EP2850284A1 - Einrichtung zum bohren und ankersetzen - Google Patents

Einrichtung zum bohren und ankersetzen

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Publication number
EP2850284A1
EP2850284A1 EP12712577.1A EP12712577A EP2850284A1 EP 2850284 A1 EP2850284 A1 EP 2850284A1 EP 12712577 A EP12712577 A EP 12712577A EP 2850284 A1 EP2850284 A1 EP 2850284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rock
drilling
receiving opening
flushing head
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12712577.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Güde
Frank Peters
Heinrich Kuhlmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deilmann Haniel Mining Systems GmbH
Original Assignee
Deilmann Haniel Mining Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deilmann Haniel Mining Systems GmbH filed Critical Deilmann Haniel Mining Systems GmbH
Publication of EP2850284A1 publication Critical patent/EP2850284A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/028—Devices or accesories for injecting a grouting liquid in a bore-hole
    • 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
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/106—Valve arrangements outside the borehole, e.g. kelly valves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts

Definitions

  • the invention relates to a device for drilling rock bolt holes and for setting rock anchors, especially for mining and tunneling, with a rock drilling machine, which is movable on a carriage in the direction of the mountains, for boring a boring bar in the mountains and for subsequent introduction a rock anchor used in the well produced and has a flushing head with a water passage and a tool holder.
  • a borehole is first introduced into the mountains with a rock drill rod with water flushing.
  • adhesive cartridges are introduced into the well, which are provided with an easily destructible sheath.
  • a rock bolt is inserted into the borehole without using flushing water.
  • the rock anchor must be twisted using the rock drilling machine to intimately mix the adhesive emerging from the destroyed adhesive cartridges.
  • the adhesive fills the annulus between the borehole wall and rock anchor and cures there to fix the rock anchor in the borehole.
  • this drill anchor contains flushing water channels and an integrated drill bit.
  • this self-adhesive drilling anchor contains an adhesive depot, which is activated for bonding the drilling anchor in the mountains with high-pressure water, which is supplied via located in the drilling anchor separate high-pressure water channels.
  • the supply of rinse water during the drilling process and the supply of high pressure water to activate the glue depot inevitably takes place in separate ways through separate facilities.
  • the described drilling anchors have the technical advantage that the operations of drilling and Anker mecanic be temporally merged with each other.
  • the benefits in the workflow come at the price of a number of disadvantages.
  • a major disadvantage is that such self-adhesive drilling anchors are due to their complicated structure and function only suitable for rotary drilling in relatively soft rock. In contrast, they are completely unsuitable for hard rock drilling, especially when working with high performance impact drills.
  • the invention proposes starting from the device of the type mentioned,
  • rock anchor is provided with an adhesive depot, which can be activated by high pressure water which can be pressed into the rock anchor,
  • the device according to the invention does not require an additional anchor setting device and its guide and requires no changeover when changing from working drilling to working operation anchoring.
  • the change is done by simply removing the drill rod from the tool receiving opening of the flushing head and by inserting the rock anchor in this tool receiving opening. After setting the rock anchor, the boring bar can be re-inserted into the then empty tool receiving opening of the flushing head to start the next drilling operation.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the tool receiving opening of the flushing head is arranged at the front end of a spigot which transmits the rotational movement of the rock drilling machine to the boring bars or anchors and is surrounded by an annular chamber located in a stationary surrounding the spigot end casing is, which is sealed against the spigot, wherein the annular chamber via flow channels in the spigot with in the tool receiving opening is in communication and alternatively via check valves with rinse water or high pressure water can be acted upon.
  • This embodiment of the water feedthrough results in a particularly simple construction, which uses the same passages for the supply of rinse water on the one hand and high pressure water on the other hand, without disturbing the different pressures. If flushing water is applied to the annular chamber, the non-return valve located in the high-pressure water supply line prevents flushing water from flowing into the high-pressure supply system. In contrast, when the annular chamber is subjected to high-pressure water, the non-return valve located in the supply line for flushing water prevents the outflow of high-pressure water into the flushing water supply system.
  • the tool receiving opening of the flushing head and the end portions of the boring bars received by the latter are expediently provided with mating round threads or trapezoidal threads.
  • Such threads are particularly robust, can be easily operated and can transmit extremely large axial forces.
  • the outer diameter of the end portions of the rock bolts received by the tool receiving opening is smaller than the inner diameter of the threads on the inner circumference of the tool receiving opening. This has the consequence that the end portion of the rock anchors can be pressed axially in the armature insertion of the irrigation arm when anchor setting, in order to achieve a high-pressure-tight seal there.
  • each rock anchor coupling element In order to transmit the required for the rotation of the rock bolt torque of the rock drilling machine on the rock anchor, the tool receiving opening of the flushing head and the end of each rock anchor coupling elements are assigned, the form-fitting and / or non-positively transmitted torque from the insertion of the rock anchor.
  • the last-mentioned coupling elements are expediently designed as teeth protruding radially outward beyond the insertion end at the front end of the insertion end, which engage in matching engagement openings at the end of the rock bolt.
  • the teeth can be provided on the rock anchor and the matching engagement openings at the insertion.
  • Fig. 1 A device according to the invention schematically in side view with inserted boring bar;
  • Fig. 2 a device according to the invention schematically in side view with inlaid rock anchor;
  • Fig. 3 the flushing head in side view
  • FIG. 5 shows a side view of the flushing head with inserted boring bar
  • Fig. 6 a side view of the end portion of a rock anchor.
  • the rock drilling machine designed as a rotary hammer drill is designated by reference numeral 1.
  • the rock drilling machine 1 is mounted on a carriage 2, which is displaceable on a carriage 3 in the longitudinal direction.
  • the rock drilling machine 1 has a flushing head 4, which is provided with a tool receiving opening 5, in the alternative, the end portion a drill rod 6 (see Figure 1) or the end portion of a rock bolt 7 (see Figure 2) can be used.
  • the drill rod 6 has a drill bit 8 for rotationally driven drilling and is provided with a flushing water channel 9, can be introduced through the rinse water in the wellbore, which emerges at outlet openings 10 to rinse the cut from the drill bit 8 cuttings out of the borehole out.
  • the rock bolt 7 is designed as a self-adhesive rock anchor and contains an adhesive depot 11, the adhesive of which can be pressed out with a squeezing device 12 via outlet openings 13 from the rock bolt to fill the annular space between the rock bolt 7 and the borehole wall with the fast setting adhesive.
  • the squeezing device 12 is actuated by high-pressure water, which is supplied via the hollow rock bolt 7.
  • the flushing head 4 has a spigot 14, the rear with a connecting element 15 for connection to the transmission of the rock drilling machine 1 and front with the tool receiving opening 5 for the boring bar 6 and Rock anchor 7 is provided.
  • the tool receiving opening 5 has inside a round thread or a trapezoidal thread 16, in which corresponding thread at the end portion of the drill rods 6 can be screwed.
  • the tool receiving opening 5 is provided with seals, not shown, which act in the axial and / or radial direction and produce a pressure-tight connection between the flushing head 4 and the end portion of the drill rod 6 and the rock bolt 7.
  • the end portions of the rock anchors may be provided with seals which seal axially or radially.
  • the end sections of the Rock anchors have an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the threads on the inner circumference of the tool receiving opening 5, so that the end portions of the rock anchors 7 can be axially inserted into the tool receiving opening 5 to produce there by axial contact pressure a high-pressure seal.
  • the insertion end 14 is formed centrally cylindrical. This cylindrical region is surrounded by a housing 17, which is arranged rotationally fixed and is sealed pressure-tight against the outer surface of the insertion end 14. Inside the housing 17 there is an annular space 18 surrounding the insertion end 14, which can be connected via a low pressure connection 19 to a flushing water supply (not shown) and via a high pressure connection 20 to a high pressure water supply (also not shown).
  • the low pressure port 19 and the high pressure port 20 are each provided with check valves 21 and 22 which prevent low pressure water from entering the low pressure port 19 into the high pressure port 20 or high pressure water.
  • the insertion end 14 is provided in the region of the annular space 18 with a transverse bore 23 which opens into an axial blind bore 24 of the insertion end 14.
  • the blind bore 24 communicates with the tool receiving opening 5 and via this with the flushing channel 9 in the boring bar 6 or with the cavity in the rock bolt 7 in connection.
  • radially projecting teeth 25 are provided on the outer circumference of the insertion end 14 (see Figure 6) into corresponding mating engagement openings 26 at the end portion of the rock bolts 7 intervene to be able to transmit a high torque to the anchor rod 7 by positive engagement. If necessary, this torque transmission can also take place by means of suitably designed non-positive coupling elements. Alternatively, of course, the teeth at the insertion end 14 and the mating engaging holes are provided on the end portion of the rock bolt 7.
  • a boring bar 6 is inserted into the tool receiving opening 5 of the flushing head 4.
  • the flushing water channel 9 of the boring bar 6 is supplied with rinsing water from the rinsing water supply (not shown) via the low-pressure connection 19, the check valve 21, the annular space 18, the bores 23 and 24 and via the tool receiving opening 5.
  • the check valve 22 prevents rinse water from entering the region of the high-pressure water supply.
  • the boring bar 6 is replaced by a rock anchor 7.
  • the rock anchor 7 is inserted by means of the rock drilling machine 1 in the previously prepared wellbore and possibly rotated.
  • the squeezing device 12 is in the rock anchor 7 from the high-pressure water supply, not shown through the high-pressure port 20, the check valve 22, the annular space 18, the bores 23 and 24 and applied via the tool receiving opening 5 with high pressure water so that the adhesive supply of the adhesive depot 11 is pressed via the outlet openings 13 into the annular space between the rock bolt 7 and the borehole wall in order to harden there.
  • rock drilling machine 1 is moved back to the starting position and the next drilling operation can begin.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bohren von Gebirgsankerlöchern und zum Setzen von Gebirgsankern (7), insbesondere für den Berg- und Tunnelbau, mit einer Gesteinsbohrmaschine (1), die auf einer Lafette (3) in Richtung auf das Gebirge verfahrbar ist, zum Einbohren einer Bohrstange in das Gebirge und zum anschließenden Einbringen eines Gebirgsankers (7) in das hergestellte Bohrloch dient und einen Spülkopf (4) mit einer Wasserdurchführung und einer Werkzeugaufnahmeöffnung (5) aufweist. Um die Gesteinsbohrmaschine sowohl zum Bohren als auch zum Einsetzen eines selbstklebenden Gebirgsankers verwenden zu können, ohne dass zwischen diesen beiden Arbeitsgängen aufwändige Umrüstungen vorgenommen werden müssen, schlägt die Erfindung vor, dass der Gebirgsanker (7) mit einem Klebstoffdepot (10) versehen ist, welches durch in den Gebirgsanker (7) einpressbares Hochdruckwasser aktivierbar ist, dass die Wasserdurchführung (18, 23, 24) des Spülkopfes (4) alternativ für den Durchtritt von Spülwasser beim Bohren oder zum Durchtritt von Hochdruckwasser beim Ankersetzen ausgebildet ist, und dass an die Werkzeugaufnahmeöffnung (5) des Spülkopfes (4) alternativ Bohrstangen (6) oder Gebirgsanker (7) druckdicht anschließbar sind.

Description

Einrichtung zum Bohren und Ankersetzen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bohren von Gebirgsankerlöchern und zum Setzen von Gebirgsankern, insbesondere für den Berg- und Tunnelbau, mit einer Gesteinsbohrmaschine, die auf einer Lafette in Richtung auf das Gebirge verfahrbar ist, zum Einbohren einer Bohrstange in das Gebirge und zum anschließenden Einbringen eines Gebirgsankers in das hergestellte Bohrloch dient und einen Spülkopf mit einer Wasserdurchführung und einer Werkzeugaufnahme aufweist.
Bei der Verwendung einer solchen Einrichtung wird zunächst mit einer Gesteinsbohrstange mit Wasserspülung ein Bohrloch in das Gebirge eingebracht. Nach Herausziehen der Gesteinsbohrstange aus dem Bohrloch werden Klebstoffpatronen in das Bohrloch eingeführt, die mit einer leicht zerstörbaren Umhüllung versehen sind. Anschließend wird mit Hilfe der Gesteinsbohrmaschine ein Gebirgsanker ohne Verwendung von Spülwasser in das Bohrloch eingeschoben. Während des Einschiebens muss der Gebirgsanker mit Hilfe der Gesteinsbohrmaschine verdreht werden, um den aus den zerstörten Klebstoffpatronen austretenden Klebstoff innig zu vermischen. Der Klebstoff verfüllt den Ringraum zwischen Bohrlochwand und Gebirgsanker und härtet dort aus, um den Gebirgsanker im Bohrloch zu fixieren.
Nach dem Stand der Technik (vgl. DE 10 2005 000 158 A1 ) sind auch Einrichtungen zum Bohren von Gebirgsankerlöchern und zum Setzen von Gebirgsankern für den Berg- und Tunnelbau bekannt, die selbstklebende Bohranker verwenden. Die hier verwendeten selbstklebenden Bohranker haben eine Doppelfunktion, und zwar zunächst als Bohrstange und dann als Gebirgsanker. Für den
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bohrvorgang mit Wasserspülung enthält dieser Bohranker Spülwasserkanäle und eine integrierte Bohrkrone. Außerdem enthält dieser selbstklebende Bohranker ein Klebstoffdepot, welches zum Verkleben des Bohrankers im Gebirge mit Hochdruckwasser aktiviert wird, welches über im Bohranker befindliche gesonderte Hochdruckwasserkanäle zugeführt wird. Die Zufuhr von Spülwasser während des Bohrvorgangs und die Zufuhr von Hochdruckwasser zur Aktivierung des Klebstoffdepots erfolgt zwangsläufig auf getrennten Wegen über getrennte Einrichtungen.
Die beschriebenen Bohranker haben arbeitstechnisch den Vorteil, dass die Arbeitsvorgänge Bohren und Ankersetzen zeitlich miteinander verschmolzen werden. Die Vorteile im Arbeitsablauf werden allerdings durch eine Reihe von Nachteilen erkauft. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass solche selbstklebenden Bohranker aufgrund ihres komplizierten Aufbaus und ihrer Funktion nur für das drehende Bohren in verhältnismäßig weichem Gesteins geeignet sind. Für das schlagende Bohren in Hartgestein sind sie demgegenüber völlig ungeeignet, insbesondere wenn mit Hochleistungs- Schlagbohrmaschinen gearbeitet wird.
Aus diesem Grund wird beim Bohren im Hartgestein immer mit hochfestem Schlagbohrgestänge und gesondert einzubringenden Gebirgsankern gearbeitet.
Das in diesem Fall nach wie vor erforderliche Einbringen von Klebstoffpatronen in das Bohrloch ist sehr arbeitsaufwändig und veranlasst den Bohristen (Bediener der Einrichtung), von dem die Lafette tragenden Bohrwagen abzusteigen und sich in den weitgehend ungesicherten Bereich vor dem Bohrwagen zu begeben.
Zur Vereinfachung der Ankersetzarbeit, ist es auch bekannt (vgl. z. B. DE 10 2007 038 265 B3 oder DE 10 2008 024 365 A), ein von der Gesteinsbohrmaschine gesondertes Ankersetzgerät zu verwenden, wobei das zusätzliche Ankersetzgerät und dessen Führung natürlich einen erheblichen apparativen Mehraufwand bedeutet. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Gesteinsbohrmaschine und deren Vorschub sowohl zum schlagenden Bohren mit einer Bohrstange als auch zum Einsetzen eines selbstklebenden Gebirgsankers geeignet ist, und zwar ohne dass zwischen diesen beiden Arbeitsgängen aufwändige Umrüstungen vorgenommen werden müssen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Einrichtung der eingangs genannten Art vor,
- dass der Gebirgsanker mit einem Klebstoffdepot versehen ist, welches durch in den Gebirgsanker einpressbares Hochdruckwasser aktivierbar ist,
- dass die Wasserdurchführung des Spülkopfes alternativ für den Durchtritt von Spülwasser beim Bohren oder zum Durchtritt von Hochdruckwasser für die Aktivierung des Klebstoffdepots im Gebirgsanker ausgebildet ist,
- und dass an die Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfs alternativ Bohrstangen oder Gebirgsanker druckdicht anschließbar sind.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung kommt ohne ein zusätzliches Ankersetzgerät und dessen Führung aus und benötigt beim Wechsel vom Arbeitsvorgang Bohren zum Arbeitsvorgang Ankersetzen keinerlei Umrüstung. Der Wechsel geschieht durch einfaches Herausnehmen der Bohrstange aus der Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes und durch Einstecken des Gebirgsankers in diese Werkzeugaufnahmeöffnung. Nach dem Setzen des Gebirgsankers kann erneut die Bohrstange in die dann wieder leere Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes eingelegt werden, um den nächsten Bohrvorgang zu beginnen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes am vorderen Ende eines Einsteckendes angeordnet ist, welches die Drehbewegung der Gesteinsbohrmaschine auf die Bohrstangen bzw. die Anker überträgt und von einer Ringkammer umgeben ist, die sich in einem das Einsteckende umgebenden, feststehenden Gehäuse befindet, welches gegen das Einsteckende abgedichtet ist, wobei die Ringkammer über Durchflusskanäle im Einsteckende mit in der Werkzeugaufnahmeöffnung in Verbindung steht und alternativ über Rückschlagventile mit Spülwasser oder Hochdruckwasser beaufschlagbar ist.
Durch diese Ausgestaltung der Wasserdurchführung ergibt sich eine besonders einfache Bauweise, die für die Zuführung von Spülwasser einerseits und Hochdruckwasser andererseits die gleichen Wegigkeiten benutzt, ohne dass die unterschiedlichen Drücke stören. Wird die Ringkammer mit Spülwasser beaufschlagt, verhindert das in der Zuleitung für Hochdruckwasser liegende Rückschlagventil den Abfluss von Spülwasser in das Hochdruckversorgungssystem. Wird die Ringkammer demgegenüber mit Hochdruckwasser beaufschlagt, verhindert das in der Zuleitung für Spülwasser liegende Rückschlagventil den Abfluss von Hochdruckwasser in das Spülwasserversorgungssystem.
Die Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes und die von dieser aufgenommenen Endabschnitte der Bohrstangen sind zweckmäßig mit ineinander passenden Rundgewinden oder Trapezgewinden versehen. Solche Gewinde sind besonders robust, lassen sich leicht betätigen und können außerordentlich große axiale Kräfte übertragen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser der von der Werkzeugaufnahmeöffnung aufgenommenen Endabschnitte der Gebirgsanker kleiner ist als der Innendurchmesser der Gewindegänge am inneren Umfang der Werkzeugaufnahmeöffnung. Das hat zur Folge, dass die Endabschnitt der Gebirgsanker beim Ankersetzen axial in die Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes eingedrückt werden können, um dort eine hochdruckdichte Abdichtung zu erzielen.
Um das für das Verdrehen des Gebirgsankers erforderliche Drehmoment der Gesteinsbohrmaschine auf den Gebirgsanker übertragen zu können, sind der Werkzeugaufnahmeöffnung des Spülkopfes und dem Ende jedes Gebirgsankers Kupplungselemente zugeordnet, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig ein Drehmoment vom Einsteckende auf den Gebirgsanker übertragen. Die zuletzt erwähnten Kupplungselemente sind zweckmäßig als radial nach außen über das Einsteckende vorstehende Zähne am vorderen Ende des Einsteckende ausgebildet, die in dazu passende Eingriffsöffnungen am Ende des Gebirgsankers eingreifen. Umgekehrt können natürlich auch die Zähne am Gebirgsanker vorgesehen sein und die dazu passenden Eingriffsöffnungen am Einsteckende.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : Eine Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch in Seitenansicht mit eingelegter Bohrstange;
Fig. 2: eine Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch in Seitenansicht mit eingelegtem Gebirgsanker;
Fig. 3: den Spülkopf in Seitenansicht;
Fig. 4: einen axialen Schnitt durch den Spülkopf mit den Wasseranschlüssen (schematisch);
Fig. 5: eine Seitenansicht des Spülkopfes mit eingesetzter Bohrstange;
Fig. 6: eine Seitenansicht des Endabschnitts eines Gebirgsankers.
In den Figuren 1 und 2 ist die als drehschlagender Bohrhammer ausgebildete Gesteinsbohrmaschine mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Gesteinsbohrmaschine 1 ist auf einem Schlitten 2 gelagert, der auf einer Lafette 3 in deren Längsrichtung verschiebbar ist.
Die Gesteinsbohrmaschine 1 weist einen Spülkopf 4 auf, der mit einer Werkzeugaufnahmeöffnung 5 versehen ist, in die alternativ der Endabschnitt einer Bohrstange 6 (vgl. Figur 1 ) oder der Endabschnitt eines Gebirgsankers 7 (vgl. Figur 2) eingesetzt werden kann. Die Bohrstange 6 hat eine Bohrschneide 8 für drehschlagendes Bohren und ist mit einem Spülwasserkanal 9 versehen, über den Spülwasser in das Bohrlochtiefste eingeführt werden kann, welches an Austrittsöffnungen 10 austritt, um das von der Bohrschneide 8 losgeschnittene Bohrklein aus dem Bohrloch heraus zu spülen.
Der Gebirgsanker 7 ist .als selbstklebender Gebirgsanker ausgebildet und enthält ein Klebstoffdepot 11 , dessen Klebstoff mit einer Auspressvorrichtung 12 über Austrittsöffnungen 13 aus dem Gebirgsanker herausgepresst werden kann, um den Ringraum zwischen dem Gebirgsanker 7 und der Bohrlochwand mit dem schnell abbindenden Klebstoff zu verfüllen. Die Auspressvorrichtung 12 wird durch Hochdruckwasser betätigt, welches über den hohlen Gebirgsanker 7 zugeführt wird.
Die Besonderheit der Erfindung ist die aus den Figuren 4, 5 und 6 hervorgehende Ausgestaltung des Spülkopfes 4, der sowohl die Bohrstange 6 als auch den Gebirgsanker 7 mit der Gesteinsbohrmaschine 1 verbinden kann und der Bohrstange 6 Spülwasser mit niedrigem Druck und dem Gebirgsanker 7 Hochdruckwasser mit hohem Druck zuführen kann.
Wie aus den Figuren 4, 5 und 6 zu ersehen ist, weist der Spülkopf 4 ein Einsteckende 14 auf, das hinten mit einem Verbindungselement 15 für die Verbindung mit dem Getriebe der Gesteinsbohrmaschine 1 und vorne mit der Werkzeugaufnahmeöffnung 5 für die Bohrstange 6 bzw. den Gebirgsanker 7 versehen ist. Die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 hat innen ein Rundgewinde oder ein Trapezgewinde 16, in welches entsprechende Gewinde am Endabschnitt der Bohrstangen 6 einschraubbar ist. Außerdem ist die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 mit nicht dargestellten Dichtungen versehen, die in axialer und/oder radialer Richtung wirken und eine druckdichte Verbindung zwischen dem Spülkopf 4 und dem Endabschnitt der Bohrstange 6 bzw. des Gebirgsankers 7 herstellen. Alternativ können auch die Endabschnitte der Gebirgsanker mit Dichtungen versehen sein, die axial oder radial abdichten. Solche Dichtungen sind in Figur 6 erkennbar. Die Endabschnitte der Gebirgsanker haben einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Gewindegänge am inneren Umfang der Werkzeugaufnahmeöffnung 5, so dass die Endabschnitte der Gebirgsanker 7 axial in die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 eingeschoben werden können, um dort durch axiale Anpressung eine hochdruckdichte Abdichtung herzustellen.
Das Einsteckende 14 ist mittig zylindrisch ausgebildet. Dieser zylindrische Bereich ist von einem Gehäuse 17 umgeben, welches drehfest angeordnet ist und gegen die Außenfläche des Einsteckendes 14 druckdicht abgedichtet ist. Im Inneren des Gehäuses 17 befindet sich ein das Einsteckende 14 umgebender Ringraum 18, der über einen Niederdruckanschluss 19 mit einer Spülwasserversorgung (nicht dargestellt) und über einen Hochdruckanschluss 20 mit einer Hochdruckwasserversorgung (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden werden kann.
Der Niederdruckanschluss 19 und der Hochdruckanschluss 20 sind jeweils mit Rückschlagventilen 21 und 22 versehen, die verhindern, dass Niederdruckwasser in den Hochdruckanschluss 20 oder Hochdruckwasser in den Niederdruckanschluss 19 gelangen kann.
Das Einsteckende 14 ist im Bereich des Ringraums 18 mit einer Querbohrung 23 versehen, die in eine axiale Sackbohrung 24 des Einsteckendes 14 einmündet. Die Sackbohrung 24 steht mit der Werkzeug- aufnahmeöffnung 5 und über diese mit dem Spülkanal 9 in der Bohrstange 6 oder mit dem Hohlraum in dem Gebirgsanker 7 in Verbindung.
Falls die Gebirgsanker 7 beim Einschieben zusätzlich verdreht werden sollten, sind, wieaus Figur 5 zu ersehen ist, am äußeren Umfang des Einsteckendes 14 radial vorstehende Zähne 25 vorgesehen, die (vgl. Figur 6) in entsprechende, dazu passende Eingriffsöffnungen 26 am Endabschnitt der Gebirgsanker 7 eingreifen, um durch Formschluss ein hohes Drehmoment auf die Ankerstange 7 übertragen zu können. Diese Drehmomentübertragung kann ggf. auch durch entsprechend ausgebildete kraftschlüssige Kupplungselemente erfolgen. Alternativ können natürlich auch die Zähne am Einsteckende 14 und die dazu passenden Eingriffsöffnungen am Endabschnitt des Gebirgsankers 7 vorgesehen werden.
Beim Bohren (vgl. Figur 1 ) ist eine Bohrstange 6 in die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 des Spülkopfes 4 eingesetzt. Während des Bohrvorgangs wird dem Spülwasserkanal 9 der Bohrstange 6 von der nicht dargestellten Spülwasserversorgung über den Niederdruckanschluss 19, das Rückschlagventil 21 , den Ringraum 18, die Bohrungen 23 und 24 und über die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 Spülwasser zugeführt. Dabei verhindert das Rückschlagventil 22, dass Spülwasser in den Bereich der Hochdruckwasserversorgung gelangt.
Zum Ankersetzen (vgl. Figur 2) wird die Bohrstange 6 durch einen Gebirgsan- ker 7 ersetzt. Anschließend wird der Gebirgsanker 7 mit Hilfe der Gesteinsbohrmaschine 1 in das zuvor hergestellte Bohrloch eingeschoben und ggf. verdreht. Sobald der Gebirgsanker 7 vollständig in das Bohrloch eingeschoben ist, wird die Auspressvorrichtung 12 im Gebirgsanker 7 von der nicht dargestellten Hochdruckwasserversorgung über den Hochdruckanschluss 20, das Rückschlagventil 22, den Ringraum 18, die Bohrungen 23 und 24 und über die Werkzeugaufnahmeöffnung 5 mit Hochdruckwasser beaufschlagt, so dass der Klebstoffvorrat des Klebstoffdepots 11 über die Austrittsöffnungen 13 in den Ringraum zwischen Gebirgsanker 7 und Bohrlochwand eingepresst wird, um dort zu erhärten.
Abschließend wird die Gesteinsbohrmaschine 1 wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren und der nächste Bohrvorgang kann beginnen.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zum Bohren von Gebirgsankerlöchern und zum Setzen von Gebirgsankern, insbesondere für den Berg- und Tunnelbau, mit einer Gesteinsbohrmaschine (1 ), die auf einer Lafette (3) in Richtung auf das Gebirge verfahrbar ist, zum Einbohren einer Bohrstange (6) in das Gebirge und zum anschließenden Einbringen eines Gebirgsankers (7) in das hergestellte Bohrloch dient, und einen Spülkopf (4) mit einer Wasserdurchführung und einer Werkzeugaufnahmeöffnung (5) aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- dass der Gebirgsanker (7) mit einem Klebstoffdepot (10) versehen ist, welches durch in den Gebirgsanker (7) einpressbares Hochdruckwasser aktivierbar ist,
- dass die Wasserdurchführung (18, 23, 24) des Spülkopfes (4) alternativ für den Durchtritt von Spülwasser beim Bohren oder zum Durchtritt von Hochdruckwasser für die Aktivierung des Klebstoffdepots (10) im Gebirgsanker (7) ausgebildet ist,
- und dass an die Werkzeugaufnahme (4) der Gesteinsbohrmaschine (1 ) alternativ Bohrstangen (6) oder Gebirgsanker (7) druckdicht anschließbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmeöffnung (5) des Spülkopfes (4) am vorderen Ende eines Einsteckendes (14) angeordnet ist, welches die Drehbewegung der Gesteinsbohrmaschine (1 ) auf die Bohrstange (6) überträgt und von einer Ringkammer (18) umgeben ist, die sich in einem das Einsteckende (14) umgebenden, feststehenden Gehäuse (17) befindet, welches gegen das Einsteckende (14) abgedichtet ist, wobei die Ringkammer (18) über Durchflusskanäle (23, 24) im Einsteckende (14) mit der Werkzeugaufnahmeöffnung (5) des Spülkopfes (4) in Verbindung steht und alternativ über Rückschlagventile (21 , 22) mit Spülwasser oder Hochdruckwasser beaufschlagbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmeöffnung (5) des Spülkopfes (4) und die von diesen aufgenommenen Endabschnitte der Bohrstangen (6) mit ineinander passenden Rundgewinden oder Trapezgewinden versehen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der von der Werkzeugaufnahmeöffnung (5) aufgenommenen Endabschnitte der Gebirgsanker (6) kleiner ist als der Innendurchmesser der Gewindegängen am inneren Umfang der Werkzeugaufnahmeöffnung (5).
5. Einrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugaufnahmeöffnung (5) des Spülkopfes (4) und dem Ende jedes Gebirgsankers (7) Kupplungselemente (25, 26) zugeordnet sind, die formschlüssig und/oder kraftschlüssig ein Drehmoment vom Spülkopf (4) auf den Gebirgsanker (7) übertragen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente als radial nach außen über das Einsteckende (14) vorstehende Zähne (25) am vorderen Ende des Einsteckendes (14) ausgebildet sind, die in dazu passende Eingriffsöffnungen (26) am Endabschnitt des Gebirgsankers (7) eingreifen.
EP12712577.1A 2012-03-02 2012-03-02 Einrichtung zum bohren und ankersetzen Withdrawn EP2850284A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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