DE3829678C1

DE3829678C1 - Borehole plug

Info

Publication number: DE3829678C1
Application number: DE19883829678
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen De Marsch; Erich Dipl.-Ing. 4322 Sprockhoevel De Borgmeier
Original assignee: Bwz Berg- und Industrietechnik 4250 Bottrop De GmbH
Current assignee: Bwz Berg- und Industrietechnik 4250 Bottrop De GmbH
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1990-03-08
Anticipated expiration: 2008-09-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrlochverschluß für in Ge stein und Mineral, beispielsweise für das Injizieren von zur Gebirgsverfestigung geeigneter Medien, niedergebrachte Boh rungen, der im wesentlichen aus einem Füllrohr mit einem an der Spitze angebrachten Rückschlagventil, einem das Füllrohr umgebenden, über ein weiteres Rückschlagventil geringerer Vorspannung aufblähbaren, als Dichtelement ausgebildeten Schlauchabschnitt und einem ein verlängerbares, an das Füllrohr anschließbares Beschickungsrohr aufnehmenden Anschlußelement besteht.

Bohrlochverschlüsse, sogenannte Blähpacker, bei denen vor der eigentlichen Injektion durch das Injektionsmittel zunächst ein Dichtelement beaufschlagt wird, sind in großer Zahl bekannt und unter andem in den deutschen Patentschriften 34 26 557 und 34 02 615 sowie beispielsweise der DE-OS 30 14 834 näher beschrieben.

Neben der Problematik einer Rundumabdichtung an der gesamten Bohrlochwandung, die durch Anlegen der durch hohe Drücke be aufschlagten Schlauchabschnitte erzielt wird, und die aufgrund der bislang verwendeten, wegen der hohen Drücke wenig flexiblen und zum Teil mit Bewehrungen versehenen Gum miarten erschwert sind, ist eine immer wieder auftretende technische Schwierigkeit darin zu sehen, daß die Bohrloch verschlüsse im Bereich der zur Magazinierung dienenden Hülsen undicht werden.

Der Druck des Injektionsmittels verursacht in den Schlauchabschnitten hohe in Längsrichtung auftretende Zugkräfte, die sich bei Ausbrüchen in der Bohrlochwandung erhöhen. Bei größeren Bohrlöchern mit entsprechenden Ausbrüchen bläht sich der Schlauchabschnitt sehr weit auf und bildet scharfe Kanten an den hülsenartigen Einbänden. Die Schlauchabschnitte werden an den Kanten zerstört oder die hülsenartigen Einbände biegen sich soweit auf, daß der Bohrlochverschluß undicht wird.

Beides führt dazu, daß der verträgliche Druck im Bohrlochverschluß heruntergeht und ganz allgemein die Injektion und die Abdichtung nicht mit dem von der Pumpe gelieferten Druck vorgenommen werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bohrlochverschluß zu schaffen, der bei vielfacher Verwendung beispielsweise beim Tränken und Injizieren oder auch Ankern eingesetzt werden kann, bei dem die Zugkräfte im Schlauchab schnitt herabgesetzt und damit die Verwendung flexiblerer und kostengünstiger Schlauchmaterialien trotz der üblichen und darüberliegender Pumpendrücke erlaubt werden, der auf einfache Weise die Undichtigkeiten an den Schlauchenden ver hindert und der darüber hinaus wirtschaftlicher herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Füllrohr innerhalb des Schlauchabschnitts teleskopierbar ausgebildet ist, wobei der Schlauchabschnitt an den Enden durch Einbände fest mit der Füllrohrabschnitten und/oder den die Füllrohrabschnitte aufnehmenden Anschlußelementen ver bunden ist.

Beim Blähvorgang wird nunmehr trotz fester Einspannung der Schlauchabschnittsenden keine große Zugkraft mehr in das Schlauchmaterial eingeleitet, weil erfindungsgemäß durch das Ineinanderschieben der Füllrohrabschnitte eine Anpassung durch Verkürzung des Bohrlochverschlusses stattfindet. Das flexible Schlauchmaterial erlaubt gleichzeitig bei Anwendung herkömmlich und darüberliegender Pumpendrücke ein besseres Anliegen an der Bohrlochwandung, insbesondere bei Bohrlöchern mit entsprechenden kleineren und größeren Ausbrüchen oder Unebenheiten.

Die Teleskopierbarkeit bzw. die Ineinanderschiebbarkeit der Füllrohrabschnitte ist auch in Form einer Mehrfachtelesko pierbarkeit vorstellbar.

Die unter Umständen dabei ungewollt oder gewollt auftretenden, durch Querschnittsverengungen verursachten Drosselstrecken innerhalb des Füllrohres können dabei den dem Injizieren vorausgehenden Blähvorgang erfindungsgemäß unterstützen. Es erweist sich als zweckmäßig, zur Gewährlei stung eines ordentlichen Blähvorgangs den Einsatz von zwei unterschiedlich vorgespannten Rückschlagventilen einzubeziehen.

Weiterhin ist es als vorteilhaft anzusehen, die von den Schlauchabschnittsenden ummantelten Anschlußelemente einmal als Rohrkörper mit entsprechenden Gewinden zur Aufnahme der Füllrohrabschnitte und einmal als Rohrabschnitte auszubilden. Zweckmäßigerweise sind die Anschlußelemente in welcher Ausbildung auch immer, mit entsprechenden Gewinden versehen, in welche auf der einen Seite die Füllrohrabschnitte und auf der anderen Seite an der Spitze des Bohrlochverschlusses eine Rückflußsicherung bzw. am an deren Ende ein Beschickungsrohr eingeschraubt werden können. Das feste Einbinden des Schlauchabschnitts auf den Anschlußelementen mittels Einbände gestattet in Verbindung mit der Art des Schlauchmaterials Längentoleranzen, die bisher nicht denkbar waren.

Die Herstellung aller Teile aus einem entsprechenden wider standsfähigen Material, zum Beispiel Kunststoff, ist ebenso möglich, wie Mischmaterialien, deren Vorteil insbesondere da rin läge, daß zum Beispiel die aus Kunststoff hergestellten Füllrohrabschnitte ohne Gewinde in die mit Gewinde versehenen Anschlußelemente aus Metall eingedreht werden können. Weiterhin erscheint es wichtig und zur Lösung der Aufgabe von Bedeutung, daß die Einbände mit Abrundungen oder Kragenelementen versehen sind, welche die Bildung scharfer Kanten vermeiden. Zur Erleichterung beim Einführen des Bohrlochverschlusses in ein Bohrloch ist vorteilhafterweise das an der Spitze sitzende und die Rückflußsicherung auf nehmende Gehäuse mit einer Kappe versehen oder auch als Kappe ausgebildet, die den Schlauchabschnitt geringfügig im Durchmesser überragt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines rohrförmigen Bohrlochverschlusses schematisiert und im Schnitt dargestellt, bei dem die vom Schlauchabschnitt ummantelten Abschlußele mente als die Füllrohrabschnitte übergrei fende Rohrabschnitte abgebildet sind und

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele eines verlorenen Bohrlochverschlusses, schematisiert und im Schnitt dargestellt, bei dem die vom Schlauchabschnitt ummantelten Anschlußele mente als mit Gewinde versehene Rohrkörper ausgebildet sind.

Das in Fig. 1 schematisierter Form und im Schnitt wiederge gebene Ausführungsbeispiel eines Bohrlochverschlusses weist ein Füllrohr 1 auf, welches aus zwei ineinanderschiebbaren Füllrohrabschnitten 5, 6 besteht, wobei mit dem Füllrohrab schnitt 6 ein weiterer Füllrohrabschnitt 6′ verbunden ist oder sein kann. Die Füllrohrabschnitte 5, 6 oder in diesem Fall 6′ sind von Anschlußelementen 7, 8 umgeben, die als ringförmige Rohrabschnitte ausgebildet sind. Innerhalb des von einem Schlauchabschnitt 2 umgebenen Füllrohres 1 ist in dem Füllrohrabschnitt 6 in einem durch Verschieben nicht überlappenden Bereich mindestens eine Öffnung 11 angeordnet, über welche das Injektionsmittel in den das Füllrohr 1 umgebenden Dichtbereich einströmt. Der Schlauchabschnitt 2 aus einem elastischen Gummi ist an den Enden die Anschluß elemente 7, 8 ummantelnd mittels Einbänden 3, 4 beispielsweise in Form von kaltverformten Metallringen jeweils mit den Füllrohrabschnitten 5, 6 oder 6′ zu einer festen Einheit verbunden. Die Einbände 3, 4 sind mit Abrun dungen 22 versehen, die die scharfe Kantenbildung gegenüber dem aufgeblähten Schlauchabschnitt 2 verhindern helfen sol len. An der zum Bohrlichtiefen gerichteten Spitze des Füll rohrabschnitts 5 ist in einem Gehäuse 21 ein Rückschlagven til 10 als Rückflußsicherung vorgesehen. Das Gehäuse 21 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Gewinde auf den Füllrohrabschnitt 5 geschraubt. Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse 21 mit einer Führungskappe versehbar, die das Einführen des Bohrlochverschlusses in das Bohrloch er leichtert. Am Ende des über den Schlauchabschnitt 2 hinaus ragenden Füllrohrabschnitts 6 oder 6′ ist mit diesem ein An schlußelement 18 fest verbunden, welches mit einem zusätz lichen Rückschlagventil 17 geringerer Vorspannung versehen ist, und welches zur Verbindung mit einem verlängerbaren Be schickungsrohr eine Aufnahme 15 mit einem Gewinde 16 auf weist. Das in dem Anschlußelement 18 vorgesehene Rückschlag ventil ist mit einer geringeren Vorspannung als das Rück schlagventil 10 ausgestattet, um vor dem eigentlichen Injek tionsvorgang den Aufblähvorgang sicherzustellen. Der Füllrohrabschnitt 6 übergreift in dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel den Füllrohrabschnitt 5, wobei durch die Querschnittsverengung eine sogenannte Drosselstrecke 20 ent steht, über welche weiterhin der Blähvorgang unterstützt wird.

Die in Fig. 2 im Schnitt und ebenfalls schematisiert wiedergegebene Darstellung eines Bohrlochverschlusses zeigt eine etwas abgewandelte Version, bei welcher insbesondere die Anschlußelemente 7 und 8 als Rohrkörper ausgebildet sind. In die Anschlußelemente 7 und 8 werden über entsprechende Gewinde 9 die Füllrohrabschnitte 5 und 6 eingeschraubt. Der Füllrohrabschnitt 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Füllrohrabschnittes 5 verschiebbar geführt. In die zum Bohrlochtiefsten gerichtete Spitze des Bohrlochverschlusses bzw. des Anschlußelementes 7 ist eine abgewandelte Ausführung eines Rückschlagventiles 10 über ein Gewinde einschraubbar angeordnet. Das zum Bohrlochmund gerichtete Anschlußelement 8 weist, wie dargestellt, ein nicht unbedingt erforderliches Rückschlagventil auf, und zur Aufnahme eines verlängerbaren Beschickungsrohr eine Aufnahme 15 in einem Gewinde 16.

Das Rückschlagventil 14 ist in einem nicht überlappenden Bereich der Füllrohrabschnitte 5, 6 und zwar in Form mindestens einer Öffnung 11 und einer die Öffnung umgebenden Manschette 12 ausgebildet.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung eines Bohrlochverschlusses dargestellt, bei welchem zusätzlich unterhalb des Einbandes 3 eine kragenförmig oder trichterförmig aufgebogene Manschette 23 vorgesehen ist, die dazu beitragen soll, eine scharfe Kantenbildung gegenüber dem aufgeblähten Schlauchabschnitt 2 zu verhindern. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuse 21 gleichzeitig als Führungskappe ausgebildet, welches im Durchmesser den Bohrlochverschluß geringfügig überragt. Es ist im Rahmen der Erfindung ohne weiteres vorstellbar, Ausführungsbeispiele von Bohrlochverschlüssen zu wählen, die sich aus Einzelelementen zusammensetzen, die jeweils in den drei dargestellten Ausführungsbeispielen anzutreffen sind.

Bezugszeichenliste

1 Füllrohr
2 Schlauchabschnitt
3 Einband
4 Einband
5 Füllrohrabschnitt
6 Füllrohrabschnitt
7 Anschlußelement
8 Anschlußelement
9 Gewinde
10 Anschlagventil
11 Öffnung
12 Manschette
13 Gewinde
14 Rückschlagventil
15 Aufnahme
16 Gewinde
17 Rückschlagentil
18 Anschlußelement
19 Außengewinde
20 Drosselstrecke
21 Gehäuse
22 Abrundung
23 Manschette
24 Abschrägung

Claims

1. Bohrlochverschluß für in Gestein und Mineral, beispiels weise für das Injizieren von zur Gebirgsverfestigung ge eigneter Medien, niedergebrachte Bohrungen, der im wesentlichen aus einem Füllrohr mit einem an der Spitze angebrachten Rückschlagventil, einem das Füllrohr um gebenden, über ein weiteres Rückschlagventil geringerer Vorspannung aufblähbaren, als Dichtelement ausgebildeten Schlauchabschnitt und einem ein verlängerbares, an das Füllrohr anschließbares Beschickungsrohr aufnehmenden Anschlußelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (1) innerhalb des Schlauchabschnitts (2) teleskopierbar ausgebildet ist, wobei der Schlauchabschnitt (2) an den Enden durch Einbände (3, 4) fest mit den Füllrohrabschnitten (5, 6, 6′) und/oder den die Füllrohrabschnitte (5, 6, 6′) aufnehmenden Anschlußelementen (7, 8) verbunden ist.

2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Füllrohr (1) aus mindestens zwei ineinanderschiebbaren Füllrohrabschnitten (5, 6) besteht.

3. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem zum Bohrlochbund gerich teten Anschlußelement (8) beispielsweise durch Ver schrauben verbundene Füllrohrabschnitt (6) in den wei teren zum Bohrlochtiefsten gerichteten Füllrohrabschnitt (5) hineinragend angeordnet ist.

4. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (14) geringerer Vorspannung in einem im ineinandergeschobenen Zustand der Füllrohrabschnitte (5, 6) nicht überlappenden Bereich in Form mindestens einer Öffnung (11) und einer die Öffnung (11) umschließenden nachgiebigen Manschette (12) angeordnet ist.

5. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Anschlußelemente (7, 8) als Rohrkörper ausgebildet sind, in welchen die ineinanderschiebbaren Füllrohrabschnite (5, 6) jeweils einschraubbar an geordnet sind.

6. Bohrlochverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die als Rohrkörper ausgebildeten Anschluß elemente (7, 8) von den Enden des Schlauchabschnitts (2) ummantelt und mittels Einbände (3, 4) jeweils mit einem Füllrohrabschnitt (5, 6) eine feste Verbindung bilden.

7. Bohrlochverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß in dem zum Bohrlochtiefsten gerichteten An schlußelement (7) eine Rückflußsicherung in Form eines Rückschlagventils (10) einschraubbar angeordnet ist.

8. Bohrlochverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß das bohrlochmundseitige Anschlußelement (8) mit einer mit einem Gewinde (16) ausgestatteten Aufnahme (15) zum Anschluß eines verlängerbaren Beschickungsrohres versehen ist.

9. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bohrlochmundseitige, als Rohrkörper ausgebildete Anschlußelement (8) mit einem weiteren Rückschlagventil (17) versehbar ist.

10. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Füllrohrabschnitte (5, 6, 6′) und/oder sämtliche Einzelteile der Anschluß- und Verbindungselemente aus einem festen, widerstandsfähigen, jedoch schneidbaren Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt sind.

11. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Anschlußelemente (7, 8) als kurze Rohrab schnitte ausgebildet sind, welche einen Füllrohrabschnitt (5, 6, 6′) umgebend und von den Enden des Schlauchabschnitts (2) ummantelt, mit diesen mittels eines Einbandes (3, 4) jeweils eine feste Verbindung bil den.

12. Bohrlochverschluß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die die Rohrabschnitte (5, 6) über den Schlauch abschnitt (2) hinaus überragenden Füllrohrabschnitte (5, 6; 6′) an den Enden zur Aufnahme einer Rückflußsicherung bzw. eines das Beschickungsrohr aufnehmenden Anschlußele mentes (18) jeweils mit einem Außengewinde versehen sind.

13. Bohrlochverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß zur Unterstützung des Blähvorgangs im Füllrohr (1) eine Drosselstrecke (20) vorgesehen ist.

14. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mindestens die dem einströmenden Injektionsmedium entgegenstehenden Enden der Füllrohr abschnitte (5) strömungsgünstig mit einer Abschrägung (24) versehen sind.

15. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rückflußsicherung vorge sehene Rückschlagventil (10) in einem in Richtung auf das Bohrlochtiefste konisch sich verjüngenden, an seiner Spitze abgeflachten Gehäuse (21) bekannter Bauart angeordnet ist.

16. Bohrlochverschluß nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse (21) mit einer das Ende des Schlauchabschnitts (2) übergreifenden Führungskappe ver sehbar ist.

17. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbände (3, 4) mindestens auf der zum aufblähbaren Schlauchabschnitt (2) gerichteten Seite mit Abrundungen (22) versehen sind.

18. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Einbände (3, 4) an der zum aufblähbaren Schlauchabschnitt (2) gerichteten Seite kragenförmig aufgebogen ausgerichtet sind.

19. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mindestens an dem zum Bohrlochtiefsten gerichteten Ende des Schlauchabschnitts (2) und zwar unterhalb des Einbandes (3) den Schlauchabschnitt (2) ummantelnd eine kragenförmig aufgebogene Manschette (23) vorgesehen ist.

20. Bohrlochverschluß nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß das das Rückschlagventil (10) umgebende Gehäuse (21) als Führungskappe ausgebildet ist.