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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR SINKING A VERTICAL BOREHOLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/110996
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for sinking a vertical borehole, more particularly a shaft, an extraction borehole in a deposit body, or a foundation borehole in the ground, with at least one excavating tool for excavating material from the bottom of the borehole, with an at least one conveyance means arranged in the active region of the at least one excavating tool for conveying away from the borehole material excavated from the bottom, with a machine frame on which at least two bracing elements are arranged for locking the device in the borehole during boring, with at least one means for vertically raising and lowering the boring device in the borehole and with at least one drive for rotating the excavation tool.

Inventors:
RENNKAMP PATRICK (DE)
SCHWAB TILMANN (DE)
FEISST ALBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/084777
Publication Date:
June 10, 2021
Filing Date:
December 04, 2020
Export Citation:
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Assignee:
HERRENKNECHT AG (DE)
International Classes:
E21D1/06
Foreign References:
EP0741227A21996-11-06
EP0316931A21989-05-24
US10202807B22019-02-12
US20160130942A12016-05-12
KR101762879B12017-07-28
Attorney, Agent or Firm:
WETZEL, Phillip (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Abteufen einer vertikalen Bohrung, insbesondere ein Schacht, eine Gewinnungsbohrung in einem Lagerstättenkörper, oder eine Fundamentbohrung im Boden, mit wenigstens einem Abbauwerkzeug zum Abbau von Material an einer Sohle der Bohrung, mit einem mit wenigstens einem im Wirkbereich des wenigstens einen Abbauwerkzeugs angeordneten Fördermittel zum Abfördern von an der Sohle abgebautem Material aus der Bohrung heraus, mit einem Maschinenrahmen, an dem wenigstens zwei Verspannelemente zum Arretieren der Vorrichtung in der Bohrung während des Bohrens angeordnet sind, mit wenigstens einem Mittel zum vertikalen Anheben und Absenken der Bohrvorrichtung in der Bohrung und mit wenigstens einem Antrieb zur Rotation des Abbauwerkzeugs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Mittel zum vertikalen Anheben und Absenken der Bohrvorrichtung in der Bohrung um ein Litzenhubsystem mit wenigstens einer Hubeinheit mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einer Litze ober einem Litzenbündel pro Hubeinheit, die/das mit dem Maschinenrahmen verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit wenigstens eine Litzenarretierung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Maschinenrahmen wenigstens eine Befestigung pro Litze/ Litzenbündel vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser oder eine Bentonitsuspension gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fördermittel zum Abfördern von an der Sohle abgebautem Material aus der Bohrung heraus eine vertikale Förderleitung aufweist, die sich bevorzugt durch den Maschinenrahmen erstreckt,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung nicht rotiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Förderleitung an wenigstens einer Abgabestelle Druckluft eingebringbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abförderung im reverse circulation Verfahren erfolgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung aus Rohrschüssen aufgebaut ist, so dass die Förderleitung sukzessive verlängerbar bzw. einkürzbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Flanschelement zu verbinden mit einem weiteren Rohrschuss aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Führungselement aufweist, wobei das wenigsten eine Führungselement ein Element eines Antriebstrangs führt, und wobei das Führungselement bevorzugt wenigstens ein Lagerelement aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Führungselement für eine Versorgungsleitung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbauwerkzeug eine Ansaugkammer für gelöstes Gestein aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei vertikal übereinander angeordnete Verspannelemente zum Arretieren der Vorrichtung in der Bohrung vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abbauwerkzeug um ein Schneidrad bevorzugt im Vollschnitt handelt, das besonders bevorzugt aus- und einfahrbare Randschneidwerkzeuge aufweist, und/oder dass besonders bevorzugt Disken oder Meißeln versehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbauwerkzeug gegenüber dem Maschinenrahmen in Abbaurichtung verfahrbar ausgeführt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Vorschubsystem, bevorzugt ein Zylinder, vorgesehen ist, das das Abbauwerkzeug zum Lösen von Gestein an die Sohle der Bohrung andrückt, um den notwendigen Lösedruck zu erzeugen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbauwerkzeug eine Ansaugkammer für gelöstes Gestein aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Antrieb übertage eine Antriebseinheit aufweist, die mit einem Antriebselement des Abbauwerkzeugs verbunden ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung über ein Getriebe, bevorzugt ein Untersetzungsgetriebe, erfolgt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit über wenigstens einen, bevorzugt teleskopierbaren, Antriebsstrang mit dem Antriebselement des Abbauwerkzeugs verbunden ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebstrang aus einzelnen Stangen oder Rohrelementen zusammengesetzt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Stangen oder Rohrelemente über Verbindungselementen wie Gewinde oder Kupplungen, bevorzugt Klauenkupplungen, miteinander lösbar verbunden sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen/Rohrelemente an den Rohrschüssen geführt sind, bevorzugt über Führungselemente, die an den Rohrschüssen vorgesehen sind, besonders bevorzugt in Lagerelementen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stange teleskopierbar ist, um den Bohrhub des Abbauwerkzeugs zu ermöglichen.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb wenigstens eine Getriebeeinheit aufweist, mit dem die notwendige Drehzahl des Abbauwerkzeugs bereitgestellt werden kann.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Antrieb ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb oder eine Kombination davon ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb auf der Maschine angeordnet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb auf der Maschine in einem mit Luft gefüllten Raum angeordnet ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum gegenüber dem mit Flüssigkeit gefüllten Bohrloch ein Überdruck besteht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum nach unten zur Sohle hin eine Öffnung aufweist, aus der Luft aus dem Raum entweichen kann, und die Luft dem Raum mit Überdruck von Übertage zuführbar ist.

Description:
Vorrichtung zum Abteufen einer vertikalen Bohrung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abteufen einer vertikalen Bohrung, insbesondere ein Schacht, eine Gewinnungsbohrung in einem Lagerstättenkörper, oder eine Fundamentbohrung im Boden.

Beim Erstellen von vertikalen Bohrungen im Boden sind grundwasserführenden Schichten problematisch. Um das Wasser aus der Bohrung zu halten, um trocken bohren zu können, muss beispielsweise entweder das Gebirge gefroren werden, oder der Grundwasserspiegel muss abgesenkt werden. Ist dieses nicht möglich, muss unterWasser gebohrt werden, was dazu führt, dass die Bohrungen nicht begehbar sind. Dieses ist insbesondere bei größeren Durchmessern und großen Bohrungslängen problematisch.

Soll beispielsweise in einer Lagerstätte gebohrt werden, fördert die Bohrvorrichtung nach Möglichkeit direkt das Wertmineral enthaltene Gestein. Dabei kann einem Bohrmuster gefolgt werden, sodass dann die erstellten Bohrungen anschließend wieder verfällt werden, um einen möglichst geringen Verlust des Lagerstättenkörpers zu erreichen.

Um dieses Verfahren durchzuführen wird an der Oberfläche ein Fördermöglichkeiten zum vertikalen Bewegen der Bohrvorrichtung am Bohrloch bereitgestellt. Weiterhin ist hierbei unter anderem aus dem Stand der Technik bekannt, dass ein Topdrive vorgesehen wird, der den Bohrkopf selber über ein Gestänge antreibt. Der gelöste Boden wird dann beispielsweise mittels Lufthebeverfahrens zusammen mit der im Bohrloch befindlichen Flüssigkeit nach Übertage durch das Antriebsgestänge transportiert und entsprechend aufbereitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der vertikale Bohrungen auch unter Wasser mit großen Durchmessern ohne Bedienpersonal durchgeführt werden können. Bei den Bohrungen kann es sich um Schächte, Gewinnungsbohrungen in Lagerstätten oder Fundamentbohrungen handeln. Die Durchmesser betragen hierbei mehr als 4 m. Aspekte, die hierbei berücksichtigt werden müssen, sind das vertikale Bewegen der Bohrvorrichtung in der Bohrung, der Antrieb des Bohrwerkzeugs, die Förderung des gelösten Bodens und die Verbindung zu über Tage zwischen Bohrwerkzeug und den an der Oberfläche befindlichen Installationen.

Erfindungsgemäß sieht die Erfindung hierbei eine Bohrvorrichtung gemäß der Lösung des Patentanspruchs 1 vor. Weitere Ausführungen dazu sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Dabei ist vorgesehen eine Vorrichtung zum Abteufen einer vertikalen Bohrung, insbesondere ein Schacht, eine Gewinnungsbohrung in einem Lagerstättenkörper, oder eine Fundamentbohrung im Boden, mit wenigstens einem Abbauwerkzeug zum Abbau von Material an einer Sohle der Bohrung, mit einem mit wenigstens einem im Wirkbereich des wenigstens einen Abbauwerkzeugs angeordneten Fördermittel zum Abfördern von an der Sohle abgebautem Material aus der Bohrung heraus, mit einem Maschinenrahmen, an dem wenigstens zwei Verspannelemente zum Arretieren der Vorrichtung in der Bohrung während des Bohrens angeordnet sind, mit wenigstens einem Mittel zum vertikalen Anheben und Absenken der Bohrvorrichtung in der Bohrung und mit wenigstens einem Antrieb zur Rotation des Abbauwerkzeugs.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Mittel zum vertikalen Anheben und Absenken der Bohrvorrichtung in der Bohrung um ein Litzenhubsystem mit wenigstens einer Hubeinheit mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einer Litze ober einem Litzenbündel pro Hubeinheit, die/das mit dem Maschinenrahmen verbunden ist. Dabei ist vorteilhaft, dass die Hubeinheit wenigstens eine Litzenarretierung aufweist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass am Maschinenrahmen wenigstens eine Befestigung pro Litze/ Litzenbündel vorgesehen ist. Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise eine Möglichkeit geschaffen, die keinen Förderturm und kostenintensive Winden erfordert. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bohrung mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser oder eine Bentonitsuspension gefüllt ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Fördermittel zum Abfördern von an der Sohle abgebautem Material aus der Bohrung heraus eine vertikale Förderleitung aufweist, die sich bevorzugt durch den Maschinenrahmen erstreckt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Förderleitung nicht rotiert. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass in die Förderleitung an wenigstens einer Abgabestelle Druckluft eingebringbar ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Abförderung im reverse circulation Verfahren erfolgt. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Förderung möglich.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Förderleitung aus Rohrschüssen aufgebaut ist, so dass die Förderleitung sukzessive verlängerbar bzw. einkürzbar ist. Dabei ist vorteilhaft, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Flanschelement zu verbinden mit einem weiteren Rohrschuss aufweist. Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Führungselement aufweist, wobei das wenigsten eine Führungselement ein Element eines Antriebstrangs führt, und wobei das Führungselement bevorzugt wenigstens ein Lagerelement aufweist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Rohrschuss wenigstens ein Führungselement für eine Versorgungsleitung aufweist. Hier durch wird es möglich, eine Förderung des gelösten Bodens zu ermöglichen, ohne dass die Förderleitung rotiert und/oder zur Übertragung von Kräften dienen muss.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei vertikal übereinander angeordnete Verspannelemente zum Arretieren der Vorrichtung in der Bohrung vorgesehen sind. Hierdurch kann ein optimales Verspannen zum Lastabtrag erfolgen. Weiterhin ist es mit den oberen und/oder unteren Verspannelementen auch möglich eine Führung in der Bohrung zu bewirken. Auch ein Steuern ist über die Verspannelemente der Bohrvorrichtung möglich. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Verspannelemente als Anschlag für Vorschubelemente/Vorschubzylinder für das Abbauwerkzeug fungieren.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Abbauwerkzeug um ein Schneidrad, bevorzugt im Vollschnitt, handelt, das besonders bevorzugt aus- und einfahrbare Randschneidwerkzeuge aufweist, und/oder dass besonders bevorzugt Disken oder Meißeln versehen ist.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Abbauwerkzeug gegenüber dem Maschinenrahmen in Abbaurichtung verfahrbar ausgeführt ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Vorschubsystem, bevorzugt ein Zylinder, vorgesehen ist, das das Abbauwerkzeug zum Lösen von Gestein an die Sohle der Bohrung andrückt, um den notwendigen Lösedruck zu erzeugen. Bevorzugt greift das Vorschubsystem an wenigstens einem der Verspannelemente an.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Abbauwerkzeug eine Ansaugkammer für gelöstes Gestein aufweist. Hierdurch kann eine sichere und einfache Ansaugung des Bohrkleins/gelösten Bodens erfolgen.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Antrieb übertage eine Antriebseinheit aufweist, die mit einem Antriebselement des Abbauwerkzeugs verbunden ist. Dieses ist vorteilhaft, weil eine einfache Kraftübertragung auf das Abbauwerkzeug erfolgen kann. Dabei ist vorteilhaft, dass die Verbindung über ein Getriebe, bevorzugt ein Untersetzungsgetriebe, erfolgt. Vorteilhafter Weise ist am Bohrkopf ein Zentralzahnrad vorgesehen, das mit dem Getriebe verbunden ist. Vorteilhafter Weise ist diese Getriebeanordnung in Öl gelagert und weist einen Druckausgleichsmechanismus auf.

Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass die Antriebseinheit über wenigstens einen, bevorzugt teleskopierbaren, Antriebsstrang mit dem Antriebselement des Abbauwerkzeugs verbunden ist.

Dabei ist vorteilhaft, dass der Antriebstrang aus einzelnen Stangen oder Rohrelementen zusammengesetzt ist.

Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass die einzelnen Stangen oder Rohrelemente über Verbindungselementen wie Gewinde oder Kupplungen, bevorzugt Klauenkupplungen, miteinander lösbar verbunden sind.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Stangen/Rohrelemente an den Rohrschüssen geführt sind, bevorzugt über Führungselemente, die an den Rohrschüssen vorgesehen sind, besonders bevorzugt in Lagerelementen.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Stange teleskopierbar ist, um den Bohrhub des Abbauwerkzeugs zu ermöglichen.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Antrieb wenigstens eine Getriebeeinheit aufweist, mit dem die notwendige Drehzahl des Abbauwerkzeugs bereitgestellt werden kann. Eine weitere alternative Lehre der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Antrieb ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb oder eine Kombination davon ist.

Dabei ist vorteilhaft, dass der Antrieb auf der Maschine angeordnet ist.

Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass der Antrieb auf der Maschine in einem mit Luft gefüllten Raum angeordnet ist.

Bevorzugt ist dabei, dass in dem Raum gegenüber dem mit Flüssigkeit gefüllten Bohrloch ein Überdruck besteht.

Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass der Raum nach unten zur Sohle hin eine Öffnung aufweist, aus der Luft aus dem Raum entweichen kann, und die Luft dem Raum mit Überdruck von Übertage zuführbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 eine analoge Ansicht zu Figur 1 mit Ergänzungen, Figur 3 eine räumliche schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bohrteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 4a-4c eine räumliche schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bohrteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 5 ein erste vergrößerte Ausschnittansicht zu Figur 1, Figur 6 ein zweite vergrößerte Ausschnittansicht zu Figur 1 , Figur 7a eine räumliche schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rohrschusses, Figur 7b eine vergrößerte Ausschnittansicht zu Figur 7, Figur 8a - 8c eine schematische Ansicht einer Bohrsequenz zur erfindungsgemäßen

Vorrichtung, und

Figur 9a - 9f eine schematische Ansicht einer Startsequenz zur erfindungsgemäßen

Vorrichtung, und

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 10. Die Bohrvorrichtung 10 ist in und an einem Bohrloch 100 angeordnet, dass mit eine Flüssigkeit 110, beispielsweise Wasser odereiner Bentonitsuspension, gefüllt ist. Das Bohrloch 100 weist an seiner Oberseite eine Öffnung 120 auf, die mit einer Abdeckung 24 im Betriebsfall abgedeckt ist. Um die Öffnung 120 herum ist ein Fundament 34 vorgesehen. Auf dem Fundament 34, das zur Einleitung von Kräften in den Boden 130 vorgesehen ist, sind ist ein Litzenhubsystem 11 vorgesehen. Die letzten Hubsysteme 11 umfasst eine Winde 11A und einen Hubzylinderanordnung 11 B. Weiterhin umfasst das Litzenhubsystem 11 eine Litze bzw. eine Litzenanordnung 16. Die Litzen 16 sind dabei über Anschläge 16A mit einem Maschinenrahmen 13 der Bohrvorrichtung 10 verbunden. Der Maschinenrahmen 13 ist mit einem unteren Verspannelement 14 und einem oberen Verspannelement 15 versehen. Die Verspannelemente 14,15 weisen jeweils wenigstens einen Vorschubzylinder 18A auf, um die beweglichen Teile 14A, 15A der Verspannelemente 14, 15 gegen die Bohrlochwand 140 zu bewegen, von dieser zu lösen, und diese gegen die Bohrlochwand 140 zu verspannen.

Die Verspannelemente 14, 15 weisen dabei eine Mehrzahl von beweglichen Elementen 14A, 15A auf, die umlaufend um den Maschinenrahmen 13 angeordnet sind. Die beweglichen Elemente 14A, 15A sind dabei über die Vorschubzylinder 18A zwischen einer eingefahrenen Position und einer verspannten Position bewegbar.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 10 ein Schneidrad 21 auf, dass mit einzelnen Bohrwerkzeugen 21A, wie beispielsweise Disken oder Meißel, bestückt ist. Weiterhin weist der Schneidrad 21 aus- und einfahrbare Randschneidwerkzeuge 22 auf, um beispielsweise die Bohrlochwand 41 genau zu profilieren bzw. gegebenenfalls eine Richtungsänderung oder einen Unterschnitt bewirken zu können. Weiterhin ist das Schneidrad 21 mit einem Ansaugkasten 20 zur Aufnahme von gelöstem Boden/Bohrklein 160 versehen.

Unter Boden wird in dieser Offenbarung jegliche Form von Locker- oder Festgestein bzw. Wertmineral einer Lagerstätte verstanden. Bohrklein und gelöster Boden werden synonym verwendet.

Der Ansaugkasten 20 ist Bestandteil des Fördermittels der Bohrvorrichtung 10.

Das Schneidrad 21 ist drehbar und über einer Teleskopanordnung 17 vor- und zurückbewegbar gegenüber dem Maschinenrahmen 13 angeordnet. Weiterhin kann das Schneidrad 21 durch einen Hauptantrieb 12, der in der dargestellten Ausführungsform über Tage in einer Topbox 29 angeordnet ist, angetrieben und dadurch in Rotation versetzt werden.

Alternativ kann auch der Antrieb beispielsweise hydraulisch oder elektrisch im Bohrloch 100 beispielsweise fest am Maschinenrahmen 13 vorgesehen sein. Hierfür kann ein Maschinenrahmen 13 ein nicht dargestellter umschlossener Raum vorgesehen sein, in dem der elektrische und/oder der hydraulische Antrieb vorgesehen sind und der aus diesem heraus mit dem Schneidrad 21 verbunden ist, um dieses in Rotation zu versetzen.

In einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist dieser Raum nach unten offen ausgeführt und wird über Druckluft flüssigkeitsfrei hinsichtlich Wasser/Bentonitsuspension 110 gehalten. Hierdurch können aufwändige Dichtungen für den Antriebsstrang gegenüber dem Gehäuse des Raums entfallen.

Weiterhin ist am Schneidrad 21 ein Zentralantrieb 19, auch bezeichnet als Bullgear bzw. umlaufend Zentralzahnrad angeordnet. Dieses ist in Figur 5 dargestellt und wird anschließend näher erläutert.

Die Teleskopanordnung 17 ist mit einem Vorschubzylinder 18 verbunden, der hier beispielsweise diagonal angeordnet ist und mit seinem anderen Ende am beweglichen Element 14A der unteren Verspannelemente 14 vorgesehen. Nach dem Verspannen der unteren Verspannelemente 14 und der oberen Verspannelemente 15 kann über die Vorschubzylinder 18 das Schneidrad 21 gegen die Sohle 150 des Bohrlochs 100 gepresst werden, sodass hierdurch ein hinreichender Anpressdruck an der Sohle 150 entsteht, dass die Disken 21A des Schneidrads 21 den anstehenden Boden/das anstehende Gestein lösen. Der Zentralantrieb 19 weist eine Druckausgleichseinrichtung 23 auf, die in Figur 6 dargestellt ist und nachfolgend erläutert wird.

Das Fördermittel der Bohrvorrichtung 10 umfasst eine Förderleistung 25, die aus einzelnen Rohrschüssen 40 gebildet ist, die über Flansche 44 miteinander verbunden sind. Die Förderleistung 25 ist hier als eine zentrale Leitung ausgeführt, die keine Rotationskräfte überträgt. Weiterhin überträgt die Förderleistung 25 auch keine Hubkräfte in Bezug auf die Bohrvorrichtung 10. Das Bohrklein 160 wird zusammen mit der im Bohrloch 100 befindlichen Flüssigkeit 110 von der Sohle 150 in den Ansaugkasten 20 in Pfeilrichtung C eingebracht und von dort in die Förderleistung 25 gesaugt. Die Förderung selbst in der Förderleistung 25 erfolgt durch eine Druckluftzufuhr in Pfeilrichtung E, die über eine Druckluftleitung 37 als Bestandteil der Versorgungsleitungen 26 im oberen Teil in die Förderleistung 25 eingebracht wird, wodurch die Dichte der Flüssigkeit 110 reduziert wird, sodass eine Bewegung in der Förderleitung 25 nach oben erfolgt. Dadurch wird das Gemisch aus Bohrklein 160 und Flüssigkeit 110 in der Förderleistung 25 in Pfeilrichtung D aus dem Bohrloch herausgefordert. Hierdurch wird eine Ansaugung in den an Saugkasten 20 in Pfeilrichtung C bewirkt. Am oberen Ende der Förderleistung 25 ist ein Umlenkrohr 27 vorgesehen, mit dem das geförderte Gemisch der Aufbereitung 32 über eine Rohrleitung 35 zugeführt wird. In der Aufbereitung 32 wird das Bohrklein 160 von der Flüssigkeit 110 getrennt. Die Flüssigkeit 110 (Wasser oder Bento mit Suspension) wird dann in Pfeilrichtung A über eine Zuleitung 36 dem Bohrloch 100 wieder zugeführt.

Hier bevorzugt ist das Umlenkrohr 27 Bestandteil der Topbox 29.

Die Figuren 3 und 4a bis 4c zeigen unterschiedliche Anordnungen hinsichtlich der Verspannelemente 14, 15 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlichen

Ausführungsformen.

Der Hauptantrieb 12 ist über einen Antriebsstrang 30 mit dem Zentralantrieb 19 des Schneidrads 21 verbunden. Zum Ausgleich des über die Vorschubzylinder 18 und die Teleskopanordnung 17 einbringbaren Vorschubs des Schneidrads 21 gegenüber dem Maschinenrahmen 13 ist eine Teleskopantriebsstange 31 vorgesehen. Der Antriebsstrang 30 selber ist aus Antriebsstangen 41 gebildet, die untereinander über Verbindungselemente 42, hier bevorzugt dargestellt Maulkupplungen, miteinander verbunden sind.

Bevorzugt sind die Antriebsstangen über Führungselemente 43 mit den Rohrschüssen 40 verbunden. Die Führungselemente 43 weisen dabei Buchsen oder Lager 45 auf. Die Führungselemente 43 sind in den Figuren 7A und 7B an den Rohrschüssen 40 dargestellt. Weiterhin sind Führungselemente 46 mit Anschlüssen 47 für die Versorgungsleitungen 26 an den Rohrschüssen 40 vorgesehen.

Figur 5 zeigt den Zentralantrieb 19 im Detail. Ein Verbindungselement 42 des Antriebsstrang 30 greift dabei in ein Getriebe 47, bevorzugt ein Planetengetriebe, ein. Das Planetengetriebe 47 ist mit einem Zahnrad 48 verbunden, dass in ein Zentralzahnrad/Bull Gear 49 eingreift. Das Zentralzahnrad 49 sitzt auf einem Flansch 50, der mit dem Schneidrad 21 fest verbunden ist.

Durch Rotation des Antriebsstrangs 30 mit dem Hauptantrieb 12 wird mit dem Getriebe 47 die notwendige Drehzahl des Zahnrads 48 erzeugt, mit dem dann das Zentralzahnrad 49 gedreht wird, wodurch dann das Schneidrad 21 ebenfalls gedreht wird und die Disken Meißel 21A die Sohle 150 abbauen können. Der Zentralantrieb 19 weist ein Gehäuse 52 auf, in dem sich das Zentralzahnrad 49 und das Zahnrad 48 befinden. Die Hohlräume 53 sind dabei mit Getriebeöl gefüllt. Der Flansch 50 ist gegenüber dem Gehäuse 52 über eine Dichtung 51 abgedichtet.

Zum Druckausgleich ist eine Druckausgleichseinrichtung 23 vorgesehen. Diese umfasst ein Gehäuse 54 das auf der einen Seite eine Öffnung 55 hin zum Bohrloch 100 und auf der anderen Seite eine Öffnung 56 aufweist, die mit dem Hohlraum 53 des Gehäuses 52 verbunden ist. Als Trennung und gleichzeitig zum Druckausgleich ist im Gehäuse 54 ein Zylinder 57 vorgesehen, der im Gehäuse 54 beweglich ausgeführt ist. Hierdurch ist es möglich, die Dichtung 51 so minimal wie möglich auszuführen. Dieses hat Kostenvorteile.

Figur 8A zeigt die Bohrvorrichtung 10 mit eingefahrenem Schneidrad 21 auf einem ersten Niveau 151 der Sohle 150 zu Beginn eines Bohrzyklus.

Figur 8B zeigt das Ende des Bohrzyklus, bei dem die Bohrsohle 150 auf das Niveau 152 abgebohrt wurde durch das Schneidrad 21.

Figur 8C zeigt die Bohrvorrichtung mit eingefahrenem Schneidrad 21 und eingefahrenen Verspannelementen 14, 15, sodass die Bohrvorrichtung 10 über das Litzenhubsystem 16 im Bohrloch 100 vertikal bewegbar ist. Dieser Zustand, der in Figur 8C dargestellt ist, tritt ein, wenn die Bohrvorrichtung 10 aus dem Bohrloch 100 entfernt oder wieder eingebracht wird.

Zum Absenken der Bohrvorrichtung 10 zum Durchführen eines weiteren Bohrzyklus werden die Verspannelemente 14, 15 leicht gelöst und die Litzenhubeinrichtung 11 senkt das Maschinenrohr 13 gegenüber dem Schneidrad 21 ab, sodass die Teleskopanordnung 17 wieder einfährt. Beim Absenken des Maschinenrahmens 13 wird dieser auch durch die Teleskopanordnung 17 geführt.

Dabei kann wenigstens durch die oberen verspannen Elemente 15 eine Führung der Bohrvorrichtung zusätzlich erfolgen. Ist die Teleskopanordnung 17 wieder eingefahren, wird die Bohrvorrichtung 10 durch Ausfahren der beweglichen Elemente 14A, 15A über die Verspannzylinder/Vorschubzylinder 18A wieder gegenüber der Bohrlochwand 140 final verspannt.

Vor dem Verspannen erfolgt eine Überprüfung, ob die Bohrvorrichtung 10 horizontal bzw. in Bohrrichtung ausgerichtet ist. Ist dieses der Fall wird die Verspannung über das Ausfahren der Vorschubzylinder 18 A abgeschlossen. Ist dieses nicht der Fall, müssen die abweichenden Litzen 16 durch Neuausrichtung der Hubzylinder 11 B des Hublitzensystems 11 weiter ein- oder ausgefahren werden, bis die gewünschte Ausrichtung erreicht ist.

Die Figuren 9A bis 9F zeigen den Einbauzyklus der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung 10.

Zu Beginn wird das Bohrloch 100 beispielsweise mittels eines Baggers vorbereitet und das Fundament 34 wird angebracht. Auf dem Fundament 34 wird ein Auffahrrahmen 33 errichtet. In diesem Auffahrrahmen 33 und dem Bohrloch 100 wird die fertig montierte Bohrvorrichtung 10 eingebracht und mit Wasser/Bentonitsuspension 110 gefüllt.

Die Bohrvorrichtung 10 kann durch das eigene Gewicht durch Betätigung des Schneidrads 21 in den Boden eingefahren werden. (Figur 9B).

Anschließend wird der Auffahrrahmen 33 entfernt und das Hublitzensystem 11 installiert (Figur 9c). Zu diesem Zeitpunkt ist die Bohrvorrichtung 10 vollständig installiert und kann die Bohrung durchführen.

Figuren 9D bis 9F zeigen die Situation, dass die Bohrvorrichtung 10 soweit abgebohrt ist, dass die Förderleistung 25 und der Antriebsstrang 30 verlängert werden müssen.

Dafür wird mit einem Portalkran 28 die Topbox 29 entfernt und es wird ein neuer Rohrschuss 40 montiert. Dieser wird über die Flansche 44 mit dem bereits darunter befindlichen Rohrschuss 40 verbunden. Weiterhin greifen die Verbindungselemente 42 der einzelnen Antriebsstangen 41 ineinander.

Ist die Montage des nächsten Rohrschusses 40 abgeschlossen, wird wieder die Topbox 29 (Figur 9F) montiert. Anschließend kann das Bohren fortgesetzt werden.