DE3404689A1

DE3404689A1 - Verschlussstopfen fuer kunstharzinjektionen zur verfestigung des haengenden gebirges im bergbau

Info

Publication number: DE3404689A1
Application number: DE19843404689
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. Berg; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Schwarz; Wolf-Rüdiger 6698 Namborn Siems; Hanns-Joachim Ing. Wagner (grad.), 6696 Nonnweiler
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-08-22
Also published as: ZA85962B; BE899220A; DE3404689C2; FR2559543B1; FR2559543A1

Description

DIEHL GMBH & CO., 8500 Nürnberg

Verschlußstopfen für Kunstharzinjektionen zur Verfestigung des hängenden

Gebirges im Bergbau

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlußstopfen für Kunstharzinjektionen zur Verfestigung des hängenden Gebirges im Bergbau nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus dem DL-GM 83 11 426 ist ein Verschlußstopfen zum Absichern des hängenden Gebirges im Bergbau bekannt. Der Verschlußstopfen u/eist an einem elastischen Grundkörper eine Außenprofilierung auf, so daß er beim maschinellen Einschrauben trotz kleiner ausgebildeten Durchmesser als die Bohrlochu/eite im Bohrloch festgelegt u/ird. Eine auf das Geu/inderohr

IQ aufschraubbare Lanzenanschlußbuchse bewirkt über eine Verzahnung, daß die Stauchung des Grundkörpers über einen am Geu/inderohr angeformten Kegelkopf erhalten bleibt. Probleme können sich beim Herausdrehen der Lanze ergeben. Hierzu ist vorgesehen, daß die Lanzenanschlußbuchse mit einem besonderen Werkzeug festgehalten wird. Daraus resultiert, daß der Verschlußstopfen mit einem geu/issen Abschnitt aus dem Bohrloch herausragt aber mindestens nur so vi/eit in das Bohrloch eingesetzt \i/ird, daß die Lanzenanschlußbuchse mit einem Werkzeug drehfest noch festlegbar ist. Nachteile können bei dieser Setzart des Verschlußstopfens dann auftreten, vi/enn das Gebirge im Bereich der Schachtoberfläche brüchig ist oder eine solche Festigkeit aufweist, daß u/ahrend dem Einspritzen des Injektionsmittels unter Druck oder beim Ausschäumen des Injektionsmittels Teile des Gebirges herausbrechen. Um dies zu vermeiden, ist der Verschlußstopfen relativ tief in das Bohrloch einzuführen um bereits beim Beginn

-tides Einspritzvorganges ein Losbrechen des Gebirges zu vermeiden. Hierfür eignet sich jedoch der Verschlußstopfen nur bedingt.

Aus der DE-PS 25 50 555 ist ein Verschlußstopfen bekannt, der in der Tiefe des Bohrloches einsetzbar ist. Dieser besteht jedoch aus kostenintensiven Teilen. Beim Gebrauch des Verschlußstopfens kann es vorkommen, daß der für den Spreizvorgang notwendige Rückhalt durch einen elastisch stauchbaren Gummikörper nicht erreichbar ist.

XO Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verschlußstopfen vorzuschlagen, der in der Tiefe des Bohrloches mittels der Lanze festsetzbar und rasch abdichtbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist den kennzeichnenden Merkmalen des An-Spruches 1 zu entnehmen.

Der auf die Lanze aufgeschraubte Verschlußstopfen ist ohne weiteres über Kopf in das Bohrloch einführbar und durch eine ruckartige Rücksetzbevuegung an der Lanze im Bohrloch zu fixieren. Dann erfolgt die Stauchung des elastischen Rohrkörpers über die Drehbewegung der Lanze. Ist der Dichtvorgang über die Kompression des elastischen Rohrkörpers abgeschlossen, so kann der Einspritzvorgang durchgeführt u/erden. Nach Ab-Schluß des Einspritzvorganges ist die Lanze in einfacher Weise von dem festgesetzten Verschlußstopfen abzuschrauben.

Wesentlich ist für die Erfindung, daß der Verschlußstopfen lediglich in Abhängigkeit der Länge der Lanze in jeder beliebigen Tiefe des Bohrloches einsetzbar ist. Dies ist gewährleistet durch ein rein mechanisch wirkendes Ankerelement in Axialrichtung, das sich bei der Rückwärtsbewegung des Verschlußstopfens in das Gebirge einkrallt sowie durch eine mechanische Verdrehsicherung des elastischen Rohrkörpers im Bohrloch, die die zweite Voraussetzung für den mechanischen Kompressionsvorgang des Rohrkörpers ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen VerschluGstopfen;
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend Fig. 1;

Fig. 3

bis 5 den Verschlußstopfen nach Fig. 1 während der

verschiedenen Arbeitszustände. Der VerschluGstopfen 1 besteht aus folgenden Teilen:

Einem Gewinderohr 2 mit Geu/inden 3,4, einer auf das Gewinde aufgeschraubten Mutter eines Konus 6, einem Spreizkörper 7, einer Platte 8, einem Ventilkörper 9 mit Gewinde 10 und aus einer Kugel 11 mit Feder 12 bestehendem Rückschlagventil 13, einer Zahnscheibe 14, einer Buchse 15 mit darauf axial verschiebbar gelagerten, elastischen Spannscheiben 16 und einem aus Gummi bestehenden Rohrkörper 17.

Der Spreizkörper 7 liegt mit einer Fläche 20 an einer Fläche 21 des Rohrkörpers 17 an. Hierzu ist der Spreizkörper 7 in einer Bohrung mit den Bohrungsabschnitten 23 bis 25 in axialer Richtung formschlüssig eingesetzt.

Der Spreizkörper 7 weist Spannzangen 26 auf, die durch Abstände 27 voneinander seitlich getrennt sind. Der Spreizkörper 7 und die Spannzangen 26 liegen frontseitig an der unterschiedlich dicken Wand des Rohrkörpers 17 an.

Der Rohrkörper 17 weist in einem Abschnitt 28 eine Dicke 29, im Abschnitt 23 eine Dicke 30, beim Abschnitt 25 eine Dicke 31 und im Abschnitt 24 einen Konus 32 auf. An dem Konus 32 liegt ein Absatz 33 der Spannzangen 26 an.

'6-

Der Konus 6 ist mit der Mutter 5 fest verbunden. Zwischen dem Konus 6 und dem Gewinde 4 ist ein geringer Abstand 35 vorgesehen (Fig. 2).

Zwischen den Spannzangen 26 ist in, durch den Abstand 27 vorgegebenen Nuten 36 der Konus 6 mit entsprechenden Rippen 37 in Achsrichtung geführt und in dem Spreizkörper 7 daher unverdrehbar gehalten.

Montage des Verschlußstopfens im Bohrloch:

Eine Lanze 40 wird mit dem Ventilkörper 9 verschraubt. Der Verschlußstopfen 1 wird manuell über die Lanze 40 in ein Bohrloch 41 eingeführt. In entsprechender Tiefe des Bohrloches 41, in der der Verschlußstopfen gesetzt werden soll, wird die Lanze 40 ruckartig in Pfeilrichtung 34 über eine Freihubstrecke 50 bewegt. Dadurch verkrallen sich die gegenüber dem Rohrkörper 17 im Durchmesser größeren Spannscheiben 16 im Gebirge und legen den Verschlußstopfen 1 in axialer Richtung fest. Der Verschlußstopfen wird also durch die Spannscheiben in Axialrichtung vorläufig fixiert. Mit der Rücksetzbewegung wird gleichzeitig der Bohrungsabschnitt 25 über Konus 6 und Spreizkörper 7 relativ großflächig an die Wand 42 des Bohrloches 41 gepreßt und bewirkt dadurch die Verdrehsicherung des Rohrkörpers 17 an der Wand 42 des Bohrloches 41. Diese (zweifache) Fixierung erlaubt nach Fig. 4 - entsprechend dem Pfeil 43 - das Gewinderohr 2 anzutreiben und den Spreizkörper 7 über den Konus 6 und die Lanze 40 mit dem Gewinderohr 2 im Bereich der Spannzangen 26 radial auszuweiten. Dadurch wird der dünnwandige Abschnitt 25 des Rohrkörpers entsprechend der axialen Hubbewegung des Konus 6 an die Wand des Bohrloches 41 noch stärker gepreßt.

Während dieser axialen Bewegung des Konus 6 werden die Abschnitte 23 und 28 des Rohrkörpers über den Absatz 33 der Spannzangen 26 gestaucht und komprimiert. Wie durch die Pfeile 44 nach Fig. 4 angedeutet ist, wird der Gummi sowohl an die Wand 42 des Bohrloches 41 als auch gegen das Gewinderohr 2 gepreßt. Damit erfolgt die umfangseitige flüssigkeitsdichte Abdichtung eines Bohrlochraumes 45.
35

Nach Abschluß des vorbeschriebenen mechanischen Befestigungsvorganges wird über die Lanzen 40, das Rückschlagventil 13 und das Injektionsmittel 46 in den Raum 45 eingespritzt. Ist der Einspritzvorgang beendet, so drückt das Injektionsmittel bzw. das schäumende Injektionsmittel das Rückschlagventil 13 in die Schließstellung, siehe hierzu die gezeichnete untere Hälfte der Kugel 11a nach Fig. 5.

Die Lanze 40 wird dann vom Verschlußstopfen 1 abgeschraubt. Es sind hier keinerlei zusätzlichen Werkzeuge erforderlich, um die Lanze 40 vom Verschlußstopfen 1 lösen zu können. Maßgebend ist hierfür die Zahnscheibe 14, die ein Mitdrehen des Ventilkörpers 9 verhindert.

Es hat sich gezeigt, daß die Lanze 40 auch ohne weiteres ohne diese Zahnscheibe 14 vom Verschlußstopfen 1 abgeschraubt u/erden kann. Der komprimierte Rohrkörper 17 legt das Gewinderohr 2 in Drehrichtung so fest, daß das ausgeübte Haltemoment größer ist als das zu überwindende Festsetzmoment zwischen der Lanze 40 und dem Ventilkörper 9. Voraussetzung hierfür ist die nicht lösbare Verbindung zwischen dem Gewinderohr 2 und dem Ventilkörper 9 im Bereich des Gewindes 3.

Claims

B/Hr. Patentansprüche

1. Verschlußstopfen für Kunstharzinjektionen zur Verfestigung des hängenden Gebirges im Bergbau mit einem elastisch aufweitbarem Rohrkörper, einer aus einem Konus und einem Gewinderohr bestehenden Vorrichtung zum Stauchen und Aufweiten des Rohrkörpers und einem

""5 Rückschlagventil,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rohrkörper (17) an seinem ausgangsseitigen Ende aufgrund einer Bohrung (22) einen relativ dünnwandigen und kreisförmig geschlossenen Abschnitt (25) aufweist, ein Spreizkörper (7) mit einem, auf dem Gewinderohr (2) angeordneten Konus (6) in der Bohrung (22) eingesetzt ist, wobei in dem Spreizkörper (7) für den axial verschiebbaren Konus (6) eine freie Hubstrecke (50) zum nur radialen Anpreßen des dünnwandigen Abschnittes (25) als Verdrehsicherung für den Verschlußstopfen (1) in der Bohrung (41) vorgesehen ist, und am einspritzseitigen Ende des Gewinderohres (2) tellerförmige Spannscheiben (16) mit einem Durchmesser, der größer ist, als der Durchmesser des Verschlußstopfens (1), angeordnet sind.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spreizkörper (7) Spannzangen (26) aufweist, die Spannzangen (26) mit einem Absatz (33) versehen sind und relativ großflächig an einer entsprechenden Fläche (32) nahe dem Umfang des Rohrkörpers (17) an diesem anliegt und der Rohrkörper (17) radial nach innen durch den Spreizkörper (7), die Spannzangen (26) und den Konus (6) abgestützt ist.

3. Verschlußstopfen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spreizkonus (6) außenseitig mit Rippen (37) versehen ist, die in den Zwischenräumen (36) von Spannzangen (26) des Spreizkörper.^ (7) axial verschiebbar geführt sind.