DE19845159A1 - Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen Impuls - Google Patents
Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen ImpulsInfo
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Description
Eine wichtige Aufgabe bei der Lösung von grundbautechnischen und
bodenmechanischen Problemen, ist die Verdichtung von bindigem und nicht bindigem
Verdichtungsgut. Solche Problemstellungen sind sowohl bei künstlich als auch bei
natürlich abgelagerten Materialien, z. B. Böden auf Kippen, Halden, Böschungen,
Dämmen, Deponien sowie auf Baugrund für infrastrukturelle Einrichtungen und
Wasserwege anzutreffen. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist die Verdichtung
setzungsfließgefährdeter Kippen und Kippenböschungen im Bereich der ehemaligen
Braunkohlentagebaue in den neuen Bundesländern.
Zur Lösung der obengenannten Problemstellungen wurden in der Vergangenheit eine
Vielzahl von Möglichkeiten entwickelt, deren Anwendung vor allem von den
physikalischen Eigenschaften des Verdichtungsgutes wie Kornverteilung, Kornform,
Lagerungsdichte und Wassergehalt sowie den geomechanischen und hydrologischen
Randbedingungen des Gebietes und des Verdichtungsziels abhängt. In der Praxis
werden insbesondere die Verfahren Sprengverdichtung, Rütteldruck- bzw.
Rüttelstopfverdichtung und dynamische Intensivverdichtung angewandt.
Bei einer Sprengverdichtung wird eine Verbesserung der bodenmechanischen
Eigenschaften des gesättigten Lockergesteins durch die Zerstörung der lockeren
Kornstruktur und ihre Umordnung mit gleichzeitiger Verdichtung erreicht. Das Verfahren
wird im DD 286 724 A7, USA - 22 36 759, DE 44 46 008 A1, DE 195 15 084 C1 in
unterschiedlichen Ausführungen beschrieben.
Sprengverdichtung ist trotz vielfältiger Vorteile, vor allem aufgrund hoher Emissionen,
nur begrenzt möglich. Sprengerschütterungen beschränken den Einsatz dieses
Verfahren auf Gebiete, die in großer Entfernung zu Wohnbebauungen,
Versorgungsleitungen und zu sonstiger Infrastruktur liegen. Darüber hinaus ist das
Verfahren bei der Stabilisierung ufernaher Bereiche nur bedingt geeignet, da das Risiko
ungewollter Rutschungen hoch ist.
Bei der Rütteldruckverdichtung wird das anstehende Korngefüge durch eine
Rüttlersonde verdichtet. Der durch die Verdichtung entstehende Absenkungstrichter
wird von Erdbaugeräten verfüllt. Die Reichweite des Verfahrens ist auf einen sehr
engen Bereich beschränkt und bei größeren Verdichtungsgebieten besondere
aufwendig und kostenintensiv. Dieses Verfahren wird u. a. in DE 30 16 841 C2,
DE 44 09 008 A1, DE 32 05 099 C2, DE 31 05 611 C2 und DE 29 48 403 beschrieben.
Das mit sehr hohen Kosten verbundene Verfahren der Rütteldruckverdichtung findet
beispielsweise dort Anwendung, wo wegen hoher Sprengerschütterungen keine
Sprengverdichtung eingesetzt werden kann. Aber auch hierbei können ökologisch
sensible Abschnitte nicht ohne ständigen Eingriff stabilisiert werden. Die Zugänglichkeit
des Geländes muß gewährleistet sein. Sie wird häufig erst durch kosten intensive
Dammschüttungen mittels Transportlastwagen geschaffen. Sensible, stark
rutschungsgefährdete Abschnitte können nicht bearbeitet werden, da sich Gerät und
Personal während der Verdichtung und Sicherung sehr nahe an dem zu verdichtenden
Gelände befinden.
Bei der dynamischen Intensivverdichtung wird ein Gewicht wiederholt von einer
bestimmten Fallhöhe auf den zu verdichtenden Bereich abgeworfen. Dieses Verfahren
ist u. a. aus DE 23 51 713 C2 bekannt. Die horizontale und vor allem die vertikale
Reichweite des Verfahrens ist begrenzt, so daß mächtige Bereiche nicht durchgehend
verdichtet werden können. Aufgrund des notwendigen hohen Einsatzgewichtes - Ge
räte und Fallgewicht - sowie die Art der Initialwirkung ist das Verfahren für
Verdichtungen sicherheitlich sensibler Gebiete, z. B. ufernahe Abschnitte, ungeeignet.
Darüber hinaus ist das Verfahren stets mit einer völligen Zerstörung der Fauna und
Flora an der Oberfläche verbunden.
Eine weitere Aufgabenstellung ergibt sich bei der Auflockerung des verfestigten
bindigen und nichtbindigen Gutes. Ein aktuelles Beispiel hierfür sind Problemstellungen
bei der Naßgewinnung von Sand und Kies, sowie dem sprengstofflosen Abbau bzw.
Abbruch von festen natürlich gewachsenen oder künstlich hergestellten Materialien im
Bauwesen und Bergbau.
Die Kohäsion des bindigen Bodens bedingt einen relativ großen Grabwiderstand und
daraus resultierenden Schwierigkeiten bei der Naßbaggerei.
Ein zusätzliches Hindernis bei der Naßgewinnung tritt auf, wenn Sand- und Kiesablage
rungen aufgrund geochemischer Prozesse eine Verfestigung aufweisen. Dieser als
Kornverkittung bekannte Effekt ist beispielsweise bei Kalkablagerungen zwischen
Einzelkörnern zu beobachten. Das Korngefüge kann in solchen Fällen nicht mehr als
locker definiert werden.
Gewinnungsgeräte, die eine lockere Struktur des Bodens voraussetzen, d. h. Geräte,
bei denen eher eine Haufwerksaufnahme als eine Gewinnung im eigentlichen Sinne
erfolgt, sind daher sowohl beim Vorhandensein von bindigen Ablagerungen als auch
bei Kornverkittungen ungeeignet. Bei der Naßgewinnung solcher Lagerstätten eignen
sich Gewinnungsgeräte, die über Vorrichtungen zum Lösen von verfestigten
Zwischenmitteln verfügen. Bei aktiven Naßbaggerbetrieben mit bereits getätigten
Investitionen für bedingt geeignete Gewinnungsgeräte wird der Einsatz eines neuen,
den Verhältnissen angepaßten Gerätes, aus wirtschaftlichen Gründen nicht immer
möglich sein. Häufig müssen bei dem Wechsel des Gewinnungsgerätes die
Betriebsmittelkombinationen geändert bzw. ergänzt werden.
Auch die nachträgliche Restauskiesung von Lagerstättenteilen, die wegen
ungeeigneter Gewinnungsgeräte in der Vergangenheit unvollständig abgebaut wurden,
kann aufgrund ähnlicher wirtschaftlicher Überlegungen als unrentabel angesehen
werden.
Eine Möglichkeit zur vollständigen Gewinnung erwähnter Lagerstättenarten unter
Beibehaltung der vorhandenen Gewinnungs- und Transporteinrichtungen besteht in der
Entwicklung eines flexiblen, wirtschaftlichen und umweltschonenden Verfahrens zur
Auflockerung verfestigter Schichten. Das gleiche gilt für den Abbau bzw. Abbruch von
festen Materialien in den Fällen, in denen aus Umweltschutz- und Ioder
Sicherheitsgründen kein Sprengstoff zum Einsatz kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein in ökologischer wie sicherheitlicher Hinsicht
schonendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdichtung sowie Auflockerung von
bindigem und nicht bindigem Gut zu schaffen, die es ermöglicht, ferngesteuert Ener
gie - in Form von hydraulischem Impuls - dosierbar und zyklisch in situ zur Verdichtung
oder Auflockerung freizusetzen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die notwendige Verdichtungs- bzw.
Auflockerungsenergie dem zu verdichtenden bzw. aufzulockernden Gut infolge eines
hydraulischen Impulses in situ dosiert, ferngesteuert und zyklisch zugeführt wird.
Der Impuls wird dadurch erzeugt, daß eine definierte Menge Flüssigkeit oder ein
Flüssigkeit-Feststoffgemisch in dem zu verdichtenden oder aufzulockernden Gut in situ
und ferngesteuert schlagartig beschleunigt wird.
Die Masse der rasch beschleunigten Flüssigkeit bzw. des Flüssigkeit-Fest
stoffgemisches übt einen Stoß bzw. Impuls auf die Umgebung aus. Als Folge der
Geschwindigkeitsänderung bilden sich darüberhinaus Kavitationsblasen, welche
aufgrund der Druckänderungen schlagartig kollabieren. Es entstehen Druckstöße,
welche Schlägen sehr hohen Energiegehaltes entsprechen. Die Impulswirkung durch
anfängliche Beschleunigung sowie die nachträglichen Stöße der
Kavitationserscheinungen führen zu Belastungen des Materials, so daß bei lockerem
Gut durch Stoß und Scherwirkungen eine Kornumlagerung mit anschließender Verdich
tung bewirkt wird. Die gleichen Effekte führen bei festem Gut zur Auflockerung. Die
Einleitung ferngesteuerter und zyklischer Impulse bewirkt zyklische Stöße und
Scherungen, wodurch die Effektivität der Verdichtung bzw. Auflockerung steigt. Die
Kombination mehrerer Impulsgeber bzw. Impulse gleicher oder unterschiedlicher
Größe und die Variation der Impulszeitpunkte ("Zündzeitpunkt") kennzeichnen weitere
Merkmale des Verfahrens.
Die Umsetzung der vorgeschlagenen Lösung erfolgt durch eine Vorrichtung bestehend
aus
- - einem oder mehreren Impulsgebern
- - Versorgungsleitungen
- - einer Ausrüstung zum Einbringen des Impulsgebers in situ bzw. Einleitung des Impulses in situ
Die Einbringung des Impulsgebers oder Teilen davon in situ wird je nach
Aufgabenstellung wie folgt vorgenommen:
- - durch gesteuerte oder ungesteuerte vertikale, schräge oder horizontale Bohrungen oder deren Kombination
- - durch Sondierungen (z. B. Druck-, Schlag- und Rüttelsondierungen) beliebiger Richtung und Orientierung
- - durch mit Meißeln versehene hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Hämmer.
Als Impulsgeber wird in einer bevorzugten Ausführung ein in der sprengstofflosen
Seismik eingesetztes Gerät "Watergun" eingesetzt (Fig. 1a, Teilabbildungen A-C). Es
ermöglicht, in einer Druckkammer (3) gespeichertes Gas ferngesteuert zu entspannen.
Die gespeicherte Energie des Gases setzt einen Kolben (5) in Bewegung, wodurch die
sich in einer nachgeschalteten Zylinderkammer (4) befindende Flüssigkeit oder das
Flüssigkeits-Feststoffgemisch in Beschleunigung versetzt wird. Die Austrittsöffnung
(bzw. -öffnungen) kann sowohl axial als auch radial angeordnet sein (Fig. 1a und 1b).
Die Versorgung des Impulsgebers mit Gas (1), Strom (2) und Flüssigkeit bzw.
Flüssigkeit-Feststoffgemisch erfolgt in situ, so daß zyklische Impulseinleitungen ohne
den Ausbau des Impulsgebers möglich sind. Die Regulierung der Impulshöhe kann in
situ über die Änderung des Gasdruckes vorgenommen werden.
In den Fällen wo ein Zufließen des notwendigen hydraulischen Mediums nicht möglich
und/oder nicht gewünscht ist, kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
durch Leitungen und Ventilvorrichtungen das Befüllen der Hydraulikkammer
ferngesteuert durch "Fremd"-Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Feststoffgemische erfolgen. In
solchen Fällen wird der letztere Abschnitt der Hydraulikkammer so gestaltet, daß diese
während der Beschleunigung des hydraulischen Mediums infolge der Druckwirkung
offen bleibt, während sie nach der Impulseinleitung elastisch so zusammenfällt bzw.
einschnürt, daß kein Material und Flüssigkeit dem zu verdichtenden bzw.
aufzulockernden Bereich zufließen kann (Fig. 1c Teilabbildungen A-C).
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die hydraulische
Impulseinleitung durch die Überwindung des Berstdruckes einer Scheibe infolge der
Druckerhöhung einer Flüssigkeit bzw. eines Flüssigkeits-Feststoffgemisches erreicht.
Auch hierbei sind Kombinationen mehrerer Impulsgeber gleicher oder unterschiedlicher
Impulsgrößen und Zündzeitpunkte möglich.
Der hydraulische Impuls und der damit einhergehende Kavitationsstoß bilden ideale
Voraussetzungen für die Verdichtung bzw. Auflockerung von Materialien, vor allem in
ökologisch und sicherheitlich sensiblen Aufgabengebieten. Nachstehend sind die
Vorteile des Verfahrens aufgeführt:
- - Das Verfahren und die Vorrichtung können für Verdichtung, Auflockerung sowie Abbau und Abbruch genutzt werden.
- - In Bereichen, in denen kein Sprengstoff eingesetzt werden kann, ist seine Substitution möglich.
- - Die Energie (Impulse) kann dosiert in Abhängigkeit der vorherrschenden Randbe dingungen dem System zugeführt werden.
- - Zyklische Impulse sind möglich. Die Effektivität der Verdichtung oder Auflockerung steigt.
- - Bei Energieeinleitungen (Impulseinleitungen) kann das Bohrloch bzw. die Sondierstrecke weiter genutzt werden. Das gilt auch bei der Einleitung zyklischer Impulse.
- - Die Impulseinleitungen können sowohl beim Niederbringen der Bohrungen oder Sondierungen als auch nach deren Beendigung während des Zurückziehens der Gestänge durchgeführt werden. Dieser Vorteil gilt auch beim Einsatz des Meißels in Kombination mit dem Hammer.
- - Die Versorgung des Impulsgebers mit unter Druck stehendem Gas, Strom und Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Feststoffgemisch erfolgt in situ und ferngesteuert, d. h. sowohl bei Einzelimpuls als auch bei zyklischem Impuls braucht der Impulsgeber nicht ausgebaut zu werden.
- - Die Höhe des Impulses bzw. die Energiemenge je "Schuß" kann ferngesteuert in situ über die Änderung des Gasdruckes, ohne Änderung des Impulsgebers bzw. seines Ausbaus erfolgen.
- - Die Kombination mehrerer Impulsgeber gleicher oder unterschiedlicher Größe ist möglich.
- - Die Anordnung mehrerer Impulsgeber z. B. in Reihe oder parallel ist möglich, wobei bei Anordnung in Reihe der Abstand der Impulsgeber zueinander frei verschiebbar ist.
- - Das Verfahren ist unabhängig von der Art der Einbringung des Impulsgebers. Bohrungen, Sondierungen und sonstige Eindringwerkzeuge wie Meißel sind möglich.
- - Der Impulsgeber kann auch in einem bereits fertiggestellten Zugang, z. B. vorher erstellte Bohrung, zum Einsatz kommen.
- - Der Impulsgeber kann in Bohr- oder Sondierungsvorrichtungen sowie Meißel integriert werden oder Teil davon sein. Er kann aber ebenfalls unabhängig hiervon mit anderen Vorrichtungen z. B. zug- und/oder druckfeste Leitungen zum Einsatz kommen.
- - Die für die Impulseinleitung notwendige Hydraulik kann sowohl aus einer Flüssigkeit z. B. Grundwasser, Brauchwasser, Oberflächenwasser als auch aus einem Flüssigkeits-Feststoffgemisch z. B. Spülung bestehen.
- - Die infolge der Impulseinleitung auftretenden Erschütterungen und Lärmemissionen sind vergleichsweise vernachlässigbar gering.
- - Es entstehen keine umweltbelastenden Gase, da das System z. B. mit Druckluft arbeiten kann.
- - Das Verfahren ist auch für größere Tiefen einsetzbar.
- - Das Verfahren kann sowohl auf dem Festland als auch auf dem Wasser durchgeführt werden.
- - Die Dosierbarkeit der Impulsgröße in situ ermöglicht den Einsatz des Verfahrens in sicherheitlich sensiblen Bereichen.
- - Die Kombination des Verfahrens mit gesteuerten Schräg- und/oder Horizontalbohrungen bzw. Sondierungen ermöglicht die Bearbeitung von sonst unzugänglichen Bereichen wie Inseln oder ufernahen Gebieten.
- - Insbesondere durch die Kombination des Verfahrens mit gesteuerten Schräg-und/oder Horizontalbohrungen bzw. Sondierungen kann sich das Gerät und die Ausrüstung im Falle einer Sackung bzw. Rutschungsgefahr stets in -einem sicheren Gebiet befinden.
- - Bei der Kombination des Verfahrens mit gesteuerten Schräg- und/oder Horizontalbohrungen bzw. Sondierungen können ökologisch sensible Gebiete weitestgehend schonend bearbeitet werden.
- - Die Zielkonflikte zwischen Ökologie, Ökonomie und Sicherheit werden verringert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher beschrieben:
Fig. 1(a,b,c,) Ausführungsformen des Impulsgebers
Fig. 2 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit der
gesteuerten Horizontalbohrtechnik (Alternative 1)
Fig. 3 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit der
gesteuerten Horizontalbohrtechnik (Alternative 2)
Fig. 4 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit der
gesteuerten Horizontalbohrtechnik (Alternative 3)
Fig. 5 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit der ge
steuerten Horizontalbohrtechnik (Alternative 4)
Fig. 6 Schematische Darstellung beim Einsatz von mehreren Impulsgeber
dargestellt am Beispiel des Verfahrens in Kombination mit der gesteuerten
Horizontalbohrung
Fig. 7 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit der
gesteuerten Horizontalbohrtechnik (Alternative 5)
Fig. 8 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit
Schrägbohrungen
Fig. 9 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens in Kombination mit Vertikal
bohrungen
Fig. 10 Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens im Untergrund eines
Gewässers in Kombination mit der gesteuerten Horizontalbohrtechnik
Fig. 11(a,b) Vorgehensweise bei Einsatz des Verfahrens im Untergrund eines
Gewässers in Kombination mit der Vertikalbohrtechnik
Bei der Kombination des Verfahrens mit gesteuerten Horizontalbohrungen wird
zwischen Bohrungen mit Austrittspunkt und Bohrungen ohne Austrittspunkt
unterschieden.
In der Graphik nach Fig. 2, Teilabbildungen A-D, wird zunächst mit dem Bohrgerät
(1) eine Horizontalbohrung mit Austritt erstellt (A). Anschließend wird beim
Zurückziehen der Gestänge (2) eine zugfeste Leitung z. B. "Coil Tubing" (3) in die
Bohrung eingezogen (B). Mit Austritt der Leitung an der Maschinen-Seite "Rig-site" wird
der Impulsgeber (4) an die Leitung angeschlossen (C).
In dieser Leitung können sämtliche für den Impuls notwendigen Versorgungsleitun
gen - wie Gas, Strom und evtl. Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Feststoffgemisch integriert
werden.
Das Gas z. B. Druckluft wird dem Kompressor und/oder dem Druckspeicher (5)
entnommen und gelangt über die Leitung zum Impulsgeber. Der Impulsgeber wird nun
durch Zurückziehen der Leitung z. B. Aufwickeln mittels einer Winde (6) in die Bohrung
eingezogen.
Die Versorgung des Impulsgebers mittels erforderlicher Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Fest
stoffgemisch erfolgt entweder durch die im Bohrloch und/oder seiner Umgebung
befindliche Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Feststoffgemisch oder über eine separate
Leitung, welche wie beschrieben in das Bohrloch eingezogen und mit dem Impulsgeber
verbunden wird. Die elektrische Fernsteuerung ermöglicht die schlagartige Betätigung
des Magnetventils des Impulsgebers und damit die Entspannung des Gases, so daß
hierdurch die Flüssigkeit bzw. Flüssigkeits-Feststoffmenge, welche sich in der zweiten
Kammer des Impulsgebers befindet, beschleunigt wird. Der Impuls und die damit
einhergehende Kavitation wird somit eingeleitet. Durch die "in situ"-Versorgung des
Impulsgebers wird die Möglichkeit weiterer ferngesteuerter Impulse geschaffen. Die
Impulse können sowohl während des Zurückziehens der Leitung als auch im Stillstand
abgegeben werden (D). Der Einbau mehrerer Impulsgeber ist möglich.
In einer weiteren Ausführung (Alternative 2) nach Fig. 3, Teilabbildungen A-D,
werden nach Beendigung des Bohrvorganges (A) beim Zurückziehen der
Bohrgestänge (2) der Impulsgeber (4) und daran angeschlossene
Versorgungsleitungen (3) in das Bohrloch eingezogen (B). Hierbei können sowohl
während des Ziehvorganges als auch bei Stillstand Einzelimpulse oder zyklische
Impulse ausgelöst werden (C). Die Versorgung des Impulsgebers erfolgt ähnlich der
Variante 1. Nach dem Ausbau der Bohrgestänge wird der Impulsgeber bzw. die
Impulsgeber von der Leitung getrennt. Die Leitung wird zurückgezogen (D). Der Einbau
mehrerer Impulsgeber ist möglich.
In der Ausführung nach Fig. 4, Teilabbildungen A-C, wird nach Beendigung des
Bohrvorganges der Impulsgeber (4) an das Bohrgestänge (2) angeschlossen (A). Das
Gestänge dient als Führung für die Versorgungsleitungen. Anschließend wird das
Bohrgestänge (2) zurückgezogen. Es können sowohl während des Ziehvorganges als
auch im Stillstand Einzelimpulse oder zyklische Impulse ausgelöst werden (B). Nach
Ausbau der letzten Gestängeteile wird der Impulsgeber ausgebaut (C). Die Versorgung
des Impulsgebers erfolgt gemäß Alternative 1 bzw. 2. Der Einbau von mehreren
Impulsgebern ist möglich.
In der Ausführung nach Fig. 5, Teilabbildungen A und B, wird die Vorgehensweise in
den Fällen dargestellt, bei denen die Impulseinleitung über mehrere Ebenen erfolgen
soll. Diese Arbeitsweise kann sowohl von einem Gerät in mehreren Arbeitsschritten als
auch von mehreren Geräten die gleichzeitig arbeiten erfolgen. Diese Vorgehensweise
ist bei allen aufgeführten Alternativen möglich.
Fig. 6 verdeutlicht exemplarisch die Möglichkeit der Kombination mehrerer
Impulsgeber hintereinander, wobei Abstand und Zündzeitpunkt frei wählbar sind.
Fig. 7 verdeutlicht die Ausführung des Verfahrens in Kombination zur gesteuerten
Horizontalbohrungen ohne Austrittspunkt. Nach Beendigung des Bohrvorgangs wird
das Gestänge (2) aus der Bohrung zurückgezogen. Anschließend wird der
Impulsgeber (4) in das Bohrloch eingeführt. Diese Aufgabe kann mittels Bohrgestänge
(2) erfolgen. Nachdem der Impulsgeber seine Position im Bohrloch erreicht hat, werden
beim Zurückziehen Impulse ausgelöst. Die Impulse können auch hier sowohl während
des Ziehvorganges als auch im Stillstand erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, durch
Integration des Impulsgebers im Bohrgestänge die Impulse auch während des
Bohrvorganges auszulösen. Der Einbau von mehreren Impulsgebern ist möglich.
Fig. 8 zeigt die Ausführung des Verfahrene in Kombination mit schrägen Bohrungen.
Sie sind ähnlich der gesteuerten Horizontalbohrungen ohne Austrittspunkt, wobei in
diesem Fall die Bohrung in der Hauptsache schräg bzw. diagonal verläuft. Auch hierbei
können die Impulse beim Bohrvorgang bzw. nach dessen Beendigung beim
Zurückziehen der Gestänge abgegeben werden.
Fig. 9 verdeutlicht die Ausführung des Verfahrens in Kombination mit vertikalen
Bohrungen. Die Bohrvorrichtung wird in der dargestellten Ausführung aus
Sicherheitsgründen z. B. bei Rutschung bzw. Sackungsgefahr an einen Kran (1) mit
Ausleger montiert. Der Impulsgeber (4) kann im Bohrstrang (2) integriert werden, so
daß während des Bohrvorganges oder nach Beendigung des Bohrvorganges beim
Zurückziehen des Bohrgestänges Impulse ausgelöst werden können. Die
Impulseinleitungen können einzeln oder zyklisch erfolgen. Sie können sowohl während
des Bohr- bzw. Ziehvorganges als auch im Stillstand ausgelöst werden. Die
Impulseinleitung kann ebenfalls in einem vorher erstellten Bohrloch durchgeführt
werden. Der Einbau von mehreren Impulsgebern ist in allen Varianten möglich.
Fig. 10 zeigt exemplarisch die Möglichkeit der Auflockerung bzw. Verdichtung eines
Abschnittes unterhalb eines Gewässers, z. B. ein See, durch Kombination des
Verfahrens mit gesteuerter Horizontalbohrung gemäß Alternative 2. Das Bohrgerät (1)
wird auf dem Festland installiert. Nach Beendigung des Bohrvorganges wird der
Impulsgeber (4) in die Bohrung eingezogen, wobei ferngesteuert Impulse ausgelöst
werden. Die Bohrarbeit sowie Einbringungsart und -einbau des Impulsgebers können
ebenso wie die Varianten 1, 3, 4 und 5 erfolgen.
Fig. 11a und 11b zeigen exemplarisch die Möglichkeit des Verfahrenseinsatzes auf
einem Gewässer in Kombination mit vertikaler Bohrung. Mittels eines Bohrgerätes (1),
welches auf einem schwimmenden Träger (10) montiert ist, werden Bohrungen am
Gewässergrund (7) niedergebracht. Der Impulsgeber (4) kann Teile des Bohrstranges
(2) bilden, so daß während des Bohrens bzw. beim Zurückziehen des Bohrstranges
Impulse ausgelöst werden können. Es ist ebenso möglich, den Impulsgeber (4) nach
Beendigung einer Bohrung in diese einzuführen. Die Versorgung des Impulsgebers
erfolgt über eine am Trägergerät installierte Vorrichtung (5).
Claims (11)
1. Verfahren und Anlage zur Verdichtung bzw. Auflockerung von bindigem und
nichtbindigem Gut sowie Abbau und Abbruch von festen Materialien mittels
hydraulischem Impuls dadurch gekennzeichnet, daß die notwendige
Verdichtungs- bzw. Auflockerungsenergie in Form des hydraulischen Impulses
und damit einhergehender Kavitation in situ durch eines oder mehrerer
Impulsgeber dem System als einzelne- oder zyklische Impulse dosierbar und
ferngesteuert zugeführt werden, wobei für die Einbringung sowohl gesteuerte als
auch ungesteuerte horizontale, schräge oder vertikale Bohrungen sowie deren
Kombination und/oder Sondierungen oder Hämmer genutzt werden.
2. Verfahren und Verrichtung nach einem der obengenannten Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß der bzw. die Impulsgeber sich außerhalb, teilweise
außerhalb, innerhalb, teilweise innerhalb oder unterhalb des zu bearbeitenden
Bereichs sich befinden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber bzw.
die Impulsgeber mittels Bohr- oder Sondiergestänge, Meißel sowie andere
Verbindungsformen in das System eingeführt werden, wobei die Impulseinleitung
beim Einführ- oder Ziehvorgang entweder während des Vorganges oder beim
Anhalten des Vorganges erfolgt.
4. Verfahren nach einem der obengenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet,
daß der bzw. die Impulsgeber in Bohr- oder Sondiergestänge sowie Meißel
integriert werden oder Teil von diesem darstellen.
5. Verfahren und Vorrichtung nach einer der obengenannten Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Impulsgeber in beliebiger Größe, Reihenfolge,
Anordnung und Abstand zueinander eingebaut und in unterschiedlicher
Zeitkombination manuell oder elektronisch ferngesteuert aktiviert und geladen
werden.
6. Verfahren nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl Flüssigkeiten als auch Flüssigkeit-Feststoffgemische zur Erzeugung
des Impulses genutzt werden, wobei die zur Erzeugung des Impulses und der
damit einhergehenden Kavitation erforderliche Energie in unter hohem Druck
stehendem Gas oder Flüssigkeit bzw. Flüssigkeit-Feststoffgemisch gespeichert
wird.
7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die erforderliche Flüssigkeit bzw. das Flüssigkeits-Feststoffgemisch aus dem
Bohrloch und/oder aus dem zu bearbeitenden Bereich und seiner Umgebung
oder durch Fremdzufuhr bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es unabhängig von dem Feuchtigkeitsgehalt bzw. der Wassersättigung des
zu bearbeitenden Gebietes durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgeber über Radial- und/oder axiale Austrittsöffnungen verfügt,
wobei die Anzahl der Öffnungen variabel sind.
10. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgeber zur Vermeidung von Zutritt von Flüssigkeit, Feststoff oder
Flüssigkeits-Feststoffgemisch aus der Umgebung so gestaltet ist, daß die
Öffnungen nach Einleitung der Impulse verschlossen werden.
11. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgeber über einen bereits vorhandenen Zugang z. B. Bohrung in
dem zu bearbeitenden Bereich eingeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998145159 DE19845159A1 (de) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen Impuls |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998145159 DE19845159A1 (de) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen Impuls |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19845159A1 true DE19845159A1 (de) | 2000-04-06 |
Family
ID=7883009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998145159 Withdrawn DE19845159A1 (de) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen Impuls |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19845159A1 (de) |
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1998
- 1998-10-01 DE DE1998145159 patent/DE19845159A1/de not_active Withdrawn
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