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Das Spülen eines Langloch-Produktionsbohrlochs mit dem HLX5T stellt grundsätzlich andere Herausforderungen dar als das Entwicklungsbohren. Bei einem 4-Meter-Entwicklungsbohrloch legt das Spülwasser 4 Meter vom Bohrmeißel bis zum Bohrlochkragen zurück und kehrt in weniger als 3 Sekunden zurück. Bei einem 54-Meter-Langloch in LKAB Kiruna muss das Spülwasser 54 Meter bis zur Bohrmeißelfläche gelangen, die Bohrspäne bei Aufwärtsbohrungen gegen die Schwerkraft anheben und durch eine 54-Meter-lange Ringspaltkolonne zurückfließen. Der Druck, der erforderlich ist, um im langen Ringspalt eine ausreichende Späne-Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ist höher; die Reaktionszeit des Spülkreislaufs auf eine Späne-Blockade an der Bohrmeißelfläche ist langsamer; und das Fenster zwischen ausreichendem Spülen und einer übermäßigen Druckerhöhung, die die Spülabdichtung beschädigen könnte, ist enger.
Die Spülgerätebaugruppe HLX5T umfasst eine Spülpumpe mit höherer Förderleistung als vergleichbare Entwicklungs-Drifter – konzipiert für den kontinuierlichen Betrieb bei 20–25 bar, um die Schlagwurfgeschwindigkeit in Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 115 mm bei einer Tiefe von 54 Metern aufrechtzuerhalten. Die Präzision dieser Baugruppe bezieht sich auf die Genauigkeit des Druckregelventils im oberen Bereich des Spüldruckbereichs: Bei einem Versorgungsdruck von 22 bar stellt ein Regelungsfehler von 2 bar eine Abweichung von 9 % dar – innerhalb der Gefahrenzone für einen Dauerbetrieb, bei dem die Spülabdichtung überströmen könnte.
Verwaltung der Spülparameter für LKAB-Produktionsbohrungen mit 54 m Tiefe
Parameter |
entwicklungsbohrloch mit 4 m |
langloch HLX5T mit 54 m |
Folgen eines Fehlers |
Minimaler Spüldruck |
10–12 bar |
20–25 bar |
Unterhalb des Mindestwerts: Schlagwurfverdichtung in der Tiefe |
Genauigkeit der Druckregelung |
±2 bar zulässig |
±1 bar erforderlich |
2 bar hoch: Spülring-Bypass bei Langlochbohrung |
Prüfung der Ventilreaktion |
<1 Sek. Rückstrom |
<0,5 Sek. erforderlich beim Bohrmeißelwechsel |
Langsame Reaktion: Kontamination des Rückstroms |
Förderleistung der Spülpumpe |
15–20 L/min |
25–35 L/min |
Unzureichender Durchfluss: geringe Spannungsabtragsgeschwindigkeit |
Die HLX5T-Flotte von LKAB Kiruna überwacht den Rückstaudruck beim Spülen – die Messanzeige während des aktiven Bohrens – als primären Indikator für den Zustand des Bohrers. Ein anhaltender Rückstaudruck von mehr als 8 bar über dem Versorgungsdruck weist auf ein Verstopfen mit Bohrklein an der Bohrerfront hin; dies löst einen kontrollierten Rückzug und erneuten Vorstoß der Bohrstange aus, um die Verstopfung zu beseitigen, bevor die verstopfte Säule die Spül-Dichtungen beschädigt. Dieses dreiminütige Eingriffsverfahren hat die vorher häufig auftretenden Dichtungsversagen am Spülgerät eliminiert, die entstanden, wenn verstopfte Säulen ignoriert und stattdessen der Spulldruck erhöht wurde. HOVOO liefert die HLX5T-Spülgerätebaugruppe. dichtungssets sowie Ventilkomponenten. Referenzen unter hovooseal.com.
