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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrge- stänge gelagerte, in radialer Richtung in eine zentrale Pilotbohr- krone und eine die Pilotbohrkrone umgebende Ringbohrkrone unter- teilte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ein Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird.
Die Erfindung bezieht sich weiters auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Dreh- schlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schla- gende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und die Bohrkrone in radialer Richtung in eine zentrale Pilotbohrkrone und eine die Pilotbohrkrone umgebende Ringbohrkrone geteilt ausge- bildet ist und ein Hüll- bzw. Mantelrohr in das Bohrloch einbring- bar ist.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Bohrlöchern und gege- benenfalls einem Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsma- terial ist es bekannt, gemeinsam mit einer Bohrkrone ein Hüll- bzw. Mantelrohr in das Bohrloch einzubringen, um insbesondere bei lockerem Gestein ein Eindringen von umliegendem Material in das Bohrloch während des Bohrvorganges zu verhindern, wobei ein derar- tiges Eindringen von Material ein nachträgliches Verfüllen des Bohrloches mit einem aushärtenden Material zur Ausbildung einer Verankerung, gegebenenfalls nach Entnahme bzw. Ausbringen der Bohrkrone aus dem Bohrloch und nachträglichem Setzen eines Ankers verhindern kann. Im Zusammenhang mit dem Einbringen eines derar- tigen Hüll- bzw. Mantelrohres ist es insbesondere für dünnwandige bzw. leichte Konstruktionen eines Hüll- bzw.
Mantelrohres bekannt, dieses unmittelbar mit der Bohrkrone zu koppeln und durch die Vor- triebsbewegung bzw. Bohrbewegung der Bohrkrone das Hüllrohr, welches beispielsweise lediglich auf Zugbeanspruchung mit der Bohrkrone gekoppelt ist, in das Innere des Bohrloches einzuführen.
Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise aus der WO
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98/21439 bekannt. Falls wenigstens Teile der Bohrkrone nach der Fertigstellung der Bohrung aus dem Bohrloch entfernt und gege- benenfalls für weitere Verwendungen zur Verfügung gestellt werden sollen, ist es beispielsweise auch aus dieser Literaturstelle bekannt, eine in radialer Richtung geteilte Bohrkrone zu verwen- den, wobei eine zentrale Pilotbohrkrone von einer Ringbohrkrone umgeben wird, so dass das während des Bohrvorganges die Bohrkrone in das Bohrloch eingebrachte Hüllrohr unmittelbar mit der Ringbohrkrone gekoppelt ist.
Bei einer derartigen Ausführungsform ist ersichtlich, dass selbst bei einem Entfernen der zentralen Pilotbohrkrone üblicherweise das dünnwandige Hüllrohr im Bohrloch verbleibt, so dass die Ringbohrkrone nicht mehr aus dem Bohrloch ausgebracht bzw. entfernt werden kann und somit nicht mehr verwendet werden kann. Dies ist insbesondere bei kurzen Bohr- löchern nachteilig, da üblicherweise die Lebensdauer bzw. Einsatz- dauer einer derartigen Ringbohrkrone für Bohrungen grosser Längen bemessen ist. Darüber hinaus ist bei einem unmittelbar mit der Bohrkrone, insbesondere einer Ringbohrkrone, gekoppelten Hüllrohr nachteilig, dass ein Anteil der auf die Bohrkrone aufgebrachten Schlagenergie zur Mitnahme des Hüllrohres eingesetzt werden muss, so dass insgesamt die Bohrarbeit verzögert wird.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Bohrlöchern, insbe- sondere durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren ist darüber hinaus bekannt, neben einem entsprechenden Antrieb für die Bohrkrone ein dickwandiges bzw. massives Hüll- bzw. Mantelrohr durch Beaufschla- gung mit einem getrennten Antrieb in vergleichsweise geringem Ab- stand hinter der Bohrkrone in das Bohrloch einzubringen, so dass die auf die Bohrkrone aufgebrachte Energie vollständig zur Bohr- bzw. Lösearbeit zur Verfügung steht. Da für ein ordnungsgemässes Einbringen des Hüll- bzw.
Mantelrohres selbstverständlich das von der Bohrkrone ausgebildete Bohrloch grössere Abmessungen als der Aussenumfang des Hüllrohres aufweisen muss, ist unmittelbar einsich- tig, dass bei Verwendung einer einteiligen Bohrkrone diese nach Fertigstellung des Bohrloches nicht aus dem Bohrloch entfernt wer-
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den kann, da ein Durchtritt bzw. ein Ausbringen durch das Hüllrohr nicht möglich ist. In diesem Zusammenhang wurde weiters bereits vorgeschlagen, bei einem entsprechend massiv ausgebildeten Hüll- bzw. Mantelrohr an dessen Vorderende beispielsweise schneiden- artige Abbauwerkszeuge vorzusehen, so dass genau genommen ein zen- traler Bereich des Bohrloches durch die Bohrkrone gebildet wird, während im Umfangsbereich des Bohrloches die Bohr- bzw. Lösearbeit durch die Abbauwerkzeuge am Vorderende des Mantel- bzw. Hüllrohres erfolgt.
Es muss somit eine entsprechend hohe Energie auch auf das Hüllrohr eingebracht werden, so dass dieses sehr massiv ausgebildet sein muss, wodurch üblicher Weise der Querschnitt der her- zustellenden Bohrung entsprechend vergrössert werden muss. Ein Ein- satz von in radialer Richtung geteilten Bohrkronen, wie dies oben angedeutet wurde, ist bei derartigen Ausführungsformen nicht ohne weiteres möglich, da bei der üblicherweise vorgesehenen Lös- bzw.
Trennbarkeit zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone nach Fertigstellung der Bohrung die Ringbohrkrone nicht ordnungs- gemäss im vordersten Abschnitt des Bohrloches angeordnet bzw. ver- bleiben kann.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Dreh- schlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial zur Ver- fügung zu stellen, wobei unter Einsatz einer in eine Pilotbohr- krone und einer Ringbohrkrone unterteilten Bohrkrone und eines über einen getrennten Antrieb einbringbaren Hüll- bzw. Mantelrohrs nach Fertigstellung der Bohrung zumindest die zentrale Pilotbohr- krone aus dem Bohrloch entfernt und somit einer Weiterverwendung zugeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemässe Verfahren ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass nach Fertigstellung der Bohrung die Ringbohrkrone mit dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Hüllrohrs verbunden und von der zentralen Pilotbohrkrone der Bohr- krone gelöst wird und dass die Pilotbohrkrone aus dem Bohrloch aus-
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gebracht wird. Dadurch, das erfindungsgemäss nach Fertigstellung der Bohrung die Ringbohrkrone mit dem Hüllrohr verbunden und von der zentralen Pilotbohrkrone gelöst wird, gelingt es selbst bei einer Ausführungsform, bei welcher das Hüll- bzw.
Mantelrohr mit einem getrennten Antrieb in das Bohrloch eingebracht wird, nach Fertigstellung der Bohrung zumindest die zentrale Pilotbohrkrone aus dem Bohrloch zu entfernen und somit gegebenenfalls weiter zu verwenden während eine sichere Positionierung der Ringbohrkrone am Hüllrohr erfolgt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass nach Einbringen eines Ankers und/oder eines aushärtenden Materials in das Bohrloch das Hüllrohr mit der daran festgelegten Ringbohrkrone aus dem Bohrloch ausgebracht wird. Es wird somit erfindungsgemäss nach Entfernen der zentralen Pilotbohr- krone aus dem Bohrloch in weiterer Folge beispielsweise ein Anker und/oder aushärtendes Material in das Bohrloch eingebracht, worauf das Hüllrohr mit der daran festgelegten Ringbohrkrone aus dem Bohrloch ausgebracht wird, so dass auch die Ringbohrkrone für eine weitere Verwendung zur Verfügung steht.
Dies bedeutet, dass somit auch bei kurzen Bohrlochlängen entsprechend verschleissbeständige Ringbohrkronen eingesetzt werden können, da diese nach Fertig- stellung des Bohrloches und gegebenenfalls Ausbildung einer Ver- ankerung aus dem Bohrloch entfernt und somit weiter verwendet werden können.
Für eine besonderes zuverlässige und einfache Verbindung zwi- schen dem Hüllrohr und der Ringbohrkrone wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens vor- geschlagen, dass die Verbindung der Ringbohrkrone mit dem Hüllrohr durch ein Verschrauben zwischen einem am Aussenumfang der Ringbohr- krone vorgesehenen Gewindeabschnitt und einem komplementären In- nengewinde des Hüllrohres vorgenommen wird. Eine derartige Ver- schraubung durch Vorsehen einer Gewindeverbindung kann entspre- chend robust und widerstandsfähig ausgebildet sein, so dass selbst unter den rauhen Umgebungsbedingungen während des Bohrbetriebs
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eine Beibehaltung der korrekten Gewindestruktur aufrecht erhalten werden kann, welche nach Fertigstellung des Bohrloches eine zuverlässige Verbindung bzw.
Festlegung zwischen der Ringbohrkrone und dem Hüllrohr zur Verfügung stellt.
Wie oben bereits angedeutet, wird bei einem getrennten Ein- bringen des Mantel- bzw. Hüllrohres dieses üblicherweise in gerin- gem Abstand hinter der Bohrkrone in das Bohrloch eingebracht. Für eine Verbindung zwischen der Ringbohrkrone und dem Hüllrohr wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass vor dem Verbinden die Ringbohrkrone entgegen der Bohrrichtung in Anlage an das zur Bohr- krone gewandte Ende des Hüllrohres zurückgezogen wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens entspricht.
Für die Trennung bzw. Lösung der Pilotbohrkrone von der Ring- bohrkrone nach dem Festlegen der Ringbohrkrone an dem Vorderende des Hüllrohres können unterschiedliche Verschlüsse bzw. Verbin- dungsmechanismen zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone vorgesehen sein, wobei jedoch beachtet werden muss, dass selbst bei einem gegebenenfalls länger dauernden Einsatz unter schwierigen Bedingungen eine zuverlässige Lösung der Pilotbohrkrone von der Ringbohrkrone möglich sein muss. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass das Lösen der Pilotbohrkrone von der Ringbohrkrone nach dem Verbinden der Ringbohrkrone mit dem Hüllrohr durch eine drehende und/oder schlagende Beanspruchung der Pilotbohrkrone unter Abtrennung bzw.
Lösung wenigstens eines Befestigungselements zwischen der Pilot- bohrkrone und der Ringbohrkrone vorgenommen wird. Derartige Befe- stigungselemente können ausreichend robust und zuverlässig kon- struiert und angeordnet werden, um während des Bohrvorganges eine zuverlässige Kopplung zwischen der Pilotbohrkrone und der Ring- bohrkrone sicherzustellen, während durch eine kurze Beaufschlagung der Pilotbohrkrone nach dem Festlegen der Ringbohrkrone an dem Hüllrohr, wobei eine Bewegung der Ringbohrkrone nicht mehr möglich ist, ein Abtrennen bzw. Abscheren derartiger Befestigungselemente
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beispielsweise an der Grenzfläche zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone mit sich bringt, so dass eine ordnungsgemässe Trennung der Pilotbohrkrone von der Ringbohrkrone erzielbar ist.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbohrkrone mit dem zur Bohr- krone gewandten Ende des Hüllrohres verbindbar und in an sich be- kannter Weise von der Pilotbohrkrone lösbar ist. Es wird somit er- findungsgemäss sichergestellt, dass nach Fertigstellung des Bohrloches eine zuverlässige Kopplung zwischen der Ringbohrkrone und dem Hüllrohr möglich wird, so dass die Pilotbohrkrone ent- sprechend aus dem Bohrloch ausgebracht werden kann.
Wie oben bereits angedeutet, muss auch unter Berücksichtigung der rauhen Einsatzbedingungen während des Bohrvorganges nach Fer- tigstellung der Bohrung eine sichere Kopplung bzw. Verbindung zwi- schen dem Hüllrohr und der Ringbohrkrone vorgesehen sein, wobei in diesem Zusammenhang gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungs- form vorgeschlagen wird, dass die Ringbohrkrone an ihrem von der Abbaufläche abgewandten Ende mit einem Aussengewinde versehen ist, welches in einem komplementären Innengewinde des Hüllrohrs ver- schraubbar ist. Für ein besonders einfaches Einpassen der Gewindeteile ineinander bzw.
Durchführen der Verschraubung, wobei berücksichtigt werden muss, dass gegebenenfalls das Bohrloch sich über grössere Längen erstreckt und somit auch das Hüllrohr und das Bohrgestänge entsprechend lang ausgebildet und über ausserhalb des Bohrloches vorgesehene Antriebe jeweils beaufschlagt werden und um eine sichere und zuverlässige Verbindung bzw. Verschraubung zu ermöglichen, wird gemäss einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Aussengewinde der Ringbohrkrone und/oder das Innengewinde des Hüllrohrs an den zueinander gewandten Enden mit einer Abschrägung bzw. Fase ausgebildet ist (sind). Dadurch, dass wenigstens auf einem der zueinander gewandten Enden der Ringbohr- krone bzw. des Hüllrohres die Gewinde mit einer Abschrägung bzw.
Fase ausgebildet sind, gelingt ein zuverlässiges Ansetzen der Ge-
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winde aneinander, worauf in einfacher Weise das Verschrauben durch Einsatz des Drehantriebs der Bohrkrone zwischen dem Hüllrohr und der Ringbohrkrone erfolgt.
Für eine zuverlässige Kopplung zwischen der Pilotbohrkrone und der Ringbohrkrone während des Bohrvorganges, welche nach einer Verbindung, insbesondere Verschraubung, zwischen der Ringbohrkrone und dem Hüllrohr zuverlässig gelöst werden kann, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Ringbohrkrone über wenigstens ein lösbares bzw. durchtrennbares Befestigungselement, insbesondere wenigstens einen Befestigungsbolzen, an der Pilotbohrkrone ge- lagert ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beiliegen- den Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht teilweise im Schnitt einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 in vergrössertem Massstab in einer Seitenansicht wiede- rum teilweise im Schnitt den Bereich der Bohrkrone sowie des ge- trennt einbringbaren Hüll- bzw. Mantelrohres der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 1 während des Bohrvorganges;
Fig. 3 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung den Vorgang einer Verbindung zwischen der Ringbohrkrone und dem Hüllrohr nach Fertigstellung des Bohrloches;
Fig. 4 in einer wiederum zu den Fig. 2 und 3 ähnlichen Dar- stellung den Vorgang eines Ausbringens bzw.
Entfernens der Pilot- bohrkrone aus dem Bohrloch nach einem Trennen von der Ringbohr- krone; und
Fig. 5 in einer zu den vorangehenden Figuren wiederum ähnli- chen Darstellung das Hüllrohr mit der Ringbohrkrone, wobei ein An- ker bzw. eine Einrichtung zum Einbringen eines aushärtenden Mate- rials in dem Bohrloch angedeutet ist.
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In Fig. 1 ist schematisch mit 1 eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, in einem schematisch mit 2 angedeuteten Bohrloch gezeigt, wobei eine Bohrkrone 3, welche in den nachfolgenden Figuren im Detail dargestellt ist, aus einer zentralen Pilotbohrkrone 4 und einer die Pilotbohrkrone 4 umgebenden Ringbohrkrone 5 ausgebildet ist. Beide Bohrkronen- elemente 4 und 5 weisen jeweils Abbauelemente, beispielsweise Hartmaterialeinsätze 6 auf. Zur Durchführung der Bohrarbeit ist ein schematisch mit 7 angedeuteter Antrieb vorgesehen, welcher die Bohrkrone 3 über ein schematisch mit 8 angedeutetes Bohrgestänge beaufschlagt.
Neben der Translationsbewegung durch den Antrieb 7 gemäss dem Pfeil 9 wird auf das Bohrgestänge 8 und somit auf die Bohrkrone 3 eine Drehbewegung entsprechend dem Pfeil 10 ausgeübt, so dass der Bohrvorgang durch ein kombiniertes Schlagen und Drehen der Bohrkronenelemente 4 und 5 erfolgt.
Getrennt von der Bohrkrone 3 wird darüber hinaus eine ver- gleichsweise massiv ausgebildetes Mantel- bzw. Hüllrohr 11 in Abstand von der Bohrkrone 3 in das Bohrloch 2 eingebracht, wobei hiefür ein zusätzlicher Antrieb 12 vorgesehen ist, wobei die Translationsbewegung des Hüllrohres 11 durch den Pfeil 13 ange- deutet ist.
Aus Fig. 1 weiters schematisch ersichtlich, dass abgebautes Material 14 im wesentlichen durch den zwischen dem Bohrgestänge 8 und dem Hüllrohr 11 definierten Ringraum bzw. Freiraum aus dem Bohrloch 2 ausgebracht wird und ausserhalb des Bohrloches über ent- sprechende Austrittsöffnungen 15 aus diesem Ringraum austritt.
In Fig. 2 ist in grösserem Detail die Ausbildung der Bohrkrone 3 gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass die zentrale Pilotbohrkrone 4 von einer Ringbohrkrone 5 umgeben ist. In Fig. 2 sind darüber hinaus im Inneren der Pilotbohrkrone Spülkanäle bzw.-durchtritte 16 zum Einbringen eines Kühl- bzw. Spülfluids in den Bereich der Bohrkrone 3 angedeutet. Weiters ist ein Befestigungselement bzw.
Befestigungsbolzen 17 angedeutet, welcher während des Bohrvor- ganges eine sichere Verbindung zwischen der Pilotbohrkrone 4 und
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der Ringbohrkrone 5 zur Verfügung stellt, wobei beispielsweise über den Umfang verteilt in etwa gleichem Winkelabstand drei derartige Befestigungsbolzen 17 vorgesehen sein können.
Im Bereich des Vorderendes 18 des Hüllrohres 11 ist in Fig. 2 ein Innengewinde 19 ersichtlich, wobei ein komplementäres Aussen- gewinde 20 an von der Abbaufläche abgewandten Ende der Ringbohr- krone 5 angedeutet ist, wobei über diese Gewinde 19 und 20, wie dies aus den nachfolgenden Darstellungen deutlicher ersichtlich werden wird, nach Fertigstellung der Bohrung eine Verbindung zwi- schen der Ringbohrkrone 5 und dem Hüllrohr 11 vorgenommen werden wird.
In Fig. 2 ist darüber hinaus eine Führung bzw. Abstützung 21 für eine Positionierung des Hüllrohres 11 relativ zum Bohrgestänge 8 bzw. zur Bohrkrone 3 angedeutet.
Bei der Darstellung gemäss Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Bohrkrone 3 entgegen der Vortriebsrichtung entsprechend dem Pfeil 22 in Anlage an das Vorderende 18 des Hüllrohres 11 zurückgezogen wurde, so dass das Aussengewinde 20 der Ringbohrkrone 5 in Anlage an das Innengewinde 19 des Vorderendes 18 des Hüllrohres 11 gelangt.
Durch eine zumindest am Aussengewinde 20 vorgesehene Abschrägung 23 gelingt ein zuverlässiges Einpassen der Gewinde 19 und 20 ineinan- der für ein einfaches Verschrauben der Ringbohrkrone 5 in das Innengewinde 19 des Hüllrohres 11. Zur Durchführung der Ver- schraubung wird hierbei der Drehantrieb der Bohrkrone 3 einge- setzt, wobei die Ausbildung des Gewindes entsprechend auf die üb- liche Drehrichtung der Bohrkrone 3 während des Bohrvorganges abge- stimmt und dieser entgegengesetzt ausgebildet sein muss.
Nach dem gemäss Fig. 3 erfolgenden Verschrauben zwischen dem Vorderende 18 des Hüllrohres 11 und der Ringbohrkrone 5 erfolgt, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, durch eine Bewegung der Pilot- bohrkrone 4 entgegen der Vortriebsrichtung wiederum in Richtung des Pfeils 22 ein Lösen bzw. Trennen von der am Vorderende 18 des Hüllrohres 11 festgelegten Ringbohrkrone unter Zerstörung bzw. Ab- trennen der Festlegungselemente 17, so dass bei unveränderter
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Positionierung des Hüllrohres 11 und der daran verschraubten Ringbohrkrone 5 im Bohrloch 2 die zentrale Pilotbohrkrone 4 ge- meinsam mit dem Bohrgestänge 8 aus dem Hüllrohr 11 und somit aus dem Bohrloch 2 entfernt werden kann.
In Fig. 5 ist darüber hinaus angedeutet, dass nach Entfernen der zentralen Pilotbohrkrone mit dem Bohrgestänge aus dem Hüllrohr 11 beispielsweise ein schematisch mit 24 angedeuteter Anker in das Innere des Hüllrohres 11 eingebracht wurde, worauf durch ein weiteres Einbringen von aushärtbarem Material in das Bohrloch 2 eine Verankerung ausgebildet werden kann, so dass nachfolgend das Hüllrohr 11 gemeinsam mit der daran festgelegten Ringbohrkrone 5 wiederum in Richtung des Pfeils 22 entgegen der Bohrrichtung ebenfalls aus dem Bohrloch 2 ausgebracht werden kann.
Es können somit nicht nur die Pilotbohrkrone 4 sondern auch die Ringbohr- krone 5 und das Hüllrohr 11 für einen weiteren Bohrvorgang einge- setzt werden, so dass auch bei Durchführung von vergleichsweise kurzen Bohrungen entsprechend verschleissbeständige Bohrelemente in einer Vielzahl von herzustellenden Bohrlöchern 2 eingesetzt werden können.