DE3402615A1

DE3402615A1 - Rohrfoermiger, verlorener bohrlochverschluss

Info

Publication number: DE3402615A1
Application number: DE19843402615
Authority: DE
Inventors: Otto-Ernst Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Glaesmann; Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Marsch; Frank Dipl.-Chem. Dr. 4300 Essen Meyer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Carbotech Berg und Tunnelbausystem GmbH
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1985-08-08
Also published as: JPS60159211A; ZA841167B; FR2558892A1; BE901581A; DE3402615C2; GB2153409A; AU3794585A; GB8431344D0; FR2558892B1

Description

BERGWERKSVERBAND GMBH

VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray)

Franz-Rscher-Weg 6T Telefon (0201) 105-1

A 8/36/83 Ha/gs Rohrförmiger, verlorener Bohrlochverschluß

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen, verlorenen Bohrlochverschluß zum Injizieren von insbsondere zur Gebirgsverfestigung geeigneten Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem an der Spitze eine Rückflußsicherung in Form eines Rückschlagventiles, ein Mischelement und ein als Schlauchabschnitt aus elastischem' Material gebildetes, an den Enden in Metallhülsen gelagertes Dichtelement aufweisenden, aus Abschnitten zusammensetzbarem Füllrohr besteht.

Für die Verfestigung von gebrächen Gebirgsschichten und Lockergesteinen, insbesondere des untertägigen Steinkohlenbergbaus, hat das Injizieren mit Kunstharz eine zunehmend große Bedeutung bekommen. Von besonderer Wichtigkeit sind bei den Injektionen, die in die Bohrlöcher einführbaren, als Packer bezeichneten Bohrlochverschlüsse.

Nach der DE-PS 29 03 137 ist bereits ein rohrförmiger, verlorener Bohrlochverschluß der eingangs genannten Gattung bekannt, der es ermöglicht, an jeder gewünschten Stelle des Bohrlochs angeordnet zu werden, der eine funktionsfähige Rückfluß- und Durchflußsxcherung aufweist, und der ein Mischen innerhalb des RohrStücks erlaubt.

Der wesentliche Nachteil eines derartigen verlorenen Bohrlochverschlusses ist darin zu sehen, daß er aufgrund der verwendeten Halte- und Dichtelemente nur in definierten Bohrlöchern, d.h. Bohrlöchern mit gleichbleibendem Querschnitt einsetzbar ist, wodurch das Verschließen bzw. das Abdichten von Bohrlöchern in Bereichen mit größeren Querschnitten nur in unbefriedigender Weise durchführbar ist.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bisher verwendeten Bohrlochverschlüsse besteht im Hinblick auf die erforderliche Sicherheit beim Einbringen der Verschlüsse darin, daß der Bohrlochverschluß nach dem Einführen in das Bohrloch vergleichsweise in einer Strecke, die noch nicht mit entsprechendem Ausbau und Verzug versehen ist, also in einem sicherheitlich überaus gefährdeten Bereich, beispielsweise mittels Schlagschrauber, verspannt werden muß.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Bohrlochverschluß zum Injizieren, insbesondere von zur Gebirgsverfestigung geigneten Medien zu schaffen, der es ermöglicht, auch in nicht definierten Bohrlochquerschnitten in ausreichendem Maße abdichtend verspannt zu werden und der, gleichzeitig in sicherheitlicher Hinsicht eine Weiterbildung darstellt, so daß ein mechanisches Verspannen von Hand oder mittels eines Schlagschraubers nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Füllrohr innerhalb des vom Dichtelement umgebenen Bereichs zusätzlich mit einem Ventil versehen und das Dichtelement beim Injizieren in Abhängigkeit des durch die Ventile gebildeten Differenzdruckes selbsttätig verspannbar und abdichtend ausgebildet ist.

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Das an der Spitze des Bohrlochverschlusses, d.h. zum Bohrlochtiefsten gerichtete, einen Rückfluß sichernde Ventil ist mittels der verwendeten Feder so einstellbar, daß sich beim Einpressen des Kunstharzes durch das Füllrohr das Kunstharz zunächst über das im Bereich des Dichtelementes angeordnete Ventil so in den Zwischenraum zwisschen Füllrohr und Dichtelement verteilt, daß sich das Dichtelement als selbsttätig aufblähender Körper an die Bohrlochwandung abdichtend und verspannend anlegt.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, daß das als Rückschlagventil ausgebildete Ventil aus mindestens einer Öffnung im Füllrohr besteht, die von einer rohrförmigen Manschette umgeben ist. Auf diese Weise ist ein störungsfreies Verfüllen und Aufblähen des Dichtelementes durchführbar, ohne daß bei einem entsprechenden Anliegen des Dichtelementes an der Bohrlochwandung ein Rückfluß den weiteren Injektionsvorgang stören könnte.

Weiterhin erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die das Dichtelement an den Enden einfassenden Metallhülsen als auf das Füllrohr aufschraubbare, einen gleichbleibenden Abstand aufweisende Rohrmuffen ausgebildet sind, wobei die Höhe der das Dichtelement jeweils lose aufnehmenden Metallhülsen zur Magazinierung des Dichtungselementes vorgesehen sind.

Die Magazinierung ermöglicht ein weites Aufblähen des Dichtelementes und somit die Anpassung an nicht definierte Bohrlochquerschnitte. TJm die aus nachgiebigem Material, beispielsweise aus Gummi hergestellten Dichtelemente beim Aufblähen und dem damit verbundenen Herausgleiten aus den Hülsen nicht zu zerstören, sind erfindungsgemäß die Metall-

hülsen mindestens über eine Teillänqe längsgeschlitzt ausqebildet und somit durch eine Nachgiebigkeit dem Blähdruck angepaßt. Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, darin begründet, daß ein mechanisches Verspannen des Bohrlochverschlusses, vornehmlich in nicht ausreichend gesicherten Strecken, nicht mehr erforderlich ist, und somit die Sicherheit des Personal-s erheblich vergrößert wird, und daß auf einfache und wirtschaftliche Weise die Anpassung an nicht definierte Bohrlochquerschnitte gewährleistet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise Darstellung des erfindungsgemäßen Bohrlochverschlusses in schematisierter Form im Schnitt und

Figur 2 das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Füllrohres mit einer Verlängerung und einem außerhalb des Bohrlochs vorgesehenen Injektionsanschluß.

Wie aus den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, besteht der Bohrlochverschluß im wesentlichen aus einem Füllohr 1, das, wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, über Verbindungsmuffen 25 und entsprechende Dichtelemente 26 beliebig verlängerbar ausgebildet ist. Das Füllrohr 1 ist zur Aufnahme der als Muffen ausgebildeten Metallhülsen 11 und 12 in entsprechenden Bereichen mit Gewinden 13 und 14 versehen. Die Metallhülsen 11 und 12 werden so gegeneinander gerichtet auf das Füllrohr 1 aufgeschraubt, daß sie ein schlauch-

förmig ausgebildetes, aus elelastischem Material, beispielsweise aus Gummi hergestelltes Dichtelement 2 büchsenartig aufnehmen. Zur Verstärkung kann das Dichtlement 2 mit einem Stützgitter 24, beispielsweise aus Metall oder Gewebe, versehen sein.

Das Dichtelement 2 ist unabhängig von dem an der Spitze des Bohrlochverschlusses angeordneten Ventil 5 zur Rückflußsicherung, das aus einer Feder 6 und einer Kugel 7 besteht, an beliebiger Stelle des Bohrlochs 3 auf dem Füllrohr 1 bzw. auf Abschnitten des Füllrohrs 1 anzuordnen.

In dem Füllrohr 1, und zwar im Bereich der vom Dichtelement umgeben ist, ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, das aus mindestens einer Öffnung 9 im Füllrohr und einer das Füllrohr 1 und die Öffnung 9 umgebenden Manschette 10 aus nachgiebigem Material besteht. Die Metallhülsen 11 und 12 weisen entsprechend der Länge des Dichtelementes 2 einen festen Abstand voneinander auf. Die Höhe 15 der das Dichtelement 2 büchsenartig aufnehmenden Metallhülsen 11, 12 dient zur Magazinierung des Dichtelementes 2.

Das Dichtelement 2 zieht sich beim Aufblähen aus den Metallhülsen 11, 12 heraus, bis der nicht definierte Bohrlochquerschnitt, d.h. die Wandung 4 des Bohrlochs 3 ein Widerlager bildet. Um durch das Aufblähen eine Zerstörung des Dichtelementes 2 an den Hülsenrändern der Metallhülsen 11 und 12 zu vermeiden, sind die Metallhülsen 11, 12 mindestens teilweise über die Höhe 15 längsgeschlitzt ausgebildet. Auf diese Weise wird eine gewisse Nachgiebigkeit der Hülsenwandung erzielt.

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Unterhalb des die Rückflußsicherunq bildenden Ventils 5 ist ein das Füllrohr 1 umgebendes Halteelement 16 vorgesehen, das zum einen die Aufgabe hat, den BohrlochverSchluß nach dem Einführen in das Bohrloch 3 in seiner vorläufigen Position zu arretieren, und das gleichzeitig aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, um den Bohrlochverschluß vorschriftsmäßig erden zu können.

Zweckmäßigerweise kann das Halteelement 16 sternförmig ausgebildet sein.

Die zum Bohrlochmund gerichtete Metallhülse 12 ist, wie das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, mit einem Dichtelement 17 versehbar, um die Metallhülse 12 gleichzeitig als Anschlußelement für einen Füllrohrabschnitt zu verwenden.

Wie der mit dem Anschlußnippel 19 außerhalb des Bohrlochs liegende Teil des Füllrohrs 1 in Figur 2 zeigt, ist das Mischelement 27 dem Anschlußnippel 19 nachgeschaltet im Bereich des Bohrlochmundes angeordnet. Diese Anordnung stellt jedoch nur ein besonderes Ausführungsbeispiel dar.

Der Schraubnippel 19 ist hülsenartig ausgebildet und mit einem Innengewinde 20 versehen. Der Schraubnippel 19 wird auf das Ende des mit einem Außengewinde 18 versehenen Füllrohres 1 mit einem festen Schraubabstand 22 aufgeschraubt. Vor dem Aufschrauben des Anschlußnippels 19 auf das Ende des Füllrohres 1 wird das Mischelement 27 in das Fullrohr 1 eingeschoben und durch einen flanschartig ausgebildeten Haltering 21 in seiner Position gehalten. Der Schraubabstand 22 ist so bemessen, daß der Haltering 21 unzerstörbar in seiner Position fixiert wird.

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Beim Injizieren eines Zweikomponenten-Kunstharzes wird zunächst beim Eindringen der Komponenten in das Füllrohr das Kunstharz durch den Mischer 27 gemischt und dringt über die Länge des Füllrohrs 1 bis zum Ventil 5 an der Spitze des Füllrohrs 1 vor. Durch den Rückstau wird das Ventil 8 betätigt und das Dichtelement 2 wird soweit aufgebläht, daß es sich an die Bohrlochwandung 4 anlegt. Eine ausreichende Verfüllung des Dichtelementes 2 mit einem den Fülldruck übersteigenden Druck schließt das Venteil 8 selbsttätig und öffnet gleichzeitig das an der Spitze des Füllrohres 1 angeordnete Ventil 5, um den eigentlichen Injektionsvorgang durchführen zu können.

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1	Füllrohr
2	Dichtelement
3	Bohrloch
4	Bohrlochwandung
5	Ventil
6	Feder
7	Kugel
8	Ventil
9	Öffnung
10	Manschette
11	Metallhülse
12	Metallhülse
13	Gewinde
14	Gewinde
15	Höhe der Hülsenteile
16	Halteelement
17	Dichtelement
18	Außengewinde
19	Anschlußnippel
20	Innengewinde
21	Haltering
22	Schraubabstand
23	Kontermutter
24	Stützgitter
25	Verbindungsmuffe
26	Dichtelement
27	Mischelement

- Leerseite

Claims

BERGWERKSVERBAND GMBH

VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray)

Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1

A 8/36/83 Ha/Gs

Rohrförmiger, verlorener Bohrlochverschluß

Patentansprüche

Rohrförmiger, verlorener BohrlochverSchluß zum Injizieren von insbesondere zur Gebirgsverfestigung geeigneten Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem, an der Spitze eine Rückflußsicherung in Form eines Rückschlagventiles, ein Mischelement und ^Λ ein als Schlauchabschnitt aus elastischem Material gebildetes, an den Enden in Metallhülsen gelagertes" Dichtelement aufweisenden, aus Abschnitten zusammensetzbarem Füllrohr besteht, dadurch gekennzeichnet, daß _ das Füllrohr (1) innerhalb des vom Dichtelement (2) umgebenen Bereichs zusätzlich mit einem Ventil (8) versehen und das Dichtelement (2) beim Injizieren in Abhängigkeit des durch die Ventile (5, 8) gebildeten Differenzdrucks selbsttätig verspannbar und abdichtend ausgebildet ist.
2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rückschlagventil ausgebildete Ventil (8) aus mindestens einer Öffnung (9) im Füllrohr (1) besteht, die von einer rohrförmigen nachgiebig ausgebildeten Manschette (10) umgeben ist.
3. Bohrlochyerschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Dichtelement (2) an den Enden einfassenden Metallhülsen (11, 12) als auf das Füllrohr (1) aufschraubbare, einen gleichbleibenden Abstand aufweisende Rohrmuffen -ausgebildet sind.
4. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (15) der das Dichtelement (2) jeweils lose aufnehmenden Metallhülsen (11, 12) zur Magazinierung des Dichtelementes (2) vorgesehen ist.
5. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (2) in Verbindung mit den Metallhülsen (11, 12) an beliebigen Stellen des Füllrohrs (1) einsetzbar ist.
6. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülsen (11, 12) mindestens über eine Teillänge der Höhe (15) längsgeschlitzt ausgebildet sind.
7. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der an der Spitze des Füllrohres (2) angeordneten, als Rückschlagventil (5) ausgebildeten Rückflußsicherung ein ringförmiges Haltelelment (16) vorgesehen ist.

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8. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellte Halteelement (16) gleichzeitig zur erforderlichen Erdung des Füllrohres (1) vorgesehen ist.
9. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Bohrlochmund gerichteten Metallhülse (12) ein Dichtelement (17) angeordnet ist.
10. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die zum Bohrlochmund gerichtete Metallhülse (12) als Verbindungselement für die Rohrabschnitte ausgebildet ist.
11. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das außerhalb des Bohrlochs angeordnete Ende des Füllrohres (1) mit einem Außengewinde (18) zur Aufnahme eines aufschraubbaren Anschlußnippels (19) vorgesehen ist.
12. Bohrlochverschluß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ende des Füllrohres (1) ein mit einem flanschartigen Haltering (21) versehenes Mischelement (27) einsetzbar angeordnet ist.
13. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur zerstörungsfreien Aufnahme des Halterringes (21) innerhalb des auf das Ende des Füllrohres (1) aufgeschraubten Anschlußnippels (19) eine dem Schraubabstand (22) fixierende Kontermutter (23) vorgesehen ist.
14. BohrlochverSchluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das aus elastischem Material, beispielsweise Gummi hergestellte Dxchtelement (2) mit einem Stützgitter (24), bexspxelsweise aus Gewebe oder Metall, verstärkt ausgebildet ist.