DE1533644A1

DE1533644A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchbohren von Erd- und Gesteinsschichten

Info

Publication number: DE1533644A1
Application number: DE19671533644
Authority: DE
Inventors: Hasewend Ing Florian; Pichler Ing Hubert; Mayerhofer Ing Walter
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1966-02-28
Filing date: 1967-02-27
Publication date: 1970-01-15
Also published as: GB1162293A; US3507342A; ES337386A1; FR1514489A; CS173551B2; DE1533644C3; DE1533644B2; AT284016B; CH464093A

Description

Z 1286 9.2.1967/Kl

Gebr. ..öhler ϊ- Co. Aktiengesellschaft in v/ien

Verfahren und Vorrichtung zum Durchbohren von Erd- und

Gesteinsschichten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vorzugsweise etwa waagrechten Durchbohren von Erdoder Gesteinsschichten mittels eines drehenden und schlagenden Werkzeuges, z.B. eines Gesteinsbohrhaminers, bei dem das Aushubmaterial mittels einer Bohrkrone abgehoben und durch das Bohrgestänge abgeführt wird.

Zur Herstellung eines Kanals durch einen Damm oder eine Geländeerhebung ist es bisher notwendig, bis zur Tiefe des zu verlegenden Kanals einen Graben oder einen Schacht auszuheben, wobei die Wände entsprechend abgestützt werden müssen, um ein Einstürzen der Kanalwände oder des Schachtes zu verhindern.

Das Verfahren, einen Kanal mit einem Bohrgerät her zustellen und die Wände des Bohrloches durch eine Materialverfestigung abzusichern, konnte nur in solchen Erd- und Gesteinsschichten durchgeführt werden, die an sich hinreiohend fest sind, um ein Einstürzen des Kanals vor der Durchführung einer nachträglichen Verfestigung zu verhindern.

Diese bekannten Verfahren können jedoch nicht angewandt werden, wenn der zu durchbohrende Damm aus lockeren Erdreich- oder Gesteinsschichten oder gar aus Schotterschichten besteht, weil der Kanal meist unmittelbar hinter der Bohrkrone einstürzen würde. Besonders schwierig aber ist es, Dämme zu durchbohren, in deren lockeren Erd- oder Steinschiohten große Steine eingebettet sind, die im Zuge der Herstellung des DurchlasBes durchbohrt werden müssen.

909883/0176 „.,.^

- 2 - Z 1286

Um umfangreiche Abs icher ur.gsmaß nah; ;en beim Durchbohren von Dämmen mittels drehender und schlafender Geräte nach dem erfindungsgeniäßen Verfahren zu ve me id en, v/ird vorgeschlagen, das zertrünnerte oder gelockerte Aushubmaterial bzw. das Kernrnaterial in der Höhlung der Bohrrohre unter Ausnutzung der Schlagwirkung des Bohrhammers aus dem Bohrloch au transportieren und außerhalb des Bohrloches durch Öffnungen des Bohrgestänges ins Pre ie zu schaffen. Hierfür ist ein gut schlagender Bohrhammer mjt einem Drehnotor nötig, der z.3. entlang einer Kettenlafette vorrückend das rohrförmige Bohrgestänge mit der Bohrkrone in das 3ohrlooh vortreibt.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Ausfvlhrungsi ei-3pielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Die Fig.1 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Stufenbohrkrone, die Fig.1a einen Schnitt durch diese Bohrkrone der Fig.1 nach I-I, die Pig.2 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Stufenbohrkrone und einem Spülkanal, die Pig.2a einen Schnitt durch den Schaft der Bohrkrone der Fig.2 nach II-II und die Fig.3 zeigt eine . Bohrvorrichtung r.iit einer Kernbohrkrone.

Die Sttifenbohrkror.e gemäß Fig.1 besteht aus einer Vorbohrkrone 1 und einer Aufbohrkrone 2, deren Ilantelflache eine Ringnut 3 besitzt, an die zwei Stege 4 anschließen, die die Bohrkrone mit dem zylindrischen Rohrmantel 5 verbinden, dessen Aussendurchmesser etwa dem Durchmesser der stirnfläche der Aufbohrkrone entspricht. Die otege 4 sind mit schaufelartig nach außen gebogenen Ansätzen 6 versehen, um das von den Kronen gelockerte Aushubmaterial mit der Drehung der Krone durch die Öffnung 7 zwischen den Stegen 4 in den axialen Hohlraum 8 der Bohrkrone zu schaufeln. An dem Kronenmantel ist ein Glattwulst 9 vorgesehen, dessen Durchmesser der Länge der Aufbohrschneide entspricht oder aber sogar etwas größer als der Durchmesser des Bohrloches ist, um die Bohrlochwand 10 zu verdichten und zu glätten.

In dae abgesetzte 'linde des Kronenschaftes 5 ist mittels eines eingoEchnittejuan üewindes ein Bohrrohr 11 einge-

9 0 9 8 8 3/0176

- 3 - Z 1236

setzt, an das entsprechend dem Bohrfortschritt beliebig viele Bohrrohre angeschlossen werden könnene An das Ende des einen Rohres kann ein Zwischenstück 12 ηit einen Gewinde angeschweißt v/erden, um das F olger ohr mit dem vorhergehenden H ohr zu verbinden. Als Endrohr 13» das außerhalb des Bohrloches liegt, ist ein Rohr mit hi..reic.iend großen ^.iantelöff nun ge η 14 angeordnet, durch die das Aushubmaterial ins Freie abgesetzt wird. An dieses Endrohr ist das Verbindungsstück 15 zur Bohrstange angeschlossen, die die Bohrvorrichtung mit dem nicht dargestellten Drehnotor und dem ebenfalls nicht dargestellten ichlaggerät verbindet.

Der Arbeitsvorgang mit dieser Bohrvorrichtung ist etwa folgender:

Bie Johrvo .'richtung wird von einem starken ,.otor um seine Löngsachse in Drehung versetzt und erhält von einem aweiten liotor stete Schläge in Achsrichtung. Vornehmlich durch das Drehen, aber auch durch das schlagen wird das Laterial von der Bohrlochsohle gelockert und abgehoben und gelangt zwischen den Bohrerschneiden zu den Öffnungen 7 zwischen den Stegen 4 und wird von den schaufelartigen Ansätzen 6 in den Hohlraum· 8 des Bohrrohres 11 geschaufelt. Infolge der steten axialen Schläge gelangt das Aushubmaterial nach Art der Förderbewegung auf Schüttelrutschen entgegen der öchlagrichtung durch das Bohrrohr und in der Folge durch alle weiteren Rohre hindurch und fällt nach Erreichen des ündrohres 13 aus diesen durch die Öffnungen 14 infolge der drehenden Rohrbewegung aus. Die axiale Bewegung und die Auflockerung des Aushubs durch das Bohrrohr hindurch wird durch die drehende Bewegung begünstigt, so daß auch feuchtes oder backendes Material störungsfrei gefördert und ausgeworfen werden kann.

Die Fig.2 zeigt ebenfalls eine Bohrvorrichtung mit . einer Stufenbohrkrone ähnlich jener der ϊ¹ ige 1, jedoch ist diese Vorrichtung gegenüber der der Fig.1 mit einem durch das Bohr- . rohr 11 wie auch durch die Bohrkronen 2 und 1 hindurchgehenden Spülkanal versehen. Zur Sicherung des Spülrohres 17 in dem vom Aushubmaterial durchflössenen Bohrrohr 11 sind zwischen den Lohrrohrschüssen Zwischenstücke 12 mit Stegen 19 einge-

90988 3/0176

BAD

- 4 - Z 1286

setzt, in dereu i.aben 20 das opülrohr verankert ist. Das _i;uahubinaterial'durchwandert auch liier infolge der Schlagwirkung alle Bohrrohre und fanIt durch die öffnungen 23 des außerhalb des Bohrloches befindlichen Bndrohres 21 aus. Bei dieser Anordnung wird die Entfernung des Bohrinehls von der Bohrsohle und die Förderung des Abraumes aus dem Bohrloch durch die Spülwirkung des Spülmittels begünstigte

Die Fig.5 zeigt ein abgeändertes Ausführungsbeispiel, bei dem an das Ende der untereinander über Zwischenstücke 12 verbundenen Böl;rrohre 11 eine Kernbohrkrone 22 angesetzt ist. Hierbei ist an dem abgesetzten Kronenriantel, dessen Durchmesser etwa dem der Kernbohrkrone entspricht, das Bohrrohr 11 angeschraubt, dessen Außendurchrntsser ebenfalls etwa dem Kronendurchmesser gleich ist. Der außerhalb des Bohrloches liegende Seil dea Bohrrohres 13 ist mit Öffnungen H zum Auswurf des Aushubmaterials versehen.

ivxit der Kernbohrkrone wird aus den zu durchbohrenden Erd- oder Gesteinsschichten ein Ringspalt ausgeschnitten, in den die Krone fortschreitend einsinkt. Hierbei tritt der verbleibende Kern wie auch das Material des ausgeschnittenen Ringes in den Hohlraum der Bohrkrone und darin fortschreitend in das Bohrrohr ein, bis er an das Rohrende zu den öffnungen 14 ins Freie gelangt und dort ausgeworfen wird.

Es hat sich gezeigt, daß das Kernmaterial beim Durchbohren lehmigen Erdreichs auch bei harten Gestein- oder bei Schotterschichten durch die Rüttelbewegung, die infolge der Schläge verursacht wird, wie auch durch die Drehbewegung des Rohres, die der Kern gegen Bohrrohrende anscheinend zum Teil mitmacht, zerteilt wird, zumindest aber sein feste« Gefüge ver· liert und aus dar öffnung im Endrohr in Stücken ausfällt.

Wenn größere Steine in der zu durchbohrenden Schicht eingeschlossen sind, können diese von dem Kernbohrer durch- · bohrt werden. Wenngleich der Bohrfortschritt gegenüber dem Bohrfortschritt beim Durchbohren von Schotter- oder Erdschichten · geringer ist, so muß doch das Verfahren wegen des Stelneinschlusses nicht unterbrochen werden. απαοοι/Λ*««

oUaooo/u ι /ο

BAD OTi)QlUM.

- 5 - '286

Litunter kann es von Vorteil sain, in das Bohrloch mit dem Bohren ein Iiohr einsuziehei , vui ein "Hlit^t Irzen der Bohrwand su verhindern. Hierzu erhält die Ijo'.rkroro oder ein Bohrrohr eineη absatz, so daß über die dahinterlierenden Bohrrohrteile ein Rohr geschoben .'/erden kar;^, 'las fortschreifeand ■mit den Bohrrohren in 3 as Bohrloch eindringt. Lach dem /nirc'.ibohren des iJunnea verbleibt das Hohr im Iiohrloch, während die Bohrkrone nit den Bohrrohrer cn 1>i Dorchbruohötaiae herutm j3-zogen 'worden Irann*·

Claims

Pate ntansprü chEJ

1. Verfahren zum vorzugsweiseη etwa waL-.gr echt en Durchbohren von Dämmen aus Erd- oder Geateinsi. - -Lichten :.iittels einea drehenden und schlagenden .Verkseugcs, s.B. eines G-esteinsbohrhamners, bei dem da3 Aushubmaterial von einer Bohrkrone abgehoben und durch das Bohrgestänge abgeführt v/ird, dadurch gekennzeichnet, daß das abgehobene oder gelockarte Aushubmaterial bzw. das des Kernes durch die Schlagwirkung des ;-3ohrhaumera durch das Bohrgestänge aus dem Bohrloch geschafft und durch Öffnungen im Gestänge ins Freie abgesetzt wird»

2. Verfahren zum vorzugsweise etwa waagrechten Durchbohren von Jämnen aus Erd- oder Gesteinsschichten mittels eines drehenden und schlagenden Werkzeuges, z.B. eines Gesteinsbohrhaciners, bei dem da3 Aushubmaterial von einer Bohrkrone abgehoben und durch das Bohrgestänge abgeführt wird, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Bohrmehls von der Bohrsohle und die Förderung des Abraumea aus dem Bohrloch mittels durch einen Spülkanal zugeleiteten öpülmittels be^ünati^t wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der drehenden und/oder schlagenden Bewegung dor Uohrkrono und des Gestänges der Bohrloohinnenmantel durch einen ifulst oder durch Hasen am Kronen- oder Gestängeumfang ausgeweitet bzw. verfestigt wird. ^;

909883/0176 -,—,*t

- 6 - '■: 1236

4. :J ohr ν or rich tun ^ "ur J ur einführung dos Ve.·.¹ !^hron a /iHsprucii 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der 3ohrhanuer ziusäüblich ι „it ΰΐη·3η Dr3-Jiotor versehen ist.

5· I) Gärvorrichtung nach „ι η Spruch 1-4, dadurch ;j-eke.;r.seichnet, duIS der krone!...: ο ha ft einer ütufonbohrkrono eine y.ir.^nut mit einer anschließenden konischen Ürwoiteriir.^ etwa auf-■Jas ..afl dcj Kronen3urchnü.r:ers ^ssitzt \i::d .".littels Speichen, ■jte^otj od. dgl. mit den den Aunhub fürderuden Ij ohr rohr en verbunden iat.

6. iio.-rkrone nach ..,nspruch 1-5, deuiur'.·.: £j3!:oi:i:L';-ich-Köt, daß die Vorbindutitjcctejs avvirjc^en Krone ur. i :i ohrrohr :;iua Einfüllen .!es ^tuhubri-rfeerials in das Jr'irrohr mit 3c:.aofelarti^-en .-insätzer. versehen aird.

7» bohrkrone t:ach Anspruch 1-6, dadurch g ο kenn ze lohne t, daß die Bohrrohre in ^.iisciiLuß an die Bohrkrot-o bia ins i'reie et*.m den ^urchL.e-i..,er Jer Bohrkrone be&itzer:·

3, Bohrkrone nach Anspruch 1-7, dadurch gGkennzeiohnet, daß ein Bohrrohr außerhalb des Bohrloches nit Öffnungen zum Auswurf des .*ushubraa'terials versehor: ist.

9e Bohrkrone nach ,U.qpruck 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lronenschaft bzw. das Bohrrohr insbesondere der nächst den Verbirdungsstegen zur Bohrkrone 1 iegende Sei] dos Bohrrohres mit einem «/ulüt versehen ist, der zur Glättung der Bohrwand dient,

10. Vorrichtung sun Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkanal durch das Bohrrohr (11) wie auch durch die Bohrkrone (2, 1) hindurchgeht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekonnzeichnet, daß der Spülkanal innerhalb des.Bohrrohres (11) durch das Spülrohr (17) gebildet ist.

12. Vorrichte ? nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des Spülrohres ( 1) in dem vom Aushubmaterial durchfloaseneη Bohrrohr (11) zwischen den Bohrrohr-

BAD ü^C-JAL 90988 3/0176

'L 1286

achüsöGfc Zwischenstücke (12) Liitoteßon (19) uip^aaetut sind, in deren I,u..en (üO) Jac L julrolir vcr.^nkeri ist.

r . B ο h 1 e r ^ Patentbüro ι

■γη

909883/0176

BAD or_;:C:WA