verschiedenen Bohrlochpositionen. In engen Strecken, kleinen Stollen und Streckenabschnitten mit begrenztem Manövrierraum ist diese Flexibilität entscheidend. Der Bediener kann so mehr Bohrlochpositionen bearbeiten, ohne ständig das Gebirgsdach, die Wände, die Ausrüstung und die Stützkonstruktionen umgehen zu müssen.
Ein 3 m langes Gestänge eignet sich besser für größere, offenere Abschnitte. Bei ausreichendem Freiraum ermöglicht es tieferes Bohren in einem Arbeitsgang und reduziert Unterbrechungen durch Gestängehandhabung. Das ist besonders vorteilhaft, wenn ein größerer Vorschub pro Bohrung angestrebt wird und das Großbohrgestänge sich frei an der Ortsbrust bewegen kann.
Der Fehler liegt darin, diese beiden Längen als einfache „kurz oder lang“-Entscheidung zu behandeln. Sie lösen unterschiedliche Probleme vor Ort.
Verwenden Sie die kürzere Stange, wenn Beweglichkeit und präzise Positionierung die einschränkenden Faktoren sind. Verwenden Sie die längere Stange, wenn der Zugang bereits gut ist und weniger Verbindungen den Arbeitsablauf tatsächlich verbessern.
Kleine Bohrköpfe bestrafen überdimensionierten Bohrstahl
In einem Tunnel mit einem Querschnitt von etwa 2,0 × 2,0 m bis 4,0 × 4,0 m ist die Hauptbegrenzung oft nicht die Bohrleistung, sondern der Platz.
Ein zu langes Bohrgestänge kann die Auslegerbewegung einschränken und das Manövrieren des Trägers oder das Ändern des Bohrwinkels erschweren. Der Wechsel zwischen den Bohrlöchern verlangsamt sich. Der Arbeitsbereich des Bedieners wird beengt. Selbst wenn das Gestänge die erforderliche Tiefe technisch erreichen kann, ist die Anordnung möglicherweise so unpraktisch, dass der Vorteil der zusätzlichen Länge nicht genutzt werden kann.
Hier können Beschaffungsentscheidungen fehlschlagen. Der Kauf längerer Bohrgestänge, weil er tiefere Bohrungen verspricht, ignoriert die tatsächlichen Betriebsbedingungen. Das Gestänge ist zwar Teil des Bohrstrangs, aber auch Teil eines funktionierenden Systems: Bohrgerät, Ausleger, Bediener, Tunnelprofil, Ortsbrustplanung und Produktionsplan müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein.
Ein zu langes Bohrgestänge ist nicht nur unpraktisch. Es kann das Risiko einer mangelhaften Befestigung, unerwünschter Biegebelastungen, Beschädigungen beim Handling und ineffizienter Bohrwinkel erhöhen. Diese Probleme können die Nutzungsdauer des Gesteinsbohrgestänges verkürzen und zusätzliche Wartungskosten verursachen.
Passen Sie die Gestängelänge an den gesamten Bohrzyklus an.
Ein verlässlicher Auswahlprozess beginnt mit dem Gesicht, nicht mit dem Katalog.
Prüfen Sie zunächst die geplante Bohrlochtiefe und den für jeden Bohrvorgang erforderlichen Vorschub. Berücksichtigen Sie anschließend die tatsächliche Tunnel- oder Grubenöffnung: Breite, Höhe, Deckenprofil, Ausbausystem, Zugang für die Ausrüstung und verfügbaren Wenderaum. Stellen Sie dann sicher, dass der Ausleger bei ausgefahrenem Gestänge problemlos alle erforderlichen Bohrlöcher ansteuern kann.
Überprüfen Sie anschließend das Bohrmuster. Brennbohrungen, Keilbohrungen, Umfangsbohrungen, Heberbohrungen und Dachbohrungen erfordern möglicherweise nicht alle die gleiche Flexibilität bei der Positionierung. In manchen Fällen ist ein kombinierter Ansatz sinnvoller, als für jede Aufgabe die gleiche Gestängelänge zu verwenden.
Betrachten Sie abschließend die tatsächliche Zykluszeit. Zählen Sie nicht nur die Bohrminuten. Berücksichtigen Sie auch Gestängewechsel, Auslegerpositionierung, Trägerbewegung, Bohrlochausrichtung, Spülung, Inspektionen und Bedienerverzögerungen. Das produktivste Gesteinsbohrgestänge ist dasjenige, das die Gesamtzeit pro abgeschlossenem Bohrvorgang reduziert.
Dieser Punkt wird leicht übersehen. Ein tieferes Loch ist nur dann von Vorteil, wenn der Rest des Betriebs dies zulässt.
Die Qualität der Bohrstangen ist weiterhin wichtig.
Die korrekte Länge allein reicht nicht aus, um minderwertiges Bohrgestänge zu ersetzen. Das Gestänge muss weiterhin zum Gesteinsbohrer, Schaftadapter, Kupplungssystem, Gewindetyp und den Bohrbedingungen passen. Unzureichende Gewindepassung, ungenügende Schmierung, falsche Schlagenergie oder verbogenes Gestänge können selbst bei optimaler Längenwahl die Vorteile zunichtemachen.
Bevor Sie sich für eine Rutenspezifikation entscheiden, prüfen Sie Folgendes:
Tunnel- oder Stollenabmessungen und verfügbare Auslegerhöhe
Erforderliche Lochtiefe und Zielvorschub pro Runde
Bohrgerätemodell, Vorschublänge und Auslegerbewegungsbereich
Gewindetyp und Kompatibilität mit dem vorhandenen Bohrgestänge
Gesteinsbeschaffenheit und zu erwartende Biege- oder Schwingungsbelastungen
Lochmuster und Anzahl der Umpositionierungszüge pro Runde
Tatsächliche Zykluszeit, einschließlich Handhabungs- und Rüstarbeiten
Die Lektion für die Praxis ist einfach: Kaufen Sie die Rutenlänge nicht als Maximalwert, sondern passend für den jeweiligen Einsatzzweck.
In einem offenen Stollen kann ein 3 m langes Gestänge die schnellste Lösung sein. Ein 2,5 m langes Gestänge kann in einem engen Stollen den Vortrieb aufrechterhalten, wenn ein längeres Gestänge den gesamten Prozess verlangsamen würde. Der beste Bohrvorgang basiert nicht auf dem längsten Werkzeug, sondern auf dem richtigen Werkzeug am richtigen Ort für den nächsten Arbeitsgang.
