DE4205152A1

DE4205152A1 - Expansible seal for bore-hole - used for sealant injection into fractured rock e.g. in coal mine

Info

Publication number: DE4205152A1
Application number: DE19924205152
Authority: DE
Inventors: Ernst Risse
Original assignee: Risse L GmbH
Current assignee: Risse L GmbH
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-08-26

Abstract

The seal for boreholes, used esp. in mining for consolidating fractured rock by filling with pressurised sealant, has inlet and outlet heads, which are spaced apart and connected by a connection tube, and an expansible body which is located between the heads and which is internally pressurised via an overflow opening in the connection tube, the inlet head having a non-return valve and the outlet head having an overpressure valve responding to a higher pressure. The expansible body (4) is surrounded by a casing (5) which restricts expansion of the body and which has a diameter greater than that of the borehole (11). USE/ADVANTAGE - The appts. is useful in coal mines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver schließen von Bohrlöchern, insbesondere von Bohr löchern im untertägigen Bergbau, die zur Verfesti gung gerissenen Gesteins mittels druckbeaufschlag ter Verfestigungsmittel zu verfüllen sind, mit einem Ein- und Auslaufkopf, die durch ein Verbin dungsrohr abstandsweise miteinander verbunden sind und zwischen denen ein dehnbarer Schwellkörper angeordnet ist, dessen Innenraum über eine in dem Verbindungsrohr befindliche Überströmöffnung beauf schlagbar ist, wobei der Einlaufkopf ein Rück schlagventil und der Auslaufkopf ein, bei hoherem Druck ansprechendes Überdruckventil aufweist.The invention relates to a device for ver closing boreholes, especially boreholes holes in underground mining leading to the Verfesti cracked rock using pressure hardening agent to be filled with an inlet and outlet head, which is connected by a connector extension pipe are spaced together and between them a stretchy erectile tissue is arranged, the interior of which in a Connection pipe located overflow opening is beatable, with the inlet head a back impact valve and the discharge head, at higher Has pressure-responsive pressure relief valve.

Im Steinkohlenbergbau ist es üblich, im Bedarfsfall rissiges Gebirge durch Injizieren von druckbeauf schlagten Verfestigungsmitteln zu verfestigen bzw. zu verkleben. Zu diesem Zweck werden Bohrlöcher in das Gebirge eingebracht, durch die das Verfesti gungsmittel mittels entsprechender Maschinen einge preßt wird, so daß es tief in die im Gebirge vor handenen Spalten und Risse eindringt. Die Eindring tiefe des Verfestigungsmittels ist dabei abhängig vom Pumpendruck der Verfüllmaschinen, der sich allerdings nur aufbauen kann, wenn der Rückfluß aus dem Bohrloch durch einen geeigneten Bohrlochver schluß unterbunden wird. Ein für diesen Zweck ge eigneter Bohrlochverschluß ist beispielsweise aus der DE-OS 30 14 834 bekannt.It is common in hard coal mining, if necessary cracked mountains by injecting pressure proposed solidifying agents or to glue. For this purpose, boreholes are drilled in brought in the mountains through which the Verfesti means using appropriate machines is pressed so that it goes deep into the mountains existing gaps and cracks penetrates. The intrusion depth of the hardening agent is dependent from the pump pressure of the filling machines however, can only build up when the reflux out the borehole through a suitable borehole ver is prevented in the end. A ge for this purpose suitable hole closure is, for example, from DE-OS 30 14 834 known.

Bei diesem vorbekannten Bohrlochverschluß hat das stromabgelegene Auslaß-Überdruckventil eine größere Schließkraft als das Einlaß-Rückschlagventil, wo durch erreicht wird, daß das unter Druck einge brachte Verfestigungsmittel zunächst den Schwell körper aufbläht, bevor das Auslaß-Überdruckventil öffnet.With this well-known borehole closure that has downstream outlet pressure relief valve a larger one Closing force than the inlet check valve where is achieved by that under pressure consolidation agent first brought the swell body inflates before the outlet pressure relief valve opens.

Wenn dieser Bohrlochverschluß in ein Bohrloch mit passendem Durchmesser eingesetzt und druckbeauf schlagt wird, legt sich der Mantel des Schwellkör pers an die Bohrlochwandung an und dichtet hier durch das Bohrloch gegen zurückfließendes Verfesti gungsmittel ab, so daß das Bohrloch bzw. die Risse und Gesteinsspalten anschließend mit sehr hohem Druck verfüllt werden kann. Nach Abschluß des Verfüllungsvorganges wird das zur Zufuhr des Ver festigungsmittels dienende Beschickungsrohr entfernt und der Bohrlochverschluß verbleibt in dem Bohr loch.If this borehole closure into a borehole with suitable diameter used and pressurized is struck, the coat of the erectile tissue lies down pers to the borehole wall and seals here through the borehole against reflowing solidification agent, so that the borehole or the cracks and rock fissures subsequently with a very high Pressure can be filled. After completing the Filling process is the supply of Ver fixation feed tube removed and the well plug remains in the drill hole.

Ein Nachteil des vorbekannten Bohrlochverschlusses der eingangs genannten Art besteht darin, daß der dehnbare Schwellkörper bei brüchigem und rissigen Gebirge oder bei Nachfall und Ausbrüchen in der Bohrlochwandung unkontrolliert in die Ausbrüche und Risse hineinwachsen kann, so daß er dort durch Überdehnung sehr oft platzt, wordurch eine ausrei chende Abdichtung des Bohrloches nicht mehr gewähr leistet ist.A disadvantage of the previously known hole closure of the type mentioned above is that the stretchy erectile tissue for brittle and cracked Mountains or in the event of a fall and outbreaks in the Borehole wall uncontrolled in the outbreaks and Cracks can grow into it so that it can go through there Overextension bursts very often, which is enough proper sealing of the borehole is no longer guaranteed is accomplished.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Vorrich tung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zubilden, daß auch bei rissigem Gebirge oder bei Ausbrüchen und Nachfall aus der Bohrlochwandung eine ausreichende Abdichtung des Bohrloches sicher gestellt wird.It is therefore an object of the invention, the Vorrich tion of the type mentioned further to form that even with cracked mountains or Outbreaks and falls from the borehole wall adequate sealing of the borehole is guaranteed is provided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mantel des Schwellkörpers von einer die Ausdehnung des Schwellkörpers begrenzenden Umhül lung umgeben ist, die einen gegenüber dem Bohrloch größeren Durchmeser aufweist.According to the invention, this object is achieved by that the mantle of the erectile tissue of one of the Expansion of the corpora cavernosa is surrounded, the one opposite the borehole has a larger diameter.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Umhüllung bewirkt, daß der Schwellkörper durch das druck beaufschlagte Verfestigungsmittel nur so weit gedehnt werden kann, wie es die Umhüllung zuläßt. Die Begrenzung des Ausdehnungsweges des Schwellkör pers hat den Vorteil, daß ein Überdehnen und Platzen des Schwellkörpers bei vorhandenen Rissen oder Ausbrüchen in der Bohrlochwandung zuverlässig vermieden werden können. Überall dort, wo das Bohr loch noch den normalen Durchmesser hat, legt sich der Schwellkörper zusammen mit der Umhüllung dich tend an die Bohrlochwandung an und sorgt zumindest in diesen Bereichen für eine sichere Abdichtung des Bohrloches. The casing proposed according to the invention causes the erectile tissue by the pressure acted upon strengthening agents only so far can be stretched as the wrapping allows. Limiting the expansion path of the erectile tissue pers has the advantage of overstretching and bursting of the erectile tissue in the presence of cracks or Breakouts in the borehole wall reliable can be avoided. Wherever the Bohr hole still has the normal diameter, lies down the erectile tissue together with the covering you tends to the borehole wall and at least provides in these areas for a secure seal of the Borehole.

Die Umhüllung des Schwellkörpers ist vorteilhaft schlauchförmig ausgebildet und besteht aus einem reißfesten Werkstoff. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die durch das druckbeaufschlagte Verfestigungsmittel erzeugten Kräfte radial gleich mäßig auf die Bohrlochwandung einwirken.The covering of the erectile tissue is advantageous tubular and consists of a tear-resistant material. This measure will achieved that by the pressurized Strengthening agents generated radially equal forces act moderately on the borehole wall.

Vorzugsweise besteht die Umhüllung aus einem Gewe be, insbesondere aus Draht oder zugfesten Kunstfa sern. Diese Ausgestaltung der Umhüllung hat den Vorteil, daß trotz der Wegbegrenzung eine flexible Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten in allen erforderlichen Richtungen möglich ist.The covering preferably consists of a fabric be, especially made of wire or tensile plastic ser. This configuration of the casing has the Advantage that despite the path limitation a flexible Adaptation to the local conditions in all necessary directions is possible.

Die Umhüllung ist vorteilhaft mittels Manschetten und Spannringen zusammen mit dem Schwellkörper am Ein- und Auslaufkopf festgelegt. Hierdurch wird eine vereinfachte Montage der Vorrichtung erreicht und außerdem sichergestellt, daß die Umhüllung beim Einbringen der Vorrichtung in das Bohrloch und bei der anschließenden Verfüllung mit dem druck beaufschlagten Befestigungsmittel nicht verrutscht.The covering is advantageous by means of cuffs and clamping rings together with the erectile tissue fixed at the inlet and outlet head. This will simplified assembly of the device achieved and also ensures that the wrapper at Inserting the device into the borehole and during the subsequent backfilling with the print applied fasteners do not slip.

Ein weiteres Problem bei derartigen Bohrlochver schlüssen ergibt sich daraus, daß das Verfesti gungsmittel aus dem Innenraum des Schwellkörpers in das Verbindungsrohr zurückströmen kann, wenn der Druck dort unter denjenigen Druck abfällt, der von den elastischen Rückstellkräften des Schwell körpers erzeugt wird. Ein solcher Druckabfall kann beispielsweise dann eintreten, wenn das Überdruck ventil im Auslaufkopf angesprochen hat und der Verfüllvorgang des Bohrloches hinter dem Bohrloch verschluß beginnt. Bei Rückfluß des unter Druck stehenden Verfestigungsmittels aus dem Innenraum des Schwellkörpers verschlechtert sich natürlich die Qualität der Abdichtung zur Bohrlochwand hin. Another problem with such borehole ver conclude that the Verfesti agent from the interior of the erectile tissue can flow back into the connecting pipe if the Pressure there drops below the pressure that from the elastic restoring forces of the swell body is generated. Such a drop in pressure can for example, occur when the overpressure valve in the discharge head has responded and the Filling process of the borehole behind the borehole closure begins. At reflux the under pressure standing hardening agent from the interior of the erectile tissue naturally deteriorates the quality of the seal towards the borehole wall.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Er findung sieht deshalb vor, daß die Überströmöffnung mit einem den Rückfluß aus dem Innenraum des Schwellkörpers unterbindenden Rückhalteventil ver schließbar ist. Dieses Rückhalteventil macht es möglich, bei Druckverlust oder Druckabfall im Be reich der rohrförmigen Verbindung das bereits im Innenraum des Schwellkörpers befindliche Verfesti gungsmittel am Rückfluß zu hindern. Dieses zusätz liche Rückhalteventil sorgt also dafür, daß ein einmal im Innenraum des Schwellkörpers aufgebauter Druck aufrechterhalten bleibt, wodurch die Qualität der Abdichtung entscheidend verbessert wird. Dieses zusätzliche Rückhalteventil hat natürlich auch dann Vorteile, wenn die eingangs diskutierte Umhüllung des Schwellkörpers nicht vorhanden ist.A particularly advantageous further education of the Er The invention therefore provides that the overflow opening with a return flow from the interior of the Verker body suppressing retention valve ver is closable. This retention valve does it possible if there is pressure loss or pressure drop in the loading rich in the tubular connection that already in Verfesti located inside the erectile tissue to prevent agents from refluxing. This additional Liche retention valve ensures that a once built up inside the erectile tissue Pressure is maintained, reducing quality the seal is significantly improved. This then of course has additional retention valve Advantages if the wrapping discussed above of the erectile tissue is not present.

Zweckmäßig ist das Rückhalteventil im Bereich des Auslaufkopfes angeordnet und mit dem dort befindli chen Überdruckventil kombiniert. Die Anordnung der Überströmöffnung und des Rückhalteventiles im Bereich des Auslaufkopfes, d. h. am Ende des Durch strömweges, hat den Vorteil, daß das in den Innen raum des Schwellkörpers eingepreßte Verfestigungs mittel eine längere Verweilzeit in diesem Innenraum hat und deshalb dort bereits aushärten kann, wäh rend die Bohrung weiter verfüllt wird. Durch die Kombination von Rückhalte- und Überdruckventil zu einer baulichen Einheit mit Mehrfachfunktion wird der bauliche Aufwand trotz der vielfachen Funktionen nur unwesentlich vergrößert.The retention valve is expedient in the area of Spout head arranged and with the located there Chen pressure relief valve combined. The order the overflow opening and the retention valve in the Area of the discharge head, d. H. at the end of the through flow path, has the advantage that it is inside cavity of the erectile tissue pressed in medium a longer dwell time in this interior and can therefore harden there, wuh rend the hole is filled. Through the Combination of retention and pressure relief valve to a structural unit with multiple functions the construction effort is despite the multiple Functions only slightly enlarged.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das kombinierte Rückhalte- und Überdruckven til einen durch eine Rückstellfeder belasteten Schieberkolben auf, derAccording to a particularly preferred embodiment shows the combined retention and overpressure veins til one loaded by a return spring Spool on the

a) an seinem gegen die Durchströmungsrichtung weisenden Ende mit einem Schließkegel verse hen ist, welcher von der Rückstellfeder gegen einen im Endabschnitt des Verbindungs rohres befindlichen, ebenfalls kegelförmigen Ventilsitz anpreßbar ist,a) at its against the flow direction facing end with a closing cone hen is which of the return spring against one in the end portion of the connection tube located, also conical Valve seat can be pressed,
b) mit seinem Längenbereich die Überströmöff nung zum Innenraum des Verschlußstückes überdeckt, wobei die Überströmöffnung im Verschiebebereich des Schieberkolbens liegt und bei Kompression der Rückstellfeder frei gegeben wird,b) the overflow opening with its length range tion to the interior of the closure piece covered, the overflow opening in Sliding range of the spool is and free when the return spring is compressed is given
c) in seinem Längenbereich hinter der Überström öffnung mit Dichtflächen versehen ist,c) in its length range behind the overflow opening is provided with sealing surfaces,
d) an seinem in Durchströmungsrichtung weisenden Ende mit einem Endstück versehen ist, welches in einen Durchflußkanal ragt, der zum Ausfluß ende hin offen ist,d) on its in the direction of flow End is provided with an end piece, which protrudes into a flow channel leading to the outflow is open at the end,
e) mit einer nach vorne offenen und hinten ge schlossenen Längsbohrung versehen ist, die sich durch den Schließkegel bis zu dem Endstück erstreckt unde) with a front open and back ge closed longitudinal bore is provided through the closing cone up to the Tail extends and
f) in seiner Wandung vor dem geschlossenen En de der Längsbohrung eine Sollbruchstelle auf weist, bei deren Ansprechen das Endstück von dem Schieberkolben abreißt, wobei die Ab reißkraft der Sollbruchstelle größer als die Rückstellkraft der Rückstellfeder ist.f) in its wall in front of the closed En de the longitudinal bore a predetermined breaking point points in response to the tail of the slide piston tears off, the Ab tensile strength of the predetermined breaking point greater than that Return force of the return spring is.

Bei dieser Ausgestaltung des kombinierten Rückhal te- und Überdruckventiles verschiebt der in der rohrförmigen Verbindung herrschende Druck zunächst den Schieberkolben gegen die Kraft der Rückstellfe der, so daß der Schließkegel von dem kegelförmigen Ventilsitz abhebt und die Überstromöffnung zum Innenraum des Schwellkörpers hin für den Zufluß des druckbeaufschlagten Verfestigungsmittels freige geben wird. Bei weiterer Erhöhung des Druckes wird die Rückstellfeder bis zum Anschlag komprimiert. Bei weiterer Drucksteigerung, beispielsweise bei 60 bar, spricht die Sollbruchstelle am Ende der Längs bohrung des Schieberkolbens an, so daß das Endstück von dem Schieberkolben abreißt und unter Freigabe des Durchflußkanales in das Bohrloch hinter dem Bohrlochverschluß gedrückt wird. Durch das Abreißen des Endstückes und die Freigabe des Durchflußkana les, der in einer Flucht mit der Längsbohrung im Schieberkolben liegt, wird der Schieberkolben wei testgehend von den auf ihn lastenden Druckkräften entlastet. Infolgedessen kann die komprimierte Rückstellfeder wieder expandieren und den Schließ kegel gegen den kegelförmigen Ventilsitz anpressen. Somit wird innerhalb kürzester Zeit nach Ansprechen der Sollbruchstelle der Rückfluß von unter Druck stehendem Verfestigungsmittel aus dem Innenraum des Schwellkörpers zuverlässig unterbunden. Der Schwellkörper bleibt also zusammen mit der es umge benden Umhüllung fest gegen die Bohrlochwand ange preßt.In this configuration of the combined back The pressure and pressure relief valve moves in the tubular connection prevailing pressure initially the spool against the force of the Rückstellfe the so that the closing cone of the conical Valve seat lifts off and the overflow opening to Interior of the erectile tissue towards the inflow of the pressurized hardening agent will give. When the pressure increases further the return spring is compressed to the stop. When the pressure increases further, for example at 60 bar, says the predetermined breaking point at the end of the longitudinal bore on the spool so that the end piece tears off the spool and released of the flow channel into the borehole behind the Borehole closure is pressed. By tearing it off of the tail and the release of the flow channel les, which is in alignment with the longitudinal bore in the The spool is white, the spool becomes white based on the pressure forces acting on it relieved. As a result, the compressed Expand the return spring and the closing Press the cone against the conical valve seat. Thus, within a very short time after response the predetermined breaking point the backflow of under pressure standing solidifying agent from the interior of the Erectile tissue reliably prevented. The So the erectile tissue stays together with it end of the casing firmly against the borehole wall presses.

Bei besonderen Gebirgsverhältnissen kann es zweck mäßig sein, mehrere Bohrlochverschlüsse hinterein ander im Bohrloch anzuordnen. Um dies zu erleich tern, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß eine Verlängerung oder Reihung mehrerer Vorrichtungen durch Verbindung jeweils des Einlaufkopfes einer ersten Vorrichtung mit dem Auslaufkopf einer zweiten Vorrichtung vorgesehen ist.In special mountain conditions it can be useful be moderate, several hole closures behind each other to be placed differently in the borehole. To make this easier tern sees an advantageous further development of the Invention before that an extension or ranking several devices by connecting each of the Inlet head of a first device with the Outlet head of a second device is provided is.

Um zu verhindern, daß die Vorrichtung schon beim Einbringen aus dem Bohrloch herausfällt oder sich ungewollt zum Bohrlochmund hin verschiebt, ist schließlich noch vorgesehen, daß dem Einlaufkopf oder dem Auslaufkopf ein mechanisches Rückhalte system zugeordnet ist, das aus einem strahlenförmig und radial an den Köpfen angeordneten Bündel fe dernder, pfeilförmig in Einschubrichtung weisender Streifen- oder drahtförmiger Elemente besteht.In order to prevent that the device already at Introducing falls out of the borehole or itself unintentionally shifted towards the mouth of the borehole finally provided that the inlet head or mechanical retention on the outlet head system is associated, which consists of a radiating and radially arranged bundles fe derender, arrow-shaped in the direction of insertion Strip or wire-shaped elements exist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh rungsbeispieles anhand der Zeichnung näher erläu tert. Es zeigen:The invention is based on an Ausfüh approximately example with reference to the drawing tert. Show it:

Fig. 1a einen oberen Halbschnitt durch einen Bohrlochverschluß gemäß der Erfindung oberhalb der Mittellinie in Ausgangs position; Figure 1a shows an upper half-section through a borehole closure according to the invention above the center line in the starting position.

Fig. 1b den zugehörigen unteren Halbschnitt des Bohrlochverschlusses gemäß der Erfindung im Füllzustand und Fig. 1b the associated lower half-section of the borehole closure according to the invention in the filling state and

Fig. 2 den unteren Halbschnitt des Bohrloch verschlusses nach Ansprechen der Soll bruchstelle. Fig. 2 shows the lower half-section of the borehole closure after responding to the predetermined breaking point.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die Vorrichtung in bekannter Weise aus einem Einlauf kopf 1 und einem Auslaufkopf 2, die mittels eines Verbindungsrohres 3 abstandsweise gehaltert sind. As can be seen from Fig. 1, the device consists in a known manner of an inlet head 1 and an outlet head 2 , which are spaced by means of a connecting tube 3 .

Am Einlaufkopf 1 und am Auslaufkopf 2 ist ein ela stisch dehnbarer Schwellkörper 4 befestigt, welcher von einer schlauchförmigen Umhüllung 5 umgeben ist. Diese schlauchförmige Umhüllung 5 besteht aus einem Drahtgeflecht aus zugfesten Drähten und hat einen Durchmesser, der geringfügig größer als der Durch messer des Bohrloches ist, in welches die Vorrich tung eingeschoben ist. Der Schwellkörper 4 und die Umhüllung 5 sind mittels Manschetten 6 und Spannringen 7 mit dem Einlaufkopf 1 einerseits und dem Auslaufkopf 2 andererseits verbunden. Zwischen den offenen, innen abgeschrägten Öffnungen der Manschetten 6 können sich der Schwellkörper 4 und die Umhüllung 5 nach außen ausdehnen, um sich fest an die Bohrlochwand anzupressen. Dieser Zu stand ist in den Fig. 1b und 2 dargestellt. Dabei kann sich der Schwellkörper 4 allerdings nur soweit ausdehnen, wie die Umhüllung 5 zuläßt.At the inlet head 1 and the outlet head 2 an elastic stretchable erectile body 4 is attached, which is surrounded by a tubular sheath 5 . This tubular sheath 5 consists of a wire mesh made of tensile wires and has a diameter that is slightly larger than the diameter of the borehole into which the device is inserted. The erectile tissue 4 and the casing 5 are connected by means of sleeves 6 and clamping rings 7 to the inlet head 1 on the one hand and the outlet head 2 on the other hand. Between the open, bevelled openings of the sleeves 6 , the cavernous body 4 and the casing 5 can expand outwards in order to press firmly against the borehole wall. This state was shown in Figs. 1b and 2. In this case, however, the erectile tissue 4 can only expand as far as the casing 5 permits.

Im Einlaufkopf 1 ist ein Rückschlagventil 1.1 an geordnet, welches einen Ventilsitz 1.1.1, einen Ventilkegel 1.1.2, Dichtringe 1.1.3 und eine Rück stellfeder 1.1.4 aufweist. Der Ventilkegel 1.1.2 ist mit einem annähernd zylindrischen Schaft ver bunden, der zur Führung der Rückstellfeder 1.1.4 dient.In the inlet head 1 , a check valve 1.1 is arranged, which has a valve seat 1.1.1 , a valve cone 1.1.2 , sealing rings 1.1.3 and a return spring 1.1.4 . The valve cone 1.1.2 is connected to an approximately cylindrical shaft, which serves to guide the return spring 1.1.4 .

Der zeichnungsgemäß linke Teil des Einlaufkopfes 1 ist mit einem Gewinde 1.2 zum Anschrauben eines Beschickungsrohres 8 versehen. Ein Dichtring 8.1 zwischen dem Ende des Beschickungsrohres 8 und der Stirnseite des Überdruck-Rückschlagventiles 1.1 sorgt für einen dichten Anschluß des Beschickungs rohres 8. The part of the inlet head 1 on the left in the drawing is provided with a thread 1.2 for screwing on a feed pipe 8 . A sealing ring 8.1 between the end of the feed pipe 8 and the end face of the pressure check valve 1.1 ensures a tight connection of the feed pipe 8th

Der Auslaufkopf 2 ist mit einem kombinierten Rück halte- und Überdruckventil versehen, welches in seiner Gesamtheit mit 2.1 bezeichnet ist. Dieses kombinierte Rückhalte- und Überdruckventil 2.1 weist eine Ventilbohrung 3.1 auf, die in der Ver längerung des Rohres 3 verläuft. In dieser Ventil bohrung 3.1 ist ein Schieberkolben 2.1.1 axial verschiebbar gelagert, der von einer Rückstellfeder 1.1.2 gegen die Durchströmungsrichtung belastet ist. An seinem gegen die Durchströmungsrichtung weisenden Ende ist der Schieberkolben 2.1.1 mit einem Schließkegel 2.1.3 versehen, welcher von der Rückstellfeder 2.1.2 gegen einen ebenfalls kegelförmigen Ventilsitz 3.2 anpreßbar ist, der am Ende des Rohres 3 angeordnet ist.The outlet head 2 is provided with a combined back-hold and pressure relief valve, which is designated 2.1 in its entirety. This combined retention and pressure relief valve 2.1 has a valve bore 3.1 which extends in the lengthening of the tube 3 . In this valve bore 3.1 , a slide piston 2.1.1 is axially displaceably mounted, which is loaded by a return spring 1.1.2 against the flow direction. At its end pointing against the direction of flow, the spool 2.1.1 is provided with a closing cone 2.1.3 , which can be pressed by the return spring 2.1.2 against a likewise conical valve seat 3.2, which is arranged at the end of the tube 3 .

Der Schieberkolben 2.1.1 überdeckt mit seinem Län genbereich eine Überströmöffnung 3.3, die quer zur Ventilbohrung 3.1 verläuft und die Verbindung zum Innenraum 9 des Schwellkörpers 4 herstellt. Dabei liegt die Überströmöffnung 3.3 im Verschiebe bereich des Schieberkolbens 2.1.1 und wird bei Kompression der Rückstellfeder 2.1.2 von dem Schie berkolben 2.1.1 freigegeben (vgl. Fig. 1b). Hinter der Überströmöffnung 3.3 ist der Schieberkolben 2.1.1 mit Dichtungen in Form von Dichtringen 2.1.4 versehen, welche dichtend an der Innenwand der Ventilbohrung 3.1 anliegen.The slide piston 2.1.1 covers with its Län gene range an overflow opening 3.3 , which extends transversely to the valve bore 3.1 and connects to the interior 9 of the erectile tissue 4 . The overflow opening 3.3 is in the displacement area of the slide piston 2.1.1 and is released by the slide piston 2.1.1 when the return spring 2.1.2 is compressed (cf. FIG. 1b). Behind the overflow opening 3.3 , the spool 2.1.1 is provided with seals in the form of sealing rings 2.1.4 , which bear sealingly on the inner wall of the valve bore 3.1 .

An seinem in die Durchströmungsrichtung weisenden Ende ist der Schieberkolben 2.1.1 mit einem End stück 2.1.7 versehen, welches in einen Durchflußka nal 3.4 ragt, der zum Ausflußende hin offen ist und eine Verlängerung der Ventilbohrung 3.1 bildet. At its end pointing in the direction of flow, the spool 2.1.1 is provided with an end piece 2.1.7 , which projects into a Durchflußka channel 3.4 , which is open towards the outflow end and forms an extension of the valve bore 3.1 .

Der Schieberkolben 2.1.1 ist weiterhin mit einer nach vorne offenen und nach hinten geschlossenen Längsbohrung 2.1.5 versehen, die sich durch den Schließkegel 2.1.3 bis zu dem Endstück 2.1.7 er streckt. Die Wandung des Schieberkolbens 2.1.1 weist vor dem geschlossenen Ende der Längsbohrung 2.1.5 eine Sollbruchstelle 2.1.6 auf, bei deren Ansprechen das Endstück 2.1.7 von dem Schieberkol ben 2.1.1 abreißt. Dabei ist die Abrißkraft der Sollbruchstelle 2.1.6 deutlich größer, als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 2.1.2.The spool 2.1.1 is also provided with a longitudinal bore 2.1.5 open to the front and closed to the rear, which extends through the closing cone 2.1.3 to the end piece 2.1.7 . The wall of the spool 2.1.1 has a predetermined breaking point 2.1.6 in front of the closed end of the longitudinal bore 2.1.5 , at whose response the end piece 2.1.7 tears off the spool 2.1.1 . The breaking force of the predetermined breaking point 2.1.6 is significantly greater than the restoring force of the restoring spring 2.1.2 .

Der Auslaufkopf 2 ist an seiner Außenseite weiter hin mit einem mechanischen Rückhaltesystem verse hen, welches aus einem strahlenförmig und radial pfeilförmig nach außen verlaufenden Bündel aus Streifen oder drahtförmigen Elementen 10 bestehen. Diese Elemente 10 legen sich beim Einschieben der Vorrichtung an die Innenwand 11.1 des Bohrloches 11 an und halten die Vorrichtung zentriert in dem Bohrloch 11 fest. Ein vergleichbares mechanisches Rückhaltesystem kann gegebenenfalls auch am Ein laufkopf vorgesehen sein.The outlet head 2 is hen on its outside with a mechanical retention system verse, which consist of a beam-shaped and radially arrow-shaped outward bundle of strips or wire-shaped elements 10 . When the device is pushed in, these elements 10 rest against the inner wall 11.1 of the borehole 11 and hold the device centered in the borehole 11 . A comparable mechanical restraint system can optionally also be provided on a running head.

Schließlich können der Einlaufkopf 1 einerseits und der Auslaufkopf 2 andererseits mit ineinander pas senden Anschlußgewinden versehen sein, um mehrere Vorrichtungen der oben beschriebenen Art aneinan derreihen zu können. Diese Gewinde sind in der Zeich nung nicht dargestellt.Finally, the inlet head 1, on the one hand, and the outlet head 2, on the other hand, can be provided with connecting threads that fit into one another, in order to be able to row several devices of the type described above. These threads are not shown in the drawing.

Die dargestellte Vorrichtung funktioniert wie folgt: Zunächst wird die Vorrichtung in das Bohrloch 11 eingeschoben und dort durch die Elemente 10 vorläu fig zentriert festgehalten. Anschließend wird der Einlaufkopf 1 über das Beschickungsrohr 8 mit dem unter Druck stehenden Verfestigungsmittel beauf schlagt. Der Druck des Verfestigungsmittels ver schiebt den Ventilkegel 1.1.2 des Überdruck-Rück schlagventiles 1.1 gegen die Kraft der Rückstellfe der 1.1.4 in die Öffnungsstellung, um in den Innen raum des Rohres 3 einströmen zu können. Von dort her beaufschlagt das unter Druck stehende Verfesti gungsmittel den Schieberkolben 2.1.1, so daß dessen Schließkegel 2.1.3 gegen die Kraft der Rückstellfe der 2.1.2 von dem Ventilsitz 2.3 abhebt. Nach einem gewissen Verschiebeweg gibt der Schieberkolben 2.1.1 die Überströmöffnung 2.3 zum Innenraum 9 des Schwellkörpers 4 frei. Das in den Innenraum 9 einströmende, unter Druck stehende Verfestigungs mittel bläht den Schwellkörper 4 auf, so daß die ser sich von innen gegen die Umhüllung 5 und gegen die Innenwand 11.1 des Bohrloches 11 verspannt. Wenn in der Innenwand 11.1 des Bohrloches 11 Aus brüche, Risse oder Hohlräume vorhanden sind, wie beispielsweise bei 11.2 dargestellt, so verhindert die Umhüllung 5 eine Ausdehnung des Schwellkörpers 4 in diese Hohlräume hinein, was den Schwellkör per 4 zum Platzen bringen könnte. Wenn der Innen raum 9 des Schwellkörpers 4 vollständig mit unter Druck stehendem Verfestigungsmittel ausgefüllt ist, steigt der Druck weiter an, so daß der Schieberkol ben 2.1.1 bis zur vollständigen Kompression der Rückstellfeder 2.1.2 verschoben wird. Bei weiterem Druckanstieg auf einen sehr hohen Druck, beispiels weise 60 bar, reißt an der Sollbruchstelle 2.1.6 das Endstück 2.1.7 von dem Schieberkolben 2.1.1 ab und wird durch den Durchflußkanal 3.4 in das Bohrloch 11 gedrückt. Hierdurch gibt der Schließ kolben 2.1.4 den Durchflußkanal 3.4 vollständig frei, so daß das druckbeaufschlagte Verfestigungs mittel frei in den Bohrlochraum hinter der Vorrich tung eintreten kann. Durch den Abriß des Endstückes 2.1.7 von dem Schieberkolben 2.1.1 ergibt sich ein Druckabfall in dem System. Die Rückstellfeder 2.1.2 kann nunmehr den Schieberkolben 2.1.1 wieder in die entgegengesetzte Richtung verschieben, bis der Schließkegel 2.1.3 zur Anlage am Ventilsitz 3.2 kommt. Hierdurch wird die Überströmöffnung 3.3 abgesperrt, so daß das im Innenraum 9 des Schwell körpers 4 befindliche, unter Druck stehende Ver festigungsmittel nicht zurückströmen kann. Die Vor richtung verbleibt also fest verspannt in dem Bohr loch 11. Der Durchtritt des Verfestigungsmittels zum Bohrloch 11 hin ist indessen offen, so daß der abgesperrte Bereich des Bohrloches 11 nunmehr mit dem unter Druck stehenden Verfestigungsmittel verfüllt werden kann. Während der Zeit des Inji zierens kann das im Schwellkörper 4 befindliche Ver festigungsmittel aushärten.The device shown works as follows: First, the device is inserted into the borehole 11 and there temporarily held by the elements 10 centered fig. Subsequently, the inlet head 1 is struck by the feed pipe 8 with the solidifying agent under pressure. The pressure of the solidifying agent pushes the valve cone 1.1.2 of the pressure check valve 1.1 against the force of the Rückstellfe 1.1.4 in the open position to flow into the interior of the tube 3 can. From there, the pressurized solidifying agent acts on the spool 2.1.1 , so that its closing cone 2.1.3 lifts off the valve seat 2.3 against the force of the Rückstellfe 2.1.2 . After a certain displacement, the spool 2.1.1 releases the overflow opening 2.3 to the interior 9 of the cavernous body 4 . The inflowing into the interior 9 , pressurized consolidation medium inflates the erectile tissue 4 , so that the water braced from the inside against the casing 5 and against the inner wall 11.1 of the borehole 11 . If in the inner wall 11.1 of the borehole 11 from breaks, cracks or cavities are present, as shown for example at 11.2 , the casing 5 prevents expansion of the erectile tissue 4 into these cavities, which could cause the erectile tissue to burst by 4 . If the inner space 9 of the erectile tissue 4 is completely filled with pressurized solidifying agent, the pressure rises further, so that the slide piston ben 2.1.1 is shifted to full compression of the return spring 2.1.2 . If the pressure rises further to a very high pressure, for example 60 bar, the end piece 2.1.7 tears off at the predetermined breaking point 2.1.6 from the slide piston 2.1.1 and is pressed through the flow channel 3.4 into the borehole 11 . As a result, the closing piston 2.1.4 completely clears the flow channel 3.4 so that the pressurized solidification agent can freely enter the borehole space behind the device. By tearing off the end piece 2.1.7 from the spool 2.1.1 there is a pressure drop in the system. The return spring 2.1.2 can now move the slide piston 2.1.1 again in the opposite direction until the closing cone 2.1.3 comes to rest on the valve seat 3.2 . As a result, the overflow opening 3.3 is shut off, so that the fixing agent located in the interior 9 of the swelling body 4 and under pressure cannot flow back. Before the direction remains firmly clamped in the drill hole 11th The passage of the hardening agent to the borehole 11 is, however, open, so that the blocked-off area of the borehole 11 can now be filled with the pressurizing agent. During the time of the inji grace, the hardening agent in the erectile tissue 4 can harden.

Nach Abschluß der Arbeiten wird das Beschickungs rohr 8 von dem Bohrlochverschluß abgeschraubt, welcher im Bohrloch verbleibt.After completion of the work, the feed pipe 8 is unscrewed from the borehole plug, which remains in the borehole.

BezugszeichenlisteReference list

1 Einlaufkopf
1.1 Überdruckventil
1.1.1 Ventilsitz
1.1.2 Ventilkegel
1.1.3 Dichtungen
1.1.4 Rückstellfeder
1.2 Gewinde
2 Auslaufkopf
2.1 kombiniertes Rückhalte- und Überdruckventil
2.1.1 Schieberkolben
2.1.2 Rückstellfeder
2.1.3 Schließkegel
2.1.4 Dichtring
2.1.5 Längsbohrung
2.1.6 Sollbruchstelle
2.1.7 Endstück
3 rohrförmige Verbindung
3.1 Ventilbohrung
3.2 Ventilsitz
3.3 Überströmöffnung
3.4 Durchflußkanal
4 Verschlußstück
5 Umhüllung
6 Manschetten
7 Spannringe
8 Beschickungsrohr
9 Innenraum
10 drahtförmige Elemente
11 Bohrloch
11.1 Innenwand des Bohrloches
11.2 Ausbruch oder Riß im Gebirge 1 inlet head
1.1 Pressure relief valve
1.1.1 valve seat
1.1.2 Valve plug
1.1.3 Seals
1.1.4 Return spring
1.2 thread
2 outlet head
2.1 combined retention and pressure relief valve
2.1.1 spool
2.1.2 return spring
2.1.3 closing cone
2.1.4 Sealing ring
2.1.5 Longitudinal bore
2.1.6 predetermined breaking point
2.1.7 end piece
3 tubular connection
3.1 valve bore
3.2 valve seat
3.3 overflow opening
3.4 flow channel
4 locking piece
5 wrapping
6 cuffs
7 tension rings
8 feed pipe
9 interior
10 wire-shaped elements
11 borehole
11.1 Inner wall of the borehole
11.2 Eruption or crack in the mountains

Claims

1. Vorrichtung zum Verschließen von Bohrlö chern, insbesondere von Bohrlöchern im untertägigen Bergbau, die zur Verfestigung gerissenen Gesteins mittels druckbaufschlagter Verfestigungsmittel zu verfüllen sind, mit einem Ein- und Auslaufkopf, die durch ein Verbindungsrohr abstandsweise mitein ander verbunden sind und zwischen denen ein dehn barer Schwellkörper angeordnet ist, dessen Innen raum über eine in dem Verbindungsrohr befindliche Überströmöffnung beaufschlagbar ist, wobei der Einlaufkopf ein Rückschlagventil und der Auslauf kopf ein bei höherem Druck ansprechendes Überdruck ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Schwellkörpers (4) von einer die Ausdehnung des Schwellkörpers (4) begrenzenden Umhüllung (5) umgeben ist, die einen gegenüber dem Bohrloch (11) größeren Durchmesser aufweist. 1. Device for closing Bohrlö holes, in particular boreholes in underground mining, which are to be filled for consolidation of cracked rock by means of pressurized consolidation agent, with an inlet and outlet head, which are connected to each other by a connecting pipe and between which a stretchable bar The erectile tissue is arranged, the interior of which can be acted upon via an overflow opening located in the connecting pipe, the inlet head having a check valve and the outlet head having a pressure relief valve which is responsive to higher pressure, characterized in that the casing of the erectile tissue ( 4 ) has an extension the swelling body ( 4 ) delimiting casing ( 5 ) is surrounded, which has a larger diameter than the borehole ( 11 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umhüllung (5) schlauchförmig ausgebildet ist und aus einem reißfesten Werkstoff besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the sheath ( 5 ) is tubular and consists of a tear-resistant material.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (5) aus einem Gewebe, insbesondere aus Draht oder zugfesten Kunstfasern besteht.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the covering ( 5 ) consists of a fabric, in particular of wire or tensile synthetic fibers.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (5) mittels Manschetten (6) und Spannringen (7) zusam men mit dem Schwellkörper (4) am Ein- und Auslauf kopf (1; 2) festlegbar ist.4. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the covering ( 5 ) by means of sleeves ( 6 ) and clamping rings ( 7 ) together with the swelling body ( 4 ) at the inlet and outlet head ( 1 ; 2 ) can be fixed .

5. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmöffnung (3.3) mit einem den Rückfluß aus dem Innenraum (9) des Schwellkörpers (5) unterbindenden Rückhal teventil verschließbar ist.5. The device, in particular according to claim 1, characterized in that the overflow opening ( 3.3 ) with a the backflow from the interior ( 9 ) of the erectile tissue ( 5 ) preventing retention valve is closable.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rückhalteventil im Bereich des Auslaufkopfes (2) angeordnet ist und mit dem dort befindlichen Überdruckventil (2.1) kombiniert ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the retaining valve is arranged in the region of the discharge head ( 2 ) and is combined with the pressure relief valve ( 2.1 ) located there.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte Rück halte- und Überdruckventil (2.1) einen durch eine Rückstellfeder (2.1.2) belasteten Schieberkolben (2.1.1) aufweist, der

a) an seinem gegen die Durchströmöffnung weisen den Ende mit einem Schließkegel (2.1.3) versehen ist, welcher von der Rückstellfeder (2.1.2) gegen einen im Endabschnitt des Verbindungsrohres (3) befindlichen, ebenfalls kegelförmigen Ventilsitz (3.2) anpreßbar ist,
b) mit seinem Längenbereich die Überströmöffnung (3.3) zum Innenraum (9) des Verschlußstückes (4) überdeckt, wobei die Überströmöffnung (3.3) im Verschiebebereich des Schieberkol bens (2.1.1) liegt und bei Kompression der Rückstellfeder freigegeben wird,
c) in seinem Längenbereich hinter der Überström öffnung (3.3) mit Dichtungen (2.1.4) versehen ist,
d) an seinem in Durchströmungsrichtung weisenden Ende mit einem Endstück (2.1.7) versehen ist, welches in einen Durchflußkanal (3.4) ragt, der zum Ausflußende hin offen ist,
e) mit einer nach vorne offenen und hinten geschlos senen Längsbohrung (2.1.5) versehen ist, die sich durch den Schließkegel (2.1.3) bis zum Endstück (2.1.7) erstreckt und
f) in seiner Wandung vor dem geschlossenen Ende der Längsbohrung (2.1.5) eine Sollbruchstelle (2.1.6) aufweist, bei deren Ansprechen das Endstück (2.1.7) von dem Schieberkolben (2.1.1) abreißt, wobei die Abreißkraft der Sollbruchstelle (2.1.6) größer als die Rück stellkraft der Rückstellfeder (2.1.2) ist.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the combined back holding and pressure relief valve ( 2.1 ) has a through a return spring ( 2.1.2 ) loaded slide piston ( 2.1.1 )

a) at its end facing the throughflow opening, the end is provided with a closing cone ( 2.1.3 ) which can be pressed by the return spring ( 2.1.2 ) against a likewise conical valve seat ( 3.2 ) located in the end section of the connecting pipe ( 3 ),
b) with its length range covers the overflow opening ( 3.3 ) to the interior ( 9 ) of the closure piece ( 4 ), the overflow opening ( 3.3 ) being in the displacement range of the slide piston ( 2.1.1 ) and being released when the return spring is compressed,
c) in its length range behind the overflow opening ( 3.3 ) is provided with seals ( 2.1.4 ),
d) is provided at its end pointing in the flow direction with an end piece ( 2.1.7 ) which projects into a flow channel ( 3.4 ) which is open towards the outflow end,
e) is provided with a longitudinal bore ( 2.1.5 ) open to the front and closed at the rear, which extends through the locking cone ( 2.1.3 ) to the end piece ( 2.1.7 ) and
f) has in its wall in front of the closed end of the longitudinal bore ( 2.1.5 ) a predetermined breaking point ( 2.1.6 ), when the end piece ( 2.1.7 ) breaks off from the slide piston ( 2.1.1 ), the breaking force of the predetermined breaking point ( 2.1.6 ) is greater than the restoring force of the return spring ( 2.1.2 ).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlängerung oder Reihung mehreren Vorrichtungen durch Verbin dung jeweils des Einlaufkopfes (1) einer ersten Vorrichtung mit dem Auslaufkopf (2) einer zweiten Vorrichtung vorgesehen ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that an extension or series of devices by connec tion of the inlet head ( 1 ) of a first device with the outlet head ( 2 ) of a second device is provided.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaufkopf (1) oder dem Auslaufkopf (2) ein mechanisches Rückhal tesystem zugeordnet ist, das aus einem strahlenför mig und radial an den Köpfen angeordneten Bündel federnder, pfeilförmig in Einschubrichtung weisen der streifen- oder drahtförmiger Elemente (10) besteht.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inlet head ( 1 ) or the outlet head ( 2 ) is associated with a mechanical retention system which consists of a radiantly and radially arranged bundle of resilient, arrow-shaped in the direction of insertion have the strip or wire-shaped elements ( 10 ).