Tiefe

Eine Beschäftigung mit der Geschichte der Bohrlöcher kommt nicht ohne einige Bemerkungen über die erzielten Tiefen aus. Es gibt eine Rangliste für die am weitesten in den Untergrund vorgedrungenen Tiefbohrungen. Die frühesten davon werden in China verortet und auf die Zeit um 600 v. Chr. datiert. Die maximal erreichte Tiefe der mit einem Seilschlagbohrverfahren niedergebrachten Bohrlöcher wird näherungsweise mit 500 m angegeben. Der Zweck der Bohrungen bestand in der Salzsolegewinnung.

Es wird davon ausgegangen, dass die europäische Entwicklung der Tiefbohrtechnik von der Antike über das Mittelalter bis zum Anfang des 19. Jahrhunderts nicht über Tiefen von 300 m hinauskam. Die Brunnen der Antike wurden nicht gebohrt, sondern gegraben. Eine fortgeschrittene Tiefbohrtechnik findet sich in dieser Zeit nicht. Die älteste Darstellung eines Brunnenlochbohrers stammt aus einer Münchener Bilderhandschrift aus dem Jahr 1420. Die erste erhaltene Beschreibung eines Bohrgerätes zur Suche von Erzen und Kohle lässt sich auf das Jahr 1714 datieren.

Im 19. Jahrhundert lässt sich im Zusammenhang mit den wirtschaftlichen und technischen Auswirkungen der industriellen Revolution eine sprunghafte Zunahme der Bohrtiefen verzeichnen. Am Anfang des Jahrhunderts wurde, wie bei den frühen Bohrungen in China, die Salzsolegewinnung schwerpunktmäßig anvisiert. Das Schlagbohrverfahren mit starrem Gestänge erlaubte ein Vordringen bis zu einer maximalen Durchschnittstiefe von etwa 350 m.

Karl von Oeynhausen kam 1845 mit der von ihm entwickelten Rutschschere, einem in sich verschiebbaren Glied zur Vermeidung von Brüchen im Bohrgestänge, auf die Tiefe von 697 m. Weitere Erfindungen wie die Freifallvorrichtung und das Spülbohrverfahren führten zu technischen und wirtschaftlichen Fortschritten. Im Jahr 1871 konnte in Sperenberg bei Berlin eine Bohrung von 1271 m niedergebracht werden. Auf 2003 m gelangte man 1893 mit einem Diamantbohrer.

Noch größere Tiefen erreichte man mit dem Rotary-Bohrverfahren. Hier wird mit einem drehenden Bohrmeißel gearbeitet. Der Antrieb erfolgt von über Tage, und zur Kraftübertragung wird ein Hohlgestänge eingesetzt. Durch letzteres wird eine Spülflüssigkeit gepumpt, die den anfallenden Bohrschmand abtransportiert. Die Einführung des Verfahrens in den USA im Jahr 1901 stellte den Startpunkt für seinen Siegeszug im Rahmen der Erdölförderung dar.

Tiefbohrungen von mehr als 9000 m in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts basieren auf Weiterentwicklungen des Rotary-Verfahrens. Als herausragende Beispiele dürfen das 1995 abgeschlossene Kontinentale Tiefbohrprogramm im oberpfälzischen Windischeschenbach mit 9101 m und das schon 1984 niedergebrachte Bohrloch auf der russischen Halbinsel Kola mit 12066 m gelten.  

Durchmesser

Neben der Tiefe lässt sich ein Bohrloch anhand seines Durchmessers charakterisieren. Vom Sprengbohrloch, das zur Beladung mit Explosivstoffen dient, bis zum Schacht, der die Lagerstätte von über Tage aus erschließt, kann der Durchmesser sehr unterschiedlich ausfallen. Im Rahmen einer Rangliste der größten Bohrlochdurchmesser kann das kleine Sprengbohrloch zugunsten der Schachtbohrverfahren beiseitegelassen werden.

Die Anfänge des Schachtabteufens sind eng mit dem Übergang vom Stollen- zum Tiefbau verbunden. Das Schachtabteufen bekam beispielsweise mit der Nordwanderung des Ruhrbergbaus im Verlauf des 19. Jahrhunderts immer größere Bedeutung, weil man tiefer liegende Kohlenflöze erschließen wollte. Die Lagerstätten treten am Südrand des Ruhrgebiets an die Tagesoberfläche und werden in Richtung Norden von immer mächtigeren Schichten des Deckgebirges überlagert.

Die ersten Bohrschächte erreichten Mitte der 1820er-Jahre einen Durchmesser von einem halben Meter. Viele Erkenntnisse aus der Tiefbohrtechnik konnten auf das Schachtbohren und die hier notwendigen größeren Bohrlochdurchmesser angewendet werden. Erschwert wird das Abteufen vornehmlich durch lockeres Gebirge und das Eindringen von Wasser. Zur Abhilfe wurden verschiedene Ausbauverfahren entwickelt, welche ein Abteufen auch unter widrigen Bedingungen ermöglichten.

Als Meilenstein gilt das Verfahren von Karl Gottholf Kind und Joseph Chaudron. Kind hatte in der Mitte des 19. Jahrhunderts mit einem hölzernen Schachtausbau experimentiert und ein Bohrloch von 269 m Tiefe mit einem Durchmesser von 0,65 m südlich von Saarbrücken niedergebracht. Nachdem sich der hölzerne Ausbau bei wasserführendem Gebirge als undicht erwiesen hatte, verlegte er sich zusammen mit dem belgischen Ingenieur Joseph Chaudron auf einen gusseisernen Ausbau.

Fritz Honigmann wandte das aus der Tiefbohrtechnik bekannte Spülbohrverfahren für das Schachtabteufen an. Dabei wird die Spülflüssigkeit mit Ton vermischt und erzeugt einen hydrostatischen Druck, der die Bohrlochwand stabil hält. Honigmann selbst erreichte mit seinen Schachtbohrungen Tiefen von bis zu 190 m und einen maximalen Durchmesser von 5,4 m.

Erste Informationen über das Gefrierschachtverfahren, das sich aus Gründen der Betriebssicherheit gegen das Honigmann-Verfahren durchsetzen konnte, finden sich im Jahr 1883. Auf der Zeche Archibald in Sachsen-Anhalt wurde eine 4 bis 5 m mächtige Schwimmsandschicht erst bis zum Gefrierpunkt heruntergekühlt und im Anschluss durchteuft.

Die wirtschaftliche und sicherheitstechnische Grenze bezüglich des maximalen Durchmessers liegt beim Gefrierschachtverfahren heute wohl bei 6,5 bis 7,5 m. Beim Schachtabteufen mit Rollenmeißel-Bohrköpfen wurden schon Durchmesser von 8 bis 12 m erreicht.

Die Geschichte des Bohrlochs lässt sich an diversen Quellen des Montanhistorischen Dokumentationszentrums studieren. Einige davon, wie beispielsweise ein umfangreicher Prospektbestand zur Tiefbohrtechnik, werden im Rahmen des Projekts „montan.dok 21“ archivfachlich erschlossen und der Forschung zugänglich gemacht.

01. August 2019 (Jens Brokfeld, M.A.)