Titel: Neuerungen in der Tiefbohrtechnik.
Autor: Gad, E.
Fundstelle: 1892, Band 286 (S. 102–105)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj286/ar286029

Neuerungen in der Tiefbohrtechnik.

Von E. Gad in Darmstadt.

(Fortsetzung des Berichtes S. 78 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

In Bezug auf das Schachtbohren gibt das Wolff'sche Verfahren (D. R. P. Nr. 58890 vom 19. Juni 1890) einen beachtenswerten Vorschlag. Es soll zuerst ein ringförmiger Schlitz im Bohrgrunde hergestellt und alsdann der stehen gebliebene Kern weggenommen werden. Die Art der Herstellung ist verschieden nach der Beschaffenheit des zu durchsinkenden Gebirges.

Bei nicht standfestem, insbesondere schwimmendem Gebirge findet die Versenkung des doppelwandigen eisernen Senkkörpers a (Fig. 9) mit den Absteifungsstegen b dadurch statt, dass die Wandung auf den Boden aufgesetzt und das Material zwischen den Wänden ausgebaggert wird. Nach dem Niederbringen der Wandung bis zum festen Gebirge erfolgt dann das Ausbaggern des Kernes.

Die einzelnen 1,5 bis 2 m hohen Schüsse der Wandung setzen sich stumpf auf einander mit Führungen an den Muffenringen c. Bei starkem Gebirgsdruck kann ein Betoniren des Senkkörpers zwischen den Wandungen erforderlich werden. Jedenfalls muss ein solches im unteren Theil erfolgen, während sich dagegen oft die oberen Stücke nach Abschluss der Arbeit wieder gewinnen bezieh. anderweitig ersetzen lassen.

Textabbildung Bd. 286, S. 102
In standfestem Gebirge wird der Schlitz dadurch hergestellt, dass man um den Ausbauraum in gleichen Abständen Bohrlöcher d (Fig. 10) niederbringt und, diese alsdann übergreifend, z.B. in der Reihenfolge 1, 3, 5, 7 u.s.w. und später 2, 4, 6, 8 u.s.w., mit Erweiterungsbohrern vergrössert. Man kann indessen auch zugleich, wie bei e dargestellt, durch senkrecht zu einander gestellte Meissel, die mit genau gleicher Geschwindigkeit gedreht werden, die Erweiterung der vorgebohrten Löcher zum fertigen Schlitz auf einmal ausführen. Nach Fertigstellung des Schlitzes wird die Cuvelage niedergesenkt, diese mit Beton hinterfüllt, und dann der Kern weggesprengt.

Um das Schachtabteufen in wasserhaltigen Schichten zu erleichtern, ist neuerdings in England (Cardiff) von Henry D. Avery der Vorschlag gemacht, in einem nassen Schachte ein Bohrloch niederzusenken und dieses auszupumpen.

Textabbildung Bd. 286, S. 102
Das gewöhnliche Verfahren zeigt Fig. 11, wobei die Arbeiter oft mehrere Fuss tief im Wasser graben müssen. In Fig. 12 ist das Bohrloch mit der Pumpe versehen, wodurch die Schachtsohle trocken bleibt. Wichtig ist die Anbringung des schweren trichterförmigen Gusstahlschildes, um die Pumpe herum, am Munde des Bohrloches. Dieser Schild lässt durch Löcher Wasser durch nach dem Bohrloch, hält aber festes Material zurück, und sinkt zugleich vermöge seiner Schwere bei Vertiefung des Schachtes nach. Zu bemerken ist, dass auch Bohrlöcher, die ausserhalb des Schachtes in geringerer oder grösserer Zahl niedergebracht werden, zur Entwässerung eines Schachtes benutzt werden können. Das abgepumpte Wasser lässt sich dann nach Umständen zu verschiedenen Zwecken verwenden, so z.B. zur Wasserversorgung von Wohnorten, Fabriken u.s.w.

Zum Vortrieb von Stollen und Querschlägen oder Strecken im schwimmenden Gebirge ist ein neues Verfahren |103| von K. Krause in Fürstenberg a. O. in Vorschlag gebracht (D. R. P. Nr. 56308 vom 27. April 1890). Der Ortsstoss (Fig. 13) wird mit hinten mittels Deckel a geschlossenen scharfkantigen Kasten b belegt, die zusammen mit den Thürstücken c die Vortreibpfähle d tragen und diese mitnehmen, wenn die Kasten b durch Presschrauben e vorgedrückt werden.

In Bezug auf Bohrausführungen ist auf die Tiefbohrungen nach Erdöl aufmerksam zu machen, die zur Zeit im Elsass nach der kanadischen Bohrmethode (D. p. J. 1889 272 242) ausgeführt werden. Diese Methode, die sich in Galizien bis 300 m Tiefe gut und auch bei Oelheim ziemlich bewährt hat, leistet im Elsass bei Pechelbronn erstaunliche Resultate, die zum grössten Theil der ausserordentlichen Geschicklichkeit zuzuschreiben sind, die von den dort thätigen Bohrmeistern, besonders bei Handhabung des hölzernen Bohrgestänges, bewiesen wird.

Textabbildung Bd. 286, S. 103
Die Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1892 Nr. 11, veröffentlichte die Schilderung einer kanadischen Tiefbohrung, Nr. 3, im Norden der k. k. Saline von Wieliczka, die bis zu der für dieses System sehr bedeutenden Tiefe von 481,6 m niedergebracht ist. Die Arbeit wurde unter Leitung des Bohringenieurs Stanislaus Jurski in der Zeit vom 1. Mai 1889 bis zum 26. Juli 1890 in 239 Bohrtagen und 183 anderweitigen Arbeitstagen ausgeführt. Der anfängliche Bohrlochsdurchmesser betrug 560 mm, musste aber bei den schwierigen Gebirgsverhältnissen, und zwar abwechselnden Thon- und Sandsteinschichten, 16mal, und zwar schliesslich bis auf 108 mm Bohrlochsweite verengert werden. Da diese Enge eine fernere Verrohrung des Bohrloches ausschloss, wurde die Bohrung eingestellt, ohne dass das Salzlager erreicht worden wäre. Die mittlere tägliche Bohrleistung betrug etwa 2 m, die monatliche 33 bis 34 m. Eine Maximalleistung von 5,88 m ist für einen Tag verzeichnet, eine grösste Monatsleistung mit 52 m. Die Gesammtkosten der Bohrung stellten sich auf etwa 60000 M. oder auf etwa 120 M. für das sinkende Meter. Nicht in Abrede zu stellen ist, dass trotz der im Ganzen gelungenen Bohrung – die Erfolglosigkeit hat mit der Arbeit selbst nichts zu thun – Unfälle am Bohrgeräthe sehr häufig eintraten und zu ihrer Beseitigung allein 121 Arbeitstage in Anspruch nahmen.

Es liegt ferner der Bericht über eine höchst interessante Diamantbohrung vor, die der Bohringenieur H. Thumann in Cottbus in der Zeit vom 20. Februar 1889 bis Ende Mai 1890 auf der Braunkohlengrube Alexander bei Förderstedt 781 in tief ausgeführt hat.

Die durch eigenthümliche Verhältnisse bedingte Aufgabe war folgende:

1) 300 m Teufe mit mindestens 8 cm Bohrlochsdurchmesser vor Ort zu erreichen;

2) keinen Bohrthurm zu errichten, sondern die Einrichtungen innerhalb der obertägigen Anlagen der halbwegs zwischen Schönebeck und Stassfurt belegenen Braunkohlengrube Alexander so zu treffen, dass dieselben in keiner Weise – insbesondere nicht von der kaum 100 Schritt entfernt vorbeiführenden Magdeburg-Stassfurter Eisenbahnstrecke aus – als Tiefbohranlage erkennbar wären;

3) für den Bohrbetrieb keine besondere Locomobile aufzustellen, sondern als Kraftquelle eine auf der Grube vorhandene, etwa 20pferdige Fördermaschine zu benutzen.

Die getroffenen Einrichtungen sind in Fig. 14 dargestellt.

Die Braunkohlengrube Alexander hat zwei Kohlenflöze; das obere von 11 m Mächtigkeit wird theils bergmännisch, theils mittels Tagebau gewonnen. Die aus dem Tagebau geförderte Kohle wird durch eine fallende Strecke dem 22 m tiefen Förderschachte zugeführt und dort zu Tage gehoben. Das untere Flöz wird nur bergmännisch abgebaut, für Förderung und Wasserhaltung sind Schächte von 40 m Teufe vorhanden. Für das obere Flöz besteht eine besondere Wasserhaltung nicht; man lässt das in unerheblicher Menge zusitzende Wasser in das tiefere Niveau fallen, von wo es die Wasserhaltung des Tiefbaues zu Tage hebt.

Textabbildung Bd. 286, S. 103
Unter diesen Umständen liegt das obere Kohlenflöz trocken, und es wurde beschlossen, in demselben den Arbeitsraum a für die vorzunehmende Tiefbohrung auszubrechen und den Schacht b an Stelle des sonst üblichen Bohrthurmes zum Gestängeziehen u.s.w. zu benutzen. Obwohl die Kohle von fester Beschaffenheit war, erschien es doch gerathen, den Arbeitsraum in möglichst geringen Dimensionen zu halten, damit nicht etwa Gebirgsdruck entstände. Es musste deshalb der maschinelle Theil der Bohranlage oben über dem Schachte angeordnet werden, und zwar wurde der Bohrschwengel c mit der Nachlassvorrichtung d in dem theils ausgemauerten, theils mit Holz ausgezimmerten Keller e, die Förderwinde f darüber angeordnet, in Verbindung mit dem kräftigen Bocke g, über welchen die Förderkette h in den Bohrschacht geleitet wurde. Der Rotationsapparat zum, Diamantbohrer i erhielt seinen Platz zu ebener Erde, auf einem Schienengeleise fahrbar. Die Pumpe k zum Wasserspülen, eine direct wirkende Dampfpumpe, wurde unterirdisch in dem Nebenraume l aufgestellt, welcher die Verbindung mit dem Bohrraume a und einer vorbeiführenden Abbaustrecke des Bergwerkes abgab. In demselben Raume l, unter der Pumpe, wurde das reichlich grosse eiserne Bassin versenkt eingebaut und durch eine Scheidewand in ein Saug- und ein Klärbassin getheilt. Die Wasserrösche, welche das Grubenwasser der oberen Bausohle nach dem Tiefbau leitete, wurde mit dem Bassin in Verbindung gesetzt und so der Bohrpumpe ein genügender Zufluss allerdings nicht ganz reinen Wassers geschaffen. Dampf erhielt die |104| Bohrpumpe von einer im Grubenschachte vorhandenen Pulsometerdampfleitung.

Um die zur Verfügung gestellte Fördermaschine für den Bohrbetrieb verwendbar zu machen, wurde die Seiltrommel aus ihren Lagern gehoben, das Zahngetriebe auf der Kurbelwelle durch eine Riemenscheibe ersetzt und darüber eine lange Transmissionswelle angeordnet, welche die Maschinenkraft nach dem Haspelblocke o übertrug und von hier aus mittels besonderer ausrückbarer Riemenantriebe je nach Bedarf den Bohrschwengel, die Förderwinde oder den Rotationsapparat in Bewegung setzte.

Der Bohrschwengel trug an zwei durch Schneckenrad nachlassbaren Ketten ein wagerecht laufendes Kugellager, durch welches das Gestänge hindurchgeführt und auf welchem es mittels eiserner Schellen aufgehängt war. Am Hinterende des Schwengels erfolgte die Ausbalancirung des Gestänges durch angehängte bezieh. aufgelegte Gewichte.

Als erheblicher Uebelstand machte sich bei dem sonst zufriedenstellenden Functioniren der Einrichtungen der Umstand geltend, dass der Maschinenwärter das Gestänge beim Aufholen und Einhängen nicht sehen konnte und die Maschine auf Zuruf durch das Sprachrohr p leiten musste, was nicht ohne häufiges Aufstauchen und Reissen des Gestänges und störende Verletzungen der Gewinde abging.

Die Montage der Maschinentheile dauerte vom 20. Februar bis 1. März 1889, an welchem letzteren Tage die Bohrung mit 28 cm Durchmesser angesetzt und zunächst mittels Schappe und Wasserspülung durch die Schichten des Tertiärs und des Keupers betrieben wurde. In dem folgenden Muschelkalke wurde vorzugsweise mit dem Freifall gearbeitet, doch ging die Arbeit langsam vorwärts, weil aus dem stark geklüfteten, steil unter 70 bis 80° einfallenden Muschelkalk sich häufig Steinsplitter ablösten und zu zeitraubenden Verklemmungen der Bohrwerkzeuge Anlass gaben.

Am 15. Mai – die Bohrung hatte 149 m Teufe erreicht – ging ein schwerer Wolkenbruch in der Gegend nieder und verschlammte die Bohreinrichtungen in einer Weise, dass es einer 14tägigen schweren Arbeit bedurfte, um den Bohrort zur Fortsetzung der Bohrung wieder klar zu machen.

In der Hoffnung, dass die Verklemmungen des Bohrzeuges durch Steinsplitter bei der ruhigen Rotation der Diamantbohrkrone minder störend auftreten würden als bei dem, mit Erschütterungen der Bohrlochswände verbundenen Freifallbohren, wurde nunmehr zur Diamantbohrung übergegangen. Diese Hoffnung blieb indessen unerfüllt, soweit die Bohrung durch Muschelkalk führte, was bis auf 295 m Teufe der Fall war und bis Ende November Zeit in Anspruch nahm. Gleich von vorn herein verklemmten sich Krone und Kernrohr durch Steinsplitter so arg, dass sich das Gestänge abdrehte und der Unfall nur durch Erweiterungsbohrung und Ueberbohren des verklemmten Geräthes, sowie nachträgliche Verrohrung gehoben werden konnte. Auch die Verrohrung machte durch Bruch viel Schwierigkeiten.

Glatter verlief die Arbeit in dem folgenden Buntsandstein, bis 357 m Teufe, und ferner in Gyps und Anhydrit, Salzthon, Lettenschiefer, bis 763,6 m, und schliesslich im jüngeren Steinsalz, bis 781 m Teufe. Allerdings störten auch hier Unfälle mancherlei Art, die bei den ungünstigen Bohranlagen um so höhere Geschicklichkeit und Energie zur Behebung erforderten. Für das Fangen abgebrochenen Gestänges auf grossen Tiefen, wozu die Zugfestigkeit des gewöhnlichen Gestänges nicht ausreichte, wurde ein besonderes Fanggestänge aus Krupp'schem Martinstahl von 39 mm Durchmesser mit 45000 k Zugfestigkeit verwendet.

Dass sich unter Umständen auch mit Menschenkraft und Handmaschinen gute Erfolge erzielen lassen, beweist eine Bohrung auf Kohle, die der Bohringenieur Julius Thiele in Ossegg i. B. dortselbst für den Duxer Kohlenverein vom 26. October bis 19. November 1891, also in 25 Tagen, 292,74 m tief durch die Braunkohlenformation, meist schwierige Lette, ausgeführt hat. In Tag- und Nachtschicht waren je 12 Mann thätig, die bis 149 m Teufe mit Eisengestänge von 33 qmm und Schappe drehend, dann bis zum Schlusse nach dem Wasserspülstossystem mit Handschwengelbetrieb bohrten.

In sehr beachtenswerther Weise wurde der glatte Verlauf der Verrohrung trotz der anstehenden kurzklüftigen Lette erreicht, indem die ganze Röhrentour, die auf den unteren 50 m von 100 zu 100 mm mit 8 mm weiten Löchern perforirt war, durch Lüften auf 60 bis 80 cm Höhe und Fallenlassen bei fortlaufender Spülung bewegt wurde. Man brachte dadurch in fünf Röhrentouren eine Gesammtlänge von 882 m in abnehmenden Weiten von 190 bis 75 mm mit vollem Erfolge ein. Die Kosten stellten sich für die ganze Bohrung auf 1744,15 M.; auf 58,80 M. für das laufende Meter.

Ueber den Erfolg der Bohrungen auf Kohle bei Dover (D. p. J. 1890 276 266) wird aus England günstig berichtet. Man hat dort bis zur Tiefe von 570 m im ganzen neun Flöze von zusammen etwa 5,20 m Mächtigkeit getroffen, von denen etwa 4,25 m abbauwürdig sind. Kein Flöz steigt über 0,76 m Mächtigkeit. Die Tiefe der Lagerung ist für England nicht ungewöhnlich, denn man fördert z.B. auf den Gruben Ashton Moss und Pendleton aus Tiefen von 930 m bezieh. 765 m und 900 m.

In Amerika ist neuerdings ein artesischer Brunnen von grosser Bedeutung erbohrt, und zwar bei Fort Worth in Texas, 320 m tief, oben 25 cm, unten 12,5 cm weit, der das grosse Quantum von 2400 l vortrefflichen Wassers liefern soll.

Von grossem wissenschaftlichen Interesse ist schliesslich eine Tiefbohrung bei Wheeling in Virginien, Amerika, von 1372,5 m Tiefe, die zu Temperaturmessungen Gelegenheit gegeben hat, die um so höheren Werth haben, als sie sich in diesem trockenen Bohrloche mit grösserer Zuverlässigkeit ausführen liessen, als in den durch Wasser gestörten Bohrlöchern bei Sperenberg und Schladebach. Nur bis zur Tiefe von 478 m war der Brunnen ausgekleidet. Die Temperatur betrug auf 400 m Tiefe 20,4° C. und stieg bis 1360 m Tiefe auf 43,4° C. In dem oberen Theile des nicht verrohrten Theiles zeigte sich eine langsamere Temperaturzunahme von 1 ° C. auf 55 bis 65 m, gegen den unteren Theil mit 1° C. auf 40 m. Diese schnellere Temperaturzunahme in der Nähe des Grundes kann indessen auch vorübergehenden Ursachen zugemessen werden.

Eine Vergleichung der drei tiefsten Bohrlöcher, aus denen Temperaturmessungen vorliegen, ergibt folgendes Temperaturgefälle:

|105|

1° C. auf je m
Gesammttiefe
der Bohrung
in m

Temperatur in Grad C.
oben am Boden
Sperenberg 40 1271,85 8,8 48,1
Wheeling 51,40 1372,50 10,2 43,5
Schladebach 44,50 1748,40 10,5 57,5

Es lässt sich hoffen, dass die Bohrung von Wheeling, wenn sie auch momentan eingestellt ist, noch bis zur Tiefe von 1650 bis 1800 m fortgesetzt werden wird.

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