DE94815C

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Publication number: DE94815C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 5 C Bergbau. //"

in das Gebirge geprefst wird.

Um Schächte mit grofsen Querschnitten in wasserdurchlässigem Gebirge ohne grofse Schwierigkeiten abteufen zu können, wird nach vorliegender Erfindung das Gebirge vor dem Abteufen derart gedichtet, dafs die gröfseren Klüfte, weiche sonst im Stande sind, auf verhältnifsmäfsig kurzer Erstreckung des Schachtes sehr grofse Wassermassen zuzuführen, verstopft sind.

Die nachstehend beschriebene und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Vorrichtung soll diesem Zwecke dienen.

Dasjenige Mitte!, welches in dem klüftigen, wasserreichen Gebirge, in welchem ein Schacht abgeteuft werden soll, diejenige Beschaffenheit herbeiführt, durch welche ein Abteufen ohne allzu grofse Wasserbelästigung ermöglicht wird, besteht darin, dafs man die sämmtlichen Klüfte des Gebirges in einem angemessenen Umkreise um den Schacht herum mit einem unter Wasser erhärtenden Mörtel aus Cement, Trafs oder einem ähnlichen Material ausgiefst. Zu diesem Zwecke wird ungefähr im Mittelpunkte des Schachtes ein Bohrloch von etwa 250 bis 300 mm Durchmesser durch das zerklüftete Gebirge hindurch bis in die zuverlässig wasserundurchlässigen Schichten niedergebracht.

Dieses mit Wasser gefüllte Bohrloch wird mit dem unter Wasser erhärtenden Mörtel gefüllt. Der letztere darf jedoch nicht ohne Weiteres von oben in das offene Bohrloch eingefüllt werden, da er sich alsdann in seine Theile (Cement und Sand) auflösen und erstere so verdünnen würde, dafs ein Abbinden nicht mehr stattfände.

Einestheils aus diesem Grunde, anderentheils auch deshalb, weil der Mörtel unter einem möglichst hohen Drucke in die feinen Klüfte und Spalten des Gebirges hineingeprefst werden mufs, damit dasselbe auf einem genügend grofsen Umkreise um den Schacht herum möglichst dicht wird, bedient man sich¹ zum Einfüllen und Einpressen der nachstehend beschriebenen Einrichtung.

Diese besteht aus dem Füllbehälter F, dem Verschlufsstück p, dem vom Füllbehälter F durch das Verschlufsstück ρ hindurchgehenden, bis in die Nähe der Bohrlochsohle reichenden Rohre d und dem Rohre d_l.

Der Füllbehälter F ist ein für hohen inneren Druck eingerichteter, zweckmäfsig nach unten sowohl wie nach oben kegel- oder trichterförmig gestalteter, möglichst geräumiger Behälter aus Eisenblech, an welchem sich die Rohrleitung d am unteren Ende anschliefst. Damit man die Füllungsverhältnisse des Füllbehälters auch während derjenigen Zeit, während welcher das Mannloch M geschlossen ist, von aufsen zu beobachten vermag, so ist derselbe in bekannter Weise mit Wasserstandszeigern und Probirhährien ausgestattet. Die Lage des Füllbehälters befindet sich über dem Schachte.

Das Verschlufsstück ρ dient dazu, die Mün-. dung des Bohrloches gegen die äufsere Atmosphäre, sogar bei auftretendem hohen Druck

von unten wasserdicht abzuschliefsen. Um dies möglich zu machen, mufs die Mündung des Bohrloches in einem festen, widerstandsfähigen Gebirge stehen, welches im Stande ist, den Befestigungsorganen des Verschlufsstückes: Knaggen oder Keilen etc., den erforderlichen Widerstand zu leisten, ohne selbst von dem nach oben gerichteten Drucke gelöst bezw. gehoben zu werden. Damit diese Bedingung erfüllt wird, ist es in den meisten Fällen nothwendig, den Schacht vor Anbringung der Einrichtung zum Verdichten des Gebirges so weit abzuteufen, bis ein genügend festes Gebirge erreicht ist.

Ist ein zuverlässig festes Gebirge an der Mündung des Bohrloches vorhanden, so kann das Verschlussstück ρ eingebaut und festgeklemmt werden. Das Verschlufsstück ρ besteht aus einem Cylinder c, welcher oben mit einem dicht abschliefsenden Deckel S verschlossen ist. In der vorliegenden Construction ist dieser Deckel auch zugleich als Stopfbüchse zur Herbeiführung der äufseren Dichtung des Verschlufsstückes ρ gegen die Bohrlochwand ausgebildet. Zum Anziehen der Stopfbüchse dienen die Schrauben S₁ S₁. Durch die Mitte des Deckels $ hindurch tritt das Rohr d, durch welches der Mörtel in das Bohrloch eingebracht wird. Dies Rohr d ist an der Stelle, wo es durch den Deckel d hindurchgeht, auf eine angemessene Länge mit Schraubengewinde und über dem Deckel mit einer Mutter versehen, so dafs man durch Drehen dieser Muttter das Rohr d nach Belieben heben oder senken kann. Am unteren Ende hat das Verschlufsstück ρ einen durchbrochenen Boden B, welcher Lagerhülsen für die Bolzen b b trägt (Fig. i, 2 und 4). Auf diesen Bolzen b sitzen drehbar die Knaggen k. Diese Knaggen k sind nach aufsen hin als excentrische Scheiben zu den Bolzen b, auf der entgegengesetzten Seite jedoch, also auf der dem Rohre d zugekehrten Seite, als Zahnräder ausgebildet. Diese Zähne greifen in die runde Zahnstange, zu welcher das Rohr d an der betreffenden Stelle an seinem Umfange ausgebildet ist, ein, so dafs, wenn man das Rohr d mittels der Mutter m aufwärts bewegt, die Excenter der Knaggen k sich gegen das Gebirge der Bohrlochwand spreizen und eine Bewegung des Verschlufsslückes ρ nach oben, auch bei erheblichem Wasserdrucke nach oben, verhindern.

Sollte die Beschaffenheit des Gebirges ein zuverlässiges Festklemmen dieses Verschlufsstückes ρ nicht möglich machen, so mufs das Verschlufsstück derart von oben belastet werden, dafs der Druck von unten unter allen Umständen von dieser Belastung überwogen wird.

Die Rohrleitung d, welche an das untere Ende des Füllbehälters F angeschlossen ist, geht durch den Deckel des Verschlufsstückes ρ hindurch bis in die Nähe des Bohrlochtiefsten, und dient dazu, um den Mörtel, welcher das Ausfüllen der Gebirgsspalten und Risse in einem möglichst grofsen Umkreise um: das Bohrloch herum bewirken soll, bis zur Bohrlochsohle in solcher Weise zu befördern, dafs derselbe mit dem das Bohrloch ausfüllenden Wasser nur in sehr beschränktem Mafse in Berührung kommt, da sich der Mörtel sonst zu sehr verdünnen oder gar auflösen und seine Binde- und Verdichtungsfähigkeit verlieren würde.

Diese Rohrleitung d_x mit dem Abschlufshahn It₁ und der Ausgufsmündung W₁ dient dazu, beim Einfüllen des Mörtels in das Bohrloch durch die Rohrleitung d das Wasser, welches das Bohrloch sowohl als auch die Hohlräume und Spalten des Gebirges, welche mit Mörtel ausgefüllt werden sollen, bis dahin erfüllt hatte, ausfliefsen zu lassen und dem nachfliefsenden, von unten aufsteigenden Mörtel Platz zu machen.

Sobald sämmtliche Hohlräume, welche mit dem Bohrloche in Verbindung stehen, ausgefüllt sind, beginnt bei fortgesetztem Eingiefsen von Mörtel dieser aus der Ausgufsmündung Wz₁ des Rohres d_i auszutreten. Dieses ist das Zeichen dafür, dafs alle ohne weitere Nachhülfe für den Mörtel erreichbaren Spalten und Hohlräume von demselben ausgefüllt sind. Da aus den oben bezeichneten Gründen der Festigkeit des Gebirges die Schachtsohle, auf welcher die Mündung des Bohrloches sich befindet, in den meisten Fallen bereits eine solche Teufe erreicht haben mufs, dafs der natürliche Wasserspiegel des Grundwassers das Verschlufsstück ρ mit einer mehr oder minder hohen Wasserschicht überdeckt, so mufs, um das Ausfliefsen des Mörtels aus der .Rohrleitung Cf₁ wahrnehmbar, sowie den Hahn It₁ leicht zugänglich zu machen, die Ausgufsmündung über diesen Wasserspiegel :gelegt werden. :

Sobald nun durch das Ausfliefsen des Mörtels aus der Ausgufsmündung m_x festgestellt ist, dafs die Räume des Bohrloches und der Gebirgsspalten in der Nähe desselben mit Mörtel angefüllt sind, wird der Abschlufshahn h_y geschlossen, ebenso wird der Mannlochdeckel M an dem Füllbehälter F, welcher vorher; noch mit Mörtel angefüllt wurde, geschlossen und alsdann dem Fülltrichter F entweder Dampf oder Prefsluft von entsprechend hoher Spannung zugeführt. Diesen Ueberdruck im Füllbehälter läfst man so lange wirken, bis sich letzterer nahezu entleert hat. Alsdann stellt man den Druck im Füllbehä'lter ab, schliefst den Hahn h, öffnet den Mannlochdeckel M und füllt den Füllapparat von neuem mit Mörtel.

Beim Einpressen der neuen Füllung verfährt man wieder wie vorher beschrieben und

wiederholt dies Füllen und Einpressen so lange, bis eine Entleerung des Füllapparates F trotz der Wirkung des gröfstmöglichen Ueberdruckes nicht 'mehr erfolgt.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Gebirgsverdichtung, bei welchem sich die Räume des Bohrloches und der Gebirgsklüfte alsbald mit Mörtel vollständig füllen und wobei die vom Bohrloche etwas entfernter gelegenen Klüfte nur durch entsprechenden Ueberdruck gefüllt werden können, wird da nicht zum Ziele führen, wo stellenweise sehr grofse und ausgedehnte Klüfte oder Höhlen im Gebirge auftreten. Bei diesen Verhältnissen würde der, wenn auch ziemlich steife Mörtelbrei, da er ein erheblich gröfseres specifisches Gewicht hat wie das Wasser, sich sehr weit ausdehnen bezw. aus einander laufen, wenn man ohne Weiteres so lange Mörtel nachfüllte, als derselbe nicht aus dem Rohre d_t ausflösse. In solchem Falle läfst sich gerade aus dem Umstände, dafs, trotzdem bereits eine grofse Menge Mörtel eingefüllt wurde, ein Ausfliefsen desselben durch den Hahn h_x noch nicht erfolgt ist, auf das Vorhandensein solcher Höhlen schliefsen.

Nachdem in solchem Falle eine verhä'ltnifsmäfsig grofse Menge Mörtel eingefüllt ist, unterbricht man das Einbringen so lange, bis der Mörtel abgebunden hat. Wollte man nun nach dem Erhärten des eingefüllten Mörtels ohne Weiteres wieder frischen Mörtel nachfüllen, so würde derselbe, wenn die Wandungen des Rohres d überall dicht ■ wären, nur ■ dies Rohr zu füllen vermögen, da dasselbe am unteren Ende durch den erhärteten Mörtel der ersten Füllung verschlossen ist. Damit nun der Mörtel in denjenigen Höhen des Bohrloches, welche noch : nicht mit erhärtetem Mörtel erfüllt sind, auch bei der zweiten und event, bei jeder weiteren erforderlich werdenden Füilperiode aus dem Rohre d in das Bohrloch auszutreten vermag, besitzt die Rohrwand in angemessenen Entfernungen von einander Durchbrechungen i, welche mit Klemmhülsen M₁ (Fig. 5, 6 und 7) dicht; verschlossen sind. Diese Klemmhülsen sind so eingerichtet, dafs ein mäfsiger Ueberdruck: im Innern des Rohres d genügt, um ein gänzliches Abspringen dieser Klemmhülsen zu veranlassen.

Man erreicht dies dadurch, dafs man diese Klemmhülsen im Umfange um eine Kleinigkeit gröfser als einen Halbcylinder von der lichten Weite gleich dem äufseren Durchmesser des Rohres d macht. Letzteres Rohr d wird an den Stellen, an welchen die Klemmhülsen M₁ angebracht werden sollen, in der Weise zugerichtet, wie dies in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt im Querschnitt das Rohr d an der Stelle einer Durchbrechung und die Klemmhülse M₁ in ihrer richtigen Stellung vor dem Abspringen. Fig. 7 stellt denselben Querschnitt bei begonnenem Abspringen dar. A B (Fig. 6 und 7) ist je eine durch den Mittelpunkt 0 gegenüber der Durchbrechung i.i gelegte gerade Linie. Diese zeigt, dafs der dicht anschliefsende Halbcylinder M₁ (Fig. 6) an beiden Seitenkanten η η um ein kleines Stück über die Hälfte des Rohres d hinübergreift. An dieser Linie A-B beginnend, ist die Aufsenwand des Rohres d auf beiden Seiten in der Längsrichtung derart bearbeitet, dafs die Klemmhülse Af₁, sobald dieselbe bis zur Linie A-B von dem Ueberdruck im Rohre d geschoben ist, bis zur Nullspannung zusammenfedert und dadurch entweder abspringt oder frei herunterfällt. Auf diese Weise wird die Durchbrechung i dauernd geöffnet und für das Ausfliefsen von Mörtel frei.

Durch das zuletzt beschriebene Verfahren, bei welchem man das Einfüllen von Mörtel durch so lange Pausen unterbricht, dafs der letzte Eingufs stets so weit erhärtet ist, dafs er nicht mehr aus einander zu fliefsen vermag, erreicht man, dafs man auch bei gröfseren Hohlräumen im Gebirge eine Dichtung der Umgebung des Schachtquerschnittes ohne allzu grofsen Mörtelverbrauch erzielt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verschlufs für Bohrlöcher, durch welche Cementbrei o. dgl. behufs Schliefsung der Klüfte in das Gebirge geprefst wird, gekennzeichnet durch die gegen einander verschiebbaren Stopfbüchsen - Cylinder (c) mit dem festen Rohranschlufs (d₁) und dem verstellbaren Rohr (d), bei dessen Verschiebung der Verschlufs durch Excenter (k) im Bohrloch verstrebt wird.

2. Bei dem Verschlufs nach Anspruch 1 die Anordnung von Oeffnungen (i) in der Wandung des Rohres fd), welche von elastischen Mänteln (m) überdeckt sind, so dafs diese bei Ueberschreitung eines bestimmten Innendruckes losgelöst werden und die Oeffnungen (i) freigeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.