Nach der ersten Entdeckung eines Erzkörpers in der Tiefe verlagert sich der Schwerpunkt der Explorationsarbeiten in der Regel von der Frage „Gibt es eine Mineralisierung?“ hin zu „Wie weit reicht der Erzkörper in die Tiefe, wo liegt die Grenze und ist er zusammenhängend?“ Diese Verlagerung bedeutet nicht nur, tiefer zu bohren, sondern auch, dass sich die Anforderungen an die Bohrlochemission selbst ändern. Die Änderungen konzentrieren sich auf einige quantifizierbare Aspekte: Bohrlochtiefenklasse, Kerngewinnungsspezifikation, Bohrwinkel, Bauzeit pro Bohrloch und Belastung des Bohrstrangs. Im Folgenden werden diese Punkte erläutert; die genannten Gerätewerte stammen aus den auf dieser Website veröffentlichten Produktunterlagen des CR1200I und CR1600I.
Änderung 1: Die Bohrlochtiefenklasse steigt, die Kerngewinnungsspezifikation muss neu abgestimmt werden
Kontrollbohrungen im flachen Bereich haben üblicherweise eine Tiefe von einigen hundert Metern, während tiefe Kontrollbohrungen eine oder sogar zwei Klassen tiefer reichen. Die Unterlagen des CR1200I geben an: N-Spezifikation Referenzbohrtiefe 1200 m, B-Spezifikation Referenzbohrtiefe 1600 m, H-Spezifikation Referenzbohrtiefe 700 m; im Datenblatt des CR1600I beträgt die Referenzbohrtiefe für die B-Spezifikation 2000 m. Die Nennbohrtiefe ein und desselben Bohrgeräts ändert sich mit der Kerngewinnungsspezifikation, was bei der Planung von Tiefbohrungen direkten Einfluss auf das Bohrlochdesign hat.
Mit anderen Worten: Eine größere Bohrlochtiefe ist nicht nur eine einzelne Zahlenänderung. Wenn der tiefe Kontrollabschnitt H-Spezifikationskerne erfordert, ist die nutzbare maximale Bohrlochtiefe deutlich geringer als bei der N-Spezifikation. Bei der Planung der Bohrlöcher muss zunächst der für das Kontrollziel erforderliche Kernbohrungsdurchmesser bestätigt und dann zurückgerechnet werden, welchen Bohrlochtiefenbereich das Gerät in dieser Spezifikation abdecken kann.
Änderung 2: Der Anteil der Schrägbohrungen steigt, der Bohrwinkel wird zu einer eigenständigen Bedingung
Flache Erzkörper können manchmal mit vertikalen Bohrlöchern durchteuft werden, während tiefe Erzkörper aufgrund ihrer Lagerung oft Schrägbohrungen erfordern, um die Zielschicht in einem geeigneten Winkel zu durchteufen. Die Unterlagen des CR1200I geben an, dass es Bohrwinkel von 45°–90° unterstützt. Dieser Bereich bedeutet, dass die Bohrlochemission neben vertikalen Bohrlöchern auch geneigte Bohrlöcher vorsehen kann, wobei der Winkel an die bekannte Lagerung des Erzkörpers und die Richtung der Explorationslinien angepasst wird, anstatt alle Bohrlöcher vertikal nach unten zu planen.
Die Winkeländerung betrifft nicht nur die Position der Bohrlochmündung. Nach Änderung des Bohrwinkels ändern sich auch der Spannungszustand des Bohrstrangs im Bohrloch, die Verschleißstellen des Bohrgestänges und die Verteilung des Rückzugswiderstands mit dem Winkel. Daher muss der Winkel bereits in der Planungsphase der Bohrlochemission als eigenständige Bedingung erfasst werden und nicht als bloße Zusatzangabe zur Bohrlochposition.
Änderung 3: Die Bauzeit pro Bohrloch verlängert sich, der Anteil von Winde und Kernrohrziehen steigt
Mit zunehmender Bohrlochtiefe steigt der Zeitanteil für das Ziehen des Innenrohrs beim Seilkernbohren deutlich an. Die Unterlagen des CR1200I nennen eine Seilwindenkapazität von 1200 m und eine Hubgeschwindigkeit von 116 m/min. Diese beiden Werte beziehen sich genau auf den Hilfsprozess des häufigen Ziehens des Innenrohrs in tiefen Bohrlöchern. Je tiefer das Bohrloch, desto länger dauert die gleiche Kernmarschlänge, und bei der Planung der Bohrlochemission müssen der Bohrlochabstand und die Anzahl der Bohrlöcher zusammen mit der Zykluszeit pro Bohrloch betrachtet werden.
Die beiden Wertegruppen für Heben und Vorschub müssen zusammen betrachtet werden
Der CR1200I hat eine Vorschubkraft von 55 kN und eine Hubkraft von 160 kN. In tiefen Bohrlöchern nimmt das Eigengewicht des Bohrstrangs mit der Tiefe zu; der der Hubkraft entsprechende Reservebereich steht in direktem Zusammenhang mit dem Bohrlochwiderstand und dem Gewicht des Bohrgestänges. Der Wert von 160 kN ist eine Geräteleistungsangabe; die tatsächlich nutzbare Reserve hängt vom Bohrstrangaufbau, dem Bohrwinkel und dem Zustand der Bohrlochwand ab und muss anhand der Projektbedingungen überprüft werden.
Änderung 4: Die Bedingungen im Bohrloch werden komplexer, Spülung und Hydrauliksystem müssen über längere Zeit stabil arbeiten
Die Unterlagen des CR1200I nennen für die Hauptpumpe einen Durchfluss von 300 L/min und einen Druck von 28 MPa, für die Hilfspumpe 120 L/min und 21 MPa; das Spülsystem hat einen Durchfluss von 150 L/min und einen Druck von 7 MPa. Tiefbohrungen dauern lange; diese Systeme arbeiten nicht mit kurzzeitigen Spitzenwerten, sondern müssen über längere Zeit stabil ansprechen. Wenn in tiefen Bohrlochabschnitten Klüfte, instabiler Rückfluss oder örtliche Spülungsverluste auftreten, müssen die Spülungsparameter an das Verhalten im Bohrloch angepasst werden; gegebenenfalls sind Abdichtungs- oder abschnittsweise Wandstützmaßnahmen in Betracht zu ziehen.
Klemmvorrichtung und Bohrgestängkompatibilität beeinflussen die Bohrlochmündungsarbeiten
Die Durchgangsbohrung der Klemmvorrichtung dieses Modells beträgt 150 mm; geeignet für Bohrgestängesysteme wie NQ, HQ, PQ, NTW, HTW. Tiefe Kontrollbohrungen verwenden oft mehrere Gestängespezifikationen in einem Bohrloch; der größere Durchgangsraum bietet Konfigurationsreserven für Bohrgestänge unterschiedlicher Durchmesser, Verrohrungen und Arbeiten an der Bohrlochmündung.
Änderung 5: Antrieb und Getriebe müssen den Wechsel verschiedener Gesteinsschichten in tiefen Bohrlöchern bewältigen
Tiefe Bohrlöcher durchteufen in der Regel mehr Gesteinsarten als flache. Kompakter harter Fels und örtliche Bruchzonen wechseln sich ab. Der Kraftkopf des CR1200I verwendet Zahnradantrieb, erreicht eine Höchstdrehzahl von 1500 rpm und ein maximales Drehmoment von 2200 N·m und bietet eine Getriebeumschaltung 1:2,2 / 1:3,3. Verschiedene Drehzahl- und Drehmomentkombinationen dienen der Anpassung an unterschiedliche Kerngewinnungsspezifikationen und Gesteinshärten. Der Motor ist ein Cummins 6BTAA5.9 mit 5,9 L Hubraum, 132 kW Nennleistung und 2200 rpm Nenndrehzahl.
Änderung 6: Der Standortwechsel und die Organisation der Bohrlöcher werden entsprechend angepasst
Tiefe Kontrollbohrungen haben eine lange Zykluszeit pro Bohrloch und viel Zubehör; die Organisationskosten für jeden Standortwechsel sind höher als bei Flachbohrprojekten. Der CR1200I verwendet eine integrierte Raupenplattform, einen klappbaren Mast und eine hydraulische Seitenverschiebung. Diese Konstruktion reduziert den wiederholten Auf- und Abbau zwischen Energieaggregat, Hydraulikmodulen und Mastsystem und eignet sich für kontinuierliche Bohrlochanordnung im Explorationsgebiet. Zwischen der Dichte der Bohrlochemission und der Art des Gerätestandortwechsels besteht ein Zusammenhang, der bei der Erstellung des Bohrlochdesigns berücksichtigt werden muss.
| Bereich | Veröffentlichte Werte des CR1200I | Entsprechende Änderung der Bohrlochemission |
|---|---|---|
| Bohrlochtiefe und Spezifikation | N 1200 m / B 1600 m / H 700 m | Die maximale Bohrlochtiefe ändert sich mit der Kerngewinnungsspezifikation und muss auf das Kontrollziel abgestimmt werden |
| Bohrwinkel | 45°–90° | Schrägbohrungen können entsprechend der Erzkörperlagerung angeordnet werden |
| Winde | Seilkapazität 1200 m, Hubgeschwindigkeit 116 m/min | Der Zeitanteil für das Ziehen des Innenrohrs in tiefen Bohrlöchern steigt |
| Vorschub und Hub | Vorschubkraft 55 kN, Hubkraft 160 kN | Die Belastung des Bohrstrangs in tiefen Bohrlöchern fällt in diese Wertegruppe |
| Hydraulik und Spülung | Hauptpumpe 300 L/min, 28 MPa; Spülung 150 L/min, 7 MPa | Langzeitige stabile Leistung ist Voraussetzung für Tiefbohrungen |
Welche Bedingungen sind in den Unterlagen nicht angegeben und müssen in der Planungsphase gesondert geklärt werden
- Der konkrete Bohrlochabstand und das Explorationsnetz für tiefe Kontrollbohrungen hängen von der Größe des Erzkörpers und den vorhandenen Ergebnissen ab und werden in den Unterlagen dieser Website nicht behandelt.
- Ob die tatsächliche Bohrlochtiefe den Nennwert erreicht, hängt von den geologischen Bedingungen, der Bohrlochabweichungskontrolle, dem Bohrstrangaufbau und der Betriebsweise ab; in den Unterlagen ist bereits angegeben, dass das endgültige Ergebnis von den Bedingungen vor Ort abhängt.
- Spülungsrezeptur, Abdichtungsmaterialien und Wandstützungsmaßnahmen in der Tiefbohrphase sind verfahrenstechnische Entscheidungen und müssen entsprechend den geologischen Bedingungen separat festgelegt werden.
- Die Methode zur Kontrolle der Bohrlochabweichung bei geneigten Bohrlöchern und die Messhäufigkeit müssen an die technischen Anforderungen des Projekts angepasst werden; in den Unterlagen werden keine konkreten Vorgaben gemacht.
Insgesamt ändern sich nach dem Übergang von der flachen zur tiefen Erzkörperkontrolle die Bohrlochemission gleichzeitig in den Bereichen Bohrlochtiefenklasse, Kerngewinnungsspezifikation, Bohrwinkel, Zykluszeit pro Bohrloch und Belastung des Bohrstrangs. Diese Änderungen entsprechen jeweils unterschiedlichen Leistungsmerkmalen des Bohrgeräts; einzeln betrachtet reicht keines davon aus, um zu beurteilen, ob das Gerät geeignet ist.