Wie funktioniert der Lochhammer und warum ist er bei der Bohrung in Harten Gesteinen so effektiv?

Wenn Kunden uns nach Wasserbrunnenbohrgeräten, Sprenglochbohrungen oder Bergbauexplorationsprojekten fragen, kommt in der Diskussion immer eine Komponente zur Sprache: der Down-the-Hole (DTH)-Hammer.

Viele Menschen wissen, dass ein DTH-Hammer hartes Gestein viel schneller durchbohren kann als herkömmliche Rotationsbohrmethoden, aber nur wenige Menschen verstehen, was am Boden des Bohrlochs tatsächlich passiert. Wie erzeugt der Hammer Schlagkraft? Warum funktioniert es gut in Granit, Basalt und anderen harten Formationen?

In diesem Artikel erklären wir Ihnen, wie ein DTH-Hammer funktioniert, wo er eingesetzt wird und worauf Sie beim Betrieb achten sollten.

Was ist ein DTH-Hammer?

Ein DTH-Hammer ist ein pneumatisches Bohrwerkzeug, das mit Druckluft betrieben wird. Es wird direkt über der Bohrkrone montiert und arbeitet beim Bohren am Bohrlochgrund.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Drehbohren, bei dem zum Brechen des Gesteins hauptsächlich Rotation und Druck zum Einsatz kommen, kombiniert ein DTH-Hammer kontinuierliche Schlagkraft mit Rotation. Der Hammer schlägt wiederholt mit hoher Frequenz auf den Bohrer, während die Bohranlage den Bohrstrang dreht, sodass der Bohrer das Gestein effizient zerkleinern und durchschneiden kann.

Da die Schlagenergie direkt am Bohrlochgrund erzeugt wird, geht durch die Bohrstangen nur sehr wenig Energie verloren. Dies ist einer der Hauptgründe, warum DTH-Bohrungen in Hartgesteinsformationen nach wie vor äußerst effektiv sind.

Wie funktioniert ein DTH-Hammer?

Zunächst strömt die vom Luftkompressor erzeugte Druckluft durch die Bohrrohre und gelangt in den Hammer.

Im Inneren des Hammers bewegt sich ein Kolben mit hoher Geschwindigkeit auf und ab. Der Luftstrom wird durch ein internes Luftverteilungssystem gesteuert, das kontinuierlich Druckluft in verschiedene Kammern im Hammer leitet.

Während sich der Kolben bewegt, trifft er wiederholt auf die Oberseite des Bohrers. Bei jedem Aufprall wird kraftvolle Energie direkt auf die Felswand übertragen.

Gleichzeitig dreht die Bohranlage den Bohrstrang. Diese Rotation ermöglicht es dem Bohrer, nach jedem Aufprall frische Gesteinsoberflächen anzugreifen, wodurch eine effiziente Kombination aus Schlag- und Schneidwirkung entsteht.

Der Prozess kann wie folgt zusammengefasst werden:

Druckluft → Kolbenbewegung → Hochfrequenzschlag → Meißelrotation → Steinbruch

Dieser Zyklus wiederholt sich hunderte oder sogar tausende Male pro Minute und ermöglicht so ein schnelles Eindringen in harte Formationen.

Warum ist DTH-Bohren so effektiv?

Ein Grund, warum wir DTH-Bohrungen für Hartgesteinsprojekte oft empfehlen, ist, dass der Aufprall direkt am Boden des Bohrlochs erfolgt.

Bei Top-Hammer-Bohrsystemen muss die Schlagenergie durch den gesamten Bohrstrang wandern, bevor sie den Bohrer erreicht. Mit zunehmender Bohrtiefe nimmt auch der Energieverlust zu.

Bei einem DTH-Hammer bleibt die Schlagquelle am Lochboden. Das heisst:

• Es gelangt mehr Aufprallenergie auf das Gestein
• Die Bohrgeschwindigkeit bleibt in größeren Tiefen stabil
• Die Geradheit der Löcher lässt sich leichter beibehalten
• Der Werkzeugverschleiß kann in vielen Anwendungen reduziert werden

Bei Tiefbrunnen, Sprenglöchern im Bergbau und geologischen Explorationsprojekten können diese Vorteile die Bohreffizienz erheblich verbessern.

Die Doppelfunktion von Druckluft

Druckluft leistet mehr als nur den Antrieb des Hammers.

Nach dem Antrieb des Kolbens tritt die Abluft durch die Bohrkrone aus. Dieser Hochgeschwindigkeitsluftstrom trägt Bohrklein und Gesteinsfragmente aus dem Bohrloch.

Druckluft erfüllt zwei wichtige Aufgaben:

Erstens liefert es die für den Hammerbetrieb erforderliche Leistung.

Zweitens reinigt es das Loch kontinuierlich, indem es Bohrspäne entfernt.

Dieses Dual-Purpose-Design ist einer der Gründe dafür, dass DTH-Bohrungen auch in anspruchsvollen Formationen eine hohe Produktivität aufrechterhalten können.

Arten von DTH-Hämmern

Hochdruck-DTH-Hämmer

Hochdruckhämmer arbeiten typischerweise zwischen 1,05 MPa und 2,46 MPa.

Diese Hämmer erzeugen eine höhere Schlagenergie und höhere Durchschlagsraten. Heute werden sie häufig verwendet in:

• Tiefbrunnenbohrung
• Bergbaubetriebe
• Sprengung im Steinbruch
• Bohrlochkonstruktion mit großem Durchmesser

Für die meisten modernen Hartgesteinsbohrprojekte sind Hochdruck-DTH-Hämmer die bevorzugte Lösung.

Niederdruck-DTH-Hämmer

Niederdruckhämmer arbeiten im Allgemeinen zwischen 0,5 MPa und 0,8 MPa.

Sie können mit kleineren Luftkompressoren betrieben werden und erfordern geringere Investitionen in die Ausrüstung. Diese Hämmer werden häufig verwendet für:

• Flache Bohrlöcher
• Mittelharte Formationen
• Kleinere Bauvorhaben

Wo werden DTH-Hämmer eingesetzt?

Wir haben die Anwendung der DTH-Bohrtechnologie in vielen Branchen gesehen.

Beim Bohren von Wasserbrunnen helfen DTH-Hämmer den Auftragnehmern, schnell Grundwasserleiter im Grundgestein zu erreichen und eine stabile Bohrleistung aufrechtzuerhalten.

Im Bergbau und in Steinbrüchen werden sie häufig zum Sprenglochbohren und Produktionsbohren eingesetzt.

Im Grundbau werden DTH-Hämmer für Ankerlöcher, Injektionslöcher, Mikropfähle und Hangsicherungsprojekte eingesetzt.

Bei der geologischen Erkundung bieten sie eine effiziente Lösung für Nicht-Kernbohrungen.

Überall dort, wo Hartgesteinsbohrungen erforderlich sind, ist ein DTH-Hammer oft eine der praktischsten Optionen.

Wichtige Tipps für eine längere Lebensdauer des Hammers

Selbst der beste Hammer erfordert eine ordnungsgemäße Bedienung und Wartung.

Einer der wichtigsten Faktoren ist die Luftqualität. Die Druckluft sollte sauber und trocken sein und den vom Hersteller empfohlenen Druck aufweisen. Ein unzureichender Luftdruck verringert die Bohrleistung, während ein zu hoher Druck interne Komponenten beschädigen kann.

Ebenso wichtig ist die Schmierung. Wir empfehlen immer, ein geeignetes Gesteinsbohröl zu verwenden und während des Betriebs für eine kontinuierliche Schmierung zu sorgen. Eine ordnungsgemäße Schmierung trägt zum Schutz des Kolbens, des Zylinders und anderer Verschleißkomponenten bei.

Bediener sollten außerdem den Vorschubdruck und die Rotationsgeschwindigkeit entsprechend den Formationsbedingungen anpassen. Übermäßiges Gewicht auf dem Bohrer kann den Verschleiß erhöhen und das Risiko eines Werkzeugausfalls erhöhen, während unzureichender Druck die Bohreffizienz verringert.

Eine weitere wichtige Praxis ist die regelmäßige Inspektion. Durch die termingerechte Prüfung von Verschleißteilen, Dichtungen und Innenspielen können kostspielige Ausfallzeiten vermieden und die Lebensdauer verlängert werden.

Der DTH-Hammer ist die Kernkomponente, die das Hartgesteinsbohren schnell und effizient macht. Durch die Umwandlung von Druckluft in hochfrequente Schlagenergie direkt am Boden des Bohrlochs sorgt es für eine kraftvolle Gesteinsbrechleistung bei gleichzeitig guter Bohrlochqualität und Produktivität.

Unabhängig davon, ob Sie Wasserbrunnen, Sprenglöcher, Ankerlöcher oder Erkundungsbohrlöcher bohren, kann Ihnen das Verständnis der Funktionsweise eines DTH-Hammers dabei helfen, die richtige Ausrüstung auszuwählen und bessere Bohrergebnisse zu erzielen.

Bei Rancheng Machinery bieten wir eine Reihe von DTH-Bohrgeräten, Luftkompressoren, DTH-Hämmern, Bohrern und Bohrzubehör zur Unterstützung verschiedener Projektanforderungen an. Wenn Sie ein Hartgesteinsbohrprojekt planen, ist die Wahl des richtigen Hammer- und Druckluftsystems oft der erste Schritt zur Verbesserung der Bohreffizienz.