Vorrichtung zum Niederbringen eines Bohrloches und Verfahren zum Betrieb derselben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nie derbringen eines Bohrloches. Die Erfindung macht hierbei von drei verschiedenen Einrichtungen Ge brauch, die für sich einzeln bekanntgeworden sind und die nachfolgend behandelt werden.
Bekannt ist zunächst ein Drehbohrantrieb im Bohrloch, dessen Rückdrehmoment auf die Futter rohre des Bohrloches übertragen wird. Bei der be kannten Vorrichtung handelt es sich um ein Tief bohrgerät mit mindestens einem Erdbohrer, der mit dem Antriebsmotor zu einer Einheit zusammenge baut ist, die gegenüber dem Senkrohr verdrehungssi cher festklemmbar ist. Neben diesem Drehbohran- trieb im Bohrloch gibt es aber mehrere Bohrverfah ren, bei denen das Bohrgerät, die Bohrwerkzeuge und die verschiedenen Rohrfahrten voneinander getrennt und unabhängig jedes für sich bedient werden muss.
Hierbei wird die Antriebskraft für die Bohrwerk zeuge oft über Tage erzeugt und die Übermittlung der erforderlichen Antriebskraft zum Bohren geschieht durch Gestänge und bei Schlagbohranlagen auch durch Seile. Diese bekannten Vorrichtungen, die bis jetzt neben dem bekannten Drehbohrantrieb Ver wendung finden, sind aber durch Betriebsstörungen gehindert, wenn bei Brüchen schwierige Fangarbeiten erforderlich sind.
Bekannt ist ferner ein nach dem Schema von Saugbohranlagen arbeitender Spülungsumlauf. Bei diesem Bohrverfahren wurde bisher eine Rohrko lonne nicht verwendet. Es wurde in der Regel mit sogenannter Dickspülung gearbeitet. Beim Saugboh- ren treten jedoch Gefahren auf, wenn die im Bohr loch befindliche Wassersäule plötzlich abreisst und das Bohrloch nicht mehr gefüllt ist und dann zusam menbricht oder die notwendige Wasserzufuhr über- haupt ausbleibt und das Bohrloch nicht fortgesetzt gefüllt werden kann.
Bekannt ist ferner eine übertägige Bewegungsein richtung für die Futterrohre. Bei dieser Einrichtung erfolgt das Einbringen der Futterrohre durch Hereindrehen mit mechanischen Hilfsmitteln oder mit Hilfe von hydraulischen Antriebsorganen. Hier bei ist nachteilig, dass das jeweilige Bohrwerkzeug unabhängig von der Rohrfahrt arbeitet. Hierbei kön nen Gefahren auftreten durch Verklemmungen der Rohrfahrt, durch Nachfall von Gestein und ähnliche nicht voraussehbare Ereignisse.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es vorteilhaft sein müsste, das Nachführen der Ver- rohrung abhängig von der Arbeit des Bohrwerkzeu- ges zu machen, damit beide Arbeitsvorgänge, näm lich das Nachführen der Verrohrung und das Bohren sich aufeinander abstimmen können.
Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung vorge schlagen, die gekennzeichnet ist durch die Kombina tion einer hydraulischen Drehvorrichtung für Futter rohre mit einem Drehbohrantrieb im Bohrloch und durch Mittel zur Rückspülung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Werk zeugträger einen hülsenförmigen Aufsatz auf, dessen oberes Ende als Zahnkranz ausgebildet ist, an dem Motoren mit Zahnrädern angreifen.
Eine derart aus gebildete Vorrichtung gestattet einen symmetrischen Kraftangriff, wobei die ohnehin erforderliche Hohl welle zur Anwendung des Umspülverfahrens als Führung für den Werkzeugträger und den hülsenför- migen Aufsatz dient. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung, derart, dass die Verrohrung während des Bohrens gleichzeitig und kontinuierlich unter Drehbewegungen nachgeführt wird und als Vorschubeinrichtung für das Bohrwerk zeug dient.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Rohrinnere am unteren Ende der Verrohrung, wobei das Bohrgerät im wesentlichen in der Ansicht dargestellt ist; Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung der gesamten Baustelleneinrichtung.
Fig. 1 zeigt das eigentliche Bohrgerät. In dem unteren Ende eines Bohrrohres 1, das als Schneid rohr mit einem gezahnten Schuh 2 versehen ist, be findet sich das Bohrgerät 3. Dieses Bohrgerät 3 hat eine Verspannungsvorrichtung 5, beispielsweise hy draulische Zylinder 6 und Anpressplatten 7. Letztere sind entsprechend der Rohrform gewölbt und ver- hältnismässig breit ausgebildet, um den Druck an eine grössere Rohrfläche abgeben zu können.
Mit diesen Mitteln kann das Bohrgerät 3 gegen die Wände des Bohrrohres in beliebiger Höhe verspannt werden. Die Energieversorgung für das Bohrgerät 3 erfolgt über ein elektrisches Kabel 4. Elektromotore 8 treiben hydraulische Hochdruckpumpen 9, die in einem Ölbehälter 10 liegen. Die Hochdruckpumpen 9 sind durch elektrische Fernsteuerungsgeräte 11 in ihrer Leistung veränderlich. Die Pumpen 9 treiben Ölmotore 12, die über eine Getriebeuntersetzung den am unteren Ende einer Hohlwelle 16 drehbar ange ordneten Werkzeugträger 14 in Bewegung setzen.
Der Transport des Druckmittels erfolgt hierbei über elastische Ölleitungen 42, die die Hochdruckpumpe 9 mit den Ölmotoren 12 verbinden. Alle Teile des Ge triebes sind in die Gehäuseteile 43 und 44 eingebet tet. Die Antriebskraft der Motore 12 wird über Zahnräder 13 auf einen Zahnkranz 40 übertragen, der an einem rohrförmigen Körper 41 befestigt ist. Der obere Flansch des Körpers 41 wird im Gehäuse geführt und trägt somit den Werkzeugträger 14.
Eine andere Ausbildungsform des Werkzeugträgers 14 be steht zum Beispiel darin, dass er statt einteilig in zwei Teile ausgeführt wird, die gegenläufig arbeiten. Die Bohrwerkzeuge 15 können zum Beispiel sowohl als Zahnschneiden bei milderen Gebirgen als auch als Rollenmeissel bei harten Gebirgen ausgebildet wer den.
Durch das ganze Gerät 3 hindurch führt die Hohlwelle 16, die als Saugrohr ausgebildet ist und am oberen Ende Flanschverbindungen 17 besitzt, an die zum Beispiel Steigleitungen oder Schläuche ange schlossen werden können. Am Bohrgerät 3 befindet sich eine Aufhängevorrichtung 18 zum Anheben und Senken sowie zum Herausheben des Gerätes 3 aus dem Rohr 1.
Durch eine über Tage aufgestellte Einrichtung kann das Rohr 1 lotrecht sowohl nach oben als nach unten bewegt werden. Ausserdem kann dem Rohr körper 1 eine wechselnde Drehbewegung erteilt wer den. Beide Bewegungen können sowohl einzeln als auch gemeinsam erzeugt werden. Die wechselnde Drehbewegung des Rohres 1 kann durch Arme er- zeugt werden, die an einer Rohrschelle angreifen und die vorzugsweise hydraulisch wirkende Druckzylin der 19 haben. Die lotrechte Bewegung des Rohres kann durch hydraulische Druckzylinder 20 erzeugt werden. In beiden Fällen werden bevorzugt hydrauli sche Mittel angewendet. Eine hierfür geeignete Vor richtung ist zum Beispiel in der deutschen Patent schrift<B>1</B>004 119 beschrieben.
Die Erzeugung der hydraulischen Mittel erfolgt für die Dreheinrichtung 19 durch ein Druckaggregat 21. Die erzeugten Kräfte werden durch die Schelle 22 auf das Rohr 1 übertra gen. (Fig. 2).
Das Hilfsgerät 23 (Fig. 2), das sowohl stationär als auch fahrbar sein kann, hat einen Turm oder Auslegermast 24, an dem eine Reihe von Seilrollen 25 angebracht ist. Die Winde 26 dient zum Verfahren des Bohrgerätes 3 im Rohr 1. Sie wird durch den Motor 27 angetrieben. Ein weiterer Motor 28 ist mit einer Saugpumpe 29 gekoppelt, die über einen Saug schlauch 30 und einen Spülkopf öder Spülkrümmer 31 mit der Saugleitung 32 verbunden ist. Diese Saug leitung ist angeschlossen an die Flanschverbindung 17 der Hohlwelle 16 des Gerätes 3. Die Winde 26 hat ein mechanisches Schlagwerk 33 eingebaut.
In be stimmten Fällen kann dann das Bohrgerät 3 mit sei nen Werkzeugen 15 ausgetauscht werden gegen einen Saugschlagbohrmeissel 34. Hinter der Saugpumpe 29 ist ausserdem eine Sieb- und Absetzanlage 35 vor handen, die in eine Rückführungsleitung 36 mündet. Diese Rückführungsleitung 36 leitet den Spülstrom wieder in das Rohr 1 zurück.
Anstelle der hier be schriebenen hydraulischen Absaugung kann naturge- mäss eine ähnliche Absaugung mit pneumatischen Mitteln treten. Der Turm oder der Auslegermast 24 des Hilfsgerätes 23 kann in beliebige Neigung zur Senkrechten verstellt werden, wobei auch entspre chende Veränderungen an der Drehrichtung 19 vor genommen werden. Die Arbeitsweise des Gerätes ist folgendermassen: Das Hilfsgerät 23 wird am Bohrplatz aufgestellt, aufgebaut und mit Hilfe eines bekannten Bohrgerä tes, so zum Beispiel eines Bohrgreifers, ein Vor schacht gebohrt, in den das Rohr 1 eingelassen wer den kann.
Bei geeigneten Bodenverhältnissen kann auch das Rohr 1 direkt angesetzt werden, wenn im Turm oder Auslegermast 24 entsprechende Einrich tungen zur Führung vorhanden sind. Die Drehein richtung 19 wird nun in Bewegung gesetzt und schneidet das Rohr 1 mit Hilfe des Schneidschuhes 2 in den Boden ein.
Sobald genügend Tiefe erreicht ist, wird das Rohr 1 mit Flüssigkeit gefüllt, das Gerät 3 durch die Motore 8 in Betrieb gesetzt, wobei sich das Gerät mit Hilfe der Verspannungsvorrichtung 5 über die Zylinder 6 und die Anpressplatten 7 im Rohr 1 fest verspannt. Gleichzeitig werden die öhnotore 12 durch die Hochdruckpumpen 9 in Tätigkeit gesetzt, wodurch die Bohrarbeiten der Werkzeuge 15 mit Hilfe des Werkzeugträgers 14 und der Getriebeunter setzung 13 beginnt.
Gleichzeitig wird bei dem Hilfs- gerät 23 die Saugpumpe 29 eingeschaltet, die durch die Hohlwelle 16 und die Saugleitung 32 bzw. den Saugschlauch 30 das abgebohrte Material an der Bohrlochsohle absaugt. Der Spülstrom wird über die Absetzanlage 35 geführt und der gereinigte Spül strom wieder in das Rohr 1 zurückgeleitet, so dass ein Kreislauf entsteht.
Während der Bohrarbeiten wird das Gewicht des Bohrgerätes 3 und des Rohres 1 mit den abzusetzen den Schüssen benutzt, um den erforderlichen Bohr druck zu erzielen. Es kann auch nötig sein, das Bohr gerät 3 von der Auflast zu entlasten, was durch die Zylinder 20 erreicht wird. Andererseits aber kann es auch möglich sein, mit Hilfe der Zylinder 20 den Bohrdruck zu erhöhen, falls erforderlich. Die von den Zylindern 20 aufgenommene Last wird an ein Rost 45 abgegeben, dessen Enden ausreichend weit über den Bohrdurchmesser hinausreichen und die Last auf das Erdreich übertragen. Ein Teil eines der artigen Rostes 45 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.