EP0524226A1 - Injektionsbohranker mit transportschnecke. - Google Patents

Injektionsbohranker mit transportschnecke.

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EP0524226A1
EP0524226A1 EP91907453A EP91907453A EP0524226A1 EP 0524226 A1 EP0524226 A1 EP 0524226A1 EP 91907453 A EP91907453 A EP 91907453A EP 91907453 A EP91907453 A EP 91907453A EP 0524226 A1 EP0524226 A1 EP 0524226A1
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drill
anchor
sections
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Hans Mehesch
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Bergwerksverband GmbH
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    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections

Definitions

  • the invention relates to an injection drill anchor for securing lines and spaces by injection of, for example, synthetic resin, in particular in mining and tunneling, which essentially consists of an anchor pipe which can be assembled from at least two sections which can be connected to one another by sleeves and which has at least one injection ⁇ opening in the anchor tip and at the end protruding from the borehole is provided with a releasable connection element.
  • the invention is based on the task of creating an injection drill anchor which is primarily used with the aid of rotating drilling and without the flushing medium, such as air, which is not appropriate in many situations and water, can be introduced in a simple manner while ensuring the functions of drilling, injecting and anchoring.
  • this object is achieved by that at least a section of the armature is provided with a welded-on transport screw and a section is provided with an inflatable packer and a check valve.
  • An injection drill anchor of this type can be made up of several sections and screwed or drilled as a complete unit into the surrounding mountains or soil.
  • the thread height of the transport screw or the cross section of the transport screw is greater than the cross section of the non-expanded inflatable packer.
  • the screw conveyor ensures that the cuttings are completely removed so that the subsequent gluing of the injection drill anchor is not impaired.
  • the transport screw forms a special bond and load-bearing capacity within the bond within the adhesion section of the injection drill anchor.
  • the part of the injection drill anchor designed as an adhesive section is designed to be extendable as desired via sleeves and the corresponding number of sections.
  • Such an injection drill anchor has a wide range of applications. Apart from the areas of application required in mining in mountainous areas or vertical bores, it is suitable for anchoring or fastening channel walls in connection with water injections that are only marginally influenced when setting. tion materials for sand and gravel consolidation or for anchoring sheet piling or diaphragm walls. In addition, it is suitable for dowelling only through the solidification of layers of rock that cannot normally be anchored to solid rocks. Instead of an exchangeable two-winged or multi-winged drill bit, it is sufficient, for example, to equip the section provided with a transport screw for use in sand or gravel with a simple tip.
  • the corresponding anchor section provided with a transport screw on the anchor tip with a drill bit, for example a two- or three-bladed drill bit.
  • the advantage of the injection drill anchor according to the invention is to be seen essentially in the fact that a solution has been found while ensuring the function of drilling and anchoring, which enables versatile use with regard to rotating drilling, particularly in unused and relatively soft rock formations.
  • an injection drill anchor shown schematically in the drawing and partially in side view shows an anchor tube 1 which consists of a section 2 provided with a transport screw 7 and a section 3 which has a borehole closure in the form of a Inflatable packers 8 is seen. Sections 2 and 3 are connected to one another via a sleeve 4.
  • the screw conveyor 7, which is welded to the section 2, has a larger cross section or a greater height than the inflatable packer 8 in the non-expanded state, so that the drilling cuttings can be requested across the inflatable packer 8.
  • any drill bit 15 is indicated on the armature tip 6 of section 2. Furthermore, an injection opening 5 is provided in the armature tip 6 for the flow of the injection medium pressed into the armature tube 1.
  • the rupture disk 13 represents an exemplary embodiment of a check valve.
  • an external thread 18 is provided, which is used to hold a drill adapter an injection head and a dome nut is provided.
  • a check valve 17 is arranged within the end 16 of section 3.
  • the inflatable packer 8 consists of a flexible, sleeve-like material surrounding the section, which is held immovably on the section 3 by the covers 11 and 12.
  • the injection process is carried out, the pressure of the injection medium, the bore 9 and the corresponding sleeve 10 first opening via the rupture disk 13 as a check valve and the inflatable packer 8 being inflated until it blows against the borehole wall. application.
  • the sleeve 10 acts as a check valve and the actual injection is initiated.
  • a check valve 17 is provided at the end 16 of section 3.

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Description

Injektionsbohranker mit Transportschnecke
Die Erfindung betrifft einen Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injek¬ tion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der im wesentlichen aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusammensetzbaren Anker¬ rohr besteht, das mit mindestens einer Injektions¬ öffnung im Bereich der Ankerspitze und an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem lösba¬ ren Anschlußelement versehen ist.
Es ist seit langem bekannt, insbesondere im Unter¬ tagebergbau, um das Gebirge zur Sicherung des Streckenhohlraumes in seinem Verband zu erhalten, die Strecken durch Ankerausbau zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise in ein Bohrloch Klebepatronen eingeführt, die anschließend durch das Eindrehen der Ankerstange zerstört werden und durch Mischung zweier Komponenten die AnkerStange über die gesamte Länge im Bohrloch verkleben. Bei
der Durchführung einer derartigen Ankerung treten dann Probleme auf, wenn das Gebirge bereits aufge¬ lockert ist, und das Herstellen von Bohrlöchern bzw. das nachfolgende Einbringen von Klebepatronen und Ankerstangen in das Bohrlochtie ste nicht mehr möglich ist.
Diese Schwierigkeiten sind mit herkömmlichen Mit¬ teln bereits dann nicht mehr überbrückbar, wenn die Injektionen im Sand oder Kies, also in weichen Formationen oder Lockergesteinen durchgeführt wer¬ den sollen. In derartigen Formationen fallen die Bohrlöcher beim Herausziehen der Bohrwerkzeuge zu¬ sammen und sind für eine nachfolgende Ankerung und Injektion unbrauchbar.
Vornehmlich im Untertagebergbau treten dann Schwierigkeiten beim Setzen von Ankern auf, wenn die Bohrungen senkrecht nach unten durchgeführt werden müssen und für den Transport des Bohrkleins Wasser schlecht geeignet und Luft ungeeignet sind.
Ausgehend von den aufgeführten Schwierigkeiten beim Setzen herkömmlicher Anker und beim Abbohren der erforderlichen Bohrlöcher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektionsbohranker zu schaffen, der vornehmlich mit Hilfe des drehenden Bohrens und unter Verzicht auf das in vielen Si¬ tuationen nicht angebrachte Spülmedium, wie Luft und Wasser, auf einfache Weise und unter Gewährleistung der Funktionen des Bohrens, Inji- zierens und Ankerns eingebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Abschnitt des Ankers mit einer aufgeschweißten Transportschnecke und ein Ab¬ schnitt mit einem Blähpacker und einem Rückschlag¬ ventil versehen sind.
Ein derartiger Injektionsbohranker kann aus mehre¬ ren Abschnitte zusammengesetzt als Kompletteinheit in das anstehende Gebirge oder Erdreich eingedreht bzw. gebohrt werden. Die Gewindehöhe der Trans¬ portschnecke bzw. der Querschnitt der Transport¬ schnecke ist größer als der Querschnitt des nicht aufgeweiteten Blähpackers. Auf diese Weise kann das abgebohrte und über die Transportschnecke ge¬ förderte Bohrklein über den Bohrlochverschluß hin¬ weg ausgetragen werden. Die Transportschnecke ge¬ währleistet ein vollständiges Ausbringen des Bohr- kleins, so daß die nachfolgende Verklebung des In¬ jektionsbohrankers nicht beeinträchtigt wird. Die Transportschnecke bildet innerhalb der Haftstrecke des Injektionsbohrankers eine besondere Haftung und Tragfähigkeit innerhalb der Verklebung.
Erfindungsgemäß ist der als Haftstrecke ausgebil¬ dete Teil des Injektionsbohrankers über Muffen und die entsprechende Zahl der Abschnitte beliebig verlängerbar ausgebildet.
Ein derartiger Injektionsbohranker findet ein breites Anwendungsgebiet. Abgesehen von den im Bergbau erforderlichen Anwendungsbereichen in ge¬ brächen Gebirgsverbänden oder senkrechten Bohrun¬ gen ist er geeignet zum Anankern oder Befestigen von Kanalwänden in Verbindung mit von Wasser nur unwesentlich beim Abbinden beeinflußten Injek- tionsstoffen zur Sand- und Kiesverfestigung oder zum Anankern von Spund- oder Schlitzwänden. Darüber hinaus ist er geeignet für das Andübeln erst durch die Verfestigung im Normalfall nicht anankerbarer Gesteinsschichten an feste Gesteine. Anstelle einer auswechselbaren zwei- oder mehrflü- geligen Bohrkrone, beispielsweise ist es aus¬ reichend, den mit einer Transportschnecke versehe¬ nen Abschnitt beim Einsatz in Sand oder Kies mit einer einfachen Spitze auszurüsten.
Ebenso ist es möglich, in Abhängigkeit der örtli¬ chen Verhältnisse den entsprechenden, mit einer Transportschnecke versehenen Ankerabschnitt an der Ankerspitze mit einer Bohrkrone, beispielsweise einer zwei- oder dreiflügeligen Bohrkrone, zu ver¬ sehen.
Andererseits ist es im Rahmen der Erfindung mög¬ lich, den BohrlochverSchluß in Form eines Bläh¬ packers mit Hilfe der üblichen Muffenverbindungen an beliebiger Stelle des Bohrlochs zu plazieren.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Injektionsbohr¬ ankers ist im wesentlichen darin zu sehen, daß unter Gewährleistung der Funktion des Abbohrens und des Ankerns eine Lösung gefunden wurde, die im Hinblick auf das drehende Bohren, insbesondere in gebrächen und relativ weichen Gesteinsformationen eine vielseitige Anwendung ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer schematisierten Seitenan¬ sicht eines Injektionsbohrankers dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Das in der Zeichnung in schematisierter Form und in Seitenansicht teilweise geschnitten wiedergege¬ bene Ausführungsbeispiel eines Injektionsbohran¬ kers zeigt ein Ankerrohr 1, das aus einem mit ei¬ ner Transportschnecke 7 versehenen Abschnitts 2 und einem Abschnitt 3 besteht, der mit einem Bohrlochverschluß in Form eines Blähpackers 8 ver¬ sehen ist. Die Abschnitte 2 und 3 sind über eine Muffe 4 miteinander verbunden.
Die Transportschnecke 7, die auf den Abschnitt 2 aufgeschweißt ist, weist einen größeren Quer¬ schnitt bzw. eine größere Höhe auf als der Bläh¬ packer 8 in nicht aufgeweitetem Zustand, so daß die Anforderung des Bohrkleins über den Blähpacker 8 hinweg erfolgen kann.
In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs¬ beispiel ist an der Ankerspitze 6 des Abschnitts 2 eine beliebige Bohrkrone 15 angedeutet. Weiterhin ist in der Ankerspitze 6 eine Injektionsöffnung 5 für den Durchfluß des in das Ankerrohr 1 einge¬ preßten Injektionsmittels vorgesehen.
Innerhalb der Muffe 4 sind rundumlaufende oder ra¬ dial ausgerichtete Anschläge 14 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Berstscheibe 13 gegenüber dem in die Muffe 4 eingedrehten Ende des Abschnitts 2 dienen. Die Berstscheibe 13 stellt ein Ausfüh¬ rungsbeispiel für ein Rückschlagventil dar. Am Ende 16 des Abschnitts 3 ist ein Außengewinde 18 vorgesehen, das zur Aufnahme eines Bohradapters eines Injektionskopfes und einer Kalottenmutter vorgesehen ist. Weiterhin ist innerhalb des Endes 16 des Abschnitts 3 ein Rückschlagventil 17 ange¬ ordnet. Der Blähpacker 8 besteht aus einem flexi¬ blen manschettenartig den Abschnitt umgebenden Ma¬ terial, welches über die Einbände 11 und 12 unver¬ rückbar auf dem Abschnitt 3 gehalten wird.
Nach dem Abbohren eines Bohrlochs wird der Injek¬ tionsvorgang durchgeführt, wobei zunächst über die Berstscheibe 13 als Rückschlagventil der Druck des Injektionsmittels, die Bohrung 9 und die entspre¬ chende Manschette 10 öffnet und der Blähpacker 8 aufgebläht wird, bis er sich an die Bohrlochwan- dung anlegt. Bei Steigerung des Drucks und die Zerstörung der Berstscheibe 13 wirkt die Man¬ schette 10 als Rückschlagventil und die eigentli¬ che Injektion wird eimgeleitet. Bei mehreren über Verbindungsmuffen 4 hintereinander angeordneten Abschnitten 2 mit Transportschnecken 7 können über die Länge dieser Abschnitte verteilt weitere Injektionsöffnungen vorgesehen werden. Um einen entsprechenden Rücklauf des Injektionsmittels durch den Injektionsbohranker zu verhindern, ist an dem Ende 16 des Abschnitts 3 ein Rückschlagven¬ til 17 vorgesehen.
1 Ankerrohr
2 Abschnitt
3 Abschnitt
4 Muffe
5 Injektionsöffnung
6 Ankerspitze
7 Transportschnecke
8 Blähpacker
9 Bohrung
10 Manschette
11, 12 Einband
13 Berstscheibe
14 Anschlag
15 Bohrungen
16 Ende (außerh.Bohrloch) 17, Rückschlagventil
18 Außengewinde

Claims

Schutzansprüche
1. Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunst¬ harz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der im wesentlichen aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusam¬ mensetzbaren Ankerrohr besteht, das mit mindestens einer Injektionsöffnung im Bereich der Ankerspitze und an den aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem lösbaren Anschlußelement versehen ist, dadurch gekennzeichnet-- daß mindestens ein Ab¬ schnitt (2) mit einer aufgeschweißten Transport¬ schnecke (7) und ein Abschnitt (3) mit einem Bläh¬ packer (8) und einem Rückschlagventil (17) verse¬ hen sind.
2. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Transportschnecke (7) einen größeren Querschnitt aufweist als der nicht aufge¬ weitete Blähpacker (8) .
3. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (17) als Berstscheibe ausgebildet und innerhalb der die Ab¬ schnitte (2, 3) verbindenden Muffe (4) angeordnet ist.
4. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der zum Bohrlochtiefsten gerich¬ tete, eine Transportschnecke (7) aufweisende Ab¬ schnitt (2) mit einer Spitze versehbar ist.
5. Injektionsbohranker nach Anspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der zum Bohrlochtiefsten gerich¬ tete, eine Transportschnecke (7) aufweisende Ab¬ schnitt (2) mit einer Bohrkrone (15) versehbar ist.
6. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mehrere über Muffen (4) mitein¬ ander verbundene verbindbare Abschnitte (2) mit einer aufgeschweißten Transportschnecke (7) verse¬ bar sind.
7. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß neben der Injektionsöffnung (5) im Bereich der Ankerspitze (6) über die Länge der mit einer Transportschnecke (7) versehenen Ab¬ schnitte (2) weitere Injektionsöffnungen angeord¬ net sind. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der einen Blähpacker (8) aufwei¬ sende Abschnitt (3) an dem aus dem Bohrloch her¬ ausragenden Ende (16) mit einem Rückschlagventil
(17) und einem Außengewinde (18) zur wechselweisen Aufnahme eines Bohradapters, eines Injektions¬ kopfes und einer Kalottenmutter versehen ist.
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