Spiralbohrgestänge im Kohlebergbau: Die Betriebsregeln, die Ihr Bohrgestänge intakt halten

Untertage-Kohlebohrungen stellen extrem hohe Anforderungen an die Ausrüstung. Es ist eng, feucht, die Gesteinsformationen ändern sich unvorhergesehen, und wenn in 200 Metern Tiefe etwas schiefgeht, kann man die Ausrüstung nicht einfach mit einem Kran bergen und von vorne beginnen. Von allen Komponenten des Bohrgestänges wird das spiralförmige Bohrgestänge am stärksten beansprucht – es überträgt Drehmoment, transportiert Bohrgut und biegt sich bei jeder Formationsänderung gleichzeitig durch.

Der Unterschied zwischen einem Bohrgestänge, das monatelang hält, und einem, das beim dritten Bohrloch bricht, liegt meist in den ersten und den letzten fünf Minuten des Betriebs. Darauf kommt es an.

Bevor Sie überhaupt anfangen: Die Fünf-Minuten-Inspektion

Sie haben einen Stapel Bohrstangen im Gestell und ein zu bohrendes Loch. Die Versuchung ist groß, die erste Stange vom Stapel zu nehmen und loszulegen. Doch Spiralbohrstangen weisen einige Schwachstellen auf, die erst bei genauerer Betrachtung sichtbar werden und sich stets im ungünstigsten Moment bemerkbar machen.

Zuerst muss jede Stange auf einer ebenen Fläche gerollt werden, bevor sie verbunden wird. Jeder sichtbare Spalt zwischen Stange und Fläche deutet auf eine Biegung hin. Eine verbogene Stange in einem tiefen Bohrloch führt nicht nur zu schiefen Bohrungen, sondern schlägt im Bohrloch hin und her, hämmert bei jeder Umdrehung gegen die Wand und belastet alle darüber liegenden Gewindeverbindungen zyklisch. Eine verbogene Stange ist Ausschuss. Versuchen Sie nicht, sie zu begradigen.

Zweitens: Überprüfen Sie die Spiralwindungen. Die Schweißnähte, an denen die Spiralschaufel auf das Zentralrohr trifft, sind Spannungskonzentrationspunkte. Achten Sie auf feine Haarrisse, die vom Schweißnahtrand ausgehen – sie sind klein, breiten sich aber nach Beginn des Bohrens schnell aus. Klopfen Sie mit dem Griff eines Schraubenschlüssels gegen die Windungen. Ein dumpfer Klang bedeutet, dass das Metall intakt ist. Ein klingender Ton bedeutet, dass die Schweißnaht durchgebrochen ist und die Windung locker sitzt.

Drittens: Gewindezustand. Saubere, trockene Gewinde sind unerlässlich – sie verhindern, dass sich das gesamte Bohrgestänge in der Tiefe löst. Kohlenstaub und Bohrschlamm, die sich im Gewindegrund festgesetzt haben, verhindern ein vollständiges Einschrauben. Ein Bohrgestänge, das nur zu 80 % eingeschraubt ist, löst sich unter Drehmoment. Reinigen Sie das Gewinde mit einer Drahtbürste, blasen Sie es, falls vorhanden, mit Druckluft aus und tragen Sie vor jedem Einschrauben Gewindepaste auf. Verwenden Sie kein Fett, sondern eine geeignete, für das verwendete Drehmoment geeignete Gewindepaste. Fett zersetzt sich unter Hitze und Druck; Gewindepaste hingegen nicht.

Letzte Ausrichtungsprüfung: Bohrgerät, Bohrgestänge und Bohrloch müssen auf derselben Achse liegen. Schon wenige Grad Abweichung am Bohrgestängeansatz führen in 100 Metern Tiefe zu erheblichen Biegespannungen. Richten Sie alles korrekt aus, und Ihre Gestänge werden es Ihnen danken und nicht brechen.

Der Start des Lochs: Die 300-Millimeter-Regel

Die Aufgabe eines Spiralbohrgestänges im Kohlebergbau ist zweifach: Es überträgt die Rotation auf den Bohrmeißel und befördert das Bohrklein über die spiralförmigen Windungen aus dem Bohrloch. Beide Aufgaben erfordern, dass sich das Gestänge in einem korrekt geformten Bohrloch dreht. Doch ganz am Anfang eines Bohrlochs existiert noch kein Bohrloch – nur ein Gestänge, das versucht, eines zu erzeugen.

Hier kommt die 300-Millimeter-Regel ins Spiel. Halten Sie die Drehzahl für die ersten 300 Millimeter – etwa 30 cm – niedrig. Ideal sind 100 bis 150 U/min, nicht mehr. Der Vorschubdruck sollte gering sein. Ziel ist nicht die maximale Bohrgeschwindigkeit, sondern dass der Bohrer ein sauberes, gerades Bohrloch erzeugt, dem das Gestänge anschließend folgen kann. Solange diese anfängliche Bohrtiefe nicht erreicht ist, hat das Gestänge keine seitliche Abstützung und schlägt bei zu hoher Drehzahl am Kragenende aus.

Sobald Sie 300 Millimeter überschritten haben und die Bohrlochwand die Führung übernimmt, können Sie die Drehzahl erhöhen. Steigern Sie die Drehzahl schrittweise bis zum Zielbereich – 150 bis 300 U/min sind typisch für Bohranlagen der CMS1-Serie im Kohlebergbau, wobei der niedrigere Wert für harte und der höhere Wert für weiche Kohleflöze gilt. Die Vorschubgeschwindigkeit sollte sich je nach Bedingungen zwischen 0,5 und 1,5 Metern pro Minute einpendeln.

Das Lesen der Bohrkleinproben: Die am meisten unterschätzte Fähigkeit beim Kohlebohren

Hier ist etwas, das erfahrene Bohrer von allen anderen unterscheidet: Sie beobachten das Bohrklein. Nicht nur gelegentlich – sondern ständig.

Spiralbohrgestänge sind so konstruiert, dass sie das Bohrklein durch die Schneckenwindungen beim Drehen des Gestänges nach außen befördern. Fließt das Bohrklein gleichmäßig aus dem Bohrlochkopf, ist das Bohrloch in Ordnung. Stoppt der Förderstrom – auch nur für wenige Sekunden –, hat sich etwas verändert. Möglicherweise ist der Bohrmeißel auf eine weiche Zone gestoßen und erzeugt mehr Späne, als die Schneckenwindungen abführen können. Vielleicht ist die Bohrlochwand hinter dem Bohrmeißel teilweise eingestürzt. Möglicherweise erreicht das Spülmedium die Bohrlochbrust nicht.

Unabhängig vom Grund ist die Vorgehensweise dieselbe: Die Zufuhr sofort stoppen, die Rotation beibehalten und die Stange ein kurzes Stück – etwa einen Meter – zurückziehen, um die Blockade der Windungen zu beseitigen. Anschließend langsam wieder einfahren. Wenn man die Stange mit Gewalt vorwärts bewegt, obwohl kein Bohrklein austritt, verstopft man den Ringraum, und ein verstopfter Ringraum führt unweigerlich zu einer festsitzenden Stange.

Das Prinzip ist einfach: Wenn keine Chips herauskommen, sollte man nicht tiefer graben. Punkt.

Wenn unterirdisch etwas schiefgeht

Bei Kohlebohrungen gibt es einige Fehlerquellen, die bei Tagebaubohrungen nicht auftreten. Gasausbrüche, Wassereinbrüche und plötzliche Gesteinsstürze sind reale Risiken, und die Reaktion des Betreibers entscheidet darüber, ob es sich um einen Zwischenfall oder eine Katastrophe handelt.

Bei mechanischen Problemen – festsitzendem Bohrgestänge, blockierter Verbindung – gilt dieselbe Regel wie bei jedem Bohrlochwerkzeug: Nicht mit Gewalt vorgehen. Vorschub stoppen. Drehzahl reduzieren und Drehrichtung vorsichtig umkehren. Das Bohrgestänge in kurzen Hüben auf und ab bewegen, während es sich langsam rückwärts dreht. Die Spiralwindungen helfen, die Blockade zu lösen, wenn man ihnen Zeit gibt. Ein ruckartiges Ziehen an einem festsitzenden Bohrgestänge mit voller Kraft führt schnell zum Bruch an der schwächsten Stelle, und ein gebrochenes Bohrgestänge aus einem Kohleflözloch zu fischen, ist alles andere als eine gelungene Schicht.

In sicherheitskritischen Situationen – wie z. B. plötzlichem Anstieg der Gaskonzentration, Wasseraustritt aus dem Bohrloch oder Anzeichen eines Blowouts – gibt es kein standardisiertes Vorgehen. Schalten Sie die Stromzufuhr zur Bohrinsel sofort ab. Verlassen Sie den Bereich. Melden Sie den Vorfall. Kein Gerät ist es wert, in einer gefährdeten Zone zu verbleiben.

Herausziehen: Wo Stangen am häufigsten beschädigt werden

Ironischerweise werden mehr Spiralbohrstangen beim Ausbau als beim Bohren beschädigt. Die Ursache liegt im Bruch der Gewindeverbindungen. So geht's richtig: Sobald die Stange eingespannt ist, langsam rückwärts drehen – die Verbindung nicht mit hoher Drehzahl im Rückwärtsgang bearbeiten. Löst sich die Verbindung bei geringem Drehmoment nicht, lösen Sie sie von Hand mit einem Schraubenschlüssel, bevor Sie wieder auf Strom umschalten. Hohe Drehzahl im Rückwärtsgang bei einer festsitzenden Verbindung führt zu Fressspuren im Gewinde, und sobald das Gewinde gefressen ist, ist die Stange unbrauchbar.

Nachdem jede Rute vom Seil genommen wurde, sollte sie abgewischt werden. Kohlenschlammreste an den Windungen und im Gewindeansatz trocknen zu einer zementartigen Kruste, die sich am nächsten Tag doppelt so schwer entfernen lässt. Ein kurzes Abwischen und ein Spritzer Rostschutzspray auf das Gewinde genügen 30 Sekunden pro Rute. Gewindeschoner werden angebracht, bevor die Rute ins Gestell kommt. Ruten, die ohne Schoner gelagert werden, bekommen Kerben an den Gewindespitzen, und ein beschädigtes Gewinde kann beim nächsten Aufziehen verkanten.

Nichts davon ist kompliziert. Aber die Mannschaften, die das regelmäßig schaffen, sind diejenigen, die nicht per Funk nach einem Fanggerät rufen.