DE19845159A1 - Verfahren und Anlage für die Verdichtung oder Auflockerung von bindigem und nichtbindigem Gut (z. B. Lockergestein) durch hydraulischen Impuls - Google Patents

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

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.