-
Die Erfindung betrifft einen Bohrlochverschluß für
-
Bohrlöcher, insbesondere des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, die
zum Zwecke der Gebirgsverfestigung oder der Gasabsaugung ins Gestein getrieben und
mit Kleb- und Quellstoffen verfüllt oder mit einer Absaugleitung ver bunden werden.
-
Derartige Bohrlochverschlüsse werden im untertägigen Berg- und Tunnelbau
im Rahmen von Gebirgsverfestigungsmaßnahmen eingesetzt, um das Bohrloch insbesondere
unter Druck vefüllen zu können. Dabei wird durch den Bohrlochverschluß hindurch
Quell- oder Klebstoff mit hohem Druck in das Bohrloch gepreßt, wobei nach Ausfüllung
des Bohrloches selbst der Quell- und Klebstoff durch die bestehenden Risse in das
Gebirge eindringt und dann die einzelnen eventuell bereits aufgeblätterten oder
gelockerten Gebirgsschichten wieder miteinander verbindet. Bohrlochverschlüsse werden
darüberhinaus eingesetzt, um Rohre der Gasabsaugung gegenüber dem umliegenden Gebirge
abzudichten, um so daß im Bohrloch gegebenenfalls anstehende Grubengas sicher und
gleichmäßig abzusaugen. Bohrlochverschlüsse können auch eingesetzt werden, um hergestellte
Bohrlöcher für eine gewisse Zeit gegenüber dem Streckenquerschnitt abzudichten.
-
Nachteilig bei den bekannten Bohrlochverschlüssen ist,daß sie in
der Regel aus mehreren Elementen bestehen, die nacheinander eingebracht werden müssen.
Entsprechende Bohrlochverschlüsse sind aus der DE-GM 81 21 o85 bekannt. Hierbei
ist es notwendig, den aus Einzelteilen bestehenden Bohrlochverschluß im Bohrloch
zu verspannen. Dieses Verspannen wird in der Regel durch drehende Teile erreicht
, wobei eine neben dem Füllschlauch notwendige Verbindung zum Bohrlochmund vorhanden
sein muß. Daher ist es häufig schwierig, den Bohrlochverschluß an einer günstigen
Stelle zu positionieren
und so beispielsweise nur bestimmte Schichtenbereiche
zu verkleben bzw. zu verfestigen. Hierzu ist auch bereits vorgeschlagen worden,
Bohrlochverschlüsse zu verwenden, die über die Länge des Bohrloches gesehen an mehreren
Stellen verspannt werden können, so daß unterschiedliche Kammern gebildet werden.
Bei derartigen Bohrlochverschlüssen ist besonders nachteilig, daß sie einen hohen
Herstellungsaufwand erfordern und daher nur für Spezialaufgaben einsetzbar sind.
Eine Anpassung an sich ändernde Gegebenheiten ist bei allen bekannten Bohrlochverschlüssen
praktisch nicht möglich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leicht einbringbaren
und zu handhabenden Bohrlochverschluß zu schaffen, der den jeweiligen Gegebenheiten
anpaßbar ist.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bohrlochverschluß
von einem aufblasbaren Hohlkörper gebildet ist, dem ein Füllventil und auf der gegenüberliegenden,
im eingeführten Zustand dem Bohrlochtiefsten zugewendeten Seite ein oder mehrere
Uberdruckauslaßventile zugeordnet sind.
-
Ein derartiger aus einem aufblasbaren Hohlkörper bestehender Bohrlochverschluß
kann in vorteilhafter Weise zusammen mit dem Füllrohr oder Füllschlauch in das Bohrloch
eingeschoben und an der nach den Bohrergebnissen optimalen Stelle positioniert werden.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, das Füllrohr oder den Füllschlauch entsprechend
weit einzuführen und dann mit dem Füllen zu beginnen. Durch das Einfüllen des Quell-
oder Klebstoffes wird der Hohlkörper zunächst aufgeblasen und verspannt sich dabei
automatisch gegen die Bohrlochwandung und schließt diese gegenüber dem Streckenquerschnitt
wirksam und dicht ab. Erst wenn ein das Abdichten gewährleistender Uberdruck
erreicht
ist, öffnet das dem Bohrlochtiefsten zugewandte Überdruckauslaßventil und gibt Quell-
und Klebstoff mit dem entsprechenden Druck in das freie Bohrloch ab. Da die eingesetzten
Kleb- und Quellstoffe mit einer vorgegebenen Verzögerung aushärten, ist sichergestellt,
daß der Blähbalg bzw. der aufblasbare Hohlkörper seine Funktion voll erfüllt, bevor
die in ihm verbleibenden Quell- oder Klebstoffe aushärten. Dann braucht lediglich
die Verbindung zwischen Bohrlochverschluß und Füllrohr oder Schlauch gelöst zu werden,um
anschließend das nächste Bohrloch zu verfüllen, zu verkleben oder falls notwendig
auch an die Absaugleitung anzuschließen. Hierzu ist allerdings eine Änderung des
Hohlkörpers bzw. Bohrlochverschlusses insofern notwendig, als er über beispielsweise
Druckluft aufblasbar ausgebildet ist und das Überdruckauslaßventil als Sicherheitsventil
ausgebildet ist, um ein Zerplatzen des Hohlkörpers zu verhindern. Ein Absaugrohr
mit entsprechenden Sicherheitsventilen wird in den Hohlkörper integriert und erst
bei Anschluß der Absaugleitung aktiviert.
-
Um das Lösen des Füllrohres nach abgeschlossenem Verfestigungsvorgang
zu erleichtern, ist dem Füllventil ein Revolververschluß zugeordnet. Dieser Revolververschluß
kann beispielsweise durch eine Handzugleitung oder aber auch durch Ruck geöffnet
werden, wodurch die Verbindung zwischen Füllrohr und Hohlkörper gelöst ist.
-
Insbesondere bei Einsatz von Zweikomponentenklebern ist es von Vorteil,
dem Füllventil eine Mischvorrichtung zu- oder nachzuordnen. Diese Mischvorrichtung
kann auch bei Einkomponentenmaterialien eingesetzt werden, wobei sie dann die Aufgabe
hat, das in den Hohlkörper einströmende Material möglichst zu vergleichmäßigen.
-
Das Einführen des aufblasbaren Hohlkörpers in das Bohrloch,
das
unter Umständen ja nicht immer eine vollständig glatte Wandung aufweist, wird erfindungsgemäß
dadurch sichergestellt, daß der Hohlkörper in einer aus Hartkunststoff bestehenden
Halbschale gelagert ist. Diese Halbschale sorgt dafür, daß der Hohlkörper beim Einführen
über das Füllrohr an der Bohrlochwandung entlanggleitet um so unbeschädigt die vorgesehene
Position zu erreichen. Ein absolut dichtes Anliegen des Hohlkörpers an der Bohrlochwandung
wird dabei sichergestellt, indem die Halbschale aus einander teilweise überlappenden
Teilen besteht, wobei die Uberlappung in Längsrichtung etwa mittig angeordnet ist.
Beim Befüllen des Hohlkörpers mit Klebstoff wird der Hohlkörper gleichzeitig gelenkt,
so daß die beiden überlappenden Teile sich auseinanderbewegen und mittig ein Bereich
freigelegt wird, in dem der Hohlkörper unmittelbar an der Bohrlochwandung zum Anliegen
kommt.
-
Ein gleichmäßiges Auseinanderbewegen der beiden Teile der Halbschale
wird erfindungsgemäß dadurch sichergestellt, daß die beiden Teile der Halbschale
mit dem Füllventil bzw. Uberdruckauslaßventil verbunden sind. Dadurch wird es gleichzeitig
möglich, diese beiden für die Funktionen des Bohrlochverschlusses wichtigen Einzelteile
sicher anzuordnen und vor Beschädigungen während des Transportes und des Einschiebens
in das Bohrloch zu sichern.
-
In besonders gebrächem Gebirge wird es von Vorteil sein, gemäß einer
weiteren Ausbildung der Erfindung den Hohlkörper mit einem aus Hartkunststoff bestehenden
Mantel zu versehen, der einen geringeren Durchmesser als das Bohrloch aufweist und
quer zur Längsachse geteilt ausgebildet ist. Auch bei einem solchen den Hohlkörper
insgesamt umgebenden Mantel ist ein dichter Abschluß dadurch gewährleistet, daß
die beiden Teile des Mantels beim Befüllen bzw. Aufblasen des Hohlkörpers sich auseinanderbewegen
und einen
Bereich freigeben, in dem der Hohlkörper unmittelbar an
der Bohrlochwandung anliegt. Dieser Effekt kann noch dadurch erhöht werden, daß
der Hohlkörper als Faltenbalg ausgebildet ist, der sich beim Befüllen glättet und
so die beiden Teile des Mantels besonders weit auseinanderbringt.
-
Bei Einsatz von verlorenen Bohrstangen oder andererseits auch beim
Absaugen von Grubengas ist es von Nachteil, daß ein eventuell eingesetzter Bohrlochverschluß
sowohl gegenüber der eingesetzten Stange bzw. dem eingesetzten Rohr als auch der
Bohrlochwandung dicht abschließen muß. Dieses Problem tritt insbesondere auch bei
den in neuerer Zeit eingesetzten verlorenen Bohrstangen auf, die sich zwar im Bohrloch
festsetzen, unter Umständen aber über die Länge des Bohrloches gesehen nur an einzelnen
Stellen. Um ein möglichst dichtes Anschließen dieser verlorenen Bohrstangen, die
beispielsweise in Form eines Muniereisens bekannt geworden sind, wird erfindflngsgemäß
vorgeschlagen, daß der Hohlkörper manchettenartig mit Innen- und Außenschlauch sowie
endseitig angeordneten Füllventil und Überdruckauslaßventil ausgebildet ist. Wird
ein derartiger Hohlkörper zum Absaugen von Grubengas eingesetzt, so kann beispielsweise
das Uberdruckauslaßventil wiederum als Sicherheitsventilausgebildet werden und der
Hohlkörper selbst mit Druckluft oder beispielsweise einer Paste gefüllt werden.
Ein derart manchettenartig ausgebildeter Hohlkörper wird über eine vorgegebene und
entsprechend einzustellende Länge dicht gegen die Wandung des Bohrloches und gleichzeitig
der eingesetzten Stange oder des eingesetzten Rohres gepreßt, so daß beide Bereiche
absolut dicht sind. Vorteilhaft ist dabei zusätzlich, daß über einen solchen manchettenartig
ausgebildeten Hohlkörper auch die Absaugrohre innerhalb des Bohrloch es vorteilhaft
mittig positioniert werden können.
-
Das Einführen derartiger manchettenartig ausgebildeter Hohlkörper
in das Bohrloch, in dem die Stange oder das Rohr positioniert sind, ist unter Umständen
schwierig, insbesondere dann, wenn der Hohlkörper über eine größere Entfernung in
das Bohrloch eingeführt werden muß. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erleichtert,
daß zwischen Innen- und Außenschlauch ein Traggerüst angeordnet ist.
-
Dieses Traggerüst gibt dem Hohlkörper die notwendige Stabilität zum
Einführen, ohne daß dadurch seine Funktion beeinträchtigt werden würde. Gleichzeitig
ist sichergestellt, daß bei einer derartigen Ausbildung das Uberdruckauslaßventil
auch an der richtigen Stelle verbleibt und bei entsprechender Betätigung die Verfüllmasse
in das Bohrloch oder besser gesagt in das Restbohrloch eingibt.
-
Eine Optimierung der Abdichtwirkung des Hohlkörpers sowohl zur Bohrlochwandung
wie auch zur Stange bzw. zum Rohr ist durch eine Ausbildung gegeben, bei der das
Traggerüst zur Mitte des Hohlkörpers hin längere Querstäbe aufweist. Damit wird
gleichzeitig ein Hohlkörper geschaffen, der zur Mitte hin eine größere Ausdehnung
erlaubt bzw. vorgibt als an den beiden Rändern.
-
Je nach den Gegebenheiten ist es zweckmäßig, die Uberdruckauslaßventile
größenordnungsmäßig einzustellen.
-
Um einfache Ventile verwenden zu können, ist es dabei vorteilhaft,
in dem Hohlkörper auf der dem Bohrlochtiefsten zugewandten Seite Schraubverschlüsse
eingelassen vorzusehen. Uber diese Schraubverschlüsse ist es möglich, jeweils den
Gegebenheiten entsprechende bzw. optimal arbeitende Uberdruckauslaßventile oder
eben auch Sicherheitsventile in dem Hohlkörper vorzusehen.
-
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein in
der Herstellung einfacher und im Einsatz voll
wirksamer Bohrlochverschluß
geschaffen ist, der für die verschiedensten Einsatzfälle zu verwenden ist und der
sich den jeweiligen Gegebenheiten vorteilhaft und in der Regel ohne pusatzeinrichtungen
oder zusätzliche Ausbildung anpaßt. Durch geeignete Zusatzteile kann der als Hohlkörper
ausgebildete Bohrlochverschluß so gesichert werden, daß er sowohl beim Transport
als auch bei der Montage als auch beim Einsatz nicht unbeabsichtigt beschädigt werden
kann.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in denen bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
sind. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines in ein Bohrloch eingeführten
Bohrlochverschlusses, Fig. 2 einen Bohrlochverschluß mit Halbschale, Fig. 3 einen
Schnitt durch ein Füllrohr, Fig. 4 einen Bohrlochverschluß mit Mantel, teilweise
im Schnitt, Fig. 5 einen manchettenartigen Bohrlochverschluß, Fig. 6 einen Querschnitt
eines eingesetzten manchettenartigen Bohrlochverschlusses und Fig. 7 einen Längsschnitt
durch einen manchettenartigen Bohrlochverschluß.
-
Fig. 1 zeigt einen Bohrlochverschluß 1, der in ein Bohrloch 2 eingeführt
und im Bereich des Bohrlochtiefsten 3 positioniert ist. Hierbei ist ein Einsatzfall
gezeigt, bei dem der Bohrlochverschluß 1 extrem weit in das Bohrloch eingeführt
wird, um lediglich die im Bereich des Bohrlochtiefsten liegenden Schichten zu verkleben
oder zu verpressen. Der Bohrlochverschluß 1 ist als Hohlkörper 6
ausgebildet,
der sich dicht an die Bohrlochwandung 4 anschmiegt bzw. gegen diese angepreßt wird.
-
Der Hohlkörper 6, der auch als Blähbalg zu bezeichnen ist, ist mit
einem Füllventil 7 und /einem Uberdruckauslaßventil 8 ausgerüstet. Das Füllventil
7 ist der dem Bohrlochmund zugeordneten Seite 9 und das Uberdruckauslaßventil 8
der dem Bohrlochtiefsten 3 zugewandten Seite 10 zugeordnet.
-
Das Füllventil 7 ist zweckmäßig so ausgebildet, daß ein mit einem
Revolververschluß 12 ausgerüstetes Füllrohr 18 direkt an ihm befestigt werden kann.
Der Revolververschluß 12 kann dabei beispielsweise durch eine hier nicht dargestellte
Schnur im Bedarfsfall gelöst werden.
-
Es ist auch denkbar, daß der Verschluß so ausgebildet ist, daß er
durch einfaches kräftiges Ziehen bzw. ruckartiges Ziehen gelöst wird. Dies ist-ohne
weiteres möglich, weil beim Lösen des Revolververschlusses 12 der Blähbalg bzw.
-
der Hohlkörper 6 im Bohrloch wirksam verspannt ist.
-
Ebenfalls im Füllventil 7 oder aber diesem nachgeordnet ist eine Mischvorrichtung
13 vorgesehen, die für ein Einbringen eines vergleichmäßigten bzw. gleichmäßigen
Materials in den Hohlkörper 6 sorgt.
-
Fig. 2 zeigt den im Prinzip gleichen Hohlkörper 6 wie in Fig. 1,
nur daß dieser auf einer Hälfte von der Halbschale 15 umgeben ist. Diese Halbschale
15 besteht aus den Teilen 16, 1 7, die sich beim wirksamen Aufblähen soweit auseinanderbewegen,
daß der Hohlkörper 6 wirksam und dicht an der Bohrlochwandung 4 anliegt. Entsprechendes
ist in Fig. 2 angedeutet.
-
In Fig. 3 ist ein Füllrohr 18 im Querschnitt gezeigt, wobei deutlich
wird, daß durch die Anordnung der Trennwand 21 zwei Kammern 19, 20 entstehen, durch
die beispielsweise
die Zweikomponenten eines Klebstoffes bis in
den Bereich des Hohlkörpers 6 getrennt gepumpt werden können, um sich erst dort
durch die Mischvorrichtung 13 begünstigte und wirksam miteinander zu mischen und
dann einen klebfähigen bzw.
-
aushärtungsfähigen 6Klebstoff zu ergeben.
-
Fig. 4 zeigt einen Hohlkörper 6, der mit Hilfe des Füllrohres 18
in ein Bohrloch 2 eingeführt ist und von einem Mantel 22 umgeben ist. Der Hohlkörper
6 bzw. dessen Wand ist balgförmig ausgebildet bzw. balgförmig in dem Mantel 22 untergebracht,
so daß beim einsetzenden Verfüllvorgang der Hohlkörper 6 sich insbesondere auch
lenkt, so daß die beiden Teile 16, 17 sich weit über den Bereich der Überlappung
23 auseinanderbewegen. Dadurch wird ein großer Bereich freigegeben, in dem der Hohlkörper
6 unmittelbar an der Bohrlochwandung 4 anliegt.
-
Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine Ausführungsform des Hohlkörpers 6 bzw.
des Bohrlochverschlusses 1 in Form eines manchettenartig ausgebildeten doppelwandigen
Schlauches.
-
In Fig. 5 ist dieser doppelwandige Schlauch, d.h. der Hohlkörper 6
in ein Bohrloch eingeführt, in dem ein Muniereisen 24 als verlorene Bohrstange angeordnet
ist. Auf dieses Muniereisen 24 ist der Hohlkörper 6 aufgeschoben und dann über das
Füllventil 7 gefüllt und verspannt.
-
Während oder durch die Verfüllung wird der Hohlkörper 6 mit seinem
Innenschlauch 25 und seinem Außenschlauch 26 gegen das Muniereisen 24 bzw. die Bohrlochwandung
4 gepreßt, so daß der hier verbleibende Schlitz wirksam verfüllt bzw. geschlossen
ist. Zweckmäßig ist es bei einem derartigen Hohlkörper 6,auf der Seite 10 mehrere
Uberdruckauslaßventile 8, 27 anzuordnen, um so eine sichere und gleichmäßige Verfüllung
des Spaltes bzw. des Schlitzes zwischen Muniereisen 24 und Bohrlochwandung 4 zu
gewährleisten. Anhand von Fig. 6 ist verdeutlicht, wie der Hohlkörper
6
in dem Bohrloch verspannt ist und dabei gleichzeitig das Muniereisen oder gegebenenfalls
auch ein Absaugrohr genau positioniert.
-
Das Einschieben bzw. auch Aufschieben auf das Muniereisen 24 des
Hohlkörpers 6 wird durch das Traggerüst 28 erleichtert, das zwischen Innenschlauch
25 und Außenschlauch 26 im Hohlkörper 6angeordnet ist und aus Querstäben 29 und
Längsstäben 30 besteht. Diese Quer- und Längsstäbe 29, 30 haben keine große Stabilität
und sind auch nicht mit Innen- und Außenschlauch 25, 26 verbunden, so daß sie den
Hohlkörper 6 nicht verletzen und andererseits den Aufblähvorgang nicht behindern
können.
-
Leerseite