DE4344946C2 - Bohrverfahren zur Erkundung der Kontamination des Erdbodens mit fluiden Stoffen hoher Dichte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrverfahren zur Erkundung der Kontamination des Erdbodens mit fluiden Stoffen hoher Dichte.

Das Bohrverfahren wird zur Gewinnung von ungestörten Bodenproben aus Auffüllung, Locker- und Festgestein bei der Erkundung von Kontaminationen durch fluide Stoffe hoher Dichte eingesetzt, welche beim Bohrprozeß in die Tiefe verschleppt werden können, wie z. B. metallisches Quecksilber.

Es sind verschiedene Bohrverfahren bekannt, mit welchen unterschiedlich repräsentative Bohrproben gewonnen werden können. Nach DIN 4021 sind dies Bohrverfahren zur Gewinnung durchgehend gekernter oder durchgehend nicht gekernter Boden­ proben sowie zur Gewinnung unvollständiger Bodenproben.

Verfahren zur Gewinnung durchgehend nicht gekernter und un­ vollständiger Bodenproben können für eine Untersuchung von Böden mit fluiden Stoffen hoher Dichte nicht eingesetzt werden, da sie eine mechanische Zerkleinerung des gesamten Gesteins im Bohrloch hervorrufen und damit die Untersuchung der Bodenlagerung und der ursprünglichen Verteilung des fluiden Stoffes unmöglich machen.

Bei Bohrverfahren zur Gewinnung von durchgehend gekernten Bodenproben unterscheidet man drehend, rammend, rammend und drehend sowie drückend arbeitende Verfahren. Die rammend arbeitenden Bohrverfahren rufen einen enormen Eintrag von Schwingungen in das Gebirge hervor und können damit z. B. das metallisch vorliegende Quecksilber mobilisieren, so daß sie bei der Erkundung dieses Schadstoffes nicht zur Anwendung kommen können.

Um einen möglichst geringen Schwingungseintrag in das Gebirge zu sichern, eignen sich drehend arbeitende Bohrverfahren mit Gewinnung durchgehend gekernter Bodenproben, insbesondere das kostengünstige Hohlschneckenbohrverfahren mit Seilkerntechnik zur Gewinnung nahezu ungestörter Bodenproben. Der Nachteil dieser Bohrverfahren besteht in der nicht vorhandenen Abdich­ tung der Bohrlochwand. Diese Tatsache ist besonders dann be­ denklich, wenn in schadstoffbelasteten, mit fluiden Stoffen hoher Dichte, wie z. B. mit metallischen Quecksilber durch­ setzten Bodenschichten gearbeitet und die Bohrlochsohle durch diese Stoffe wiederholt kontaminiert wird. Bekannte Spülverfahren zum Austrag des Bohrkleins erreichen nicht den Effekt, insbesondere das aus den Bodenschichten nachfließende metallische Quecksilber mit auszutragen.

Nach DE 42 16 472 C1 ist ein Verfahren zur Erkundung schwermetall­ kontaminierter Böden bekannt, bei welchem die nach dem Hohl­ schneckenbohrverfahren hergestellte Bohrlochwand durch eine verdichtende Bohrflüssigkeit aus einem Gemisch von polymeren Pyrrolidiniumsalzen mit Alkalisilikaten oder mit Bentonit modifizierter Montanwachsemulsionen vermörtelt wird.

Durch den zusätzlichen Eintrag von Fremdstoffen in das Bohrloch, insbesondere in den Bereich der zu entnehmenden Bodenprobe und gegebenenfalls bis zur Bohrlochsohle, ist die Sicherheit einer unverfälschten Bodenprobe nicht mehr gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Bohrverfahren zur Erkundung der Kontamination des Erdbodens zu entwickeln, welche die Verschleppung der Kontamination in große Teufen bei der Erkundung ausschließt und ein hinreichend repräsentatives Bild der Kontamination in Abhängigkeit von der Teufe liefert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs an­ gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst das Eindrehen einer Doppel­ wandverrohrung, welche der zur Probenahme eingesetzten Hohl­ bohrschnecke um einen Teufenbetrag vorausläuft. Während des Eindrehens der Doppelwandverrohrung wird über deren Ringraum mittels eines Spülkopfes mit freiem Durchgang entsprechend dem Hohlschneckenbohrdurchmessers gleichzeitig ein flüssiges Dichtmedium zwischen die Bohrlochwand und die Außenwand der Rohrtour eingebracht. An der Bohrlochwand darf keine Abwärts­ bewegung von Bohrklein oder an der Bohrlochwand austretender Stoffe, insbesondere fluider Stoffe hoher Dichte zugelassen werden. Gleichfalls ist zu gewährleisten, daß diese Stoffe, besonders wenn es sich um umweltschädigende Stoffe handelt, mit dem Spülmedium nicht aus dem Bohrloch ausgetragen oder in obere Bereiche des Bohrloches verschleppt werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß das durch die Doppelverrohrung eingebrachte Dichtmedium an der Bohrlochwand austretende fluide Stoffe hoher Dichte in Schwebe hält bzw. den Porenraum im beobachtungsnahen Bereich verschließt.

Aus dem Innenraum der Doppelverrohrung wird mittels Hohlbohrschnecke in bekannter Weise die Kerngewinnung durchge­ führt. Im Lockergestein kann auch eine drückend arbeitende Stutzenentnahme angewendet werden.

Die gewonnenen Bodenproben oder Bohrkerne weisen einen über die Teufe repräsentativen Aufbau der Bodenschichten mit ein­ gelagerten fluiden Stoffen hoher Dichte auf.

Die Anwendung dieses Verfahrens sichert unter Nutzung entsprechender Dichtmedien die Bohrlochwand gegen nachlaufen­ de Kontaminate aus der Gesteinsmatrix bzw. hindert die im Ringraum eventuell vorhandenen Schadstoffe am absinken, ohne daß die Qualität der Gesteinsprobe beeinflußt wird.

Die Kosten eines solchen erfindungsgemäßen Bohrverfahrens kommen etwa denen einer verrohrten Trockenbohrung mit durch­ gehender Kerngewinnung gleich, wobei jedoch der erhöhte Auf­ wand für das Spülmedium zu beachten ist.

Die Erfindung wird an einem Beispiel näher erläutert. In Fig. 1 ist eine niedergebrachte Probebohrung im Schnitt dargestellt.

Die Bodenmatrix ist aus den Schichten lockerer Auffüllung A, Sand S₁, Ton T und Schluff S₂ aufgebaut.

Zunächst wird eine Doppelwandverrohrung 1 unter Verwendung eines Dichtmediums 5 in die technologisch maximal mögliche Teufe unter Gelände von 3 m eingedreht. Dabei werden auch quecksilberkontaminierte Schichten durchteuft (A; S₁; T), in denen das metallische Quecksilber auch in Form von Linsen vorhanden ist.

Durch das Dichtmedium 5, welches aus dem Rohrschuh 6 der Doppelwandverrohrung 1 austritt, und durch die Bodenverdich­ tung während des Eindrehens wird das metallische Quecksilber an einem Absinken in größere Teufen gehindert.

Danach wird mit Hilfe der Hohlbohrschnecke 4 der Bohrkern gewonnen, gezogen und das Innenrohr 3 in bekannter Weise entleert. Für den weiteren Teufengewinn wird der technolo­ gische Ablauf wiederholt, daß heißt, die Doppelwandverrohrung 1 wird der Hohlbohrschnecke 4 vorlaufend weiter eingedreht.

Claims (1)

1. Bohrverfahren zur Erkundung der Kontamination des Erdbodens mit fluiden Stoffen hoher Dichte mit einer Hohlbohrschnecke und Seilkernrohr durch Vermeiden des Nachlaufens der fluiden Stoffe zur Bohrlochsohle während des Bohrprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlbohrschnecke vorlaufend eine Doppelwandverrohrung in den Boden eingedreht, durch den Ring­ raum der Doppelwandverrohrung in bekannter Weise ein flüssiges Dichtmedium an die Bohrlochsohle gebracht wird und das Dicht­ medium den zwischen der Bohrlochwand und der Doppelwandver­ rohrung anstehenden fluiden Stoff hoher Dichte in Schwebe hält.