EP0948701B1 - Verfahren und einrichtung zum gleichzeitigen bohren und auskleiden von löchern - Google Patents

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EP0948701B1
EP0948701B1 EP97911051A EP97911051A EP0948701B1 EP 0948701 B1 EP0948701 B1 EP 0948701B1 EP 97911051 A EP97911051 A EP 97911051A EP 97911051 A EP97911051 A EP 97911051A EP 0948701 B1 EP0948701 B1 EP 0948701B1
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EP
European Patent Office
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drill bit
jacket tube
drill
drilling
cladding tube
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EP97911051A
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Inventor
Josef Mocivnik
Karl BÖHM
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Alwag Tunnelausbau GmbH
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
Original Assignee
Alwag Tunnelausbau GmbH
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
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Priority claimed from AT106597A external-priority patent/AT408472B/de
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
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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
    • E21D21/0033—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts having a jacket or outer tube

Definitions

  • the present invention relates to a method for Drilling, especially impact or rotary impact drilling, and lining of holes in soil or rock material, where through a drill bit mounted on a drill pipe a striking and / or rotating movement formed a borehole and a lining is formed by a cladding tube becomes.
  • the present invention further relates to a device for drilling, in particular impact or rotary impact drilling, and lining holes in soil or rock material, one supported on a drill pipe Drill bit through a striking and / or rotating movement forms a borehole.
  • Such methods and devices for drilling, in particular for impact or rotary impact drilling, and subsequent ones Lining holes in soil or rock material known in different embodiments see for example US Pat. No. 3,190,378A. Hiebei will a hole possibly extending over long lengths or a hole is formed using a drill bit, which is mounted on a drill pipe, with a beating and / or rotating movement formed the borehole becomes.
  • Rotary impact drilling is usually done in each case after striking the drill bit this drill bit twisted by a certain angle and again acted upon by a striking tool, whereby by alternately moving the drill bit in the direction of rotation and the intermittent beating systematically on that of the Drill bit during the rotary movement swept area Material is crushed and broken out.
  • an anchor can be introduced into the cladding tube and additionally or alternatively a correspondingly quick one setting material to solidify the surrounding material be introduced.
  • a correspondingly quick one setting material to solidify the surrounding material be introduced.
  • Lining for receiving lines or the like. Serve or if perforations are provided to drain off liquids and thus used for drainage.
  • the present invention is therefore aimed at starting out of a method for drilling, in particular percussion or Rotary impact drilling, and lining holes in the ground or Rock material to train that quickly and simply essentially at the same time as training Borehole can be inserted at least one cladding tube. Furthermore, it is aimed at a cladding tube or cladding tubes with reduced compared to the known embodiments Use dimensions and in particular reduced wall thickness, by the additional required for the cladding tube (s) Reduce drilling effort to a minimum can. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the at least one Cladding tube by direct axial loading only through the drill bit into the borehole furthermore with a very thin-walled cladding tube can be found since the cladding tube has no forces like this for example, according to the prior art, where the impact forces via a correspondingly massive cladding tube have been exerted on the drill bit, pick up and forward must and only have sufficient strength in order to buckle if the rock is loose or to safely avoid reducing the cross-section.
  • the drill bit at least partially together with the drill pipe to remove from the cladding tube.
  • the core bit in a substantially central one Part and a the central part essentially be annularly divided outer part, so that after loosening the central part of this main component of the Drill bit together with the drill pipe through the interior of the at least one cladding tube removed from the borehole can be.
  • the drill bit be relative to the Cladding tube (s) is rotatably arranged.
  • this is further developed the method according to the invention such that after removing the drill pipe and the central part an anchor is inserted in the drill bit into the cladding tube (s) and / or backfilling with a hardening material is made.
  • material is preferably proposed that mined material via at least one to the drill bit subsequent area arranged opening in the inside of the cladding tube (the cladding tubes) is inserted and in the free space between the cladding tube (s) and the Drill pipe is brought out of the borehole.
  • the mined material in the space between the cladding tube or the cladding tubes and the drill pipe from the borehole the required borehole cross section can be applied further reduce, so that the outer dimensions of the Drill hole essentially on the outside diameter of the outer cladding tube can be tuned and this in favorably only slightly exceed.
  • the one or more mounted on the outer circumference of the drill bit Cladding tube (s) only in the axial direction of the Borehole is also preferred provided that the drill bit over the coupling element is rotatably connected to the cladding tube (s).
  • the coupling elements be offset from Circumferential areas of the drill bit and the cladding tube with coordinated, complementary profiling, if necessary with the interposition of a profiled, annular intermediate member are formed.
  • peripheral areas which, for example, according to Art of step-like elevations and complementary depressions can be formed, can also be compared thin wall thicknesses of the cladding tube a safe driving of the Secure the cladding tube during the advance movement of the drill bit.
  • the Coupling elements formed by a large number of balls which are in a substantially semicircular Cross-sectional recesses on the drill bit and complementary recesses in a subsequent to the drill bit Connection piece of the cladding tube or the cladding tubes are arranged, as is another preferred embodiment corresponds to the device according to the invention.
  • balls which in corresponding Recesses on both the drill bit and the Connection piece of the cladding tube or the cladding tubes arranged are, can be according to the type of ball bearing easy connection and coupling between the drill bit and enable the cladding tube or the cladding tubes, whereby also a correspondingly easy rotatability of the at least a cladding tube relative to the drill bit in the rotating and / or rotational movement of the drill bit in the Production of the borehole can be achieved.
  • the connector of the at least a cladding tube and / or the connection area of the drill bit made of metal, plastic or coated Material are formed, with the use of Balls, for example made of metal or plastic, a Matching the individual materials and the coupling elements as well as that of the recesses Connection piece of the cladding tube (s) or the end piece the drill bit can be achieved.
  • Balls for example made of metal or plastic
  • a Matching the individual materials and the coupling elements as well as that of the recesses Connection piece of the cladding tube (s) or the end piece the drill bit can be achieved.
  • a lubricant for example oil
  • Cladding tube In order to avoid that during the advance movement on the drill bit forces becoming effective in the one very small cross-section or wall thickness Cladding tube are introduced and optionally to a Deformation of the same, it is also proposed that the coupling elements between the drill bit and the cladding tube (s) at least partially from one damping material formed or with a damping Material are coated, as is another preferred Embodiment of the device according to the invention corresponds.
  • the Cladding tube (s) in its end area facing the drill bit at least one passage opening, in particular several Holes evenly distributed around the circumference of the cladding tube or through slots.
  • cladding tubes can not only be used for subsequent introduction of an anchor and thus generally used to anchor objects be, but it can also be provided, for example be, about the borehole produced and into it Cladding to perform a drainage.
  • the invention preferably proposes that the (the) cladding tube (s) over its entire length with over the circumference of the perforations distributed essentially uniformly is (are) trained.
  • the central part of the drill bit furthermore, it is preferred that the drill bit at least from a central inner part and an outer part assures on joint propulsion, but releasable with each other are coupled, the central part of the drill bit one compared to the inner diameter of the inner cladding tube has a slightly smaller outer diameter.
  • the central inner part of the drill bit has a circular shape has a different cross section and by a corresponding Open the opening of the outer part of the drill bit is.
  • the cladding tubes used in the invention in only material that may break in have to resist and no forces, for example Impact forces for rotary impact drilling, absorb or transmit can, with correspondingly thin-walled cladding tubes enough to be found.
  • the cladding tube (s) a wall thickness of 1 to 3 mm, in particular about 2 mm, has (have) so that it is immediately obvious, that by the provision of the cladding the entire to be dismantled or the area to be drilled is only slightly enlarged must and also with a correspondingly low use of materials and thus weight for the cladding tube (s) found the sufficiency can be.
  • the (the) cladding tube (s) made of metal or plastic is (are) designed, which is a correspondingly simple Adaptation to the environmental conditions and in particular to the soil or rock material in which a borehole should be trained is possible.
  • a cladding tube made of metal has a correspondingly high mechanical strength has, but can be disadvantageous in such a design be that with loose or loose layers of soil or rock possibly an impairment of the usually very thin-walled cladding tube in the sense of kinking or a cross-sectional narrowing of the cladding tube takes place, whereby a subsequent removal of the drill bit under certain circumstances difficult or completely prevented, so that Subsequent introduction of an anchor, for example is no longer possible.
  • plastic envelopes which have a certain flexibility, which is advantageous because even if the cross-section changes temporarily Cladding tubes (s) with further advance of the drill bit with entrainment the cladding tubes have their original cross-sectional shape take again and thus after completion of the The hole is properly brought out and possibly a subsequent insertion of an anchor is easily possible.
  • two cladding tubes are essentially concentric with each other are arranged and over in the space between the Cladding tubes, preferably on one of the facing Shell surfaces of the cladding tubes, spacers arranged or stop elements are kept at a distance from each other.
  • the invention is in essentially characterized in that at least that external cladding tube is formed in several parts and in the area at least one connection of adjacent cladding tube sections over a neighboring one by relative rotation Elements uncouplable closure, especially via a Bayonet lock, are detachably coupled to the inner tube. Due to the multi-part design of the outer cladding tube and a decouplable connection of adjacent cladding tube sections it is possible after loosening the lock two adjacent cladding tube sections a cladding tube section move with, the other remains stationary and thus a borehole lining with changing diameters is achieved.
  • the device according to the invention is preferably so trained that the concentric to each other Cladding tubes in each case in at least one end region Annular space between the cladding stop elements have and that in the area of a connecting element, in particular a sleeve element of the inner tubes, guide and Decoupling elements for adjacent, external cladding tube elements are arranged.
  • the concentric mutually arranged cladding tubes on the outside Area of the drill bit can be connected.
  • the outer cladding tube on the drill bit set so that a safe carrying of at least the outer casing in the area of the drill bit becomes.
  • 1 and 2 generally 1 denotes a drill bit, which consists of a central part, the so-called Pilot core bit 2 and a surrounding this pilot core bit 2 Ring core bit 3 exists.
  • Pilot core bit 2 On the front face of the pilot drill bit 2 and the ring core bit 3 are hiebei per se known, common mining tools, such as in essential hemispherical hard material inserts 4 to Removal of the material provided.
  • a profiled, annular intermediate member for coupling 6 is used, which with step or nose-like Projections 7 in corresponding recesses both in Area of the core bit 3 and the foremost section of the outer cladding tube 5 engages.
  • a pulled one, inner cladding tube 5 ' has at its upper end region a stop element 29, which is close to the outer Cladding tube 5 rests.
  • Carriage 6 takes place via coupling 6 of the outer cladding tube 5 in the arrow 8 Direction of drilling or driving through an axial tension, while the drill bit 1 opposite the cladding tubes 5 and 5 'is rotatably mounted, so that this rotating movement is not hindered when drilling the drill bit 1. It is thus apparent that the cladding tubes 5 and 5 ', which accordingly can be thin-walled, from the drill bit 1 are taken, the cladding tubes 5 and 5 ' schematically with 9 indicated drill pipe under training surrounded by a free space 10.
  • the drill pipe 9 can be designed as a tube or be provided with another line via which a gaseous or liquid detergent supplied and through Openings between the drill bit 1 and the passage openings 11 can be pressed into the free space 10.
  • FIG. 1 and 2 schematically indicated at 13. It is immediately clear that when using correspondingly thin-walled cladding tubes 5 and 5 ', which only a train in axial direction of the borehole through the drill bit 1 during are exposed to the mining process, the total The diameter of the borehole 13 is correspondingly smaller can be.
  • Pilot drill bit 2 which preferably has a circular shape has a different cross-section from the ring core bit 3 decoupled and together with the drill pipe through the Cladding tube 5 'deducted, so that the entire interior, which is defined by cladding tube 5 ', for example for insertion an anchor or a filler remains.
  • FIG. 3 there is a larger length section shown, it being apparent that the pilot drill bit or the middle part 2 of the drill bit already was removed together with the drill pipe, so that in Drill hole 13 only the cladding tubes or lining tubes 5 and 5 'and the ring core bit 3 remain. From Fig. 3 is can also be seen that in addition to the coupling 6 between the Core bit or the remaining ring core bit 3 and the Cladding tube 5 in the foremost section via a corresponding Coupling element 14 is coupled to the drill bit.
  • about the Openings 11 provided in the front section can for example, a backfill in the front Area of the borehole 13 for anchoring also in the Free space between the boundary of the borehole 13 and the outer cladding tube 5 are introduced. More lengths the outer cladding tubes 5 show this in their end portions projections 31 and 32, which with one in a sleeve 30, which two sections from the inside Cladding tubes 5 'firmly connected to each other, coupled are.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which after the removal of the drill pipe in the schematic in completely Sheathed tubes 5 and 5 'shown in the extended state an anchor indicated schematically with 15 can be introduced or is screwed in particular, this anchor 15 additionally in its exposed area via a screw connection 16 is supported or braced on the ground. Hiebei can also immediately when the anchor 15 is introduced a corresponding filling compound into the cladding tubes 5 and 5 'have been inserted to anchor the foremost one Section with the ring core bit remaining in the ground 3 ensure.
  • 5 and 6 is in one to 1 and 2 similar representation a modified Embodiment shown, wherein again designated 5 Cladding tube directly on the outer circumference of a ring drill bit 17 is rotatably fixed and one with cutting edges 18th provided pilot drill bit is designated 19.
  • the definition on the outer circumference of the ring drill bit 17 takes place in this Embodiment over correspondingly stepped or graduated Sub-areas both on the ring drill bit 17 and on Drill bit 1 facing end of the cladding tube 5, the corresponding Profileings are designated 20 and 21.
  • the inner cladding tube and its stop element are again designated 5 'or 29.
  • the one with the drill bit 1 coupled drill pipe is designated 22.
  • Hole 13 also for example for drainage or Serve drainage, in which case spread over the Length of the cladding tubes 5 and 5 'and a plurality over the circumference perforations or perforations.
  • a possibly multi-part core bit with hard material inserts 4 with the drill bit 1 entrained cladding tubes are designated 5 and 5 '. While in the preceding embodiment, the cladding tubes 5, 5 ' for example made of a metallic material can be, are in the embodiment shown in Fig. 7 the cladding tubes 5 and 5 'as well as the stop element 29 made of plastic.
  • the definition on the drill bit 1 is made via a large number of coupling elements in the form of balls 23, which in corresponding Recesses 24 semi-circular in cross section at the back of the drill bit 1 and complementary, semicircular Recesses 25 of a connector 26 added are, the connector 26 directly with the cladding tube 5 is connected from plastic.
  • the balls 23, which the coupling elements between the drill bit 1 and form the cladding tube 5, thus constitute a coupling according to Art a ball bearing, which makes a correspondingly simple Twist between the cladding tube 5 and the drill bit 1 at the rotating or rotational movement can be achieved.
  • a cladding tube 5 made of plastic has a correspondingly high flexibility may have are in the immediate vicinity of the Drill bit 1 surrounding area encompassing the cladding tube 5 additionally on the inside a support tube 27 and on the A support tube 28 is provided on the outside, between which then the cladding tube directly to the connecting piece 26 5 made of plastic attached or clamped accordingly , these additional supports 27 and 28 can be formed, for example, from metal.
  • the bearing surfaces or bearing elements in the area of the recesses 24 and 25, the connector 26 and the extension the drill bit 1 also made of metal or plastic be formed or provided with attractive coatings his.
  • Fig. 8 are the inside and outside Sheathed tubes 5 'and 5, as shown during the tunneling the drill bit against each other in the rock or earth material can be moved or slid together.
  • 8a shows the direction towards the drill bit 1 seen first cladding tube sections 5 and 5 'in the pushed together Position, i.e. in the position at the beginning of the Drilling.
  • the outer cladding tube section 5 has this schematically at its front end an intermediate member 6, which to fix the outer cladding tube section 5 the drill bit 1 (not shown in FIG. 8) is intended 8 in Fig.
  • the direction of advance drill bit 1 by Arrows 33 is indicated.
  • the outer cladding tube 5 On his facing away from the drill bit At the end, the outer cladding tube 5 has a projection 34 on which is slidably supported on the inner cladding tube 5 ' is.
  • the analog is at the end facing the drill bit 1 a projection 29 of the inner cladding tube 5 'is provided, which with the projection 34 of the outer cladding tube 5 in undressed state can interact.
  • first cladding tube section 5 at its the end facing away from the drill bit 1 has a projection 34, which in the extended state with the projection 29 of the inner cladding tube 5 'interacts.
  • the two shown outer cladding tubes 5 are not directly with one another connected, but only via a sleeve 30, which the firmly connects two inner cladding tubes 5 ', connected.
  • a sleeve 30 which the firmly connects two inner cladding tubes 5 ', connected.
  • the length of the inner cladding tube section available as lining for the borehole is, as shown in Fig. 8c, by a rotary movement the second seen from the direction of the drill bit 1 Cladding tube section 5 with respect to the sleeve 30 of the inner Cladding tube 5 'of the projection 31 out of engagement with the corresponding Brought recess of the sleeve 30, whereupon by a further advance of the drill bit 1 in the direction of Arrow 31, the outer cladding tube 5 on the inner cladding tube 5 ' is slidably guided until the on the cladding tubes 5 and 5 ' provided stops 29 and 34 abut each other.
  • the length of the first cladding tube section 5 ' Seen direction of the drill bit 1, for a lining of a Borehole will subsequently by holding the outer cladding tube 5 to the End facing away from the drill bit 1 a counter-pull against the advance movement causes the projection 32 of the first outer cladding tube section 5 from the corresponding recess the sleeve 30 of the inner cladding tube 5 'is torn and the cladding tube section viewed in the direction of the drill bit 1 5 of the outer cladding tube sliding on the first Cladding tube section 5 'pulled in the direction of the propulsion movement becomes.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und durch ein Hüllrohr eine Auskleidung gebildet wird. Weiters bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet.
Derartige Verfahren und Einrichtungen zum Bohren, insbesondere zum Schlag- oder Drehschlagbohren, und nachfolgenden Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt siehe etwa US 3 190 378A. Hiebei wird ein sich gegebenenfalls über große Längen erstreckendes Loch bzw. eine Bohrung mit Hilfe einer Bohrkrone ausgebildet, welche an einem Bohrgestänge gelagert ist, wobei durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung das Bohrloch gebildet wird. Beim Drehschlagbohren wird hiebei üblicherweise jeweils nach einer schlagenden Beanspruchung der Bohrkrone diese Bohrkrone um einen gewissen Winkel verdreht und wiederum mittels eines Schlagwerkzeuges beaufschlagt, wobei durch das abwechselnde Versetzen der Bohrkrone in Drehrichtung und das intermittierende Schlagen systematisch auf der von der Bohrkrone bei der Drehbewegung überstrichenen Fläche das Material zerkleinert und ausgebrochen wird. Um ein Hereinbrechen von Material in das sich gegebenenfalls über eine große Länge erstreckende Bohrloch zu vermeiden und/oder nach Fertigstellung der Bohrung eine im wesentlichen glatte und ebene Auskleidung zur Verfügung stellen zu können, wurde hiebei beispielsweise vorgeschlagen, ein entsprechend massiv ausgebildetes Hüllrohr zu verwenden, wobei beispielsweise über das Hüllrohr die schlagende Bewegung auf die Bohrkrone ausgeübt wird und somit genaugenommen das Hüllrohr einen Teil der Bohr- bzw. Vortriebseinrichtung darstellt. Es ist unmittelbar einsichtig, daß zum Einbringen der erforderlichen hohen Schlagkräfte ein derartiges Hüllrohr entsprechend massiv und dickwandig ausgebildet sein muß, woraus sich ergibt, daß ein entsprechend größerer Querschnitt gebohrt werden muß, um die Wandstärke des Hüllrohres zu berücksichtigen. Ein derartiger um die Wandstärke des Hüllrohres vergrößerter Abbauquerschnitt erfordert insbesondere bei hartem Gestein einen entsprechend größeren Zeitaufwand zur Herstellung der Bohrung und erfordert gleichzeitig eine entsprechend größere und massiv ausgebildete Bohrkrone.
Anstelle des Einsatzes eines Hüllrohres zum Einbringen der Schlagkräfte sind darüberhinaus Verfahren bekannt geworden, bei welchen in zeitaufwendigen, mehrfachen Arbeitsschritten versucht wird, nach Fertigstellung des Bohrloches die Bohrkrone aus dem Bohrloch zu entfernen und anschließend ein Auskleidungs- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch einzubringen. Es ist unmittelbar einsichtig, daß eine derartige vorgangsweise nur in denjenigen Fällen einsetzbar ist, in welchen ein Hereinbrechen von Material in das fertiggestellte Bohrloch mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, wobei darüberhinaus naturgemäß ein entsprechend vergrößerter Querschnitt gebohrt werden muß, um ein nachträgliches Einbringen des Auskleidungs- oder Hüllrohres zu ermöglichen. Um ein derartiges Auskleidungs- oder Hüllrohr mit großer Länge einbringen zu können, muß dieses Rohr wiederum mit einer relativ großen Wandstärke ausgebildet sein, um ein sicheres Einbringen zu ermöglichen. Es muß somit auch in diesem Fall eine auf die Abmessungen des Hüllrohres abgestimmte Bohrkrone mit relativ großem Durchmesser eingesetzt werden.
Nach dem Einbringen des Auskleidungs- oder Hüllrohres kann beispielsweise in das Hüllrohr ein Anker eingebracht werden und zusätzlich oder alternativ auch ein entsprechend rasch abbindendes Material zum verfestigen des umliegenden Materials eingebracht werden. Alternativ kann eine derartige Auskleidung zur Aufnahme von Leitungen oder dgl. dienen oder bei Vorsehen von Perforierungen zur Ableitung von Flüssigkeiten und somit zur Drainage verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ausgehend von einem Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial dahingehend weiterzubilden, daß schnell und einfach im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausbildung des Bohrloches wenigstens ein Hüllrohr eingebracht werden kann. Weiters wird darauf abgezielt, ein Hüllrohr bzw. Hüllrohre mit gegenüber den bekannten Ausführungsformen verringerten Abmessungen und insbesondere verringerter Wandstärke einzusetzen, um den für das (die) Hüllrohr(e) erforderlichen zusätzlichen Aufwand beim Bohren auf ein Minimum reduzieren zu können. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß erfindungsgemäß mit der Vortriebsbewegung beim Bohren ein mit der Bohrkrone gekoppeltes Hüllrohr durch Zugbeaufschlagung in lediglich axialer Richtung in das Bohrloch eingebracht wird, wird sichergestellt, daß unmittelbar bei Berstellung des Bohrloches bereits eine Auskleidung desselben vorgenommen werden kann, sodaß ein Hereinbrechen von gegebenenfalls losem Gestein und somit ein Verlegen des Bohrloches mit Sicherheit vermieden wird. Dadurch, daß das wenigstens eine Hüllrohr durch lediglich axiale Beaufschlagung unmittelbar durch die Bohrkrone in das Bohrloch eingebracht wird, kann weiters mit einem sehr dünnwandigen Hüllrohr das Auslangen gefunden werden, da das Hüllrohr keinerlei Kräfte, wie dies beispielsweise gemäß dem Stand der Technik der Fall war, wobei die Schlagkräfte über ein entsprechend massives Hüllrohr auf die Bohrkrone ausgeübt wurden, aufnehmen und weiterleiten muß und lediglich eine ausreichende Festigkeit aufweisen muß, um bei gegebenenfalls losem Gestein ein Knicken oder eine Verringerung des Querschnittes sicher zu vermeiden. Um nach fertiggestellter Bohrung ein einfaches Entfernen der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge bei unveränderter Anordnung des Hüllrohres im Bohrloch zu gewährleisten, wird darüberhinaus erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Hüllrohr zu entfernen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Bohrkrone in einen im wesentlichen zentralen Teil und einen den zentralen Teil im wesentlichen ringförmig umgebenden äußeren Teil geteilt sein, sodaß nach dem Lösen des zentralen Teiles dieser Hauptbestandteil der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge durch das Innere des wenigstens einen Hüllrohres aus dem Bohrloch entfernt werden kann.
Um bei einer drehenden Bewegung der Bohrkrone sicherzustellen, daß dennoch das bzw. die mit der Bohrkrone gekoppelte(n) Büllrohr(e) lediglich in axialer Richtung des Bohrloches durch eine Zugbeanspruchung im Sinne der Vortriebsbewegung beim Bohren eingebracht wird, wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß die Bohrkrone relativ zu dem (den) Hüllrohr(en) drehbar angeordnet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hiebei das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet, daß nach dem Entfernen des Bohrgestänges und dem zentralen Teil der Bohrkrone in das (die) Hüllrohr(e) ein Anker eingebracht wird und/oder eine Verfüllung mit einem erhärtenden Material vorgenommen wird.
Für ein einfaches Ausbringen des durch die Bohrkrone abgebauten Materials wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß abgebautes Material über wenigstens eine im an die Bohrkrone anschließenden Bereich angeordnete Durchbrechung in das Innere des Hüllrohres (der Hüllrohre) eingebracht wird und im Freiraum zwischen dem (den) Hüllrohr(en) und dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht wird. Dadurch, daß das abgebaute Material im Freiraum zwischen dem Hüllrohr bzw. den Hüllrohren und dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht wird, läßt sich der erforderliche Bohrlochquerschnitt weiter herabsetzen, sodaß die Außenabmessungen des Bohrloches im wesentlichen auf den Außendurchmesser des äußeren Hüllrohres abgestimmt werden können und diesen in günstiger Weise lediglich geringfügig übersteigen.
Als weitere Lösung der eingangs dargelegten Aufgabe betrifft die Erfindung eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Dadurch, daß die Bohrkrone in radialer Richtung geteilt ausgebildet ist, läßt sich bei Fertigstellung des Bohrloches einfach sicherstellen, daß beispielsweise der zentrale Hauptteil der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch durch das Hüllrohr entfernt werden kann, während das wenigstens eine Hüllrohr unmittelbar bei Herstellung des Bohrloches durch eine in Längsrichtung des Bohrloches erfolgende Zugmitnahme in das Bohrloch eingebracht wird und nach Fertigstellung des Bohrloches im Inneren des Bohrloches verbleibt. Um auch bei einer drehenden Bewegung der Bohrkrone sicherzustellen, daß das bzw. die am Außenumfang der Bohrkrone gelagerte(n) Hüllrohr(e) lediglich in axialer Richtung des Bohrloches beaufschlagt wird, ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, daß die Bohrkrone über das Kopplungselement drehbar mit dem (den) Hüllrohr(en) verbunden ist.
Für eine besonders einfache Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem bei der Vortriebsbewegung von der Bohrkrone in axialer Richtung mitgenommenen Hüllrohr wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß die Kopplungselemente von abgesetzten Umfangsbereichen der Bohrkrone und des Hüllrohres mit aufeinander abgestimmter, komplementärer Profilierung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines profilierten, ringförmigen Zwischengliedes, gebildet sind. Durch derartige abgesetzte Umfangsbereiche, welche beispielsweise nach Art von stufenartigen Erhebungen und komplementären Vertiefungen ausgebildet sein können, läßt sich auch bei vergleichsweise dünnen Wandstärken des Hüllrohres eine sichere Mitnahme des Hüllrohres bei der Vortriebsbewegung der Bohrkrone sicherstellen.
Alternativ ist für eine einfache Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem bzw. den bei der Vortriebsbewegung von der Bohrkrone mitzunehmenden Hüllrohr(en) vorgeschlagen, daß die Kopplungselemente, von einer Vielzahl von Kugeln gebildet sind, welche in einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden Ausnehmungen an der Bohrkrone und komplementären Ausnehmungen an einem an die Bohrkrone anschließenden Anschlußstück des Hüllrohres bzw. der Hüllrohre angeordnet sind, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung entspricht. Durch die Verwendung von Kugeln, welche in entsprechenden Ausnehmungen sowohl an der Bohrkrone als auch an dem Anschlußstück des Hüllrohres bzw. der Hüllrohre angeordnet sind, läßt sich nach Art des Kugellagers eine entsprechend einfache Verbindung und Kopplung zwischen der Bohrkrone und dem Hüllrohr bzw. den Hüllrohren ermöglichen, wodurch sich auch eine entsprechend leichte verdrehbarkeit des wenigstens einen Hüllrohres relativ zur Bohrkrone bei der drehenden und/oder drehschlagenden Bewegung der Bohrkrone bei der Herstellung des Bohrloches erzielen läßt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß das Anschlußstück des wenigstens einen Hüllrohres und/oder der Anschlußbereich der Bohrkrone aus Metall, aus Kunststoff oder aus einem beschichteten Werkstoff ausgebildet sind, wobei sich bei Verwendung von Kugeln, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, eine Abstimmung der einzelnen Materialien sowohl der Kopplungselemente als auch des die Ausnehmungen aufweisenden Anschlußstückes des (der) Hüllrohre(s) bzw. des Endstückes der Bohrkrone erzielen läßt. Naturgemäß kann für eine entsprechend einfache Bewegung der Rugeln in die Ausnehmungen zur Aufnahme der von den Kugeln gebildeten Kopplungselemente auch ein Schmiermittel, beispielsweise öl, eingebracht werden.
Um zu vermeiden, daß bei der Vortriebsbewegung auf die Bohrkrone wirksam werdende Kräfte in das gegebenenfalls einen sehr geringen Querschnitt bzw. geringe Wandstärke aufweisende Hüllrohr eingebracht werden und gegebenenfalls zu einer Deformierung desselben führen, wird darüberhinaus vorgeschlagen, daß die Kopplungselemente zwischen der Bohrkrone und dem (den) Hüllrohr(en) wenigstens zum Teil aus einem dämpfenden Material ausgebildet oder mit einem dämpfenden Material beschichtet sind, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung entspricht.
Für einen einfachen Abtransport des abgebauten Materials in dem Freiraum zwischen dem inneren Hüllrohr und dem Bohrgestänge, wodurch ein entsprechend geringer Bohrlochquerschnitt, welcher im wesentlichen auf die Außenabmessungen des äußeren Hüllrohres abgestimmt ist, sichergestellt werden kann, ist darüberhinaus bevorzugt vorgesehen, daß das (die) Hüllrohr(e) in seinem (ihrem) zur Bohrkrone gewandten Endbereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung, insbesondere mehrere am Umfang des Hüllrohres gleichmäßig verteilte Bohrungen oder Durchtrittsschlitze, aufweist (aufweisen).
Wie oben bereits angedeutet, können Hüllrohre nicht nur zum nachträglichen Einbringen eines Ankers und somit allgemein zur Herstellung einer Verankerung von Gegenständen eingesetzt werden, sondern es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, über das hergestellte Bohrloch und die in dieses eingebrachten Hüllrohre eine Entwässerung vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, daß das (die) Hüllrohr(e) über seine gesamte Länge mit über den Umfang im wesentlichen gleichmäßig verteilten Perforierungen ausgebildet ist (sind).
Um nach Fertigstellung des Bohrloches ein einfaches Ausbringen des zentralen Teils der Bohrkrone sicherzustellen, wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß die Bohrkrone wenigstens aus einem zentralen Innenteil und einem Außenteil besteht, die auf gemeinsamen Vortrieb, aber lösbar miteinander gekoppelt sind, wobei der zentrale Teil der Bohrkrone einen gegenüber dem Innendurchmesser des inneren Hüllrohres geringfügig kleineren Außendurchmesser aufweist. Für eine besonders einfache und zuverlässige Kopplung der einzelnen Elemente einer derartigen, mehrteiligen Bohrkrone wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß zur Drehungsmitnahme der zentrale Innenteil der Bohrkrone einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist und durch eine entsprechende Öffnung des Außenteils der Bohrkrone herausgeführt ist.
Wie bereits mehrfach erwähnt, ist aufgrund der Tatsache, daß das Hüllrohr unmittelbar durch die Bohrkrone durch eine Beaufschlagung in axialer Richtung bei der Vortriebs- bzw. Bohrbewegung eingebracht wird, nicht notwendig, einen gegenüber den Außenabmessungen des äußeren Hüll- bzw. Auskleidungsrohres stark vergrößerten Durchmesser des Bohrloches vorzusehen, wie dies gemäß dem Stand der Technik insbesondere bei nachträglichem Einbringen eines Hüllrohres erforderlich war. Es ist daher ausreichend, daß der Außendurchmesser des äußeren Hüllrohres im wesentlichen den Außenabmessungen der Bohrkrone in radialer Richtung entspricht.
Da die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Hüllrohre im wesentlichen lediglich gegebenenfalls hereinbrechendem Material widerstehen müssen und keinerlei Kräfte, beispielsweise Schlagkräfte für das Drehschlagbohren, aufnehmen bzw. übertragen müssen, kann mit entsprechend dünnwandigen Hüllrohren das Auslangen gefunden werden. In diesem Zusammenhang wird erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, daß das (die) Hüllrohr(e) eine Wandstärke von 1 bis 3 mm, insbesondere etwa 2 mm, aufweist (aufweisen), sodaß unmittelbar einsichtig ist, daß durch das Vorsehen der Hüllrohre die gesamte abzubauende bzw. zu bohrende Fläche nur geringfügig vergrößert werden muß und auch mit entsprechend geringem Materialeinsatz und somit Gewicht für das (die) Hüllrohr(e) das Auslangen gefunden werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das (die) Hüllrohr(e) aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist (sind), wodurch eine entsprechend einfache Anpassung an die Umgebungsbedingungen und insbesondere an das Boden- oder Gesteinsmaterial, in welchem ein Bohrloch ausgebildet werden soll, möglich ist. Während ein Hüllrohr aus Metall eine entsprechend hohe mechanische Festigkeit aufweist, kann jedoch bei einer derartigen Ausbildung nachteilig sein, daß bei losen oder lockeren Boden- oder Gesteinsschichten unter Umständen eine Beeinträchtigung des meist sehr dünnwandigen Hüllrohres im Sinne eines Knickens bzw. einer Querschnittsverengung des Hüllrohres erfolgt, wodurch ein nachträgliches Ausbringen der Bohrkrone unter Umständen erschwert oder vollkommen verhindert wird, sodaß das nachträglich vorgesehene Einbringen eines Ankers beispielsweise nicht mehr möglich wird. Insbesondere in derartigen Fällen eines losen Boden- oder Gesteinsmaterials erweist sich die Verwendung von Hüllrohren aus Kunststoff, welche eine gewisse Flexibilität aufweisen, als vorteilhaft, da selbst bei temporären Querschnittsveränderungen des (der) Hüllrohre(s) bei weiterem Vortrieb der Bohrkrone unter Mitnahme der Hüllrohre diese ihre ursprüngliche Querschnittsform wieder einnehmen und somit nach Fertigstellung des Bohrloches ein einwandfreies Ausbringen der Bohrkrone und gegebenenfalls ein nachfolgendes Einbringen eines Ankers ohne weiteres möglich wird. Insbesondere bei Verwendung von Hüllrohren aus Kunststoff ist hiebei der Einsatz von Kopplungselementen nach Art eines Kugellagers, wie dies oben ausgeführt wurde, besonders vorteilhaft, um eine möglichst ungestörte, freie Drehbarkeit zwischen der Bohrkrone und den Hüllrohren bei der drehenden oder drehschlägbohrenden Bewegung der Bohrkrone zu ermöglichen, da eine drehende Mitnahme des Hüllrohres durch die Bohrkrone bei Verwendung von Hüllrohren aus Kunststoff als nachteilig anzusehen ist.
Um insbesondere Boden- oder Gesteinsschichten, bei welchen Material leicht hereinbricht und somit die auf die Hüllrohre wirkenden Reibungskräfte besonders groß werden, diese Kräfte soweit wie möglich zu minimieren, ist erfindüngsgemäß vorgesehen, daß zwei Hüllrohre im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind und über im Zwischenraum zwischen den Hüllrohren, vorzugsweise an einer der zueinander gewandten Mantelflächen der Hüllrohre, angeordnete Distanzelemente bzw. Anschlagelemente in Abstand voneinander gehalten sind. Dadurch, daß zwei Hüllrohre im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind und in Abstand voneinander gehalten sind, kann einerseits auch bei überbelastung des äußeren Hüllrohres durch hereinbrechendes Material und somit eine Zerstörung oder Beschädigung desselben eine Beschädigung des Bohrgestänges mit Sicherheit vermieden werden, und andererseits ist es durch ein Mitführen von lediglich einem der zwei im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre mit der Bohrkrone möglich, eine Auskleidung der Bohrlöcher auszubilden, bei welchen der Außendurchmesser der Bohrlochauskleidung nicht über die gesamte Länge konstant ist. Durch derartige sich änderndernde Außenabmessungen der Bohrlochauskleidung wird insbesondere in Bereichen, welche einen geringeren Durchmesser der Bohrlochauskleidung aufweisen, die auf die Hüllrohre wirkende Reibungskraft minimiert.
Um eine derartige Teleskopierbarkeit bzw. ein gesondertes, getrenntes Mitziehen der beiden konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre sicherzustellen, ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das außenliegende Hüllrohr mehrteilig ausgebildet ist und im Bereich wenigstens eines Anschlusses benachbarter Hüllrohrabschnitte über einen durch relative Verdrehung benachbarter Elemente entkoppelbaren Verschluß, insbesondere über einen Bajonettverschluß, mit dem Innenrohr lösbar gekoppelt sind. Durch die mehrteilige Ausbildung des außenliegenden Hüllrohres und eine entkoppelbare Verbindung benachbarter Hüllrohrabschnitte ist es möglich, nach Lösen des Verschlusses zweier benachbarter Hüllrohrabschnitte einen Hüllrohrabschnitt mitzuziehen, wobei der andere ortsfest verbleibt und somit eine Bohrlochauskleidung mit sich ändernden Durchmessern erzielt wird.
Um eine vollständige Auskleidung des Bohrloches sicherzustellen und um ein gezieltes Mitführen der entweder innenliegenden oder außenliegenden Hüllrohrabschnitte sicherzustellen, ist die erfindungsgemäße Einrichtung bevorzugt so ausgebildet, daß die konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre jeweils in wenigstens einem Endbereich in den Ringraum zwischen die Hüllrohre gerichtete Anschlagelemente aufweisen und daß im Bereich eines Verbindungselementes, insbesondere eines Muffenelementes der Innenrohre, Führungsund Entkopplungselemente für aneinander anschließende, außenliegende Hüllrohrelemente angeordnet sind. Indem die konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre in wenigstens einem Endbereich in den Ringraum zwischen die Hüllrohre gerichtete Anschlagelemente aufweisen, wird ein vollständiges Auseinanderziehen der innen- und außenliegenden Hüllrohre mit Sicherheit vermieden und weiters kann erfindungsgemäß durch das Vorsehen eines Führungs- und Entkopplungselemente aufweisenden Muffenelementes der Innenrohre eine gezielte Mitführung von bestimmten Innen- bzw. Außenrohrabschnitten sichergestellt werden.
um eine Entfernung des innenliegenden Bereiches der Bohrkrone durch den von den Hüllrohren gebildeten Ringraum sicherzustellen, ist bevorzugt vorgesehen, daß die konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre am außenliegenden Bereich der Bohrkrone anschließbar sind. Insbesondere wird hiebei wenigstens das außenliegende Hüllrohr an der Bohrkrone festgelegt, sodaß ein sicheres Mitführen von wenigstens dem äußeren Hüllrohr im Bereich der Bohrkrone gewährleistet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:
  • Fig. 1 eine Teilansicht teilweise im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 auf die Bohrkrone der erfindungsgemäßen Einrichtung;
  • Fig. 3 in gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 1 vergrößertem Maßstab wiederum teilweise im Schnitt eine Seitenansicht über einen vergrößerten Längenabschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 1 nach Entfernen des zentralen Teils der Bohrkrone und des Bohrgestänges;
  • Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hergestellten Bohrloches mit gesetztem Anker;
  • Fig. 5 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 5 auf die Bohrkrone dieser zweiten Ausführungsform;
  • Fig. 7 in einer zu Fig. 1 wiederum ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • Fig. 8 eine schematische Darstellung des innen- und aussenliegenden Hüllrohres, wobei in Fig. 8a die in Richtung zur Bohrkrone gesehen ersten Hüllrohrabschnitte in zusammengeschobener Ansicht gezeigt sind, in Fig. 8b die ersten und zweiten innen- und außenllegenden Abschnitte der Hüllrohre von der Bohrkrone aus gesehen in zusammengeschobendem Zustand dargestellt sind, in Fig. 8c dieselben wie in Fig. 8b gezeigten Hüllrohrabschnitte in teilweise ausgezogenem Zustand dargestellt sind und in Fig. 8d die Hüllrohrabschnitte in vollständig ausgezogenem Zustand dargestellt sind.
    • In den Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Bohrkrone bezeichnet, welche aus einem zentralen Teil, der sogenannten Pilotbohrkrone 2 und einer diese Pilotbohrkrone 2 umgebenden Ringbohrkrone 3 besteht. An der vorderen Stirnfläche der Pilotbohrkrone 2 und der Ringbohrkrone 3 sind hiebei an sich bekannte, übliche Abbauwerkzeuge, wie beispielsweise im wesentlichen halbkugelförmige Hartmaterialeinsätze 4, zum Abbau des Materials vorgesehen.
    An dem von den Abbauflächen der Bohrkrone 1 abgewandten Ende ist mit der Bohrkrone 1 ein eine relativ geringe Wandstärke von beispielsweise 2 mm aufweisendes Hüllrohr gekoppelt, wobei zur Kopplung ein profiliertes, ringförmiges Zwischenglied 6 Verwendung findet, welches mit stufen- bzw. nasenartigen Vorsprüngen 7 in entsprechende Ausnehmungen sowohl im Bereich der Ringbohrkrone 3 als auch des vordersten Abschnittes des äußeren Hüllrohres 5 eingreift. Ein mitgezogenes, inneres Hüllrohr 5' weist an seinem oberen Endbereich ein Anschlagelement 29 auf, welches dicht an dem äußeren Hüllrohr 5 anliegt. über die Kopplung 6 erfolgt eine Mitnahme des äußeren Hüllrohres 5 in der mit Pfeil 8 bezeichneten Bohr- bzw. Vortriebsrichtung durch eine axiale Zugbeaufschlagung, während die Bohrkrone 1 gegenüber den Hüllrohren 5 und 5' drehbar gelagert ist, sodaß diese drehende Bewegung beim Bohren der Bohrkrone 1 nicht behindert wird. Es ist somit ersichtlich, daß die Hüllrohre 5 und 5', welche entsprechend dünnwandig ausgebildet sein können, von der Bohrkrone 1 mitgenommen werden, wobei die Hüllrohre 5 und 5' das schematisch mit 9 angedeutete Bohrgestänge unter Ausbildung eines Freiraumes 10 umgeben.
    weiters ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß das Hüllrohr 5 und das Hüllrohr 5' in ihrem vordersten Abschnitt eine Mehrzahl von über dem Umfang verteilten, im eingeschobenen Zustand einander überdeckenden Durchtrittsöffnungen 11 aufweisen, durch welche abgebautes Material gemäß dem Pfeil 12 in den Freiraum zwischen dem Bohrgestänge 9 und die Rohre 5 und 5' eingebracht und in weiterer Folge nach außen gefördert werden kann. Dabei kann das Bohrgestänge 9 als Rohr ausgebildet oder mit einer sonstigen Leitung versehen sein, über die ein gasförmiges oder flüssiges Spülmittel zugeleitet und durch Öffnungen zwischen der Bohrkrone 1 und den Durchtrittsöffnungen 11 in den Freiraum 10 ausgepreßt werden kann.
    Die Außenkontur des herzustellenden Bohrloches ist in Fig. 1 und 2 schematisch mit 13 angedeutet. Es ist unmittelbar einsichtig, daß bei Verwendung entsprechend dünnwandiger Hüllrohre 5 und 5', welche lediglich einer Zugbeaufschlagung in axialer Richtung des Bohrloches durch die Bohrkrone 1 während des Abbauvorganges ausgesetzt sind, insgesamt der Durchmesser des Bohrloches 13 entsprechend geringer bemessen werden kann. Nach Fertigstellung des Bohrloches 13 wird die Pilotbohrkrone 2, welche bevorzugt einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, von der Ringbohrkrone 3 entkoppelt und gemeinsam mit dem Bohrgestänge durch das Hüllrohr 5' abgezogen, sodaß der gesamte Innenraum, welcher von Hüllrohr 5' definiert wird, beispielsweise für ein Einbringen eines Ankers oder einer Verfüllmasse verbleibt.
    Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ein größerer Längenabschnitt dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß die Pilotbohrkrone bzw. der mittlere Teil 2 der Bohrkrone bereits gemeinsam mit dem Bohrgestänge entfernt wurde, sodaß im Bohrloch 13 nur mehr die Hüllrohre bzw. Auskleidungsrohre 5 und 5' sowie die Ringbohrkrone 3 verbleiben. Aus Fig. 3 ist weiters ersichtlich, daß neben der Kopplung 6 zwischen der Bohrkrone bzw. der verbliebenen Ringbohrkrone 3 und dem Hüllrohr 5 im vordersten Abschnitt über ein entsprechendes Kopplungselement 14 an die Bohrkrone gekoppelt ist. über die im vorderen Abschnitt vorgesehenen Durchbrechungen 11 kann hiebei beispielsweise eine Verfüllmasse in den vorderen Bereich des Bohrloches 13 für eine Verankerung auch in den Freiraum zwischen der Begrenzung des Bohrloches 13 und dem außenliegenden Hüllrohr 5 eingebracht werden. Weitere Längenabschnitte der außenliegenden Hüllrohre 5 weisen hiebei in ihren Endabschnitten Vorsprünge 31 und 32 auf, welche mit einer in einer Muffe 30, welche zwei Abschnitte von innenliegenden Hüllrohren 5' miteinander fest verbindet, gekoppelt sind.
    In Fig. 4 ist eine Ausbildung dargestellt, bei welcher nach dem Entfernen des Bohrgestänges in die schematisch in vollständig ausgezogenem Zustand gezeigten Hüllrohre 5 bzw. 5' ein schematisch mit 15 angedeuteter Anker einbringbar bzw. insbesondere einschraubbar ist, wobei dieser Anker 15 zusätzlich in seinem freiliegenden Bereich über eine Verschraubung 16 am Erdreich abgestützt bzw. verspannt ist. Hiebei kann unmittelbar bei Einbringen des Ankers 15 zusätzlich noch eine entsprechende Verfüllmasse in die Hüllrohre 5 und 5' eingebracht worden sein, um eine Verankerung des vordersten Abschnittes mit der im Erdreich verbliebenen Ringbohrkrone 3 sicherzustellen.
    In der Darstellung gemäß den Fig. 5 und 6 ist in einer zu den Fig. 1 und 2 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, wobei ein wiederum mit 5 bezeichnetes Hüllrohr unmittelbar an dem Außenumfang einer Ringbohrkrone 17 drehbar festgelegt ist und eine mit Schneiden 18 versehene Pilotbohrkrone mit 19 bezeichnet ist. Die Festlegung am Außenumfang der Ringbohrkrone 17 erfolgt bei dieser Ausführungsform über entsprechend abgesetzte bzw. abgestufte Teilbereiche sowohl an der Ringbohrkrone 17 als auch am zur Bohrkrone 1 gewandten Ende des Hüllrohres 5, wobei die entsprechenden Profilierungen mit 20 und 21 bezeichnet sind. Das innenliegende Hüllrohr sowie dessen Anschlagelement sind wiederum mit 5' bzw. 29 bezeichnet. Das mit der Bohrkrone 1 gekoppelte Bohrgestänge ist mit 22 bezeichnet. Auch bei dieser Ausführungsform wird nach Fertigstellung des Bohrloches der zentrale Teil bzw. die Pilotbohrkrone 19 der Bohrkrone 1 gemeinsam mit dem Bohrgestänge 22 durch das Innere des Hüllrohres 5 bzw. 5' herausgezogen, worauf in weiterer Folge wiederum beispielsweise ein Anker eingebracht werden kann und/oder zusätzlich eine Verfüllung mit einem erhärtenden Material, insbesondere Zementmilch, vorgenommen werden kann.
    Anstelle des Einbringens eines Ankers in ein mit den Hüllrohren 5 und 5' ausgekleidetes Bohrloch 13 kann ein derartiges Bohrloch 13 auch beispielsweise zur Entwässerung bzw. Drainage dienen, wobei in diesem Fall verteilt über die Länge der Hüllrohre 5 und 5' und über den Umfang eine Mehrzahl von Perforierungen bzw. Durchbrechungen vorzusehen ist.
    Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist wiederum mit 1 eine gegebenenfalls mehrteilige Bohrkrone mit Hartmaterialeinsätzen 4 bezeichnet, wobei von der Bohrkrone 1 mitgenommene Hüllrohre mit 5 und 5' bezeichnet sind. Während bei der vorangehenden Ausführungsform die Hüllrohre 5, 5' beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein können, sind bei der in Fig. 7 dargestellten Ausfühfungsform die Hüllrohre 5 und 5' ebenso wie das Anschlagelement 29 aus Kunststoff hergestellt.
    Die Festlegung an der Bohrkrone 1 erfolgt über eine Vielzahl von Kopplungselementen in Form von Kugeln 23, welche in entsprechenden im Querschnitt halbkreisförmigen Ausnehmungen 24 an der Rückseite der Bohrkrone 1 und komplementären, halbkreisförmigen Ausnehmungen 25 eines Anschlußstückes 26 aufgenommen sind, wobei das Anschlußstück 26 unmittelbar mit dem Hüllrohr 5 aus Kunststoff verbunden ist. Die Kugeln 23, welche die Kopplungselemente zwischen der Bohrkrone 1 und dem Hüllrohr 5 bilden, stellen somit eine Kopplung nach Art eines Kugellagers dar, wodurch eine entsprechend einfache Verdrehung zwischen dem Hüllrohr 5 und der Bohrkrone 1 bei der drehenden oder drehschlagenden Bewegung erzielbar ist. Da ein Hüllrohr 5 aus Kunststoff eine entsprechend hohe Flexibilität aufweisen kann, sind im unmittelbar an die Bohrkrone 1 anschließenden Bereich das Hüllrohr 5 umgreifend zusätzlich an der Innenseite ein Abstützrohr 27 sowie an der Außenseite ein Abstützrohr 28 vorgesehen, zwischen welchen unmittelbar an das Anschlußstück 26 anschließend das Hüllrohr 5 aus Kunststoff entsprechend befestigt bzw. eingeklemmt ist, wobei diese zusätzlichen Abstützungen 27 und 28 beispielsweise aus Metall gebildet sein können.
    Für eine Abstimmung der Materialeigenschaften der Kugeln 23, welche aus Metall oder Kunststoff gebildet sein können, auf die Lagerflächen bzw. Lagerelemente im Bereich der Ausnehmungen 24 und 25 können das Anschlußstück 26 sowie der Fortsatz der Bohrkrone 1 ebenfalls aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein bzw. mit einsprechenden Beschichtungen versehen sein.
    In Fig. 8 sind schematisch die innen- und außenliegenden Hüllrohre 5' bzw. 5 dargestellt, wie sie bei dem Vortrieb der Bohrkrone in das Gesteins- bzw. Erdmaterial gegeneinander verschoben bzw. aneinander gleitend gezogen werden können. Fig. 8a zeigt hiebei die in Richtung zur Bohrkrone 1 gesehen ersten Hüllrohrabschnitte 5 bzw. 5' in der zusammengeschobenen Position, d.h. in der Position zu Beginn des Bohrens. Der außenliegende Hüllrohrabschnitt 5 weist hiebei schematisch an seinem vorderen Ende ein Zwischenglied 6 auf, welches zur Festlegung des äußeren Hüllrohrabschnittes 5 an der in Fig. 8 nicht dargestellten Bohrkrone 1 gedacht ist, wobei in Fig. 8 die Vortriebsrichtung Bohrkrone 1 durch die Pfeile 33 angedeutet ist. An seinem von der Bohrkrone abgewandten Ende weist das äußere Hüllrohr 5 einen Vorsprung 34 auf, welcher gleitend an dem inneren Hüllrohr 5' gelagert ist. In analoger ist an dem zur Bohrkrone 1 gewandten Ende des inneren Hüllrohres 5' ein Vorsprung 29 vorgesehen, welcher mit dem Vorsprung 34 des äußeren Hüllrohres 5 in ausgezogenem Zustand wechselwirken kann.
    In Fig. 8b sind die ersten beiden Hüllrohrabschnitte des sowohl äußeren als auch inneren Hüllrohres 5 bzw. 5' schematisch angedeutet, wobei wiederum der in Richtung zur Bohrkrone 1 gesehene, erste Hüllrohrabschnitt 5 an seinem von der Bohrkrone 1 abgewandten Ende einen Vorsprung 34 aufweist, welcher im ausgezogenen Zustand mit dem Vorsprung 29 des inneren Hüllrohres 5' wechselwirkt. Die zwei dargestellten äußeren Hüllrohre 5 sind hiebei miteinander direkt nicht verbunden, sondern lediglich über eine Muffe 30, welche die zwei innenliegenden Hüllrohre 5' fest miteinander verbindet, verbunden. Für diese Verbindung sind an den beiden äußeren Hüllrohrabschnitten 5 an den zueinander gerichteten Endbereichen der Vorsprünge 31, 32 vorgesehen, welche in entsprechende Ausnehmungen des Muffenelementes 30 eingreifen können. In zusammengeschobenem Zustand sind somit sowohl die äußeren Hüllrohrabschnitte 5 als auch die inneren Hüllrohrabschnitte 5' mittels der Muffe 30 fest miteinander verbunden.
    Um nun bei einem weiteren Vortrieb in das Gesteins- oder Erdmaterial auch die Länge des inneren Hüllrohrabschnittes als Auskleidung für das Bohrloch zur Verfügung zu haben, wird, wie dies in Fig. 8c dargestellt ist, durch eine Drehbewegung des aus Richtung der Bohrkrone 1 gesehen zweiten Hüllrohrabschnittes 5 in bezug auf die Muffe 30 des inneren Hüllrohres 5' der Vorsprung 31 außer Eingriff mit der entsprechenden Ausnehmung der Muffe 30 gebracht, worauf durch einen weiteren Vortrieb der Bohrkrone 1 in Richtung des Pfeiles 31 das äußere Hüllrohr 5 an dem inneren Hüllrohr 5' gleitend geführt ist, bis die an den Hüllrohren 5 bzw. 5' vorgesehenen Anschläge 29 bzw. 34 aneinander anliegen.
    Damit auch die Länge des ersten Hüllrohrabschnittes 5', aus Richtung der Bohrkrone 1 gesehen, für eine Auskleidung eines Bohrloches herangezogen werden kann, wird in weiterer Folge durch ein Festhalten des äußeren Hüllrohres 5 an dem von der Bohrkrone 1 abgewandten Ende ein Gegenzug gegen die Vortriebsbewegung bewirkt, wodurch der Vorsprung 32 des ersten äußeren Hüllrohrabschnittes 5 aus der entsprechenden Ausnehmung der Muffe 30 des inneren Hüllrohres 5' gerissen wird und der in Richtung zur Bohrkrone 1 gesehene Hüllrohrabschnitt 5 des äußeren Hüllrohres gleitend an dem ersten Hüllrohrabschnitt 5' in Richtung zur Vortriebsbewegung mitgezogen wird.
    In dem vollständig ausgezogenen Zustand, wie er in Fig. 8d dargestellt ist, ist somit die Auskleidung des Bohrloches profiliert ausgebildet, wodurch insbesondere die auf die Hüllrohre wirkenden Reibungskräfte deutlich verringert werden können.

    Claims (22)

    1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von und/oder Setzen von Ankern in Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei bei dem Verfahren durch eine an einem Bohrgestänge (9) gelagerte Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch (13) gebildet wird und durch ein Hüllrohr (5) eine Auskleidung gebildet wird, wobei nach Abschluß des Bohrvorganges die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge (9) aus dem Hüllrohr (5) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vortriebsbewegung beim Bohren wenigstens ein mit einer in radialer Richtung geteilt ausgebildeten Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) am von der Abbaufläche abgewandten Ende gekoppeltes, dünnwandiges Hüllrohr lediglich durch Zugbeaufschlagung durch die Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) in axialer Richtung in das Bohrloch (13) eingebracht wird und daß nach dem Entfernen des Bohrgestänges und der Bohrkrone in das (die) Hüllrohr(e) (5) ein Anker (15) eingebracht wird und/oder eine Verfüllung mit einem erhärtenden Material vorgenommen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) relativ zu dem (den) Hüllrohr(en) (5) drehbar angeordnet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß abgebautes Material über wenigstens eine im an die Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) anschließenden Bereich angeordnete Durchbrechung (11) in das Innere des Hüllrohres (5) (der Hüllrohre) eingebracht wird und im Freiraum zwischen dem (den) Hüllrohr(en) (5) und dem Bohrgestänge (9) aus dem Bohrloch (13) ausgebracht wird.
    4. Einrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Auskleiden von und/oder Setzen von Ankern in Löchern (13) in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei die Einrichtung eine an einem Bohrgestänge (9) gelagerte Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) umfasst, die durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch (13) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) in radialer Richtung geteilt ausgebildet ist und daß am Außenumfang der Bohrkrone (1) am von der Abbaufläche abgewandten Ende über wenigstens ein Kopplungselement (6, 20, 21, 23) der Einrichtung wenigstens ein das Bohrgestänge (9, 22) umgebendes, dünnwandiges Hüllrohr (5) der Einrichtung lediglich auf Zugmitnahme in Längsrichtung des Bohrloches (13) formschlüssig mit der Bohrkrone (1) verbunden ist.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1, 13, 17) über das Kopplungselement (6, 20, 21, 23) drehbar mit dem (den) Hüllrohr(en) (5) verbunden ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (6, 20, 21) von abgesetzten Umfangsbereichen der Bohrkrone (2, 17) und des Hüllrohres (5) mit aufeinander abgestimmter, komplementärer Profilierung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines profilierten, ringförmigen Zwischengliedes (6), gebildet sind.
    7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente von einer Vielzahl von Kugeln (23) gebildet sind, welche in einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden Ausnehmungen (24) an der Bohrkrone (1) und komplementären Ausnehmungen (25) an einem an die Bohrkrone (1) anschließenden Anschlußstück (26) des Hüllrohres (5) angeordnet sind.
    8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (26) des wenigstens einen Hüllrohres (5) und/oder der Anschlußbereich der Bohrkrone (1) aus Metall, aus Kunststoff oder aus einem beschichteten Werkstoff ausgebildet sind.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (6, 20, 21, 23) zwischen der Bohrkrone (2, 17) und dem (den) Hüllrohr(en) (5) wenigstens zum Teil aus einem dämpfenden Material ausgebildet oder mit einem dämpfenden Material beschichtet sind.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Hüllrohr(e) (5) in seinem (ihrem) zur Bohrkrone (1) gewandten Endbereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung (11), insbesondere mehrere am Umfang des Hüllrohres (5) gleichmäßig verteilte Bohrungen oder Durchtrittsschlitze, aufweist (aufweisen).
    11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Hüllrohr(e) (5) über seine (ihre) gesamte Länge mit über den Umfang im wesentlichen gleichmäßig verteilten Perforierungen ausgebildet ist (sind).
    12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) wenigstens aus einem zentralen Innenteil (2, 19) und einem Außenteil (3) besteht, die auf gemeinsamen Vortrieb, aber lösbar miteinander gekoppelt sind, wobei der zentrale Teil (2, 19) der Bohrkrone (1) einen gegenüber dem Innendurchmesser des inneren Hüllrohres (5) geringfügig kleineren Außendurchmesser aufweist.
    13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehungsmitnahme der zentrale Innenteil (12) der Bohrkrone (1) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist und durch eine entsprechende Öffnung des Außenteils (3) der Bohrkrone (1) herausgeführt ist.
    14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des äußeren Hüllrohres (5) im wesentlichen den Außenabmessungen der Bohrkrone (1, 2, 3, 17, 19) in radialer Richtung entspricht.
    15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Hüllrohr(e) (5) eine Wandstärke von 1 - 3 mm, insbesondere etwa 2 mm, aufweist (aufweisen).
    16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Hüllrohr(e) (5) aus Metall oder Kunststoff ausgebildet ist (sind).
    17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in das Hüllrohr (5) nach dem Entfernen der Bohrkrone (3, 19) und des Bohrgestänges (9, 22) ein beispielsweise in seinem aus dem Erdreich (16) ragenden Abschnitt verspannbarer Anker (15) einbringbar, insbesondere einschraubbar, ist.
    18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hüllrohre (5, 5') im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind und über im Zwischenraum zwischen den Hüllrohren (5, 5'), vorzugsweise an einer der zueinander gewandten Mantelflächen der Hüllrohre (5, 5'), angeordnete Distanzelemente bzw. Anschlagelemente (29) in Abstand voneinander gehalten sind.
    19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das außenliegende Hüllrohr (5) mehrteilig ausgebildet ist und im Bereich wenigstens eines Anschlusses benachbarter Hüllrohrabschnitte über einen durch relative Verdrehung benachbarter Elemente entkoppelbaren Verschluß (31, 32), insbesondere über einen Bajonettverschluß, mit dem Innenrohr (5') lösbar gekoppelt sind.
    20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre (5, 5') jeweils in wenigstens einem Endbereich in den Ringraum zwischen die Hüllrohre (5, 5') gerichtete Anschlagelemente (29, 34) aufweisen und daß im Bereich eines Verbindungselementes, insbesondere eines Muffenelementes (30) der Innenrohre, Führungs- und Entkopplungselemente für aneinander anschließende, außenliegende Hüllrohrelemente angeordnet sind.
    21. Einrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch zueinander angeordneten Hüllrohre (5, 5') am außenliegenden Bereich der Bohrkrone (1) anschließbar sind.
    22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das außenliegende Hüllrohr (5) lösbar an der Bohrkrone (1) festgelegt ist.
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