Praktischer Leitfaden zur Auswahl von DTH-Bohrmeißeln anhand der Formationsstabilität – eine praxisnahe Strategie, die Anfängern hilft, Fallstricke zu vermeiden
Bei der Auswahl von DTH-Bohrmeißeln anhand der Formationsstabilität ist es entscheidend zu prüfen, ob die Formation einsturzgefährdet ist und ob ihre Struktur intakt ist. Anschließend wird ein Meißel ausgewählt, dessen Bruchmechanismus zum Untergrund passt. Die Meißelwahl wird mit geeigneten Bohrlochschutzmaßnahmen kombiniert. Dadurch wird ein Gleichgewicht zwischen Bohrlochqualität und Betriebseffizienz erreicht. Grundsätzlich lassen sich Formationen in zwei Kategorien einteilen – stabile und einsturzgefährdete Formationen. Detaillierte Auswahlkriterien werden im Folgenden erläutert.
Stabile Formationen (z. B. intakter Kalkstein, dichter Marmor, fester Sandstein): Diese Formationen weisen eine intakte Struktur und stabile Bohrlochwände mit nahezu keinem Einsturzrisiko auf. Die Auswahl kann sich auf die Maximierung der Bohreffizienz konzentrieren, ohne durch Anforderungen an den Wandschutz eingeschränkt zu sein; die meisten DTH-Bohrmeißeltypen sind geeignet. Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
Setzen Sie auf hocheffizientes Bohren: Wählen Sie Drehbohrkronen (DTH). Durch das Schneiden des Gesteins mit hohen Drehzahlen und kontinuierlicher Schneidwirkung steigern sie den Bohrfortschritt erheblich. Beispielsweise vereinfacht ein Drehbohrkrone mit sauberem Wasser als Spülmedium in intaktem Kalkstein die Arbeit; Drehzahlen von 100–150 U/min ermöglichen Bohrgeschwindigkeiten von ca. 1–1,5 m/min und eignen sich für flache Erkundungsbohrungen und kleinere Fundamentbohrungen.
Für mittlere bis große Bohrlochdurchmesser: Wählen Sie Rollenkegelbohrkronen (DTH-Bohrkronen mit Zahnrollen). Ihre rollende Schneidwirkung eignet sich für mittelhartes, stabiles Gestein und sorgt für einen gleichmäßigen Abtransport des Bohrkleins. Daher sind sie ideal für Anwendungen, bei denen größere Bohrlochdurchmesser erforderlich sind (z. B. Hilfsbohrungen im Streckenvortrieb). Sie gewährleisten eine gleichbleibende Effizienz bei gleichzeitig reduziertem Verschleiß.
Zur Bearbeitung lokaler harter Zwischenschichten in ansonsten stabilen Formationen: Verwenden Sie kombinierte Schlag-Rotations-Meißel. Diese vereinen die hohe Schneidleistung von Rotationsmeißeln in weicherem, stabilem Gestein mit der Schlagwirkung zum Durchbrechen härterer Zwischenschichten und vermeiden so häufige Meißelwechsel.
Einsturzgefährdete Formationen (z. B. lockere Sandschichten, verwittertes/zerklüftetes Gestein, stark geklüftete Schichten): Diese Formationen sind locker oder stark zerklüftet und neigen beim Bohren zu Bohrlocheinstürzen und Abplatzungen. Bei der Auswahl sollte der Fokus auf der „Minimierung der Beeinträchtigung der Bohrlochwand und der Kompatibilität mit Wandstützmaßnahmen“ liegen. Wählen Sie Bohrmeißel, die die Bohrlochwand nur minimal beeinträchtigen und gut mit Stabilisierungstechniken harmonieren.
Erste Wahl: Rotationsbohrkronen. Rotationsbohren ist schonender und verursacht deutlich weniger Druck und Störungen an der Bohrlochwand als Schlagbohrkronen, wodurch das Risiko eines Einsturzes minimiert wird. In Kombination mit Bohrspülung bildet diese einen dichten Filterkuchen an der Wand, der zur Stabilisierung beiträgt. Die Drehzahl sollte 80 U/min nicht überschreiten und der Spül-/Schlammdruck zwischen 0,3 und 0,5 MPa liegen, um Störungen durch hohen Druck oder hohe Drehzahlen zu vermeiden. Geeignete Anwendungsbereiche sind beispielsweise Ankerlöcher für U-Bahn-Fundamentgruben und Bohrungen zur Untergrundverstärkung.
Sonderfälle: Verstärkte Rollenmeißel mit stabilisierenden Zähnen. Enthält die einsturzgefährdete Formation viele kleine Kieselsteine, kann ein reiner Rotationsmeißel ineffizient sein. Ein verstärkter Rollenmeißel mit stabilisierenden Zähnen kombiniert Schneiden und leichte Schlagwirkung zur Bearbeitung von Kies, während die stabilisierenden Zähne die Bohrlochvergrößerung reduzieren. In Verbindung mit einer höher viskosen Spülung zur Wandverstärkung verbessert dies das Eindringen und verhindert gleichzeitig Einstürze. Diese Methode eignet sich für flache, kiesige Sandschichten.
Zusätzliche Anmerkungen
In einsturzgefährdeten Formationen sollte auf den Einsatz von Standard-DTH-Bohrmeißeln mit Schlagwirkung verzichtet werden: Die hochfrequenten Schläge können die Bohrlochwand weiter lockern und das Einsturzrisiko erheblich erhöhen. Ist der Einsatz in Ausnahmefällen unvermeidbar, sollten die Bohrmeißel mit speziellen Bohrlochstabilisatoren kombiniert, die Schlagfrequenz reduziert und die Bohrlochwandbeschaffenheit in Echtzeit überwacht werden.
