PATENTANSPRüCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs (2) mit folgenden Schritten:
Absenken eines Bohrkopfes (11) mittels eines Bohrgestänges(lO), welches durch einen Bohrantrieb (8) gedreht wird;
Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch (2) mittels einer Spülflüssig- keit (16);
Abdichten des Bohrlochs (2) gegenüber dem darüber befindlichen Raum
(3); - dichtes Verbinden eines ersten Endes eines Absaugrohrs (15) mit dem abgedichteten Bohrloch (2);
Austragen der Spülflüssigkeit (16) mit dem Bohrklein durch das Absaugrohr (15); dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Bodenfläche (5) eine das Bohrgestänge (10) umgebende Dichteinheit (1) fest verankert wird, die gegenüber der Bodenfläche (5) und gegenüber dem Bohrgestänge (10) abgedichtet wird und in die das Absaugrohr (15) mündet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch (2) gegenüber einem darüber liegenden, geschlossenen Raums eines Gebäudes abgedichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr
(15) mit einer Unterdruckquelle, insbesondere einem Vakuumabsauggerät (18) , verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülflüs- sigkeit eine Bohrsuspension (16) aus Bentonit und Wasser verwendet wird
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrsuspension
(16) nach dem Austragen von dem Bohrklein getrennt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrsuspension (16) mit einer Pumpe (27) durch das Bohrgestänge (10) in das Bohrloch (2) gepumpt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Bohrsuspension (16) getrennte Bohrklein in einem Auffangbehälter gesammelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) drehfest gegen mindestens eine Wand eines Raumes abgestützt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dichteinheit (1) ein Bohrantrieb (8) befestigt wird.
10. Verfahren nach Anspruchs», dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) eine vertikale Linearführung (9) aufweist, an der der Bohrantrieb (8) während des Bohrens abgesenkt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) eine Grundplatte (4) aufweist, die dicht an der Bodenfläche (5) befestigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (4) an der Bodenfläche (5) durch mindestens einen der folgenden Schritte befestigt wird:
Verschrauben und Verdübeln, - Verkleben,
Ansaugen mittels Unterdruck.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Herstellung des Bohrlochs eine Vorbohrung hergestellt wird, in die ein Anker eingebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Hohlschnecke ist, die in eine Vorbohrung eingeschraubt wird und die von dem Bohrgestänge durchragt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl- Schnecke seitliche Injektionskanäle aufweist, durch die ein aushärtender Baustoff, insbesondere Mörtel oder Beton, in die Vorbohrung injiziert wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit an dem Anker befestigt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlbohrschnecke am oberen Ende einen Kragen aufweist, der die Grundplatte festlegt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Hohlschnecke eine ringförmige, flexible Dichtung aufweist, die bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch gegen das Bohrgestänge gedrückt werden kann.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Dichtung ein aufblasbarer Dichtungsbalg ist.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch durch ein Absperrorgan verschlossen werden kann.
21. Vorrichtung zur Herstellung eines Bohrlochs (2) mit einem Bohrantrieb (8) zum Drehen eines Bohrgestänges (10) mit Bohr- kopf (l l); einem Absaugrohr (15) zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch
(2); - einer Dichteinheit (1), die das Bohrloch (2) gegenüber dem darüber befindlichen Raum (3) abdichtet und die ein erstes Ende eines Absaugrohrs (15) mit dem abgedichteten Bohrloch (2) verbindet; dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Bodenfläche (5) eine das Bohrgestänge (10) umgebende Dichteinheit (1) fest verankert ist, die gegenüber der Bodenfläche (5) und gegenüber dem Bohrgestänge (10) abgedichtet ist und in die das Absaugrohr (15) mündet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) eine Grundplatte (4) aufweist, die dicht an einer Bodenfläche (5) befestigt ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (4) an der Bodenfläche (5) durch mindestens eines der folgenden Befestigungsmittel befestigt ist:
Schrauben (6), die in Dübel in der Bodenfläche (5) eingeschraubt sind; - Klebstoff.
24. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit und/oder die Grundplatte mit einer Hohlschnecke an der Bodenfläche verankert ist, die in eine Vorbohrung unterhalb der Bodenfläche eingeschraubt ist und von dem Bohrgestänge durchragt wird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschnecke seitliche Injektionskanäle aufweist, durch die ein aushärtender Baustoff, insbesondere Mörtel oder Beton, in die Vorbohrung injizierbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlbohrschnecke am oberen Ende einen Kragen aufweist, der die Grundplatte festlegt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Hohlschnecke eine ringförmige, flexible Dichtung aufweist, die bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch gegen das Bohrgestänge gedrückt werden kann.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Dichtung ein aufblasbarer Dichtungsbalg ist.
29. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr ein Absperrorgan aufweist, durch das das Absaugrohr bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch verschließbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) drehfest gegen mindestens eine Wand eines Raumes abgestützt ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (4) eine Durchgangsöffnung für das Bohrgestänge (10) und eine Bohrstangenaufnahme (12) aufweist, die oberhalb der Durchgangsöffnung angeordnet ist und die eine Dichtung (14) aufweist, die dicht am Bohrgestänge (10) anliegt.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstangenaufnahme (12) einen das Absaugrohr (15) bildenden Anschlußstutzen aufweist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (15) unterhalb der Dichtung im Inneren der Bohrstangenaufnahme (12) mündet.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) ein Haltemittel für den Bohrantrieb (8) aufweist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinheit (1) eine vertikale Linearführung (9) aufweist, an der der Bohrantrieb (8) vertikal verschiebbar gehalten ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung aus mindestens zwei Führungsstangen (9) besteht.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrantrieb (8) auf einem Bohrschlitten angeordnet ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (15) mit einer Unterdruckquelle, insbesondere einem Vakuumabsauggerät (18), verbunden ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Pumpe (27) zum Pumpen einer Spülflüssigkeit (16), insbesondere einer
Bohrsuspension aus Bentonit und Wasser, durch das Bohrgestänge (10) in das Bohrloch (2) aufweist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anlage zum Trennen der Spülflüssigkeit (16), insbesondere Bohrsuspension, von dem
Bohrklein aufweist.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Auffangbehälter zum Sammeln des Bohrkleins aufweist. |
BOHRVERFAHREN UND BOHRVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bohrlochs.
Insbesondere zielt die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bohrlochs für geothermische Anlagen, welche die Erdwärme zum Heizen und Klimatisieren von Gebäuden nutzen.
Moderne Geothermie- Anlagen ermöglichen es, den Energiebedarf zum Heizen und zum Kühlen von Gebäuden erheblich zu senken. Dabei nutzen diese Anlagen die Speicherkapazität der Erde in tieferen Regionen. üblicherweise erfordern Geothermie- Anlagen mit Wärmepumpen Bohrungen mit einem Durchmesser, der beispielsweise zwischen 10 und 20 cm liegt, und einer Tiefe in der Größenordnung von 100 m oder auch darüber.
Aus der Druckschrift DE 80 06 790 Ul ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Einbringen eines Stangenwärmetauschers in ein Bohrloch im Erdreich beschrieben. In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, zum Einbringen des Stangenwärmetauschers in das Erdreich das Rammkernsondierverfahren anzuwenden. Dieses Verfahren soll es ermöglichen, einen Stangenwärmetauscher in einem geeignet großen Kellerraum eines bereits bestehenden Gebäudes in das Erdreich einzutreiben. Bei diesem Verfahren wird eine Stange in den in den Boden eingerammt, wobei das Erdreich seitlich verdrängt wird. Bei einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, zum Einbringen der Stangenwärmetauscher in das Erdreich das Spülbohrverfahren anzuwenden. Dieses Verfahren ist gemäß der genannten Druckschrift für den Einsatz in Kellerräumen bereits bestehender Häuser jedoch praktisch nicht einsetzbar, da das hier erforderliche Spülwasser die Kellerräume überschwemmt bzw. der aus dem Bohrloch hochgespülte Erdschlamm die Räume völlig verschmutzen würde.
Die Druckschriften DE 22 35 356 und WO2005/116391 beschreiben Bohrvorrichtungen mit Absauggehäusen, welche auf der Bodenfläche um das Bohrloch aufgesetzt werden können, um das Bohrklein aus dem Bohrloch abzusaugen. Hierdurch werden die Verschmutzungen in der Umgebung des Bohrlochs reduziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs zu schaffen, bei denen die Gefahr von unerwünschten Verschmutzungen weitgehend beseitigt ist.
Diese Aufgabe wird in bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs umfaßt folgende Schritte:
Absenken eines Bohrkopfes mittels eines Bohrgestänges, welches durch einen Bohrantrieb gedreht wird;
Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch mittels einer Spülflüssigkeit;
- Abdichten des Bohrlochs gegenüber dem darüber befindlichen Raum; dichtes Verbinden eines ersten Endes eines Absaugrohrs mit dem abgedichteten Bohrloch; - Austragen der Spülflüssigkeit mit dem Bohrklein durch das Absaugrohr.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist das Verfahren dadurch weitergebildet, daß auf einer Bodenfläche eine das Bohrgestänge umgebende Dichteinheit fest verankert wird, die gegenüber der Bodenfläche und gegenüber dem Bohrgestänge abgedichtet wird und in die das Absaugrohr mündet.
Dadurch, daß das Bohrloch gegenüber dem darüber befindlichen Raum durch eine fest verankerte Dichteinheit vollständig abgedichtet wird, wird es ermöglicht, das Bohrklein aus dem Bohrloch durch das Absaugrohr hindurch zu entfernen, ohne daß Verschmutzungen wie abgetragenes Erdreich und Gesteinsbrocken sowie die beim Bohren verwendete Spülflüssigkeit den Raum oberhalb des Bohrlochs verschmutzen kann. Die Abdichtung ist sehr viel zuverlässiger als bei den aufgesetzten Dichtglo-
cken gemäß dem Stand der Technik. Es können formschlüssige und/oder elastische Dichtungen eingesetzt werden, um eine vollständige Abdichtung des Bohrlochs zu gewährleisten.
In der Praxis kann als Spülflüssigkeit eine Bohrsuspension aus Wasser und Bentonit mit Additiven verwendet werden.
In der Vergangenheit war eine gewisse Verschmutzung oberhalb des Bohrlochs nicht schädlich, da Bohrungen für Geothermie- Anlagen üblicherweise in Baugruben oder auf offenem Gelände von Neubaugebieten durchgeführt wurden. Die erheblich gestiegenen Preise für Heizmittel wie öl und Gas führen zunehmend zu dem Erfordernis, auch bei Altbauten Geothermie- Anlagen vorzusehen. Hierzu war bisher auf übliche Weise die Herstellung einer senkrecht nach unten führenden Bohrung neben dem Gebäude erforderlich. Aufgrund des schweren Bohrgeräts wurden hierbei häufig erhebliche Beschädigungen und Verschmutzungen im Umfeld des Gebäudes oder im Garten hervorgerufen. Ferner mußte das Bohrloch außerhalb des Gebäudes mit der Heizanlage oder Klimatisierung innerhalb des Gebäudes verbunden werden. Aus diesem Grund waren Mauerdurchbrüche für Durchgangsleitungen erforderlich.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, Bohrungen durchzuführen, welche die Umgebung des Bohrlochs nicht verschmutzen. Die Bohrungen können ohne Probleme in gepflegten Gartenanlagen oder sogar innerhalb geschlossener Räume, wie z.B. Kellerräume oder falls das Gebäude nicht unterkellert ist, Heizungsräume im Erdgeschoß ausgeführt werden. Das Bohrklein sowie die in der Regel unter Druck in das Bohrloch eingespeiste Bohrsuspension werden durch das gegenüber der Umwelt abgedichtete Absaugrohr aus dem Bohrloch heraus transportiert. Aufgrund der Verankerung mit der Bodenfläche ist die Gefahr eines unerwünschten Austretens von Verschmutzungen weitgehend beseitigt.
Es ist anzumerken, daß das Absaugrohr sowohl als starres Rohr als auch mit einer gewissen Flexibilität als Absaugschlauch ausgebildet sein kann. Wenn ein Vakuum-
absauggerät mit dem Absaugschlauch verbunden wird, ist der Absaugschlauch zu verstärken, damit er durch das Vakuum in seinem Inneren nicht kollabiert.
Eine Unterdruckquelle, insbesondere ein Vakuumabsauggerät, kann vorgesehen werden, um die Bohrflüssigkeit oder Bohrsuspension mit dem Bohrklein durch das Absaugrohr abzusaugen. Bevorzugt erzeugt die Unterdruckquelle im Bereich des abgedichteten Bohrlochs einen Druck, der unterhalb des Umgebungsdrucks liegt. Durch das Druckgefälle von der Umgebung zum Bohrloch hin wird zusätzlich zu der Abdichtung gewährleistet, daß kein Material aus dem Bohrloch in die angrenzende Umgebung strömen kann.
Bei einer praktischen Ausführungsform des Verfahrens kann die Bohrsuspension nach dem Austragen aus dem Bohrloch von dem Bohrklein getrennt werden. Wie erwähnt, ist die Bohrsuspension üblicherweise eine wäßrige Bentonitlösung. Neben der Förderung des Bohrkleins aus dem Bohrloch heraus erfüllt die Bohrsuspension die Aufgabe der Kühlung und Schmierung des Bohrwerkzeugs sowie der Abstützung des durch den Bohrkopf erzeugten Bohrkanals, indem das Bentonit den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Innenwand der Bohrung ausfüllt. Damit die Bohrsuspension nach dem Austreten aus dem Bohrloch wieder verwendet werden kann, ist sie von dem darin befindlichen Bohrklein (zerkleinertes Erdreich und Gestein) zu reinigen. Recyclinganlagen zur Trennung der Bohrsuspension vom ausgetragenen Bohrklein und zur Rückführung der aufbereiteten Bohrsuspension in das Bohrloch sind im Stand der Technik bekannt und werden später in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.
In der Praxis kann die Bohrsuspension mit einer Pumpe durch das Bohrgestänge in das Bohrloch gepumpt werden.
Das von der Bohrsuspension getrennte Bohrklein kann in der Praxis in einem Auffangbehälter gesammelt werden. Sobald der Auffangbehälter gefüllt ist, wird
dieser abtransportiert, und das Bohrklein entsorgt, z.B. zu einer Deponie transportiert oder zur Füllung eines Erdlochs verwendet.
Zum Abdichten des Bohrlochs wird eine das Bohrgestänge umgebende Dichteinheit auf einer Bodenfläche angebracht. Die Dichteinheit wird dabei sowohl gegenüber der Bodenfläche als auch gegenüber dem Bohrgestänge abgedichtet. Die Dichteinheit ist mit einem Anschlußstutzen versehen, an dem das Absaugrohr angeschlossen werden kann.
Eine hermetische Abdichtung des Bohrlochs gegenüber dem darüber liegenden Raum wird folglich zum einen durch die Dichtung zwischen Dichteinheit und Bodenfläche und zum anderen durch die Dichtung zwischen Dichteinheit und Bohrgestänge erreicht. Die kontrollierte Absaugung des Bohrkleins erfolgt über das Absaugrohr, welches an die Dichteinheit angeschlossen ist. Auf diese Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Bohrverfahren der Bohraustrag kontinuierlich aus dem Bohrloch abgesaugt werden, wobei sowohl aufgrund der Dichtungen gegenüber Bodenfläche und Bohrgestänge als auch aufgrund des Unterdrucks im Bereich des Bohrlochs keinerlei Bohrsuspension oder sonstige Verschmutzung in den die Bohrung umgebenden Raum austreten kann.
Die Dichteinheit ist drehfest an der Bodenfläche verankert. Wie weiter unten beschrieben wird, trägt die Dichteinheit vorzugsweise den Drehantrieb für das Bohrgestänge. Das Drehmoment des Bohrantriebs, welches in der Praxis in der Größenordnung von 1000 Nm oder höher liegt, kann über die Verankerung von der Dichteinheit in die Bodenfläche übertragen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Dichteinheit drehfest gegen mindestens eine Wand eines Raums abgestützt werden. Wie weiter oben erwähnt, dient das erfindungsgemäße Bohrverfahren insbesondere dem Anbringen von Bohrungen in geschlossenen Kellerräumen. Die Abstützung des Drehmoments und der Vorschubkraft des Bohrgestänges muß nicht durch eine Verankerung in der Bodenfläche erfolgen, sondern kann
auch gegen eine Raumwand, auch Deckwand, durch eine geeignete Strebenanordnung abgestützt werden.
Der an der Dichteinheit befestigte Bohrantrieb kann in der Praxis an einer Linearfüh- rung der Dichteinheit derart geführt sein, daß er während des Bohrvorgangs senkrecht von oben nach unten und zurück verschoben werden kann. Das Bohrloch wird auf folgende Weise erzeugt. Zunächst wird die Dichteinheit auf der Bodenfläche befestigt, wobei ihre Unterfläche gegenüber der Bodenfläche abgedichtet ist. Das Bohrgestänge durchragt eine öffnung in der Dichteinheit, welche gegenüber dem Bohrgestänge abgedichtet ist. Anschließend wird der Bohrantrieb auf das obere freie Ende einer Bohrstange, die üblicherweise eine Länge von 1 - 2 m aufweist, aufgebracht und dreht die Bohrstange. Gleichzeitig sinkt der Bohrkopf im Bohrloch ab. Am Ende des Hubs des Bohrantriebs wird der Bohrantrieb vom freien Ende der Bohrstange entfernt. Ein neuer Längenabschnitt des Bohrgestänges, z.B. eine Bohrstange mit einer Länge von 1 - 2 m, wird an dem Ende des im Bohrloch befindlichen Bohrgestänges angebracht, nachdem der Bohrantrieb wieder nach oben verschoben wurde. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die gewünschte Tiefe des Bohrlochs erreicht ist.
Vorzugsweise weist die Dichteinheit die Form einer Grundplatte auf, die auf der
Bodenfläche aufliegt und gegen die Bodenfläche abgedichtet ist. Der atmosphärische Druck auf die Grundplatte erzeugt während des Betriebs der Bohranlage eine zusätzliche Dichtkraft, da er aufgrund des Unterdrucks im Bereich des Bohrlochs eine Anpreßkraft erzeugt, welche die Grundplatte auf die Bodenfläche drückt.
Das Befestigen der Grundplatte an der Bodenfläche kann durch Verschrauben und Verdübeln und/oder Verkleben und/oder Ansaugen mittels Unterdruck erfolgen. Insbesondere wird ein Verkleben mit einem flexiblen Klebstoff vorgeschlagen, wobei der Unterdruck die Dichtwirkung der Klebstoffschicht erhöht. Wenn die Grundplatte ein Drehmoment in die Bodenfläche einleiten soll, ist sie zusätzlich mit der Bodenfläche über Schrauben und Dübel zu verbinden. Alternativ zum Verkleben kann auch
ausschließlich eine elastisch nachgiebige Dichtfläche unterhalb der Grundplatte in Verbindung mit Befestigungsschrauben verwendet werden, um die Grundplatte gegenüber der Bodenfläche abzudichten.
Wie bereits erwähnt, wird das Bohrloch bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem geschlossenen Raum eines Gebäudes abgedichtet. Das Bohrloch kann folglich in einem bereits existierenden Gebäude hergestellt werden, ohne daß der Bohrvorgang zu Verschmutzungen des Gebäudes führt. Dadurch wird ermöglicht, das Bohrloch direkt im Heizungsraum oder Hei- zungskeller neben der Heizanlage zu erstellen. Es sind keine Mauerdurchbrüche der Gebäudeaußenwände mit Abdichtungen erforderlich, um von der Heizungsanlage zu dem Bohrloch zu gelangen. Allein das Bohrloch selbst muß abgedichtet werden. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren außerhalb von Gebäuden einzusetzen. Auch im Garten, auf Terrassen oder auf ähnlichen Zierflächen sind Verschmutzungen und Beschädigungen äußerst ärgerlich. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann hier sehr sauber ein Bohrloch erstellt werden, ohne daß eine Beschädigung der Gartenanlage oder der Terrassenaufbauten zu befürchten ist.
In der Praxis kann für die Verankerung der Dichteinheit an der Bodenfläche eine
Vorbohrung hergestellt werden, in die ein Anker eingebracht wird. In diese Vorbohrung kann als Anker eine Hohlschnecke eingeschraubt werden. Die Hohlbohrschnecke weist eine zylinderförmige Bohrung auf, die von dem Bohrgestänge durchragt wird. Die Hohlschnecke kann seitliche Injektionskanäle aufweisen, durch die ein aushärtender Baustoff, insbesondere Mörtel oder Beton, in die Vorbohrung injiziert werden kann. Die Hohlschnecke kann beispielsweise ca. 0,5 bis 1 m lang sein. Durch die Injektion eines aushärtenden Baustoffes durch die Hohlschnecke in die Vorbohrung, welche die Hohlschnecke umgibt, kann ein vollständig dichter und fester Abschluß der Hohlschnecke mit der Bodenfläche geschaffen werden, so daß ein Austreten von Verschmutzungen aus dem später anzufertigenden Bohrloch zuverlässig vermieden wird. Mit dem Anker (Hohlschnecke) kann dann die Dichteinheit an der Bodenfläche verankert werden.
Die Hohlbohrschnecke kann am oberen Ende einen Kragen aufweisen, der die Grundplatte an der Bodenfiäche festlegt. Zwischen Kragen und Grundplatte sowie zwischen Grundplatte und Bodenfiäche können erforderlichenfalls zusätzliche Dichtungen vorgesehen sein, die ein Austreten von Verschmutzungen wie Bohrsus- pension vermeiden.
Mittels der Hohlschnecke kann aber zusätzlich auch das Bohrloch abgedichtet werden. In seltenen Fällen kann bei einer Erdbohrung ein Grundwasserader mit hohem Druck, ein sogenannter Arteser, angebohrt werden. Das unter hohem Druck stehende Wasser in dem Bohrloch kann dann trotz der Abdichtung des Bohrlochs austreten und den Raum, in dem die Bohrung erstellt wird, verunreinigen. Durch eine Abdichtung des Bohrgestänges gegenüber der Hohschnecke kann das austreten des Wassers zumindest weitgehend vermieden werden. Hierzu kann die Hohlschnecke eine ringförmige, flexible Dichtung aufweisen, die bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch gegen das Bohrgestänge gedrückt werden kann. Bei derart abgedichtetem Bohrloch können dann Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wenn eine derartige unter Druck stehende Wasserader angebohrt wurde.
Die flexible Dichtung kann in der Praxis ein aufblasbarer Dichtungsbalg sein.
Zusätzlich kann das Absaugrohr bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch durch ein Absperrorgan verschlossen werden. Hierdurch wird ein Austreten von Flüssigkeit aus dem Bohrloch unter hohem Druck vermieden.
In bezug auf eine Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 21 gelöst.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines Bohrlochs umfaßt: ein Bohrantrieb zum Drehen eines Bohrgestänges mit Bohrkopf; - ein Absaugrohr zum Austragen des Bohrkleins aus dem Bohrloch; eine Dichteinheit, die das Bohrloch gegenüber dem darüber befindlichen Raum abdichtet und die ein erstes Ende eines Absaugrohrs mit dem abgedichteten Bohrloch verbindet.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Dichteinheit auf einer Bodenfläche drehfest verankert, die gegenüber der Bodenfläche und gegenüber dem Bohrgestänge abgedichtet ist und in die das Absaugrohr mündet. Die Abdichtung des Bohrlochs gegenüber dem darüber befindlichen Raum mit einer fest verankerten Dichteinheit stellt sicher, daß kein Bohraustrag (Bohrklein und Spülflüssigkeit) aus dem Bohrloch in diesen Raum eintreten kann. Das mit dem Bohrloch verbundene Absaugrohr ermöglicht es, während des Bohrvorgangs kontinuierlich den Bohraustrag aus dem Bohrloch zu entfernen. Hierzu wird üblicherweise in die Bohrung eine Bohrsuspension eingebracht, die mit dem Bohrklein (zerkleinertes Erdreich und Gestein) aus dem Bohrloch abgesaugt wird.
Wie erwähnt kann das Absaugrohr starr oder als Absaugschlauch mit einer gewissen Flexibilität ausgebildet sein.
Die Dichteinheit, mit der das Bohrloch gegenüber dem darüber befindlichen Raum abgedichtet ist, kann in der Praxis eine Grundplatte aufweisen, die dicht an einer Bodenfläche befestigt wird. Die Grundplatte kann insbesondere durch eines der folgenden Befestigungsmittel an der Bodenfläche angebracht werden:
Schrauben, die in Dübel in der Bodenfläche eingeschraubt sind; - Klebstoff.
In der Praxis kann die Dichteinheit drehfest an der Bodenfläche verankert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Dichteinheit drehfest gegen mindestens eine Wand eines Raums abgestützt sein. Beide Maßnahmen stellen sicher, daß über die Dichteinheit ein Drehmoment abgefangen werden kann, welches durch den Bohrantrieb erzeugt wird.
Um das drehende Bohrgestänge, welches in das Bohrloch eingebracht wird, gegenüber der Umgebung abzudichten, kann die Grundplatte eine dichte Bohrstangenaufnahme aufweisen, die oberhalb der Durchgangsöffnung für das Bohrgestänge angeordnet ist und eine Dichtung aufweist, die das Bohrgestänge abdichtet. Die Bohrstangenaufnahme kann als zylinderförmiges Bauteil ausgebildet sein, das die
Bohrstange umgibt. Die Dichtung ist vorzugsweise eine elastische Ringdichtung, die mit gleichmäßigem Druck gegen das Bohrgestänge gedrückt wird. Die Dichtung kann aus einem Material bestehen, welches eine geringe Reibung gegenüber dem Bohrgestänge erzeugt, wie z.B. PTFE. Die Bohrstangenaufhahme kann in der Praxis ferner einen Anschlußstutzen aufweisen, der mit dem Ringkanal des Bohrstrangs verbunden ist und den ersten Abschnitt des Absaugrohrs bildet. Der Anschlußstutzen kann unterhalb der Dichtung im Inneren der Bohrstangenaufnahme münden. Der Anschlußstutzen mündet folglich in dem Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und der Innenwand der Bohrstangenaufnahme, welcher mit der oberen Mündung des Bohrlochs verbunden ist. Durch diesen Ringraum wird das Bohrklein und die
Bohrsuspension aus dem Bohrloch während des Bohrens kontinuierlich abtransportiert. Der Abtransport kann - wie oben beschrieben - durch die Verwendung eines Vakuumabsauggeräts gefördert werden, welches das Bohrklein und die Bohrsuspension aus dem Bohrloch heraussaugt.
Die Dichteinheit und/oder die Grundplatte kann in der Praxis mit einer Hohlschnecke an der Bodenfläche verankert sein, die in eine Vorbohrung unterhalb der Bodenfläche eingeschraubt ist und von dem Bohrgestänge durchragt wird. Durch die Vorbohrung kann auch ein sauberer Abschluß des Bohrloches erzeugt werden, der vollständig dicht gegenüber dem umgebenden Raum abgedichtet werden kann. Zu diesem Zweck kann die Hohlschnecke seitliche Injektionskanäle aufweist, durch die ein aushärtender Baustoff, insbesondere Mörtel oder Beton, in die Vorbohrung injizierbar ist. Der Mörtel füllt Löcher und Fugen, welche sich im Bereich der Vorbohrung nahe der Hohlschnecke befinden. Ferner verankert er die Hohlschnecke fest im Bereich der Vorbohrung. Wenn später durch die Hohlschnecke hindurch nach unten gebohrt wird, ist die durch den aushärtenden Baustoff stabilisierte Vorbohrung sehr gut gegen den Austritt von Bohrsuspension aus dem Bohrloch abdichtbar.
Die Hohlbohrschnecke kann in der Praxis am oberen Ende einen Kragen aufweisen, der die Grundplatte festlegt.
Zusätzlich kann die Innenwand der Hohlschnecke eine ringförmige, flexible Dichtung aufweisen, die bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch gegen das Bohrgestänge gedrückt werden kann. So kann wie oben be-
schrieben das Bohrloch abgedichtet werden, wenn eine Wasserader unter hohem Druck angebohrt wird. Die flexible Dichtung kann ein aufblasbarer Dichtungsbalg sein. Ebenfalls kann das Absaugrohr ein Absperrorgan aufweisen, durch das das Absaugrohr bei einem überschreiten eines Grenzwertes für einen überdruck im Bohrloch verschließbar ist.
Die Dichteinheit, welche in der Praxis als Grundplatte ausgebildet sein kann, kann ein Haltemittel für den Bohrantrieb aufweisen. Dieses Haltemittel kann eine Linearführung sein, an der der Bohrantrieb vertikal verschiebbar gehalten ist. Der Bohrantrieb wird jeweils am freien Ende eines Längenabschnitts des Bohrgestänges (Bohrstange) befestigt und dreht dann das Bohrgestänge, wodurch der Bohrkopf am vorderen Ende des Bohrgestänges um die Länge der Bohrstange vertikal nach unten getrieben wird. Die Linearführung kann in der Praxis aus Führungsstangen bestehen. Mindestens zwei zueinander parallele Führungsstangen sollten verwendet werden, damit das Drehmoment des Bohrantriebs sicher auf die Dichteinheit übertragen werden kann.
Der Bohrantrieb kann auf einem Bohrschlitten angeordnet werden, der zwischen den Führungsstangen befestigt ist.
Wie erwähnt, kann das Absaugrohr mit einem Vakuumabsauggerät oder einer sonstigen Unterdruckquelle verbunden sein.
Eine Anlage zum Trennen der Bohrsuspension von dem Bohrklein kann vorgesehen sein. Diese Trennanlage kann bei einer besonderen Ausführungsform in einem abgekapselten Raum angeordnet sein, in dem durch das Vakuumabsauggerät ein Unterdruck erzeugt wird.
Die Bohrsuspension kann mit einer Pumpe unter Druck durch das Bohrgestänge in das Bohrloch gepreßt werden. Der Innenraum des Bohrgestänges, welcher die Bohrsuspension führt, sollte dabei ebenfalls dicht sein, damit keine Bohrsuspension nach außen austritt.
Die erfϊndungsgemäße Vorrichtung kann ferner einen Auffangbehälter umfassen, in dem das von der Bohrsuspension getrennte Bohrklein gesammelt wird.
Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug- nähme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;
Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Bohrvorrichtung aus Fig. 1; Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils der Bohrvorrichtung aus den Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine mit der Bohrvorrichtung aus den Fig. 1 und 2 zusammenwirkende
Anlage zum Absaugen der Spülflüssigkeit mit Bohrklein und Trennen des Bohraustrags von der Spülflüssigkeit sowie zum Einpumpen der Spülflüssigkeit in das Bohrloch;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Hohlschnecke zum Verankern der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht der im Bereich der Mündung eines Bohrlochs angeordneten Hohlbohrschnecke, geschnitten entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 5;
Fig. 7 eine entlang der Schnittlinie C-C in Fig. 5 geschnittene Draufsicht auf die Hohlbohrschnecke mit Grundplatte.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung dargestellt. Sie umfaßt eine Dichteinheit 1 , die das Bohrloch 2 gegenüber dem darüber befindlichen Raum 3 abdichtet. Die Dichteinheit 1 weist eine Grundplatte 4 auf, die dicht an einer Boden- fläche 5 befestigt wird. Die Grundplatte 4 kann mittels Befestigungsschrauben 6 befestigt werden, welche in Dübel in der Bodenfläche 5 eingeschraubt sind. Alternativ oder zusätzlich können Haltestreben 7 die Grundplatte 4 gegenüber einer Wand des Raums abstützen. Die Befestigungsschrauben 6 und die Haltestreben 7 ermögli-
chen die drehfeste Abstützung der Grundplatte 4, so daß die Grundplatte 4 ein Widerlager für einen Bohrantrieb 8 bilden kann.
Der Bohrantrieb 8 ist Fig. 1 zu erkennen und bildet einen Schlitten, der vertikal verschiebbar zwischen zwei Führungsstangen 9 gehalten ist. Die Führungsstangen 9 sind an der Grundplatte 4 befestigt. Sie bilden eine vertikale Linearführung für den Bohrantrieb 8 und nehmen das Drehmoment des Bohrantriebs 8 auf.
Der Bohrantrieb 8 dreht das Bohrgestänge 10, so daß die Bohrkrone 11 an dessen vorderem Ende in das Bohrloch 2 hineingetrieben wird, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. Dabei wird jeweils nach dem Durchlaufen des maximalen Hubs des an den Führungsstangen 9 geführten Bohrantriebs 8 ein neuer Abschnitt des Bohrgestänges 10 angefügt, indem der Bohrantrieb 8 vom oberen Ende des Bohrgestänges 10 getrennt wird, eine weitere Bohrstange angefügt wird und der Bohrantrieb 8 angehoben und am oberen Ende des neuen Bohrgestängeabschnitts befestigt wird.
Die weiteren Bestandteile der Dichteinheit 1, mit denen das Bohrloch 2 gegenüber dem darüber befindlichen Raum 3 abgedichtet wird, sind insbesondere in Fig. 3 zu erkennen. Auf die Grundplatte 4 ist eine Bohrstangenaufnahme 12 aufgebracht, welche das Bohrgestänge 10 umgibt. Sie besteht vorzugsweise aus Metall und hat im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders, der von dem Bohrgestänge 10 durchragt wird und an den sich seitlich ein Anschlußstutzen 15 anschließt. Der Innenraum der Bohrstangenaufnahme 12 ist gegenüber dem Raum 3 oberhalb des Bohrlochs 2 abgedichtet. Zum einen ist eine ringförmige Dichtung 13 zwischen dem Fuß der Bohrstangenaufnahme 12 und der Grundplatte 4 angeordnet. Zum anderen dichtet ein Dichtring 14 den Innenraum der Bohrstangenaufnahme 12 gegenüber dem Bohrgestänge 10 ab.
An den Innenraum der Bohrstangenaufnahme 12 schließt sich ein Anschlußstutzen 15 an, der den ersten Abschnitt eines Absaugrohrs bildet, durch welches der Bohraustrag mitsamt einer Spülflüssigkeit abgesaugt werden kann. Dieser erste Abschnitt des
Absaugrohrs 15 kann durch geeignete Rohre oder formstabile Schläuche verlängert werden, so daß eine dichte Rohrleitung zu der in Fig. 4 dargestellten Anlage zum Absaugen der Spülflüssigkeit mit Bohrklein gebildet wird. Die Spülflüssigkeit 16 wird zunächst durch das Innere des hohlen Bohrgestänges 10 in das Bohrloch 2 gepumpt und fördert in dem Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 10 und der Innenwand des Bohrlochs 2 das Bohrklein (zerkleinertes Erdreich und Gestein) zur oberen Mündung des Bohrlochs 2. Die Spülflüssigkeit 16 mit dem Bohrklein tritt dann in den Innenraum der Bohrstangenaufnahme 12 ein und strömt von hier durch das Absaugrohr zu der Absauganlage.
Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen, ist unterhalb der Grundplatte 4 eine abdichtende Materiallage 17 vorgesehen. Die abdichtende Materiallage 17 kann entweder eine elastische Kunststoffschicht oder eine Klebstoffschicht sein. Es ist zu erkennen, daß durch die Grundplatte 4 und die abdichtende Materiallage 17 sowie durch die gegenüber der Grundplatte und gegenüber dem Bohrgestänge abgedichtete Bohrstangenaufnahme 12 das Bohrloch 2 vollständig gegen den darüber liegenden Raum abgedichtet ist. Der Bohraustrag kann durch die Bohrstangenaufnahme 12 hindurch abtransportiert werden, ohne in den genannten außenliegenden Raum 3 zu strömen. Dies wird dadurch erreicht, daß an das Absaugrohr 15 eine Unterdruckquelle angeschlossen wird, die im Bereich der oberen Mündung des Bohrlochs 2 einen
Druck erzeugt, der kleiner ist als der Umgebungsdruck. Selbst für den Fall, daß kleine oder temporäre Undichtigkeiten in der Nähe der oberen Mündung des Bohrlochs 2 auftreten, wird aufgrund des Unterdrucks in der Bohrstangenaufnahme 12 allenfalls etwas Luft in das Innere der Bohrstangenaufnahme 12 gesaugt. Eine Verschmutzung der Umgebung durch Austreten von Bohrklein oder Bohrsuspension in den die
Dichteinheit 1 umgebenden Raum kann aufgrund des Druckgefälles von außen nach innen nicht erfolgen.
Die Fig. 4 zeigt die Anlage, welche mit der Bohrvorrichtung aus den Fig. 1 bis 3 durch das Absaugrohr 15 und durch eine Zufuhrleitung 28 verbunden ist. Die Anlage umfaßt ein Vakuumabsauggerät 18, üblicherweise eine Turbine, welche durch einen
Vakuumantrieb 19 angetrieben wird. Eine elektronische Steuerung 20 steuert den Betrieb des Vakuumabsauggeräts 18 und des Vakuumantriebs 19. Das Vakuumabsauggerät 18 ist über eine Vakuumleitung 21 mit einer geschlossenen Vakuumkammer 22 verbunden. Das Absaugrohr 15 mündet in diese Vakuumkammer 22. Dabei sei noch einmal erwähnt, daß das Absaugrohr 15 sowohl starr als auch flexibel nach Art eines Schlauchs ausgebildet sein kann und in der Regel mehrere dicht aneinandergefügte Rohrabschnitte aufweist. Aufgrund des Unterdrucks in der Vakuumkammer 22, der durch das Vakuumabsauggerät 18 erzeugt wird, wird durch das Absaugrohr 15 das Bohrklein zusammen mit der Spülflüssigkeit 16 aus der oberen Mündung des Bohrlochs 2 abgesaugt. Die Spülflüssigkeit 16 ist üblicherweise eine Bohrsuspension, bestehend aus in Wasser gelöstem Bentonit.
Mit einer Förderpumpe 23 wird der Bohraustrag aus der Vakuumkammer 22 auf ein Rüttelsieb 24 gefördert. Die Förderpumpe 23 kann beispielsweise von einer Kreisel- pumpe gebildet werden. Durch das Rüttelsieb 24 werden grobe Bestandteile des
Bohraustrags aus der Suspension getrennt. Die Bohrsuspension gelangt von hier aus über Rohre in weitere Kammern 25 der Anlage. Dann wird die Suspension zu Hydrozyklonen 26 geleitet. Ein Hydrozyklon ist ein Fliehkraftabscheider, durch den feinere Partikel aus der Suspension abgetrennt werden. Nach diesem Trennschritt kann die Suspension wieder dem Bohrloch 2 zugeführt werden. Eine Hochdruckpumpe 27 fördert die Bohrsuspension mit Druck in eine Zufuhrleitung 28. In der Zufuhr- leitung 28 kann eine Mischanordnung 29 vorgesehen sein, welche es ermöglicht, die Bohrsuspension 16 mit geeigneten Zusätzen oder pulverförmigen Additiven anzureichern. Die Zufuhrleitung 28 ist mit dem oberen Ende des Bohrgestänges 10 verbun- den, um die Bohrsuspension 16 durch das Bohrgestänge 10 zum Grund des Bohrlochs 2 zu fördern.
Alternativ zur Abdichtung der Vakuumkammer 22 gegenüber der Umgebung können auch alle Kammern der Anlage zur Aufbereitung der Bohrsuspension 16 in einem dichten Gehäuse angeordnet sein, in dem das Vakuumabsauggerät einen Unterdruck erzeugt.
Bei dem beschriebenen Bohrsystem handelt es sich um ein System in modularer Bauweise mit geschlossenem Spülungskreislauf. Wegen der meist engen räumlichen Verhältnisse in einem Gebäude wird das System erst vor Ort, d.h. an dem zu erstellenden Bohrloch, zu einer funktionellen Einheit montiert. Das System dient der Erzeugung eines Bohrlochs mittels eines hydro-mechanischen oder elektro- mechanischen Bohrantriebs 8 in Kombination mit dem Eintrag einer Bohrsuspension 16, die auch dem Austrag des gelösten Bohrkleins aus dem zwischen dem Außen- durchmesser des Bohrkopfes 11 und dem Außendurchmesser des Bohrgestänges resultierenden Ringraums dient.
Das Bohrsystem ermöglicht ein sauberes Bohren ohne Verschmutzung oder sonstige Beeinträchtigung der Oberfläche. Die das Bohrloch 2 abdichtende Dichteinheit 1, auch Adapterflansch genannt, bildet gleichzeitig eine Drehmomentstütze für den Bohrantrieb 8 und einen nach außen abgedichteten Anschluß zum kontinuierlichen Absaugen des Bohraustrags aus dem Bohrloch 2. In einem mobilen und variablen
Auffangbehälter wird der Bohraustrag gesammelt und zu einer Deponie transportiert. Eine Recyclinganlage trennt die Bohrsuspension 16 vom ausgetragenen Bohrklein und führt die aufbereitete Bohrsuspension 16 in den Bohrkreislauf zurück.
Vor dem Aufbau und der Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Bohrsystems muß lediglich an geeigneter Stelle eine Kernlochbohrung in der ggf. stahlarmierten Betonplatte des Gebäudes mittels Kernlochbohrverfahren angebracht werden. Die Kernlochbohrung bildet einen sauberen übergang von der Bodenplatte zum Bohrloch und ermöglicht das saubere und gleichmäßige Einfahren des Bohrkopfes mit dem Bohrgestänge. Dann wird die Dichteinheit 1 aufgesetzt und mit den Befestigungsschrauben 6 in Bodendübeln verankert. Gegebenenfalls erfolgt eine Abstützung über Haltestreben 7. Falls zu große Unebenheiten eine sichere Abdichtung des Bohrochumfeldes gefährden, können Dichtmassen verwendet werden. Dies Abdichtung sollte schon aufgrund der ggf. erforderlichen Verwendung von Dichtmassen einige Tage vor Beginn des eigentlichen Bohrvorganges erfolgen, um ein Aushärten der Dichtmassen zu ermöglichen.
Der Bohrantrieb 8 kann ein drehmoment- und drehzahlüberwachter hydro- mechanischer oder auch elektro-mechanischer Hohlwellen-Rotationsantrieb, kombiniert mit einem Standard- Vorschubantrieb sein. Die Hohlwelle des Rotationsantriebs, der das mechanische Drehmoment über das Bohrgestänge zum rotierenden Bohrkopf leitet, dient der Aufnahme einer Hochdruck-Bohrspülungs-Drehdurchführung, mittels der die Bohrsuspension 16 durch das Bohrgestänge 10 zum Bohrkopf 11 geleitet wird. An diese Drehdurchführung wird ein Hochdruck-Bohrsuspensionsschlauch angeschlossen, der die Bohranlage mit der Hochdruck-Pumpeneinheit verbindet und die Zufuhrleitung 28 bildet.
Zum kontinuierlichen Absaugen des Bohraustrages mit anschließender Aufbereitung der Bohrflüssigkeit wird vor Bohrbeginn die Vakuumpumpe des Saugmoduls in Betrieb genommen. Dadurch entsteht im Bereich der Mündung des Bohrlochs 2 ein Unterdruck. Dieser vermeidet schon bei Beginn der Bohrung unkontrolliertes
Entweichen von Bohraustrag oder Bohrsuspension. Während des normalen Bohrbetriebs wird kontinuierlich aus dem Bohrloch 2 austretender Bohraustrag abgesaugt.
Die Fig. 5 - 7 zeigen eine besondere Verankerungsvorrichtung für eine Bohrvorrich- tung gemäß der Erfindung. Sie besteht im wesentlichen aus einer Hohlbohrschnecke, welche in eine Vorbohrung eingedreht wird. Zunächst wird mittels eines Bohrers eine Vorbohrung angebracht, an der später das Bohrloch hergestellt werden soll. Die Vorbohrung kann dabei verdichtete Erdschichten oder Fundamente von Gebäuden durchragen. Die Vorbohrung ist in Fig. 6 zu erkennen und mit dem Bezugszeichen 30 versehen. In diese Vorbohrung 30 ist die in Fig. 5 dargestellte Hohlschnecke 31 eingesetzt. In weicheren Erdschichten zieht der wendeiförmige Gewindegang 32 die Hohlschnecke 31 in die Vorbohrung 30. Wenn die Vorbohrung 30 in einem Fundament aus Beton angeordnet ist, greift der Gewindegang 32 zunächst nicht formschlüssig in die Wandung der Vorbohrung ein. Wie in den Fig. 5 und 6 zu erkennen, weist die Hohlschnecke 31 radiale Injektionskanäle 33 auf, welche zwischen Abschnitten des Gewindegangs 32 die zylinderförmige Wandung der Hohlschnecke 31 durchra-
gen. Durch diese Injektionskanäle 33 kann ein abbindender Baustoff aus dem Innenraum der Hohlschnecke 31 zu deren Außenseite befördert werden. Mit anderen Worten kann ein abbindender Baustoff wie Mörtel oder Beton nach dem Einsetzen der Hohlbohrschnecke durch die Injektionskanäle 33 zu deren Umfangsfläche geleitet werden. Hier härtet der Baustoff aus und stabilisiert die Vorbohrung 30 sowie die Verankerung der Hohlschnecke 31 in dieser Vorbohrung 30.
In den Fig. 5 und 6 ist zu erkennen, daß die Hohlschnecke 31 an ihrem oberen Ende einen Kragen 34 aufweist, der die Grundplatte 4 auf die Bodenfläche 5 drückt. Mit dem Kragen 34 der Hohlschnecke 31 ist ferner die Bohrstangenaufnahme 12 verbunden, welche während des Bohrbetriebs (Fig. 6) das Bohrgestänge 10 dicht umgibt.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere Sicherheitseinrichtung der Hohlbohrschnecke 31. In ihrer zylindrischen Aufnahme für das Bohrgestänge 10 ist nahe des Kragens 34 ein ringförmiger Dichtbalg 35 vorgesehen. Der Dichtbalg 35 kann durch Zufuhr eines unter hohem Druck stehenden Gases oder einer Flüssigkeit aufgeblasen werden, so daß er den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 10 und der Hohlbohrschnecke 31 abdichtet. Das Abdichten des Bohrlochs durch den Dichtbalg 35 kann erforderlich sein, wenn während des Bohrvorgangs die Bohrkrone auf eine Wasserader unter hohem Druck trifft. Um zu vermeiden, daß dieses Wasser in den Raum eintritt, in dem die Bohrung hergestellt wird, wird bei überschreiten eines Grenzwertes für den Druck im Bohrloch der Dichtbalg 35 aufgeblasen.
Die Hohlschnecke 31 dient der Aufnahme aller Kräfte, die auf die Bohrvorrichtung wirken. über den Gewindegang 32 werden die Zugkräfte aufgenommen, die bei der Abstützung des Bohrantriebs entstehen, der das Bohrgestänge 10 in den Boden drückt. Die Drehmomente stützen sich ebenfalls über den Gewindegang 32 im Boden ab. Wie erwähnt, wird der Bereich um die Hohlschnecke 31 durch einen aushärtenden Baustoff stabilisiert und dauerhaft ausgekleidet, damit die Kräfte sicher in den Boden eingeleitet werden können. Erforderlichenfalls kann der Gewindegang 32 eine größere radiale Erstreckung aufweisen oder alternativ die Hohlschnecke 31 länger ausgebildet sein.
Die Hohlschnecke 31 bildet ebenfalls eine Führungshülse für das Bohrgestänge 10 in oberen Bereich des Bohrlochs. Der Kragen 34 der Hohlschnecke weist Aussparungen 36 auf, welche über Vorsprünge oder Steckbolzen formschlüssig mit der das Bohrloch abdichtenden Bohrstangenaufnahme 12 verbunden sind um ein Verdrehen der Bohrstangenaufnahme 12 zu vermeiden.
Bezugszeichenliste:
1 Dichteinheit
2 Bohrloch
3 über dem Bohrloch befindlicher Raum
4 Grundplatte
5 Bodenfläche
6 Befestigungsschraube
7 Haltestrebe
8 Bohrantrieb
9 vertikale Linearführung, Führungsstange
10 Bohrgestänge
1 1 Bohrkrone
12 Bohrstangenaufnahme
13 ringförmige Dichtung
14 Dichtring
15 Absaugrohr, Anschlußstutzen
16 Spülflüssigkeit, Bohrsuspension
17 abdichtende Materiallage
18 Vakuumabsauggerät
19 Vakuumantrieb
20 Steuerung
21 Vakuumleitung
22 Vakuumkammer
23 Förderpumpe
24 Rüttelsieb
25 Kammer
26 Hydro zyklon
27 Ho chdruckpump e
28 Zufuhrleitung
29 Mischanordnung
30 Vorbohrung
31 Hohlschnecke
32 Gewindegang
33 Injektionskanal
Kragen Dichtbalg Aussparung