EP1105618B1 - Vorrichtung zum bohren und drainagieren von löchern in boden- oder gesteinsmaterial - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Drainagieren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch ausbildet und ein Hüllrohr mit dem Bohrgestänge oder der Bohrkrone gekoppelt ist, wobei das Hüllrohr in dem an die Bohrkrone anschließenden Bereich mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, welche in einen zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr ausgebildeten Ringraum mündet.

Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise der WO 98/21439 zu entnehmen, worin ein Verfahren und ein Einrichtung zum gleichzeitigen Bohren und Auskleiden von Löchern geoffenbart ist. Durch ein ein Bohrgestänge, welches eine Bohrkrone beaufschlagt, umgebendes Hüllrohr wird ein Ringraum zwischen dem Hüllrohr und dem Außenumfang des Bohrgestänges zur Verfügung gestellt, wobei beispielsweise im unmittelbar an die Bohrkrone anschließenden Bereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung im Hüllrohr vorgesehen ist, über welche abgebautes Material in weiterer Folge aus dem herzustellenden Bohrloch ausgebracht werden kann. Weiters ist es naturgemäß möglich, durch diese Durchtrittsöffnung auch unmittelbar im Bereich der Bohrkrone befindliches Wasser aus dem Bohrloch auszubringen, so daß mit dieser bekannten Einrichtung eine Entwässerung bzw. Drainagierung eines Bohrloches im vordersten Abschnitt im Bereich der Bohrkrone vorgenommen werden kann. Hiebei ist jedoch davon auszugehen, daß eine gezielte Entwässerung bzw. Drainagierung nicht zuletzt deshalb nicht möglich ist, da die wenigstens eine Durchtrittsöffnung im unmittelbar an die Bohrkrone anschließenden Bereich zu einer Entfernung des abgebauten Materials dient und daher die Durchtrittsöffnung einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen muß, welcher eine entsprechende Filterwirkung bei einer Drainagierung naturgemäß nicht erfüllen kann.

Eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise der FR-A 2 543 213 zu entnehmen, wobei ein Gestänge von einem Hüllrohr umgeben ist und innerhalb des Gestänges im vordersten Abschnitt ein weiterer, mit Durchbrechungen versehener rohrförmiger Bauteil vorgesehen ist. Weiters soll ein beispielsweise mattenartiges Filterelement vorgesehen sein.

Aus der US-A 2 891 623 ist eine Vorrichtung bzw. ein Werkzeug zur Ausbildung bzw. Aufrechterhaltung einer entsprechenden Filterwirkung eines Brunnens bekannt geworden, welche sich vom Einsatz- und Verwendungszweck wesentlich von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art unterscheidet. In ähnlicher Weise sind der US-A 3 221 819 und der US-A 4 869 323 perforierte Rohre bzw. Elemente für einen Einsatz im Brunnenbau zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung zielt somit darauf ab, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit welcher nicht nur ein Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Bohrloches möglich ist, sondern mit welcher gewünschtenfalls zusätzlich eine gezielte Entwässerung bzw. Drainagierung des die Bohrung umgebenden Gesteinsmaterials, insbesondere nach Fertigstellung des Bohrloches, möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Drainagieren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in dem an die Bohrkrone anschließenden Endbereich das Hüllrohr von wenigstens einem Filterrohr umgeben ist, welches mit einer Vielzahl von insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen oder -schlitzen ausgebildet ist, und daß das Hüllrohr über einen Teilbereich von etwa einem Drittel seines Umfanges frei von Durchtrittsöffnungen ist. Dadurch, daß erfindungsgemäß neben dem Hüllrohr, -welches mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung im an die Bohrkrone anschließenden Bereich ausgebildet ist, ein zusätzliches Filterrohr, welches das Hüllrohr umgibt, vorgesehen ist, kann sowohl während des Bohrvorganges als auch anschließend an die Ausbildung eines Bohrloches gezielt insbesondere über eine große Länge des Bohrloches eine Drainagierung bzw. Entwässerung von das Bohrloch umgebendem Boden- oder Gesteinsmaterial vorgenommen werden. Durch die entsprechende Anordnung und Ausbildung bzw. Bemaßung der Durchtrittsöffnungen bzw. Durchtrittsschlitze in dem wenigstens einen Filterrohr ist eine entsprechende Filterwirkung erzielbar und es wird derart lediglich auszubringendes Fluid nach einer Filterung in dem durch das Hüllrohr und das Bohrgestänge definierten Ringraum bzw. Freiraum eingebracht und aus dem Bohrloch ausgebracht werden. Diese Filterwirkung über eine große Länge der Bohrung kann auch beispielsweise nach Entfernen des Bohrgestänges mit Teilen der Bohrkrone aufrecht erhalten werden. Dadurch, daß erfindungsgemäß weiters vorgesehen ist, daß das Hüllrohr über einen Teilbereich von etwa einem Drittel seines Umfanges frei von Durchtrittsöffnungen ist, wird bei Anordnung des von Durchtrittsöffnungen freien Bereiches des Hüllrohres, welches lediglich einer Zugbeanspruchung und keiner Drehbeanspruchung unterworfen ist, im unteren Bereich des Bohrloches verhindert, daß aufzunehmendes und zu entfernendes Fluid im oberen Bereich des Hüllrohres eintritt und im unteren Bereich wiederum aus dem Inneren des Hüllrohres austritt, so daß ein sicheres Ausbringen von im Inneren des Hüllrohres befindlichem Fluid auch bei schräg nach oben verlaufenden Bohrungen erzielbar ist.

Um eine im wesentlichen gleichmäßige Filterwirkung über den gesamten Umfang des Filterrohres sowie des vom Filterrohr umgebenen Hüllrohres zu ermöglichen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Filterrohr das Hüllrohr unter Ausbildung eines weiteren Ringraumes umgibt.

Für einen ordnungsgemäßen Durchtritt der zu drainagierenden Flüssigkeit durch das Filterrohr ist vorgesehen, daß der zwischen dem Außenumfang des Hüllrohres und dem Innendurchmesser des Filterrohres ausgebildete Ringraum eine lichte Durchtrittsweite von wenigstens 1 mm, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Ein derartiger lichter Durchtrittsquerschnitt bzw. eine derartige Dimensionierung des Ringraumes zwischen dem Außenumfang des Hüllrohres und dem Innenumfang des Filterrohres ist üblicherweise ausreichend, um eine ordnungsgemäße Ableitung des zu drainagierenden Fluids in das Innere des Hüllrohres zu ermöglichen, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß bei Herstellung des Bohrloches keine übermäßige bzw. überhaupt keine Vergrößerung des Bohrlochdurchmessers bzw. Bohrlochquerschnitts erforderlich wird, um den zusätzlichen Abmessungen des das Hüllrohr umgebenden, einzubringenden Filterrohres Rechnung zu tragen, so daß kein zusätzlicher Mehraufwand zur Herstellung der Bohrung anfällt.

Falls eine Anordnung eines bzw. mehrerer Filterrohre über eine größere Längserstreckung des Hüllrohres in dem an die Bohrkrone anschließenden Bereich gewünscht wird, ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß der Ringraum von zwischen dem Hüllrohr und dem Filterrohr angeordneten Abstandhaltern bzw. insbesondere in den Endbereichen des Filterrohres vorgesehenen Muffenelementen definiert ist, so daß selbst über größere Längen eines Filterabschnittes der für eine ordnungsgemäße Filterwirkung erforderliche Ringraum zwischen dem Hüllrohr und dem Filterrohr sicher aufrechterhalten wird.

Um ein Verlegen des Ringraumes zwischen dem Filterrohr und dem Hüllrohr durch gegebenenfalls mit dem zu drainagierenden Fluid mitgenommenem, abgebautem Gestein zu vermeiden, wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das Filterrohr über seinen Umfang mit jeweils äquidistanten Durchtrittsschlitzen mit einer Breite von jeweils etwa 0,5 mm bis etwa 1 mm ausgebildet ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.

Insbesondere bei Vorsehen eines eine größere Längserstreckung aufweisenden Filterrohres bzw. bei Vorsehen von mehreren, aneinander anschließenden Filterrohren, um eine entsprechend lange Drainagier- bzw. Entwässerungsstrecke zur Verfügung stellen zu können, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Hüllrohr in dem durch das Filterrohr umgebenen Abschnitt mit einer Mehrzahl von am Umfang insbesondere gleichmäßig verteilten Durchtrittsöffnungen versehen ist, deren lichte Weite die lichte Weite der im Filterrohr ausgebildeten Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitze überschreitet, so daß ein entsprechend sicheres Ausbringen des Fluids durch den Ringraum zwischen dem Hüllrohr und dem Bohrgestänge möglich wird. Durch entsprechend größere Bemaßung der Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitze am Umfang des Hüllrohres wird darüber hinaus selbst bei Vorsehen einer geringeren Anzahl von Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitzen sichergestellt, daß ein unmittelbarer Abtransport des Fluids sicher erzielbar ist. Ein Verlegen der Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitze im Hüllrohr ist hiebei nicht zu befürchten, da das Filterrohr mit entsprechend kleineren Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitzen ausgebildet ist, so daß ein Eindringen von größeren Partikeln nicht befürchtet werden muß. Weiters kann auch durch eine entsprechende Verteilung der Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitze in dem Hüllrohr die Ausbildung so getroffen werden, daß eine übermäßige Schwächung der mechanischen Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit des Hüllrohres nicht zu befürchten ist.

In diesem Zusammenhang wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Durchtrittsöffnungen des Hüllrohres längs von axialen Erzeugenden des Hüllrohres ausgebildet sind und in Umfangsrichtung jeweils im wesentlichen in einer Ebene normal auf die Längsachse des Hüllrohres verlaufen. Dadurch verbleiben in axialer Richtung Bereiche am Umfang des Hüllrohres, in welchen keine Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, so daß das Hüllrohr sicher die darauf einwirkenden Zugbeanspruchungen auch bei gegebenenfalls geringen Materialstärken aufnehmen kann.

Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt vorgeschlagen, daß das Hüllrohr an seiner zum Filterrohr gewandten Oberfläche gewellt bzw. mit rippenartigen Erhebungen ausgebildet ist, an welchen das Filterrohr über wenigstens einen Teil seines Umfanges abstützbar ist, so daß bei entsprechend steifer Ausbildung des Hüllrohres gleichzeitig eine sichere Abstützung des Filterrohres am Außenumfang des Hüllrohres erzielbar ist.

Um ein gewünschtes Drainagieren zu unterstützen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß am von der Bohrkrone abgewandten Ende in Abstand von dem Filterrohr am Außenumfang des Hüllrohres ein Abdichtelement vorgesehen ist und daß benachbart dem Abdichtelement am vom Filterrohr abgewandten Ende im Hüllrohr wenigstens eine Austrittsöffnung zum Ausbringen einer Verfüllmasse, insbesondere einer erhärtenden Suspension, vorgesehen ist. Durch ein derartiges Abdichtelement, welches insbesondere nach Ausbringen der Verfüllmasse, insbesondere einer erhärtenden Suspension, wie beispielsweise Beton oder dgl., ein Abdichten des Bohrloches gegenüber umgebendem Gestein ermöglicht, wird nicht nur die für eine Drainagierung vorgesehene Strecke bzw. Länge des Bohrloches exakt definiert, sondern es wird durch ein derartiges Abdichten auch verhindert, daß gegebenenfalls im Bereich der Bohrkrone befindliches Fluid entlang der Außenseite des Hüllrohres sich im Bohrloch verbreitet und derart beispielsweise zu einem Ausspülen bzw. einer ungewünschten Vergrößerung der Abmessungen des Bohrloches führt, wie dies beispielsweise bei Auftreten von Wasser bei einem in eine Firste zu setzenden Anker zu befürchten wäre, bei welchen die Bohrlochmündung geneigt nach unten verläuft und somit im Gestein vorhandenes Fluid außerhalb des Hüllrohres abströmen könnte.

Für eine entsprechend einfache Abdichtung ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, daß das Abdichtelement von einem das Hüllrohr ringförmig umgebenden, lippen- bzw. zungenartigen Kunststoffelement gebildet ist, welches unter Beaufschlagung mit der Verfüllmasse aufweitbar ist, wobei in diesem Zusammenhang weiters bevorzugt vorgeschlagen wird, daß das Abdichtelement mit einer Härte von 80 bis 100 Shore, insbesondere etwa 90 Shore, ausgebildet ist. Derart ergibt sich bei Aufrechterhaltung einer entsprechenden mechanischen Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit des Abdichtelements auch eine entsprechende Elastizität, wodurch sich bei Einbringen einer Verfüllmasse ein ordnungsgemäßes Aufweiten und dadurch Anliegen des Abdichtelements an der Wand des hergestellten Bohrloches erzielen läßt.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform wird erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, daß das Abdichtelement im Bereich anschließend an das Filterrohr vorgesehen ist, wodurch es durch das Abdichtelement und nachfolgendes Einbringen einer Verfüllmasse gelingt, anschließend an das Filterrohr eine entsprechende Abdichtwirkung und Verankerung des eine Auskleidung bildenden Hüllrohres zu erzielen. Falls die Position der zu drainagierenden Boden- oder Gesteinsschicht nicht genau bekannt ist, kann ein entsprechend größerer Abstand zwischen dem Ende des Filterrohres und dem Abdichtelement vorgesehen sein.

Zur weiteren Unterstützung der Abdichtfunktion, insbesondere des aufweitbaren Abdichtelements bzw. für ein gezieltes Aufweiten des Abdichtelements, ist vorgesehen, daß mit dem Abdichtelement ein das Hüllrohr umgebendes und vorzugsweise entlang dem Hüllrohr verschiebbares, ringförmiges Muffenelement zusammenwirkt, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.

Insbesondere bei Bohrungen in losem Gestein oder in Gesteinsschichten unterschiedlicher Zusammensetzung kann sich gegebenenfalls durch Abweichungen von der optimalen Bohrrichtung teilweise eine Vergrößerung des Bohrlochdurchmessers ergeben, welche unter Umständen nicht vollständig durch das Abdichtelement ausgeglichen bzw. zuverlässig abgedichtet werden kann. In diesem Zusammenhang wird daher bevorzugt vorgeschlagen, daß dem Abdichtelement unmittelbar vorgeschaltet ein Packer, insbesondere ein durch Druckluft aufblasbarer Packer, das Hüllrohr umgibt. Durch einen derartigen Packer lassen sich zuverlässig auch größere Abweichungen von einem optimalen Bohrlochquerschnitt zumindest vorsorglich abdichten, wodurch sich gemeinsam mit dem Abdichtelement und der einzubringenden Verfüllmasse in weiterer Folge eine vollständige Abdichtung für eine ordnungsgemäße Drainagierung erzielbar ist.

Für den Fall, daß aufgrund eines Vorhandenseins geringerer Fluidmengen im Gesteinsmaterial ein selbständiges und insbesondere möglichst vollständiges Drainagieren selbst für den Fall von von der Horizontalen aufwärtsgerichteten Bohrungen nicht zu erwarten ist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß an das Hüllrohr am von der Bohrkrone abgewandten Ende eine Saugpumpe bzw. eine Unterdruckquelle anschließbar ist, wodurch es nach Einbringen der Verfüllmasse unter Anliegen des Abdichtelements gelingt, durch eine entsprechende Saugpumpe bzw. Unterdruckquelle eine gezielte Entwässerung des Bohrloches und des umgebenden Gesteinsmaterials zu erzielen.

Um mit dünnwandigen Hüllrohren, welche keinen übermäßigen Belastungen standhalten müssen und über welche insbesondere keine Antriebs- bzw. Schlagwirkung auf die Bohrkrone übertragen werden sollen, das Auslangen zu finden, wird vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise das Hüllrohr unter Zugbeaufschlagung mit der Bohrkrone, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kopplungselements, insbesondere eines auf die Bohrkrone einwirkenden Schlagschuhes, gekoppelt ist, wie dies einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. In diesem Zusammenhang ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß das Hüllrohr aus Stahl und das Filterrohr, auf welches keinerlei Belastungen wirken, aus Kunststoff ausgebildet ist, wobei durch eine derartige Materialkombination für das Hüllrohr und das Filterrohr eine ausreichende Stabilität bzw. Dauerhaftigkeit erzielbar ist und gleichzeitig mit dem aus Kunststoff bestehenden Filterrohr die zusätzliche Masse als auch erforderliche zusätzliche Vergrößerung des Außenumfangs im unmittelbar an die Bohrkrone anschließenden Bereich auf ein Mindestmaß beschränkt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bohren und Drainagieren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab teilweise im Schnitt den Teilbereich II von Fig. 1;

Fig. 3 in ebenfalls vergrößertem Maßstab wiederum teilweise im Schnitt den Teilbereich III der Fig. 1;

Fig. 4 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.

In Fig. 1 ist allgemein mit 1 eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Drainagieren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial dargestellt, wobei eine bespielsweise in radialer Richtung in eine Zentralbohrkrone 2 und eine Ringbohrkrone 3 geteilte Bohrkrone über ein schematisch mit 4 angedeutetes Bohrgestänge in bekannter Weise zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren angetrieben wird. Die Bohrkrone wirkt darüber hinaus mit einem Schlagschuh 5 zusammen, wobei das Bohrgestänge 4 von einem aus mehreren Einzelteilen zusammengesetztes Hüllrohr 6 umgeben ist, wie dies aus den Fig. 2 und 3 noch deutlicher ersichtlich werden wird.

Im unmittelbar an die Bohrkrone 2, 3 bzw. den Schlagschuh 5 anschließenden Bereich ist ein das Hüllrohr 6 umgebendes, in der gezeigten Darstellung aus einer Mehrzahl von Einzelelementen zusammengesetztes Filterrohr 7 vorgesehen, welches eine Vielzahl von am Umfang insbesondere gleichmäßig verteilten Durchtrittsöffnungen bzw. Durchtrittsschlitzen 8 aufweist.

Wie dies insbesondere aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, gelangt abzuführendes Fluid über die Durchtrittsschlitze 8 im Filterrohr 7 in einen zwischen dem Außenumfang des Hüllrohres 6 und dem Innenumfang des Filterrohres 7 ausgebildeten Ringraum bzw. Freiraum 9, worauf in weiterer Folge eintretendes Fluid bzw. zu drainagierendes Wasser über Durchtrittsöffnungen 10, welche am Hüllrohr 6 zumindest im Bereich des vom Filterrohr 7 umgebenen Abschnittes vorgesehen sind, in das Innere eines zwischen dem Außendurchmesser des wiederum mit 4 bezeichneten Bohrgestänges und dem Innendurchmesser des Hüllrohres 6 definierten Ringraumes 11 gelangt . Es wird somit durch die Durchtrittsschlitze 8, welche beispielsweise eine Breite von etwa 0,5 mm bis etwa 1 mm aufweisen, eine entsprechende Filterwirkung durch das Filterrohr 7 erzielt, worauf in weiterer Folge durch die größere Abmessungen bzw. lichte Durchtrittsweiten aufweisenden Durchtrittsöffnungen 10 im Hüllrohr 6 ein sicherer Abtransport von zu drainagierendem Fluid über den Ringraum 11 zwischen dem Bohrgestänge 4 und dem Hüllrohr 6 erfolgt.

In den Figuren ist hiebei mit 12 darüber hinaus die Mittelachse der Vorrichtung 1 angedeutet.

Um einen entsprechenden Ringraum bzw. Freiraum 9 zwischen dem Hüllrohr 6 und dem Filterrohr 7 aufrechtzuerhalten, sind weiteres Abstandhalter und insbesondere in den Endbereichen des Filterrohres bzw. der Filterrohrabschnitte Muffenelemente vorgesehen, welche in Fig. 1 schematisch mit 13 bezeichnet sind, wobei im unmittelbar an den Schlagschuh 5 anschließenden Bereich darüber hinaus eine Führungsmuffe 14 vorgesehen ist, welche ebenf alls unter anderem zur Aufrechterhaltung eines entsprechenden Ring- bzw. Freiraumes 9 zwischen dem Filterrohr 7 und dem Hüllrohr 6 dient, wobie die zusätzliche Führungsmuffe in Fig. 2 nicht dargestellt ist.

Für eine entsprechende Abdichtung und eine dadurch mögliche, erhöhte Entwässerungs- und Drainagierwirkung ist darüber hinaus in Abstand vom Filterrohr 7 ein Abdichtelement 15 vorgesehen, welches das Hüllrohr 6 bzw. einen Hüllrohrabschnitt umgibt, wobei darüber hinaus mit dem Abdichtelement 15 ein ebenfalls das Hüllrohr 6 umgebendes Muffenelement 16 zusammenwirkt, wie dies im Detail in Fig. 3 noch näher dargestellt ist.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Abdichtelement 15 ein das Hüllrohr 6 umgebendes, wenigstens teilweise lippen- bzw. zungenförmiges Kunststoffelement ist, wobei beispielsweise durch ein Verschieben des Muffenelements 16 im Sinne des Doppelpfeiles 17 das Ausmaß der Aufweitung des einen Schenkel bzw. eine Zunge 18 bildenden Teils des Abdichtelements 15 entsprechend gewählt werden kann.

Zur Durchführung der Bohrung ist hiebei wünschenswert, daß das freie Ende der Zunge bzw. Lippe 18 nicht an der schematisch mit 19 angedeuteten Bohrlochwandungen anliegt, sodaß gegebenenfalls Bohrklein bzw. abgebautes Material an dem Abdichtelement 15 vorbeigeführt werden kann. Falls eine Abdichtwirkung erzielt werden soll, kann ein Aufweiten der Zunge bzw. Lippe 18 einerseits durch ein Verschieben der Muffe 16 in Richtung zum Abdichtelement 15 erfolgen. Ein Aufweiten und endgültiges Anliegen des freien Endes der Lippe bzw. Zunge 18 wird hiebei dadurch unterstützt, daß entsprechend dem Pfeil 20 über wenigstens eine Austrittsöffnung 21 eine erhärtende Suspension bzw. allgemein eine Verfüllmasse in den das Hüllrohr 6 umgebenden Freiraum zwischen dem Hüllrohr 6 und der Bohrlochwandung 19 eingebracht wird, wobei durch die Verfüllmasse unter Anliegen des freien Endes der Lippe bzw. Zunge 18 ein dichtender Abschluß im an das Abdichtelement 15 anliegenden Bereich erzielbar ist.

Nach Herstellung einer Abdichtung im Bereich des Abdichtelements 15 kann in weiterer Folge eine Unterdruckquelle bzw. Saugpumpe, welche in Fig. 1 schematisch mit 22 angedeutet ist, an den zwischen dem Hüllrohr 6 und dem Bohrgestänge 4 definierten Ringraum 11 angelegt werden, sodaß ein Absaugen bzw. Drainagieren von über das Filterrohr 7 und die Durchtrittsöffnungen 10 in das Innere des Freiraumes 11 gelangendem bzw. gesaugtem Fluid vorgenommen werden kann.

Die Positionierung des Abdichtelements 15 kann entsprechend den Gegebenheiten derart gewählt werden, daß beispielsweise eine Abdichtung anschließend an die gewünschte Filterstrecke 7 vorgenommen wird.

Zur Erzielung einer entsprechenden mechanischen Festigkeit kann das Hüllrohr 6 aus Stahl ausgebildet sein, während das Filterrohr bzw. die Filterrohrabschnitte 7 aus einem Kunststoff gebildet sein können.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind für gleiche Elemente die Bezugszeichen der vorangehenden Figuren beibehalten worden. Anschließend an die Bohrkrone 2, 3 bzw. den Schlagschuh 5 ist wiederum ein ein Hüllrohr 23 umgebendes Filterrohr 7 mit einer Vielzahl von Durchtrittsschlitzen 8 vorgesehen, wobei das Hüllrohr 23 mit einer gewellten bzw. gerippten Oberfläche versehen ist, welche eine Erhöhung der Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit des Hüllrohres ermöglicht, wobei gleichzeitig eine Abstützung des Filterrohres 7 an den jeweiligen Erhebungen 24 erzielbar ist. In den Vertiefungen sind jeweils wiederum Durchtrittsöffnungen 10 vorgesehen, durch welche über das Filterrohr 7 eingebrachtes Fuid in das Innere der Hüllrohres 23 und in weiterer Folge aus dem Hüllrohr 23 ausbringbar ist. Das Hüllrohr 23 ist weiters über einen das untere Drittel 25 erstreckenden Teilbereich frei von Durchtrittsöffnungen, sodaß bei schräg verlaufenden Bohrungen ein sicheres Eintreten von Fluid über die Durchtrittsöffnungen 10 in das Innere des Hüllrohres 23 im oberen Bereich ermöglicht wird, während ein unerwünschter Austritt aus dem unteren Bereich 25, welcher wiederum ein Eindringen in umgebendes Gestein bewirken würde, vermieden wird. Durch Anordnen der Durchtrittsöffnung 10 längs von axialen Erzeugenden, wobei Umfangsbereiche frei von Durchtrittsöffnungen verbleiben, wird darüber hinaus eine entsprechend widerstandsfähige Struktur des Hüllrohres 23 aufrecht erhalten.

Selbstverständlich kann auch das Hüllrohr 6 der Fig. 1 bis 3 mit im wesentlichen glatter Außenkontur mit lediglich längs von axialen Erzeugenden angeordneten Durchtrittsöffnungen 10 und beispielsweise in einem unteren Bereich frei von Öffnungen 10 ausgebildet sein.

Neben dem an den Filterbereich 7 anschließenden Abdichtelement 15 ähnlich zu der vorangehenden Ausbildung ist in Fig. 4 weiters ein optional einsetzbarer Packer 26, welcher dem Abdichtelement 15 vorgeschaltet ist, angedeutet. Ein derartiger, beispielsweise durch Druckluft aufweitbarer Packer 26 kann eine zusätzliche, zumindest provisorische Abdichtung insbesondere in den Fällen ermöglichen, in welchen bei nicht vollständig genau zu führender Bohrung und gegebenenfalls erweiterten Bohrlochdurchmessern nicht allein mit dem Abdichtelement 15 das Auslangen gefunden werden kann. Eine erzielbare aufgeweitete Position des Packers ist in Fig. 4 mit 26' angedeutet.

Weiters kann die Drainagier- und Filterwirkung durch Vorsehen des das Hüllrohr 6 bzw. 23 umgebenden Filterrohres 7 auch nach Entfernen des Bohrgestänges 4 mit Teilen der Bohrkrone 2 aus dem Bohrloch 19 aufrecht erhalten werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, und Drainagieren von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge (4) gelagerte Bohrkrone (2, 3) ein Bohrloch (19) ausbildet und ein Hüllrohr (6, 23) mit dem Bohrgestänge (4) oder der Bohrkrone (2, 3) gekoppelt ist, wobei das Hüllrohr (6, 23) in dem an die Bohrkrone (2, 3) anschließenden Bereich mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung (10) ausgebildet ist, welche in einen zwischen dem Bohrgestänge (4) und dem Hüllrohr (6, 23) ausgebildeten Ringraum (9) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem an die Bohrkrone (2, 3) anschließenden Endbereich das Hüllrohr (6, 23) von wenigstens einem Filterrohr (7) umgeben ist, welches mit einer Vielzahl von insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Durchtrittsöffnungen oder -schlitzen (8) ausgebildet ist, und daß das Hüllrohr über einen Teilbereich (24) von etwa einem Drittel seines Umfanges frei von Durchtrittsöffnungen (10) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (7) das Hüllrohr (6, 23) unter Ausbildung eines weiteren Ringraumes (9) umgibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Außenumfang des Hüllrohres (6, 23) und dem Innendurchmesser des Filterrohres (7) ausgebildete Ringraum (9) eine lichte Durchtrittsweite von wenigstens 1 mm, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (9) von zwischen dem Hüllrohr (6, 23) und dem Filterrohr (7) angeordneten Abstandhaltern bzw. insbesondere in den Endbereichen des Filterrohres (7) vorgesehenen Muffenelementen (13, 14) definiert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (7) über seinen Umfang mit jeweils äquidistanten Durchtrittsschlitzen (8) mit einer Breite von jeweils etwa 0,5 mm bis etwa 1 mm ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (6, 23) in dem durch das Filterrohr (7) umgebenen Abschnitt mit einer Mehrzahl von am Umfang insbesondere gleichmäßig verteilten Durchtrittsöffnungen (10) versehen ist, deren lichte Weite die lichte Weite der im Filterrohr (7) ausgebildeten Durchtrittsöffnungen bzw. -schlitze (8) überschreitet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (10) des Hüllrohres (6, 23) längs von axialen Erzeugenden des Hüllrohres (6, 23) ausgebildet sind und in Umfangsrichtung jeweils im wesentlichen in einer Ebene normal auf die Längsachse (12) des Hüllrohres (6, 23) verlaufen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (23) an seiner zum Filterrohr (7) gewandten Oberfläche gewellt bzw. mit rippenartigen Erhebungen ausgebildet ist, an welchen das Filterrohr (7) über wenigstens einen Teil seines Umfanges abstützbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am von der Bohrkrone (2, 3) abgewandten Ende in Abstand von dem Filterrohr (7) am Außenumfang des Hüllrohres (6, 23) ein Abdichtelement (15) vorgesehen ist und daß benachbart dem Abdichtelement (15) am vom Filterrohr (7) abgewandten Ende im Hüllrohr (6, 23) wenigstens eine Austrittsöffnung (21) zum Ausbringen einer Verfüllmasse, insbesondere einer erhärtenden Suspension, vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement (15) von einem das Hüllrohr (6, 23) ringförmig umgebenden, lippen- bzw. zungenartigen Kunststoffelement gebildet ist, welches unter Beaufschlagung mit der Verfüllmasse aufweitbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement (15) mit einer Härte von 80 bis 100 Shore, insbesondere etwa 90 Shore, ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement (15) im Bereich anschließend an das Filterrohr (7) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abdichtelement (15) ein das Hüllrohr (6, 23) umgebendes und vorzugsweise entlang dem Hüllrohr (6, 23) verschiebbares, ringförmiges Muffenelement (16) zusammenwirkt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abdichtelement (15) unmittelbar vorgeschaltet ein Packer (26), insbesondere ein durch Druckluft aufblasbarer Packer, das Hüllrohr (23) umgibt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an das Hüllrohr (6, 23) am von der Bohrkrone (2, 3) abgewandten Ende eine Saugpumpe bzw. eine Unterdruckquelle (22) anschließbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Hüllrohr (6, 23) unter Zugbeaufschlagung mit der Bohrkrone (2, 3), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kopplungselements, insbesondere eines auf die Bohrkrone (2, 3) einwirkenden Schlagschuhes (5), gekoppelt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (6, 23) aus Stahl und das Filterrohr (7) aus Kunststoff ausgebildet ist.

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