DE3707036A1

DE3707036A1 - Fastening system consisting of a drillhole and of a rock tie fastenable in this

Info

Publication number: DE3707036A1
Application number: DE19873707036
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Ing Spies
Original assignee: Hausherr & Soehne Rudolf
Current assignee: Hausherr & Soehne Rudolf
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-09-15

Abstract

The invention relates to a fastening system, preferably for tunnel-building and underground mining, consisting of a drillhole and of a rock tie fastenable in this. In order to optimise the entire rock-tie/drillhole system by also making the basic form of the drillhole available, along with efforts to achieve technical improvements and cost savings, the starting-point is taken as the basic idea that the form of the tie rods and the design of the supporting, bracing or resilient mechanisms on the tunnel wall or headway wall are, as before, tailored to the particular intended use. The optimisation of the rock-tie/drillhole system occurs as a result of the double function of the drillhole, namely the reception of the tie rod and the fastening of the tie in the rock, most expediently at the deepest point of the drillhole where the ties have hitherto been adhesively bonded or braced against the drillhole wall. According to the invention, the diameter of the drillhole at the deepest point of the drillhole is made larger than the diameter of the remaining part of the drillhole, and the tie head provided at the end of the rock tie facing the region of the deepest point of the drillhole is equipped with means, preferably spreading, expanding and/or supporting mechanisms, which are designed and arranged in such a way that the outside diameter of the tie head can be increased for the purpose of positive support of the tie at the deepest point of the drillhole. The length of the ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem, vorzugs weise für den Tunnel- und den untertägigen Bergbau, be stehend aus einem Bohrloch und einem in diesem befestig baren Gebirgsanker.The invention relates to a fastening system, preferably wise for tunnel and underground mining, be standing out of a borehole and fastened in it baren mountain anchor.

Fels- bzw. Gebirgsanker werden zur Verbesserung bzw. zum Erhalt der Tragfähigkeit des Tunnelbauten oder untertä gige Strecken im Bergbau umgebenden Gebirgsmantels seit vielen Jahren mit Erfolg eingesetzt. Im Tunnelbau be nutzt man eine Vielzahl unterschiedlicher Bauarten und Konstruktionen, denen hinsichtlich der Befestigung im Bohrloch bzw. im Bohrlochtiefsten, des Aufbaus der Anker stange und der Konzeption der Spann- bzw. Abstützein richtungen auf der Strecken- oder Tunnelwand die unter schiedlichsten physikalisch-technischen Wirkungsprinzi pien zugrunde liegen. Im STeinkohlenbergbau haben sich für die Befestigung im Bohrlochtiefsten Zweikomponenten kleber durchgesetzt, welche beim Einbringen der Anker mit einander vermischt werden und anschließend in außeror dentlich kurzen Zeiten aushärten. Spreiz- bzw. Klemmhülsen, mit denen die Anker im Bohrlochtiefsten verspannt werden, finden ebenfalls noch Verwendung. Vielfach werden Anker auch auf ihrer ganzen Länge im Bohrloch verklebt, um Schubbe anspruchungen besser aufnehmen zu können. In jüngster Zeit werden Anker erprobt, bei denen Kosten dadurch eingespart werden sollen, daß anstelle der teuren Zweikomponenten kleber Baustoffgemische - vorwiegend auf Zementbasis - in die Bohrlöcher eingepreßt werden. Versuche mit nachgie bigen Ankern, welche entweder die Werkstoffdehnung aus nutzen oder besondere außerhalb des Bohrlochs oder im Bohr lochtiefsten angeordnete Nachgiebigkeitseinrichtungen ver wenden, sind erfolgversprechend. Darüber hinaus wurde ins besondere für den Bergbau ein Verfahren vorgeschlagen, aus beengten Grubenräumen heraus Anker einzubringen, deren Län ge erheblich größer als die Abmessungen der Grubenräume ist. Bei diesen Ankern benutzt man vorschlagsgemäß "flexible" Ankerstangen, die entweder aus Seilen oder aus Lamellen paketen bestehen können. Aus einer horizontalen Position heraus werden diese Anker sozusagen "um die Ecke herum" in die Bohrlöcher hineingeschoben. Um dieses Verfahren zum Erfolg zu bringen ist es allerdings erforderlich, auch die Bohrlöcher aus einer gegenüber der Bohrlochachse (meist um 90 Grad) abgewinkelten Position heraus herstellen zu können. Hierzu können einem Vorschlag gemäß flexible, abwinkelbare Bohrgestänge benutzt werden, während sich ein anderer Vorschlag, der sich bereits im Stadium erfolg reicher Prüfstandserprobungen befindet, auf das Herstellen der Bohrlöcher ausschließlich mit Höchstdruckwasserstrahlen gründet. Anstelle der Bohrstangen werden bei diesem Vorschlag Höchstdruckschläuche benutzt, welche sich in beliebiger Form abwinkeln lassen und auf diese Weise das Herstellen der Bohrlöcher aus jeder gegenüber der Bohrlochachse ab gewinkelten Position heraus gestatten.Rock and mountain anchors are used for improvement and Maintaining the load-bearing capacity of the tunnel construction or below routes in the mining area surrounding the mountain jacket successfully used for many years. In tunnel construction you use a variety of different designs and Constructions, which with regard to the attachment in Borehole or in the deepest hole, the construction of the anchor rod and the conception of the tensioner or support directions on the route or tunnel wall below various physical and technical principles of effectiveness pien underlying. In the coal mining industry for fastening in the deepest two-component hole glue enforced, which when inserting the anchor with are mixed together and then in extraor harden short times. Expanding or clamping sleeves, with which the anchors are braced deepest in the borehole, are also still used. In many cases, anchors become too glued along its entire length in the borehole to Schubbe to be able to absorb claims better. Recently Anchors are tested, which saves costs should be that instead of the expensive two-component adhesive building material mixtures - mainly based on cement - be pressed into the boreholes. Try with nachgie bige anchors, which either the material expansion use or special outside the borehole or in the borehole Flexibility devices arranged deepest in the hole turn are promising. In addition, ins a method proposed specifically for mining in cramped pit spaces to bring in anchors, the length of which ge is significantly larger than the dimensions of the mine rooms. In the case of these anchors, it is proposed to use "flexible" Anchor rods, either made of ropes or made of lamellas packages can exist. From a horizontal position these anchors become "around the corner" pushed into the drill holes. To this procedure to be successful, however, it is necessary also the boreholes from one opposite the borehole axis Establish the angled position (usually by 90 degrees) to be able to. According to a proposal, flexible, bendable drill pipe can be used while moving one another proposal that is already in the stage rich test bench tests located on manufacturing the boreholes only with high pressure water jets founds. Instead of the boring bars, this proposal High pressure hoses used, which can be in any Let the shape bend and in this way the manufacturing the boreholes from each opposite the borehole axis allow angled position out.

Alle diese unterschiedlichen Bauformen von Ankern von Vor schläge zu neuen Konzeptionen für Gebirgsanker haben je doch eines gemeinsam. Es wird nur der Gebirgs- bzw. Fels anker in seinem grundsätzlichen Aufbau, in seiner Konstruk tion bzw. hinsichtlich seiner physikalisch-technischen Wir kungsmechanismen variiert und im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungszweck optimal ausgebildet.All of these different designs of anchors from Vor have ever come up with new conceptions for rock anchors but one thing in common. It only becomes the mountain or rock anchor in its basic structure, in its construction tion or with regard to its physical-technical we Mechanisms vary and with regard to the respective Optimally designed application.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gesamt system "Gebirgsanker-Bohrloch" dadurch einer Optimierung zuzuführen, daß auch die grundsätzliche Form des Bohr lochs bei den Bemühungen um technische Verbesserungen und Kosteneinsparungen mit zur Disposition gestellt wird. Hier bei wird von dem Grundgedanken ausgegangen, daß die Form der Ankerstangen und der Aufbau der Abstütz-, Verspann- bzw. Nachgiebigkeitsmechanismen an der Tunnel- oder Streckenwandung nach wie vor auf den jeweiligen Anwen dungszweck zugeschnitten werden. Die Optimierung des Systems "Gebirgsanker-Bohrloch" erfolgt wegen der Doppel funktion des Bohrloches - Aufnahme der Ankerstange und Befestigung des Ankers im Gebirge - am zweckmäßigsten im Bohrlochtiefsten, wo die Anker bisher an der Bohrlohwan dung verklebt bzw. verspannt werden.The invention has for its object the whole system "rock bolt borehole" thereby an optimization to supply that also the basic form of the Bohr lochs in the search for technical improvements and Cost savings is also available. Here is based on the basic idea that the form the anchor rods and the structure of the support, bracing or compliance mechanisms on the tunnel or Route wall as before on the respective users intended purpose. Optimizing the Systems "rock bolt borehole" is done because of the double Function of the borehole - reception of the anchor rod and Fastening the anchor in the mountains - most conveniently in Deepest in the borehole, where the anchors were previously on the borehole be glued or clamped.

Erfindungsgemäß stützt sich die neuartige Konzeption zur Optimierung des Systems "Gebirgsanker-Bohrloch" darauf, daß das Bohrloch im Bereich des Bohrlochtiefsten in einem größeren Durchmesser hergestellt wird als auf seiner übri gen Länge. Entsprechend dem Verwendungszweck, d. h. je nach Länge des Bohrloches und des Gebirgsankers, kann der Bereich, in welchem der Bohrlochdurchmesser gegen über übrigem Bohrloch vergrößert ist, sehr unterschied lich sein; in den meisten Fällen wird er zwischen einem Fünftel und einem Zehntel der Bohrlochlänge schwanken.According to the invention, the novel concept is based on Optimization of the "rock bolt borehole" system to that the borehole in the area of the borehole deepest in one larger diameter is produced than on the rest length. According to the intended use, i.e. H. ever according to the length of the borehole and the rock anchor, can the area in which the borehole diameter against enlarged over the remaining borehole, very different be like; in most cases it will be between one Fifth and one tenth of the hole length fluctuate.

Alle Optimierungsbemühungen greifen bisher nur an der Systemkomponente Gebirgsanker an. Erfindungsgemäß wird nun mehr auch die Systemkomponente Bohrloch mit in die Opti mierungsbemühungen einbezogen, so daß man zu einer Opti mierung des Gesamtsystems "Gebirgsanker-Bohrloch" kommt, was sich zwangsläufig erheblich günstiger auswirkt als lediglich die Optimierung der Systemkomponente Gebirgs- bzw. Felsanker. Durch die Optimierung des Gesamtsystems "Ge birgsanker-Bohrloch" sind über die bisher bekannt gewordenen Bauformen von Gebirgs- bzw. Felsankern hinaus völlig neue, unter den bisherigen Rahmenbedingungen nicht einsetzbare Bauformen von Ankern gefunden worden, welche erhebliche technische Vorteile haben und in beträchtlichem Maße Kosten einsparen, was bei der Vielzahl der in einem Grubenbau bzw. in einem Tunnel einzubringenden Anker von besonderer Wichtigkeit ist.So far, all optimization efforts have only been effective System component rock anchors. According to the invention more also the system component borehole in the opti mation efforts included, so that one to an opti the entire system "rock bolt borehole" is coming, which inevitably has a significantly cheaper impact than only the optimization of the system components mountain or Rock anchors. By optimizing the overall system "Ge Birgsanker borehole "are about the previously known Designs of rock or rock anchors completely new, cannot be used under the previous framework Designs of anchors have been found, which are significant have technical advantages and to a considerable extent Saving costs, what with the multitude of in one Mine construction or anchors to be installed in a tunnel is of particular importance.

Bohrlöcher, deren Tiefstes einen gegenüber dem übrigen Bohrloch vergrößerten Durchmesser hat, lassen sich mit den gegenwärtig beim Ankern benutzten Bohreinrichtungen nicht herstellen.Boreholes, the deepest one compared to the rest Borehole has an enlarged diameter, can be used with the drilling equipment currently used for anchoring do not manufacture.

Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, das Bohrloch mit Höchstdruckwasserstrahlen herzustellen und hierbei zum Bohren des Abschnittes mit größerem Durchmesser im Bohrlochtiefsten mit einer geringeren Vorschubgeschwindigkeit zu arbeiten.According to the invention, the borehole is now proposed with high pressure water jets and thereby for drilling the larger diameter section in Deepest in the borehole with a lower feed rate to work.

Auch bei drehendem bzw. drehschlagendem Bohren ist es möglich, Bohrlöcher mit vergrößertem Bohrlochdurchmesser im Bohrlochtiefsten herzustellen, wenn man erfindungsge mäß am Kopf oder an der Seite der Bohrkronen Höchstdruck wasserdüsen anordnet, deren Strahlrichtung seitlich auf die Bohrlochwandung gerichtet ist und die lediglich bei der Herstellung des Bohrlochbereichs mit vergrößertem Durch messer mit Druck beaufschlagt werden. Hierbei wird erfin dungsgemäß ein besonderes Steuersystem benutzt, welches in der Bohrkrone angeordnet ist und bewirkt, daß das nor male Spülsystem, welches die Spülflüssigkeit durch das Innere des Bohrgestänges den Austrittsöffnungen in der Bohrkrone zuführt, auch zur Heranführung des Höchst druckwassers benutzt werden kann. Bei plötzlicher Druck erhöhung vom normalen Spüldruck auf den für das Höchst druckwasserschneiden notwendigen Druck wird durch das er findungsgemäße Steuersystem die Wasserzuführung zu den Spülöffnungen in der Bohrkrone unterbrochen, so daß das Höchstdruckwasser ausschließlich aus den für die Herstellung des vergrößerten Bohrlochdurchmessers vorgesehenen, seit lich oder vor Kopf der Bohrkrone angeordneten Düsen austritt.It is also with rotating or rotary drilling possible, boreholes with enlarged borehole diameter to produce in the deepest borehole if you are fictional maximum pressure on the head or on the side of the drill bits arranges water nozzles whose jet direction is directed laterally onto the Borehole wall is directed and only in the Production of the borehole area with an enlarged diameter knives are pressurized. Here is invented According to a special control system used, which is arranged in the drill bit and causes the nor male rinsing system, which the rinsing liquid through the Inside the drill pipe the outlet openings in the Drill bit feeds, also for the approach of the Höchst pressurized water can be used. With sudden pressure increase from normal flushing pressure to that for the maximum pressurized water cutting is required by the he control system according to the invention the water supply to the Rinsing openings in the drill bit interrupted, so that Ultra high pressure water exclusively from the for the production of the enlarged borehole diameter provided since Lich or in front of the head of the drill bit arranged nozzles.

In das Bohrloch, dessen Durchmesser im Bohrlochtiefsten gegenüber dem übrigen Durchmesser vergrößert ist, wird nun erfindungsgemäß ein Anker eingeführt, der an seinem im Gebirge angeordneten Ende über Spreizmechanismen, Auf weiteinrichtungen oder ähnliche Konstruktionsmechanismen verfügt, durch welche beim oder nach dem Einführen der Durch messer des gebirgsseitigen Ankerendes vergrößert wird. Bei einigen erfindungsgemäßen Konzeptvarianten sind die Kon struktionsteile, welche zur Durchmesservergrößerung führen, so stark ausgebildet, daß sie - im Bohrlochbereich mit dem vergrößerten Durchmesser angeordnet - formschlüssig die volle Kraft übertragen und damit die gesamte Befestigung des Ankers im Gebirge übernehmen können. Bei anderen erfindungsgemäßen Konzeptvarianten sind die Aufspreiz mechanismen einfacher und leichter ausgeführt, so daß es der zusätzlichen Verfüllung mit einem Bindemittel, vor zugsweise Baustoff auf Zementbasis, bedarf, um die form schlüssige Befestigung des gebirgsseitigen Ankerendes im Bohrlochtiefsten (mit dem vergrößerten Durchmesser) zu be wirken.In the borehole, the diameter of which is deepest in the borehole is enlarged compared to the remaining diameter now introduced an anchor according to the invention, which at its in Mountains arranged end via spreading mechanisms, on wide facilities or similar construction mechanisms through which during or after the introduction of the through knife of the mountain-side anchor end is enlarged. At some concept variants according to the invention are the Kon structural parts that lead to an increase in diameter, so strong that they - in the borehole area with the arranged larger diameter - the form-fitting transmit full power and thus the entire attachment of the anchor in the mountains. With others Concept variants according to the invention are the spread Mechanisms run simpler and lighter so that it the additional backfilling with a binder preferably cement based building material, needs to shape conclusive attachment of the mountain-side anchor end in the Deepest borehole (with the enlarged diameter) Act.

Die Aufspreizung des gebirgsseitigen Ankerendes kann beispielsweise erfindungsgemäß durch vorzugsweise feder beaufschlagte Spreizmechanismen erfolgen, welche sich beim Erreichen des Bohrlochbereiches mit vergrößertem Durch messer selbsttätig aufweiten, so kann aber auch durch Re lativbewegung zwischen Ankerstange und Spreizmechanismus erreicht werden. Hierbei sind dem allgemeinen Erfindungs gedanken gemäß vorzugsweise drei Möglichkeiten vorgesehen, bei denen die Ankerstange gegenüber dem Spreizmechanismus in Richtung auf das Bohrlochtiefste, vom Bohrlochtiefsten weg oder drehend bewegt wird, um den Spreizvorgang einzuleiten oder zu bewirken.The spreading of the mountain-side anchor end can for example according to the invention preferably by spring acted spreading mechanisms take place, which when reaching the borehole area with increased through automatically expand the knife, but can also be relative movement between anchor rod and expansion mechanism can be achieved. Here are the general invention thought three options preferably provided where the anchor rod opposite the spreading mechanism towards the deepest hole, away from the deepest hole or is rotated to initiate the spreading process or to effect.

Die der Erfindung zugrundeliegende Optimierung des Systems "Gebirgsanker-Bohrloch" kann bei Ankerstangen, bei Seil ankern und lamellenförmigen Ankern verwendet werden. Es können starre Anker, nachgiebige Anker, welche das Prin zip der Werkstoffdehnung nutzen, oder auch Gleitanker, ver wendet werden. Die Anker können mit der Setzkraft Null ge setzt oder auch vorgespannt werden.The optimization of the system on which the invention is based "Mountain anchor borehole" can be used for anchor rods, for rope anchors and lamellar anchors are used. It can rigid anchors, flexible anchors, which the Prin Use zip of the material expansion, or sliding anchor, ver be applied. The anchors can be set with zero setting force sets or can also be biased.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeich nung näher erläutert, und zwar zeigtEmbodiments of the invention are based on the drawing voltage explained in more detail, namely shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Bohrloch mit im Bohrlochtiefsten vergrößertem Durchmesser und darin angeordneter Höchstdruckwasserbohreinrichtung, Fig. 1 a longitudinal section through the well bore with an enlarged diameter in the borehole bottom and arranged therein Höchstdruckwasserbohreinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung vom grundsätzlichen Aufbau des bei spanend arbeitenden Bohrkronen benötigten Um schaltventils, Fig. 2 is a schematic representation of the basic structure of operating at machining drill bits required order switching valve,

Fig. 3 einen formschlüssig im Bohrlochtief sten abgestützten, aufgespreizten Anker, Fig. 3 is a form-fitting manner most downhole depth supported, spread-anchor,

Fig. 4-7 verschiedene Möglichkeiten für den kon struktiven Aufbau von Spreiz- bzw. Ab stützmechanismen, Fig. 4-7 different ways to con constructive development of spreading or from support mechanisms,

Fig. 8 einen Spreizmechanismus, welcher der zu sätzlichen Verfüllung des Bohrlochtiefsten mit abbindendem Baustoff bedarf, Fig. 8 is a spreading mechanism, which requires the filling of the borehole bottom to sätzlichen with-setting building material,

Fig. 9 einen neuartigen, speziell für die System optimierung entwickelten Anker, Figure 9 is a novel, especially for optimizing the system developed armature.,

Fig. 10 eine Konzeptvariante, bei welcher der Ankerdurchmesser im Bohrlochtiefsten durch Druck oder Zündung einer kleinen Sprengpatrone aufgeweitet wird, Fig. 10 is a conceptual variant in which the anchor diameter in the borehole bottom is expanded by pressure or ignition of a small explosive cartridge,

Fig. 11 eine Variante für das Bohrverfahren, bei welcher zur Erzeugung des Höchst druckes eine besondere Pumpe vorgesehen ist,A special pump is provided Fig. 11 shows a variant for the drilling process, wherein the pressure to produce the maximum,

Fig. 12 eine Konzeptvariante, bei welcher der Höchstdruck durch einen Druckspeicher erzeugt wird und Fig. 12 shows a concept variant in which the maximum pressure is generated by a pressure accumulator and

Fig. 13 eine Variante, bei welcher der Höchstdruck mittels eines Druckübersetzers erzeugt wird. Fig. 13 shows a variant, in which the maximum pressure generated by a pressure intensifier.

Die Herstellung eines Bohrlochs mit im Bohrlochtief sten vergrößertem Durchmesser mittels Höchstdruckwas serbohren geht aus Abb. 1 hervor. Auf der schematischen Darstellung ist ein Teil der Bohreinrichtung mit dem Bohrarm 1, der raumbeweglich auf diese Art angeordneten Bohrlafette 2 und der hierauf längsbeweglichen Drehdurch führung 3 abgebildet. Der Drehdurchführung 3, deren grund sätzlicher Aufbau vorzugsweise der in der DE-PS 33 22 427 beschriebenen Ausführungsart entsprechen kann, wird das Höchstdruckwasser über die Schlauchleitung 4 zugeführt. Von den verschiedenen zum Betrieb der Bohreinrichtung benö tigten Antrieben ist nur die für den Vorschub benötigte Einrichtung 5 dargestellt.The production of a borehole with the largest diameter in the borehole deepest by means of ultra-high pressure water drilling is shown in Fig. 1. On the schematic representation, a part of the drilling device with the drilling arm 1 , the movably arranged in this way drill carriage 2 and the longitudinally movable rotary guide 3 is shown. The rotary union 3 , the basic structure of which can preferably correspond to the embodiment described in DE-PS 33 22 427, the ultra-high pressure water is supplied via the hose line 4 . Of the various drives required for operating the drilling device, only the device 5 required for the feed is shown.

In dem Ausführungsbeispiel wird eine Bohrstange 6 be nutzt, durch welche das Höchstdruckwasser den Düsen 7 zugeführt wird. Beim Herstellen von Bohrlöchern in beengten Grubenräumen aus gegenüber der Bohrlochachse ab gewinkelten Bohrpositionen heraus werden anstelle der Bohrstange 6 Schläuche benutzt. In the embodiment, a boring bar 6 is used, through which the ultra-high pressure water is supplied to the nozzles 7 . When producing boreholes in confined pit spaces from drilling positions that are angled from the borehole axis, 6 hoses are used instead of the boring bar.

Am freien Ende der Bohrstange 6 bzw. der Bohrschläuche befindet sich ein Kopf mit Höchstdruckwasserdüsen 7. Dieser Kopf kann eine oder mehrere Düsen enthalten. Als besonders vorteilhaft haben sich vier in einer bestimm ten Stellung zueinander angeordnete Düsen erwiesen, weil mittels dieser Anordnung einerseits ein Ausgleich der Querkraftkomponenten der Rückstoßkräfte erfolgen und andererseits ein optimaler Brechvorgang auf der Bohrloch sohle unter Vermeidung von den Bohrvorgang hindernden Ge steinskegeln erfolgen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Düsen 7 a, 7 b, welche die Außenkontur des Bohrloches schneiden, im äußeren Bereich des Bohrkopfes angeordnet sind, während die Düsen 7 c, 7 d derart im Bohrkopf po sitioniert sind, daß ihre Strahlen sich räumlich dia gonal kreuzen, ohne sich zu berühren. Hierdurch wird er reicht, daß an der Stelle 8 kein den Bohrfortschritt be hindernder Gesteinskegel entstehen kann.At the free end of the boring bar 6 or the drilling hoses there is a head with ultra-high pressure water nozzles 7 . This head can contain one or more nozzles. Four nozzles arranged in a certain position to one another have proven to be particularly advantageous because, on the one hand, this arrangement compensates for the transverse force components of the recoil forces and, on the other hand, an optimal breaking process on the bottom of the borehole while avoiding the cone obstructing the drilling process. This is achieved in that the nozzles 7 a , 7 b , which cut the outer contour of the borehole, are arranged in the outer region of the drill head, while the nozzles 7 c , 7 d are so positioned in the drill head that their rays are spatially dia cross gonally without touching. As a result, it is sufficient that at point 8 no rock cone preventing the drilling progress can arise.

Der weitaus überwiegende Teil 9 des Bohrloches ist mit einer auf die Festigkeit des Gebirges abgestimmten Ge schwindigkeit gebohrt worden, während das Bohrlochtief ste 10 mit einem gegenüber dieser Geschwindigkeit vermin derten Vorschub je Zeiteinheit hergestellt wird, um den vergrößerten Bohrlochdurchmesser zu erreichen. The vast majority of part 9 of the borehole has been drilled at a speed matched to the strength of the rock, while the borehole depth 10 is produced with a feed rate reduced per unit of time in order to achieve the enlarged borehole diameter.

Abb. 2 zeigt in einer prinzipiellen Darstellung den Schnitt durch eine Dreh- bzw. Drehschlagbohrkrone, die mit seitlichen Höchstdruckwasserdüsen für die Bohrloch erweiterung im Bohrlochtiefsten ausgerüstet ist. Zwischen den lediglich schematisch dargestellten Schneiden 11 sind die Kanäle 12 und mehrere Austrittsöffnungen 13 für die Spülflüssigkeit angeordnet. Die Höchstdruckwasserdüsen 14 können sowohl - wie auf Abb. 2 dargestellt - senkrecht als auch in einem spitzen Winkel zur Bohrgestängeachse 15 angeordnet sein. Innerhalb der Bohrkrone befindet sich das Ventil 16, dessen Schließkörper - vom Spüldruck auf den Arbeitsdruck des Höchstdruckwassersystems - schließt und dadurch den Austritt der hochgespannten Flüssigkeit aus den Spülöffnungen 13 verhindert. Der Schließvorgang erfolgt in der Weise, daß das Spülsystem in einer außerordentlich kurzen Umschaltzeit mit der Höchst druckwasserpumpe verbunden wird, welche einen gegenüber dem Spülvorgang erheblich höheren Volumenstrom und einen wesent lich höheren maximalen Arbeitsdruck hat. Durch den höheren Volumenstrom tritt im Ventildurchlaß 18 eine starke Dros selwirkung auf, so daß sich zwischen dem Druck vor und hinter dem Schließkörper 17 eine Druckdifferenz aufbaut, deren wirksame Kraft den Schließkörper gegen die Kraft der Federn 19 auf den Ventilsitz 20 preßt. Fig. 2 shows a basic illustration of the section through a rotary or rotary impact drill bit, which is equipped with side high-pressure water nozzles for the borehole expansion in the deepest borehole. The channels 12 and a plurality of outlet openings 13 for the rinsing liquid are arranged between the cutting edges 11 , which are only shown schematically. The ultra-high pressure water nozzles 14 can - as shown in Fig. 2 - be arranged vertically or at an acute angle to the drill pipe axis 15 . Inside the drill bit is the valve 16 , the closing body of which - from the flushing pressure to the working pressure of the ultra-high pressure water system - closes and thereby prevents the escaping liquid from escaping from the flushing openings 13 . The closing process takes place in such a way that the flushing system is connected to the maximum pressure water pump in an extremely short switching time, which has a considerably higher volume flow and a significantly higher maximum working pressure than the flushing process. Due to the higher volume flow occurs in the valve passage 18, a strong throttling effect, so that a pressure difference builds up between the pressure in front of and behind the closing body 17 , the effective force of which presses the closing body against the force of the springs 19 onto the valve seat 20 .

Nachdem das Ventil 16 geschlossen ist, muß der gesamte Volumenstrom aus den Höchstdruckwasserdüsen 14 austreten, die einen außerordentlich geringen Durchmesser haben und somit bei hohem Systemdruck zu extrem hohen Austrittsge schwindigkeiten der Spülflüssigkeit führen. Die dadurch ent stehenden energiereichen Wasserstrahlen 21 sind in der Lage, beim Zurückziehen des Bohrgestänges den Bohrlochdurch messer im Bereich des Bohrlochtiefsten 10, Abb. 1, gegen über dem übrigen Bohrloch 9, Abb. 1, ganz erheblich zu er weitern.After the valve 16 is closed, the entire volume flow must emerge from the ultra-high pressure water nozzles 14 , which have an extremely small diameter and thus lead to extremely high speeds of the flushing liquid at high system pressure. The resulting high-energy water jets 21 are able to expand the borehole diameter in the area of the deepest hole 10 , Fig. 1, compared to the rest of the borehole 9 , Fig. 1, when he withdraws the drill pipe quite considerably.

Der Führungsstift 22, welcher an einer Lochscheibe 23 befestigt ist, taucht an der Stelle 24 in den Ventilschließ körper 17 ein, übernimmt die exakte Führung des Ventilkör pers und verhindert ein Herausfallen. In dem dargestell ten Ausführungsbeispiel ist die Lochscheibe 23 mit einem Sprengring 25 verklebt. Das gesamte Ventil 16 ist als leicht auswechselbare Ventilpatrone gestaltet, wobei das Auswechseln im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels des Gewindes 26 erfolgt.The guide pin 22 , which is attached to a perforated disk 23 , plunges into the valve closing body 17 at the point 24 , takes over the exact guidance of the valve body and prevents it from falling out. In the embodiment shown, the perforated disk 23 is glued to a snap ring 25 . The entire valve 16 is designed as an easily replaceable valve cartridge, the replacement being carried out by means of the thread 26 in the exemplary embodiment shown.

Auf Abb. 3 ist eine sehr grobschematische Darstellung der Optimierung des Gesamtsystems "Gebirgsanker-Bohrloch" wiedergegeben. Der Bohrlochdurchmesser im Bohrlochtiefsten 10 ist gegenüber dem Durchmesser im übrigen Teil 9 des Bohrloches vorzugsweise durch die in den Abb. 1 und 2 be schriebenen technischen Einrichtungen erweitert worden. In der Prinzipdarstellung wird für den Gebirgsanker von einem Ausführungsbeispiel ausgegangen, in welchem eine Ankerstange 27 benutzt wird, die sich in konventioneller Weise über eine gewölbte Ankerplatte 28, eine Scheibe 29 und eine Spannmutter 30 auf der Gebirgsoberfläche 31 abstützt. Im Bohrlochtiefsten ist das aufgespreizte gebirgsseitige Ende des Ankers dargestellt, das gemeinsam mit der Ringfläche 32, welche sich aus der Differenz der Durchmesser des Bohr lochbereiches 9 und des Bohrlochtiefsten 10 ergibt, eine form schlüssige Befestigung des Ankers im Gebirge herbeiführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Spreizmechanismus gemäß Abb. 4, bei dem mehrere die Ankerstange umgreifende, schalenförmige Formstücke 33 unter der Wirkung der Federn 34 aufgeweitet werden. Durch den Ring 35 oder seiner Funktion entsprechende andere Kon struktionselemente werden die Schalen zusammengehalten. Es können ein oder mehrere schalenförmige Formstücke ein gesetzt werden. Besonders günstige Wirkungen ergeben sich bei zwei und drei schalenförmigen Formstücken. Die dem Bohrlochtiefsten zugewandten Enden 36 der schalenförmigen Formstücke 33 stützen sich auf dem gebirgsseitigen Kopf 37 des Ankers ab. Ein Kragen 38 bewirkt, daß die schalen förmigen Formstücke 33 bei der Einführung des Ankers ins Bohrloch mitgenommen werden. Fig. 3 shows a very rough schematic representation of the optimization of the overall system "rock bolt borehole". The borehole diameter in the deepest borehole 10 has been expanded compared to the diameter in the remaining part 9 of the borehole preferably by the technical facilities described in FIGS. 1 and 2. In the basic illustration, an embodiment is assumed for the rock bolt in which an anchor rod 27 is used, which is supported in a conventional manner on the rock surface 31 by means of a curved anchor plate 28 , a washer 29 and a clamping nut 30 . In the deepest hole, the expanded mountain-side end of the anchor is shown, which together with the annular surface 32 , which results from the difference in the diameter of the drill hole area 9 and the deepest hole 10 , brings about a positive fastening of the anchor in the mountains. In the exemplary embodiment shown, there is a spreading mechanism according to FIG. 4, in which a plurality of shell-shaped shaped pieces 33 encompassing the anchor rod are expanded under the action of the springs 34 . The shells are held together by the ring 35 or its other corresponding construction elements. One or more bowl-shaped fittings can be used. Two and three bowl-shaped fittings have particularly favorable effects. The ends 36 of the shell-shaped shaped pieces 33 facing the deepest of the borehole are supported on the mountain-side head 37 of the anchor. A collar 38 causes the shell-shaped fittings 33 to be taken into the borehole when the anchor is inserted.

Auf Abb. 4 ist ein Ankerkopf mit einer unter Federdruck abspreizbaren geteilten Stützhülse in zwei Arbeitsstellun gen dargestellt. Das obere Bild zeigt Anker und Anker kopf beim Einführen in das Bohrloch, wobei die schalenför migen Formstücke 33 die Ankerstange umschließen. Die Kraft der auf der oberen Abbildung nicht erkennbaren Federn 34 kann nicht zum Aufspreizen der schalenförmigen Formstücke 33 führen, da diese mit ihrem dem Bohrlochmund zugewandten Ende an der Wandung des Bohrlochbereiches 9 anliegen. Erst nach Übertritt in den Bohrlochbereich 10 größeren Durchmessers spreizen sich die schalenförmigen Form stücke 33 - wie auf dem unteren Teil von Abb. 4 darge stellt - unter der Wirkung der Federn 34 auf und stützen sich bei Belastung des Ankers an der Ringfläche 32 form schlüssig ab. Im übrigen entspricht diese Konzeptvariante der Ausbildung des Ankerkopfes voll der in Abb. 3 darge stellten Lösung. Fig. 4 shows an anchor head with a split support sleeve that can be expanded under spring pressure in two working positions. The upper picture shows the anchor and anchor head when inserted into the borehole, the schalenför shaped pieces 33 enclosing the anchor rod. The force of the springs 34, which cannot be seen in the upper illustration, cannot lead to the shell-shaped shaped pieces 33 being spread apart, since the ends thereof which face the borehole mouth bear against the wall of the borehole region 9 . Only after passing into the borehole area 10 of larger diameter, the bowl-shaped fittings 33 - as shown in the lower part of Fig. 4 shows - under the action of the springs 34 and are positively supported on the ring surface 32 when the anchor is loaded . Otherwise, this concept variant of the design of the anchor head fully corresponds to the solution shown in Fig. 3 Darge.

Auf Abb. 5 ist ein Spreizmechanismus für das gebirgs seitige Ende der Ankerstange 27 vorgesehen, welcher sich dadurch öffnet, daß die Ankerstange 27 mit ihrem konisch geformten Kopf 39 gegenüber entsprechend geformten Flächen 40 der schalenförmigen Formstücke 33 in Richtung auf das Bohrlochtiefste verschoben wird. Die Relativbewegung zwi schen den beiden konischen Flächen führt zu einem Aufsprei zen der schalenförmigen Formstücke 33, welche durch den Ring 35 zusammengehalten werden.In Fig. 5, a spreading mechanism is provided for the mountain-side end of the anchor rod 27 , which opens in that the anchor rod 27 is displaced with its conically shaped head 39 relative to correspondingly shaped surfaces 40 of the shell-shaped fittings 33 in the direction of the deepest hole. The relative movement between the two conical surfaces leads to an opening of the shell-shaped fittings 33 , which are held together by the ring 35 .

Während der obere Teil der Abb. 5 den Kopf des Ankers in dem Betriebszustand zeigt, in welchem er in das Bohrloch eingeführt wird, stellt der untere Teil den endgültigen Betriebszustand nach der Aufspreizung dar, in welchem der Anker auf Zug belastet werden kann. Dabei greifen in Na sen 41 der schalenförmigen Formstücke 33 in entsprechende Ausnehmungen 42 der Ankerstange, so daß sich bei Zugbe lastung des Ankers ein Abstützeffekt ergibt, über welchen die Zugkraft in der Ankerstange auf die Spreizhülsen über tragen wird. Auch bei dieser Lösungsalternative kann die Zahl der schalenförmigen Formstücke 33 unterschiedlich sein. Zwei oder drei Formstücke ergeben einen besonders günstigen Abstützeffekt. Die Kappe 43, welche den Ankerkopf beim Ein schieben in das Bohrloch vor Verschmutzung schützt, springt nach dem Aufspreizen ab. Wie bei den vorbeschriebenen Lö sungsalternativen stützen sich die rückwärtigen Enden der aufgespreizten schalenförmigen Formstücke 33 auf der Ring fläche 32 des Bohrloches ab. While the upper part of Fig. 5 shows the head of the anchor in the operating state in which it is inserted into the borehole, the lower part represents the final operating state after the expansion, in which the anchor can be loaded under tension. In this case, in Na sen 41 of the shell-shaped fittings 33 in corresponding recesses 42 of the anchor rod, so that there is a supporting effect when the anchor is in tension, by means of which the tensile force in the anchor rod is transmitted to the expansion sleeves. With this alternative solution, too, the number of shell-shaped fittings 33 can be different. Two or three fittings result in a particularly favorable support effect. The cap 43 , which protects the anchor head when pushed into the borehole from contamination, jumps off after spreading. As with the above-described solution alternatives, the rear ends of the spread-out shell-shaped fittings 33 are supported on the ring surface 32 of the borehole.

Auch bei der auf Abb. 6 dargestellten Konzeptvariante des neuartigen Ankersystems werden im Bohrlochtiefsten die am Ankerkopf angeordneten schalenförmigen Formstücke 33 durch Axialbewegung zwischen der Ankerstange 27 und den Formstüc ken 33 aufgespreizt. Der obere Teil von Abb. 6 zeigt wie derum die Betriebsstellung für das Einführen des Ankers in das Bohrloch, während der untere Teil die schalenför migen Formstücke 33 im aufgespreizten Zustand darstellt. Im Gegensatz zu der auf Abb. 5 dargestellten Lösungs alternative erfolgt bei der Konzeptvariante gemäß Abb. 6 jedoch der Aufspreizvorgang dadurch, daß die Ankerstange 27 gegenüber den schalenförmigen Formstücken 33 vom Bohrloch tiefsten weg bewegt wird. Die zum Aufspreizen der scha lenförmigen Formstücke 33 erforderliche Relativbewegung zwischen der Ankerstange 27 und den Formstücken 33 er folgt bei der Konzeptvariante gemäß Abb. 6 in genau umgekehrter Richtung wie bei der Konzeptvariante gemäß Abb. 5. Durch konische Flächen 44 am rückwärtigen Ende des Ankerkopfes 39, die an den entsprechenden Flächen 40 der schalenförmigen Formstücke entlanggleiten, werden diese aufgespreizt und bei Zugbeanspruchung des Ankers in ihrer Spreizstellung zwischen dem Ankerkopf und der Wandung des Bohrlochtiefsten 10 verspannt. Der auf diese Weise von den schalenförmigen Formstücken 33 gebildete Konus zieht sich formschlüssig in die Bohrlochverengung hinein und ermöglicht es auf diese Weise, die volle Tragkraft des Ankers ohne Zu hilfenahme von Klebern im Bohrlochtiefsten abzustützen.Also in the concept variant of the novel anchor system shown in FIG. 6, the cup-shaped shaped pieces 33 arranged on the anchor head are spread out in the deepest borehole by axial movement between the anchor rod 27 and the shaped pieces 33 . The upper part of Fig. 6 shows the operating position for inserting the armature into the borehole, while the lower part shows the schalenför shaped pieces 33 in the expanded state. In contrast to the alternative solution shown in Fig. 5, in the concept variant according to Fig. 6, however, the expansion process takes place in that the anchor rod 27 is moved deeply away from the borehole in relation to the shell-shaped shaped pieces 33 . The required for spreading the clam lenförmigen fittings 33 relative movement between the anchor rod 27 and the fittings 33 it follows in concept variant according to Fig. 6 in exactly the reverse direction as in the concept variant according Fig. 5. conical surfaces 44 at the rear end of the anchor head 39 , which slide along the corresponding surfaces 40 of the shell-shaped shaped pieces, these are spread apart and, when the anchor is subjected to tensile stress, clamped in their spread position between the anchor head and the wall of the deepest hole 10 . The cone formed in this way by the shell-shaped shaped pieces 33 pulls into the borehole narrowing in a form-fitting manner and in this way enables the full load-bearing capacity of the anchor to be supported deeply in the borehole without the aid of adhesives.

Bei der Konzeptvariante, welche auf Abb. 7 dargestellt ist, erfolgt das Aufspreizen der schalenförmigen Form stücke 33 über eine Gewindemutter 45, deren Außenfläche beim Drehen der Ankerstange 27 an den konischen Flächen 40 der schalenförmigen Formstücke 33 entlanggleitet. Die rück wärtigen Enden dieser Formstücke stützen sich bei Belastung des Ankers - ähnlich wie bei den Lösungsalternativen ge mäß Abb. 3, 4, 5 - auf der Ringfläche 32 im Gebirge ab. Beim Einführen in das Bohrloch ist die Spannmutter 45 in der Ausgangsposition, so daß die schalenförmigen Form stücke 33 eng an der Gewindespindel anliegen und in ihrem äußeren Durchmesser den Durchmesser des Stangenkopfes 37 nicht oder nur sehr wenig überragen.In the concept variant, which is shown in Fig. 7, the shell-shaped shaped pieces 33 are spread over a threaded nut 45 , the outer surface of which slides along the conical surfaces 40 of the shell-shaped shaped pieces 33 when the anchor rod 27 is rotated. The rearward ends of these fittings are supported on the ring surface 32 in the mountains when the anchor is loaded - similar to the alternative solutions according to FIGS. 3, 4, 5. When inserted into the borehole, the clamping nut 45 is in the starting position, so that the shell-shaped form pieces 33 lie closely against the threaded spindle and the outer diameter of the rod head 37 does not protrude, or only very little.

Auf Abb. 8 ist eine ganz andere Konzeptvariante des neuartigen Ankersystems dargestellt, die in dieser Form für Bohrlöcher sinnvoll ist, deren Durchmesser im Bereich des Bohrlochtiefsten gegenüber der übrigen Bohrlochlänge er weitert ist. Zwischen dem Kragen 38 der Ankerstange 27 und dem Kopf 37 des Gebirgsankers ist ein Korb aus star ken, in Ankerachse verlaufenden Drähten 46 angeordnet, der beim Einführen des Ankers in das Bohrloch in seinem Außen durchmesser den Durchmesser des Kragens 38 nicht über schreitet. Der Anker wird am Ende des Einführvorganges mit seinem Kopf 37 fest auf die Bohrlochsohle gestoßen, wobei sich der Außendurchmesser des Korbes mit den Drähten 46 auf den vergrößerten Durchmesser 10 im Bohrlochtiefsten erweitert. Dann wird der Anker soweit zurückgezogen, daß die Drähte 46 an der Fläche des Bohrloches ganz oder teilweise zur An lage kommen. Anschließend wird über die Bohrung 47, wel che sich im Inneren der Ankerstange 27 befindet, abbin dender Baustoff, vorzugsweise auf Zementbasis, oder auch Kleber in den Bereich des erweiterten Bohrlochdurchmessers gedrückt. Diese abbindende Füllmenge 48 bildet gemeinsam mit der Bewehrung, welche sich durch die Drähte 46 ergibt, die Befestigung des Gebirgsankers im Bohrlochtiefsten. Der gesamte tragende Querschnitt der Drähte 46 sollte - gleiche Werkstoffqualitäten vorausgesetzt - dem tragenden Querschnitt der Ankerstange 27 entsprechen. Bei unter schiedlichen Werkstoffqualitäten kann das Flächenverhält nis der tragenden Querschnitte im umgekehrten Verhältnis der zulässigen Zugspannungen der Werkstoffe geändert werden. Fig. 8 shows a completely different concept variant of the new anchor system, which is useful in this form for boreholes whose diameter in the area of the borehole is wider than the rest of the borehole length. Between the collar 38 of the anchor rod 27 and the head 37 of the rock anchor, a basket of star ken, extending in the anchor axis wires 46 is arranged, the diameter of the collar 38 does not exceed when the anchor is inserted into the borehole in its outer diameter. At the end of the insertion process, the anchor is pushed with its head 37 firmly onto the bottom of the borehole, the outer diameter of the basket with the wires 46 expanding to the enlarged diameter 10 deepest in the borehole. Then the anchor is withdrawn to the extent that the wires 46 come to the surface of the borehole in whole or in part to. Subsequently, binding material, preferably based on cement, or adhesive is pressed into the region of the enlarged borehole diameter via the bore 47 , which is located inside the anchor rod 27 . Together with the reinforcement resulting from the wires 46 , this setting filling quantity 48 forms the fastening of the rock bolt in the deepest hole. The entire supporting cross-section of the wires 46 should - assuming the same material qualities - correspond to the supporting cross-section of the anchor rod 27 . With different material qualities, the area ratio of the load-bearing cross-sections can be changed in the reverse ratio of the permissible tensile stresses of the materials.

Auf Abb. 9 ist eine gänzlich andere Ausführungsart eines für die Systemoptimierung "Gebirgsanker-Bohrloch" geeigne ten Ankers dargestellt. Die Ankerstange wird durch einen durchlässigen Drahtschlauch 49 ersetzt, in welchem die Drähte 46 gegeneinander gewendelt sind, um bei Zugbelastungen das Drahtgeflecht drallfrei zu halten. Der unmittelbar hinter dem Kopf 37 des Ankers angeordnete Abschnitt der Drähte 46 ist nicht verflochten, so daß sich dieser Teil beim Auf treffen des Kopfes 37 auf die Bohrlochsohle - wie in Abb. 9 dargestellt - aufweiten kann. Anschließend wird das ge samte Bohrloch mit abbindendem Baustoff - vorzugsweise auf Zementbasis - oder auch Kunststoffklebern verpreßt. Die Drähte - sowohl im aufgeweiteten Bereich des Bohrlochtiefsten als auch im übrigen Bohrloch - stellen die für die Über tragung von Zugbeanspruchungen notwendige Bewehrung im ver füllten Bohrloch dar. Fig. 9 shows a completely different embodiment of an anchor suitable for system optimization "rock bolt borehole". The anchor rod is replaced by a permeable wire hose 49 , in which the wires 46 are wound against one another in order to keep the wire mesh free of twists under tensile loads. The immediately behind the head 37 of the armature arranged portion of the wires 46 is not intertwined, so that this part can expand upon meeting the head 37 on the bottom of the borehole - as shown in Fig. 9 -. Then the entire borehole is pressed with setting material - preferably cement-based - or plastic glue. The wires - both in the expanded area of the deepest borehole and in the rest of the borehole - represent the reinforcement in the filled borehole necessary for the transmission of tensile loads.

Auf Abb. 10 ist ebenfalls eine unkonventionelle Konzept variante zur Optimierung des Gesamtsystems "Gebirgsanker- Bohrloch" dargestellt. Das bohrlochseitige Ende der Anker stange, das bei dem für das Einführen in das Bohrloch not wendigen Betriebszustand etwa den gleichen Außendurchmes ser wie die übrige Ankerstange hat, wird nach Erreichen des Bohrlochteils mit vergrößertem Durchmesser im Bohr lochtiefsten durch Zündung einer kleinen Sprengpatrone oder durch hydraulischen Druck aufgeweitet. Die so entstandene Blase 50 legt sich mit ihren Flächen 51 an der Ringfläche 32 im Bohrloch an, so daß die Ankerkraft formschlüssig auf das Gebirge übertragen werden kann. Die nicht dargestellte Lösungsalternative, bei der die Aufweitung durch hydrauli schen Druck erfolgt, macht es erforderlich, daß die Anker stange 27 eine Bohrung zur Druckmittelzufuhr aufweist. Fig. 10 also shows an unconventional concept variant for optimizing the overall system "rock bolt borehole". The downhole end of the anchor rod, which has approximately the same outer diameter as the rest of the anchor rod in the operating state necessary for insertion into the borehole, is deep in the borehole after reaching the borehole part with an enlarged diameter by firing a small explosive cartridge or by hydraulic pressure expanded. The resulting bladder 50 rests with its surfaces 51 on the annular surface 32 in the borehole, so that the anchor force can be transferred to the mountains in a form-fitting manner. The alternative solution, not shown, in which the expansion takes place by hydraulic pressure, makes it necessary that the armature rod 27 has a bore for pressure medium supply.

Auf Abb. 11 ist schematisch der Hydraulikschaltplan für die Benutzung einer Höchstdruckwasserpumpe 52 zur Erzeugung des Höchstdruckes für die Erweiterung des Bohrloches darge stellt. Auf ihrer Saugseite ist diese Pumpe über die Verbindungsleitung 53 mit der Spüldruckleitung 54 ver bunden. In der schematischen Darstellung ist das Umschalt ventil 55 so gezeichnet, daß die Spülflüssigkeit mit dem normalen Spüldruck aus der Leitung 54 über die Versorgungs leitung 56 zum Bohrgestänge fließen kann. Wird nun das Ventil 55 umgeschaltet, um in der Leitung 56 Höchstdruck zur Erweiterung des Bohrloches zu erzeugen, dann wird über nicht dargestellte elektrische Schalteinrichtungen die Pumpe 52 in Betrieb gesetzt und die Druckseite der Pumpe 52 über die Verbindungsleitung 57 mit der Versorgungs leitung 56 verbunden. Beim Zurückschalten des Ventils 55 auf normalen Spüldruck wird die Pumpe 52 durch die nicht dargestellten elektrischen Schalteinrichtungen wieder außer Betrieb gesetzt.In Fig. 11, the hydraulic circuit diagram for the use of a high pressure water pump 52 for generating the maximum pressure for the expansion of the borehole is shown schematically. On its suction side, this pump is connected via the connecting line 53 to the flushing pressure line 54 . In the schematic representation, the switching valve 55 is drawn so that the flushing liquid can flow with the normal flushing pressure from line 54 via the supply line 56 to the drill pipe. If the valve 55 is now switched to generate maximum pressure in line 56 to expand the borehole, then pump 52 is put into operation via electrical switching devices (not shown) and the pressure side of pump 52 is connected to supply line 56 via connecting line 57 . When the valve 55 is switched back to normal flushing pressure, the pump 52 is put out of operation again by the electrical switching devices (not shown).

Die auf den Abb. 11, 12 und 13 schematisch dargestellten hydraulischen Schaltpläne sind sämtlich für die Ausführungs form der erfindungsgemäßen Bohreinrichtung gemäß Abb. 2 vorgesehen, bei der eine Dreh- bzw. Drehschlagbohreinrich tung für das Erweitern des Bohrloches in seinem Bohrlochtief sten mit einer Höchstdruckwassereinrichtung gekoppelt ist.The hydraulic circuit diagrams shown schematically in Figs. 11, 12 and 13 are all provided for the embodiment of the drilling device according to the invention according to Fig. 2, in which a rotary or rotary impact drilling device for expanding the borehole in its borehole deepest with a maximum pressure water device is coupled.

Auf Abb. 12, die ebenfalls eine rein schematische Dar stellung zeigt, wird der Druckerzeugungseinrichtung ge mäß Abb. 11 ein Druckspeicher 58 zugefügt, der an die Stichleitung zwischen der Druckseite der Pumpe 52 und dem Umschaltventil 55 angeschlossen ist. Beim Umschalten dieses Ventiles steht kurzfristig außer dem Höchstwasser volumenstrom der Pumpe 52 auch noch die Speichermenge des Hydraulikspeichers 58 zur Verfügung, um die Bohrlocher weiterung mittels Höchstdruckwasser herzustellen.In Fig. 12, which also shows a purely schematic representation, a pressure accumulator 58 is added to the pressure generating device according to Fig. 11, which is connected to the spur line between the pressure side of the pump 52 and the changeover valve 55 . When this valve is switched over, in addition to the maximum water volume flow of the pump 52 , the storage volume of the hydraulic accumulator 58 is also available for a short time in order to produce the boreholes using ultra-high pressure water.

Auf Abb. 13 ist in rein schematischer Darstellung der Hydraulikschaltplan für einen doppelt wirkenden Druck übersetzer gezeigt, der nach dem Umschalten des Ventils 59 primärseitig von der Hydraulikenergie der Spülleitung 54 angetrieben wird und die Verbindungsleitung 56 für die Dauer der Erweiterung des Bohrloches kontinuierlich mit Höchstdruckwasser versorgt. Die beiden doppelt wirken den Zylinder 60, deren Kolben-Ringflächen-Verhältnis dem Druckverhältnis zwischen Spüldruck und Höchstdruck ent sprechen muß, sind in dem dargestellten Ausführungsbei spiel mechanisch über ein Gestänge 61 gekoppelt. Während der eine Zylinder den Höchstdruck erzeugt, wird der zweite Zylinder wieder in seine Ausgangsposition zurückgefahren, um für den darauffolgenden Arbeitshub betriebsbereit zur Verfügung zu stehen. Ein Umschaltventil 62, welches im dar gestellten Ausführungsbeispiel nach Beendigung des Arbeits hubes durch den Anschlag 63 von der Kolbenstange des je weils druckerzeugenden Arbeitszylinders 60 umgeschaltet wird, bewirkt das kontinuierliche Arbeiten der beiden Arbeitszylinder 60 des Druckübersetzers. Zwei Rückschlag ventile 64 sorgen dafür, daß der Höchstdruck nicht an der jeweiligen Sperrstelle des Umschaltventils 62 ansteht. Ein Hydraulikspeicher 58 bewirkt, daß während des Umschaltvor ganges kein Druckeinbruch erfolgt.In Fig. 13, the hydraulic circuit diagram for a double-acting pressure booster is shown in a purely schematic representation, which is driven on the primary side by the hydraulic energy of the flushing line 54 after the valve 59 has been switched over and continuously supplies the connecting line 56 with high-pressure water for the duration of the expansion of the borehole . The two double-acting cylinders 60 , the piston-ring area ratio of which must correspond to the pressure ratio between the flushing pressure and the maximum pressure, are mechanically coupled in the exemplary embodiment shown via a linkage 61 . While one cylinder generates the maximum pressure, the second cylinder is returned to its starting position in order to be ready for the next working stroke. A changeover valve 62 , which in the exemplary embodiment presented is switched after the end of the working stroke by the stop 63 from the piston rod of the respective pressure-generating working cylinder 60 , causes the two working cylinders 60 of the pressure intensifier to work continuously. Two check valves 64 ensure that the maximum pressure is not present at the respective blocking point of the changeover valve 62 . A hydraulic accumulator 58 ensures that no pressure drop occurs during the Umschaltvor gear.

Das auf Abb. 13 dargestellte Hydraulikschema und insbeson dere die in diesem Schema enthaltenen Ventile 59, 62 ver deutlichen den Gesamtzusammenhang und die prinzipielle Ar beitsweise. Anstelle der beiden Ventile können in anderen Ausführungsvarianten gänzlich andere Ventilkombinationen benutzt werden, wobei das prinzipielle, der erfindungs gemäßen Nutzung eines Druckübersetzers zur Erzeugung des Hochdruckes zugrundeliegende Arbeitsschema erhalten bleibt. Das gleiche gilt für das Umsteuern des Ventils 62, was auch über elektrische Endschalter und Elektromagnete erfolgen kann, wobei die Endschalter von den Kolbenstangen der Arbeitszylinder 60 betätigt werden und die Elektromag nete den Steuerschieber 62 umschalten.The hydraulic diagram shown in Fig. 13 and in particular the valves 59, 62 contained in this diagram illustrate the overall context and the principle of operation. Instead of the two valves, entirely different valve combinations can be used in other design variants, the basic working scheme underlying the invention according to the use of a pressure intensifier for generating the high pressure being retained. The same applies to the reversal of the valve 62 , which can also be done via electrical limit switches and electromagnets, the limit switches being actuated by the piston rods of the working cylinders 60 and the solenoids switching the control slide 62 .

Claims

1. Fastening system, preferably for tunneling and underground mining, consisting of a drill hole and a mountable in this rock anchor, characterized in that the diameter of the drill hole in the borehole is dimensioned larger than the diameter of the rest of the borehole, and that the provided at the region of the borehole deepest end of the rock bolt anchor head with means, preferably expansion, expansion and / or support mechanisms, which are designed and arranged such that the outside diameter of the anchor head for positive support of the anchor is deepest in the borehole.

2. Fastening system according to claim 1, characterized in that the length of the borehole region with ver enlarged diameter ( 10 ) in the deepest borehole bears about a fifth to a tenth of the total borehole length.

3. Fastening system according to claim 1 and / or 2, characterized in that the borehole-side anchor rod end is encompassed by one or more shell-like shape pieces ( 33 ) which expand when the borehole area is reached with an enlarged diameter and upon tensile loading of the anchor rod ( 27 ) support with their rear ends on the ring surface ( 32 ), which results in the borehole at the point of transition from the small to the large diameter.

4. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the shaped pieces ( 33 ) resting against the end of the anchor rods during insertion of the anchor into the borehole on a collar ( 38 ).

5. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the anchor rods end of preferably two to four tubular shape pieces is enclosed.

6. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the hülsenför shaped fittings ( 33 ) by a ring ( 35 ) are held together.

7. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Aufsprei zen the sleeve-shaped fittings ( 33 ) when reaching the borehole part with an enlarged diameter under the effect of the force of springs ( 34 ).

Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the expansion of the sleeve-shaped fittings ( 33 ) after reaching the borehole area ( 10 ) with an enlarged diameter by relative movement between the anchor rod ( 27 ) and the sleeve-shaped fittings ( 33 ).

9. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Relativbe movement between the anchor rod ( 27 ) and the sleeve-shaped fittings ( 33 ) an axial movement of the anchor rod in the direction of the deepest hole, an axial movement of the anchor rod from the Borehole out or a rotational movement of the anchor rod.

10. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the anchor head ( 37 ) is formed like a rivet head and the supporting force on the spread sleeves ( 33 ) at the point ( 32 ) positively transfers to the mountains.

11. Fastening system according to claim 1 or one of the preceding, characterized in that the expansion process of the sleeve-shaped fittings ( 33 ) by relative movement between the inclined surfaces on the rod head ( 39 ) and corresponding surfaces ( 40 ) on the inside of the sleeve-shaped fittings ( 33 ) takes place in such a way that the anchor rod is displaced relative to the sleeve-shaped shaped pieces ( 33 ) in the direction of the deepest hole.

12. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the anchor rod ( 27 ) immediately behind the head ( 39 ) with recesses ( 42 ) is seen in which corresponding lugs ( 41 ) of the hülsenför shaped pieces ( 33 ) fengrei fen in the spread state, so that the load capacity of the anchor on the components ( 42 ) and ( 41 ) on the spread sleeves ( 33 ) and then can be transferred to the surface ( 32 ).

13. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the anchor head is protected by a closure cap ( 43 ) against contamination during the insertion process.

14. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the anchor head at its rear end has inclined, conical surfaces ( 44 ) which when moving the anchor rod ( 27 ) out of the borehole on corresponding surfaces ( 40 ) of the sleeve-shaped Shaped pieces ( 33 ) slide and cause this sleeve movement to spread the sleeve-shaped shaped pieces ( 33 ).

15. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the conically expanded sleeve-shaped fittings ( 33 ) are positively supported at the transition from the larger hole diameter to the smaller hole diameter.

16. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the expansion of the sleeve-shaped fittings ( 33 ) by Entlangglei th a threaded nut ( 45 ) on inner inclined surfaces ( 40 ) of the sleeve-shaped fittings ( 33 ) takes place, the Axialbe movement of Nut ( 45 ) is triggered by turning the anchor rod ( 27 ).

17. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that between the anchor head ( 37 ) and collar ( 38 ) a basket of wires ( 46 ) is arranged, which after reaching the borehole area with the larger diameter ( 10 ) by belching of the anchor head on the bottom of the borehole.

18. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that after the expansion of the wire basket, the borehole area with a larger diameter is filled with setting material, preferably on a cement basis or adhesive, the wires ( 46 ) representing a reinforcement for the purpose of absorbing tensile stresses .

19 fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the setting construction material or the adhesive through a be in the anchor rod be sensitive bore ( 47 ) is supplied.

20. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that a permeable cylindrical, internally hollow wire mesh ( 49 ) is used instead of an anchor rod, in which the wires ( 46 ) immediately behind the anchor head ( 37 ) are so ausgebil det, that they widen when the anchor head hits the deepest hole down to the hole diameter in the area ( 10 ).

21. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that, following this expansion process, the entire borehole is filled with the building material, preferably cement-based or adhesive, the expanded wires ( 46 ) and the cylindrical, internally hollow wire mesh ( 49 ) represent reinforcement to absorb tensile loads.

22. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the most arranged in the borehole deep end of the anchor rod is hollow inside and is equipped with a small explosive cartridge which expands the anchor head after reaching the deepest hole by ignition so that it with his Wall areas abuts the borehole wall in the deepest hole ( 10 ) as a bubble ( 50 ) and is supported in the area ( 51 ) in a form-fitting manner on the annular surface ( 32 ) of the rock.

23. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the expansion of the anchor head is carried out by hydraulic pressure which is supplied via a bore in the anchor rod ( 27 ).

24. Process for producing a borehole, ins special for the fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Boreholes made with high pressure water jets become a larger area in the deepest borehole knife than generated in the rest of the borehole the speed of the maximum pressure was radiation in this area is smaller than in the rest Area of the borehole.

25. Device for performing the method according to Claim 24, characterized in that these in the loading reaches a high pressure water jet at its free end head which has one or more beams is equipped with nozzles.

26. The apparatus according to claim 25, characterized in that the ultra-high pressure water jet head has four nozzles, of which the outer ( 7 a, 7 b ) generate the borehole contour ( 10 ) and the inner ( 7 c , 7 d) in order to compensate for the transverse force components the recoil force are arranged so that the high-pressure water jets emerging from the nozzles intersect spatially without touching.

27. The apparatus of claim 25 or 26, characterized in that the production of the borehole in the remaining part ( 9 ) of the same by a rotary drilling or rotary impact drilling device, wherein the drill bit has laterally or front-side arranged high pressure water nozzles ( 14 ) .

28. The apparatus according to claim 25 or one of the following, characterized in that there is a valve ( 16 ) in the interior of the drill bit, the closing body ( 17 ) when supplied with a large amount of liquid, the liquid supply led to the flushing channels ( 12 ) and the flushing openings ( 13 ) shuts off and thus causes the exclusive exit from the nozzles ( 14 ).

29. The device according to claim 25 or one of the following, characterized in that a maximum pressure water pump ( 52 ) is provided for the temporary generation of the maximum pressure, the pressure side is connected by switching the valve ( 55 ) with the drill string and the drill bit, and preferably by the switching of this valve is started.

30. The device according to claim 25 or one of the following, characterized in that there is a hydraulic accumulator ( 58 ) in the hydraulic system for generating the ultra-high pressure water, through which after switching the valve ( 55 ), the maximum pressure water volume required to generate the borehole extension for a short time compared to the flow rate of Pump ( 52 ) is increased significantly.

31. The device according to claim 25 or one of the following, characterized in that the maximum pressure water required to expand the borehole is generated by a pressure intensifier with one or more working cylinders ( 60 ) and a control device ( 62 ), which has a changeover valve ( 59 ) in Operation is set.

32. Apparatus according to claim 25 or one of the subsequent claims, characterized in that the drive of the working cylinder ( 60 ) of the pressure intensifier takes place via the flushing liquid flowing in from the line ( 54 ) after the switching valve ( 59 ) is switched over and that the piston-ring area ratio the working piston of the pressure intensifier corresponds to the pressure ratio of the rinsing pressure to the maximum pressure.

33. Device according to claim 25 or one of the following, characterized in that the pressure translator multi-step fig is trained.

34. Fastening system according to claims 1, 4 and 5, characterized in that after the application of high pressure and the blocking of the liquid supply to the flushing openings ( 13 ) through the closing body ( 17 ), drill rods and drill bit are withdrawn, so that the liquid jet ( 21 ) bring about an enlargement of the borehole diameter ( 10 ) deepest in the borehole.

35. Fastening system according to claims 1, 4 and 6, characterized in that the closing body ( 17 ) of the reversing valve ( 16 ) is lifted by the spring ( 19 ) from the valve seat ( 20 ) in normal operation.

36. Fastening system according to claims 1 and 4-7, characterized in that the closing body ( 17 ) at the point ( 24 ) is guided by a guide pin ( 22 ) and prevented from falling out.

37. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the valve gap ( 18 ) is designed such that when the high pressure builds up due to the throttling effect, a pressure difference forms between the two sides of the closing body, which initiates and carries out the closing process.

38. Fastening system according to claim 1 or one of the following, characterized in that the valve ( 16 ) is arranged as an easily replaceable cartridge in the drill bit.