Hydraulischer Gesteinsbohrer mittlerer Leistungsklasse: Universell einsetzbar im Ingenieurbau und Bergbau

Der Einsatz eines schweren Bohrhammers mit 25 kW Leistung beim Aushub von Kalksteinstraßenabschnitten mit einer maximalen Festigkeit von 100 MPa steigert nicht die Produktivität. Er erhöht die Investitionskosten, erhöht den hydraulischen Durchsatzbedarf am Trägerfahrzeug, verbraucht mehr Kraftstoff pro Meter und verschleißt die Verschleißteile schneller, als es die geologische Formation erfordert. Die Spezifikation für schwere Anwendungen wurde für Granit mit einer Festigkeit von 200 MPa und für den Tiefbohrbergbau konzipiert – ihr Einsatz bei Kalkstein ist nicht effizient, sondern lediglich kostspielig.

Mittelstarke Bohrgeräte im Leistungsbereich von 12–18 kW sind optimal auf die Mehrzahl der gewerblichen Bohrarbeiten abgestimmt: Sprengbohrungen in Steinbrüchen, Verankerung von Fundamenten im Tiefbau, Felsabschürfungen an Straßen, Untertageentwicklung in weichen bis mittelharten Gesteinsformationen sowie geotechnische Erkundungsbohrungen. Die von ihnen unterstützten Gewinde-Systeme T45 und T51 decken Bohrdurchmesser von 51 bis 89 mm ab – genau den Bereich, den die meisten Sprengpläne, Verankerungsarbeiten und Erkundungsbohrungen erfordern. Die richtige Wahl der Leistungsklasse von Anfang an ist kostengünstiger, als überdimensioniert zu planen und anschließend einen übermäßigen Verbrauch an Verschleißteilen zu managen.

Was der Leistungsbereich von 12–18 kW tatsächlich leistet

Ein 15-kW-Bohrhammer mit einer Schlagfrequenz von 1.800–2.200 Schlägen pro Minute und einer Schlagenergie von 150–250 J erreicht in Kalkstein mit einer Festigkeit von 80–120 MPa Durchdringungsraten von 1,0–1,8 m/min. Das ist schnell genug, um innerhalb einer Schicht ein Sprenglochmuster aus zehn Löchern zu je fünf Metern zu fertigen – inklusive Zeit für Aufbau und Aufräumarbeiten. Er benötigt einen hydraulischen Durchfluss von 80–140 L/min bei einem Druck von 160–190 bar – ein Wert, der gut innerhalb der Leistungsabgabe des Hammerkreislaufs eines 12–22-Tonnen-Baggers liegt, an dem die meisten dieser Geräte montiert sind.

Die Drehmoment-Spezifikation ist bei mittelschweren Anwendungen genauso wichtig wie die Schlagkraft. Sandstein und gebrochener Kalkstein können den Bohrkopf bei der Rotation blockieren, wenn das Drehmoment nicht ausreicht, um den Kolben bei jeder Richtungsumkehr rasch zu entlasten. Ein mittelschwerer Bohrhammer mit einem Drehmoment von 500–800 Nm bewältigt die meisten Gesteinsformationen in der Leistungsklasse von 12–18 kW ohne Verklemmung. Bei härterem Gestein wechseln Sie auf T51-Stangen und müssen prüfen, ob der Rotationsmotor das erforderliche Drehmoment über eine 15-Meter-Stange aufrechterhalten kann – einige mittelschwere Geräte vermögen dies nicht, weshalb diese Prüfung bereits in der Auswahlphase und nicht erst vor Ort erfolgen muss.

Anwendungen mittlerer Belastung: Praktische Einsatzfälle und Trägeranforderungen

Die Bodenuntersuchungsbohrung verdient besondere Erwähnung. Mittelschwere, am Bagger montierte Aufsätze mit Stabmagazinen können im Durchmesserbereich von 45–64 mm bis zu einer Tiefe von 29 Metern bohren, wobei das Verhältnis von Schlagbohrzeit zu Motoreinsatzstunde über 60 % liegt – ein Wert, der deutlich über dem konventioneller, speziell dafür ausgelegter Bohranlagen liegt, bei denen das Verfahrens- und Aufstellungsmanagement einen erheblichen Teil der Einsatzzeit in Anspruch nimmt. Für geotechnische Unternehmen, die mehrere kleinbohrige Untersuchungsprogramme durchführen, stellt ein am Bagger montierter Aufsatz der Leistungsklasse 14–16 kW sowohl eine kostengünstigere als auch eine pro Schicht produktivere Lösung dar als eine eigenständige Untersuchungsbohranlage.

Anpassung an das Gestein: Einsatzbereiche mittelschwerer Ausrüstung und Grenzen ihres Einsatzes

Formationen mit einer UCS von 40 bis 150 MPa sind das natürliche Einsatzgebiet. Unterhalb von 40 MPa – weicher Sandstein, schwacher Mergel, unverfestigtes Material – ist jedes Schlagbohrgerät überdimensioniert; Rotationsauger bohren schneller und mit geringerem Verschleiß. Oberhalb von 150 MPa sinkt bei Dauerbetrieb die Durchdringungsrate unter die wirtschaftlich vertretbare Grenze; hier ist ein schweres Gerät mit einer Leistung von 20 kW oder mehr die richtige Lösung.

Der praktische Test: Wenn am Standort im Produktionsmaßstab Granit, Quarzit oder harter Basalt angetroffen wird, liegt kein Einsatzgebiet für Geräte mittlerer Leistung vor. Bei Kalkstein, Sandstein, Kreide, mäßig zementiertem Konglomerat oder jeder anderen Formation, die im Ingenieurbericht als ‚tragfähig, aber nicht hart‘ beschrieben wird, ist ein Gerät mit 12–18 kW korrekt dimensioniert. Die Kosten pro Meter über die gesamte Projektdauer werden dadurch niedriger sein als bei einem überdimensionierten Bohrgerät mit ineffizientem Betrieb oder einem unterdimensionierten Bohrgerät, das die Schichtdauer verlängert.

Drehmomentanforderungen für die Rotation je nach Formation und Bohrrohrdurchmesser

Die Spezifikation des Drehmotors ist das Auswahlkriterium, das bei mittelschweren Anwendungen am häufigsten zu unerwarteten Feldausfällen führt. T38-Stangen laufen in 60–90 MPa hartem Kalkstein problemlos mit einem Drehmoment von 500 Nm. Derselbe Bohrer mit T51-Stangen im 120–150 MPa hartem Sandstein mit tonhaltigen Fugen blockiert den Drehmotor unter kombinierter Drehmoment-Verriegelungs- und Schlaglast, es sei denn, der Motor ist für mindestens 800–900 Nm Dauerleistung ausgelegt.

Untertage-Entwicklungsbohrgeräte verwenden gelenkige Ausleger mit paralleler Haltefähigkeit, um die Bohrlochausrichtung sicherzustellen – ein Gerät mit 180-Grad-Schwenkbewegung und 30-Grad-Neigung deckt mit einem einzigen Ausleger eine Frontfläche von 4,5 m × 4,5 m ab. Mittelschwere Bohrmeißel, die an diesen Plattformen montiert sind, benötigen ein ausreichend hohes Drehmoment, um die kombinierte Last des T45-Systems sowie die zusätzliche Reibung durch die schräg verlaufende Bohrstange zu bewältigen. Daher gehört die Drehmomentspezifikation zusammen mit der Schlagleistung – und nicht als sekundäres Kriterium – auf die Auswahl-Checkliste.

Dichtungswartung bei mittelschweren Bohrgeräten mit Wechselbetrieb in unterschiedlichen Gesteinsformationen

Mittelschwere Bohrgeräte auf Baustellen und im Tiefbau wechseln typischerweise schneller zwischen verschiedenen Gesteinsformationen als bergbauliche Ausrüstung. Ein Tag lang erfolgt beispielsweise Ankerverankerungsbohrung im Kalkstein bei mäßigem Schlagdruck; in der folgenden Woche steht ein Fundamentausschnitt im Granit an, der den vollen Nenndruck erfordert. Diese wechselnden Betriebsbedingungen führen zu variablen thermischen und mechanischen Wechsellasten in der Schlagdichtung – Ermüdungserscheinungen treten vor allem bei Spitzenlastzyklen auf, selbst wenn die durchschnittliche Betriebszeit moderat ist.

HOVOO liefert Dichtungssätze für mittelschwere Bohrgeräte der Epiroc RD-Baureihe, des Sandvik RD520 und verwandter Modelle sowie für mittelklasse Geräte von Furukawa und Montabert, wobei Polyurethan (PU) Standard ist und HNBR für Anwendungen mit erhöhten Temperaturen eingesetzt wird. Modellbezeichnungen finden Sie unter hovooseal.com.