EP1885997B1 - Method and device for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, a hole in soil or rock material - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird. Die Erfindung bezieht sich weiters auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und zur Herstellung einer Verankerung, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch ausbildet.The present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and fixing an anchor in the hole, wherein a borehole is formed by a drill bit mounted on a drill string. The invention further relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and for the production of an anchor, wherein a drill bit mounted on a drill string forms a borehole.
Im Zusammenhang mit der Herstellung eines Lochs bzw. Bohrlochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und einer nachträglichen Festlegung einer Verankerung bzw. einer Auskleidung in dem Bohrloch ist es beispielsweise aus der
Aus der
Alternativ ist es nach Herstellung eines Bohrlochs bekannt, das Bohrwerkzeug mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch zu entfernen, woran anschließend ein getrennter Anker bzw. eine Ankervorrichtung in das Bohrloch eingebracht wird, wie dies beispielsweise aus der
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei vereinfachter Konstruktion und verringertem Zeitaufwand unmittelbar nach Fertigstellung eines Bohrlochs eine Verankerung an der Innenwand des Bohrlochs erzielbar ist.The present invention therefore aims to develop a method and an apparatus of the type mentioned in that with a simplified design and reduced time immediately after completion of a well an anchorage to the inner wall of the well can be achieved.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Verfahren ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs eine Mehrzahl von in einem Abstand von der Bohrkrone angeordneten, entgegen der Bohrrichtung orientierten, insbesondere keilförmigen Spreizelementen in die Wand des durch die Bohrkrone ausgebildeten Bohrlochs ausgebracht wird. Dadurch, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs unmittelbar eine Verankerung über entgegen der Bohrrichtung verlaufende bzw. orientierte, insbesondere keilförmige Spreizelemente erfolgt, kann auf den zusätzlichen Arbeitsschritt eines getrennten Einbringens einer Verankerung in das fertiggestellte Bohrloch nach einem vorherigen Entfernen des Bohrgestänges und des Bohrwerkzeugs verzichtet werden, so daß sich eine entsprechende Zeitersparnis erzielen läßt. Darüber hinaus läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von dem zu durchbohrenden Boden- oder Gesteinsmaterial anwenden, da eine Verankerung unmittelbar nach einem Ausbilden des Bohrlochs in dem Bohrloch vorgenommen wird, so daß selbst bei lockerem Gestein, bei welchem gegebenenfalls ein Hereinbrechen zumindest nach einem Entfernen des Bohrwerkzeugs und vor einem Einbringen einer Verankerung befürchtet werden müßte, keinerlei Schwierigkeiten wie bei nachträglich herzustellenden Verankerungen zu befürchten sind. Durch das Ausbringen bzw. Austreten der entgegen der Bohrrichtung verlaufenden, insbesondere keilförmigen Spreizelemente erfolgt unmittelbar ein Eintreten zumindest der Spitzen der Spreizelemente, welche entgegen der Bohrrichtung verlaufen, so daß eine entsprechend gute Verankerungswirkung unmittelbar nach Fertigstellung des Bohrlochs erzielbar ist.To solve these problems, the method of the invention, starting from a method of the type mentioned above essentially characterized in that after completion of the well a plurality of spaced from the drill bit, oriented counter to the drilling direction, in particular wedge-shaped expansion elements in the wall of the drill bit trained wellbore is applied. Due to the fact that after completion of the borehole an anchoring takes place directly opposite to the drilling direction or oriented, in particular wedge-shaped spreading elements, the additional working step of a separate introduction can take place An anchoring in the finished wellbore be omitted after a previous removal of the drill pipe and the drilling tool, so that it can achieve a corresponding time savings. In addition, the method according to the invention can be applied regardless of the soil or rock material to be drilled, since an anchorage is made immediately after forming the borehole in the borehole, so that even with loose rock, in which optionally a break-in at least after removal of the Drilling tool and would be feared before introducing an anchor, no difficulties are to be feared as in subsequently produced anchors. By applying or exiting the counter to the drilling direction, in particular wedge-shaped spreading immediately occurs at least the tips of the spreading, which run counter to the drilling direction, so that a correspondingly good anchoring effect immediately after completion of the well can be achieved.
Für ein besonders einfaches Ausbringen der Spreizelemente nach Fertigstellung des Bohrlochs wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Ausbringen der Spreizelemente durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges entgegen der Drehrichtung zur Herstellung des Bohrlochs durch die Bohrkrone ausgelöst und/oder vorgenommen wird, und daß ein insbesondere ringförmiges Aufweitelement am Umfang des Bohrgestänges gelagert wird und bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges in einer zu einer Drehbewegung bei Durchführung des Bohrvorgangs entgegengesetzten Richtung in Richtung zur Bohrkrone entlang der Längsrichtung des Bohrgestänges verschoben wird und mit den Spreizelementen zusammenwirkt. Es kann somit in üblicher Weise die Herstellung eines Bohrlochs durch ein Schlag- oder Drehschlagbohren durch ein Vorsehen einer bestimmten Drehrichtung während des Bohrvorgangs erzielt werden, worauf nach Fertigstellung des Bohrlochs ein Ausbringen der Spreizelemente durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges entgegen der Drehrichtung zur Herstellung des Bohrlochs ausgelöst und/oder vorgenommen wird.For a particularly simple deployment of the expansion elements after completion of the borehole is proposed according to a preferred embodiment that the deployment of the spreading is triggered by a rotational movement of the drill string against the direction of rotation for producing the borehole through the drill bit and / or made, and that a particular annular Expander element is mounted on the circumference of the drill string and is displaced in a rotational movement of the drill string in a direction opposite to a rotational movement in carrying out the drilling operation in the direction of the drill bit along the longitudinal direction of the drill string and cooperates with the expansion elements. It can thus in the usual way the production a borehole can be achieved by a percussion or rotary impact drilling by providing a specific direction of rotation during the drilling operation, and then after completion of the borehole a deployment of the spreading by a rotational movement of the drill string against the direction of rotation for producing the borehole triggered and / or made.
Für ein einfaches Einbringen der Spreizelemente ohne Behinderung des Bohrvorgangs wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Spreizelemente während des Bohrvorgangs in Richtung zu dem Bohrgestänge vorgespannt werden.For a simple introduction of the spreading without obstruction of the drilling operation is provided according to a further preferred embodiment, that the spreading elements are biased during the drilling operation in the direction of the drill string.
Zur Verbesserung der Verankerungswirkung und/oder zum Unterstützen eines ordnungsgemäßen Eintretens der Spreizelemente, welche entgegen der Bohrrichtung verlaufende, insbesondere keilförmige Spitzen aufweisen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß während des Austretens der Spreizelemente und/oder alternierend mit der Austrittsbewegung derselben das Bohrgestänge entgegen der Bohrrichtung in Richtung zum offenen Ende des Bohrlochs beaufschlagt bzw. zurückgezogen wird. Durch ein gleichzeitiges und/oder alternierendes Ziehen bzw. Beaufschlagen des Bohrgestänges und somit der Spreizelemente während der Austrittsbewegung treten die Spitzen der Spreizelemente tiefer in das Material ein, so daß sich eine entsprechende Unterstützung beim Verankerungseffekt ergibt.To improve the anchoring effect and / or to support a proper entry of the spreading elements which run counter to the direction of drilling, In particular, have wedge-shaped tips, is proposed according to a further preferred embodiment, that during the leakage of the spreading and / or alternately with the exit movement of the same the drill string against the drilling direction towards the open end of the borehole is acted upon or withdrawn. By a simultaneous and / or alternating pulling or acting on the drill string and thus the spreading elements during the exit movement, the tips of the spreading occur deeper into the material, so that there is a corresponding support for anchoring effect.
Nach dem Aufspreizen bzw. Austreten der Spreizelemente wird über das im Bohrloch verbleibende Bohrgestänge sowie die Bohrkrone ein Ankerelement ausgebildet. Falls spezielle Anforderungen an die Verankerung gestellt werden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach Fertigstellung des Bohrlochs und Austreten bzw. Verankern der Spreizelemente das Bohrgestänge insbesondere im Bereich der Spreizelemente unterteilt und aus dem Bohrloch entfernt wird und durch ein Ankerelement, insbesondere einen Litzenanker ersetzt wird, welches mit dem im Bohrloch verbleibenden Teilbereich des Bohrgestänges verbunden, insbesondere verschraubt, wird. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Unterteilen des Bohrgestänges und somit der Möglichkeit eines Entfernens eines Teilbereichs wird ermöglicht, nach Fertigstellung des Bohrlochs und einem Austreten bzw. Verankern der Spreizelemente das Bohrgestänge durch ein entsprechend spezialisiertes Verankerungselement, beispielsweise einen Litzenanker, zu ersetzen, welcher mit dem Bohrloch im verbleibenden Teilbereich des Bohrgestänges und der Bohrkrone entsprechend verbunden, beispielsweise verschraubt wird.After the spreading or emergence of the spreading an anchor element is formed on the remaining drill hole in the wellbore and the drill bit. If special requirements are made of the anchoring, it is proposed according to a further preferred embodiment that after completion of the borehole and exit or anchoring of the spreading the drill string is divided in particular in the region of the spreading and removed from the well and by an anchor element, in particular a Strand anchor is replaced, which is connected to the remaining in the borehole portion of the drill string, in particular screwed, is. By inventively provided subdivision of the drill string and thus the possibility of removing a portion is made possible after completion of the borehole and a leakage or anchoring of the spreading the drill pipe by a corresponding specialized anchoring element, for example, a strand anchor, which with the well in the remaining portion of the drill string and the drill bit connected accordingly, for example screwed.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in einem an die Bohrkrone anschließenden Teil eine Mehrzahl von insbesondere keilförmigen, entgegen der Bohrrichtung orientierten Spreizelementen vorgesehen ist, welche nach Fertigstellung des durch die Bohrkrone ausgebildeten Bohrlochs in die Wand des Bohrlochs ausbringbar sind. Durch die nach Fertigstellung des Bohrlochs austretenden, insbesondere keilförmigen und entgegen der Bohrrichtung orientierten Spreizelemente läßt sich unmittelbar eine sichere Verankerung unter entsprechender Zeitersparnis erzielen.To solve the problems initially posed a device of the type mentioned above is substantially characterized in that in a subsequent to the drill bit a plurality of particular wedge-shaped, counter to the drilling direction oriented expansion elements is provided, which after completion of the drill bit formed by the drill bit Boreholes are ausbringbar in the wall of the borehole. By emerging after completion of the borehole, in particular wedge-shaped and oriented counter to the drilling direction expansion elements can be directly secure anchoring achieve a corresponding time savings.
Für ein zuverlässiges und den Bohrvorgang nicht beeinträchtigendes Einbringen der Spreizelemente wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Spreizelemente während des Bohrvorgangs in Richtung zum Bohrgestänge beaufschlagt, insbesondere durch wenigstens einen Bügel vorgespannt sind.For a reliable and not disturbing the drilling introducing the expansion elements is proposed according to a further preferred embodiment, that the spreading elements acted upon during the drilling operation in the direction of the drill string, in particular by at least one bracket are biased.
Für ein zuverlässiges Ausbringen der Spreizelemente und zur Einbringung einer entsprechenden Verankerungskraft bzw. -wirkung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß ein insbesondere ringförmiges Aufweitelement am Umfang des Bohrgestänges gelagert ist und bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges in einer zu einer Drehbewegung bei Durchführung des Bohrvorgangs entgegengesetzten Richtung in Richtung zur Bohrkrone entlang der Längsrichtung des Bohrgestänges verschiebbar ist und mit den keilförmigen Spreizelementen zusammenwirkt, welche schwenkbar an einem mit dem Bohrgestänge insbesondere fix verbundenen und zwischen dem Aufweitelement und der Bohrkrone angeordneten Lagerelement angelenkt sind.For a reliable spreading of the spreading and for introducing a corresponding anchoring force or action is proposed according to a further preferred embodiment that a particular annular expansion element is mounted on the circumference of the drill string and in a rotational movement of the drill string in one to a rotary motion in carrying out the drilling operation opposite direction in the direction of the drill bit along the longitudinal direction of the drill string is displaced and cooperates with the wedge-shaped spreading elements, which pivotally connected to a particular with the drill string fixedly connected and arranged between the expansion element and the drill bit bearing element.
Wie oben bereits angedeutet, erfolgt das Schlag- bzw. Drehschlagbohren durch eine Bewegung der Bohrkrone des Bohrgestänges in einer vorgegebenen Drehrichtung, wobei zum Ausbringen der Spreizelemente die Drehrichtung des Bohrgestänges umgekehrt wird. Um eine Beeinträchtigung des Bohrvorgangs zu vermeiden und sicher nach Fertigstellung des Bohrlochs die Spreizelemente bei einer Umkehr der Drehbewegung des Bohrgestänges ausbringen zu können, wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß am Aufweitelement wenigstens ein Federelement vorgesehen ist, welches während des Bohrvorgangs in einer Ausnehmung bzw. Vertiefung am Umfang des Aufweitelements aufnehmbar ist und bei Umkehr der Drehrichtung mit wenigstens einer zum Inneren der Vorrichtung gewandten Profilierung an wenigstens einem Spreizelement zusammenwirkt, um das Aufweitelement an einer Drehbewegung zu hindern und durch Vorsehen einer Gewindeverbindung zu einer Verschiebung entlang der Längsrichtung zu veranlassen, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Es erfolgt somit der Bohrvorgang dahingehend, daß sich das Aufweitelement nach Art einer Ratsche relativ zu den Spreizelementen bewegt, während nach Umkehr der Drehrichtung das Federelement unmittelbar mit wenigstens einer Profilierung an wenigstens einem Spreizelemente zusammenwirkt, um das Aufweitelement an einer Drehbewegung zu hindern, wobei durch Vorsehen einer entsprechend verlaufenden Gewindeverbindung eine Verschiebung des Aufweitelements in Längsrichtung des Bohrgestänges und insbesondere in Richtung zur Bohrkrone erfolgt, um die entgegen der Bohrrichtung verlaufenden, keilförmigen Spreizelemente austreten zu lassen.As indicated above, the impact or rotary impact drilling is carried out by a movement of the drill bit of the drill string in a predetermined direction of rotation, wherein the direction of rotation of the drill string is reversed for spreading the spreading. In order to avoid an impairment of the drilling process and to be able to deploy the expansion elements in a reversal of the rotational movement of the drill string after completion of the well, it is also proposed that at least one spring element is provided on the expansion element, which during the drilling process in a recess or depression on the circumference of the expansion element is receivable and cooperates upon reversal of the direction of rotation with at least one facing the interior of the device profiling on at least one expansion element to prevent the expansion element from rotating and cause by providing a threaded connection to a displacement along the longitudinal direction, as a further preferred embodiment of the device according to the invention corresponds. There is thus the drilling operation to the effect that the expansion element moves in the manner of a ratchet relative to the expansion elements, while reversing the direction of rotation, the spring element cooperates directly with at least one profiling on at least one spreading elements to prevent the expansion element from rotating, wherein Providing a correspondingly extending threaded connection, a displacement of the expansion element takes place in the longitudinal direction of the drill string and in particular in the direction of the drill bit, in order to allow the wedge-shaped spreading elements, which run counter to the drilling direction, to emerge.
Zur Erzielung einer entsprechenden Spülwirkung selbst bei Vorsehen des das Bohrgestänge umgebenden Aufweitelements ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß im Aufweitelement wenigstens ein in Längsrichtung der Vorrichtung verlaufender Spülkanal vorgesehen ist.To achieve a corresponding flushing effect even when providing the expansion element surrounding the drill string, it is proposed according to a further preferred embodiment that at least one flushing channel extending in the longitudinal direction of the device be provided in the expansion element.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verankerungswirkung über den Bereich des Bohrlochs ist darüber hinaus vorgesehen, daß die aufweitbaren Spreizelemente im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Bohrgestänges verteilt angeordnet sind, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Dadurch lassen sich gleichmäßig hohe Verankerungskräfte über den Umfang des Bohrlochs und des Bohrgestänges in das umgebende Boden- bzw. Gesteinsmaterial einbringen.To achieve a uniform anchoring effect over the region of the borehole is also provided that the expandable expansion elements are arranged distributed substantially uniformly over the circumference of the drill string, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention. As a result, uniformly high anchoring forces can be introduced over the circumference of the borehole and the drill pipe into the surrounding soil or rock material.
Neben einer derartigen Vergleichmäßigung der einzubringenden Kräfte über den Umfang der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zur weiteren Erhöhung der einzubringenden Verankerungskräfte vorgesehen sein, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Spreizelementen in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone am Umfang des Bohrgestänges vorgesehen ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Durch derartige, in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone angeordnete, aufweitbare Spreizelemente läßt sich über eine größere Länge, insbesondere im vorderen Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine entsprechend sichere Verankerung beim Aufweiten der aufweitbaren Spreizelemente erzielen, so daß auch bei gegebenenfalls lockerem Gestein wenigstens einige der in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone angeordneten Spreizelemente, welche zusätzlich über den Umfang der erfindungsgemäßen Vorrichtung verteilt sind, eine sichere und zuverlässige Verankerung gewährleisten können.In addition to such homogenization of the forces to be introduced over the circumference of the device according to the invention can be provided to further increase the anchoring forces to be introduced that a plurality of expandable expansion elements is provided at different distances from the drill bit on the circumference of the drill string, as a further preferred embodiment of the invention Device corresponds. By such, at different distances from the drill bit arranged, expandable expansion elements can be over a greater length, in particular in the front region of the device according to the invention achieve a correspondingly secure anchoring when expanding the expandable expansion elements, so that even with possibly loose rock at least some of the spreading elements arranged at different distances from the drill bit, which are additionally distributed over the circumference of the device according to the invention, can ensure a secure and reliable anchoring.
Zur weiteren Vergleichmäßigung der Verankerungswirkung über den Umfang sowie auch einer Längserstreckung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone angeordnete Spreizelemente in Umfangsrichtung des Bohrgestänges versetzt zueinander angeordnet sind.For further homogenization of the anchoring effect over the circumference as well as a longitudinal extent of the device according to the invention is proposed according to a further preferred embodiment that arranged at different distances from the drill bit spreading elements in the circumferential direction of the drill string offset from each other.
Zur Vereinfachung des Ausbringvorgangs der einzelnen Spreizelemente, welche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in unterschiedlichem Abstand von der Spitze des Bohrlochs bzw. der Bohrkrone angeordnet sind, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone angeordnete Spreizelemente mit einem gemeinsamen, entlang dem Bohrgestänge verschiebbar angeordneten Aufweitelement zusammenwirken.To simplify the Ausbringvorgangs of the individual spreading elements, which are arranged according to a preferred embodiment at different distances from the top of the borehole or the drill bit, is proposed according to a further preferred embodiment that arranged at different distances from the drill bit spreading with a common, along interacting with the drill string displaceable arranged expansion element.
Anstelle der Ausbildung eines Ankers durch das im Bohrloch verbleibende Bohrgestänge sowie durch die Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Bohrgestänge insbesondere im Bereich der Spreizelemente in Teilbereiche teilbar ist und ein Ankerelement, insbesondere ein Schraubenkopf eines Litzenankers, mit dem im Bohrloch verbleibenden und mit der Bohrkrone verbundenen Teilbereich des Bohrgestänges verbindbar ist. Dadurch wird es möglich, nach Fertigstellung des Bohrlochs und einem Verankern bzw. Austreten der Spreizelemente auf eine spezielle Verankerungswirkung abgestimmte Ankerelemente, insbesondere einen Litzenanker, einzubringen, welcher in besonders einfacher Weise mit dem im Bohrloch verbleibenden Teilbereich des Bohrgestänges verbindbar ist.Instead of the formation of an anchor through the drill pipe remaining in the well and the drill bit is proposed according to a further preferred embodiment, that the drill string is divisible in particular in the region of the expansion elements in sections and an anchor element, in particular a screw head of a Litzenankers, with the remaining in the well and connected to the drill bit portion of the drill string is connectable. This will make it possible after completion of the borehole and an anchoring or emergence of the spreading on a special anchoring action tuned anchor elements, in particular a strand anchor to bring, which in a particularly simple manner with the remaining portion of the drill pipe in the wellbore is connectable.
Zur Erzielung einer entsprechenden Spülwirkung ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß das Bohrgestänge in an sich bekannter Weise im Inneren mit einem Spülkanal ausgebildet ist. ein derartiger Spülkanal kann nicht nur zum Einbringen von Spülfluid während des Bohrvorgangs, sondern gegebenenfalls auch zum Einbringen eines aushärtenden Materials verwendet werden, welches in dem Bereich der Spitze und/oder dem Bereich der Spreizelemente eingebracht wird.In order to achieve a corresponding flushing action is also preferably provided that the drill string is formed in a conventional manner in the interior with a flushing channel. such a flushing channel can be used not only for introducing flushing fluid during the drilling process, but optionally also for introducing a hardening material, which is introduced in the region of the tip and / or the region of the expansion elements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:
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Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
Fig. 2 in einer zuFig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt, wobei entgegen der Bohrrichtung verlaufende, keilförmige Spreizelemente in die Bohrlochwand nach einer Fertigstellung der Bohrung eintreten; -
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch den Bereich der Spreizelemente sowie des Aufweitelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
Fig. 4 in einer zuFig. 1 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei entlang der Längsrichtung der Vorrichtung eine Mehrzahl von Spreizelementen vorgesehen ist; -
Fig. 5 einen Teilschnitt ähnlich zuFig. 4 , wobei wenigstens ein Spreizelement in die Wand des umgebenden Bohrlochs ausgetreten ist; -
Fig. 6 in einer zuFig. 4 ähnlichen Darstellung einen Schnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Bohrgestänge im Bereich der Spreizelemente unterteilt ausgebildet ist; und -
Fig. 7 in einer zuFig. 5 ähnlichen Darstellung einen Teilschnitt der Ausführungsform gemäßFig. 6 , wobei der von der Bohrkrone abgewandte Teil des Bohrgestänges entfernt und durch ein Ankerelement, insbesondere einen Litzenanker, nach einem Austreten von wenigstens einem Spreizelement in die Wand des umgebenden Bohrlochs ersetzt ist.
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Fig. 1 a partial section through a first embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention; -
Fig. 2 in one tooFig. 1 similar representation of a section, wherein opposite to the drilling direction, wedge-shaped spreading occur in the borehole wall after completion of the bore; -
Fig. 3 a section along the line III-III through the region of the spreading and the expansion element of the device according to the invention; -
Fig. 4 in one tooFig. 1 a similar representation of a section through a modified embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention, wherein along the longitudinal direction the device is provided with a plurality of spreading elements; -
Fig. 5 a partial section similar toFig. 4 wherein at least one expansion element has leaked into the wall of the surrounding borehole; -
Fig. 6 in one tooFig. 4 a similar representation of a section through a further modified embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention, wherein the drill string is formed divided in the region of the spreading elements; and -
Fig. 7 in one tooFig. 5 similar representation of a partial section of the embodiment according toFig. 6 wherein the remote from the drill bit portion of the drill string is removed and replaced by an anchor element, in particular a strand anchor, after leakage of at least one expansion element in the wall of the surrounding wellbore.
In
In Abstand von der Bohrkrone 2 ist an dem Bohrgestänge 3 eine festgelegte Mutter 5 vorgesehen, woran anschließend eine Mehrzahl von sich in einer entgegen der Bohrrichtung 6 verlaufenden Richtung erstreckende, keilförmige Spreizelemente 7 entlang des Umfangs des Bohrgestänges 3 verteilt angeordnet sind. Die Spreizelemente 7 sind während des in
Nach Fertigstellung des Bohrlochs 1, wobei die Bohrkrone 2 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 9 in
Zur Unterstützung bzw. Verbesserung der Verankerungswirkung kann hiebei vorgesehen sein, daß entweder gleichzeitig mit der Bewegung des Aufweitelements 10 und somit dem Ausbringen der Spreizelemente 7 in die umgebende Bohrlochwand 1 eine Zugbeanspruchung auf das Bohrgestänge 3 entgegen den Pfeilen 6 bzw. 14 vorgenommen wird, so daß sich die Spitzen 15 der keilförmigen Spreizelemente 7 entsprechend tief bzw. tiefer in die umgebende Bohrlochwand 1 eingraben bzw. -fressen.To assist or improve the anchoring effect can be provided hiebei that either simultaneously with the movement of the
Für einen ordnungsgemäßen Abtransport des abgebauten Materials bzw. zur Erzielung einer entsprechenden Spülwirkung ist darüber hinaus in
Wie aus
Entsprechend der zu erzielenden Verankerungswirkung und/oder der Beschaffenheit des umgebenden Boden- bzw. Gesteinsmaterials werden die Spreizelemente 7 in ihrer Länge, Ausbildung, Vorspannkraft und Anzahl entsprechend um den Umfang des Bohrgestänges 3 angeordnet.According to the anchoring effect to be achieved and / or the nature of the surrounding soil or rock material, the spreading
In
Bei der in
Während bei der Ausführungsform gemäß
Ähnlich wie bei der vorangehenden Ausführungsform erfolgt ein Bohren beispielsweise durch eine Bewegung des Bohrgestänges 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, während nach Fertigstellung des Bohrlochs 1 durch eine Umkehr der Drehrichtung des Bohrgestänges 3 ein Ausbringen bzw. Ausfahren der Spreizelemente 17 und 18 wiederum dadurch erfolgt, daß durch ein entsprechendes Eingreifen eines Federelements 12 eine Verschiebung bzw. Verlagerung des wiederum mit 10 bezeichneten Aufweitelements in Richtung zur Bohrkrone 2 erfolgt, wie dies in
In der in
Bei der Ausführungsform gemäß
Nach einer Fertigstellung der Bohrung und einem Austreten von wenigstens einigen Spreizelementen, wie dies in
Claims (16)
- A method for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, a hole (1) in soil or rock material and fixing an anchorage in said hole (1), wherein a borehole is formed by a drill bit (2) mounted on a drill rod assembly (3), characterized in that, after the completion of the borehole (1), a plurality of, in particular, wedge-shaped spreading elements (7, 17, 18) arranged at a distance from the drill bit and oriented contrary to the drilling direction are extended into the wall of the borehole (1) formed by the drill bit (2).
- A method according to claim 1, characterized in that the extension of the spreading elements (7, 17, 18) is initiated and/or effected by a rotational movement of the drill rod assembly (3) contrary to the direction of rotation for the production of the borehole (1) by the drill bit (2) and in that an, in particular, annular expansion element (10) is mounted about the periphery of the drill rod assembly (3) and, at a rotational movement of the drill rod assembly (3) in a direction contrary to a rotational movement (9) carried out during the performance of the drilling procedure, is displaced in the direction towards the drill bit (2) along the longitudinal direction of the drill rod assembly (3) and cooperates with the spreading elements (7, 17, 18).
- A method according to claim 1 or 2, characterized in that the spreading elements (7, 17, 18) are prestressed in the direction towards the drill rod assembly (3) during the drilling procedure.
- A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that, during the emergence of the spreading elements (7, 17, 18), and/or alternatingly with the emerging movement of the same, the drill rod assembly (3) is respectively powered or retracted in the direction towards the open end of the borehole (1), contrary to the drilling direction.
- A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that, after the completion of the borehole (1) and emergence or anchoring of the spreading elements (7, 17, 18), the drill rod assembly (3) is subdivided, in particular, in the region of the spreading elements (7, 17, 18) and removed from the borehole (1) and replaced by an anchor element, in particular a cable strand anchor (22), which is connected, in particular screwed, with the drill rod assembly subportion remaining in the borehole (1).
- A device for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, a hole (1) in soil or rock material and for the production of an anchorage, wherein a borehole (1) is formed by a drill bit (2) mounted on a drill rod assembly (3), characterized in that, in a portion joining the drill bit (2), a plurality of, in particular, wedge-shaped spreading elements (7, 17, 18) oriented contrary to the drilling direction (6) are provided, which are extensible into the wall of the borehole (1) after the completion of the borehole (1) formed by the drill bit (2).
- A device according to claim 6, characterized in that the spreading elements (7, 17, 18) are powered, particularly prestressed by at least one strap (8), in the direction towards the drill rod assembly (3) during the drilling procedure.
- A device according to claim 6 or 7, characterized in that an, in particular, annular expansion element (10) is mounted about the periphery of the drill rod assembly (3) and, at a rotational movement of the drill rod assembly (3) in a direction contrary to a rotational movement (9) carried out during the performance of the drilling procedure, is displaceable in the direction towards the drill bit (2) along the longitudinal direction of the drill rod assembly (3) and cooperates with the wedge-shaped spreading elements (7, 17, 18), which are, in particular, pivotally articulated to a bearing element which is, in particular, fixedly connected to the drill rod assembly (3) and arranged between the expansion element (10) and the drill bit (2).
- A device according to claim 8, characterized in that at least one spring element (11) is provided on the expansion element (10), which spring element, during the drilling procedure, can be received in a recess or depression (12) provided on the periphery of the expansion element (10) and, at a reversal of the direction of rotation, cooperates with at least one profiling (13) provided on at least one spreading element (7) and facing the interior of the device, in order to prevent a rotational movement the expansion element (10) and cause its displacement (14) along the longitudinal direction by the provision of a threaded connection.
- A device according to claim 8 or 9, characterized in that at least one flushing channel (16) extending in the longitudinal direction of the device is provided within the expansion element (10).
- A device according to any one of claims 6 to 10, characterized in that the expandable spreading elements (7, 17, 18) are arranged to be substantially uniformly distributed about the periphery of the drill rod assembly.
- A device according to any one of claims 6 to 11, characterized in that a plurality of expandable spreading elements (17, 18) are provided about the periphery of the drill rod assembly (3) at different distances from the drill bit (2).
- A device according to claim 12, characterized in that spreading elements (17, 18) arranged at different distances from the drill bit (2) are arranged to be relatively offset in the peripheral direction of the drill rod assembly (3).
- A device according to claim 12 or 13, characterized in that spreading elements (17, 18) arranged at different distances from the drill bit (2) cooperate with a common expansion element (10) arranged to be displaceable along the drill rod assembly (3).
- A device according to any one of claims 6 to 14, characterized in that the drill rod assembly (3) is divisible into subportions (3', 3"), particularly in the region of the spreading elements (17, 18), and an anchor element, in particular a screw head (21) of a cable strand anchor (22), is connectable with the drill rod assembly subportion remaining in the borehole (1) and connected with the drill bit (2).
- A device according to any one of claims 6 to 15, characterized in that the drill rod assembly (3), in a manner known per se, is formed with a flushing channel (4) in its interior.
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