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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlagoder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und mit der Vortriebsbewegung beim Bohren ein mit der Bohrkrone gekoppeltes und eine Auskleidung bildendes Hüllrohr durch Zugbeaufschlagung durch die Bohrkrone in axialer Richtung in das Bohrloch eingebracht wird.
Weiters bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagend und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und am Aussenumfang der Bohrkrone am von der Abbaufläche abgewandten Ende über ein Kopplungselement ein das Bohrgestänge umgebendes Hüllrohr auf Zugmitnahme in Längsrichtung des Bohrloches formschlüssig mit der Bohrkrone verbunden ist.
Derartige Verfahren und Einrichtungen zum Bohren, insbesondere zum Schlag- oder Drehschlagbohren, und nachfolgenden Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wobei beispielsweise auf die WO 96/04456 oder die AT-B 390 303 verwiesen wird.
Hiebei wird ein sich gegebenenfalls über grosse Längen erstreckendes Loch bzw. eine Bohrung mit Hilfe einer Bohrkrone ausgebildet, weiche an einem Bohrgestänge gelagert ist, wobei durch eine schlagend und/oder drehende Bewegung das Bohrloch gebildet wird. Beim Drehschlagbohren wird hiebei üblicherweise jeweils nach einer schlagenden Beanspruchung der Bohrkrone diese Bohrkrone um einen gewissen Winkel verdreht und wiederum mittels eines Schlagwerkzeuges beaufschlagt, wobei durch das abwechselnde Versetzen der Bohrkrone in Drehrichtung und das intermittierende Schlagen systematisch auf der von der Bohrkrone bei der Drehbewegung überstrichenen Fläche das Material zerkleinert und ausgebrochen wird.
Um ein Hereinbrechen von Material in das sich gegebenenfalls über eine grosse Länge erstreckende Bohrloch zu vermeiden und/oder nach Fertigstellung der Bohrung eine im wesentlichen glatte und ebene Auskleidung zur Verfügung stellen zu können, wurde hiebei beispielsweise vorgeschlagen, ein entsprechend mas- siv ausgebildetes Hüllrohr zu verwenden, wobei beispielsweise über das Hüllrohr die schlagend Bewegung auf die Bohrkrone ausgeübt wird und somit genaugenommen das Hüllrohr einen Teil der Bohr- bzw. Vortriebseinrichtung darstellt, wie dies insbesondere der AT-B 390 303 entnehmbar ist.
Es ist unmittelbar einsichtig, dass zum Einbringen der erforderlichen hohen Schlagkräfte ein derartiges Hüllrohr entsprechend massiv und dickwandig ausgebildet sein muss, woraus sich ergibt, dass ein entsprechend grösserer Querschnitt gebohrt werden muss, um die Wandstärke des Hüllrohres zu berücksichtigen. Ein derartiger um die Wandstärke des Hüllrohres vergrösserter Abbauquerschnitt erfordert insbesondere bei hartem Gestein einen entsprechend grösseren Zeitaufwand zur Herstellung der Bohrung und erfordert gleichzeitig eine entsprechend grössere und massiv ausgebildete Bohrkrone.
Eine Ausführungsform der eingangs genannten Art ist beispielsweise der WO 96/04456 zu entnehmen, wobei bei diesem Stand der Technik ein Hüllrohr mit der Bohrkrone während des Bohrvorgangs durch eine Zugbeaufschlagung gekoppelt ist.
Anstelle des Einsatzes eines Hüllrohres zum Einbringen der Schlagkräfte sind darüberhinaus Verfahren bekannt geworden, bei welchen in zeitaufwendigen, mehrfachen Arbeitsschritten versucht wird, nach Fertigstellung des Bohrloches die Bohrkrone aus dem Bohrloch zu entfernen und anschliessend ein Auskleidungs- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch einzubringen. Es ist unmittelbar einsichtig, dass eine derartige Vorgangsweise nur in denjenigen Fällen einsetzbar ist, in welchen ein Hereinbrechen von Material in das fertiggestellte Bohrloch mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, wobei darüberhinaus naturgemäss ein entsprechend vergrösserter Querschnitt gebohrt werden muss, um ein nachträgliches Einbringen des Auskleidungs- oder Hüllrohres zu ermöglichen.
Um ein derartiges Auskleidungs- oder Hüllrohr mit grosser Länge einbringen zu können, muss dieses Rohr wiederum mit einer relativ grossen Wandstärke ausgebildet sein, um ein sicheres Einbringen zu ermöglichen. Es muss somit auch in diesem Fall eine auf die Abmessungen des Hüllrohres abgestimmte Bohrkrone mit relativ grossem Durchmesser eingesetzt werden.
Nach dem Einbringen des Auskleidungs- oder Hüllrohres kann beispielsweise in das Hüllrohr ein Anker eingebracht werden und zusätzlich oder alternativ auch ein entsprechend rasch abbindendes Material zum Verfestigen des umliegenden Materials eingebracht werden. Alternativ kann
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eine derartige Auskleidung zur Aufnahme von Leitungen oder dgl. dienen oder bei Vorsehen von Perforierungen zur Ableitung von Flüssigkeiten und somit zur Drainage verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ausgehend von einem Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinmaterial dieses dahingehend weiterzubilden, dass schnell und einfach im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausbildung des Bohrloches ein Hüllrohr eingebracht werden kann. Weiters wird darauf abgezielt, ein Hüllrohr mit gegenüber den bekannten Ausführungsformen verringerten Abmessungen und insbesondere verringerter Wandstärke einzusetzen, um den für das Hüllrohr erforderlichen zusätzlichen Aufwand beim Bohren auf ein Minimum reduzieren zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Bohrvorganges die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Hüllrohr entfernt wird. Da mit der Vortriebsbewegung beim Bohren ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr durch Zugbeaufschlagung in lediglich axialer Richtung in das Bohrloch eingebracht wird, wird sichergestellt, dass unmittelbar bei Herstellung des Bohrloches bereits eine Auskleidung desselben vorgenommen werden kann, sodass ein Hereinbrechen von gegebenenfalls losem Gestein und somit ein Verlegen des Bohrloches mit Sicherheit vermieden wird.
Da das Hüllrohr durch lediglich axiale Beaufschlagung unmittelbar durch die Bohrkrone in das Bohrloch eingebracht wird, kann weiters mit einem sehr dünnwandigen Hüllrohr das Auslangen gefunden werden, da das Hüllrohr keinerlei Kräfte, wie dies beispielsweise gemäss dem Stand der Technik der Fall war, wobei die Schlagkräfte über ein entsprechend massives Hüllrohr auf die Bohrkrone ausgeübt wurden, aufnehmen und weiterleiten muss und lediglich eine ausreichende Festigkeit aufweisen muss, um bei gegebenenfalls losem Gestein ein Knicken oder eine Verringerung des Querschnittes sicher zu vermeiden.
Um nach fertiggestellter Bohrung ein einfaches Entfernen der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge bei unveränderter Anordnung des Hüll- rohres im Bohrloch zu gewährleisten, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Hüllrohr zu entfernen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Bohrkrone in einen im wesentlichen zentralen Teil und einen den zentralen Teil im wesentlichen ringförmig umgebenden äusseren Teil geteilt sein, sodass nach dem Lösen des zentralen Teiles dieser Hauptbestandteil der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge durch das Innere des Hüllrohres aus dem Bohrloch entfernt werden kann.
Um bei einer drehenden Bewegung der Bohrkrone sicherzustellen, dass dennoch das mit der Bohrkrone gekoppelte Hüllrohr lediglich in axialer Richtung des Bohrloches durch eine Zugbeanspruchung im Sinne der Vortriebsbewegung beim Bohren eingebracht wird, wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zum Hüllrohr drehbar angeordnet wird.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hiebei das erfindungsgemässe Verfahren derart weitergebildet, dass in an sich bekannter Weise nach dem Entfernen des Bohrgestänges und dem zentralen Teil der Bohrkrone in das Hüllrohr ein Anker eingebracht wird undloder eine Verfüllung mit einem erhärtenden Material vorgenommen wird.
Für ein einfaches Ausbringen des durch die Bohrkrone abgebauten Materials wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass abgebautes Material über wenigstens eine im an die Bohrkrone anschliessenden Bereich angeordnete Durchbrechung in das Innere des Hüllrohres eingebracht wird und im Freiraum zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht wird. Dadurch, dass das abgebaute Material im Freiraum zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht wird, lässt sich der erforderliche Bohrlochquerschnitt weiter herabsetzen, sodass die Aussenabmessungen des Bohrloches im wesentlichen auf den Aussendurchmesser des Hüllrohres abgestimmt werden können und diesen in günstiger Weise lediglich geringfügig übersteigen.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagend undloder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und am Aussenumfang der Bohrkrone am von der Abbaufläche abgewandten Ende über ein Kopplungselement ein das Bohrgestänge umgebendes Hüllrohr auf Zugmitnahme in Längsrichtung des Bohrloches formschlüssig mit der Bohrkrone verbunden ist, ist zur Lösung der oben gestellten Aufgaben im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrkrone in an sich
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bekannter Weise in radialer Richtung geteilt ausgebildet ist und nach Abschluss des Bohrvorganges wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem im Bohrloch verbleibenden Hüll- rohr entfernbar ist. Dadurch, dass die Bohrkrone in radialer Richtung geteilt ausgebildet ist, lässt sich bei Fertigstellung des Bohrloches einfach sicherstellen, dass beispielsweise der zentrale Hauptteil der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch durch das Hüllrohr entfernt werden kann, während das Hüllrohr unmittelbar bei Herstellung des Bohrloches durch eine in Längsrichtung des Bohrloches erfolgende Zugmitnahme in das Bohrloch eingebracht wird und nach Fertigstellung des Bohrloches im Inneren des Bohrloches verbleibt.
Um auch bei einer drehenden Bewegung der Bohrkrone sicherzustellen, dass das am Aussenumfang der Bohrkrone gelagerte Hüllrohr lediglich in axialer Richtung des Bohrloches beaufschlagt wird, ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, dass die Bohrkrone über das Kopplungselement in an sich bekannter Weise drehbar mit dem Hüllrohr verbunden ist.
Für eine besonders einfache Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem bei der Vortriebsbewegung von der Bohrkrone in axialer Richtung mitgenommenen Hüllrohr wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise die Kopplungselemente von abgesetzten Umfangsbereichen der Bohrkrone und des Hüllrohres mit aufeinander abgestimmter, komple- mentärer Profilierung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines profilierten, ringförmigen Zwischengliedes, gebildet sind. Durch derartige abgesetzte Umfangsbereiche, weiche beispielsweise nach Art von stufenartigen Erhebungen und komplementären Vertiefungen ausgebildet sein können, lässt sich auch bei vergleichsweise dünnen Wandstärken des Hüllrohres eine sichere Mitnahme des Hüllrohres bei der Vortriebsbewegung der Bohrkrone sicherstellen.
Alternativ ist für eine einfache Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem bei der Vortriebsbewegung von der Bohrkrone mitzunehmenden Hüllrohr vorgeschlagen, dass die Kopplungselemente von einer Vielzahl von Kugeln gebildet sind, welche in einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden Ausnehmungen an der Bohrkrone und komplementären Ausnehmungen an einem an die Bohrkrone anschliessenden Anschlussstück des Hüllrohres angeordnet sind, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung entspricht.
Durch die Verwendung von Kugeln, welche in entsprechenden Ausnehmungen sowohl an der Bohrkrone als auch an dem Anschlussstück des Hüllrohres angeordnet sind, lässt sich nach Art des Kugellagers eine entsprechend einfache Verbindung und Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr ermöglichen, wodurch sich auch eine entsprechend leichte Verdrehbarkeit des Hüllrohres relativ zur Bohrkrone bei der drehenden und/oder drehschlagenden Bewegung der Bohrkrone bei der Herstellung des Bohrloches erzielen lässt.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das Anschlussstück des Hüllrohres und/oder der Anschlussbereich der Bohrkrone aus Metall, aus Kunststoff oder aus einem beschichteten Werkstoff ausgebildet sind, wobei sich bei Verwendung von Kugeln, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, eine Abstimmung der einzelnen Materialien sowohl der Kopplungselemente als auch des die Ausnehmungen aufweisenden Anschlussstückes des Hüllrohres bzw. des Endstückes der Bohrkrone erzielen lässt. Naturgemäss kann für eine entsprechend einfache Bewegung der Kugeln in die Ausnehmungen zur Aufnahme der von den Kugeln gebildeten Kopplungelemente auch ein Schmiermittel, beispielsweise Öl, eingebracht werden.
Um zu vermeiden, dass bei der Vortriebsbewegung auf die Bohrkrone wirksam werdende Kräfte in das gegebenenfalls einen sehr geringen Querschnitt bzw. geringe Wandstärke aufweisende Hüllrohr eingebracht werden und gegebenenfalls zu einer Deformierung desselben führen, wird darüberhinaus vorgeschlagen, dass die Kopplungselemente zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr wenigstens zum Teil aus einem dämpfenden Material ausgebildet oder mit einem dämpfenden Material beschichtet sind, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung entspricht.
Bei Ausbildung von Bohrlöchern mit grosser Länge ist es bekannt, das zur Lagerung und zur Beaufschlagung der Bohrkrone verwendete Bohrgestänge entsprechend mehrteilig auszubilden und entsprechend dem Bohrfortschritt jeweils zusätzliche Elemente mit den bereits eingesetzten Gestängeabschnitten zu verbinden. In ähnlicher Weise wird für das Hüllrohr erfindungsgemäss bevorzugt vorgeschlagen, dass das Hüllrohr mehrteilig ausgebildet ist und dass im Bereich von aneinander anschliessenden Längsabschnitten des Hüllrohres Kopplungselemente zur Verbindung der Längsabschnitte des Hüllrohres an dem Bohrgestänge abgestützt sind.
Derartige Kopplung-
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elemente zur Verbindung der Längsabschnitte des Hüllrohres können hiebei ebenfalls mit abgesetzten Umfangsbereichen und darauf abgestimmten, komplementären Profilierungen sowie gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines profilierten, ringförmigen Zwischengliedes ausgebildet sein, wie dies bereits oben für die Kopplungselemente zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr ausgeführt wurde.
Für einen einfachen Abtransport des abgebauten Materials in dem Freiraum zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge, wodurch ein entsprechend geringer Bohrlochquerschnitt, weicher im wesentlichen auf die Aussenabmessungen des Hüllrohres abgestimmt ist, sichergestellt werden kann, ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, dass das Hüllrohr in seinem zur Bohrkrone gewandten Endbereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung, insbesondere mehrere am Umfang des Hüll- rohres gleichmässig verteilte Bohrungen oder Durchtrittsschlitze, aufweist. Für eine besonders einfache Ausbildung von Durchtrittsöffnungen ist erfindungsgemäss besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Kopplungselemente zur Verbindung der Hüllrohrabschnitte unter Freilassung von Durchtrittsöffnungen, z.
B. über Speichen, am Bohrgestänge abgestützt sind. Derartige Durchtrittsöffnungen können hiebei nicht nur für den Abtransport des abgebauten Materials während des Bohrvorganges verwendet werden, sondern nach Entfernen der Bohrkrone und des Bohrgestänges bei Einbringen einer Verfüllung mit einem erhärtenden Material unmittelbar dafür verwendet werden, dass die Verfüllung in den Freiraum zwischen dem Aussendurchmesser des Hüllrohres und der Bohrlochwand austreten kann und derart eine entsprechend sichere Verankerung des Hüllrohres bzw. eines darüberhinaus gegebenenfalls vorgesehenen Ankers ermöglichen kann.
In diesem Zusammenhang wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass in an sich bekannter Weise in das Hüllrohr nach dem Entfernen der Bohrkrone und des Bohrgestänges ein beispielsweise in seinem aus dem Erdreich ragenden Abschnitt verspannbarer Anker einbringbar, insbesondere einschraubbar, ist.
Wie oben bereits angedeutet, kann ein Hüllrohr nicht nur zum nachträglichen Einbringen eines Ankers und somit allgemein zur Herstellung einer Verankerung von Gegenständen eingesetzt werden, sondern es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, über das hergestellte Bohrloch und das in dieses eingebrachte Hüllrohr eine Entwässerung vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss bevorzugt vorgeschlagen, dass das Hüllrohr über seine gesamte Länge mit über den Umfang im wesentlichen gleichmässig verteilten Perforierungen ausgebildet ist.
Um nach Fertigstellung des Bohrloches ein einfaches Ausbringen des zentralen Teils der Bohrkrone sicherzustellen, wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass die Bohrkrone wenigstens aus einem zentralen Innenteil und einem Aussenteil besteht, die auf gemeinsamen Vortrieb, aber lösbar miteinander gekoppelt sind, wobei der zentrale Teil der Bohrkrone einen gegen- über dem Innendurchmesser des Hüllrohres geringfügig kleineren Aussendurchmesser aufweist.
Für eine besonders einfache und zuverlässige Kopplung der einzelnen Elemente einer derartigen, mehrteiligen Bohrkrone wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, dass zur Drehungsmitnahme der zentrale Innenteil der Bohrkrone einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist und durch eine entsprechende Öffnung des Aussenteils der Bohrkrone herausgeführt ist.
Wie bereits mehrfach erwähnt, ist aufgrund der Tatsache, dass das Hüllrohr unmittelbar durch die Bohrkrone durch eine Beaufschlagung in axialer Richtung bei der Vortriebs- bzw. Bohrbewegung eingebracht wird, nicht notwendig, einen gegenüber den Aussenabmessungen des Hüll- bzw. Auskleidungsrohres stark vergrösserten Durchmesser des Bohrloches vorzusehen, wie dies gemäss dem Stand der Technik insbesondere bei nachträglichem Einbringen eines Hüllrohres erforderlich war. Es ist daher ausreichend, dass in an sich bekannter Weise der Aussendurchmesser des Hüllrohres im wesentlichen den Aussenabmessungen der Bohrkrone in radialer Richtung entspricht.
Da das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Hüllrohr im wesentlichen lediglich gegebenenfalls hereinbrechendem Material widerstehen muss und keinerlei Kräfte, beispielsweise Schlagkräfte für das Drehschlagbohren, aufnehmen bzw. übertragen muss, kann mit einem entsprechend dünnwandigen Hüllrohr das Auslangen gefunden werden. In diesem Zusammenhang wird erfindunggemäss bevorzugt vorgeschlagen, dass das Hüllrohr eine Wandstärke von 1 bis 3 mm, insbesondere etwa 2 mm, aufweist, sodass unmittelbar einsichtig ist, dass durch das Vorsehen des Hüllrohres die gesamte abzubauende bzw. zu bohrende Fläche nur geringfügig vergrössert werden muss und auch mit entsprechend geringem Materialeinsatz und somit Gewicht für das Hüllrohr das Auslangen gefunden werden kann.
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Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Hüllrohr aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist, wodurch eine entsprechend einfache Anpassung an die Umgebungsbedingungen und insbesondere an das Boden- oder Gesteinsmaterial, in welchem ein Bohrloch ausgebildet werden soll, möglich ist.
Während ein Hüllrohr aus Metall eine entsprechend hohe mechanische Festigkeit aufweist, kann jedoch bei einer derartigen Ausbildung nachteilig sein, dass bei losen oder lockeren Boden- oder Gesteinsschichten unter Umständen eine Beeinträchtigung des meist sehr dünnwandigen Hüllrohres im Sinne eines Knickens bzw. einer Querschnitts Verengung des Hüllrohres erfolgt, wodurch ein nachträgliches Ausbringen der Bohrkrone unter Umständen erschwert oder vollkommen verhindert wird, sodass das nachträglich vorgesehene Einbringen eines Ankers beispielsweise nicht mehr möglich wird.
Insbesondere in derartigen Fällen eines losen Boden-oder Gesteinsmateriats erweist sich die Verwendung eines Hütlrohres aus Kunststoff, weicher eine gewisse Flexibilität aufweist, als vorteilhaft, da selbst bei temporären Querschnittsveränderungen des Hüllrohres bei weiterem Vortrieb der Bohrkrone unter Mitnahme des Hüllrohres dieses seine ursprüngliche Querschnittsform wieder einnimmt und somit nach Fertigstellung des Bohrloches ein einwandfreies Ausbringen der Bohrkrone und gegebenenfalls ein nachfolgendes Einbringen eines Ankers ohne weiteres möglich wird.
Insbesondere bei Verwendung von Hüllrohren aus Kunststoff ist hiebei der Einsatz von Kopplungselementen nach Art eines Kugellagers, wie dies oben ausgeführt wurde, besonders vorteilhaft, um eine möglichst ungestörte, freie Drehbarkeit zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr bei der drehenden oder drehschlagbohrenden Bewegung der Bohrkrone zu ermöglichen, da eine drehende Mitnahme des Hüllrohres durch die Bohrkrone bei Verwendung von Hüllrohre aus Kunststoff als nachteilig anzusehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen :
Fig. 1 eine Teilansicht teilweise im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ;
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 11 der Fig. 1 auf die Bohrkrone der erfindungsgema- ssen Einrichtung ;
Fig. 3 in gegenüber der Darstellung gemäss Fig. 1 vergrössertem Massstab wiederum teilweise im Schnitt eine Seitenansicht über einen vergrösserten Längenabschnitt der erfindungsgemässen Einrichtung gemäss Fig. 1 nach Entfernen des zentralen Teils der Bohrkrone und des Bohrgestänges ;
Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht eines mit der erfindungsgemässen Einrichtung hergestellten Bohrloches mit gesetztem Anker ;
Fig. 5 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ;
Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 5 auf die Bohrkrone dieser zweiten Ausführungsform ; und Fig. 7 in einer zu Fig. 1 wiederum ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt.
In den Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Bohrkrone bezeichnet, welche aus einem zentralen Teil, der sogenannten Pilotbohrkrone 2 und einer diese Pilotbohrkrone 2 umgebenden Ringbohrkrone 3 besteht. An der vorderen Stirnfläche der Pilotbohrkrone 2 und der Ringbohrkrone 3 sind hiebei an sich bekannte, übliche Abbauwerkzeuge, wie beispielsweise Im wesentlichen halbkugelförmige Hartmaterialeinsätze 4, zum Abbau des Materials vorgesehen.
An dem von den Abbauflächen der Bohrkrone 1 abgewandten Ende ist mit der Bohrkrone 1 ein eine relativ geringe Wandstärke von beispielsweise 2 mm aufweisendes Hüllrohr gekoppelt, wobei zur Kopplung ein profiliertes, ringformiges Zwischenglied 6 Verwendung findet, weiches mit stufenbzw. nasenartigen Vorsprüngen 7 in entsprechende Ausnehmungen sowohl im Bereich der Ringbohrkrone 3 als auch des vordersten Abschnittes des Hüllrohres 5 eingreift. Ober diese Kopplung 6 erfolgt eine Mitnahme des Hüllrohres 5 in der mit Pfeil 8 bezeichneten Bohr- bzw. Vortriebsrichtung durch eine axiale Zugbeaufschlagung, während die Bohrkrone 1 gegenüber dem Hüllrohr 5 drehbar gelagert ist, sodass diese drehende Bewegung beim Bohren der Bohrkrone 1 nicht behindert wird.
Es ist somit ersichtlich, dass das Hüllrohr 5, welches entsprechend dünnwandig ausgebildet sein kann, von der Bohrkrone 1 mitgenommen wird, wobei das Hüllrohr 5 das schematisch mit 9 angedeutete Bohrgestänge unter Ausbildung eines Freiraumes 10 umgibt.
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Weiters ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass das Hüllrohr 5 im vordersten Abschnitt eine Mehrzahl von über dem Umfang verteilten Durchtrittsöffnungen 11 aufweist, durch welche abgebautes Material gemäss dem Pfeil 12 in den Freiraum zwischen dem Bohrgestänge 9 und dem Rohr 5 eingebracht und in weiterer Folge nach aussen gefördert werden kann. Dabei kann das Bohrgestänge 9 als Rohr ausgebildet oder mit einer sonstigen Leitung versehen sein, über die ein gasförmiges oder flüssiges Spülmittel zugeleitet und durch Öffnungen zwischen der Bohrkrone 1 und den Durchtritts- öffnungen 11 in den Freiraum 10 ausgepresst werden kann.
Die Aussenkontur des herzustellenden Bohrloches ist in Fig. 1 und 2 schematisch mit 13 angedeutet. Es ist unmittelbar einsichtig, dass bei Verwendung eines entsprechend dünnwandigen Hüllrohres 5, weiches lediglich einer Zugbeaufschlagung in axialer Richtung des Bohrloches durch die Bohrkrone 1 während des Abbauvorganges ausgesetzt ist, insgesamt der Durchmesser des Bohrloches 13 entsprechend geringer bemessen werden kann. Nach Fertigstellung des Bohrloches 13 wird die Pilotbohrkrone 2, welche bevorzugt einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, von der Ringbohrkrone 3 entkoppelt und gemeinsam mit dem Bohrgestänge durch das Hüllrohr 5 abgezogen, sodass der gesamte Innenraum, welcher von Hüllrohr 5 definiert wird, beispielsweise für ein Einbringen eines Ankers oder einer Verfüllmasse verbleibt.
Bei der Darstellung gemäss Fig. 3 ist ein grösserer Längenabschnitt dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Pilotbohrkrone bzw. der mittlere Teil 2 der Bohrkrone bereits gemeinsam mit dem Bohrgestänge entfernt wurde, sodass im Bohrloch 13 nur mehr das Hüllrohr bzw. Auskleidungsrohr 5 sowie die Ringbohrkrone 3 verbleiben.
Aus Fig. 3 ist weiters ersichtlich, dass neben der Kopplung 6 zwischen der Bohrkrone bzw. der verbliebenen Ringbohrkrone 3 und dem Hüllrohr 5 im vordersten Abschnitt auch weitere Längenabschnitte des Hüllrohres 5 miteinander über entsprechende Kopplungselemente 14 gekoppelt sind, weiche günstigerweise während des Bohrvorganges am Bohrgestänge abgestützt werden können und Durchtritte für abgebautes bzw. einzufüllende Material freilassen. Über die im vorderen Abschnitt vorgesehenen Durchbrechungen 11 kann hiebei beispielsweise eine Verfüllmasse in den vorderen Bereich des Bohrloches 13 für eine Verankerung auch in den Freiraum zwischen der Begrenzung des Bohrloches 13 und dem Hüllrohr 5 eingebracht werden.
In Fig. 4 ist eine Ausbildung dargestellt, bei welcher nach dem Entfernen des Bohrgestänges in das Hüllrohr 5 ein schematisch mit 15 angedeuteter Anker einbringbar bzw. insbesondere einschraubbar ist, wobei dieser Anker 15 zusätzlich in seinem freiliegenden Bereich über eine Verschraubung 16 am Erdreich abgestützt bzw. verspannt ist. Hiebei kann unmittelbar bei Einbringen des Ankers 15 zusätzlich noch eine entsprechende Verfüllmasse in das Hüllrohr 5 eingebracht worden sein, um eine Verankerung des vordersten Abschnittes mit der im Erdreich verbliebenen Ringbohrkrone 3 sicherzustellen.
In der Darstellung gemäss den Fig. 5 und 6 ist in einer zu den Fig. 1 und 2 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, wobei ein wiederum mit 5 bezeichnetes Hüllrohr unmittelbar an dem Aussenumfang einer Ringbohrkrone 17 drehbar festgelegt ist und eine mit Schneiden 18 versehene Pilotbohrkrone mit 19 bezeichnet ist. Die Festlegung am Aussenumfang der Ringbohrkrone 17 erfolgt bei dieser Ausführungsform über entsprechend abgesetzte bzw. abgestufte Teilbereiche sowohl an der Ringbohrkrone 17 als auch am zur Bohrkrone 1 gewandten Ende des Hüllrohres 5, wobei die entsprechenden Profilierungen mit 20 und 21 bezeichnet sind. Das mit der Bohrkrone 1 gekoppelte Bohrgestänge ist mit 22 bezeichnet.
Auch bei dieser Ausfüh- rungsform wird nach Fertigstellung des Bohrloches der zentrale Teil bzw. die Pilotbohrkrone 19 der Bohrkrone 1 gemeinsam mit dem Bohrgestänge 22 durch das Innere des Hüllrohres 5 herausgezogen, worauf in weiterer Folge wiederum beispielsweise ein Anker eingebracht werden kann und/oder zusätzlich eine Verfügung mit einem erhärtenden Material, insbesondere Zementmilch, vorgenommen werden kann.
Anstelle des Einbringens eines Ankers in ein mit dem Hüllrohr 5 ausgekleidetes Bohrloch 13 kann ein derartiges Bohrloch 13 auch beispielsweise zur Entwässerung bzw. Drainage dienen, wobei in diesem Fall verteilt über die Länge des Hüllrohres 5 und über den Umfang eine Mehrzahl von Perforierungen bzw. Durchbrechungen vorzusehen ist.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist wiederum mit 1 eine gegebenenfalls mehrteilige Bohrkrone mit Hartmaterialeinsätzen 4 bezeichnet, wobei ein von der Bohrkrone 1 mitgenommenes Hüllrohr mit 5 bezeichnet ist. Während bei der vorangehenden Ausführungsform das
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Hüllrohr 5 beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein kann, ist bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform das Hüllrohr 5 aus Kunststoff hergestellt.
Die Festlegung an der Bohrkrone 1 erfolgt über eine Vielzahl von Kopplungselementen in Form von Kugeln 23, welche in entsprechenden im Querschnitt halbkreisförmigen Ausnehmungen 24 an der Rückseite der Bohrkrone 1 und komplementären, halbkreisförmigen Ausnehmungen 25 eines Anschlussstückes 26 aufgenommen sind, wobei das Anschlussstück 26 unmittelbar mit dem Hüllrohr 5 aus Kunststoff verbunden ist. Die Kugeln 23, welche die Kopplungselemente zwischen der Bohrkrone 1 und dem Hüllrohr 5 bilden, stellen somit eine Kopplung nach Art eines Kugellagers dar, wodurch eine entsprechend einfache Verdrehung zwischen dem Hüllrohr 5 und der Bohrkrone 1 bei der drehenden oder drehschlagenden Bewegung erzielbar ist.
Da ein Hüllrohr 5 aus Kunststoff eine entsprechend hohe Flexibilität aufweisen kann, sind im unmittelbar an die Bohrkrone 1 anschliessenden Bereich das Hüllrohr 5 umgreifend zusätzlich an der Innenseite ein Abstützrohr 27 sowie an der Aussenseite ein Abstutzrohr 28 vorgesehen, zwischen weichen unmittelbar an das Anschlussstück 26 anschliessend das Hüllrohr 5 aus Kunststoff entsprechend befestigt bzw. eingeklemmt ist, wobei diese zusätzlichen Abstützungen 27 und 28 beispielsweise aus Metall gebildet sein können.
Für eine Abstimmung der Materialeigenschaften der Kugeln 23, weiche aus Metall oder Kunststoff gebildet sein können, auf die Lagerflächen bzw. Lagerelemente im Bereich der Ausnehmungen 24 und 25 können das Anschlussstück 26 sowie der Fortsatz der Bohrkrone 1 ebenfalls aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein bzw mit einsprechenden Beschichtungen versehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagend und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und mit der Vortriebsbewegung beim Bohren ein mit der Bohrkrone gekoppel- tes und eine Auskleidung bildendes Hüllrohr durch Zugbeaufschlagung durch die Bohrkro- ne in axialer Richtung in das Bohrloch eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Bohrvorganges die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem im Bohrloch verbleibenden Hüllrohr entfernt wird.