Basic considerations and practical experience with the boring of deep shafts by the raise boring process / Grundsatzüberlegungen und baupraktische Erfahrungen beim Auffahren tiefer Schächte im Raise‐Boring‐Verfahren

Abstract Despite the English description, the raise boring originated in Germany, where the first raise boring machine was developed by the engineer Bade in 1949. Today it is possible to bore diameters of more than 7 m and depths of more than 1,200 m with machines, which can apply tension forces of about 1,600 t and torques of about 1,100 kNm. The deepest shaft yet bored by the raise boring method has a depth of 1,260 m and a diameter of 7.10 m. The raise boring method is purely mechanised and consists of two steps: Pilot boring and reaming. Depending on the rock hardness, the penetration rates range from 0.75 to 1.50 m/h for the pilot hole and between 0.20 and more than 2 m/h for the reaming, depending on geology and diameter. Modern guided drilling rigs can achieve an accuracy of about 0.1 m over 500 m (= 0.002%) for the pilot hole. Geological faults encountered drilling the pilot can be stabilised by grouting, and in some cases the use of plastic packers can be helpful. If collapses occur during enlargement, they have to be stabilised in a separate working step. Even though the raise boring method has already been able to bore diameters of more than 7 m, there are shafts that cannot be bored by raise boring. But in this case a raise bored shaft can be used as a mucking shaft and the shaft enlarged to the final diameter by blasting without expensive shaft sinking machinery. Trotz der englischen Bezeichnung liegen die Ursprünge des Raise Borings in Deutschland. Ingenieur Bade entwickelte bereits 1949 die erste Raise‐Boring‐Maschine. Heute ist man in der Lage, Durchmesser von mehr als 7 m und Tiefen von mehr als 1.200 m zu bohren mit Anlagen, die Zugkräfte von ca. 1.600 t aufbringen und Drehmomente von ca. 1.100 kNm bewältigen. Der tiefste Schacht, der bisher mit der Raise‐Boring‐Methode hergestellt wurde, hat eine Tiefe von 1.260 m und einen Durchmesser von 7,10 m. Die Raise‐Boring‐Methode ist eine rein mechanische Ausbruchmethode und besteht aus zwei Arbeitsgängen: der Pilotbohrung und der Aufweitbohrung. Abhängig von der Gesteinshärte liegen die Bohrleistungen bei Pilotbohrungen zwischen 0,75 und 1,50 m/h und bei der Aufweitung, abhängig von Geologie und Durchmesser, zwischen 0,20 und mehr als 2 m/h. Mit den heutigen Zielbohrgeräten können Bohrgenauigkeiten bei der Pilotbohrung von ca. 0,1 m auf 500 m (= 0,002%) erzielt werden. Geologische Störzonen während der Pilotbohrung kann man mittels Injektionen stabilisieren; unter Umständen kann der Einsatz von Kunststoffpackern hilfreich sein. Bei Verbrüchen während der Aufweitbohrung müssen diese in einem separaten Arbeitsschritt stabilisiert werden. Auch wenn mit der Raise‐Boring‐Methode bereits Durchmesser von mehr als 7 m gebohrt werden können, gibt es Schächte, deren Durchmesser mit dem Raise Boring nicht mehr hergestellt werden können. Mithilfe eines Raise‐Boring‐Schachts als Schutterschacht können solche Schächte ohne Installation von aufwendigen Schachtanlagen sprengtechnisch aufgeweitet werden.