JP3196850B2 - ドリルパイプ - Google Patents

ドリルパイプ

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JP3196850B2
JP3196850B2 JP51042692A JP51042692A JP3196850B2 JP 3196850 B2 JP3196850 B2 JP 3196850B2 JP 51042692 A JP51042692 A JP 51042692A JP 51042692 A JP51042692 A JP 51042692A JP 3196850 B2 JP3196850 B2 JP 3196850B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はドリルパイプに関するものである。
多くの形状でかつ非常に多くの用途について多数のド
リルパイプが公知である。それらの公知のドリルパイプ
は例えば注入掘削アンカーの構成部材として使用でき、
該アンカーは公知のように、構造上において掘削ロッド
に対応し、ボアホールの形成後にそのボアホール内に損
失工具として残る。この場合に、セメント懸濁液でボア
ホールを充填させた後に、掘削ロッドを岩石アンカーの
ように使用し、岩石アンカーはボアホールの口の区域に
おいて締付けナットと組み合わされてアンカー板を用い
て、岩石に対して締めつけられる。例えば、ドイツ国特
許第936082号明細書から、一端にドリルヘッドを備え、
他端に締付けナットにより螺合させるため使用される取
外し可能なねじ山部材を嵌合させた注入掘削アンカーが
公知である。アンカーロッドはその全長に亘って螺旋状
に巻回させたビードを備えると共に中心に延伸している
長手方向通路と連通させた横孔を備え、この横孔を用い
て掘削工程中に発生される岩石破片を運び去る。ボアホ
ールの形成後、ボアホールを充填しかつアンカーロッド
を係止するため長手方向通路と横孔によって、ボアホー
ル中にセメント懸濁液を導入する。この懸濁液は岩石の
任意の裂目及び割れ目中に入り、そして特にアンカーロ
ッドの外側の螺旋状のビードの構造のために、硬化した
後アンカーロッドとそのまわりの岩石との間に確実な係
止部を形成することができる。
注入掘削アンカーの構成において、掘削ロッドから公
知である構成部材にもどすことが公知である。例えば、
ドイツ国特許第1483840号明細書は、ねじ締めしたドリ
ルヘッドの範囲に出口孔を備えている中心にフラッシン
グ通路を有する岩石掘削ロッドを開示している。岩石掘
削ロッド或いはアンカーロッドは、使用に際して連結ス
リーブを用いて延伸することができ、該連結スリーブは
内ねじを有し、内ねじ中には別のアンカーロッドをねじ
込み、その挿入させたロッドはその全長に亘って円形ね
じ山のような比較的大きいねじ山を備えている。このよ
うな岩石掘削ロッドは基本的には注入掘削アンカーとし
て使用するのに適しており、この場合アンカーロッドの
外ねじは掘削中に搬送作用を行うもので、換言すれば、
岩石粒子で満たされるフラッシング液体の逆流を可能に
する。硬化セメントに関して、前記ねじ山は係止作用を
果し、アンカーロッドとそのまわりのボアホール壁との
間に固定形状を形成する。更にそのねじ山は連結スリー
ブをドリルヘッドにねじ嵌合することができるので、ね
じ締付け作用をも実行する。
ロックアンカーの故障のない作用にとって、特に時間
の経過に亘って故障のない機能を行うため、まわりにセ
メントづけされるアンカーの全長に亘って均一なセメン
ト被覆を設けるようにボアホール内でできる限り中心に
アンカーロッドを配置することが重要である。確実にセ
メント被覆されているアンカーでしか十分な腐食抵抗が
得られない。実際上この要求は少なくとも別の対策なし
では達成するのが困難である。例えばボアホールの壁に
沿って不均性な場合があるためにアンカーロッドが偏心
して配置された場合、均一な充填、特に掘削ロッドの均
一な被覆又は埋設を保証できない。セメント本体内での
アンカーロッドの偏心的な装着は、アンカーロッドの一
部分が腐食の危険の増加を受け、その結果時の経過につ
れて岩石アンカーの主な機能、即ち異なる岩石層の結合
が問題となる危険をもたらす。
ドイツ国特許第3828335号明細書から注入掘削アンカ
ーに使用されるスペーサが公知であり、このスペーサ
は、アンカーロッドを直接包囲しかつアンカーロッドに
対し移動可能である保持ボスから成っている。この保持
ボス上には外側環状部材によって互いに結合されている
３つの半径方向延伸ウェブが設けられている。このスペ
ーサの使用はボアホールの形成中であってかつ延長アン
カーロッドの導入前に、保持ボスを有するこのスペーサ
をボアホール内に既に配設されているアンカーロッドの
端部を介して押圧させることを意味し、延長用アンカー
ロッドとの接続を可能にする継ぎ手ナットに対する保持
ボスの接触に基づいて、スペーサが掘削の延長中にアン
カーロッドと共にボアホール中に導入されることを意味
する。従ってスペーサの位置はこの実施例においては継
ぎ手ナットの位置によって設定されている。掘削中及び
ボアホールの形成後に、スペーサの状態及びスペーサの
故障のない働きを試験する簡単な可能性は、全然或いは
少なくとも存在しない。従って、例えば掘削作業中に機
械応力が高い結果として、並びに掘削された岩石の局部
的不均一性のために、スペーサが損傷され、その理由に
より、位置決め作用が行なわれなくなる。同様に、スペ
ーサは多くの場合に局部的岩石状態並びに掘削工程の結
果として放出される岩石粒子の特性に従ってフラッシン
グ媒体による岩石粒子の流出或いは抽出を妨げる可能性
がある。
最後に、いわゆる予備掘削孔の形成に関連して、岩石
アンカーを所定位置に固定するときにスペーサを使用す
ることが公知であり、前記スペーサを用いて岩石アンカ
ーが掘削孔の外側管内において中心に位置決めされる。
これらの場合において岩石アンカーがセメントで充填さ
れる管中に導入されかつ該管内でできる限り中心に保持
されることが公知である。このように挿入されるスペー
サはプラスチック材料から形成され、従って掘削段階中
に加えられる高い機械的要求にほとんど耐えることがで
きない点で、公知の型式の注入掘削アンカーでの使用に
ついては強度不足のため完全に適してはいない。
本発明の目的は掘削工程中に岩石粒子で満たされてい
るフラッシング媒体に対する最適流出条件が得られ、ま
た特に注入掘削アンカーとして使用するにの適している
上述した型式のドリルパイプを提供することにある。こ
の目的は請求項１の構成要件を有することを特徴とする
ドリルパイプにより達成される。
従って、本発明はその全長に亘って規則的な内側ねじ
山を有する管状部材をドリルパイプとして使用すること
が重要である。この内側ねじ山は本発明によってその延
長のために、即ち別の管状部材をねじ締め接続させるた
めに適当な継ぎ手部材と組み合わせるように構成されて
おり、これは外側に突出する例えば連結スリーブのよう
な構造部材を使用しないでその延長を達成することがで
きる。同時にこれは管状部材の外側輪郭が規則的であ
り、特に延長にも拘らず、滑らかなままでありかつ２つ
の管状部材間の連結区域ですら平らであることを意味す
る。従って、これは掘削作業中に掘削された岩石粒子で
満たされるフラッシング媒体に対する最適流出条件を有
しており、また実際のフラッシング媒体がドリルパイプ
の全長に沿って均一に流れることができることを意味す
る。均一な輪郭は、ドリルパイプが注入掘削アンカーと
して使用するのに適し、従ってそのアンカーがセメント
づけされた全長に亘って均一な係止作用を受けることを
も意味する。最後に、均一な内側ねじ山は必要に応じて
管状部材を短縮しかつ同様に短縮された長さの他のドリ
ルパイプを連結することができることをも意味する。
本発明の１つの特徴はドリルパイプ及び管状部材の以
下にねじ山と称する外側輪郭の有利な構成にある。これ
は例えば外側の冷間形成による一度の加工作業で管状部
材に外側ねじ山と内側ねじ山をつくることができる。延
長する場合、即ちこの場合に装着される２つの管状部材
を連結する場合、ねじ山はドリルパイプの全長に亘って
規則的に延伸し、その結果、掘削工程中に岩石粒子で満
たされるフラッシング媒体に均一な搬送作用を発生させ
る。
本発明の他の特徴は容易に実現できる継ぎ手部材の特
に有利な実施例にある。この継ぎ手部材は一方ではドリ
ルパイプの対向端にねじ込ませることができるように寸
法決めされまた他方では連結される両管状部材に対して
できるだけ簡単なように等しいねじ込み長さを確保すべ
きために寸法決めさせることが重要である。これは継ぎ
手部材が相互係合された２つの同軸管部分、即ち少なく
とも外側ねじ山を有する外側管状部材とこの外側管状部
材中に、例えばねじ込みによって挿入させる内側管状部
材とから構成されている点で本発明によって特に簡単な
方法で達成される。内側管状部材は、その一端において
好ましくは外側管状部材から対称的に突出し、そしてそ
れらの突出部分は互いに連結される２つのドリルパイプ
中にねじ込まれる寸法にされたねじ山部分を形成する。
その結果、特に簡単な外側及び内側管状部材は内側と外
側にねじ山を支持しているねじ山管状部材としてそれぞ
れ形成されているので、外側管状部材を内側管状部材に
ねじ込むことができまた溶接することによって中央位置
に内側管状部材に固着できる。外側管部材はドリルパイ
プの管状部材とその半径方向の寸法とその他の特性の点
について対応しているので、連結する場合、２つの管状
部材を連結するにも拘らずこれらの管状部材の外側面は
その連結範囲において外側の不規則性がない。
本発明のその他の特徴は、ドリルヘッドの特に有利な
実施例にあり、該ドリルヘッドは板状掘削クラウンを除
き継ぎ手部材のものに対応する構造部材から形成するこ
とができる。それは掘削クラウンから出発して先ずアン
ダカット部を有し、またドリルパイプの管状部材中にね
じ込まれるように寸法決めされかつ形成された掘削ヘッ
ドとなっている。このためドリルヘッドは掘削クラウン
から遠く離れた端部に外側ねじ山を有し、またドリルパ
イプの管状部材中にねじ込まれるように構成された管状
部分を装着している。掘削クラウンに続いて直ぐに内側
管状部材があり、該内側管状部材に（掘削クラウンに続
く前述のアンダカット部を考慮して）比較的短い外側管
状部材をねじ込み、外側管状部材から突出する内側管状
部材の管状部分はねじ込むため、即ちドリルパイプの管
状部材中にねじ込むように構成されている管状部分を形
成している。外側管状部材は、ドリルパイプの管状部材
にねじ嵌合する上のストップ部を形成し、そしてその半
径方向の寸法とその外側ねじ山の点についてはドリルパ
イプの管状部材と同一である。ドリルヘッドのねじ締め
した状態では、従って、外側管状部材から出発してドリ
ルロッドの端部までドリルロッドについても、また延長
の場合でさえも外側の均一な構造体を生ずる結果とな
る。
前述のように構成されたドリルロッドは基本的に掘削
ロッド及び岩石アンカー、即ち注入掘削アンカーとして
それ自体公知の方法で使用できる。
本発明の更にその他の特徴は注入掘削アンカーとして
その使用を有する本発明のドリルパイプの構成にあり、
そしてこれに関連してセメント或いは他の硬化材料の導
入に関する特別な特徴をも含んでいる。この関係におい
て、ドリルパイプはドリルヘッドに隣接するドリルアン
カーの区域に逆止弁及び１つ或いはそれ以上の注入弁を
含む。前述の逆止弁及び注入弁のいずれも中間部材に配
設され、該中間部材は一部分が互いに連結されるドリル
パイプの管状部材或いはアンカーロッド部材にねじ嵌合
するための構成を有し、それによって互いにねじ係合し
ている。注入弁の数ならびに配置は、前述の中間部材の
モジュール式構造に依存して任意にすることができる。
特別な場合において１つのみの逆止弁と１つ又はそれ以
上の注入弁を設けることができる。逆止弁と注入弁を同
時に使用する場合には、両者が同時に開放状態になって
はいけないばね負荷弁として設けることが重要である。
従って、逆止弁は比較的低いフラッシング媒体圧が注入
弁を開放するのに十分でない時しか掘削作業中フラッシ
ング媒体の通路に対して開放してはならず、注入弁が掘
削及びフラッシング工程中に閉鎖状態のままでいる。同
様に、注入工程中に、即ち以下に詳細に説明するように
セメント懸濁液を注入する間、そのセメント懸濁液は注
入弁を介してのみしか流入させてはならず、その結果、
初期のセメント充填の硬化のため、逆止弁がこの状態で
は作動されずかつ閉塞される。
本発明の請求項７および８の特徴は前述の中間部材の
特性にある。これらの中間部材の重要な構成要素は内側
及び外側管状部材であり、外側管状部材はその内側及び
外側にねじ山を有しそして内側管状部材にねじ締めさせ
るための構成とし、その半径方向の寸法はドリルパイプ
或いはアンカーの管状部材に対応する。外側管状部材か
ら突出する内側管状部材の管状部分は隣接アンカーの管
状部材中にねじ込まれるように構成されているねじ嵌合
部分を構成する。ねじ込まれる深さは外側管状部材によ
って規定されるように決定される。外側管状部材は内側
管状部材に対し、好ましくは溶接によってそれらの最終
ねじ嵌合位置で固着される。
本発明の請求項９の特徴は注入弁の構造にある。実際
の弁作用を実行しかつ例えばゴム弾性部材から形成する
ことができるスリーブ部材は同じ直径の２つの管状シリ
ンダ間に軸線方向に固定できることが重要であり、これ
らの管状シリンダはそれらの半径方向の寸法及びそれら
の外部特性の点について外側ねじ山を有するアンカー管
状部材のものと対応する。好ましくは、２つのスリーブ
部材が使用され、その１つの比較的軟質弾性材料の内側
スリーブが密封作用を行い、他方の弾性材料、例えばゴ
ム材料の外側スリーブ材が支持作用を行うようにし、必
要に応じて織物の使用によってその弾性特性を変更させ
ることができる。その注入弁の組立状態において、スリ
ーブ部材は、これらの部分を軸線方向に連結する管状シ
リンダと同様に、他のアンカーロッドの滑らかな構造に
合致する。従って、注入弁は上述したようにアンカーロ
ッドの構造から半径方向に突出する多数の構造部材を持
たないので、フラッシング媒体の流れを妨げることがな
い。
本発明の請求項11及び12の特徴は実際の使用の点につ
いて特に本発明のドリルパイプ或いはアンカーロッドの
ために構成したスペーサにある。このスペーサの重要な
特徴はスペース機能を遂行する半径方向に突出するタイ
部材によって連結された２つの位置決め部材を設けたこ
とにあり、位置決め部材はアンカーロッド上に嵌合され
るように構成されスペーサを前進させるために別々の押
圧杆が設けられ、押圧杆はボアホールの底部に隣接する
案内部材上に設けられている収容装置内に係合可能にし
てある。押圧杆は該収容装置中に押圧嵌合するように構
成されている。ボアホールの形成後にボアホール中にス
ペーサを導入させることが重要であり、アンカーロッド
や注入弁を更に接続させて延長できるにもかかわらず、
アンカーロッドがその全長に亘って均一な直径を有し、
かつ少なくとも位置決め部材の移動に対する抵抗がアン
カーロッド全体に沿って均等であるから、そのスペーサ
ーの導入が可能である。その結果、このスペーサは連続
的にアンカーロッドに沿って所定の位置にボアホール中
に導入される。通常の場合において予め設定した間隔で
前述の押圧杆を有して困難なく複数のスペーサを導入さ
せることができる。壁の不均一性のため、スペーサの導
入が抵抗に遭遇する場合において、この抵抗は、タイ部
材の半径方向の内側変形（その圧力が押圧杆によりボア
ホールの底部に隣接するガイド部材に伝達された後）に
よって克服されるので、壁の不均一性、例えば、ボアホ
ールの直径の僅かな減少を、克服できる。壁の不均一性
が例えば過剰掘削から由来する一定の過大寸法を構成す
る反対の場合に対して、これはスペーサの導入抵抗によ
って検出できるだけでなく、しかもボアホールの口から
のこの“欠陥区域”の距離を最も簡単な方法で決定する
ことができる。スペーサはその強度の点について掘削作
業の機械的に非常に高い要求に関して構成する必要がな
く、プラスチック部材として製造できることが特に有利
である。しかしながらスペーサは金属からでも形成する
ことができる。
請求項13の特徴は押圧杆の案内の改良にある。
請求項14の特徴によると位置決め本体は管状部材とし
て形成されている。必要に応じて、ボアホールの底部に
近い管状部材はその先端を丸めた形状にすることができ
るので、壁にある多数の不規則性の上を摺動できる。
押圧杆は本発明の請求項15によると、収容装置に押圧
嵌合できる。押圧杆はスペーサの前進送り抵抗を克服す
るに十分な固有の剛性をもたねばならない。剛性をもつ
限りは押圧杆として転動体を使用できる。
本発明の請求項16ないし19の特徴はボアホールの口に
隣接する注入掘削ロッドの端部の特別な構成にある。そ
れは注入掘削アンカーの従来の構成部材の基本的な構造
部材からつくられ、即ち管状シリンダは外側と内側にね
じ山を備え、少なくとも外側にねじ山を有する管状部材
は管状シリンダ中に押し込まれるか或いはねじ込まれる
ように寸法決めされかつ形成されている。管状部材は例
えばアンカーロッド部材にねじ込まれるように構成され
たねじ部分を形成し、管状シリンダの外側ねじ山はアン
カーロッドの外側ねじ山の永久延長部を形成する。その
結果、ねじ嵌合されるように寸法決めされた“内側”管
状部材のねじ山部分は、管状シリンダがその先端でアン
カーロッドの対応接触面と接触するような寸法になって
いる。ボアホールの口から部分的に突出する管状部材は
注入掘削アンカーの最終組立状態でアンカーヘッド板及
び締付けナットと組み合わせて、岩石に対してそのアン
カーを締め付けるために使用される。前述の管状部材は
本発明によるとまわりの岩石に対しセメントづけされな
いボアホールの口の領域でいわゆるアンカーの自由な長
さを守るためにプラスチックスリーブを押し込み嵌合す
るために使用される。このプラスチックスリーブは、先
端と接触するまで隣接管状シリンダに対して押圧される
ので、このスリーブによって包囲されている管状部材は
セメントとの相互作用に対して保護されている。
以下本発明を添付図面に示した実施例について詳細に
説明する。
図１及び図２に示した注入掘削アンカーの重要な構成
部材はドリルヘッド１と、アンカーロッド２と、継ぎ手
部材３であり、該継ぎ手部材３は互いに２つの同じドリ
ルロッド２を連結するため寸法決めされかつ形成されて
いる。
ドリルヘッド１は板状掘削クラウン４から成り、この
クラウン４は軸線方向に比較的短くなっておりまた切断
エッジ等を装備している。このクラウン４に対して管状
部材５が溶接されている。管状部材５はその全長にそっ
て外ねじ山を備えている。この管状部材５上には管状シ
リンダ６がねじ締めされかつ管状部材５に対し取付位置
で溶接されている。管状シリンダ６は寸法が管状部材５
より短く、そしてその取付位置は管状部材５が掘削クラ
ウン４から遠く離れている管状シリンダ６の端部におい
て距離７だけシリンダ６から突出することを特徴として
いる。管状シリンダ６はその部分に外側ねじ山を備えて
おり、それに対する理由は以下詳しく説明する。
図に示していない掘削クラウン４の出口孔中に延伸し
ている中心長手方向通路は軸線８に沿って延伸してい
る。他の出口孔を掘削クラウン４の範囲に設けることも
できる。
符号６′は管状部材５及びシリンダ６の双方を介して
延伸しかつ前述の長手方向通路と連通する横孔を示す。
横孔６′をむ全ての出口孔を通してフラッシング媒体、
例えば、水或いは空気が掘削業中に流通される。ドリル
ホールを形成した後、セメント懸濁液或いは他の硬化性
材料はこれらの出口孔を通してボアホール中に流し込ま
れるようになっている。
符号９は管状シリンダ10と管状部材11とから成る中間
部材を示す。管状部材11は管状シリンダ10中に部分的に
ねじ込まれかつねじ込み位置で例えば溶接によって固定
させることができる。管状シリンダ10は、その一部分を
管状部材５に、特にその管状区間12にねじ締めされるよ
うに構成されている。
中間部材９は軸線８に沿って延伸している長手方向通
路内に配設されている図示していない逆止弁を備えてい
る。この逆止弁はばね負荷されかつ所定の圧力で作動す
る。逆止弁は圧力を受けている状態では矢印13の方向に
貫流を通すが、しかし矢印13と反対の方向における逆流
を防止するように設けられている。この逆止弁に対する
理由は、以下更に詳しく説明する。
中間部材９がドリルヘッド１に対しねじ締められる位
置において、管状シリンダ６と管状シリンダ10とが互い
に直接接触させねばならないことが重要である。
符号14は直径が管状シリンダ６及び10に対応し、そし
て外側と内側に全長に亘って延伸しているねじ山を備え
ているアンカーロッド部材を示している。アンカーロッ
ド部材14は、個々に適当な長さを有することができ、組
立て状態において、管状シリンダ10から突出する管状部
材11の管状区間15上にねじ締めされ、従ってアンカーロ
ッド部材14はその下端において管状シリンダ10と接触す
る。
符号15は注入弁を示し、該注入弁15は中央範囲に１つ
又はそれ以上の横孔17を有する管状部材16から成り、横
孔17が１つ以上ある場合これらの横孔17が円周上で等し
い間隔で分布されている。横孔17は、比較的軟質弾性材
料の第１スリーブ部材18によって包囲され、第１スリー
ブ部材18はその一部分が同軸スリーブ部材19によって外
側で包囲され、同軸スリーブ部材19は同様の弾性材料か
ら成り、かつ支持機能を果している。スリーブ部材18及
び19は管状部材16が内側に圧力を有していない状態でそ
れらの横孔17の確実な密封を行う。
符号20及び21は比較的短い管状シリンダを示し、管状
シリンダ20,21はスリーブ部材18,19のそれぞれの端部で
管状部材16に対し軸線方向にねじ締めされ、またスリー
ブ部材18,19に対する軸線方向の保持を行う。管状シリ
ンダ20,21は、最終ねじ締め位置で管状部材16に溶接さ
せることによって固着させることができる。管状シリン
ダ20,21とスリーブ部材19は同じ直径を有するように構
成されている。スリーブ部材18,19と組み合わせる管状
シリンダ20,21は注入弁15の両端において一方をアンカ
ーロッド部材14中にまた他方をアンカーロッド２中にね
じ込むことができる管状部材23及び24が形成されるよう
な軸線方向の寸法を有している。注入弁15及びその操作
方法に対する理由は以下更に詳しく説明する。
注入弁15を取り囲む構成部材は別の中間部材９′を構
成する。前述したような注入弁の構成は、絶対的に必要
ではなくまた別の異なる形状を有することができる。注
入弁15は管状シリンダ20,21を越えて半径方向に突出す
る構成部材を有してはならずまた連続注入に対して必要
である圧力をまず最初に開放し、フラッシング工程中に
閉鎖状態を維持するばね負荷の逆止弁のように作用する
ことだけが重要である。
図２に示した継ぎ手部材３の重要な特徴は直径が管状
部材5,11,16に対応し、ほぼ中間に直径がアンカーロッ
ド２に対応するねじ締め管状シリンダ26を支持する管状
部材25である。管状部材25の管状部分27及び28は管状シ
リンダ26の両側にほぼ対称的に延伸している。管状シリ
ンダ26の位置は管状部材25に対してそれを溶接させるこ
とによって固着させることができる。
継ぎ手部材３はそれらの管状部分27,28が連結される
アンカーロッド端中にねじ込まれるようにまた実際上連
結されるアンカーロッドの端部が管状シリンダ26と直接
接触するように別のアンカーロッド２を結合するための
作用をなす。
本発明による注入掘削アンカーの基本的な特徴はその
全長に亘って内側と外側の両側にねじ山を備えているア
ンカーロッド２とアンカーロッド部材14とを備えている
ことにあり、掘削アンカーの個々の部材、即ちドリルヘ
ッド１と、中間部材9,9′と、アンカーロッド部材14
と、アンカーロッド２と、継ぎ手部材３によって連結さ
れている別のアンカーロッド部材２は内ねじによって互
いに固定されている。アンカーロッド２とアンカーロッ
ド部材14がその全長に亘って均一な内側及び外側ねじ山
を備えているために、これらは必要に応じて短くするこ
とができまた、特別な要求に適合させることができる。
管状部材12,15,23,24を適当な長さに寸法決めすること
によって最終ねじ締め位置がこれらの管状部分の長さ寸
法によって決定され、従って別のストップ部材を必要と
しない構成が非常に簡単に達成することができる。又継
ぎ手部材３についても同様であり、中央の管状シリンダ
26はそれら管状部分27及び28に対してねじ締めされるア
ンカーロッドの隣接端に対してストップ機能を果す。
上述の説明から既に理解できるように、本発明による
注入掘削アンカーは異なる機能部材から構成されている
にもかかわらず、組立て状態においては掘削クラウン１
の管状シリンダ６から始まる外側輪郭を有し、この輪郭
はボアホール口の範囲まで延伸する均一な特性の外ねじ
山を特徴とし、またこの輪郭を越えて突出するいかなる
部分も有していない。アンカーの外側のねじ山構成とは
別に、組立てられた注入掘削アンカーは外側の滑らかな
表面を有している。
この注入掘削アンカーは主として掘削ロッドとしてそ
れ自体公知の方法で使用され、即ちフラッシング媒体、
例えば水或いは空気を軸線８の方向に延伸する中央長手
通路に流通させる。このフラッシング媒体は掘削作業中
に掘削クラウン４の出口孔及びドリルヘッド１の横孔
６′を通してのみ排出され、掘削作業の結果として掘削
クラウン４によって掘削させた岩石粒子を運び去り、矢
印13の方向と逆の方向に、従ってボアホールの口に向か
った方向にこれらの岩石粒子を流出させる。同時に、フ
ラッシング媒体は掘削クラウン４に冷却作用を与える。
掘削クラウン４の直ぐ後部に、すなわち掘削クラウン４
から矢印13の方向と反対の方向にアンダーカット29を設
けるのが特に有利である。これは釈放された岩石粒子或
いは他の掘削された物体の除去に有利となる。
上述したように中間部材９内と長手方向通路内に設け
られたばね負荷逆止弁は掘削作業中にフラッシング媒体
が存在している時の圧力を受けて開放し、そして矢印13
の方向に貫流させるように構成されている。これに反し
て注入弁15はスリーブ部材18及び19に対する適当な材料
の使用及び別の手段によって構成され、フラッシング圧
を受けて開放するものではないので、この注入弁15が実
際上掘削作業中には何の機能も有していない。
複数のアンカーロッド２の全長に亘って延伸する均一
な外ねじ山はこの手段によってボアホールから除去させ
るべき岩石粒子に与えられる搬送作用があるのみなら
ず、また外側突起のない構造部材を有することを特徴と
する注入掘削アンカーのほぼ滑らかな表面のために、掘
削された物体を有しているフラッシング媒体に対して最
適貫流状態が生じる利点がある。
掘削孔の完了後、注入掘削アンカー、特にその長手方
向通路はセメント懸濁液或いは他の硬化性材料のために
使用され、前記材料が第１段階において、ドリルヘッド
１の出口孔及び横孔６′を通してのみ流出し、またボア
ホールの底部から始まって矢印13の方向と逆方向に上昇
しながら徐々にボアホールを充満する。ボアホールの充
満の完了後、長手方向通路中にセメント懸濁液の逆流は
中間部材９内の逆止弁によって防止される。
この後、長手方向通路はその中に残るセメント懸濁液
を除去するためフラッシング工程を受ける。
最初に導入されたセメントの硬化後、セメント懸濁液
の導入を再び行い、そのセメント懸濁液はこの場合に高
圧下にあり、そして注入弁15を通して流出する。圧縮状
態で導入されるこのセメント懸濁液の圧力はセメントの
初期導入中には実際上何の機能もせずそして横孔17を密
封していた注入弁15の開放を生じさせる。この注入中に
ドリルヘッド１を通して流出するセメント懸濁液の流通
は行われないか、或いはほとんど起こらない。
注入弁15を介して出るセメント懸濁液によって、少な
くとも初期段階で硬化工程を受けかつこの範囲における
注入掘削アンカーを包囲しているセメント本体に亀裂が
生じて、その亀裂が開き、そしてセメント懸濁液が更に
ボアホールに流入して粒子間に形成しているギャップを
詰める。高圧のセメントのために、セメントは広がり、
岩石内の間隙を著しく補強し、そしてセメント本体は、
部分的にかなり拡大される。
長手方向通路のフラッシング工程と、新しいセメント
の導入工程と、セメント本体の破砕の工程は数回反復さ
せることができ、破砕工程はセメントによって行われる
か或いはそれと異なって水の使用によっても可能であ
る。その結果、注入掘削アンカーを取り囲むセメント本
体は注入弁の範囲で広げられそして確実なアンカー作用
が生じる。当然のことながらロックアンカーの構造に沿
って１つ或いは数個の注入弁を設けることができ、注入
掘削アンカーの複数の個々の構造部材のモジュラー式構
造のために実際上任意の箇所でこの構造中に注入弁を導
入できる。
注入掘削アンカーの確実な機能のために重要な点は特
に一定期間に関して考える場合、セメント又は他の硬化
性材料の被覆はボアホール内においてできる限り均一で
ありまたボアホール内の全ての場所に生じさせねばなら
ないことにある。これは十分な腐食抵抗をも達成しその
結果、注入掘削アンカーとそのまわりにあるセメントと
から成る全体系の均一な強度特性を達成する作用をな
す。特に、比較的長いボアホール及び多重合式注入掘削
アンカーにあっては常に傾斜する欠点の恐れがあるの
で、アンカーを中心に位置決めするため複数のスペーサ
を使用することが慣例であり、それらのスペーサがボア
ホール壁に対して支持され、かつアンカーロッドの位置
決め作用を行う。
図３は図１及び図２に示したような注入掘削アンカー
と共働させるために特に構成させた本発明によるスペー
サの一例を示している。
図３において、スペーサは符号30で示されている。ス
ペーサ30は軸線方向に一定間隔に配置させた２つの管状
部材31及び32又は位置決め本体から成り、該位置決め本
体又は管状部材31,32は互いに同軸であり、そして同じ
直径のアンカーロッド２と、多数の管状シリンダ6,10,1
4,20及び21上で摺動できるように直径が寸法決めされて
いる。管状部材31,32は内側及び外側の双方とも滑らか
であり、そして半径方向の中心平面33に関して対称的に
設けられている４つの弾性タイ部材34によって連結され
ている。必要に応じて、このようなタイ部材34は多数設
けることができ、また好ましくは円周上で周辺で等間隔
に配置することができる。中心平面33に関し、この中心
平面33の上部及び下部に配置されたタイ部材34の部分は
それらの底面が中心平面33内にある円錐形の表面上に位
置決めされている。
弛緩した状態ではタイ部材34の傾斜度は中心平面33内
にある範囲の最大半径35が掘削クラウン４の半径36に対
応する。
管状部材31,32とタイ部材34の装置は図３に示した実
施例においてスチールから形成されている。この実施例
において、タイ部材34は管状部材31,32に対して適宜な
方法で溶接されるか、又は管状部材31,32に対して別の
方法において連結されている。しかし、変形例としてこ
れらのスペーサを適当なプラスチック材料から形成する
ことができる。
それらの弾性に関する限り、タイ部材34は、いかなる
場合にも管状部材31,32で案内されるアンカーロッドに
対して十分な支持機能をもたなければならないけれど
も、矢印37の方向にある程度の弾性がるように構成さ
れ、また実際にこれらのアンカーロッドがボアホール内
でできる限り中心に位置決めされて保持されるように構
成されている。以下更にこれについて説明する。
符号38は管状部材31の外側に溶接されたソケット部材
を示す。ソケット部材38は管状部材31の軸線40に対し平
行に延伸する盲孔39を備えている。盲孔39に関して同軸
的に管状部材32に溶接されている案内部材42に穿設させ
た孔41が延伸している。
盲孔39及び透孔41はほぼ同じ直径を有し、そして押圧
杆43を収容する作用をなし、押圧杆43は矢印44の方向に
移動できないように盲孔39内で阻止され、そしてまた透
孔41に関して自由に移動できる。
本発明による注入掘削アンカーの使用について簡単に
説明する。
本装置は主としてドリルヘッドを備えたドリルロッド
として使用され、この場合に、中央長手方向通路を通し
てフラッシング媒体、例えば水または空気を案内する。
フラッシング媒体は掘削作業の結果として発生される岩
石粒子を集めそしてボアホールの内壁とアンカーロッド
の外側との間の環状室を通してボアホールの口に向う方
向にこれらの岩石粒子を運びだす。ボアホールの形成
後、これが最終の深さに到達すると直ちに、ボアホール
の口から第１スペーサ30を押圧する。上述したように、
それらの管状部材31,32はアンカーロッド２と、注入弁1
5と、継ぎ手部材３等上で抵抗なく押し込むことができ
るように構成されている。スペーサ30の嵌め込みはソケ
ット部材38を備えている管状部材31をボアホールの底部
に隣接する端部に配置されているように行なわれる。
スペーサ30の前進移動は押圧杆43を使用して行われ、
押圧杆43はボアホールの底部に近い管状部材31上で直接
作動し、従ってタイ部材34によってボアホールの口に近
い端部にある管状部材32に牽引力を生じさせる。中心平
面33におけるタイ部材34の傾斜度は中心平面33でのタイ
部材34の最大半径の範囲がボアホール壁に対して弾性的
に支えられているので、それらの管状部材31,32とアン
カーロッド２とが同様に案内されて中心に位置決めされ
るように設けられている。押圧杆43はスペーサの最終位
置に対応させるような長さを備えねばならない。押圧杆
43は例えばロールから巻戻しできるが、しかしそれにも
かかわらず前述の牽引力をもたらすことができるように
少なくとも十分な剛性を有する弾性材料から形成するこ
とができる。
とりわけスペーサの前進を妨げかつ屈曲させたタイ部
材34に対して引き留め作用を与えるボアホール壁に凹凸
が存在する状況に対しては、管状部材31に対して伝達す
る圧縮力に基づいてスペーサの長さを若干長くし、従っ
てドリルロッドに沿うその前進中にこれらボアホール壁
の凹凸を克服すべきことが重要である。特にこの関係に
おいて、注入掘削アンカーの外径がドリルロッドと同じ
外径であることが有利であり、それによりスペーサの前
進移動は外面から突出するいかなる部材によっても妨げ
られることはない。
矢印37の方向にタイ部材34が弾性ばね力を有するにも
かかわらず、スペーサの前進が不可能なような大きいボ
アホール壁の凹凸が存在する場合、そのときにボアホー
ル壁はその妨げられた特定個所において完全に克服でき
ない状態にあると結論を下さなければならない。従って
ボアホールの状態はスペーサの導入によって検査可能で
ある。
同時にボアホールの全長内のスペーサ30の最終位置
は、押圧杆43の長さを用いて設定させることができる。
スペーサ30がこの方法で最終位置に到達した後に、押圧
杆43が矢印44の方向と逆方向に除去されるので、タイ部
材34の外向きばね作用の結果としてスペーサはその位置
に完全に固定される。
続いて同様に注入掘削アンカーの全長に依存して、ボ
アホールの全長に沿って所定位置に後続スペーサ30を導
入してボアホール壁に固定させることができる。その結
果として、注入掘削アンカーはボアホール内でその全長
に亘って完全に中心に位置決めされるのでセメント懸濁
液をその後導入させることができる。
セメント懸濁液は均一な充満ができるように個々のタ
イ部材34間には比較的大きい容量の貫流空間が残存する
ので、スペーサによって妨げられることはない。前述の
逆止弁９或は注入弁15はセメントの導入中には既に上述
したように使用される。
最終状態において、注入掘削アンカーは全ボアホール
の全長に亘って延伸するセメントの均一層によって被覆
され、またその結果適宜に確実な腐蝕抵抗が与えられ
る。ボアホール内でアンカーロッドを正確かつ明白に中
心に位置決めすることができるため、まわりの岩石に関
しての係止に均一な強度特性が達成され、またこの注入
掘削アンカーは従来の注入掘削アンカーとして使用さ
れ、即ちナット共にアンカー板がボアホールの口から突
出するアンカー部分上に設けられる。しかしながら、添
付図面においては、それ自体公知であるこれら２つの構
造部材は省略されている。
図４においては、符号45で終端部材を示し、該終端部
材45はその外側ねじ山及び内側ねじ山についても又半径
方向の寸法についてもアンカーロッド２に対応する管状
シリンダ46から構成されている。この管状シリンダ46中
には管状部材47がねじ込まれ、この管状部材47が一端に
おいて長手方向距離48だけ管状シリンダ46から突出して
いる。管状部材47のこの突出部分はアンカーロッド２の
一端中にねじ込まれるように構成されているねじ込み部
を形成し、管状部材47がねじ込まれた状態では、管状シ
リンダ46がアンカーロッド２と直接接触し、そしてこの
アンカーロッドの延長部を構成する。
ねじ込み部から離れている管状部材47の端部50は管状
シリンダ46内に配置され、管状シリンダ46の隣接端から
距離49まで配置されている。従ってこの端部50は、端末
部材51に対するストップ部又はねじ締め込み限界部を形
成し、該端末部材51はその外側ねじ山ならびに半径方向
の寸法に関して管状部材47に対応する。この端末部材51
はボアホールの口から突出する端部であり、注入掘削ア
ンカーの最終状態において締付けナット及びアンカー板
をねじ嵌合するための作用をなす。
本発明により、この端末部材51上にはプラスチックス
リーブ52を取付けてある。このスリーブ52は、例えば塩
化ビニール樹脂から形成されている。端末部材51のねじ
込み状態におおいて、プラスチックスリーブ52は、管状
シリンダ46の端部と実質的な密封をするように接触す
る。プラスチックスリーブ52はこの端末部材51とそのま
わりにあるセメントとの間でいかなる接着をも排除する
ので、このプラスチックスリーブ52の長さ寸法によっ
て、ボアホールの入口に近い端部においてボアホール壁
にセメントづけされない注入掘削アンカーの自由長さが
決定される。
図面の簡単な説明 （図１） 本発明による注入掘削アンカーの分解正面図である。
（図２） ２つのアンカーロッドを連結する本発明による継ぎ手
部材の正面図である。
（図３） 図１による注入掘削アンカーと共に使用する本発明に
よるスペーサの正面図である。
（図４） ボアホールの口で図１による注入掘削アンカーの端部
範囲を示す分解正面図である。
符号の説明 １ ドリルヘッド ２ アンカーロッド ３ 継ぎ手部材 ４ 掘削クラウン 5,11,12,15,16,23,24,25 管状部材 6,10,20,21,26 管状シリ
ンダ ６′ 横孔 ９ 中間部材 14 アンカーロッド部材 15 注入弁 30 スペーサ 45 終端部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02D 5/80 E21B 17/042 E21B 17/10 E21D 20/00

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】全長を通して外側輪郭部を備えかつ全長を
    通して同様に中心長手方向通路を有する少なくとも１つ
    の管状部材から成り、外側輪郭部をねじ山又はねじ山状
    形状にし、管状部材にはその全長に亘って規則的な内側
    ねじ山を形成し、この内側ねじ山を継ぎ手部材（３）と
    組み合わせて少なくとも１つの同様の管状部材に対して
    ねじ締めによって嵌合できる形状にし、継ぎ手部材
    （３）を各端部において管状部材中にねじ込まれるよう
    に設けられているねじ山を備えると共に軸線上を貫通す
    る長手方向通路を備えている基本部材から構成し、基本
    部材にはその中央部にストップ機能を果たす環状部材を
    設けたドリルパイプにおいて、継ぎ手部材の環状部材に
    は連結される管状部材と同じ直径を備えると共に管状部
    材の外側ねじ山又はねじ山状形状に対応する外側ねじ山
    又はねじ山状形状を設け、該ドリルパイプには少なくと
    も１つの軸線方向の出口孔を有すると共にドリルパイプ
    に対しねじ締めによって嵌合させるためにドリルパイプ
    の一端にねじ込ませるように寸法決めされた管状部分
    （12）を設けたドリルヘッド（１）を備え、ドリルヘッ
    ド（１）には切削エッジを装着した軸線方向に短い板状
    の掘削クラウン（４）を備え、掘削クラウン（４）には
    管状部材（５）を溶接させ、管状部材（５）より短かく
    かつドリルパイプと同じ直径を有すると共にドリルパイ
    プのものと対応する外側ねじ山或はねじ山状形状を備え
    た管状シリンダ（６）を一方ではアンダーカット（29）
    を介して管状部材（５）に取付け、他方では外側ねじ山
    を備えた管状部分（12）に嵌合させ、注入掘削アンカー
    として使用するためドリルヘッドに隣接する区域の長手
    方向通路内に逆止弁を設けたことを特徴とするドリルパ
    イプ。
  2. 【請求項２】基本部材を外側ねじ山を備えた管状部材
    （25）により形成し、該外側ねじ山には環状部材を形成
    する比較的短い管状シリンダ（26）をねじ締めさせかつ
    固定させたことを特徴とする請求項１に記載のドリルパ
    イプ。
  3. 【請求項３】ドリルヘッド（１）には更にほぼ軸線方向
    又は半径方向の出口孔（６′）を備えたことを特徴とす
    る請求項１又は２に記載のドリルパイプ。
  4. 【請求項４】ドリルヘッド（１）の外側ねじ山付管状部
    分（12）と継ぎ手部材（３）の外側ねじ山付管状部分
    （27,28）をドリルパイプの隣接端中に完全にねじ込ま
    れる寸法と形状にし、継ぎ手部材（３）の使用によって
    延長されたドリルロッドにはドリルヘッド（１）の管状
    シリンダ（６）から出発してドリルヘッド（１）から遠
    く離れている端部まで均一な直径と同じ外側ねじ山又は
    ねじ山状形状とを備えたことを特徴とする請求項１乃至
    ３のいずれか１項に記載のドリルパイプ。
  5. 【請求項５】逆止弁をばね付加させかつ中間部材（９）
    に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
    項に記載のドリルパイプ
  6. 【請求項６】注入掘削アンカーとして使用するため中間
    部材（９′）内に配設した１つ又はそれ以上の注入弁
    （15）を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいず
    れか１項に記載のドリルパイプ。
  7. 【請求項７】中間部材（9,9′）には少なくとも一端に
    管状部材（15,15）を備え、該管状部材をアンカーロッ
    ド（２）として作用するドリルパイプの隣接端中に完全
    にねじ込ませる寸法と形状にしたことを特徴とする請求
    項５又は６に記載のドリルパイプ。
  8. 【請求項８】逆止弁を含む中間部材（９）には管状部分
    （15）を支持する管状部材（11）を取り囲む管状シリン
    ダ（10）を備え、中間部材（９）にはアンカーロッド
    （２）と同じ直径を備えると共にアンカーロッド（２）
    のものに対応する外側ねじ山又はねじ山状形状を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載のドリルパイプ。
  9. 【請求項９】注入弁には少なくとも１つの横孔（17）を
    有すると共に外側ねじ山を備えた管状部材（16）と、横
    孔（17）の範囲で管状部材（16）を密封閉鎖する少なく
    とも１つの弾性材料のスリーブ部材とを備え、該スリー
    ブ部材を管状部材（16）に関して同軸的に配設し、スリ
    ーブ部材（18,19）の両側で外側ねじ山を有する管状シ
    リンダ（20,21）によりスリーブ部材の位置を軸線方向
    に固定し、該筒状シリンダを管状部材（18）に対し固定
    させ、管状シリンダ（20,21）とスリーブ部材（18,19）
    にはほぼ同じ外径を備えたことを特徴とする請求項６乃
    至８のいずれか１項に記載のドリルパイプ。
  10. 【請求項１０】アンカーロッド（２）と管状シリンダ
    （20,21）には同じ直径を備えると共に対応する外側ね
    じ山又はねじ山状構成部分形状を設けたことを特徴とす
    る請求項９に記載のドリルパイプ。
  11. 【請求項１１】ボアホール内に配置されているアンカー
    ロッド上に押圧させることができる寸法と形状にしたス
    ペーサ（30）を備えたことを特徴とする請求項６乃至10
    のいずれか１項に記載のドリルパイプ。
  12. 【請求項１２】スペーサ（30）には互いに対して同軸的
    でありかつお互いから軸線方向に一定間隔に配置された
    孔を備えた２つの位置決め本体を設け、それらの位置決
    め本体をスペース作用を行う半径方向に延伸する弾性変
    形可能なタイ部材（34）により連結させ、ボアホール内
    でスペーサ（30）を前進させるためボアホールの底部に
    隣接する前方の位置決め本体には押圧杆（43）用の収容
    装置を備えたことを特徴とする特許請求項11に記載のド
    リルパイプ。
  13. 【請求項１３】押圧杆（43）を案内するためボアホール
    の底部から遠く離れている位置決め本体には押圧杆（4
    3）を収容する貫通孔（41）を有する案内部材（42）を
    設けたことを特徴とする請求項12に記載のドリルパイ
    プ。
  14. 【請求項１４】位置決め本体を管状部材（31,32）にし
    たことを特徴とする請求項12又は13に記載のドリルパイ
    プ。
  15. 【請求項１５】押圧杆（43）をソケット嵌合として収容
    装置中に嵌合させたことを特徴とする請求項12乃至14の
    いずれか１項に記載のドリルパイプ。
  16. 【請求項１６】セメントづけされないアンカーロッドの
    自由端を達成するため、プラスチックスリーブ（52）を
    アンカーロッド上に押圧させることができる寸法と形状
    にした閉止体をボアホールの口に隣接する端部に備えた
    ことを特徴とする請求項６乃至15のいずれか１項に記載
    のドリルパイプ。
  17. 【請求項１７】閉止体をアンカーロッド（２）の端部に
    ねじ締めさせるように寸法決めされた終端部材（45）と
    端末部材（51）とから構成し、端末部材（51）にはプラ
    スチックスリーブ（52）を嵌合させることができる寸法
    を備えると共に締付けナットに対してねじ嵌合させる形
    状を設け、端末部材（51）を終端部材（45）に対しねじ
    締めさせる寸法と形状にしたことを特徴とする請求項16
    に記載のドリルパイプ。
  18. 【請求項１８】端末部材（51）を外側ねじ山を備えかつ
    半径方向の寸法が管状部材（5,11,16,25）に対応する管
    状部材にしたことを特徴とする請求項17に記載のドリル
    パイプ。
  19. 【請求項１９】終端部材（45）にはその半径方向の寸法
    と外側及び内側ねじ山がアンカーロッド（２）に対応す
    る管状シリンダ（46）を備え、管状シリンダ（46）中に
    その半径方向の寸法が管状部材（5,11,16,25）に対応す
    る管状部材（47）を嵌合させ、管状シリンダ（46）内に
    配置される管状部材（47）の第一端部（50）が端末部材
    （51）をねじ込むためのストッパーを形成し、管状部材
    （47）の他端部を管状シリンダ（46）から突出させかつ
    アンカーロッド（２）の端部にねじ嵌合させる寸法にし
    たことを特徴とする請求項17又は18に記載のドリルパイ
    プ。
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