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Patent Searching and Data


Title:
INJECTION DRILLING ANCHOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/015657
Kind Code:
A1
Abstract:
Composite anchor pipes for stabilising headings and spaces by the injection of e.g. synthetic resin, especially in mining and tunnelling, consist of at least two sections which can be secured together by sleeves and are fitted with a drilling cone and rinsing and injection apertures at the deepest end of the drilling. The anchor pipes have a drilling closure and a releasable connector at the end projecting from the drilling. For the use of such anchor pipes simultaneously as drilling rods and anchors, the section (3) in the form of a drill, which is fitted with a connector designed as a drill adapter (12) is interchangeable with a section (13) designed as an anchor pipe (1), said section (13) being fitted with a bore-hole closure (14) and a non-return valve (19).

Inventors:
Richter, Archibald (Florastrasse 1, Essen 1, D-4300, DE)
Mehesch, Hans (Frillendorfer H�he 38, Essen 1, D-4300, DE)
Application Number:
PCT/EP1991/000692
Publication Date:
October 17, 1991
Filing Date:
April 10, 1991
Export Citation:
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Assignee:
BERGWERKSVERBAND GMBH (Franz-Fischer-Weg 61, Essen 13, D-4300, DE)
International Classes:
E02D5/76; E21D9/00; E21D21/00; (IPC1-7): E21D20/02; E21D21/00
Foreign References:
DE3717024A1
DE8906126U1
Attorney, Agent or Firm:
Weydert, Robert (Office Dennemeyer S.A.R.L, 55 rue des Bruy�res, Howald, L-1274, LU)
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Claims:
Schutzansprüche
1. Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunst¬ harz, insbesondere im Berg und Tunnelbau, der aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusammensetzbaren Anker¬ rohr besteht, das an der zum Bohrlochtiefsten gerichteten Ankerspitze eine Bohrkrone, sowie Spül und Injektionsöffnungen aufweist und das mit einem Bohrlochverschluß sowie an dem aus dem Bohr¬ loch herausragenden Ende mit einem lösbaren An¬ schlußelement versehen ist, dadurch gekennzeich¬ net, daß der als Bohrer ausgebildete Abschnitt (3), der mit einem als Bohradapter (12) ausge¬ bildeten Anschlußelement versehen ist, gegen einen als Ankerrohr (1) ausgebildeten Abschnitt (13) austauschbar ist, wobei der Abschnitt (13) mit einem Bochlochverschluß und einem Rückschlagventil versehen ist.
2. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Rückschlagventil als Berst¬ scheibe (10) ausgebildet ist.
3. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der BohrlochverSchluß als Bläh¬ packer (14) ausgebildet ist.
4. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Abschnitt (13) an beiden En¬ den mit Rückschlagventilen (10, 18) versehen ist.
5. Injektionsbohranker nach Anspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (10) als Berstscheibe ausgebildet ist.
6. Injektionsbohranker nach Anspruch 1 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die die Abschnitte (2, 3; 2, 13) miteinander verbindende Muffe (7) mit einem die Enden der Abschnitte (2, 3; 2, 13) aufnehmenden Anschlag (9) versehen ist und daß der Anschlag (9) zur Arretierung eines Rückschlagventiles (10) aus¬ gebildet ist.
Description:
Injektionsbohranker

Die Erfindung betrifft einen Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injek¬ tion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Ab¬ schnitten zusammensetzbaren Ankerrohr besteht, das an der zum Bohrlochtiefsten gerichteten Anker¬ spitze eine Bohrkrone, sowie Spül* und Injektions¬ öffnungen aufweist und das mit einem Bohrloch¬ verschluß sowie an dem aus dem Bohrloch herausra¬ genden Ende mit einem lösbaren Anschlußelement versehen ist.

Es ist seit langem bekannt, insbesondere im Unter¬ tagebergbau, um das Gebirge zur Sicherung des Streckenhohlraumes in seinem Verband zu erhalten, die Strecken durch Ankerausbau zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise in ein Bohrloch Klebepatronen eingeführt, die anschließend durch das Eindrehen der Ankerstange zerstört werden und durch Mischung zweier Komponenten die Ankerstange

über die gesamte Länge im Bohrloch verkleben. Bei der Durchführung einer derartigen Ankerung treten dann Probleme auf, wenn das Gebirge bereits aufge¬ lockert ist, und das Herstellen von Bohrlöchern bzw. das nachfolgende Einbringen von Klebepatronen und Ankerstangen in das Bohrlochtiefste nicht mehr möglich ist.

Derartige Schwierigkeiten umgeht man durch die Verwendung von Bohrankern. Bohranker bestehen aus einem Ankerrohr, an dessen Spitze eine ange¬ schweißte oder aufsteckbare, sogenannte verlorene Bohrkrone angebracht ist. Das Ankerrohr wird zunächst als Bohrgestänge und im Nachhinein als Anker verwendet, wobei das Ankerrohr nach dem Ab- bohren, beispielsweise mit Klebemörtel beschickt wird, um den Ringraum und die anstehenden Klüfte im Gebirge zu verfüllen. Ein besonderer Vorteil der Verwendung derartiger Bohranker besteht darin, daß die Ankerrohre aus über Muffen zusammensetz¬ bare Abschnitte verlängerbar ausgebildet sind und auf diese Weise geeignet sind, aus beengten Strecken eingebracht zu werden. Die Bohranker wer¬ den über Dreh- oder Schlagbohrmaschinen einge¬ bracht. Ein besonderer Nachteil bei der Verwendung von Bohrankern mit verlorenen Bohrkronen besteht in der Schwierigkeit, das Bohrloch insbesondere bei Injizierung eines Zweikomponenten-Kunstharzes mit entsprechend hohen Drücken ausreichend abzu¬ dichten.

Für das Injizieren von Zementmörtel werden auf das Bohrgestänge aufschraubbare Bohrlochverschlüsse verwendet, die für die vorgesehenen Drücke beim

Injizieren von aufschäumenden Kunstharzen völlig ungeeignet sind.

Nach dem DE-G 89 06 126 ist darüber hinaus ein In¬ jektionsrohr bekannt, das geeignet ist, aufge¬ lockerte Gebirgsbereiche durch Injektionen mit Verfestigungsmitteln, insbesondere im Streb, an Strebrändern und geologischen Störungen, zu ver¬ kleben. Zur Abdichtung des Bohrloches werden auf das Injektionsrohr Bohrlochverschlüsse in Form von sogenannten Blähpackern aufgebracht. Durch die An¬ ordnung entsprechender Rückschlagventile wird zu¬ nächst durch den Injektionsdruck der Blähpacker derartig aufgebläht, daß eine dichte Anlage an der Bohrlochwandung vorhanden ist, um anschließend den eigentlichen Injektionsvorgang durchführen zu kön¬ nen.

Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektionsbohranker zu schaffen, der geeignet ist, bei Bestückung mit einer verlorenen Bohrkrone und über entsprechende Abschnitte verlängerbar sowohl als Bohrgestänge als auch als Ankerrohr verwendet zu werden, wobei unter Verwendung von Dreh- und Schlagbohrmaschinen die Schwierigkeiten des Ein¬ bringens von Ankerstangen, insbesondere in gebrä- ches Gebirge -umgangen werden, und der die Verwen¬ dung von unter hohen Drücken einpreßbaren Kunst¬ harzen erlaubt, wobei eine vollständige Abdichtung des Bohrlochs ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der als Bohrer ausgebildete Abschnitt, der mit

einem als Bohradapter ausgebildeten Anschlußele¬ ment versehen ist, gegen einen als Ankerrohr ausgebildeten Abschnitt austauschbar ist, wobei der Abschnitt mit einem Bohrlochverschluß versehen ist.

Für den Einsatz der Injektionsbohranker ist es selbstverständlich, daß im Anschluß an die vor¬ genommene Injektion auf das Ankerende unter Ver¬ wendung einer ein entsprechendes Widerlager bil¬ denden Schraubenmutter eine Kalottenplatte aufge¬ schraubt wird.

Der Injektionsbohranker kann über mehrere Ab¬ schnitte und entsprechende Muffe:nverbindungen auf jede gewünschte Länge eingestellt werden, wobei in der Verbindungsmuffe des letzten, einen Bochloch- verSchluß in Form eines Blähpackers aufweisenden Abschnitts ein Rückschlagventil in Form einer Berstscheibe vorgesehen ist. Zu diesem Zweck sind innerhalb der mit Innengewinde versehenen Muffen Anschläge vorgesehen, die in Verbindung mit einem einschraubbaren Ende eines Abschnitts zur Arretie¬ rung der Berstscheibe ausgebildet sind. Der gegen¬ über dem letzten mit der Bohrfunktion beauf¬ schlagten Abschnitt austauschbare, den Blähpacker aufnehmende Ankerrohrabschnitt weist am Ende ein Gewinde zur Aufnahme eines Injektionskopfes bzw. zur Aufnahme einer Kalottenmutter für die Kalottenplatte auf.

Darüber hinaus ist in das mit einem Gewinde ver¬ sehene Ende ein weiteres Rückschlagventil eingear¬ beitet. Der Blähpacker ist in bekannter Weise als

ein das Ankerrohrabschnitt umgebender und an den Enden durch Einbände gehaltener, aufblähbarer Schlauchabschnitt ausgebildet, wobei zwischen Ankerstange und Blähraum ein Rückschlagventil zur Vermeidung des Rücklaufs aus dem Blähraum inte¬ griert ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Injektionsbohr¬ ankers ist insbesondere darin zu sehen, daß zu¬ nächst beim Herstellen des Bohrlochs durch die Funktion der Ankerstange als Bohrer durch die Spü¬ lung mit Wasser oder Luft ein ausreichender Trans¬ port des Bohrkleins stattfindet und daß durch die anschließende Funktion des gleichen Gestänges als Anker die Gewährleistung eintritt, daß die durch Herausziehen des gesamten Gestänges oder durch ge- bräches Mineral bzw. Gebirge verursachte Zerstö¬ rung des hergestellten Bohrlochs vermieden wird, Die Austauschbarkeit des letzten Abschnitts des gesamten als Bohrer bzw. als Anker ausgebildeten Gestänges gewährleistet darüber hinaus unter Ein¬ sparung von Injektionsmaterial ein vollständiges und sicheres Abdichten des betreffenden Bohrlochs.

Ein Auführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden nä¬ her erläutert.

Es zeigen:

Figur. 1 - eine schematisierte Wiedergabe eines Ausführungsbeispieles eines Injektions¬ bohrankers, wie er erfindungsgemäß zum Abbohren eines Bohrlochs ausgebildet ist und

Figur 2 - eine ebenfalls schematisierte und ge¬ schnittene Wiedergabe eines Ausfüh- rungsbeispieles eines Injektionsbohr¬ ankers, wie er zum anschließenden Inji¬ zieren und Ankern ausgebildet ist unter Einbeziehung eines Bohrlochverschlus¬ ses.

Der Injektionsbohranker nach dem Ausführungsbei- spiel, wie in Figur 1 beschrieben, besteht im we¬ sentlichen aus einem Ankerrohr 1, das aus den Ab¬ schnitten 2 und 3 über eine Muffe 7 zusammenge¬ setzt ist. An dem zum Bohrlochtiefsten gerichteten Ende ist der Abschnitt 2 mit einer verlorenen Bohrkrone 4 versehen * und weist darüber hinaus Spül- bzw. Injektionsδffnungen 5 und 6 auf. Die Abschnitte 2 können glattwandig oder zur späteren besseren Haftung auch profiliert ausgebildet sein. Die Muffe 7 ist jeweils mit Innengewinden 8 verse¬ hen und weist zwischen den Enden der Abschnitte 2 und 3 Anschläge 9 auf. Der Abschnitt 3 ist an dem aus dem Bohrlochmund herausragenden Ende mit einem auf das Gewinde 11 aufschraubbaren schematisiert dargestellten Bohradapter 12 versehen. Mit dieser Ausbildung oder unterteilt in weitere Abschnitte wird das Ankerrohr 1 zunächst zur Erstellung eines Bohrlochs verwende .

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines In¬ jektionsbohrankers dargestellt, bei welchem der zunächst zur Erstellung eines Bohrlochs erforder¬ liche Abschnitt 3 gegen einen Abschnitt 13 aus¬ getauscht ist. Der Abschnitt 13 ist an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem Gewinde 20

zur Aufnahme eines I jektionskopfes versehen und weist ein Rückschlagventil 19 auf. Des weiteren ist der Abschnitt 13 mit einem sogenannten Bläh¬ packer 14 zur Bohrlochabdichtung versehen. Der Blähpacker 14 besteht im wesentlichen aus einem Schlauchabschnitt 21, der über Einbände 17, 18 auf dem Abschnitt 13 unverrückbar befestigt ist. Zur Verfüllung des Blähraums des Schlauchabschnitts 21 sind in dem Abschnitt 13 Bohrungen 15 vorgesehen, die über eine Manschette 16 abgedichtet und als Rückschlagventil ausgebildet sind. Am vorderen Ende des Abschnitts 13, und zwar innerhalb der Muffe 7 ist eine Berstscheibe 10 eingelegt, die zwischen einem Anschlag 9 und dem Ende eines Ab¬ schnitts 2 bzw. 13 in ihrer Position arretiert wird. Die bei der Herstellung des Bohrlochs als Spülöffnungen 5, 6 vorgesehenen Öffnungen dienen nunmehr als Injektionsöffnungen.

Beim Einbringen eines Injektionsbohrankers dient zunächst der Innenkanal des Ankerrohres 1 beim Er¬ stellen eines Bohrlochs im Gestein als Spülkanal, um mit Hilfe des Spülmediums das Bohrklein über den Ringraum aus dem Bohrloch abzutransportieren.

Nach dem Einbohren des aus mehreren Abschnitten 2 zusammensetzbaren Ankerrohres 1 wird dieses nur soweit aus dem Bohrloch herausgezogen, daß der letzte Abschnitt 3 aus der Muffenverbindung gelöst und gegen einen Abschnitt 13 ausgetauscht wird, der mit einem Blähpacker 14 und dem Anschluß für einen Injektionskopf ausgerüstet ist.

Bei der Durchführung der Injektion wird zunächst

durch die als Ruckschlagventil dienende Berst¬ scheibe 10 der Blähraum des Blähpackers 14 derart aufgebläht, daß eine dichte, allseitige Anlage an der Bohrlochwandung erzielt wird. Der weiter an¬ steigende Druck der Injektion zerstört die Berst¬ scheibe 10 und es erfolgt die Injektion des Ring¬ raumes bzw. der Klüfte im Gebirge. Nach dem Ab¬ schluß der Injektion wird eine Kalottenplatte auf das aus dem Bohrlochmund herausragende Ende des Ankerrohres aufgeschraubt.

1 Ankerrohr

2 Abschnitt

3 Abschnitt

4 Bohrkrone

5, 6 Spül- bzw. Injektions¬ öffnungen

7 Muffe

8 Innengewinde

9 Anschlag

10 Berstscheibe

11 Gewinde

12 Bohradapter

13 Abschnitt

14 Blähpacker

15 Bohrungen

16 Manschette 17, 18 Einband

19 Rückschlagventil

20 Gewinde

21 Schlauchabschnitt




 
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