DE102004026234B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung des Bodens - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten des Bodens. Dabei wird ein Abbaugestänge in den Boden eingebracht. Über einen ausstellbaren Schwenkarm wird eine Flüssigkeit in den Boden injiziert, wodurch Bodenmaterial gelöst wird.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten des Bodens.
- Es ist bekannt, Kaolin und sonstige Tonvorkommen im Tagebau abzubauen. Bei tiefer liegenden Tonvorkommen ist der Tagebau jedoch nur bedingt geeignet, da in diesem Fall entsprechend durchmessergroße Abbautrichter benötigt werden. Darüber hinaus ist es bekannt, tiefer liegende Tonvorkommen im Tiefbau aus Schächten zu fördern. Dieses Verfahren ist jedoch vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv.
- In der
US 5,363,927 A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum hydraulischen Bohren offenbart. Ein Bohrkopf weist einen umgebenden Leitungskanal auf, an dessen Ende befinden sich radial nach außen klappbare Schwenkarme, die in der Ruhestellung in Aussparungen des Bohrkopfes anliegen. Wird ein Bohrfluid unter Hochdruck in den Leitungskanal eingeleitet, werden die Arme ausgeklappt. - In der
DE 2 035 934 wird ein hydraulisch-pneumatisches Verfahren zum Abtragen einer Feststoffwand in Flüssigkeiten offenbart. Zur Verringerung der Dichte wird an der Abbaustelle in die umgebende Flüssigkeit Gas eingeblasen. - Dadurch soll ein durch hohen Druck beschleunigter Wasserstrahl auch bei großen Abstand zwischen Düse und Abbaustelle noch Material abtragen. Diese Verringerung der Dichte wird durch Verschluss des Schachtes erhöht, wodurch ein Entweichen des Gases in die Umgebung verhindert wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchen Bodenmaterial bestimmter Bodenschichten effizient abgearbeitet werden können.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an einem bodenseitigen Ende des Rohrkörpers mindestens ein Schwenkarm mit einem Strahlrohr angeordnet, der aus einer Ruheposition am Rohrkörper in eine Ausstellposition bewegbar ist, in welcher der Schwenkarm seitlich am Rohrkörper vorsteht, und dass zum Erzeugen eines Flüssigkeitsschneidstrahles das Strahlrohr im Wesentlichen geradlinig in eine Strahldüse mündet.
- Durch den ausstellbaren Schwenk-Schneidstrahlarm kann in einer definierten Bodenschicht innerhalb des Bodens durch einen Schneidstrahl Bodenmaterial gezielt gelöst und abgearbeitet werden. Zur Ausstellung des Schwenkarmes kann dieser nicht nur verschwenkbar sondern auch beispielsweise teleskopartig ausfahrbar sein. Ein Grundgedanke der Erfindung beruht in der Anordnung eines im Wesentlichen geraden, langen Strahlrohres, welches geradlinig in die Strahldüse mündet. Im Gegensatz zu quer in ein Rohr eingebrachten Düsen führt ein Strahlrohr mit einer Länge von zumindest 10 cm zu einem exakten, hochwirksamen Schneidstrahl.
- Der Schwenkarm, der geeigneterweise in einem unteren, bodenseitigen Bereich des Rohrkörpers angeordnet ist, kann zum einen in eine Ruheposition am ihn tragenden Rohrkörper gebracht werden. In dieser Ruheposition am Rohrkörper kann der Schwenkarm beispielsweise flach am Rohkörper anliegen, in einer außenseitig am Rohrkörper vorgesehenen Aufnahmemulde aufgenommen sein oder im Inneren des Rohrkörpers angeordnet sein. Nützlicherweise bildet der Schwenkarm in der Ruheposition mit dem Rohrkörper eine durchgängige Oberfläche. Insbesondere kann in der Ruheposition die Längsachse des Schwenkarms etwa parallel zur Längsachse des Rohrkörpers angeordnet sein. Mit dem Schwenkarm in seiner Ruheposition kann der Rohrkörper somit in besonders einfacher Weise unmittelbar in den Boden oder in ein im Boden vorgegesehenes Bohrloch eingebracht werden.
- Solange sich der Schwenkarm in der Ruheposition befindet, kann es vorteilhaft sein, einen Flüssigkeitsdurchgang durch den Schwenkarm zu sperren. Es kann aber nützlich sein, auch in der Ruheposition des Schwenkarms einen Flüssigkeitsdurchgang hierdurch vorzusehen, wobei ein erzeugter Flüssigkeitsstrahl dann beispielsweise einen Vortrieb des Rohrkörpers in den Boden unterstützen kann.
- Von der Ruheposition am Rohrkörper ist der Schwenkarm erfindungsgemäß in eine Ausstellposition schwenkbar, in welcher dieser seitlich vom Rohrkörper hervorsteht. Insbesondere kann die Längsachse des Schwenkarms mit der Längsachse des Rohrkörpers in der Ausstellposition einen Ausstellwinkel α einschließen, der geeigneterweise 45° bis 120°, insbesondere etwa 90° beträgt. In dieser Ausstellposition kann der Schwenkarm für einen Flüssigkeitsdurchgang freigegeben und dabei ein zumindest annähernd radial zum Rohrkörper gerichteter Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden. In der Ausstellposition des Schwenkarms tritt der Flüssigkeitsstrahl dabei erst in einem gewissen radialen Abstand vom Rohrkörper hervor, weshalb eine besonders hohe Reichweite des Flüssigkeitsstrahls im Boden erzielt wird und somit ein besonders großer Abbaubereich bearbeitet werden kann. Neben der Ruheposition und der Ausstellposition kann zudem auch mindestens eine Zwischenposition des Schwenkarms vorgesehen sein, in welcher der Flüssigkeitsdurchgang freigegeben oder auch gesperrt sein kann.
- Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Schwenkarmdüse zum Erzeugen des Flüssigkeitsstrahls so stirnseitig am Schwenkarm angeordnet, dass der erzeugte Flüssigkeitsstrahl zumindest annähernd in Längsrichtung des Schwenkarms, d.h. parallel zu dessen Längsachse gerichtet ist. Bei einem solchen längsgerichteten Flüssigkeitsstrahl, der stirnseitig aus dem Schwenkarm hervortritt, sind die beim Austritt der Flüssigkeit aus dem Schwenkarm auftretenden Reaktionskräfte ebenfalls hauptsächlich in Längsrichtung des Schwenkarms gerichtet und können somit von diesem besonders gut aufgenommen werden. Insbesondere treten im Wesentlichen keine Reaktionskräfte in Schwenkrichtung des Schwenkarms auf, wodurch ein Schwenkantrieb des Schwenkarms entlastet wird. Die Ausführung des Schwenkarms für einen etwa längsgerichteten Flüssigkeitsstrahl erlaubt somit die Verwendung besonders hoher Flüssigkeitsdrücke zur Flüssigkeitsstrahlerzeugung, mithin eine besonders hohe Strahlreichweite und einen besonders großen Abbaubereich.
- Zum Verschwenken des Schwenkarms zwischen der Ausstellposition und der Ruheposition kann der Schwenkantrieb grundsätzlich sowohl bodenseitig am Rohrkörper, insbesondere nahe dem Schwenkarm, als auch obenseitig am Rohrkörper, d.h. nahe seinem vom bodenseitigen Ende beabstandeten Ende, angeordnet sein. Der Schwenkantrieb kann beispielsweise mindestens einen Hydraulikzylinder und/oder mindestens einen Pneumatikzylinder aufweisen, der insbesondere direkt am Schwenkarm angelenkt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Schwenkantrieb mindestens eine Antriebsstange aufweisen, die parallel zur Längsachse des Rohrkörpers nach oben verläuft. Der Schwenkantrieb kann insbesondere axial zueinander verschiebbare, geeigneterweise konzentrisch angeordnete Rohre aufweisen, von denen insbesondere eines der Rohrkörper sein kann. Bevorzugterweise kann der Schwenkantrieb auch ein Drehgetriebe, einen Drehmotor und/oder eine Zahnstange mit Ritzel aufweisen. Vorteilhafterweise ist der Schwenkantrieb von, oben aus steuerbar. Sofern ein hydraulischer Schwenkantrieb vorgesehen ist, können Hydraulikleitungen vorgesehen sein, die im Rohrkörper nach oben laufen. Bei einem pneumatischen Schwenkantrieb können entsprechend Pneumatikleitungen im Rohrkörper vorgesehen sein.
- Das Strahlrohr ist vorteilhafterweise gerade, d.h. mit gerader Längsachse ausgeführt. Nützlicherweise ist das Strahlrohr, insbesondere mit etwa kreisförmigem Außenquerschnitt ausgeführt. Insbesondere zur Vergrößerung des Abtragungsbereiches und/oder zur Erhöhung der Abbaugeschwindigkeit können mehrere Schwenkarme mit Strahlrohren vorgesehen sein. In diesem Fall können die unterschiedlichen Schwenkarme bevorzugt unterschiedliche Längen aufweisen, so dass die jeweiligen Schwenkarmdüsen in Ausstellposition unterschiedliche radiale Abstände vom Rohrkörper aufweisen. Besonders brauchbar ist es, dass der mindestens eine Schwenkarm eine Länge von etwa 50 cm bis 4 m, insbesondere eine Länge von ca. 2 m aufweist, wobei ein Großteil der Länge durch das Strahlrohr gebildet ist.
- Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass am Rohrkörper, insbesondere oberhalb des Schwenkarms, mindestens eine Vorschneideeinrichtung zum Erzeugen eines weiteren Vorschneide-Flüssigkeitsstrahls vorgesehen ist. Diese Vorschneideeinrichtung kann um beispielsweise 180° versetzt zum Schwenkarm angeordnet sein. Mittels dieser Vorschneideeinrichtung kann insbesondere Bodenmaterial in einem Vorschneidebereich gelockert und/oder gelöst werden. Geeigneterweise ist der Vorschneidebereich dabei so dimensioniert, dass der Schwenkarm darin in seiner Ausstellposition aufgenommen werden kann. Hierdurch wird ein besonders einfaches und wenig kräfteaufwendiges Ausschwenken des Schwenkarms im Boden in die Ausstellposition ermöglicht. Die geeigneterweise außen am Rohrkörper angeordnete Vorschneideeinrichtung kann eine Vorschneidedüse aufweisen, die insbesondere unmittelbar an der Außenwand des Rohrkörpers angeordnet sein kann. Die Vorschneidedüse kann aber auch an einem Vorschneiderohr angeordnet sein, das radial aus dem Rohrkörper hervorsteht. Vorteilhafterweise weist das Vorschneiderohr eine geringere Länge als der Schwenkarm auf. Nützlicherweise ist die Vorschneideeinrichtung so ausgeführt, dass der Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl etwa radial zum Rohrkörper verläuft.
- Die Anordnung der Vorschneideeinrichtung oberhalb des Schwenkarms kann insbesondere beinhalten, dass die Vorschneidedüse und somit der Austrittspunkt des weiteren Vorschneide-Flüssigkeitsstrahls oberhalb der Schwenkarmdüse angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist besonders dann von Vorteil, wenn die Flüssigkeit beim Ziehen des Rohrkörpers über die Vorschneideeinrichtung in den Boden injiziert wird. Unter einer Veränderung der Austrittscharakteristik der Flüssigkeit im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere verstanden werden, dass die Flüssigkeit zunächst mittels der Vorschneideeinrichtung und daraufhin zusätzlich oder alternativ mittels des Schwenkarms injiziert wird.
- Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig am Rohrkörper, insbesondere oberhalb des Schwenkarmes und/oder der Vorschneideeinrichtung, mindestens eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren des Rohrkörpers im Bohrloch vorgesehen ist. Eine derart ausgestaltete Vorrichtung ist zur Aufnahme von Reaktionskräften, die beim Austreten des Flüssigkeitsstrahls entstehen, besonders gut geeignet. Die Weiterbildung erlaubt somit die Verwendung besonders hoher Flüssigkeitsdrücke und somit besonders hoher Strahlreichweiten. Die Zentriereinrichtung weist geeigneterweise einen Abstandshalter auf, der radial vom Rohrkörper hervorsteht, und der den Rohrkörper an der Bohrlochwandung abstützt. Eine Zentriereinrichtung kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn ein verglichen mit dem Rohrkörper durchmessergrößeres Bohrloch vor dem Einbringen des Rohrkörpers in den Boden mittels eines Bohrwerkzeuges oder Schneidstrahles hergestellt wird.
- Eine besonders brauchbare Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkarm eine elastische Leitung zur Versorgung der Schwenkarmdüse mit Flüssigkeit vorgesehen ist. Diese elastische Leitung ist geeigneterweise im Inneren des Rohrkörpers angeordnet, wo sie besonders gut vom anstehenden Boden geschützt ist. Alternativ oder zusätzlich zur elastischen Leitung können zur Versorgung der Schwenkarmdüse auch eine Gelenkverbindung und/oder eine Umlenkungsverbindung vorgesehen sein. Die Leitung verbindet in einem einzigen Bogen den Rohrkörper mit dem Strahlrohr, so dass nur ein geringer Druckverlust entsteht.
- Eine besonders zuverlässige Vorrichtung kann dadurch erhalten werden, dass ein Stellungssensor zur Bestimmung der Schwenkposition des Schwenkarmes vorgesehen ist, wobei der Stellungssensor insbesondere mit einer Steuerungseinrichtung verbunden ist, mit welcher eine Flüssigkeitszufuhr mittels einer Pumpe zur Schwenkarmdüse steuerbar ist. Die Steuerungseinrichtung ist geeigneterweise oben am Rohrkörper vorgesehen. Der Stellungssensor kann insbesondere zur Bestimmung des Schwenkwinkels α und/oder zum Feststellen der Ausstellposition dienen. Geeigneterweise ist die Steuerungseinrichtung so ausgebildet, dass die Flüssigkeitszufuhr zur Schwenkarmdüse lediglich dann gegeben ist, wenn sich der Schwenkarm in der Ausstellposition befindet. Zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr kann die Steuereinrichtung beispielsweise mit der Pumpe oder mit einem Steuerungsventil in Verbindung stehen.
- Die Vorrichtung kann zum Spezialtiefbau zur Erstellung von Gründungen oder auch zur besonders effektiven Rohstoffgewinnung eingesetzt werden. Hierzu kann es nützlich sein, dass an der Bodenoberfläche eine Abfördereinrichtung zum Abfördern rohstoffhaltiger Suspension vom Rohrkörper zur Rohrstoffextraktion vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist die Abfördereinrichtung zum Absaugen von Suspension aus dem Bohrloch ausgebildet. Die Rohstoffextraktion kann insbesondere eine Abtrennung der Rohstoffkörner von der Flüssigkeit beinhalten.
- Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung für den Abbau von festen mineralischen Rohstoffen ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass am Rohrkörper mindestens eine Leitung zum gemeinsamen oder getrennten Versorgen der Vorschneideeinrichtung und der Schwenkarmdüse mit Flüssigkeit vorgesehen ist. Sofern die Leitung zum gemeinsamen Versorgen vorgesehen ist, kann die Vorschneideeinrichtung und/oder der Schwenkarm bevorzugt ein Flüssigkeitsventil aufweisen. Sofern die Leitung zum getrennten Versorgen ausgebildet ist, weisen die Vorschneideeinrichtung und der Schwenkarm geeigneterweise getrennte Leitungen auf. Geeigneterweise weist die mindestens eine Leitung die elastische Leitung auf.
- Das erfindungsgemäße Bodenbearbeitungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt eine Bohrung hergestellt wird, die mindestens bis in eine zu bearbeitende Bodenschicht reicht, und dass in die Bohrung die Bodenbearbeitungsvorrichtung eingebracht wird, mit welcher Bodenmaterial der Bodenschicht gelöst wird.
- Bei dem erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsverfahren ergeben sich die Vorteile beim Einsatz der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, mittels der Vorrichtung eine Flüssigkeit in Bodenschichten einzubringen, wodurch Bodenmaterial gezielt aus dem Boden gelöst wird. Unter weiterer Zufuhr von Flüssigkeit wird die so feststoffangereicherte Flüssigkeit aus dem Boden verdrängt und zur Bodenoberfläche abgeführt.
- Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren neben dem Einsatz zum Spezialtiefbau auch für den Abbau einer Vielzahl von festen mineralischen Rohstoffen geeignet. Besonders nützlich ist das Verfahren für den Abbau von Tonmineralien, insbesondere von Kaolin. Aber auch andere Tonmineralien wie z.B. Bentonit, Talk, Smektit oder Glimmer können abgebaut werden. Bei den mineralischen Rohstoffen kann es sich insbesondere um Schichtsilikate handeln. Besonders nützlich ist das Verfahren zum Abbau keramischer Rohstoffe. Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeit so gewählt, dass die abzubauenden Rohstoffkörner darin unlöslich sind. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Rohstoffkörner zumindest teilweise in der Flüssigkeit löslich sind.
- Unter einer Suspension kann erfindungsgemäß insbesondere eine Aufschlämmung unlöslicher Feststoffkörner in der Flüssigkeit verstanden werden. Die Suspension kann auch als Körnersuspension aus einem Konglomerat bezeichnet werden.
- Besonders brauchbar ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Abbau von Rohstoffvorkommen, die in einer Tiefe von ca. 20 bis 100 m gelagert sind. Die Schichtstärke des Rohstoffvorkommens kann dabei beispielsweise 40 m betragen und der Rohstoffanteil im Boden ca. 10 bis 30 Vol%. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in besonders einfacher Weise den Abbau solch tiefer liegender Rohstoffvorkommen, ohne dass grundsätzlich eine kostenintensive Schachterstellung notwendig wäre.
- Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Abbaugestänge grundsätzlich von der Erdoberfläche aus in den Boden eingebracht werden. Es ist aber auch möglich, das Abbaugestänge ausgehend von einem Stollen oder einem Schacht eines Tiefbaus in den Boden einzubringen. Auch kann das Abbaugestänge vom Grund eines Tagebaus in den Boden eingebracht werden, wodurch eine Vergrößerung der Abbautiefe ohne Durchmesservergrößerung des Abbaukessels erreicht werden kann.
- Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Abbaugestänge so ausgebildet, dass die injizierte Flüssigkeit eine Reichweite in Radialrichtung zum Abbaugestänge von 2 bis 8 m, insbesondere von etwa 10 m, bezüglich der Längsachse des Abbaugestänges oder einer Austrittsöffnung hat. Hierdurch können Rohstoffkörner in einem etwa zylindrischen Abbaubereich mit einem Radius in der genannten Größenordnung abgebaut werden. Die rohstoffhaltige Suspension wird geeigneterweise außenseitig am Abbaugestänge abgeführt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Abbaugestänge in eine Bohrung eingebracht wird, die durchmessergrößer als das Abbaugestänge selbst ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die rohstoffhaltige Suspension im Inneren des Abbaugestänges nach oben, d.h, in Richtung Erdoberfläche, abzuführen.
- Das Abführen der rohstoffhaltigen Suspension entlang dem Abbaugestänge kann grundsätzlich allein aufgrund einer Verdrängungswirkung durch die weiterhin in den Boden injizierte Flüssigkeit erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können jedoch Pumpeinrichtungen vorgesehen sein, die das Abführen der rohstoffhaltigen Suspension nach oben unterstützen.
- Eine besonders geeignete Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Injektionsrate für die Flüssigkeit derart eingestellt wird, dass eine Fließgeschwindigkeit der Suspension entlang dem Abbaugestänge kleiner als eine Sinkgeschwindigkeit unerwünschter Schlechtkörner ist. Die Sinkgeschwindigkeit kann dabei auch als Rückstromgeschwindigkeit und die Fließgeschwindigkeit als Aufsteiggeschwindigkeit bezeichnet werden. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Injektionsrate, d.h. die pro Zeiteinheit in den Boden zugeführte Flüssigkeitsmenge, also so gewählt, dass die unerwünschten Schlechtkörner schneller absinken als sie nach oben abgeführt werden und diese somit im Boden zurückbleiben. Bei den Schlechtkörnern kann es sich insbesondere um Grobteile handeln. Grundsätzlich kann es sich bei den Schlechtkörnern aber auch um andere unerwünschte Beimischungen und Verunreinigungen, beispielsweise um materialfremde Rohstoffbeimengungen handeln. Diese können beispielsweise aufgrund einer unterschiedlichen Dichte oder unterschiedlicher Oberflächeneigenschaften eine von der Sinkgeschwindigkeit erwünschter Rohstoffkörner unterschiedliche Sinkgeschwindigkeit aufweisen.
- Besonders vorteilhaft ist es, dass die Injektionsrate derart eingestellt wird, dass Rohstoffkörner mit einer Korngröße, die oberhalb einer bestimmten Größtkorngröße liegt, im Boden verbleiben. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass lediglich Feinteile aus dem Boden abgefüht werden, Grobteile hingegen im Boden zurückbleiben oder wieder nach unten sinken und einen beim Rohstoffabbau im Abbaubereich entstehenden Hohlraum abstützen. Unter Feinteilen werden dabei Rohstoffkörner verstanden, deren Teilchengröße unterhalb der Größtkorngröße liegt. Die Größtkorngröße kann da bei insbesondere 1000μm, bevorzugterweise 500μm betragen. Vorteilhafterweise wird die Injektionsrate für die Flüssigkeit so eingestellt, dass die Sinkgeschwindigkeit von Teilchen mit einer Größe oberhalb der Größtkorngröße größer als die Fließgeschwindigkeit der Suspension und die Sinkgeschwindigkeit von Teilchen mit einer Größe unterhalb der Größtkorngröße kleiner als die Fließgeschwindigkeit der Suspension entlang dem Abbaugestänge ist. Dabei wurde erkannt, dass es sich bei der Fließgeschwindigkeit und bei der Sinkgeschwindigkeit um mittlere Werte handeln kann, so dass gegebenenfalls auch ein geringer Restanteil unerwünschter Schlechtkörner und/oder Grobteile nach oben gelangen kann. Bei der vorteilhaften Ausführungsform kann die bei einer bestimmten Größtkorngröße zu wählende Injektionsrate insbesondere auch von einem Außendurchmesser des Abbaugestänges und/oder einem Innendurchmesser eines Bohrlochs, in dem das Abbaugestänge aufgenommen ist, abhängen.
- Grundsätzlich kann die Flüssigkeit beliebig gewählt werden. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Flüssigkeit jedoch um Wasser. Ein besonders schneller und wirkungsvoller Rohstoffabbau kann dadurch gewährleistet werden, dass die Flüssigkeit unter hohem Druck, der insbesondere zwischen 300 und 1500 bar liegen kann, in den Boden injiziert wird. Eine Injektionsrate für die Flüssigkeit beträgt geeigneterweise 100 bis 2500 1 pro Minute, insbesondere 400 bis 2000 1 pro Minute.
- Grundsätzlich ist es möglich, die Flüssigkeit beim Eindringen des Abbaugestänges in den Boden, d.h. bei dessen axialer Vorschubbewegung, und/oder bei axialem Stillstand des Abbaugestänges in den Boden zu injizieren. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass die Flüssigkeit beim Ziehen des Abbaugestänges in den Boden injiziert wird. In diesem Fall können bereits gelöste Bodenteile, die nicht mit der Suspension nach oben abgefördert werden, in einen Bereich unterhalb eines Schneidstrahls der injizierten Flüssigkeit sinken, wo sie den Schneidstrahl nicht weiter behindern. Hierdurch wird ein besonders wirkungsvoller Rohstoffabbau gewährleistet.
- Besonders vorteilhaft ist es ferner, dass das Abbaugestänge wiederholt abgesenkt und zumindest teilweise gezogen wird, wobei insbesondere eine Austrittscharakteristik der Flüssigkeit aus dem Abbaugestänge geändert wird. Hierdurch wird ein besonders gründlicher und vollständiger Rohstoffabbau gewährleistet. Zum Verändern der Austrittscharakteristik der Flüssigkeit kann beispielsweise die Form mindestenst eines Schneidstrahles verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Flüssigkeitsdruck und/oder die Injektionsrate geändert werden. Zum Ändern der Austrittscharakteristik ist es aber auch möglich, mindestens einen Austrittspunkt der Flüssigkeit aus dem Abbaugestänge zu verändern. Beispielsweise kann hierzu eine erste Injektionsdüse für einen Flüssigkeitsdurchgang geöffnet und eine zweite Injektionsdüse gesperrt werden. Ferner können zum Ändern der Austrittscharakteristik auch zusätzliche Austrittspunkte der Flüssigkeit freigegeben werden.
- Ein besonders vollständiger Rohstoffabbau kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, dass das Abbaugestänge während der Injektion der Flüssigkeit gedreht wird. Hierdurch kann sich insbesondere ein zumindest annähernd zylindrischer Rohstoffabbaubereich im Boden einstellen. Geeigneterweise wird das Abbaugestänge während der Drehung auch in Axialrichtung bewegt, insbesondere gezogen. Die Drehung kann mit gleichbleibender Drehrichtung oder alternierend erfolgen.
- In einer weitere Variante wird der Rohrkörper und/oder der Schwenkarm über einen Schwingungserreger in Schwingungen gebracht. Die aufgebrachten Schwingungen liegen dabei bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 und 100 Hz. Hierdurch kann die Abtragungswirkung des Schneidstrahls erhöht werden und der Rohrkörper läßt sich, insbesondere bei ausgeschwenktem Schwenkarm, unter geringerem Kraftaufwand drehen.
- Grundsätzlich ist es möglich, das Abbaugestänge unmittelbar in den unbearbeiteten Boden einzubringen, wobei dann geeigneterweise stirnseitig am unteren Ende des Abbaugestänges eine Bohreinrichtung zum Lösen des anstehenden Bodens vorgesehen ist. Ein besonders brauchbares Verfahren besteht jedoch darin, dass zunächst mittels eines Bohrwerkzeuges ein vorzugsweise zumindest teilweise verrohrtes Bohrloch im Boden hergestellt wird, in das anschließend das Abbaugestänge eingebracht wird. In diesem Fall wird die Bohrung also nicht durch das Abbaugestänge selbst, sondern durch das Bohrwerkzeug oder durch Vorschneiden hergestellt. Das Bohrwerkzeug kann dabei insbesondere ein Bohrgestänge mit einem bodenseitig angeordneten Bohrkopf aufweisen. Die zumindest teilweise Verrohrung der Bohrung kann insbesondere bei einbruchsgefährdeten Böden vorgesehen sein.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
-
1 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und -
2 bis6 die Vorrichtung aus1 in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
60 mit einem Abbaugestänge50 ist in1 dargestellt. - Das Abbaugestänge
50 weist einen Rohrkörper2 auf, der in ein Bohrloch18 im Boden40 eingebracht ist. Stirnseitig ist am Rohrkörper2 eine Bohreinrichtung3 angeordnet, die beispielsweise als Bohrkrone, als Bohrkopf und/oder als Verdrängerkopf ausgebildet sein kann. Die Bohreinrichtung3 ist dabei nicht in allen Fällen zwingend erforderlich. - Bodenseitig am Rohrkörper
2 , d.h. nahe seinem unteren Ende, ist ein Schwenkarm9 mit einem endseitigen Strahlrohr8 vorgesehen, welches in einer Schwenkarmdüse10 mündet. Beim Bezugszeichen9 ist der Schwenkarm dabei in einer Ausstellposition, beim Bezugszeichen8a in einer Ruheposition am Rohrkörper2 dargestellt. Während in der Ruheposition eine Längsachse des Schwenkarms9 etwa parallel zu einer Längsachse26 des Rohrkörpers2 verläuft, schließt die Längsachse des Schwenkarms9 in dessen Ausstellposition mit der Längsachse26 des Rohrkörkörpers2 einem Schwenkwinkel α von 90° ein. - Zum Verschwenken ist der Schwenkarm
9 an einer Schwenkachse13 angelenkt. Die Schwenkachse13 verläuft dabei etwa radial zur Längsachse26 des Rohrkörpers2 . Zum angetriebenen Verschwenken weist das Abbaugestänge50 einen Schwenkantrieb mit einem Hydraulikzylinder11 auf, der an einer Seite am Rohrkörper2 angelenkt ist. Auf seiner anderen, kolbenseitigen Seite ist der Hydraulikzylinder11 an einem rückwärtigen Hebelarm14 des Schwenkarms9 jenseits der Schwenkachse13 angebracht. Zum Ausschwenken des Schwenkarms9 wird der Hydraulikzylinder11 ausgefahren, wodurch der Schwenkarm9 mit der Schwenkarmdüse10 , wie mit dem unterbrochenen Pfeil dargestellt, in einer Kreisbahn nach oben augeschwenkt wird. - Oberhalb des Schwenkarms
9 ist außenseitig am Rohrkörper2 eine Vorschneideeinrichtung46 vorgesehen. Die Vorschneide einrichtung46 weist ein radial zur Längsachse26 des Rohrkörpers2 verlaufendes Vorschneiderohr6 auf, an dem stirnseitig eine Vorschneidedüse7 angeordnet ist. Bei ausgeschwenktem Schwenkarm9 , d.h. bei Vorliegen der Ausstellposition, ist die Schwenkarmdüse10 radial weiter von der Längsachse26 des Rohrkörpers2 beabstandet als die Vorschneidedüse7 . Dabei ist ein Austrittspunkt für Flüssigkeit aus der Vorschneideeinrichtung46 gegenüber einem Austrittspunkt für Flüssigkeit aus dem Schwenkarm9 zurückversetzt. - Zur Versorgung des Strahlrohres
8 und der Schwenkarmdüse10 mit Flüssigkeit ist koaxial im Rohrkörper2 eine erste Leitung4 angeordnet. Diese Leitung4 ist über eine als Schlauchstück ausgeführte elastische Leitung12 mit dem relativ langen, geraden Strahlrohr8 verbunden. Zum Erzeugen eines in1 nicht dargestellten Flüssigkeitsstrahls aus der Schwenkarmdüse10 wird Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in Pfeilrichtung16 in die Leitung4 eingeleitet. Zwischen der Wandung der Leitung4 und der Wandung des Rohrkörpers2 ist im Rohrkörper2 ein Ringraum ausgebildet, der eine zweite Leitung5 für die Flüssigkeitszufuhr zur Vorschneideeinrichtung46 bildet. Wird in diese zweite Leitung5 Flüssigkeit in Pfeilrichtung15 zugeführt, so tritt aus der Vorschneidedüse7 ein in1 nicht dargestellter Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl aus. - Zur Zentrierung des Rohrkörpers
2 im Bohrloch18 und insbesondere zur Aufnahme von radial gerichteten Reaktionskräften beim Austritt von Flüssigkeitsstrahlen aus der Vorschneidedüse7 oder aus der Schwenkarmdüse10 sind außenseitig am Rohrkörper2 oberhalb der Vorschneideeinrichtung46 Zentriereinrichtungen21 vorgesehen. Diese als Abstands halter mit außenliegendem Gleitschuh ausgebildeten Zentriereinrichtungen21 stützen den Rohrkörper2 radial an einer Bohrlochwandung1 des Bohrlochs18 ab. - Die Länge des Vorschneiderohrs
6 ist so gewählt, dass diese kleiner als ein Bohrlochradius23 des Bohrlochs18 ist und das Abbaugestänge50 somit ungehindert in das Bohrloch18 eingeführt werden kann. Durch Flüssigkeitsausstoß aus der Vorschneidedüse7 und gleichzeitiger axialer Bewegung und Drehung des Rohrkörpers2 in Drehrichtung28 wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Boden in einem zylindrischen Vorschneidebereich34 mit einem Vorschneidebereichradius24 gelockert und/oder gelöst. Der Vorschneidebereichradius24 wird dabei geeigneterweise so gewählt, dass im Vorschneidebereich34 ein Ausschwenken des Schwenkarms9 in die Ausstellposition möglich ist, d.h. der Vorschneidebereichradius24 wird geeigneterweise größer als ein radialer Abstand der Schwenkarmdüse10 von der Längsachse26 des Rohrkörpers2 gewählt. - Durch Flüssigkeitsausstoß aus der ausgeschwenkten Schwenkarmdüse
10 bei gleichzeitiger Axialbewegung und Drehung des Rohrkörpers2 in Drehrichtung28 wird in einem etwa zylindrischen Abbaubereich35 mit einem Abbaubereichradius25 und einer Höhe20 Bodenmaterial gelockert und/oder gelöst. Wird beim Ziehen des Rohrkörpers2 gleichzeitig Wasser aus dem Strahlrohr8 und aus der Vorschneideeinrichtung46 ausgestoßen, so besteht aufgrund der obenseitigen Anordnung der Vorschneideeinrichtung46 bezüglich dem Schwenkarm9 zwischen dem Vorschneidebereich34 und dem Abbaubereich35 eine Höhendifferenz19 . - Die Flüssigkeit, die über das Strahlrohr
8 und/oder die Vorschneideeinrichtung46 in den Boden40 injiziert wird, wird dabei mit Bodenmaterial, insbesondere mit Rohstoffteilchen, angereichert und sodann außenseitig am Rohrkörper2 im Ringraum zwischen Bohrlochwandung1 und der Wandung des Rohrkörpers2 in Pfeilrichtung17 nach oben abgeführt. - Die Bohreinrichtung
3 kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie über den Schwenkarm9 in dessen Ruheposition in Radialrichtung hervorsteht und diesen somit vor anstehendem Bodenmaterial schützt. - Verschiedene Verfahrensstadien eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des in
1 dargestellten Abbaugestänges50 sind in den2 bis6 dargestellt. Dabei werden dieselben Bezugszeichen wie in1 verwendet. - In einem ersten Schritt des dargestellten Verfahrens wird mittels eines nicht dargestellten Bohrwerkzeuges im Boden
40 zunächst ein Bohrloch18 bis zu einer Endtiefe38 abgeteuft. Zur Stützung von Rollkies kann das Bohrloch18 dabei in einem oberen Bereich verrohrt ausgebildet werden. Das Bohrloch18 wird derart durchmessergrößer als der Rohrkörper2 ausgestaltet, dass dieser mit der radial vorstehenden Vorschneideeinrichtung46 bei eingeschwenktem Schwenkarm9 in einem nächsten Schritt ungehindert zentrisch in das Bohrloch18 eingeführt und hierin abgesenkt werden kann. - Nachdem der eingeschobene Rohrkörper
2 mit seiner bodenseitig angeordneten Bohreinrichtung3 am Grund des Bohrlochs18 aufliegt, wird der Rohrkörper2 zunächst solange weiter in den Boden eingeschoben, bis sich die Vorschneideeinrichtung46 knapp oberhalb der Endtiefe38 befindet. Durch Abtragungswirkung der Bohreinrichtung3 am Bohrlochgrund, die insbesondere durch eine Drehung des Rohrkörpers2 erzeugt werden kann, wird hierbei mittig und durchmesserkleiner zum Bohrloch18 ein Vorschubbohrloch31 erzeugt. Zur Unterstützung der Wirkung der Bohreinrichtung3 kann dabei gegebenenfalls Flüssigkeit über die Leitung4 an den eingeschwenkten Schwenkarm14 zugeführt werden, wobei die Flüssigkeit dann nahe der Bohreinrichtung3 aus der Schwenkarmdüse10 hervortritt. - Nachdem die Vorschneideeinrichtung
46 auf der Endtiefe38 angelangt ist, wird über die Leitung5 Flüssigkeit unter Druck zur Vorschneideeinrichtung46 zugeführt und dabei ein Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 in Radialrichtung zur Längsachse26 des Rohrkörpers2 erzeugt. Gleichzeitig wird der Rohrkörper2 gedreht und in Pfeilrichtung30 gezogen. Durch die Wirkung des Vorschneide-Flüssigkeitsstrahls43 wird Bodenmaterial im Vorschneidebereich34 gelöst und/oder gelockert. Dieses Verfahrensstadium ist in2 dargestellt. Während des gesamten Verfahrens wird die über die Leitungen4 ,5 in den Boden40 eingebrachte und dort mit Bodenmaterial angereicherte Flüssigkeit in Pfeilrichtung17 außen am Rohrkörper2 nach oben abgeführt. - Unter Höhenzunahme des Vorschneidebereichs
34 wird der Rohrkörper2 unter Drehung um seine eigene Achse weiter gezogen, bis der Schwenkarm9 vollständig aus dem Vorschubbohrloch31 herausgezogen ist. Dieser Zustand ist in3 dargestellt. - Im Anschluss wird der Schwenkarm
9 aus seiner Ruheposition in seine Ausstellposition ausgeschwenkt, wobei gleichzeitig der Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 deaktiviert wird. - Dieses Verfahrensstadium ist in
4 dargestellt. Während des Ausschwenkens des Schwenkarms9 wird vorteilhafterweise eine Drehung des Rohrkörpers2 gestoppt. - Der Rohrkörper
2 wird daraufhin ohne weitere Flüssigkeitszufuhr solange wieder in den Boden eingeschoben, bis der ausgestellte Schwenkarm9 etwa die Endtiefe38 erreicht hat. Zur Erleichterung des Vorschubs kann der Rohrkörper2 dabei auch gedreht werden. Anschließend werden sowohl der Vorschneideeinrichtung46 als auch dem Strahlrohr8 Flüssigkeit unter Druck zugeführt, wodurch sich an der Vorschneideeinrichtung46 wieder der Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 und am Strahlrohr8 ein Flüssigkeitsstrahl41 einstellt. Gleichzeitig wird der Rohrkörper2 wieder in Drehung versetzt und in Axialrichtung gezogen. Dieses Verfahrensstadium ist in5 dargestellt. - Der etwa radial zum Rohrkörper
2 gerichtete Flüssgkeitsstrahl41 weist eine größere Reichweite als der Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 auf und lockert und/oder löst rohstoffhaltiges Bodenmaterial im verglichen mit dem Vorschneidebereich34 durchmessergrößeren Abbaubereich35 . Durch weiteres Ziehen des Rohrkörpers2 wird, wie in6 dargestellt, die Höhe des Abbaubereiches35 vergrößert. Aufgrund der in Axialrichtung vorauseilenden Vorschneideeinrichtung46 wird dabei sichergestellt, dass sich der Schwenkarm9 stets im Vorschneidebereich34 befindet. Hierzu kann es insbesondere nützlich sein, dass das Vorschneiderohr6 und/oder die Vorschneidedüse7 in Umfangsrichtung des Rohrkörpers2 versetzt bezüglich dem ausgeschwenkten Schwenkarm9 angeordnet ist. - Das Ziehen bei aktiviertem Flüssigkeitsstrahl
41 und gleichzeitig aktiviertem Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 kann insbesondere solange fortgeführt werden, bis der Schwenkarm9 am oberen Ende einer rohstoffhaltigen Bodenschicht angelangt ist, wobei kontinuierlich angereicherte Flüssigkeit in Pfeilrichtung17 abgeführt wird. Nach Erreichen des oberen Endes der rohstoffhaltigen Bodenschicht werden der Flüssigkeitsstrahl41 und der Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl43 deaktiviert, der Schwenkarm9 in Ruheposition eingeschwenkt und das Abbaugestänge50 vollständig gezogen.
Claims (16)
- Bodenbearbeitungsvorrichtung, insbesondere zum Abbau von festen mineralischen Rohstoffen, mit einem in den Boden einbringbaren Rohrkörper (
2 ), wobei an einem bodenseitigen Ende des Rohrkörpers (2 ) mindestens ein Schwenkarm (9 ) mit einem Strahlrohr (8 ) angeordnet ist, der aus einer Ruheposition am Rohrkörper (2 ) in eine Ausstellposition bewegbar ist, in welcher der Schwenkarm (9 ) seitlich vom Rohrkörper (2 ) vorsteht, und zum Erzeugen eines Flüssigkeitsschneidstrahls das Strahlrohr (8 ) im Wesentlichen geradlinig in eine Strahldüse (10 ) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohrkörper (2 ) beabstandet von dem mindestens einen Schwenkarm (9 ) mindestens eine Vorschneideeinrichtung (46 ) zum Erzeugen eines Vorschneide-Flüssigkeitsstrahls (43 ) vorgesehen ist, welcher quer zur Achse des Rohrkörpers (2 ) gerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig am Rohrkörper (
2 ), insbesondere oberhalb des Schwenkarmes (9 ,14 ) und/oder der Vorschneideeinrichtung (46 ), mindestens eine Zentriereinrichtung (21 ) zum Zentrieren des Rohrkörpers (2 ) in einem Bohrloch (18 ) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung des Vorschneide-Flüssigkeitsstrahls (
43 ) der Vorschneideeinrichtung (46 ) im Grundriss gegenüber der Richtung des Flüssigkeitsschneidstrahls (41 ) des Strahlrohres (8 ) verschwenkt ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkarm (
9 ) eine elastische Leitung (12 ) zur Versorgung der Schwenkarmdüse (10 ) mit Flüssigkeit vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor in dem Schwenkarm (
9 ) angeordnet ist, welcher Daten, insbesondere zur Stellung des Schwenkarmes (9 ), zur Bodenoberfläche überträgt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwenken des Schwenkarmes (
9 ) durch eine Verstellvorrichtung (11 ) am unteren Teil des Rohrkörpers (2 ) erfolgt, die von der Bodenoberfläche aus betätigbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwenken des Schwenkarmes (
9 ) dadurch erfolgt, dass parallel zum Rohrkörper (2 ) eine Antriebsstange oder ein umhüllendes Rohr relativ verschoben wird. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass der Schwenkwinkel α des Flüssigkeitsschneidstrahles (
41 ) in einem Bereich von 45° – 120° liegt und insbesondere einen Winkel von etwa 90° einnimmt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenoberfläche eine Abfördereinrichtung zum Abfördern rohstoffhaltiger Suspension vom Rohrkörper (
2 ) zur Rohstoffextraktion vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurchgekennzeichnet, dass ein Schwingungserreger vorgesehen ist, mit dem der Rohrkörper (
2 ) und/oder der Schwenkarm (9 ) in Schwingung versetzbar ist. - Bodenbearbeitungsverfahren mit einer Bodenbearbeitungsvorrichtung (
60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem – in einem ersten Arbeitsschritt eine Bohrung (18 ) hergestellt wird, die mindestens bis in eine zu bearbeitende Bodenschicht reicht, und – in der Bohrung (18 ) durch Ausschwenken mindestens eines Schwenkarmes (9 ) einer Bodenbearbeitungsvorrichtung (60 ) mit einem Flüssigkeitsstrahl (41 ) Bodenmaterial der Bodenschicht gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, – dass vor dem Ausschwenken des Schwenkarmes (9 ) ein Radius (23 ) der Bohrung (18 ) durch einen Vorschneide-Flüssigkeitsstrahl (43 ) einer Vorschnei deeinrichtung (46 ) auf einen Zwischenradius (24 ) aufgeschnitten wird, der so groß ist, dass der Schwenkarm (9 ) in eine Querstellung zur Achse des Rohrkörpers (2 ) gebracht werden kann. - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens nach Erreichen einer Querstellung des Schwenkarmes (
9 ) mit einem Flüssigkeitsstrahl (41 ) der Durchmesser der Bohrung auf einen Abbauradius (25 ) vergrößert wird. - Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbau und zur Gewinnung mineralischer Rohstoffe, insbesondere Tonmineralien, die Suspension aus Schneidflüssigkeit und gelösten, mineralischen Rohstoffen durch die Bohrung (
18 ) zur Bodenoberfläche gefördert wird, wobei der Förderstrom dadurch aufrecht erhalten wird, dass über die Schwenkarmdüse (10 ) und/oder die Vorschneideeinrichtung (46 ) weitere Schneidflüssigkeit nachgefüllt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (
2 ) in der Bohrung (18 ) zum Zwecke der Aufnahme von Rückstoßkräften und Vergrößerung des Abbauradiuses (25 ) des Flüssigkeitsschneidstrahles (41 ) zentriert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (
23 ) der Bohrung (18 ) im Verhältnis zur Querschnittsfläche des Rohrkörpers (2 ) so gewählt wird, dass sich eine Strömungsgeschwindigkeit nach oben in der Bohrung (18 ) einstellt, die so groß ist, dass nur ein vorbestimmter Feinkorndurchmesser aus dem abgebauten mineralischen Rohstoff in Suspension nach oben gefördert wird, während das unerwünschte Großkorn in den unteren Bereich der Bohrung (18 ) absinkt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mittels eines Bohrwerkzeuges ein zumindest teilweise verrohrtes Bohrloch (
18 ) im Boden (40 ) hergestellt wird, in das anschließend das Abbbaugestänge (50 ) eingebracht wird.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2035934A1 (de) * | 1970-07-20 | 1972-02-03 | Dedegil, Yavuz, Dipl.-Ing.; Weber, Manfred, Dr.-Ing.; 7500 Karlsruhe | Hydraulisch-pneumatisches Verfahren zum Abtragen oder Abbauen von Feststoffen unter Wasser oder sonstigen Flüssigkeiten |
US5363927A (en) * | 1993-09-27 | 1994-11-15 | Frank Robert C | Apparatus and method for hydraulic drilling |
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US2217360A (en) * | 1938-05-18 | 1940-10-08 | Shell Dev | Hydraulic disruption of solids |
US5181578A (en) * | 1991-11-08 | 1993-01-26 | Lawler O Wayne | Wellbore mineral jetting tool |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2035934A1 (de) * | 1970-07-20 | 1972-02-03 | Dedegil, Yavuz, Dipl.-Ing.; Weber, Manfred, Dr.-Ing.; 7500 Karlsruhe | Hydraulisch-pneumatisches Verfahren zum Abtragen oder Abbauen von Feststoffen unter Wasser oder sonstigen Flüssigkeiten |
US5363927A (en) * | 1993-09-27 | 1994-11-15 | Frank Robert C | Apparatus and method for hydraulic drilling |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008056261A1 (de) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Bauer Spezialtiefbau Gmbh | Ventilzentrierung |
DE102008056261B4 (de) * | 2008-11-06 | 2011-06-16 | Bauer Spezialtiefbau Gmbh | Ventilzentrierung |
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