Wo DTH-Hämmer am besten funktionieren: Fünf Anwendungsbereiche für Hartgesteinsbohrungen
Ein Bohrhammer, auch DTH-Hammer genannt, ist ein Druckluftbohrwerkzeug, das den Schlag direkt am Bohrlochgrund ausübt.
Kolben und Bohrmeißel arbeiten im Bohrloch, anstatt die Aufprallenergie von der Oberfläche über ein langes Bohrgestänge zu übertragen. Dadurch werden Energieverluste reduziert und das DTH-Bohren ist in hartem Gestein äußerst effektiv.
Ein DTH-Hammer wird jedoch nicht allein nach dem Durchmesser ausgewählt. Hammer, Meißel, Bohrgestänge, Bohrgerät, Kompressor, Spülsystem und geologische Bedingungen müssen als Einheit funktionieren.
Hier sind fünf gängige Anwendungsgebiete.
1. Sprenglöcher im Bergbau und in Steinbrüchen
Bergbau und Steinbruchbetrieb sind nach wie vor die bekanntesten Anwendungsgebiete für DTH-Hämmer.
Die typischen Bohrlochdurchmesser liegen zwischen ca. 90 und 200 mm. DTH-Bohranlagen werden für folgende Zwecke eingesetzt:
Tagebau-Bruchsteinsprengung
Steinbruchproduktionsbohrungen
Straßenaufbruch
Abraumgesteinsbohrung
Felsräumung auf der Baustelle
Der Hammer ist üblicherweise auf einem raupenmobilen DTH-Bohrgerät montiert. Das Gerät kann je nach Abbauort und Sprengplanung vertikale, geneigte oder horizontale Löcher bohren.
Die Luftzufuhr ist einer der wichtigsten Leistungsfaktoren. Hochdruckluft mit hohem Volumen ist erforderlich, um den Kolben anzutreiben und das Bohrgut aus dem Bohrloch zu entfernen. Kann der Kompressor den erforderlichen Luftstrom nicht aufrechterhalten, sinkt die Bohrgeschwindigkeit und das Bohrloch wird möglicherweise nicht richtig gereinigt.
Der Bohrmeißel muss zur Gesteinshärte und zum Hammermodell passen. Ein zwar korrekt ausgewählter Hammer liefert in Kombination mit einem ungeeigneten Bohrmeißel dennoch schlechte Ergebnisse.
2. Großkalibrige, in Fels verankerte Pfähle
Beim Drehbohren kann es zu Problemen kommen, wenn ein Projekt auf hartes Granit, Basalt oder anderes tragfähiges Gestein trifft. Unter diesen Bedingungen kann ein DTH-Hammer mit großem Durchmesser zum Bohren von in Fels verankerten Gründungspfählen eingesetzt werden.
Die typischen Lochdurchmesser können je nach Projekt zwischen etwa 600 mm und mehr als 2000 mm liegen.
Anwendungsgebiete umfassen:
Brückenfundamente
Hochgeschwindigkeitsbahnprojekte
Offshore- oder Meeresstrukturen
Fundamente für Hochhäuser
Großdurchmesser-Pfahlkonstruktion
Mehrere Gerätekonfigurationen sind üblich.
Eine Drehbohranlage kann über das Bohrgestänge direkt mit einem DTH-Hammer verbunden werden. Diese Anordnung ist flexibel und weit verbreitet.
Ein großes Rammgerät mit DTH-Hammer ermöglicht eine bessere Kontrolle der Bohrlochtiefe und der Vertikalität.
Ein Vollrotationsbohrsystem kann das Bohrrohr vorschieben, während der DTH-Hammer innerhalb oder vor dem Bohrrohr arbeitet. Dies ist hilfreich in instabilem Untergrund, eingestürzten Formationen und Karstgebieten, wo die Aufrechterhaltung der Bohrlochwand schwierig ist.
Die größte Herausforderung besteht nicht nur im Aufbrechen des Gesteins. Es geht darum, die Ausrichtung beizubehalten, das Bohrklein zu entfernen, die Verrohrung zu kontrollieren und das Bohrloch während des gesamten Vorgangs stabil zu halten.
3. Wasserbrunnen und Geothermiebohrungen
DTH-Hämmer werden auch häufig für Brunnen- und Geothermiebohrungen in Hartgesteinsgebieten eingesetzt.
Die typischen Lochdurchmesser liegen zwischen ca. 150 und 500 mm. Häufige Anwendungsbereiche sind:
Landwirtschaftliche Bewässerungsbrunnen
Hauswasserbrunnen
Geothermische Erkundung
Erschließung ländlicher Grundwasserressourcen
Untersuchung des Grundgesteins
Beim Bohren treibt Druckluft den Hammer an und befördert das Bohrklein an die Oberfläche. In geeigneten Gesteinsformationen reduziert dieses Druckluftverfahren den Bedarf an kontinuierlicher Spülungszirkulation.
Dies trägt dazu bei, die Formation sauberer zu halten und das Risiko einer Kontamination der wasserführenden Zone mit Bohrflüssigkeit zu verringern. Außerdem liefert es einen klaren Hinweis auf die angebohrte Formation und kann helfen, Wassereintritt zu erkennen.
Für diese Arbeiten werden üblicherweise auf Lkw und Anhängern montierte Mehrzweck-Brunnenbohranlagen eingesetzt.
Das Bohrteam muss weiterhin Staub, Luftdruck, Wassereintritt, Bohrlochstabilität und die örtlichen Grundwasserschutzauflagen im Blick behalten. Ein sauberes Bohrloch ist zwar wertvoll, aber der Schutz des Grundwasserleiters gehört zu den wichtigsten Aufgaben.
4. Bodenanker und Hangstabilisierung
Wenn für ein Projekt relativ kleine, aber tiefe Löcher in hartem Gestein erforderlich sind, ist ein DTH-Hammer oft eine effiziente Wahl.
Typische Lochdurchmesser liegen zwischen ca. 90 und 250 mm. Anwendungsbereiche sind unter anderem:
Ankerlöcher für steile Hänge
Felsankerlöcher
Fundamentgrubenunterstützung
Rutschhemmende Pfähle
Tunnelrohr-Dachstütze
Geologische Gefahrenabwehr
DTH-Bohrungen eignen sich gut für zerklüftetes Gestein, Geröllschichten und Formationen, bei denen herkömmliche Bohrverfahren Schwierigkeiten haben, ein stabiles Bohrloch zu erzeugen.
Es kommen sowohl geteilte als auch integrierte DTH-Bohranlagen zum Einsatz. Ankerbohranlagen sind ebenfalls gängig, wenn der Arbeitsbereich eng ist oder der Bohrwinkel präzise kontrolliert werden muss.
Für die Hangstabilisierung sind Bohrrichtung und -tiefe ebenso wichtig wie die Bohrgeschwindigkeit. Das Bohrsystem muss der ingenieurtechnischen Planung entsprechen, damit die Anker oder Verstärkungselemente das vorgesehene Felsmassiv erreichen.
5. Unterwasser- und Meeresbau
Die Unterwasser-Gesteinsbohrung ist eine der spezialisierteren DTH-Anwendungen.
Unterwasserbohrungen mit großem Durchmesser können 800 mm überschreiten. Typische Projekte umfassen:
Entfernung von Unterwasserriffen in der Nähe von Häfen
Ausheben von Gräben für Unterwasserpipelines
Bohren von Felsankern für Offshore-Windkraftanlagen
Marine Fundamentbau
Hafen- und Kanalverbesserung
Spezielle Systeme verwenden mitunter Doppelbohrgestänge. Druckluft wird durch einen Kanal zugeführt, während Bohrklein und Rückfluss durch einen anderen Kanal geleitet werden. Dadurch kann der Bohrhammer auch in großen Wassertiefen eingesetzt werden.
Die Ausrüstung kann auf einem Bohrponton, einer Meeresplattform oder einer speziellen Offshore-Bohrinsel montiert werden.
Unterwasserbohrungen erfordern eine sorgfältige Kontrolle von Wasserdruck, Luftzufuhr, Bohrgutabfuhr, Sichtverhältnissen, Verrohrung und maritimer Sicherheit. Der Bohrhammer muss entsprechend der tatsächlichen Tiefe und dem Durchmesser ausgewählt werden und darf nicht einfach von einer landgestützten Bohranlage übernommen werden.
Den Hammer auf das Gesamtsystem abstimmen
Bei allen fünf Anwendungen gilt ein Prinzip: Die DTH-Leistung hängt von der Systemkompatibilität ab.
Bevor Sie einen Hammer auswählen, prüfen Sie Folgendes:
Erforderlicher Lochdurchmesser und -tiefe
Gesteinshärte und Bruchzustand
Bohrgerätetyp und verfügbare Vorschubkraft
Kompressordruck und Luftvolumen
Kompatibilität von Bohrstange und Gewinde
Bit-Design und Tastenkonfiguration
Spül- und Schnittgutentfernungsmethode
Zugangs-, Blickwinkel- und Umgebungsbedingungen
Ein leistungsstarker Hammer kann unzureichende Luftzufuhr nicht ausgleichen. Ein großer Meißel kann seine Funktion nicht optimal erfüllen, wenn die Bohranlage nicht über genügend Vorschubkapazität verfügt. Selbst ein geeigneter Hammer kann vorzeitigen Verschleiß erleiden, wenn Gestänge, Meißel oder Kompressor nicht optimal aufeinander abgestimmt sind.
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