DE1533644B2

DE1533644B2 - Verfahren und Vorrichtung zum annähernd waagerechten Durchbohren von Dämmen aus Erd- oder Gesteinsschichten

Info

Publication number: DE1533644B2
Application number: DE1533644A
Authority: DE
Inventors: Florian Kapfenberg Hasewend; Walter Kapfenberg Mayerhofer; Hubert Bruck Pichler
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: 1975-05-22
Also published as: GB1162293A; US3507342A; ES337386A1; FR1514489A; DE1533644A1; CS173551B2; DE1533644C3; AT284016B; CH464093A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum annähernd waagerechten Durchbohren von Dämmen aus Erdoder Gesteinsschichten mittels eines Schlagbohrwerkzeuges, insbesondere eines Gesteinsbohrhammers, bei dem der Aushub von einer Bohrkrone abgetragen und durch ein Bohrgestänge abgefördert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Herstellung horizontaler Kanäle in Dämmen und Geländeerhebungen war es bisher in der Regel nötig, bis zur Tiefe des jeweils herzustellenden Kanals einen Graben auszuheben, wobei die Wände entsprechend abgestützt werden mußten, um ein Einstürzen des Grabens zu verhindern. Denn das bekannte Verfahren, einen Kanal mit einem Bohrgerät herzustellen und die Wände des Bohrloches durch eine Materialverfestigung abzusichern, kann nur in jenen Erd- und Gesteinsschichten durchgeführt werden, die hinreichend fest sind, um ein Einstürzen des Kanals vor der nachträgli- 'f chen Verfestigung zu verhindern. Besonders schwierig ist es aber, Dämme zu durchbohren, in deren Erd- oder Steinschichten große Steine eingebettet sind, die im Zuge der Herstellung des Durchlasses durchbohrt werden müssen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung dafür zu schaffen, die es ermöglichen, beim Bohren in horizontaler Richtung, insbesondere durch Schotterschichten, z. B. bei Dammschüttungen, den aus Schotter bestehenden Aushub aus dem Bohrloch zu fördern. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Aushub durch die Schlagwirkung des Werkzeugs durch das Bohrgestänge aus dem Bohrloch gefördert und durch Öffnungen im Bohrgestänge an der Erdoberfläche ausgetragen wird. Hierfür eignet sich ein gut schlagender Bohrhammer mit einem Drehmotor, der beispielsweise entlang einer Kettenlafette vorrückend das rohrförmige Bohrgestänge mit der Bohrkrone in das Bohrloch vortreibt. Die Vorrichtung ^

zur Durchführung des Verfahrens, welche mit einem ** Schlagbohrwerkzeug, mindestens einem Bohrrohr und einer an dessen vorderem Ende über einen Hohlschaft angebrachten Bohrkrone versehen ist, kennzeichnet sich dadurch, daß an dem Hohlschaft den Aushub über Öffnungen in den Hohlschaft fördernde, schaufelartige Ansätze und an dem oberflächenseitigen Ende des Bohrrohres Öffnungen vorgesehen sind, durch welche der Aushub aus dem Bohrrohr austragbar ist.
/Der Gegenstand der Erfindung wird an Anführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Die

F i g. 1 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Stufenbohrkrone, die

Fig. la einen Schnitt durch diese Bohrkrone.der F i g. 1 nach I-I, die

F i g. 2 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Stufenbohrkrone und einem Spülkanal, die

F i g. 2a einen Schnitt durch den Schaft der Bohrkrone der F i g. 2 nach H-II, und die

F i g. 3 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einer Schlagbohrkrone 22, die als Kernbohrkrone ausgebildet ist.

Die Stufenbohrkrone besteht aus einer Vorbohrkrone 1 und einer Aufbohrkrone 2, deren Mantelfläche

eine Ringnut 3 besitzt, an die zwei Stege 4 anschließen, die die Stufenbohrkrone mit einem zylindrischen Hohlschaft 5 verbinden, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser der Stirnfläche der Aufbohrkrone 2 entspricht. Die Stege 4 sind mit schaufelartig nach außen gebogenen Ansätzen 6 versehen, welche den von den Bohrkronen 1 und 2 gelockerten Aushub infolge der Drehbewegung durch die Eintrittsöffnungen 7 in den im Bohrrohr 11 vorhandenen axialen Hohlraum 8 schaufeln. Am Mantel der Aufbohrkrone 2 ist ein Wulst 9 vorgesehen (dessen Durchmesser gleich groß oder sogar etwas größer als der Schneidendurchmesser der Aufbohrkrone 2 ist), um die Umlenkung des gelösten Aushubes in die Eintrittsöffnungen 7 zu erleichtern.

An das abgesetzte, mit einem Außengewinde versehene Ende des Hohlschaftes 5 ist ein Bohrrohr 11 angeschraubt, an das entsprechend dem Bohrfortschritt beliebig viele zusätzliche Bohrrohre 11 angeschlossen werden können. Zur Verbindung der Bohrrohre 11 untereinander ist an je einem Ende eines Bohrrohres 11 ein mit einem Außengewinde versehenes Zwischenstück 12 angeschweißt, an das ein zusätzliches Bohrrohr 11 angeschraubt werden kann. Das außerhalb des Bohrloches liegende Endrohr 13 weist Mantelöffnungen 14 auf, durch die das Aushubmaterial ins Freie abgesetzt wird. An dieses Endrohr 13 ist das Verbindungsstück 15 zur Bohrstange 16 angeschlossen, das die Bohrvorrichtung mit dem nicht dargestellten Drehmotor und der ebenfalls nicht dargestellten Schlageinrichtung verbindet.

Der Arbeitsvorgang mit dieser Bohrvorrichtung ist etwa folgender: Die Bohrvorrichtung wird von einem starken Motor um seine Längsachse in Drehung versetzt und erhält von der Schlageinrichtung fortlaufend in Achsenrichtung wirkende Schläge. Vornehmlich durch das Drehen, aber auch durch das Schlagen wird das Material an der Bohrlochsohle gelockert und abgehoben, gelangt zu den Eintrittsöffnungen 7 und wird von den schaufelartigen Ansätzen 6 in den Hohlraum 8 des Bohrrohres 11 geschaufelt. Infolge der axialen Schläge gelangt der Aushub nach Art der Förderbewegung auf Schüttelrutschen entgegen der Schlagrichtung' durch das dargestellte Bohrrohr 11 und in der Folge durch alle weiteren Bohrrohre 11 hindurch und wird nach Erreichen des Endrohres 13 aus den Mantelöffnungen 14 durch die Fliehkraft der drehenden Rohrbewegung ausgeschleudert. Die Bewegung des Aushubmaterials im Bohrrohr 11 wird durch die drehende Bewegung verstärkt, so daß der Materialauswurf auch bei feuchtem oder packendem Aushub störungsfrei erfolgt.

Die F i g. 2 zeigt ebenfalls eine Bohrvorrichtung mit einer Stufenbohrkrone wie die der Fig. 1, jedoch ist diese Vorrichtung zum Unterschied von der der F i g. 1 mit einem durch das Bohrrohr 11 wie auch durch die Bohrkronen 2 und 1 hindurchgehenden Spülkanal versehen. Zur Sicherung des Spülrohres 17 in dem vom Aushub durchwanderten Bohrrohr 11 sind zwischen den Bohrrohrschüssen Zwischenstücke 12 mit Stegen 19 eingesetzt, in deren Naben 20 das Spülrohr 17 verankert ist. Der Aushub durchwandert auch hier infolge der Schlagwirkung alle Bohrrohre 11 und wird durch die Öffnungen 23 des außerhalb des Bohrloches befindlichen Endrohres 21 ausgeschleudert. Bei dieser Anordnung wird die Entfernung des Aushubes von der Bohrsohle und dessen Förderung aus dem Bohrloch durch die Druckkraft des Spülmittels begünstigt.

Bei dem in F i g. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gleicht der Durchmesser des Bohrrohres 11 annähernd dem Schneidendurchmesser der an dieses angeschraubten Schlagbohrkrone 22, die als Kernbohrkrone ausgebildet ist. Das außerhalb des Bohrloches befindliche Endrohr 13 ist mit Mantelöffnungen 14 versehen, die zum Auswurf des Aushubes dienen. Mit der Schlagbohrkrone 22 wird aus den zu durchbohrenden Erd- oder Gesteinsschichten ein Ringspalt ausgeschnitten. Hierbei treten der verbleibende Kern sowie das Material des ausgeschnittenen Ringes in den Hohlraum der Schlagbohrkrone 22, durchwandern das Bohrrohr 11 und werden sodann durch die Mantelöffnungen 14 ins Freie ausgeschleudert.

Es hat sich gezeigt, daß sich das Kernmaterial beim Durchbohren lehmigen Erdreichs auch bei harten Gesteins- oder Schotterschichten durch die Rüttelbewegung, die infolge der Schläge verursacht wird, wie auch durch die Drehbewegung des Rohres, die der Kern am Bohrrohrende anscheinend zum Teil mitmacht, zerteilt, zumindest aber sein festes Gefüge verliert und aus den Mantelöffnungen 14 im Endrohr in Teilen ausfällt oder ausgeschleudert wird.

Bei Einschlüssen größerer Steine in der zu durchbohrenden Schicht konnten diese von der Schlagbohrkrone 2 bzw. 22 durchbohrt werden; wenngleich der Bohrfortschritt gegenüber dem Bohrfortschritt beim Durchbohren der Schotter- oder Erdschichten geringer war, so mußte doch das Verfahren wegen des Steineinschlusses nicht unterbrochen werden.

Mitunter kann es von Vorteil sein, mit den Bohrrohren ein Rohr in das Bohrloch einzuziehen, um nach dem Bohrvorgang ein Einstürzen der Bohrlochwand zu verhindern. Hierzu erhält die Schlagbohrkrone oder ein Bohrrohr einen Absatz, so daß über die dahinterliegenden Bohrrohre ein Rohr geschoben werden kann, das fortschreitend mit den Bohrrohren in das Bohrloch eindringt. Nach dem Durchbohren des Dammes verbleibt das Rohr im Bohrloch, während die Schlagbohrkrone mit den Bohrrohren an der Durchbruchstelle herausgezogen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum annähernd waagerechten Durchbohren von Dämmen aus Erd- oder Gesteinsschichten mittels eines Schlagbohrwerkzeuges, insbesondere eines Gesteinsbohrhammers, bei dem der Aushub von einer Bohrkrone abgetragen und durch ein Bohrgestänge abgefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Aushub durch die Schlagwirkung djes Werkzeugs durch das Bohrgestänge aus dem Bohrloch gefördert und durch Öffnungen im Bohrgestänge an der Erdoberfläche ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abförderung des Aushubs zusätzlich durch die Zuführung einer Spülflüssigkeit zum Bohrlochtiefsten hin unterstützt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlochwand beim Bohren über den gebohrten Durchmesser hinaus erweitert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Schlagbohrwerkzeug, mindestens einem Bohrrohr und einer an dessen vorderem Ende über einen Hohlschaft angebrachten Bohrkrone, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlschaft (5) den Aushub über Öffnungen (7) in den Hohlschaft (5) fördernde, schaufelartige Ansätze (6) und an dem oberflächenseitigen Ende des Bohrrohres (11) Öffnungen (14) vorgesehen sind, durch weiche der Aushub aus dem Bohrrohr (11) austragbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagbohrwerkzeug zusätzlich einen Drehmotor aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, mit einer Stufenbohrkrone dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlschaft (5) der Stufenbohrkrone eine Ringnut (3) mit einer anschließenden konischen Erweiterung etwa auf das Maß des größten Kronendurchmessers besitzt und der Schneidteil der Krone mit dem Hohlschaft (5) mittels Stegen (4) od. dgl. verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (4) die Ansätze (6) tragen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrrohr (11) in seinem Durchmesser etwa dem größten Durchmesser der Bohrkrone (1,2) angepaßt ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlschaft (5) oder das Bohrrohr (11), insbesondere der nächst den Verbindungsstegen (4) liegende Teil des Bohrrohres (11), mit einem Wulst (9) versehen ist, der zur Glättung der Bohrlochwand ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spülkanal durch das Bohrrohr (11) und die Bohrkrone (2,1) geführt ist.

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

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des Spülrohres (17) in dem vom Aushub durchflossenen Bohrrohr (11) zwischen einzelnen Bohrrohren (11) Zwischenstücke (12) mit Stegen (19) angeordnet sind, in deren Nuten (20) das Spülrohr (17) verankert ist.