EP1668220A1 - Method and device for boring holes in soil or rock - Google Patents

Method and device for boring holes in soil or rock

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EP1668220A1
EP1668220A1 EP04761046A EP04761046A EP1668220A1 EP 1668220 A1 EP1668220 A1 EP 1668220A1 EP 04761046 A EP04761046 A EP 04761046A EP 04761046 A EP04761046 A EP 04761046A EP 1668220 A1 EP1668220 A1 EP 1668220A1
Authority
EP
European Patent Office
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drill bit
casing
tube
drill
pipe
Prior art date
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EP04761046A
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German (de)
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EP1668220B1 (en
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Josef Mocivnik
Renè EGGER-MOCIVNIK
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Alwag Tunnelausbau GmbH
Original Assignee
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
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Publication of EP1668220A1 publication Critical patent/EP1668220A1/en
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Publication of EP1668220B1 publication Critical patent/EP1668220B1/en
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/201—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes with helical conveying means

Definitions

  • the present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill hole being formed by a striking and / or rotating movement by means of a drill bit mounted on a drill pipe and a casing or
  • the cladding tube is introduced into the borehole, and on a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill bit mounted on a drill pipe forming a borehole by a striking and / or rotating movement and a casing - Or cladding tube can be inserted into the borehole.
  • the mined material is either along the Removed from the borehole on the outer circumference of the jacket or cladding tube or through the inside of the jacket or cladding tube.
  • the mined material is removed along the outer surface of the casing or cladding tube, there must be a sufficient distance between the outer surface of the cladding or cladding pipe and the inner wall of the borehole in order to provide a sufficient passage cross section.
  • the mined material can only be introduced at a distance from the drill bit into the interior of the annular space between the drill pipe and the casing or cladding tube, with a corresponding device redirecting the cooling that is usually transported into the area of the drill bit - or rinsing fluid is made.
  • the present invention aims to further develop a method and a device of the type mentioned at the outset such that simple and reliable removal of mined material from the area of the drill bit is possible.
  • a method of the type mentioned is essentially characterized in that the mined material via at least one opening in the area of the connection point between the drill bit and an adjoining casing tube and / or at least one at a distance from the connection point between the drill bit and the Jacket tube provided passage opening in the between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the Jacket tube and the adjoining cladding tube is introduced and brought out of the borehole. It is thus proposed according to the invention that mined material is at least partially introduced directly behind the drill bit into the interior of the annular space between the drill pipe and the casing tube, so that material located directly behind the drill bit can be safely removed from this area. In addition, the mined material is introduced into the annular space between the casing and the drill pipe via at least one further passage opening in the casing pipe.
  • the drilling process is interrupted intermittently and the drill bit with the drill pipe relative to the casing pipe into the interior of the casing pipe with sealing at least the passage opening in the area of the connection point between the casing tube and the drill bit is withdrawn.
  • a guide device provided on the drill pipe in the region of the passage opening of the casing pipe in particular a thread-like profiling or screw conveyor, in the retracted state of the drill bit in relation to the casing tube, is rotated in particular against the direction of rotation during rotary impact drilling through the drill bit.
  • a guide device or screw conveyor causes the material to be removed from the interior of the annular space by the rotary movement of the drill pipe for performing rotary hammer drilling and can remove a blockage of the through-opening of the casing tube by moving counter to the usual rotary movement.
  • the drill bit relative to the casing tube and / or cladding tube in a known manner is rotatably mounted.
  • mined material is crushed by a particularly polygonal profile, which at the end facing away from the drill bit's end is provided so that it is ensured that the passage opening is not obstructed by possibly coarse, degraded material.
  • a device of the type mentioned at the outset is essentially a solution to the problems mentioned at the outset characterized in that in the area of the fixing of the casing pipe adjoining the drill bit and / or an impact shoe or adapter connected thereto, at least one passage opening for introducing degraded material into the formed between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the casing pipe and the adjoining cladding pipe Annulus is provided, and that at a distance from the connection point between the drill bit and / or the adapter and the casing tube at least one passage opening is provided on the circumference of the casing tube, which opens into the interior of the annular space defined between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the casing tube , As already mentioned above, not only is there an entry opening or passage opening immediately behind the drill bit, but there is also at least one passage opening on the outer circumference of the casing tube for proper removal of the mined material through the annular space between the drill pipe and the inner surface of the casing. or cladding tube provided.
  • the drill bit is provided on its rear side facing away from the mining area with a polygonal profile which, when pulled back into a complementary manner relative to the casing tube, polygonal opening of the impact shoe or adapter occurs.
  • the polygonal profiling or outer shape on the back of the drill bit ensures that the mined material is shredded, and when the drill bit is pulled back, in particular to remove corresponding blockages in the passage opening in a complementary polygonal receiving opening, the drill bit can be securely received and the passage opening can be exposed reliably is.
  • guide devices are provided for removing the mined material located in the annular space .
  • Such guide devices can be easily formed on the outer surface of the drill pipe.
  • the control device lines are formed by a thread-like profile or a screw conveyor on the outer circumference of the drill pipe.
  • Such a thread-like profiling or screw conveyor taking into account the rotary movement of the drill pipe during rotary hammer drilling, results in a safe removal of the mined material from or through the annular space between the outer surface of the drill pipe and the inner surface of the casing tube or cladding tube.
  • the drill string in the position of the drill bit retracted into the casing tube can be subjected to a rotary movement counter to the rotary movement during rotary impact drilling.
  • a rotary movement counter to the rotary movement during rotary impact drilling reliably removes any blockages in the area of the passage opening by the guide devices or by the provided screw conveyor, so that, after the drill rod and the drill bit have been extended into the drilling position, safe removal is again achieved the passage opening now exposed can be achieved.
  • the drill bit relative to the jacket and / or cladding tube is rotatably mounted.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view, partly in section, of the device according to the invention in a representation similar to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows on an enlarged scale an adapter of the device according to the invention for coupling the drill bit to the drill pipe as well as for transferring a tensile load to the casing pipe adjoining the drill bit;
  • FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of the area of the coupling between the drill pipe and the cladding tube for applying an impact or pressure load to the cladding tube of the device according to the invention
  • Fig. 5 is perspective views of intermediate elements, wherein Fig. 5a is an illustration of the intermediate element, which serves to transmit a compressive load from the drill pipe to the cladding tube, while Fig. 5b is an illustration of an intermediate element to transmit a tensile load from the drill pipe to the casing pipe;
  • 6 is an enlarged view of a connection between adjacent sleeve tube elements;
  • FIG. 7 shows a section along line VII of FIG. 6 through the connection of adjacent tubular casing elements, FIG. 6 showing a view in the direction of arrow VI of FIG. 7;
  • FIG. 8 shows a side view of the device according to the invention in a representation similar to FIG. 2, only the region of the casing tube for the removal of removed material being indicated;
  • FIG. 9 shows a partial sectional illustration of the design according to FIG. 8, the drill bit being arranged at a distance from the casing tube, as in FIG. 8;
  • FIG. 10 shows the drill bit in a position similar to FIG. 9 in a position withdrawn in contact with the casing tube
  • FIG. 11 shows a section along the line XI-XI of FIG. 8 in the foremost region of the casing tube.
  • FIG. 12 shows, on an enlarged scale, a detailed representation of area XII of FIG. 11.
  • a generally designated 1 device for drilling or rotary impact drilling has a drill bit, indicated schematically by 2, which, via a drill pipe 3, leads to impact or rotary impact drilling for the removal of in FIG. 1 and 2 material is not shown.
  • a casing pipe 4 with a comparatively thick cross-section or high strength is connected to the drill bit 2, the casing pipe 4 having a receptacle 5 in the end facing away from the drill bit 2, in which a casing pipe 6 is received, the casing pipe 6 not only one compared to the diameter D of the casing tube 4 has a reduced diameter d, but also has a smaller wall thickness and lower strength.
  • the drill bit 2 is directly coupled to the drill pipe 3 via an adapter 7 shown in detail in FIG. 3, with this adapter 7 also carrying, in particular pulling, the casing tube 4 via an intermediate element 8 shown in detail in FIG. 5b.
  • the casing tube 4 has a comparatively large length and, in addition to a corresponding strength, it also has a diameter D, which largely corresponds to the dimensions / dimensions of the borehole formed by the drill bit 2, which is not shown in more detail, through the casing tube 4 ensures that accurate drilling can be carried out.
  • the cladding tube 6 received in the receptacle 5 at the end of the casing tube 4 facing away from the drill bit 2 is also subjected to pressure by the drill rod 3 via a further intermediate element 10, which is shown in more detail in FIGS. 4 and 5a, so that the Cladding tube 6 is also introduced into the borehole according to arrow 11 when the drill bit 2 is being driven.
  • the adapter 7 shown on a larger scale in FIG. 3 it can be seen that it has a stop surface 12 which cooperates with a correspondingly complementary stop surface 13 of the intermediate piece 8 shown in FIG. 5b, so that when the adapter 7 is acted on in the direction of the arrow 9, the casing pipe 4 is carried along by the drill pipe screwed into the screw connection 14, not shown in FIG. 3, in addition to propelling the drill bit 2.
  • passage channels 15 and outlet openings 16 for rinsing the drill bit 2 and / or for taking away mined material are also indicated in the adapter 7, as will be discussed in more detail below.
  • the intermediate element 10 which is shown in detail in FIGS. 4 and 5a, is provided for the impact or pressure application of the cladding tube 6.
  • the entrainment of the intermediate element 10 and subsequently of the cladding tube 6 again takes place via a stop surface 17 in the region of the drill rod 3 protruding from the borehole, the stop surface 17 of the drill rod 3 interacting with a corresponding complementary stop surface 18.
  • the stop surfaces of both the adapter 7 and the drill pipe 3 and the stop surfaces 13 and 18 of the sleeve-shaped intermediate elements 8 and 10 are each to the longitudinal axis of the drill pipe, which in FIG is indicated, inclined.
  • the stop surface 18 of the intermediate element 10, which is provided between the drill string 3 and the cladding tube 6, is smaller than the stop surface 3 of the intermediate element 8 between the adapter 7 and thus the drill string 3 and the casing tube 4, so that overall a greater force is transmitted to the jacket tube 4 than the jacket tube 6 during a forward movement of the drill pipe 3, so that it is ensured that the jacket tube 4 is introduced into the borehole at least to the same extent as the jacket tube 6. Furthermore it can be assumed that to insert the casing tube 4 a greater force is required for proper insertion of the casing tube 4 into the borehole due to the larger diameter and thus higher frictional resistances between the outer diameter of the casing tube 4 and the borehole wall.
  • FIG. 4 An additional fixation for the cladding tube 6 by a pin or bolt 20 is also indicated in FIG. 4.
  • a sleeve-like element 21 is provided in each case, projecting projections or elevations 22, which are indicated in the corresponding recesses, being indicated for the interior of the cladding tube or cutouts 23 of the cladding tube engage for a secure connection of adjacent cladding tube elements 6 'and 6 ".
  • the projections or elevations 22 can already be formed in advance, so that the sleeve element 21 must have a corresponding elasticity when connecting adjacent cladding tube elements 6 'and 6 ", or they can be arranged in the region of the cladding tube elements 6 to be connected after the sleeve-like element 21 has been arranged 'and 6 "are formed by a simple tool in the area of predetermined breaking points.
  • a plurality of through openings 24 are indicated at a distance from the drill bit 2 in the casing tube 4, the material removal from the area of the drill bit 2 using the FIGS. 8 to 12 in detail will be discussed.
  • correspondingly stepped or recessed areas 25 extending in the longitudinal direction being provided on the outer circumference of the casing tube 4, whereby the mined material indicated schematically at 26 is conveyed into the area of the passage openings 24 assume that on the back of the drill bit 2 in the area of the end face 27 of the tubular casing 4 material reaches the area of the front area of the adapter 7 protruding in the drilling position shown in FIGS. 8 and 9.
  • the adapter 7 is polygonal in the area of the connection to the drill bit 2, in particular essentially triangular with rounded corners, so that in this part, material can also enter the ring or free space between the drill pipe 3 or the adapter 7 and the casing tube 4.
  • the polygonal design 32, 33 of the portion of the adapter 7 and the intermediate element 8 protruding from the casing tube 4 ensures that the mined material located behind the drill bit 2 is largely shredded, so that safe removal is possible.
  • a guide device 28 is also formed on the foremost section of the drill pipe 3, which is formed by a thread-like profile or a screw conveyor.
  • the screw conveyor or guide device 28 is also already indicated schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the conveyed screw or guide device 28 safely removes the removed material through the annular space 31 between the casing 4 and the drill pipe 3 as well as through the annular space between the drill pipe 3 and the cladding tube 6 adjoining the casing tube 4.
  • the drilling speed can thus be improved and the directional accuracy increased by targeted removal of the mined material.
  • the drill bit 2 can be withdrawn in contact with the casing tube 4 in accordance with the arrow 29, as a result of which the guide device or screw conveyor 28 is displaced relative to the passage openings 24 , so that a cleaning effect of the passage openings 24 can be achieved by the entrainment effect.
  • the passage openings 24 can be cleaned by the reverse conveying direction of the screw conveyor 28. After the cleaning has been carried out, the drill bit 2 is again acted upon in the direction of arrow 30 in FIG. 9 in order to continue the dismantling process.
  • the transmission of the forces from the drill pipe 3 to the casing tube 4 and the cladding tube 6 with the interposition of the sleeve-shaped intermediate elements 8 and 10 also ensures that the drill bit 2 directly coupled to the drill pipe 3 can be acted upon both for a rotation and for an impact movement is, while both the casing tube 4 and the cladding tube 6 are introduced into the borehole only in the axial direction or longitudinal direction of the borehole to be produced without rotational stress.

Abstract

The invention relates to a method and a device for boring, especially for the percussion boring or rotary percussion boring of holes in soil or rock. According to the invention, a borehole is formed by a percussive and/or rotary movement carried out by a bore-crown (2) mounted on a boring rod (3), and a jacket or envelope tube (4, 6) is introduced into the borehole. The invention is characterised in that the extracted material is transported through at least one opening located in the region of the connection point between the bore-crown (2) and an adjacent envelope tube (4), and/or at least one through opening (24) located at a distance from the connection point between the bore-crown (2) and the envelope tube (4), in the annular region (31) defined between the outer periphery of the boring rod (3) and the inner periphery of the envelope tube (4) and the adjacent jacket tube (6), and is removed from the borehole. In this way, extracted material can be removed in a safe and reliable manner.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BOHREN VON LOCHERN IN BODEN- ODER GESTEINSMATERIAL METHOD AND DEVICE FOR DRILLING HOLES IN GROUND OR STONE MATERIAL
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, 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 ein Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch bildet und ein Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch einbringbar ist.The present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill hole being formed by a striking and / or rotating movement by means of a drill bit mounted on a drill pipe and a casing or The cladding tube is introduced into the borehole, and on a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill bit mounted on a drill pipe forming a borehole by a striking and / or rotating movement and a casing - Or cladding tube can be inserted into the borehole.
Beim Herstellen von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren mittels einer an einem Bohrgestänge gelagerten Bohrkrone, wobei darüber hinaus ein Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch für eine gegebenenfalls erforderliche weitere Auskleidung eingebracht wird, wird abgebautes Material entweder entlang des Außen- umfangs des Mantel- bzw. Hüllrohrs oder durch das Innere des Mantel- bzw. Hüllrohrs aus dem Bohrloch entfernt. Bei einer Entfernung des abgebauten Materials entlang der Außenoberfläche des Mantel- bzw. Hüllrohrs muß ein ausreichender Abstand zwischen der Außenoberfläche des Mantel- bzw. Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand bestehen, um einen ausreichenden Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung zu stellen. Für ein Ausbringen des Material durch das Innere des Mantel- bzw. Hüllrohrs und insbesondere durch einen zwischen dem Bohrgestänge und der Innenoberfläche des Mantel- bzw. Hüllrohrs definierten Außenumfang muß ein ordnungsge- mäßes Einbringen des Materials in den Ringraum zur Verfügung gestellt werden. Weiters muß verhindert werden, daß es zu Verstopfungen im Inneren des Mantel- bzw. Hüllrohrs und somit zu einer Unterbrechung des Abtransports des abgebauten Materials kommen kann. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der WO 03/046330 bekannt geworden, den zwischen dem Mantel- und Hüllröhr und dem Bohrgestänge für den Abtransport des abgebauten Materials zur Verfügung stehenden Ringraum mit üblicherweise für ein Kühlen der Bohrkrone bereitgestelltes Fluid in Richtung eines Austragens des abgebauten Materials aus dem Ringraum zu beaufschlagen. Es kann bei dieser bekannten Ausführungsform das abgebaute Material nur in Abstand von der Bohrkrone in das Innere des Ringraums zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantel- bzw. Hüllrohr eingebracht werden, wobei durch eine komplizierte Vorrichtung eine entsprechende Umleitung des üblicherweise in den Bereich der Bohrkrone transportierten Kühl- bzw. Spülfluids vorgenommen wird.When drilling holes in soil or rock material by percussion or rotary impact drilling using a drill bit mounted on a drill pipe, with a jacket or cladding tube also being inserted into the borehole for any additional lining that may be required, the mined material is either along the Removed from the borehole on the outer circumference of the jacket or cladding tube or through the inside of the jacket or cladding tube. When the mined material is removed along the outer surface of the casing or cladding tube, there must be a sufficient distance between the outer surface of the cladding or cladding pipe and the inner wall of the borehole in order to provide a sufficient passage cross section. For the material to be discharged through the interior of the jacket or cladding tube and in particular through an outer circumference defined between the drill pipe and the inner surface of the jacket or cladding tube, a proper moderate introduction of the material into the annulus. Furthermore, it must be prevented that there can be blockages in the interior of the casing or cladding tube and thus an interruption in the removal of the removed material. In this context, it has become known, for example, from WO 03/046330 that the annular space available between the jacket and casing tube and the drill pipe for the removal of the mined material with fluid usually provided for cooling the drill bit in the direction of discharging the mined material to apply from the annulus. In this known embodiment, the mined material can only be introduced at a distance from the drill bit into the interior of the annular space between the drill pipe and the casing or cladding tube, with a corresponding device redirecting the cooling that is usually transported into the area of the drill bit - or rinsing fluid is made.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu bilden, daß ein einfacher und zuverlässiger Abtransport von abgebautem Material aus dem Bereich der Bohrkrone möglich wird.The present invention aims to further develop a method and a device of the type mentioned at the outset such that simple and reliable removal of mined material from the area of the drill bit is possible.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß abgebautes Material über wenigstens eine Öffnung im Bereich der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone und einem daran anschließenden Mantelrohr und/oder wenigstens eine in Abstand von der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone und dem Mantelrohr vorgesehene Durchtrittsöffnung in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschließenden Hüllrohrs definierten Ringraum eingebracht wird und aus dem Bohrloch ausgebracht wird. Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, daß abgebautes Material wenigstens teilweise bereits unmittelbar hinter der Bohrkrone in das Innere des Ringraums zwischen dem Bohrgestänge und dem Mantelrohr eingebracht wird, so daß unmittelbar hinter der Bohrkrone befindliches Material sicher aus diesem Bereich entfernt werden kann. Darüber hinaus erfolgt ein Einbringen des abgebauten Materials in den Ringraum zwischen dem Mantel und dem Bohrgestänge über wenigstens eine weitere Durchtrittsöffnung im Mantelrohr.To solve these problems, a method of the type mentioned is essentially characterized in that the mined material via at least one opening in the area of the connection point between the drill bit and an adjoining casing tube and / or at least one at a distance from the connection point between the drill bit and the Jacket tube provided passage opening in the between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the Jacket tube and the adjoining cladding tube is introduced and brought out of the borehole. It is thus proposed according to the invention that mined material is at least partially introduced directly behind the drill bit into the interior of the annular space between the drill pipe and the casing tube, so that material located directly behind the drill bit can be safely removed from this area. In addition, the mined material is introduced into the annular space between the casing and the drill pipe via at least one further passage opening in the casing pipe.
Um gegebenenfalls eine Verstopfung, insbesondere der unmittelbar hinter der Bohrkrone liegenden Durchtrittsöffnung zu verhindern, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß intermittierend der Bohrvorgang unterbrochen wird und die Bohrkrone mit dem Bohrgestänge relativ zu dem Mantelrohr in das Innere des Mantelrohrs unter Abdichtung zumindest der Durchtrittsöffnung im Bereich der Anschlußstelle zwischen dem Mantelrohr und der Bohrkrone zurückgezogen wird. Durch ein derartiges Zurückziehen der Bohrkrone mit dem Bohrgestänge relativ zu dem Mantelrohr erfolgt eine Entfernung von gegebenenfalls im Bereich der Durchtrittsöffnung angesammelten Material.In order to prevent any blockage, in particular of the passage opening located directly behind the drill bit, it is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that the drilling process is interrupted intermittently and the drill bit with the drill pipe relative to the casing pipe into the interior of the casing pipe with sealing at least the passage opening in the area of the connection point between the casing tube and the drill bit is withdrawn. By withdrawing the drill bit with the drill pipe relative to the casing pipe in this way, material which may have accumulated in the area of the passage opening is removed.
Für einen zuverlässigen Abtransport durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Innenumfang des Mantelrohrs und/oder des daran anschließenden Hüllrohrs wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß eine im Bereich der Durchtrittsöffnung des Mantelrohrs am Bohrgestänge vorgesehene Leiteinrichtung, insbesondere eine gewindeartige Profilierung bzw. Förderschnecke, in dem in das Mantelrohr zurückgezogenen Zustand der Bohrkrone gegenüber dem Mantelrohr bewegt wird, insbesondere entgegen der Drehrichtung beim Drehschlagbohren durch die Bohrkrone gedreht wird. Eine derartige Leiteinrichtung bzw. Förderschnecke bewirkt einen Abtransport des Materials aus dem Inneren des Ringraum durch die Drehbewegung des Bohrgestänges zur Durchführung des Drehschlagbohrens und kann durch eine Bewegung entgegen der üblichen Drehbewegung ein Verstopfen der Durchtrittsöffnung des Mantelrohrs beseitigen.For reliable removal through the annular space between the drill pipe and the inner circumference of the casing pipe and / or the adjoining casing pipe, it is proposed according to a further preferred embodiment that a guide device provided on the drill pipe in the region of the passage opening of the casing pipe, in particular a thread-like profiling or screw conveyor, in the retracted state of the drill bit in relation to the casing tube, is rotated in particular against the direction of rotation during rotary impact drilling through the drill bit. Such a guide device or screw conveyor causes the material to be removed from the interior of the annular space by the rotary movement of the drill pipe for performing rotary hammer drilling and can remove a blockage of the through-opening of the casing tube by moving counter to the usual rotary movement.
Um zu verhindern, daß trotz der Drehbewegung der Bohrkrone während des Drehschlagbohrens nicht eine Rotationsmitnahme des daran anschließenden Mantel- und/oder Hüllrohrs erfolgt, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zum Mantelrohr und/oder Hüllrohr drehbar gelagert wird.In order to prevent that, in spite of the rotary movement of the drill bit during rotary impact drilling, there is no rotational entrainment of the adjoining casing and / or cladding tube, according to a further preferred embodiment it is provided that the drill bit relative to the casing tube and / or cladding tube in a known manner is rotatably mounted.
Da die Durchtrittsöffnung unmittelbar hinter der Bohrkrone in das Innere des Mantelrohrs einen gegebenenfalls kleinen freien bzw. lichten Querschnitt aufweist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß abgebautes Material durch eine insbesondere polygonartige Profilierung zerkleinert wird, welche an dem der Abbauseite der Bohrkrone abgewandten Ende vorgesehen wird, so daß sichergestellt wird, daß die Durchtrittsöffnung nicht durch gegebenenfalls grobstückiges, abgebautes Material verlegt wird.Since the passage opening directly behind the drill bit into the inside of the casing tube has a possibly small free or clear cross-section, it is proposed according to a further preferred embodiment that mined material is crushed by a particularly polygonal profile, which at the end facing away from the drill bit's end is provided so that it is ensured that the passage opening is not obstructed by possibly coarse, degraded material.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Festlegung des an die Bohrkrone anschließenden Mantelrohrs und/oder einem damit verbundenen Schlagschuh bzw. Adapter wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein Einbringen von abgebautem Material in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs und des daran anschließenden Hüllrohrs gebildeten Ringraum vorgesehen ist, und daß in Abstand von der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone und/oder dem Adapter und dem Mantelrohr wenigstens eine Durchtrittsöffnung am Umfang des Mantelrohrs vorgesehen ist, welche in das Innere des zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Mantelrohrs definierten Ringraums mündet. Wie oben bereits angeführt, ist somit nicht nur eine Eintrittsöffnung bzw. Durchtrittsoffnung unmittelbar hinter der Bohrkrone vorgesehen, sondern es ist auch am Außenumfang des Mantelrohrs wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein ordnungsgemäßes Ausbringen des abgebauten Materials durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und der Innenoberfläche des Mantel- bzw. Hüllrohrs vorgesehen.A device of the type mentioned at the outset is essentially a solution to the problems mentioned at the outset characterized in that in the area of the fixing of the casing pipe adjoining the drill bit and / or an impact shoe or adapter connected thereto, at least one passage opening for introducing degraded material into the formed between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the casing pipe and the adjoining cladding pipe Annulus is provided, and that at a distance from the connection point between the drill bit and / or the adapter and the casing tube at least one passage opening is provided on the circumference of the casing tube, which opens into the interior of the annular space defined between the outer circumference of the drill pipe and the inner circumference of the casing tube , As already mentioned above, not only is there an entry opening or passage opening immediately behind the drill bit, but there is also at least one passage opening on the outer circumference of the casing tube for proper removal of the mined material through the annular space between the drill pipe and the inner surface of the casing. or cladding tube provided.
Für einen ordnungsgemäßen und einfachen bzw. zuverlässigen Transport des abgebauten Materials entlang des Außenumfangs des ersten Teilstücks des an die Bohrkrone anschließenden Mantelrohrs zu der wenigstens einen Durchtrittsöffnung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß an dem Außenumfang des Mantelrohrs eine an die Durchtrittsöffnung anschließende, im wesentlichen in Längsrichtung des Mantelrohrs verlaufende Vertiefung in Richtung zur Bohrkrone vorgesehen ist. Eine derartige Vertiefung bzw. ein derartiger vertiefter bzw. abgesetzter Bereich läßt sich ohne weiteres im Bereich eines gegebenenfalls massiven ausgebildeten Mantelrohrs, wodurch ein zielgenaues Bohren unterstützt wird, ausbilden, so daß auch gegebenenfalls grobstückigeres abgebautes Material sicher zu der Durchtrittsöffnung für einen Abtransport aus dem Bereich der Bohrkrone transportiert werden kann.For a proper and simple or reliable transport of the mined material along the outer circumference of the first section of the casing pipe adjoining the drill bit to the at least one passage opening, according to a preferred embodiment it is provided that on the outer circumference of the casing pipe an essentially adjoining the passage opening depression extending in the longitudinal direction of the casing tube is provided in the direction of the drill bit. Such a depression or such a recessed or stepped area can easily be made in the area of a possibly solid jacket tube, which enables precise drilling is supported, train so that, if necessary, coarser material that has been broken down can be safely transported to the passage opening for removal from the area of the drill bit.
Für ein Zerkleinern des abgebauten Materials insbesondere im Bereich unmittelbar anschließend an die Bohrkrone ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Bohrkrone an ihrer von der Abbaufläche abgewandten Rückseite mit einer polygonförmigen Profilierung versehen ist, welche bei einem Zurückziehen relativ zum Mantelrohr in eine komplementäre, polygonformige Aufnahmeöffnung des Schlagschuhs bzw. Adapters eintritt. Durch die polygonformige Profilierung bzw. Außenform an der Rückseite der Bohrkrone wird eine Zerkleinerung des abgebauten Materials sichergestellt, wobei bei einem Zurückziehen der Bohrkrone insbesondere zur Beseitigung von entsprechenden Verstopfungen der Durchtrittsöffnung in eine komplementäre polygonformige Aufnahmeöffnung eine sichere Aufnahme der Bohrkrone und zuverlässige Freilegung der Durchtrittsöffnung erzielbar ist.For a shredding of the mined material, particularly in the area immediately following the drill bit, according to a further preferred embodiment it is provided that the drill bit is provided on its rear side facing away from the mining area with a polygonal profile which, when pulled back into a complementary manner relative to the casing tube, polygonal opening of the impact shoe or adapter occurs. The polygonal profiling or outer shape on the back of the drill bit ensures that the mined material is shredded, and when the drill bit is pulled back, in particular to remove corresponding blockages in the passage opening in a complementary polygonal receiving opening, the drill bit can be securely received and the passage opening can be exposed reliably is.
Zur Unterstützung des Abtransports des abgebauten Materials insbesondere im Bereich der wenigstens einen Durchtrittsöffnung im Mantelrohr ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß im Bereich der wenigstens einen Durchtrittsöffnung des Mantelrohrs an der Außenoberfläche des Bohrgestänges Leiteinrichtungen zum Abtransportieren des im Ringraum befindlichen, abgebauten Materials vorgesehen sind. Derartige Leiteinrichtungen können in einfacher Weise an der Außenoberfläche des Bohrgestänges ausgebildet werden. In diesem Zusammenhang ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Leiteinrich- tungen von einer gewindeartigen Profilierung bzw. einer Förderschnecke am Außenumfang des Bohrgestänges gebildet sind. Eine derartige gewindeartige Profilierung bzw. Förderschnecke ergibt unter Berücksichtigung der Drehbewegung des Bohrgestänges während des Drehschlagbohrens einen sicheren Abtransport des abgebauten Materials aus dem bzw. durch den Ringraum zwischen der Außenoberfläche des Bohrgestänges und der Innenoberfläche des Mantelrohrs bzw. Hüll- rohrs .In order to support the removal of the mined material, in particular in the area of the at least one passage opening in the casing tube, according to a further preferred embodiment it is provided that in the area of the at least one passage opening of the casing pipe on the outer surface of the drill pipe, guide devices are provided for removing the mined material located in the annular space , Such guide devices can be easily formed on the outer surface of the drill pipe. In this context, it is provided according to a preferred embodiment that the control device lines are formed by a thread-like profile or a screw conveyor on the outer circumference of the drill pipe. Such a thread-like profiling or screw conveyor, taking into account the rotary movement of the drill pipe during rotary hammer drilling, results in a safe removal of the mined material from or through the annular space between the outer surface of the drill pipe and the inner surface of the casing tube or cladding tube.
Zur Beseitigung von gegebenenfalls vorliegenden Verstopfungen insbesondere im Bereich der wenigstens einen Durchtrittsöffnung des Mantelrohrs ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Bohrgestänge in der in das Mantelrohr zurückgezogenen Lage der Bohrkrone zu einer Drehbewegung entgegen der Drehbewegung beim Drehschlagbohren beaufschlagbar ist . Durch eine derartige Drehbewegung entgegen der Drehbewegung beim Drehschlagbohren werden durch die Leiteinrichtungen bzw. durch die vorgesehene Förderschnecke gegebenenfalls vorhandene Verstopfungen im Bereich der Durchtrittsöffnung sicher beseitigt, so daß in weiterer Folge nach einem Ausfahren des Bohrgestänges samt der Bohrkrone in die Bohrstellung wiederum ein sicherer Abtransport durch die nunmehr freigelegte Durchtrittsöffnung erzielbar ist.To remove any blockages, in particular in the area of the at least one through-opening of the casing tube, according to a further preferred embodiment it is provided that the drill string in the position of the drill bit retracted into the casing tube can be subjected to a rotary movement counter to the rotary movement during rotary impact drilling. Such a rotary movement counter to the rotary movement during rotary impact drilling reliably removes any blockages in the area of the passage opening by the guide devices or by the provided screw conveyor, so that, after the drill rod and the drill bit have been extended into the drilling position, safe removal is again achieved the passage opening now exposed can be achieved.
Um eine ungehinderte Drehbewegung der Bohrkrone während des Abbauvorgangs zu ermöglichen, ohne das Mantel- bzw. Hüll- rohr ebenfalls zu einer Drehbewegung zu veranlassen, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone relativ zu dem Mantel- und/oder Hüllrohr drehbar gelagert ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:In order to enable an unimpeded rotational movement of the drill bit during the dismantling process, without causing the jacket or cladding tube to also rotate, according to a further preferred embodiment it is provided that the drill bit relative to the jacket and / or cladding tube is rotatably mounted. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments schematically illustrated in the accompanying drawing. In this show:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der erfindungsgemäßen Vorrichtung;1 shows a sectional view of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention; FIG. 2 shows a side view, partly in section, of the device according to the invention in a representation similar to FIG. 1;
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Adapter der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kopplung der Bohrkrone mit dem Bohrgestänge als auch zur Übertragung einer Zugbeanspruchung auf das an die Bohrkrone anschließende Mantelrohr;3 shows on an enlarged scale an adapter of the device according to the invention for coupling the drill bit to the drill pipe as well as for transferring a tensile load to the casing pipe adjoining the drill bit;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Bereichs der Kopplung zwischen dem Bohrgestänge und des Hüllrohrs zur Aufbringung einer Schlag- bzw. Druckbeanspruchung auf das Hüllröhr der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 5 perspektivische Darstellungen von Zwischenelementen, wobei Fig. 5a eine Darstellung des Zwischenelements ist, welches zur Übertragung einer Druckbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Hüllrohr dient, während Fig. 5b eine Darstellung eines Zwischenelements zur Übertragung einer Zugbeanspruchung vom Bohrgestänge auf das Mantelrohr ist; Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Darstellung einer Verbindung zwischen benachbarten Hül1röhrelementen; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII der Fig. 6 durch die Verbindung benachbarter Hül1röhrelemente, wobei Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI der Fig. 7 darstellt;4 shows a schematic sectional illustration of the area of the coupling between the drill pipe and the cladding tube for applying an impact or pressure load to the cladding tube of the device according to the invention; Fig. 5 is perspective views of intermediate elements, wherein Fig. 5a is an illustration of the intermediate element, which serves to transmit a compressive load from the drill pipe to the cladding tube, while Fig. 5b is an illustration of an intermediate element to transmit a tensile load from the drill pipe to the casing pipe; 6 is an enlarged view of a connection between adjacent sleeve tube elements; FIG. 7 shows a section along line VII of FIG. 6 through the connection of adjacent tubular casing elements, FIG. 6 showing a view in the direction of arrow VI of FIG. 7;
Fig. 8 in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich der Bereich des Mantelrohrs für den Abtransport von abgebautem Material angedeutet ist; Fig. 9 eine teilweise Schnittdarstellung der Ausbildung gemäß Fig. 8, wobei ebenso wie in Fig. 8 die Bohrkrone in Abstand vom Mantelrohr angeordnet ist;8 shows a side view of the device according to the invention in a representation similar to FIG. 2, only the region of the casing tube for the removal of removed material being indicated; FIG. 9 shows a partial sectional illustration of the design according to FIG. 8, the drill bit being arranged at a distance from the casing tube, as in FIG. 8;
Fig. 10 in einer zu Fig. 9 ähnlichen Darstellung die Bohrkrone in einer in Anlage an das Mantelrohr zurückgezogenen Stellung;FIG. 10 shows the drill bit in a position similar to FIG. 9 in a position withdrawn in contact with the casing tube;
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 8 im vordersten Bereich des Mantelrohrs; und11 shows a section along the line XI-XI of FIG. 8 in the foremost region of the casing tube; and
Fig. 12 in vergrößertem Maßstab eine Detaildarstellung des Bereichs XII der Fig. 11.FIG. 12 shows, on an enlarged scale, a detailed representation of area XII of FIG. 11.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Bohren bzw. Drehschlagbohren eine schematisch mit 2 angedeutete Bohrkrone aufweist, welche über ein Bohrgestänge 3 zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren zum Abbau von in den Fig. 1 und 2 nicht näher dargestelltem Material ausgebildet ist.1 and 2 it can be seen that a generally designated 1 device for drilling or rotary impact drilling has a drill bit, indicated schematically by 2, which, via a drill pipe 3, leads to impact or rotary impact drilling for the removal of in FIG. 1 and 2 material is not shown.
An die Bohrkrone 2 schließt ein Mantelrohr 4 mit vergleichsweise dickem Querschnitt bzw. hoher Festigkeit an, wobei an dem von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende das Mantelrohr 4 eine Aufnahme 5 aufweist, in welcher ein Hüllrohr 6 aufgenommen ist, wobei das Hüllrohr 6 nicht nur einen gegenüber dem Durchmesser D des Mantelrohrs 4 verringerten Durchmesser d aufweist, sondern auch eine geringere Wandstärke und geringere Festigkeit aufweist .A casing pipe 4 with a comparatively thick cross-section or high strength is connected to the drill bit 2, the casing pipe 4 having a receptacle 5 in the end facing away from the drill bit 2, in which a casing pipe 6 is received, the casing pipe 6 not only one compared to the diameter D of the casing tube 4 has a reduced diameter d, but also has a smaller wall thickness and lower strength.
In Fig. 1 und 2 sind in Abstand von der Bohrkrone 2 am Mantelrohr 4 Durchtrittsöffnungen 24 angedeutet, wobei am Bohrgestänge 3 eine Förderschnecke 28 für einen Abtransport von Material vorgesehen ist, wie dies unten im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis 12 erörtert werden wird. Die Bohrkrone 2 ist mit dem Bohrgestänge 3 über einen in Fig. 3 im Detail dargestellten Adapter 7 unmittelbar gekoppelt, wobei über diesen Adapter 7 auch eine Mitnahme, insbesondere eine Zugbeanspruchung des Mantelrohrs 4 über ein in Fig. 5b im Detail dargestelltes Zwischenelement 8 erfolgt .1 and 2, through openings 24 are indicated at a distance from the drill bit 2 on the casing tube 4, a screw conveyor 28 being provided on the drill pipe 3 for the removal of material, as will be discussed in detail below with reference to FIGS. 8 to 12 becomes. The drill bit 2 is directly coupled to the drill pipe 3 via an adapter 7 shown in detail in FIG. 3, with this adapter 7 also carrying, in particular pulling, the casing tube 4 via an intermediate element 8 shown in detail in FIG. 5b.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Mantelrohr 4 eine vergleichsweise große Länge aufweist und neben einer entsprechenden Festigkeit auch einen Durchmesser D aufweist, welcher weitestgehend dem durch die Bohrkrone 2 ausgebildeten /Abmessungen des Bohrloch, welches nicht näher dargestellt ist, entspricht, wird durch das Mantelrohr 4 sichergestellt, daß ein zielgenaues Bohren ausführbar ist.Taking into account the fact that the casing tube 4 has a comparatively large length and, in addition to a corresponding strength, it also has a diameter D, which largely corresponds to the dimensions / dimensions of the borehole formed by the drill bit 2, which is not shown in more detail, through the casing tube 4 ensures that accurate drilling can be carried out.
Das in der Aufnahme 5 am von der Bohrkrone 2 abgewandten Ende des Mantelrohrs 4 aufgenommene Hüllrohr 6 wird über ein weiteres Zwischenelement 10, welches in Fig. 4 und 5a im Detail näher dargestellt ist, ebenfalls durch das Bohrgestänge 3 auf Druck beansprucht, so daß das Hüllrohr 6 entsprechend dem Pfeil 11 ebenfalls bei einem Vortrieb der Bohrkrone 2 in das Bohrloch eingebracht wird.The cladding tube 6 received in the receptacle 5 at the end of the casing tube 4 facing away from the drill bit 2 is also subjected to pressure by the drill rod 3 via a further intermediate element 10, which is shown in more detail in FIGS. 4 and 5a, so that the Cladding tube 6 is also introduced into the borehole according to arrow 11 when the drill bit 2 is being driven.
Bei dem in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellten Adapter 7 ist ersichtlich, daß dieser eine Anschlagfläche 12 aufweist, welche mit einer entsprechend komplementär ausgebildeten Anschlagfläche 13 des in Fig. 5b dargestellten Zwischenstücks 8 zusammenwirkt, so daß bei einer Beaufschlagung des Adapters 7 in Richtung des Pfeils 9 über das in die Verschraubung 14 eingeschraubte, in Fig. 3 nicht näher dargestellte Bohrgestänge neben einem Vortrieb der Bohrkrone 2 eine Mitnahme des Mantelrohr 4 erfolgt. Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 sind darüber hinaus im Adapter 7 Durchtrittskanäle 15 sowie Austrittsöffnungen 16 zum Spülen der Bohrkrone 2 und/oder zur Mitnahme von abgebautem Material angedeutet, wie dies in weiterer Folge noch näher erörtert werden wird.In the adapter 7 shown on a larger scale in FIG. 3 it can be seen that it has a stop surface 12 which cooperates with a correspondingly complementary stop surface 13 of the intermediate piece 8 shown in FIG. 5b, so that when the adapter 7 is acted on in the direction of the arrow 9, the casing pipe 4 is carried along by the drill pipe screwed into the screw connection 14, not shown in FIG. 3, in addition to propelling the drill bit 2. 3, passage channels 15 and outlet openings 16 for rinsing the drill bit 2 and / or for taking away mined material are also indicated in the adapter 7, as will be discussed in more detail below.
Zur Schlag- bzw. Druckbeaufschlagung des Hüllrohrs 6 ist das Zwischenelement 10 vorgesehen, welches in Fig. 4 und 5a im Detail dargestellt ist. Die Mitnahme des Zwischenelements 10 und in weiterer Folge des Hüllrohrs 6 erfolgt wiederum über eine Anschlagfläche 17 im Bereich des aus dem Bohrloch vorragenden Bohrgestänges 3, wobei die Anschlagfläche 17 des Bohrgestänges 3 mit einer entsprechenden komplementären Anschlagfläche 18 zusammenwirkt.The intermediate element 10, which is shown in detail in FIGS. 4 and 5a, is provided for the impact or pressure application of the cladding tube 6. The entrainment of the intermediate element 10 and subsequently of the cladding tube 6 again takes place via a stop surface 17 in the region of the drill rod 3 protruding from the borehole, the stop surface 17 of the drill rod 3 interacting with a corresponding complementary stop surface 18.
Wie insbesondere aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich, sind die Anschlagflächen sowohl des Adapters 7 als auch des Bohrgestänges 3 sowie die Anschlagflächen 13 bzw. 18 der hülsen- förmigen Zwischenelemente 8 und 10 jeweils zur Längsachse des Bohrgestänges, welche in Fig. 4 mit 19 angedeutet ist, geneigt .As can be seen in particular from FIGS. 3 to 5, the stop surfaces of both the adapter 7 and the drill pipe 3 and the stop surfaces 13 and 18 of the sleeve-shaped intermediate elements 8 and 10 are each to the longitudinal axis of the drill pipe, which in FIG is indicated, inclined.
Aus Fig. 5a und 5b ist ersichtlich, daß die Anschlagfläche 18 des Zwischenelements 10, welches zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem Hüllrohr 6 vorgesehen ist, geringer ist als die Anschlagfläche 3 des Zwischenelements 8 zwischen dem Adapter 7 und somit dem Bohrgestänge 3 und dem Mantelrohr 4, so daß insgesamt bei einer Vortriebsbewegung des Bohrgestänges 3 auf das Mantelrohr 4 eine größere Kraft als auf das Hüllrohr 6 übertragen wird, so daß sichergestellt wird, daß das Mantelrohr 4 zumindest in gleichem Ausmaß in das Bohrloch eingebracht wird wie das Hüllrohr 6. Weiters ist davon auszugehen, daß zum Einbringen des Mantelrohrs 4 in das Bohrloch aufgrund des größeren Durchmessers und somit höherer Reibwiderstände zwischen dem Außendurchmesser des Mantelrohrs 4 und der Bohrlochwand eine größere Kraft für ein ordnungsgemäßes Einbringen des Mantelrohrs 4 erforderlich ist.From Fig. 5a and 5b it can be seen that the stop surface 18 of the intermediate element 10, which is provided between the drill string 3 and the cladding tube 6, is smaller than the stop surface 3 of the intermediate element 8 between the adapter 7 and thus the drill string 3 and the casing tube 4, so that overall a greater force is transmitted to the jacket tube 4 than the jacket tube 6 during a forward movement of the drill pipe 3, so that it is ensured that the jacket tube 4 is introduced into the borehole at least to the same extent as the jacket tube 6. Furthermore it can be assumed that to insert the casing tube 4 a greater force is required for proper insertion of the casing tube 4 into the borehole due to the larger diameter and thus higher frictional resistances between the outer diameter of the casing tube 4 and the borehole wall.
In Fig. 4 ist darüber hinaus eine zusätzliche Fixierung für das Hüllrohr 6 von einem Stift bzw. Bolzen 20 angedeutet.An additional fixation for the cladding tube 6 by a pin or bolt 20 is also indicated in FIG. 4.
Für eine einfache Verbindung zwischen benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6", welche in Fig. 6 und 7 angedeutet sind, wird jeweils ein muffenartiges Element 21 vorgesehen, wobei zum Inneren des Hüllrohrs 6 vorragende Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 angedeutet sind, welche in entsprechenden Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 23 des Hüllrohrs für eine sichere Verbindung von benachbarten Hüllrohrelementen 6' und 6" eingreifen. Die Vorsprünge bzw. Erhebungen 22 können bereits vorab ausgebildet sein, so daß das Muffenelement 21 eine entsprechende Elastizität beim Verbinden benachbarter Hüllröhrelemente 6' und 6" aufweisen muß, oder sie können nach einem Anordnen des muffenartigen Elements 21 im Bereich der miteinander zu verbindenden Hüllrohrelemente 6' und 6" durch ein einfaches Werkzeug im Bereich von Sollbruchstellen ausgebildet werden.For a simple connection between adjacent cladding tube elements 6 ′ and 6 ″, which are indicated in FIGS. 6 and 7, a sleeve-like element 21 is provided in each case, projecting projections or elevations 22, which are indicated in the corresponding recesses, being indicated for the interior of the cladding tube or cutouts 23 of the cladding tube engage for a secure connection of adjacent cladding tube elements 6 'and 6 ". The projections or elevations 22 can already be formed in advance, so that the sleeve element 21 must have a corresponding elasticity when connecting adjacent cladding tube elements 6 'and 6 ", or they can be arranged in the region of the cladding tube elements 6 to be connected after the sleeve-like element 21 has been arranged 'and 6 "are formed by a simple tool in the area of predetermined breaking points.
Bereits in den schematischen Darstellungen von Fig. 1 und 2 ist, wie oben angedeutet, beabstandet von der Bohrkrone 2 im Mantelrohr 4 eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 24 angedeutet, wobei der Materialabtransport aus dem Bereich der Bohrkrone 2 anhand der Fig. 8 bis 12 im Detail erörtert werden wird. Neben den Durchtrittsoffnungen 24 in 7Abstand von der Bohrkrone 2, wobei am Außenumfang des Mantelrohrs 4 entsprechend abgesetzte bzw. vertiefte, in Längsrichtung verlaufende Bereiche 25 vorgesehen sind, wodurch das schematisch mit 26 angedeutete abgebaute Material in den Bereich der Durchtrittsöffnungen 24 gefördert wird, ist davon auszugehen, daß an der Rückseite der Bohrkrone 2 im Bereich der Stirnfläche 27 des Mantelrohrs 4 Material in den Bereich der in des in Fig. 8 und 9 dargestellten Bohrstellung vorragenden vorderen Bereichs des Adapters 7 gelangt .1 and 2, as indicated above, a plurality of through openings 24 are indicated at a distance from the drill bit 2 in the casing tube 4, the material removal from the area of the drill bit 2 using the FIGS. 8 to 12 in detail will be discussed. In addition to the passage openings 24 at a distance from the drill bit 2, correspondingly stepped or recessed areas 25 extending in the longitudinal direction being provided on the outer circumference of the casing tube 4, whereby the mined material indicated schematically at 26 is conveyed into the area of the passage openings 24 assume that on the back of the drill bit 2 in the area of the end face 27 of the tubular casing 4 material reaches the area of the front area of the adapter 7 protruding in the drilling position shown in FIGS. 8 and 9.
Wie dies aus Fig. 11 und 12 sowie aus der schematischen Darstellung des hülsenförmigen Zwischenelements 8 in Fig. 5b ersichtlich ist, ist der Adapter 7 im Bereich des Anschlusses an die Bohrkrone 2 polygonförmig, insbesondere im wesentlichen dreieckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet, so daß in diesem Teil auch ein Materialeintritt in den Ring- bzw. Freiraum zwischen dem Bohrgestänge 3 bzw. dem Adapter 7 und dem Mantelrohr 4 erfolgen kann. Durch die polygonartige Ausbildung 32, 33 des aus dem Mantelrohr 4 vorragenden Teilbereichs des Adapters 7 und des Zwischenelements 8 wird sichergestellt, daß hinter der Bohrkrone 2 befindliches abgebautes Material weitestgehend zerkleinert wird, so daß ein sicherer Abtransport möglich ist.As can be seen from FIGS. 11 and 12 and from the schematic representation of the sleeve-shaped intermediate element 8 in FIG. 5b, the adapter 7 is polygonal in the area of the connection to the drill bit 2, in particular essentially triangular with rounded corners, so that in this part, material can also enter the ring or free space between the drill pipe 3 or the adapter 7 and the casing tube 4. The polygonal design 32, 33 of the portion of the adapter 7 and the intermediate element 8 protruding from the casing tube 4 ensures that the mined material located behind the drill bit 2 is largely shredded, so that safe removal is possible.
Für einen ordnungsgemäßen Abtransport des in den Ringraum zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 insbesondere durch die Durchtrittsöffnungen 24 eintretenden Material ist darüber hinaus am vordersten Abschnitt des Bohrgestänges 3 eine Leiteinrichtung 28 ausgebildet, welche von einer gewindeartigen Profilierung bzw. einer Förderschnecke gebildet ist. Die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ist darüber hinaus auch bereits in Fig. 1 und 2 schematisch angedeutet .For proper removal of the material entering the annular space between the casing tube 4 and the drill pipe 3, in particular through the passage openings 24, a guide device 28 is also formed on the foremost section of the drill pipe 3, which is formed by a thread-like profile or a screw conveyor. The screw conveyor or guide device 28 is also already indicated schematically in FIGS. 1 and 2.
Bei einer Drehbewegung der Bohrkrone 2 und des Bohrgestänges 3 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt durch die Förderschnecke bzw. Leiteinrichtung 28 ein sicherer Abtransport von abgebautem Material durch den Ringraum 31 zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Bohrgestänge 3 als auch durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 3 und dem an das Mantelrohr 4 anschließende Hüllrohr 6.When the drill bit 2 and the drill pipe 3 rotate in a counterclockwise direction, the conveyed screw or guide device 28 safely removes the removed material through the annular space 31 between the casing 4 and the drill pipe 3 as well as through the annular space between the drill pipe 3 and the cladding tube 6 adjoining the casing tube 4.
Neben einem insbesondere durch das Mantelrohr 4 mit relativ großer Stärke und verstärktem Querschnitt ermöglichte zielgerichtete und genaue Bohren läßt sich somit durch eine gezielte Abförderung des abgebauten Materials die Bohrgeschwindigkeit verbessern als auch die Richtungsgenauigkeit erhöhen.In addition to targeted and precise drilling made possible in particular by the casing tube 4 with a relatively large thickness and reinforced cross section, the drilling speed can thus be improved and the directional accuracy increased by targeted removal of the mined material.
Für eine periodische Reinigung insbesondere der Durchtrittsöffnungen 24, welche gegebenenfalls durch abzutransportierendes Material verlegt werden können, kann die Bohrkrone 2 in Anlage an das Mantelrohr 4 entsprechend dem Pfeil 29 zurückgezogen werden, wodurch ein Verschieben der Leiteinrichtung bzw. Förderschnecke 28 relativ zu den Durchtrittsöffnungen 24 erfolgt, so daß durch den Mitnahmeeffekt eine Reinigungswirkung der Durchtrittsöffnungen 24 erzielbar ist. Darüber hinaus kann durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges 2 entgegen der eigentlichen Abbaurichtung, d.h. beispielsweise im Uhrzeigersinn in der in Fig. 9 und 10 gezeigten Darstellung eine Reinigung der Durchtrittsöffnungen 24 durch die umgekehrte Förderrichtung der Förderschnecke 28 bewirkt werden. Nach der erfolgten Reinigung erfolgt wiederum eine Beaufschlagung der Bohrkrone 2 in Richtung des Pfeils 30 der Fig. 9 zur Fortführung des Abbauvorgangs.For periodic cleaning, in particular of the passage openings 24, which can optionally be displaced by material to be removed, the drill bit 2 can be withdrawn in contact with the casing tube 4 in accordance with the arrow 29, as a result of which the guide device or screw conveyor 28 is displaced relative to the passage openings 24 , so that a cleaning effect of the passage openings 24 can be achieved by the entrainment effect. In addition, by rotating the drill pipe 2 counter to the actual direction of dismantling, ie, for example clockwise in the illustration shown in FIGS. 9 and 10, the passage openings 24 can be cleaned by the reverse conveying direction of the screw conveyor 28. After the cleaning has been carried out, the drill bit 2 is again acted upon in the direction of arrow 30 in FIG. 9 in order to continue the dismantling process.
Durch die Übertragung der Kräfte vom Bohrgestänge 3 auf das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 unter Zwischenschaltung der hülsenförmigen Zwischenelemente 8 bzw. 10 wird darüber hinaus sichergestellt, daß die mit dem Bohrgestänge 3 unmittelbar gekoppelte Bohrkrone 2 sowohl zu einer Drehais auch zu einer Schlagbewegung beaufschlagbar ist, während sowohl das Mantelrohr 4 als auch das Hüllrohr 6 lediglich in axialer Richtung bzw. Längsrichtung des herzustellenden Bohrlochs ohne Rotationsbeanspruchung in das Bohrloch eingebracht werden. The transmission of the forces from the drill pipe 3 to the casing tube 4 and the cladding tube 6 with the interposition of the sleeve-shaped intermediate elements 8 and 10 also ensures that the drill bit 2 directly coupled to the drill pipe 3 can be acted upon both for a rotation and for an impact movement is, while both the casing tube 4 and the cladding tube 6 are introduced into the borehole only in the axial direction or longitudinal direction of the borehole to be produced without rotational stress.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (3) gelagerte Bohrkrone (2) durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ein Mantel- bzw. Hüllrohr1. A method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill hole being formed by a striking and / or rotating movement by a drill bit (3) mounted on a drill rod (3) and a casing or cladding tube
(4, 6) in das Bohrloch eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß abgebautes Material über wenigstens eine Öffnung im Bereich der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone(4, 6) is introduced into the borehole, characterized in that the mined material via at least one opening in the region of the connection point between the drill bit
(2) und einem daran anschließenden Mantelrohr (4) und/oder wenigstens eine in Abstand von der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone (2) und dem Mantelrohr (4) vorgesehene Durchtrittsoffnung in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges (3) und dem Innenumfang des Mantelrohrs (4) und des daran anschließenden Hüllrohrs (6) definierten Ringraum(2) and an adjoining casing pipe (4) and / or at least one passage opening provided at a distance from the connection point between the drill bit (2) and the casing pipe (4) into the opening between the outer circumference of the drill pipe (3) and the inner circumference of the casing pipe (4) and the adjoining cladding tube (6) defined annulus
(31) eingebracht wird und aus dem Bohrloch ausgebracht wird.(31) is introduced and brought out of the borehole.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß intermittierend der Bohrvorgang unterbrochen wird und die Bohrkrone (2) mit dem Bohrgestänge (3) relativ zu dem Mantelrohr (4) in das Innere des Mantelrohrs (4) unter Abdichtung zumindest der Durchtrittsöffnung im Bereich der Anschlußstelle zwischen dem Mantelrohr (4) und der Bohrkrone (2) zurückgezogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the drilling process is interrupted intermittently and the drill bit (2) with the drill pipe (3) relative to the casing tube (4) in the interior of the casing tube (4), sealing at least the passage opening in the area the connection point between the casing tube (4) and the drill bit (2) is withdrawn.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Bereich der Durchtrittsöffnung des Mantelrohrs (4) am Bohrgestänge (3) vorgesehene Leiteinrichtung, insbesondere eine gewindeartige Profilierung bzw. Förderschnecke, in dem in das Mantelrohr (4) zurückgezogenen Zustand der Bohrkrone (2) gegenüber dem Mantelrohr (4) bewegt wird, insbesondere entgegen der Drehrichtung beim Drehschlagbohren durch die Bohrkrone (2) gedreht wird.3. The method according to claim 2, characterized in that in the region of the passage opening of the casing pipe (4) on the drill pipe (3) provided guide device, in particular a thread-like profile or screw conveyor, in the retracted state in the casing pipe (4) of the drill bit ( 2) is moved relative to the casing tube (4), is rotated in particular against the direction of rotation during rotary impact drilling by the drill bit (2).
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone (2) relativ zum Mantelrohr (4) und/oder Hüllrohr (6) drehbar gelagert wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the drill bit (2) is rotatably mounted relative to the casing tube (4) and / or cladding tube (6) in a conventional manner.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß abgebautes Material durch eine insbesondere polygonartige Profilierung zerkleinert wird, welche an dem der Abbauseite der Bohrkrone (2) abgewandten Ende vorgesehen wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that mined material is crushed by a particularly polygonal profile, which is provided on the end of the drill bit (2) facing away from the end.
6. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge (3) gelagerte Bohrkrone6. Device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, with a drill bit mounted on a drill rod (3)
(2) durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch bildet und ein Mantel- bzw. Hüllrohr (4, 6) in das Bohrloch einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Festlegung des an die Bohrkrone (2) anschließenden Mantelrohrs (4) und/oder einem damit verbundenen Schlagschuh bzw. Adapter (7) wenigstens eine Durchtrittsöffnung für ein Einbringen von abgebautem Material in den zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges (3) und dem Innenumfang des Mantelrohrs (4) und des daran anschießenden Hüllrohrs (6) gebildeten Ringraum (31) vorgesehen ist, und daß in Abstand von der Anschlußstelle zwischen der Bohrkrone (2) und/oder dem Adapter (7) und dem Mantelrohr (4) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (24) am Umfang des Mantelrohrs (4) vorgesehen ist, welche in das Innere des zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges (3) und dem Innenumfang des Mantelrohrs (4) definierten Ringraums (31) mündet. (2) forms a borehole by a striking and / or rotating movement and a jacket or cladding tube (4, 6) can be inserted into the borehole, characterized in that in the region of the fixing of the jacket tube (2) adjoining the drill bit (2) 4) and / or an impact shoe or adapter (7) connected thereto, at least one passage opening for introducing degraded material into the between the outer circumference of the drill pipe (3) and the inner circumference of the casing tube (4) and the cladding tube (6) connected thereto formed annular space (31) is provided, and that at least one passage opening (24) is provided on the circumference of the casing pipe (4) at a distance from the connection point between the drill bit (2) and / or the adapter (7) and the casing pipe (4) , which opens into the interior of the annular space (31) defined between the outer circumference of the drill pipe (3) and the inner circumference of the casing tube (4).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenumfang des Mantelrohrs (4) eine an die Durchtrittsöffnung (24) anschließende, im wesentlichen in Längsrichtung des Mantelrohrs (4) verlaufende Vertiefung (25) in Richtung zur Bohrkrone (2) vorgesehen ist.7. The device according to claim 6, characterized in that provided on the outer circumference of the casing tube (4) to the passage opening (24), substantially in the longitudinal direction of the casing tube (4) extending recess (25) in the direction of the drill bit (2) is.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (2) an ihrer von der Abbauflache abgewandten Rückseite mit einer polygonförmigen Profilierung (32) versehen ist, welche bei einem Zurückziehen relativ zum Mantelrohr (4) in eine komplementäre, polygonformige Aufnahmeöffnung (33) des Schlagschuhs bzw. Adapters (7) eintritt .8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the drill bit (2) is provided on its rear side facing away from the mining area with a polygonal profile (32) which, when retracted relative to the casing tube (4) into a complementary, polygonal Receiving opening (33) of the impact shoe or adapter (7) enters.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der wenigstens einen Durchtrittsöffnung (24) des Mantelrohrs (4) an der Außenoberfläche des Bohrgestänges (3) Leiteinrichtungen (28) zum Abtransportieren des im Ringraum (31) befindlichen, abgebauten Materials vorgesehen sind.9. The device according to claim 6, 7 or 8, characterized in that in the region of the at least one passage opening (24) of the casing tube (4) on the outer surface of the drill pipe (3) guide devices (28) for removing the located in the annular space (31) , mined material are provided.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen von einer gewindeartigen Profilierung bzw. einer Förderschnecke (28) am Außenumfang des Bohrgestänges (3) gebildet sind.10. The device according to claim 9, characterized in that the guide devices of a thread-like profile or a screw conveyor (28) on the outer circumference of the drill pipe (3) are formed.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (3) in der in das Mantelrohr (4) zurückgezogenen Lage der Bohrkrone (2) zu einer Drehbewegung entgegen der Drehbewegung beim Drehschlagbohren beaufschlagbar ist . 11. The device according to any one of claims 6 to 10, characterized in that the drill string (3) in the retracted position in the casing tube (4) of the drill bit (2) can be subjected to a rotational movement against the rotational movement during rotary impact drilling.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Bohrkrone (2) relativ zu dem Mantel- und/oder Hüllrohr (4, 6) drehbar gelagert ist. 12. Device according to one of claims 6 to 11 , characterized in that in a manner known per se, the drill bit ( 2) is rotatably mounted relative to the casing and / or cladding tube ( 4 , 6).
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