Verfahren zur Gesteinszerkleinerung für eine Drehbohranlage

1. Bauübersicht vonDrehbohranlage
Eine Drehbohranlage ist eine Pfahlbohrmaschine, die im Bauwesen zum Bohren von Löchern eingesetzt wird. Sie zeichnet sich durch hohe Bohrgeschwindigkeit, gute Bohrlochqualität, geringe Umweltbelastung, flexible und komfortable Bedienung, hohe Sicherheit und vielseitige Einsatzmöglichkeiten aus. Sie hat sich zu einer Standardbohrmaschine entwickelt. Die Drehbohranlage ist das wichtigste Gerät zur Herstellung von Bohrlöchern. Sie ist eine hochintegrierte Pfahlgründungsmaschine mit integrierter Konstruktion, einem um 360° drehbaren Raupenfahrwerk und einem Mastbohrgestänge. In der Regel wird sie mit einem vollhydraulischen System betrieben. Spezielle Bohrmeißel ermöglichen die direkte Förderung von Boden und Bohrschlamm ohne lange Bohrgestänge. Während des Bohrvorgangs wird das Bohrgut verpresst, um den Bohrschlammpegel im Bohrloch zu halten und die Bohrzeit deutlich zu verkürzen. Automatische Vertikalitäts- und Rücklaufsteuerung gewährleisten die Vertikalität und Position des Bohrlochs. Der Bohrlöffel beeinträchtigt die Bohrlochwand beim Anheben nur minimal. Überlauföffnungen um den Bohrlöffel herum leiten überschüssiges Bohrgut ab und schützen so die Bohrlochwand.

2. Felsbrechen
Derzeit gibt es drei Hauptmethoden der Gesteinszerkleinerung im Hochbau: Prallzerkleinerung, Mahlzerkleinerung und Scherzerkleinerung.

Auswirkungen von Gesteinsbruch: Theoretischen Analysen zufolge lässt sich Gestein erst dann erfolgreich brechen, wenn der auf es wirkende Druck 30–50 % seiner einachsigen Druckfestigkeit übersteigt. Mehrfache Stöße zwischen Bohrwerkzeug und Gestein können daher zu einem Bruch und einer Reduzierung der Festigkeit führen, bevor der Druck die Bruchfestigkeit erreicht. Sobald die Festigkeit des Gesteins einen bestimmten Wert unterschreitet, kann es gebrochen werden. Das gängigste Gerät hierfür ist der Schlaghammer.

Gesteinszerkleinerung: Unter sehr geringem Druck wird das Gestein durch die Reibung des rotierenden Bohrers zerkleinert (dieses Verfahren entspricht einer Zerkleinerung). Die Zerkleinerungsgeschwindigkeit ist dabei gering, die Gesteinspartikel sind fein und das Bohrwerkzeug verschleißt stark. Derzeit ist auf dem Markt vorwiegend die Umkehrbohranlage im Vorwärts- (Rückwärts-)Zyklus im Einsatz.

Scherung von Gestein: Gemäß dem Cullen-Navy-Kriterium beträgt die Scherfestigkeit von Gestein nur etwa 10 % der Druckfestigkeit. Daher eignet sich die Scherung gut zum Gesteinsbruch. Bei Baumaschinen, die hauptsächlich mit Drehbohren arbeiten, kann durch die während des Bohrvorgangs ausgeübte Druckbelastung des Bohrzahnrads das Gestein durchtrennt und anschließend durch das Drehmoment zerkleinert werden.

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