DE602004007645T2

DE602004007645T2 - Vorrichtung zum setzen von gebirgsankern und zum automatischen setzen von gebirgsankern sowie setzen von gebirgsankern

Info

Publication number: DE602004007645T2
Application number: DE602004007645T
Authority: DE
Inventors: Fredrik ÖBERG; Per Jonson
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills AB
Current assignee: Epiroc Rock Drills AB
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: SE0301375L; CA2523278C; SE525690C2; EP1623092A1; WO2004099568A1; EP1623092B1; CN1788138A; CA2523278A1; IL171668A; JP2006526090A; US20060278414A1; DE602004007645D1; US7841803B2; JP4677401B2; ES2288683T3; KR20060011860A; ATE367510T1; KR101089033B1; CN1788138B; SE0301375D0

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gesteinsverankerung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur automatisierten Gesteinsverankerung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Gesteinsverankerung.
Beschreibung des technischen Hintergrunds
Die Verwendung von selbstbohrenden Gesteinsankern stellt eine vernünftige Prozedur dar, da das Bohrloch in das der Gesteinsanker eingeführt werden soll mit dem Gesteinsanker selbst als Bohrwerkzeug gebildet wird. Nach dem Bohrschritt wird ein Vergussmedium wie etwa Zement in das Bohrloch zum Verguß des Gesteinsankers zu Gesteinsverstärkungszwecken usw injiziert.
Während des Bohrschritts wird die Bohrfläche mit Druckluft gespült oder mit einem Spülfluid, welches alternativ während des Bohrschritts als ein dünnflüssiger Zement, der auch für Vergußzwecke dient, gespült wird.
Derartiges Spülen kann kontinuierlich sein und in ein besseres Eindringen des Zements in das das Bohrloch umgebende Gestein und folglich in einer besseren Verankerung des Ankers resultieren.
Eine bereits bekannte Vorrichtung zur Gesteinsverankerung beinhaltet eine Drehvorrichtung, die auf den Halsadapter der Bohrmaschine geschraubt ist. Das andere Ende der Drehvorrichtung bietet ein Gewinde für die Aufnahme eines Gewindeendes eines selbstbohrenden Gesteinsankers.
Diese bereits bekannte Vorrichtung wird für manuell gesteuerte Gesteinsverankerung verwendet und benötigt die Überwachung einer Bedienperson, wenn der eingebohrte Gesteinsanker von der Drehvorrichtung gelöst wird.
Die DE 196 07 988 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gesteinsverankerung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
Ziel und wichtigste Merkmale der Erfindung
Es ist ein Ziel mit dieser Erfindung eine Verbesserung der Vorrichtung gemäß des Standes der Technik zu schaffen und im Speziellen eine Vorrichtung zu schaffen, die vollständig automatisierte Gesteinsverankerung einschließlich des Anfügens eines selbstbohrenden Gesteinsankers erlaubt.
Diese Ziele werden durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Dabei wird erreicht, dass das Lösen des Adapterelements in einer definierten Weise zwischen diesem Element und dem fraglichen Gesteinsanker oder der Verlängerungsstange stattfindet. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da hiermit die Löseprozedur wesentlich vereinfacht wird im Vergleich zum Stand der Technik und da die Verwendung bei automatisierter Gesteinsverankerung erlaubt wird.
Eine entsprechende Vorrichtung zur automatisierten Gesteinsverankerung ist in Anspruch 4 definiert, wobei die entsprechenden Vorteile erzielt werden.
Auch schafft das Verfahren gemäß Anspruch 5 die entsprechenden Vorteile.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus dem Folgenden ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun mit dem Hintergrund einer Ausführungsform und mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, worin:
1 schematisch eine Vorrichtung zur automatisierten Gesteinsverankerung beinhaltend eine Bohranlage zeigt, und
2 detaillierter eine Vorrichtung zur Gesteinsverankerung gemäß der Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsform
Eine Vorrichtung 1 zur automatisierten Gesteinsverankerung mit selbstbohrenden Gesteinsankern beinhaltet eine Bohranlage 2 mit Mitteln zum Tragen einer herkömmlichen Bohrmaschine 3, die auf einer Längsführung 4 hin und her bewegbar ist. Eine Lagereinrichtung für Gesteinsanker und/oder Verbindungsstangen für Gesteinsanker ist mit 5 bezeichnet.
Entlang einer Führung 4 sind Bohrerstützen 6 für das Tragen eines selbstbohrenden Gesteinsankers 7 mit möglichen gewindeverbundenen Verbindungsstangen im Bohrprozess bereitgestellt.
Die Lagereinrichtung und die Bohrstützen funktionieren im Allgemeinen wie welche, die in herkömmlichen Vorrichtungen für automatisiertes Bohren vorgesehen sind und sind daher hier nicht detaillierter beschrieben.
Eine Quelle für Spülmedium 8 ist über Leitungen und eine Adaptervorrichtung 10 angeordnet, um mit dem selbstbohrenden Gesteinsanker 7 zur Spülung während des Bohrens eines Bohrlochs für den Gesteinsanker an einer bestimmten Stelle in der zu verstärkenden Gesteinsstruktur, in Verbindung zu stehen.
Eine Quelle für Ankervergußmedium 9 zum Injizieren von Zement oder entsprechendem Vergußmedium ist auch angeordnet, um mit dem Gesteinsanker 7 über die Adaptervorrichtung 10 verbunden zu sein. Dies kann erreicht werden, durch kontinuierliches Zuführen des Mediums während des Bohrprozesses als Spülmedium/Injektionsmedium oder nach Beendigung des Bohrprozesses als konventionelles Vergußmedium.
Die Vorrichtung zur Gesteinsverankerung 10 ist detaillierter in 2 als eine Adaptervorrichtung 10 gezeigt, wobei klar ist, dass die Vorrichtung ein Längsadapterelement 14 mit einem distalen Ende 11 zur Verbindung mit einem selbstbohrenden Gesteinsanker und einem proximalen Ende 12 umfassend einen integrierten Verbindungsabschnitt des Adapterelements 14 für das Zusammenwirken mit einer herkömmlichen Gesteinsbohrmaschine 3, beinhaltet.
Gemäß der Erfindung ist es hier beabsichtigt, dass das Adapterelement, welches den Verbindungsabschnitt beinhaltet, aus einem einzelnen integrierten Element besteht, welches als ein Stück gefertigt wird. Dies führt dazu, dass dieses Element den Beanspruchungen welche die Schockwellen beim Schlagbohren verursachen, widersteht. Damit wird eine echte Möglichkeit zur Automatisierung des Verankerungsprozesses geschaffen.
Eine Drehhülse 13 ist einen Abschnitt des Adapterelements 14 umgebend, rotationsfixiert, an die Bohrmaschine 3 über einen rotationsverhindernden Ausleger 17 befestigt, angeordnet. Dieses Element ist einerseits an der Bohrmaschine 3 befestigt und schafft andererseits Mittel in Form eines ringförmigen Endabschnittes für das Zusammenwirken mit einem Verbindungsstutzen 16, der sich radial von der Drehhülse 13 erstreckt. Die Drehhülse ist somit in Bezug auf die Bohrmaschine nicht-rotierend angeordnet.
Der Verbindungsstutzen 16 ist dafür bestimmt mit einer der Quellen 8 oder 9 in 1 zum jeweiligen Spülen und Injizieren des Vergußmediums, verbunden zu sein. Als eine Alternative können selbstverständlich zwei Verbindungsstutzen angeordnet sein, eine mit jeder Quelle.
Die Drehhülse 13 sieht Dichtungen 15 auf jeder Seite eines ringförmigen Raumes 18 vor, der einen Abschnitt des Adapterelements 14 umgibt, aus dem ein radialer Kanal 19 (kann mehr als einer sein) mündet. Der Kanal 19 verbindet den Raum 18 mit einem axialen Kanal 20 welcher in das Innere eines rückspringenden Abschnitts für einen selbstbohrenden Gesteinsanker am distalen Ende des Adapterelements 14 mündet. Auf diesem Weg werden Medien von den Quellen 8 und 9 in 1 zu einem Gesteinsanker übermittelt, welcher in den rückspringenden Abschnitt eingeführt wird.
Ein Verfahren zur Gesteinsverankerung gemäß der Erfindung ist wie folgt
Schritt 1:
In einem rückspringenden Abschnitt in einer Adaptervorrichtung, die in eine Bohrmaschine eingebracht ist, ist ein selbstbohrender Gesteinsanker verbunden, um eingetrieben und verankert zu werden.
Schritt 2:
Der Bohrschritt läuft ab wie üblich mit dem Unterschied, dass das Spülen des Bereiches eines Bohrkopfs des selbstbohrenden Gesteinsankers nicht über die Bohrmaschine selbst gespült wird, sondern über die Adaptervorrichtung, welche entweder mit einer Spülmediumquelle oder mit einem leichtfließenden Zement, welcher gleichzeitig spült und vergießt, verbunden ist.
Schritt 3:
Nach dem Eintreiben des selbstbohrenden Gesteinsankers vorbei an einer vorderen Bohrstütze auf der Bohrmaschinenführung wird die Rotationsrichtung der Bohrmaschine 3 zum Lösen der Gewindeverbindung zwischen dem aufnehmenden Gewinde am distalen Ende des Adapterelements und dem Gesteinsanker umgekehrt. Der Gesteinsanker ist nun frei, um als Gesteinsverstärkung verwendet zu werden, oder um mit einer Verbindungsstange verbunden zu werden und weiter eingebohrt zu werden.
Schritt 4:
Die Bohrmaschine 3 wird umgekehrt, um alternativ in einer Position zu sein, um mit einer Verbindungsstange zusammenzuwirken, wenn dies zum Einbringen eines ausreichend langen Gesteinsankers notwendig ist, wobei nachdem dieser eingetrieben wurde, Zement in einer oben angezeigten Weise injiziert wird. Dieser Injektionsschritt ist ebenfalls anwendbar in dem Fall, in dem der Gesteinsanker bereits nach Schritt 2 fertig zur Verwendung war und Zement (oder dergleichen) nicht für die Spülung verwendet wurde.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:
Kein Abkoppeln muss gehandhabt werden, da der Gesteinsanker immer von dem Adapterelement wegen dem Vorhandensein von nur einer Gewindeverbindung gelöst wird.
Kontinuierliche Zementinjektion kann während des Bohrens gemacht werden.
Der Anker wird in einem einzelnen Arbeitsschritt installiert, da die Injektion des Zements nicht die Verbindung einer separaten Pumpe an den Anker benötigt.
Eine komplett mechanisierte/automatisierte Installation von selbstbohrenden Ankern kann gemäß der Erfindung und mit der Hilfe einer Ankerlagereinrichtung realisiert werden.

Claims

Vorrichtung zur Gesteinsverankerung mit einer Adaptervorrichtung (10) zur Verbindung einer Bohrmaschine (3) mit einem selbstbohrenden Gesteinsanker (7), wobei die Adaptervorrichtung ein Adapterelement (14) beinhaltet, welches dichtend umgeben ist von einer Drehhülse (13), die zur Verbindung eines axialen Kanals durch die Adaptervorrichtung (20), welcher im Betrieb zusammenwirkt mit einem axialen Spülkanal im Gesteinsanker, mit einer externen Quelle oder externen Quellen für Spülmedium (8) und Ankervergußmedium (9) angeordnet ist, wobei das Adapterelement (14) an einem distalen Ende (11) ein Gewinde zur Verbindung mit einem entsprechenden Gewinde auf dem Gesteinsanker (7) beinhaltet, wobei das Adapterelement (14) an einem proximalen Ende (12) einen integrierten Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit der Bohrmaschine (3) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass das den Verbindungsabschnitt beinhaltende Adapterelement (14) aus einem einzelnen integrierten Element in einem Stück besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde auf dem Adapterelement ein aufnehmendes Gewinde und dass das Gewinde auf dem Gesteinsanker ein eingreifendes Gewinde ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehhülse (13) einen im wesentlichen sich radial erstreckenden Verbindungsstutzen (16) für Spülmedium, Ankervergussmedium hat, welcher angeordnet ist für das Zusammenwirken mit einem rotationsverhindernden Ausleger (17), welcher angeordnet ist, um an die Bohrmaschine befestigt zu sein.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sie geeignet ist, um zur automatisierten Gesteinsverankerung verwendet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement eine Länge hat, die eine Distanz zwischen der Bohrmaschine (3) in ihrer vorgerücktesten Position und einer vorderen Bohrstütze (6) für einen einzutreibenden Gesteinsanker (7), übersteigt.
Vorrichtung (1) zur automatisierten Gesteinsverankerung mit selbstbohrenden Gesteinsankern und beinhaltend eine Bohrmaschine (3), die auf einer Füh rung (4) hin und her bewegbar ist, eine Gesteinsankerlagereinrichtung (5) für selbstbohrende Gesteinsanker (7), (eine) externe (Quelle) Quellen für Spülmedium (8) und Ankervergußmedium (9), Bohrstützen für einen Gesteinsanker, der in einer einzutreibenden Position ist, beinhaltend eine Vorrichtung (7) zur Gesteinsverankerung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Gesteinsverankerung mit selbstbohrenden Gesteinsankern, worin eine Bohrmaschine (3) einen Gesteinsanker antreibt, während dem jeweils gleichzeitigen Spülen mit einem Spülmedium und Injizieren mit Ankervergußmedium über eine Adaptervorrichtung (10), welche ein Adapterelement (14) beinhaltet, das dichtend umgeben ist von einer Drehhülse (13), wobei die Adaptervorrichtung (10) mit dem einzutreibenden Gesteinsanker verschraubt ist, wobei das Adapterelement (14) mit der Bohrmaschine (3) mittels eines integrierten Verbindungsabschnittes an einem proximalen Ende (12) verbunden ist, wobei die Adaptervorrichtung von ihrer Bindung mit dem Gesteinsanker durch Umkehrung der Drehrichtung der Bohrmaschine gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement beinhaltend den Verbindungsabschnitt aus einem einzelnen integrierten Element in einem Stück besteht.