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Ein gemeinsames Projekt des Lehrstuhls für Ingenieurgeologie der Technischen Universität München und der Firma Hilti

Erfassung und Katalogisierung felsmechanischer Kennwerte und anderer Daten
Im ersten Schritt werden felsmechanische Kennwerte durch typische Laborversuche wie z.B. die Bestimmung der einaxialen Druckfestigkeit, Bestimmung der Abrasivität (LAK, CAI) u.a., an Gesteinen aus Minen des südlichen Afrikas ermittelt. Zur Katalogisierung dieser Daten wird eine Gesteinsdatenbank aufgebaut, die im weiteren Verlauf der Arbeit ein Webinterface bekommt, damit sie fernabgefragt wie auch mit neuen Daten versorgt werden kann. Ebenfalls sollen in den Anfängen auch vor Ort In-Situ-Tests an den Laibungen der Strecken in den Minen durchgeführt werden. Dazu sind Ultraschallmessungen, Point-Load-Tests und Bohrparametermessungen (Verschleiß, Bohrgeschwindigkeit) geplant. Diese Daten werden ebenfalls in die Datenbank eingepflegt. Um die Datenlage zu verbessern sollen im Gesteinslabor der Hilti Entwicklungsgesellschaft mbH an Gesteinen aus naheliegenden Steinbrüchen ebenfalls Bohrparametermessungen durchgeführt werden.

Korrelation der Kennwerte zum Bohrkronendesign
Die im Labor gewonnen Daten aus den Gesteinsuntersuchungen werden in realen Bohrtests mit Leistungs- und Verschleißcharakteristika verschiedener Bohrkronendesigns korreliert. Ziel ist es die optimalen Designparameter in Abhängigkeit von den Gesteinsbedingungen zu ermitteln, um eine Bohrkronenempfehlung für neue Bergwerke abzugeben.

3D-Modellierung
In meiner Masterarbeit (Menschik 2009) wurden bereits mehrere 2D Finite Elemente Modelle mit dem Programm Phase² 7.0 (Rocscience) für eine tiefliegende Strecke einer Mine (Tautona) in Südafrika erstellt. Diese Modelle sollen im Zuge dieser Arbeit um eine Dimension erweitert werden. Dabei kommt die Software Flac3D 4.0 (Itasca) zum Einsatz. Ebenfalls sollen weitere Modelle anderer Minen die dort jeweiligen Spannungen aufzeigen und so nach weiterer Analyse zur Bohrprozessoptimierung beitragen.

Datensynthese und Auswertung
Im letzten Schritt soll aus allen gewonnen Daten eine Entscheidungsmatrix, bzw. eine Anleitung zur optimalen Nutzung der Gegebenheiten (Bohrkrone, Gestein, Spannungen), zur Verbesserung der Verschleißwerte, wie auch der Bohrgeschwindigkeiten, erstellt werden.