DE4142733C2 - Bohrverfahren und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bohrverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens.

Zur Bewältigung der verschiedensten Bohraufgaben unter Berücksichtigung der verschiedenen Bodenbeschaffenheiten, welche nicht nur von Ort zu Ort variieren können, sondern sich oft von der Oberfläche bis zum Baugrund ändern, sind bereits verschiedene Bohrverfahren sowie Bohreinrichtungen bekannt geworden. Insbesondere haben sich die hydraulisch betriebenen Schlagbohrwerke bewährt, welche ein Schlagrohr aufweisen, das am einen Ende einen Schlagbohrkranz trägt und mit Hilfe eines hydraulischen Drehschlagwerkes betrieben wird. Das Schlagrohr wird in einen Halter eingeschraubt, welcher mit dem Drehschlagwerk in Verbindung steht, wobei dafür Sorge getragen werden muß, daß beim Bohren unter der Dreh- und Schlageinwirkung das Drehrohr in der Verschraubung nicht gelöst oder gelockert wird.

Aus der DE-AS 12 98 066 ist ferner eine Vorrichtung zum Überlagerungsbohren von Löchern in mit lockerem Erdreich oder Geröll bedecktem Gestein bekannt geworden, welche ein Außenbohrgestänge mit Außenbohrkrone und ein Innenbohrgestänge mit Innenbohrkrone aufweist und bei welcher die Außen- und Innenbohrgestänge mit einem an ein Bohr- und/oder Schlagwerk zu kuppelnden Spülkopf verbunden sind. Dabei ist nahe der Innenbohrkrone ein Tieflochhammer vorgesehen, der ein Teilstück des Innenbohrgestänges bildet.

Außerdem ist aus der DT 19 09 931 B2 eine Vorrichtung zum Überlagerungsbohren bekannt georden, die ein Innenbohrgestänge mit Innenbohrkrone und ein Außenbohrgestänge mit Ringbohrkrone aufweist, welche drehschlagend beaufschlagt sind. Für das Innen- und das Außenbohrgestänge ist jeweils ein eigener Drehschlagantrieb mit Drehwerk und Schlagwerk vorgesehen, der unabhängig von dem anderen Antrieb steuerbar ist.

Ferner haben sich die pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Schlaghämmer, die sog. Imlochhämmer, ebenfalls vorzüglich bewährt. Diese weisen wiederum ein Rohr auf, in welchem am einen Ende der Hammer mit Meißel angeordnet ist. Das Rohr muß bei diesen Geräten keine Schlagkräfte und Drehmomente übertragen und wird deshalb mit normalem Rechtsgewinde in einem Halter verschraubt. Eine Schlag- und Drehwirkung wird unmittelbar im Imlochhammer pneumatisch oder hydraulisch erzeugt und auf den mit dem Hammer zusammengebauten Meißel ausgeübt.

Es wäre sehr oft erwünscht bei entsprechenden geologischen Verhältnissen mit einem pneumatischen, sich im Bohrloch befindlichen Imlochhammer und mit einem hydraulisch oder pneumatisch von der Oberfläche aus betätigten Schlagbohrwerk simultan zu arbeiten. Dies ist bei der Verwendung der gleichen Installation, d. h. durch die Anordnung des Imlochhammers im Schlagrohr des Schlagbohrwerkes nicht möglich, da die auf den Schlagbohrer gerichteten Schläge des Schlagbohrwerkes auch auf den Imlochhammer einwirken und diesen beschädigen und darüber hinaus unter ungünstigen Bedingungen die Erschütterungen ein Lösen des Rohrgewindes bewirken könnten.

Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht jetzt darin, ein Bohrverfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, welches bzw. welche ein simultanes Arbeiten mit einem Imlochhammer und einem Schlagbohrwerk unter Verwendung der gleichen Installation erlaubt. Dabei sollte weder der Imlochhammer durch die auf das Schlagbohrwerk gerichteten Schläge beschädigt, noch das den Imlochhammer aufnehmende Rohr von seiner Verschraubung gelöst oder gelockert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgeschlagen.

Besonders vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens und der Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung dargestellt, welche auch zur Erläuterung des Verfahrens dient.

Es zeigen:

Fig. 1 eine rein schematische Darstellung der Ein­ richtung im vertikalen Axialschnitt und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Halter in einer gegenüber Fig. 1 vergrößerten Dar­ stellung.

Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird mit einem ersten Gerät und zwar mit dem Imlochhammer vorgebohrt und im gleichen Arbeitsgang und durch die gleiche Installation simultan ein mit dem ersten Gerät in Verbindung stehendes zweites Gerät eingesetzt, wobei das erste Gerät gegenüber den auftretenden, auf das zweite Gerät zu wirken bestimm­ ten Bohrschlägen, Drehmomenten und Vibrationen, schlag­ dämpfend isoliert wird, so daß die genannten Einwirkungen elastisch aufgefangen, absorbiert oder wenigstens gedämpft werden. Die genannten Bohrschläge und Drehmomente wirken somit praktisch ausschließlich auf das zweite Gerät, das von einem hydraulischen Drehschlagwerk betrieben wird.

Zur Illustration wird zunächst auf die Fig. 1 verwiesen, welche eine schematische Darstellung einer zweckmäßigen Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens zeigt.

Ein hydraulisches Drehschlagwerk ist mit 1 bezeichnet. Dies ist bekannt und wird vielfach in Bohrinstallationen verwendet. Mit dem Drehschlagwerk ist ein Halter 2 verbun­ den, welcher Anschlüsse für ein Drehschlagbohrwerkzeug mit äuße­ rem Schlagrohr 3 und Bohrkrone 4 sowie Anschlüsse für ein inneres Rohr 5 aufweist. Dieses ist an seinem in das Bohrloch ein­ zuführenden Ende mit einem pneumatisch oder hydraulisch antreibbaren Bohrhammer 6 ausgerüstet. Die nähere Ausbil­ dung des Halters 2 wird an Hand der Fig. 2 anschließend erläutert. Der Bohrhammer 6 ist als Imlochhammer mit Meißel 7 ausgebildet, welcher etwas aus dem Schlagrohr 3 her­ ausragt, das das innere Rohr 5 umgibt, wie dies aus der Fig. 1 deutlich erkennbar ist.

Die Befestigung des inneren Rohres 5 im Halter 2 erfolgt mit Hilfe eines Dämpfungselementes 8, welches die vom Drehschlagwerk 1 ausgeübten Schläge, Vibrationen und das Drehmoment so absorbiert oder wenigstens erheblich dämpft, daß diese auf das innere Rohr 5 und somit auf den Bohr­ hammer 6 nicht mehr einwirken. Das äußere Schlagrohr 3 dagegen überträgt die Schläge und das Drehmoment auf die Bohrkrone 4.

Eine pneumatische Leitung 9 führt von außen durch den Halter 2 und durch das innere Rohr 5 zum Bohrhammer 6 und treibt diesen an. Die aus dem Meißel 7 austretende Luft dient anschließend zur Spülung des Bohrgutes aus dem Bohrloch, welches dann durch den ringförmigen Hohlraum 10 in den Halter 2 zurückgeführt und entfernt wird.

In der Fig. 2 ist der Halter 2 mit den wichtigsten Kon­ struktionsmerkmalen und Einzelheiten vergrößert darge­ stellt. Der Halter 2 weist ein rohrförmiges Gehäuse 11 auf, welches an einem Ende mit einer aus dem Gehäuse ragenden Hülse 12 versehen ist, die ein Innengewinde 13 zum Befestigen des äußeren Schlagrohres 3 besitzt. Das andere Hülsenende weist einen Flansch 14 auf, der an der zugekehrten Stirnfläche des Gehäuses 11 mittels Schrauben 15 festgemacht ist. Mit 16 sind zwei Ausnehmungen im Gehäuse 11 bezeichnet. Im Innern des Gehäuses 11 ist ein zweiteiliger Nippel mit den beiden Teilen 17 und 18 gleich­ achsig angeordnet, wobei der erste Nippel 17 mit einem Kopfteil 19 verschraubt ist, der seinerseits mit seinem Flansch 20 am offenen Ende des Gehäuses 11 in dieses ein­ geschraubt ist. Der Kopfteil 19 ist mit einer Anschluß­ muffe 27 für ein Drehschlagwerk ausgerüstet.

Zwischen den beiden Nippeln 17 und 18 ist ein Dämp­ fungselement 21 (in der Fig. 1 mit 8 bezeichnet) einge­ spannt. Dieses kann aus einem elastischen Material bestehen und ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein.

Wesentlich sind die hervorragenden Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselementes 21, welches die von einem Dreh­ schlagwerk erzeugten Schläge, Vibrationen und Drehmomente absorbiert und größtenteils vernichtet.

Anstelle einer elastischen Scheibe kann auch ein hydrauli­ sches oder pneumatisches Dämpfungsorgan vorhanden sein, welches z. B. wie ein Stoßdämpfer ausgebildet sein kann. Bei der Verwendung eines entsprechenden Dämpfungszylinders können sehr starke Schlagkräfte gedämpft und absorbiert werden. Durch die Einstellung der Dämpfwirkung kann eine einfache Anpassung der Einrichtung an die momentanen Erfordernisse vorgenommen werden.

Das an und für sich bekannte Drehschlagwerk, welches in der Fig. 1 mit 1 bezeichnet ist, wird mit dem Kopfteil 19 verbunden, wobei die erzeugten Schläge durch den Flansch 20 sowohl auf das Gehäuse 11 als auch auf den Flansch des Nippels 17 übertragen werden. Das Gehäuse 11 steht mittels der Hülse 12 mit dem Schlagrohr 3 in Verbindung, welches unter Wirkung der Schläge mit Hilfe der Krone 4 Bohrarbeit leistet.

Der durch die Dämpfungselemente 21 schlag-isolierte Nippel 18 steht mit einer Doppelmuffe 22 in Verbindung, die einen Anschluß 23 für das Innenrohr 5 besitzt. Letzteres trägt an seinem abgekehrten Ende den Bohrhammer 5 mit Meißel 7. Der Bohrhammer arbeitet pneumatisch, wobei Druckluft durch eine Leitung (nicht gezeigt) zugeführt wird, die durch einen Anschluß 24 und weiter durch Bohrungen 25 und 26 in den Nippel 17 und durch eine nicht dargestellte zentrale Bohrung des Dämpfungselementes durch den Nippel 18 weiter in das innere Rohr 5 geführt wird.

In dieser Weise wird ein sehr rationelles Arbeiten ermög­ licht, bei welchem das Wechseln der Arbeitsgeräte vermie­ den werden kann. Die vorgeschlagene Dämpfung bewirkt, daß der Schlag des hydraulischen Drehschlagwerkes 1 sozusagen ausschließlich auf das äußere Schlagrohr 3 gerichtet wird und der Bohrhammer 6 im inneren Rohr 5 keinerlei Schaden erleidet. Auch ein Lösen der Verschraubung des inneren Rohres 5 ist ausgeschlossen, da die Vibrationen und die Drehbewegungen des hydraulischen Drehschlagwerkes 1 durch die Dämpfungselemente 21 absorbiert werden. Es wird ein simultanes Arbeiten mit beiden Geräten ermög­ licht, indem mit dem pneumatisch betriebenen Imlochhammer vorgebohrt und im selben Arbeitsgang das mit dem Imloch­ hammer gekoppelte Schlagbohrgerät das Bohrloch kontinuier­ lich und simultan vergrößert.

Es ist auch möglich das äußere Schlagrohr 3 und/oder das innere Rohr 5 aus mehreren Teilrohren zusammenzuschrauben, wobei die üblichen Rechts- oder Linksgewinde gebraucht werden können. Unter allen Umständen werden auch mehrtei­ lige Innenrohre von Schlägen und Vibrationen verschont, so daß eine Lösung oder Lockerung der Schraubverbindungen nicht zu befürchten ist.

Claims (6)

1. Bohrverfahren mit einem direkt im Bohrloch betriebenen Schlagbohrgerät und mit einem von der Oberfläche aus betriebenen Drehschlagbohrgerät, welche in einer gemeinsamen Halterung Aufnahme finden und zum gleichzeitigen Einsatz bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Drehschlagbohrgerät ausgeübten Bohrschläge, Vibrationen und Drehmomente vor ihrer Einwirkung auf das Schlagbohrgerät erfaßt, elastischh gedämpft und absorbiert werden.

2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem an einem Innenrohr (5) befestigten Bohrhammer (6) mit Meißel (7) sowie mit einem das Innenrohr (5) umgebenden Außenrohr (3) mit Bohrkrone (4), dadurch gekennzeichnet, daß das die Bohrkrone (4) tragende Innenrohr (5) unter Zwischenschaltung eines Dämpfungselements (8) in einem an ein Drehschlagwerk (1) angeschlossenen gemeinsamen Halter (2) befestigt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Halter (2) einen Anschluß (12, 13) für das Außenrohr (3) und einen gleichachsig angeordneten und gleichgerichteten Innenanschluß (23) für das Innenrohr (5) sowie einem entgegengesetzt gerichteten Anschluß (27) für das hydraulische Drehschlagwerk (1) aufweist, wobei der Innenanschluß (23) mit einem zweiteiligen Nippel (17, 18) verbunden ist, der ein Schlagdämpfungsorgan (21) zur Absorption der durch Vermittlung des Innenanschlusses (23) auf das Innenrohr (5) gerichteten Schläge enthält während die gleichen Schläge in Richtung des Halterohranschlusses (13) ungedämpft auf das Außenrohr (3) zur Wirkung kommt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des zweiteiligen Nippels (17, 18) an ihren einander zugekehrten Enden mit korrespondierenden Flanschen versehen sind, zwischen welchen das Schlagdämpfungsorgan (21) eingespannt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiteilige Nippel im hülsenförmigen Gehäuse (11) des gemeinsamen Halters (2) untergebracht ist, welcher Halter (2) mit dem Drehschlagwerk (1) in direkter Verbindung steht.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagdämpfungsorgan (21) als hydraulisch oder pneumatisch betriebener Dämpfer ausgebildet ist.