Wasserbetriebene Bohrtechnik - Optimal für die meisten Anwendungen

Die wasserbetriebene Bohrtechnik hat in mehreren Bereichen schon heute bewiesen, dass sie effektiver und wirtschaftlicher arbeitet als die herkömmliche Bohrtechnik mit Druckluft. Zudem ist der Energieverbrauch deutlich geringer, und die Umwelt wird viel weniger belastet.

Für das schwedische Unternehmen LKAB hat sich diese Technik bereits ausgezahlt: Mit doppelt so tiefen Sprenglöchern erhält man bei jeder Sprengung acht Mal mehr Eisenerz. Seine führende Position auf dem Weltmarkt hat LKAB auch dem langjährigen Einsatz dieser Technik zu verdanken.

Nun sind andere Unternehmen eingeladen, ebenfalls davon zu profitieren.

Aber wie ist es dazu gekommen?
LKAB ist der weltweit führende Produzent von veredelten Eisenerzprodukten für die Stahlherstellung und stand in den 1980er Jahren vor einer seiner größten Herausforderungen. Um die hoch gesteckten Ziele zu erreichen, mussten das Eisenerz effizienter abgebaut und die Produktionskosten radikal gesenkt werden. Dazu mussten die Sprenglöcher tiefer in den Berg und vor allem lotrechter gebohrt werden. Es begann eine intensive Entwicklungsarbeit, die zu einer Lösung führte: Wasser für die Kraftübertragung zu nutzen.

Von Luft zu Wasser
LKAB setzte wie jedes andere Bergbauunternehmen auch pneumatisch betriebene Imlochhämmer (Down-The-Hole, DTH) ein. Das war vielleicht nicht die optimale Bohrtechnik, aber eine Alternative war damals nicht in Sicht. Man kann mit DHT-Bohrhämmern nicht beliebig tiefe Bohrlöcher bohren; außerdem lässt die Richtungsgenauigkeit zu wünschen übrig. Aber genau das wollte man ändern.

Längere und gradere Bohrlöcher können mehr Sprengstoff aufnehmen. Bei einer Sprengung kann man dann mehr Eisenerz aus dem Berg brechen, und die Produktionskosten sinken. Gleichzeitig verbessern sich die Arbeitsbedingungen. Der Übertrag von Öl in die Luft lässt sich reduzieren, und es entsteht während der Bohrung weniger Staub.  

LKAB entwickelte eine Technik, bei der Wasser anstelle von Luft für die Kraftübertragung und als Schmiermittel für den Bohrhammer verwendet wird. Mit der wasserbetriebenen Bohrtechnik kann man tiefer in die Eisenerzschichten vordringen und die Qualität und Maßhaltigkeit der Bohrungen entscheidend verbessern. Früher wurden bei LKAB 28 Meter tiefe Sprenglöcher gebohrt. Mit der neuen Technik sind die Bohrlöcher heute 56 Meter tief, und man bricht bei einer Sprengung acht Mal mehr Eisenerz aus dem Berg. Diese wasserbetriebene Bohrtechnik, entwickelt im und für den Bergbau, hat großen Anteil am weltweiten Erfolg des schwedischen Bergbauunternehmens.  LKAB setzt seit 20 Jahren bei der Bohrung von Sprenglöchern auf die wasserbetriebene Bohrtechnik von Wassara und hat damit insgesamt 18 Millionen Meter gebohrt – alles gut dokumentiert.

Tochterunternehmen 1988
1988 war LKAB mit dabei, als das Unternehmen G-Drill gegründet wurde. Ziel war es, die Entwicklung der wasserbetriebenen Bohrtechnik weiter voranzutreiben und Anwendungsbereiche in anderen Branchen zu erschließen, wo die Bohrtechnik genauso nützlich sein konnte wie bei LKAB. 2002 wurde das Unternehmen G-Drill in Wassara umbenannt, 2012 in LKAB Wassara. Der Name hat sich geändert, doch die Ziele sind geblieben.

Dank neuer, zeitgemäßer Organisationsstrukturen kann Wassara die steigenden Nachfrage aus anderen Bereichen bedienen. Bei Tiefenbohrungen, Dammbohrungen und Erkundungsbohrungen leisten seine wasserbetriebenen Bohrhämmer gute Arbeit.

»Wir haben sowohl die Technik als auch die Ressourcen und Referenzen, um außerhalb des Bergbaus erfolgreich zu sein und blicken mit Zuversicht in die Zukunft. 2013 wird ein entscheidendes Jahr für unsere großen Pläne«, erläutert Kent Boström, Leiter Unternehmenskommunikation bei Wassara. »Wir können nun mit einer Reihe von Beispielen belegen, dass bei anspruchsvollen Anwendungen die wasserbetriebene Bohrtechnik anderen Bohrtechniken weit überlegen ist.«

Das Herz des Systems bildet der patentierte, wasserbetriebene Wassara-Imlochhammer, bei dem Wasser zur Kraftübertragung genutzt wird. Diese Bohrtechnik mit ihren zahlreichen Einsatzmöglichkeiten zeigt vor allem dort ihre Stärken, wo andere Bohrtechniken nicht vorankommen oder nicht eingesetzt werden können.

Die Stärken der wasserbetriebenen Bohrtechnik
Wasser ist als Arbeitsmedium ideal, weil es sich nicht komprimieren lässt. Die Wassermenge, die aus dem Bohrloch kommt, ist die gleiche, die hineingepumpt wurde. Der Druckverlust ist gering und sorgt dafür, dass die vom Antriebsaggregat an das Wasser abgegebene Energie nicht verloren geht, unabhängig davon wie tief man bohrt: Ob 10, 100 oder 1000 Meter – die Bohrwerkzeuge arbeiten genau so effektiv.

Da Wasser Energie direkter auf die Bohrwerkzeuge überträgt als komprimierte Luft, können Bohrlöcher mit kleineren Durchmessern gebohrt werden. Bohrhämmer von Wassara produzieren Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 65 bis 254 mm.

Ein weiterer Vorteil bei Wassara-Bohrhämmern besteht darin, dass mit Wasser mehr Druck erzeugt werden kann als mit Druckluft – 180 bar gegenüber 30 bar. Dies macht sich bei der Schlagfrequenz des Hammers bemerkbar. Ein Wassara-Bohrhammer führt 3600 Schläge pro Minute aus (60 Hz), während ein mit Druckluft betriebener Hammer auf 700 Schläge pro Minute kommt (35–45 Hz).

Um den Wassara-Hammer anzutreiben, werden 300 Liter Wasser in der Minute benötigt. Da Wasser nicht komprimierbar ist, kommt die gleiche Wassermenge auch wieder aus dem Bohrloch heraus.

»Um ein entsprechendes Bohrloch mit einem pneumatischen Imlochhammer in einer Minute herzustellen, müsste man 24 000 Liter Luft (400 l/s) komprimieren und einen Arbeitsdruck von 30 bar erzeugen«, berichtet Kent Boström. »Wenn die Luft an der Bohrkrone austritt, expandiert sie und dehnt sich wieder auf ihr ursprüngliches Volumen aus – 720 000 Liter.«

Die expandierende Luft, die im Bohrloch aufsteigt, erreicht eine Geschwindigkeit von 40–80 m/s. Bei einem blockierten Bohrloch sucht sich diese Luft dann sehr schnell einen alternativen Weg.

Daher können solche Luftexpansionen bei Bohrungen in Stadtgebieten, Gebäuden oder anderen sensiblen Bereichen zu großen Problemen führen.  In vielen innerstädtischen Bereichen darf heute daher nur mit wasserbetriebener Bohrtechnik gearbeitet werden.

Als LKAB diese Technik entwickelte, spielte Präzision eine ebenso wichtige Rolle. Details wie die Form des Bohrrohrs und der Wasserstrom sorgen dafür, dass lotrecht und mit größter Genauigkeit gebohrt wird. Test haben gezeigt, dass die Abweichungen bei einem 200 Meter tiefen Bohrloch ungefähr bei 1–2 Prozent liegen. Bohrt man dieses Loch mit einem druckluftbetriebenen Bohrhammer, so liegt die Abweichung bei rund 15–20 Prozent.

Umweltfreundliche Technik
Mit der wasserbetriebenen Bohrtechnik von Wassara benötigt man kein Schmieröl für die beweglichen Bauteile des Bohrhammers, sodass auch kein Öl aus dem Bohrloch austreten und die Umwelt verschmutzen kann.

Außerdem ist der Stromverbrauch und der CO2-Ausstoß bedeutend geringer als bei mit Druckluft betriebenen Bohrhämmern:

• Für einen mit Druckluft betriebenen 5-Zoll-Imlochhammer wird ein Kompressor benötigt, der 570 Liter Druckluft pro Sekunde mit einem Arbeitsdruck von 35 bar erzeugt. Das entspricht einer Leistung von 430 kW.
• Für einen entsprechenden Imlochhammer von Wassara wird eine Hochdruckpumpe verwendet, die 490 Liter Wasser pro Minute mit einem Arbeitsdruck von 200 bar erzeugt. Hier beträgt die Leistung 190 kW.

Die von LKAB in den 1980er Jahren entwickelte Bohrtechnik hat bewiesen, dass sie effektiver und wirtschaftlicher als die herkömmliche Bohrtechnik mit Druckluft arbeitet.

Außerdem ist der Energieverbrauch deutlich geringer, und die Umwelt wird weniger belastet.

Kontakt
Wassara AB
Kent Boström, Leiter Unternehmenskommunikation
kent.bostrom.wassara@lkab.com
Mobil: 46 70 6060263

Über Wassara
Wassara ist ein schwedisches Unternehmen, das wasserbetriebene Bohrtechnik entwickelt und vermarktet. Rund um den patentierten Imlochhammer entwickelt Wassara Gesamtlösungen für Bohraufgaben in Tiefbau und Bergbau.

Das Unternehmen ist seit 1988 tätig und gehört zu LKAB. Hier ergänzt hohe technische Kompetenz jahrelange Erfahrung im Bergbau und ein gut ausgebautes Netzwerk. Zusammen mit Ingenieuren und Technikern von Wassara entwickeln Industrieunternehmen in der ganzen Welt erfolgreiche und effiziente Bohrlösungen, die zudem die Umwelt schonen.

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