DE69126796T2

DE69126796T2 - Selbstschneidende sowie selbstschneidende und selbstbohrende gebirgsanker

Info

Publication number: DE69126796T2
Application number: DE69126796T
Authority: DE
Inventors: Peter Gray
Original assignee: BHP Engineering Pty Ltd
Current assignee: BHP Engineering Pty Ltd
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: EP0591210A4; ATE155204T1; US5433558A; ES2106789T3; CA2095230A1; DE69126796D1; EP0591210B1; WO1992008040A1; ZA918598B; EP0591210A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft selbstschneidende Gesteinsbolzen bzw. Steinsahrauben sowie selbstschneidende und selbstbohrende Gesteinsbolzen.
Gesteinsbolzen sind so gestaltet, daß sie den Stützwiderstand beim Ausbruch in Gestein, wie beim Grubentrieb und Tagebau, Tunneln, Durchstichen usw., liefern. Sie stellen eine äußerst wirksame Art und Weise des Abstützens einer Verankerung beim Ausbruch in Gestein dar.
Im Falle von Zement oder Harzkitt bildet der Kitt eine Bindung zwischen der Oberfläche des Gesteinsbolzens und der Innenfläche des Lochs. Deshalb haben auf diese Weise verwendete Gesteinsbolzen oft eine "rauhe" Oberfläche, damit die Bindung zwischen dem Bolzen und dem Kitt verstärkt wird (z.B. ein verformter Stab, Dywidag, T-Bolzen usw.).
Der Bindung zwischen dem Kitt und der Innenfläche des Bohrlochs wird jedoch wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Das Verfahren zum Bohren des Lochs für den Gesteinsbolzen erzeugt selbst eine "Rauheit" der Innenfläche des Lochs, dies ist jedoch bei vorhandenen festen Gesteinsbolzensystemen im allgemeinen nicht so geplant oder so konstruiert. Nur die Größe des Ringraums (d.h. der Abstand zwischen dem Gesteinsbolzen und der Wand des Lochs) wird in Betracht gezogen, er wird normalerweise minimal gehalten (wie oben angegeben), dies erfolgt jedoch primär, um die erforderliche Gesamtmenge an Kitt zu verringern, anstatt die Steifheit des Bolzen-Kitt-Systems zu verbessern.
Harzkittanker verwenden normalerweise chemische Kartuschen bzw. Patronen oder "Würste", damit ausreichend Kitt zur Verfügung gestellt wird, um den Gesteinsbolzen im Loch zu verankern. Die Länge der "Würste" kann geändert werden, um die Länge des Ankers zu ändern, so daß der Gesteinsbolzen in der Praxis punktweise verankert oder vollständig verkapselt oder in einer Art und Weise befestigt werden kann, die zwischen diesen beiden Extremfällen liegt. Die erforderliche Stützwirkung und die Gesteinsart bestimmen die Länge des verwendeten Kittankers, unter normalen Umständen beträgt die Mindestlänge jedoch 400 bis 500 mm. Deshalb ist die Bindung zwischen dem Gestein und dem Kitt genauso wichtig wie die Bindung zwischen dem Bolzen und dem Kitt.
DE-A-1 232 538 offenbart einen Gesteinsbolzen, der bei Verwendung in ein bereits gebohrtes Bohrloch eingesetzt wird, wobei eine Kartusche vorgesehen ist, um das erforderliche Füll/Bindungs-Material in den Raum zwischen dem Bolzen und der Wand des Bohrlochs einzuspritzen. Ein Gewinde auf dem Gesteinsbolzen ermöglicht, daß der Gesteinsbolzen in das Füll/Bindungs-Material eingeschraubt werden kann.
Feste Gesteinsbolzen mit mechanischen Verankerungsystemen sind so gestaltet, daß eine mechanische Einrichtung oder ein Teil des Bolzens selbst gegen die Seiten des Bohrlochs gedrückt wird, wobei entweder eine axiale oder Rotationsbewegung des Bolzens angewendet wird. Die meisten üblichen Beispiele mechanicher Verankerungsysteme sind Dehnungshülsen oder ein Schlitz und Keile, und diese liefern normalerweise ein Ein-Punkt-Verankerungsystem am Ende des Lochs für den Gesteinsbolzen. Deshalb hat das Oberflächenprofil des festen Gesteinsbolzens keinen Einfluß auf das Leistungsvermögen des Bolzens, und in den meisten Fällen werden diese Bolzen aus geraden Stäben hergestellt. Bei extrem hohen Belastungen neigen diese Anker dazu, im Loch zu verrutschen, und diese Bolzen können deshalb vor dem Versagen eine beträchtliche Belastung ausgleichen.
Andererseits befinden sich rohrförmige Gesteinsbolzen normalerweise in einem engen Kontakt mit der Innenseite des Lochs für den Gesteinsbolzen.
Bei Spalt- bzw. Schlitzsätzen ist der Durchmesser des Schlitzsatzes am Anfang größer als der Durchmesser des Lochs für den Gesteinsbolzen, die Gestaltung des Schlitzrohres ermöglicht es jedoch, daß der Durchmesser des Schlitzsatzes verringert wird, so daß er in das Loch für den Gesteinsbolzen eingesetzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß der Bolzen in das Loch gedrückt wird und dabei der Schlitzsatz gegen die Innenfläche des Lochs für den Gesteinsbolzen "federt".
Bei Swellex-Bolzen ist der Durchmesser des Bolzens am Anfang geringer als der Durchmesser des Lochs für den Gesteinsbolzen, damit das Einsetzen möglich wird, der Durchmesser nimmt jedoch zu, nachdem der Bolzen in das Loch eingesetzt worden ist, weil der Bolzen mit Wasser mit hohem Druck gedehnt wird.
Deshalb beruhen rohrförmige Gesteinsbolzen auf einem physikalischen Kontakt zwischen dem Bolzen und dem Loch für den Gesteinsbolzen, wodurch das Leistungsvermögen bei der axialen Scherfestigkeit entsteht. Bei Schlitzsätzen ist dies allein eine Reibungskomponente. Bei Swellex-Bolzen ist dies hauptsächlich eine Reibungskomponente, es gibt jedoch eine leichte mechanische Verankerung zwischen dem Bolzen und dem Loch, die von der Oberflächenrauheit des Bohrlochs und dem Ausmaß abhängt, bis zu dem der Swellex-Bolzen gegen das Profil der Innenfläche des Lochs verformt wurde.
Rohrförmige Gesteinsbolzen haben bei der Handhabung und Installation gegenüber festen Gesteinsbolzen einige Vorteile, ihr axiales und Scherleistungsvermögen ist jedoch normalerweise deutlich geringer als das fester Gesteinsbolzen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Gesteinsbolzens, der das Verhältnis der Querschnittsfläche des Gesteinsbolzens zur Querschnittsfläche des Lochs für den Gesteinsbolzen optimiert, was einen Vorteil fester Gesteinsbolzen darstellt, und gleichzeitig den Gesteinsbolzen und die Innenfläche des Lochs physikalische miteinander verankert, was einen Vorteil rohrförmiger Gesteinsbolzen darstellt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein selbstschneidender Gesteinsbolzen zum Schneiden eines Gewindeprofils in eine Innenfläche eines Führungslochs bereitgestellt, welcher umfaßt: (a) wenigstens eine Rille, die entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens verläuft, um das Beseitigen von durch den Gesteinsbolzen geschnittenem Material aus dem Loch zu erleichtern; (b) ein Loch, das entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens verläuft, um das Einspritzen von Wasser durch den Gesteinsbolzen in das Führungsloch während des Schneidens des Gewindeprofils zu ermöglichen; (c) ein unterbrochenes Gewindeprofil mit einer Anzahl von Schneidkanten, wobei die Schneidkanten geeignet sind, das Gewindeprofil in die Innenfläche des Führungsloches zu schneiden und das Gewindeprofil geeignet ist, mit dem in die Innenfläche des Führungsloches geschnittenen Gewindeprofil in Eingriff zu kommen, das Gewindeprofil aus einer Anzahl von Segmenten besteht, jedes Segment sich rings um den Gesteinsbolzen von einer Vorderkante zu einer Hinterkante erstreckt und wobei die Vorderkante jedes Segments eine der Schneidkanten bildet; und (d) einen Einführabschnitt, der durch eine Verjüngung des Gewindeprofils gebildet ist, so daß die Höhe der Vorderkante jedes Segments vom Vorderende des Gewindebolzens an fortschreitend zunimmt.
Es ist bevorzugt, daß die Querschnittsfläche des Lochs kleiner als oder gleich 50% der gesamten Querschnittsfläche des Gesteinsbolzens ist.
Es ist bevorzugt, daß die oder jede Rille als Abflachung entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, daß der Gesteinsbolzen zwei diametral gegenüberliegende, axial verlaufende Rillen aufweist.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Höhe des Gewindeprofils an den Vorderkanten maximal ist und zu den Hinterkanten allmählich abnimmt.
Es ist bevorzugt, daß das Verhältnis der Steigung des Gewindeprofils und der maximalen Höhe des Gewindeprofils im Bereich von 3:1 bis 6:1 liegt. Es ist besonders bevorzugt, daß dieses Verhältnis im Bereich von 4:1 bis 5:1 liegt.
Es ist besonders bevorzugt, daß die volle Gewindehöhe erst bei etwa 4 oder 5 Windungen ab dem Vorderende des Gesteinsbolzens erreicht wird. Mit dieser Anordnung wird es möglich, daß das mit dem Gesteinsbolzen in das Gestein geschnittene Gewindeprofil immer tiefer wird, wodurch der Gesteinsbruch zwischen benachbarten Gewindegängen des Gewindeprofils minimiert wird.
Es ist bevorzugt, daß der Gesteinsbolzen außerdem am Vorderende einen Räumer bzw. Erweiterungsbohrer umfaßt, damit der Durchmesser des Führungslochs vergrößert wird, so daß das Führungsloch den Kern des Gesteinsbolzens aufnehmen kann.
Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ein selbstbohrender und selbstschneidender Gesteinsbolzen bereitgestellt, der den in den vorangegangenen Absätzen beschriebenen selbstschneidenden Gesteinsbolzen und eine Einrichtung zum Schneiden eines Lochs für den Gesteinsbolzen umfaßt.
Es ist bevorzugt, daß diese Schneideinrichtung eine Bohrspritze am Vorderende des Gesteinsbolzens umfaßt, um das Loch zu bohren.
Es ist besonders bevorzugt, daß diese Bohrspritze lösbar bzw. abnehmbar ist.
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Zeichnungen nur als Beispiel Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei diese Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines selbstschneidenden Bolzens, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Gewindeprofils des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gesteinsbolzens;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines selbstschneidenden Gesteinsbolzens, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Abschnitts des Gesteinsbolzens zwischen den Pfeilen A-A in Fig. 4, in Richtung der Pfeile betrachtet;
Fig. 6 eine Draufsicht des Vorderendes des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Gesteinsbolzens;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines selbstschneidenden Gesteinsbolzens, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 7;
Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 7; und
Fig. 10 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines selbstbohrenden und selbstschneidenden Gesteinsbolzens, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen des selbstschneidenden Gesteinsbolzens, die in den Fig. 1 bis 9 gezeigt sind, dienen dem Einsetzen in ein Führungsloch (nicht gezeigt), damit in die Gesteinsformation, die die Innenwand des Führungslochs definiert, bei minimaler Beschädigung der Gesteinsformation zwischen den benachbarten Gewindegängen des Gewindeprofils ein Gewindeprofil geschnitten wird.
Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte selbstschneidende Gesteinsbolzen wird aus einem geeigneten Material geformt und umfaßt einen festen Kern 3, ein spitzes Führungsende 5 zum bequemen Einsetzen in ein Führungsloch (nicht gezeigt), ein hinteres Ende 7, ein unterbrochenes Gewindeprofil, das im allgemeinen die Bezugsziffer 9 trägt, mit einer Anzahl von Schneidkanten entlang seiner Längserstreckung und ein Paar diametral gegenüberliegender konkaver Rillen 13, die entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens verlaufen.
Insbesondere wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 festgestellt, daß die Rillen 13 tatsächlich das, was sonst ein durchgängiges Gewindeprofil wäre, in ein unterbrochenes Gewindeprofil 9 unterteilen, wie es in den Figuren gezeigt ist.
Weiterhin wird insbesondere auf Fig. 2 Bezug genommen; das Gewindeprofil 9 umfaßt eine Anzahl von Segmenten 15, wobei sich jedes Segment 15 von einer Vorderkante 11 neben einer der Rillen 13 zu einer Hinterkante 17 neben der anderen dieser Rillen 13 um den Kern erstreckt. Die Höhe des Gewindeprofils 9 ist an den Vorderkanten 11, die die Schneidkanten des Gewindeprofils definieren, die maximale H und nimmt bei einer Winkelabnahme von etwa 5º in Richtung der Hinterkanten 17 allmählich ab. Die maximale Höhe H wird so gewählt, daß das Verhältnis der Steigung P (Fig. 1) und der maximalen Höhe H des Gewindeprofils 9 nominell 5:1 beträgt, damit eine Beschädigung der Gesteinsformation zwischen benachbarten Gewindegängen des in die Gesteinsformation geschnittenen Gewindeprofils minimiert wird.
Siehe Fig. 1, das Gewindeprofil 9 ist im Bereich des Vorderendes 5 des Kerns 3 konisch bzw. verjüngt, wodurch ein Einführungsabschnitt entsteht, damit es möglich wird, daß die Schneidkanten das in die Gesteinsformation geschnittene Gewindeprofil immer tiefer machen, wenn der Gesteinsbolzen im Führungsloch gedreht wird, und dadurch ein zu starkes Ausbrechen des Gesteins zwischen benachbarten Gewindegängen des in die Gesteinsformation geschnittenen Gewindeprofils minimiert wird.
Bei Verwendung des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten selbstschneidenden Gesteinsbolzens wird das Vorderende 5 des Gesteinsbolzens in ein Führungsloch eingesetzt, und der Gesteinsbolzen wird dann um seine Achse gedreht, so daß die Führungskanten 11 des Gewindeprofils 9 ein Gewindeprofil in die Gesteinsformation schneiden, die die Innenfläche des Führungslochs definiert. Die Abstände zwischen der Innenfläche des Führungslochs und den Rillen 13 definieren Durchgänge für das Entfernen von Gesteinsabfall, so daß der Gesteinsbolzen nicht ständig von Gesteinsabfall blockiert wird. Es läßt sich leicht einschätzen, daß, wenn der Gesteinsbolzen in das Führungsloch gedreht wird, das in die Gesteinsformation geschnittene Gewindeprofil ständig das Gewindeprofil des Gesteinsbolzens aufnimmt, was zu einem deutlichen mechanischen Eingriff des Gesteinsbolzens in die Gesteinsformation führt, der größer als der ist, der bei rohrförmigen Gesteinsbolzen entsteht. Es ist auch leicht erkennbar, daß der Gesteinsbolzen im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Führungslochs einnimmt und dadurch das Verhältnis der Querschnittsfläche des Gesteinsbolzens zur Querschnittsfläche des Führungslochs maximiert und somit einen der wichtigen Vorteile fester Gesteinsbolzen hat.
Es wird festgestellt, daß beim Drehen des Gesteinsbolzens in das Führungsloch die Schneidkanten des Gewindeprofils 9 dazu neigen, das Gewindeprofil in der Gesteinsformation von allen feinen Gesteinsteilchen zu reinigen. Außerdem hat die Verringerung der Höhe H jedes Segmentes 15 zwischen der Vorderkante 11 und der Hinterkante 17 den vorteilhaften Effekt, daß beim Herausschrauben des Gesteinsbolzens feine Gesteinsteilchen, die nicht abgeführt wurden, dazu neigen, im kleiner werdenden Raum zwischen dem Gewindeprofil 9 und der Gesteinsformation festgeklemmt zu werden, und der Gesteinsbolzen ist auf diese Weise etwas selbst-arretierend. Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Verringerung der Höhe jedes Segmentes 15 des Gewindeprofils 9 besteht darin, daß ein verhältnismäßig geringeres Drehmoment notwendig ist, um den Gesteinsbolzen zu drehen, damit das Gewindeprofil in die Gesteinsformation geschnitten wird.
Der Einführungsabschnitt des Gesteinsbolzens, der durch das verjüngte Gewindeprofil 9 definiert wird, das das Gewindeprofil fortlaufend in die Gesteinsformation schneidet, ist sehr hohen Verschleißraten ausgesetzt. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar, da im Falle von Verschleiß das verjüngte Gewindeprofil einfach länger wird, die fortlaufende Schneidwirkung des Gesteinsbolzens größer wird und das in die Gesteinsformation geschnittene Gewindeprofil sauberer und wirksamer erzeugt wird.
Der in den Fig. 4 bis 6 gezeigte selbstschneidende Gesteinsbolzen umfaßt den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Gesteinsbolzen, der so modifiziert ist, daß er am Vorderende anstelle des spitzen Vorderendes 5, das in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, einen Räumer 21 umfaßt. Der Zweck des Räumers 21 besteht darin, das Führungsloch in den Fällen für die Aufnahme des Kerns 3 zu erweitern, in denen dies notwendig wird. In diesem Zusammenhang neigt die Innenoberfläche des Führungslochs in vielen Fällen zu einer Spiralform und zu einer Ungleichmäßigkeit, und dies kann bei der Anordnung des Gesteinsbolzens im Führungsloch zu Problemen führen. Der Zweck des Räumers 21 besteht in diesen Fällen deshalb in der Reinigung des ursprünglich ungleichmäßigen Führungslochs, damit ein gleichmäßiges, optimal bemessenes Führungsloch entsteht, das für die Aufnahme des Kerns 3 geeignet ist.
Der in den Fig. 7 bis 9 gezeigte selbstschneidende Gesteinsbolzen hat die gleiche grundsätzliche Konfiguration wie die in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Gesteinsbolzen. Die Hauptmerkmale des Gesteinsbolzens, die bei den in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Gesteinsbolzen nicht vorliegen, sind nachstehend zusammengefaßt.
(a) Der Gesteinsbolzen hat ein inneres, axial verlaufendes Loch 25, damit beim Einsetzen des Gesteinsbolzens Wasser durch den Gesteinsbolzen in das Führungsloch gepumpt werden kann. Die grundsätzlichen Funktionen des Wassers sind:
(i) Ausspülen von Gesteinsabfällen aus dem Führungsloch entlang der Rillen 13,
(ii) Verringerung der Gesamtreibung zwischen dem Gesteinsbolzen und dem Gestein und somit Verringerung des für die Installation des Gesteinsbolzens erforderlichen Drehmoments und
(iii) Verringerung der Temperatur der Schneidkanten des Gewindeprofils 9, so daß der Verschleiß minimiert wird und die Schneidleistung erhalten bleibt.
(b) Die Rillen 13 werden von zwei Abflachungen gebildet. Diese Abflachungen können leichter geformt werden, als die konkave Konfiguration der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Gesteinsbolzen und stellen aus dieser Sicht einen Vorteil dar. Ein weiterer Vorteil ist, daß es die Abflachungen ermöglichen, daß der Gesteinsbolzen an jeder Stelle entlang seiner Längserstreckung gedreht werden kann. Deshalb muß am Ende des Gesteinsbolzens keine spezielle hexagonale Nuß ausgebildet werden, und außerdem kann der Gesteinsbolzen mit einem kontinuierlichen Spannfutter einer Bohrmaschine verwendet werden.
(c) Das Einführen des Gesteinsbolzens umfaßt eine Schneidrille 27, die in den Rillen 13 ausgebildet ist, so daß jede Vorderkante 11 des Gewindeprofils eine scharfe Schneidkante hat.
Im Zusammenhang mit dem oben aufgeführten Punkt (a) kann die Größe des Lochs 25 so ausgewählt werden, wie es bei einer gegebenen Verwendung notwendig ist. Trotzdem wurde festgestellt, daß die Größe des Lochs bis zu 60%, noch bevorzugter 50% der gesamten Querschnittsfläche des Gesteinsbolzens betragen kann. Zusätzlich zur Minimierung des erforderlichen Stahls und des Gewichts des Gesteinsbolzens ermöglichen es diese relativ großen Löcher, daß in das Innere des Gesteinsbolzens ein Verbindungsstück eingesetzt werden kann.
Eine Reihe von Versuchen, die mit dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Gesteinsbolzen mit den folgenden Abmessungen durchgeführt wurden, zeigte, daß die Ankerwirkung bei der Einbettung in Sandstein etwa 1 t/cm betrug.
Kerndurchmesser: 26 mm
Steigung: 10 mm
Maximale Gewindehöhe: 2,5 mm
Wenn die Zugfestigkeit des Stahls des Gesteinsbolzens 30 t beträgt, wäre angesichts des oben Aufgeführten eine Einbettung des Gesteinsbolzens von 30 cm so fest wie Stahl.
Aus dem Vorangegangenen folgt, daß der in den Fig. 7 bis 9 gezeigte Gesteinsbolzen in vielen Fällen verwendet werden kann, die vom vollständigen Verankern entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens bis zur punktweisen Verbindung gehen. An einem Ende kann zum Beispiel ein 3 m langer 30 t Gesteinsbolzen entlang seiner gesamten Längserstreckung in eine Gesteinsformation geschraubt werden und die Eigenschaften einer sehr starren Halterung aufweisen, wie es bei besonderen Anwendungszwecken erforderlich sein kann. Um den Anforderungen bei einem anderen Anwendungszweck gerecht zu werden, kann im anderen Extremfall der gleiche Gesteinsbolzen alternativ nur entlang der letzten 50 cm seiner Länge in einer Gesteinsformation installiert werden, und der Rest des Gesteinsbolzens erstreckt sich durch ein Führungsloch, dessen Durchmesser etwas größer als der des Gesteinsbolzens ist. In diesem Fall ist die Stützwirkung des Gesteinsbolzens weniger starr, jedoch letztendlich bei der gleichen Zugfestigkeit.
Die in Fig. 10 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des selbstbohrenden und selbstschneidenden Gesteinsbolzens umfaßt die in den Fig. 1 bis 6 gezeigten selbstschneidenden Gesteinsbolzen, die so modifiziert sind, daß sie am Vorderende anstelle des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten spitzen Vorderendes 5 eine Bohrspitze 23 und den in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Räumer 21 umfassen. Der Zweck der Bohrspitze 23 besteht in der Erzeugung des Führungslochs. Der Gesteinsbolzen umfaßt außerdem ein mittiges, axial verlaufendes Loch 25, damit Wasser durch den Gesteinsbolzen gespritzt werden kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des selbstschneidenden Gesteinsbolzens können viele Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen zwei diametral gegenüberliegende, axial verlaufende Rillen 13 umfaßt, kann zum Beispiel leicht eingeschätzt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist, und daß die Rillen 13 in jeder geeigneten Form, Konfiguration und Anzahl vorliegen können, damit der Gesteinsabfall effizient aus dem Führungsloch entfernt wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen eine optimale Winkelabnahme von 5º der Höhe des Geweindeprofils 9 von den Schneidkanten zu den Hinterkanten umfassen, kann außerdem leicht eingeschätzt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Verringerung der Höhe des Gewindeprofils begrenzt ist.
Obwohl die in den Fig. 1 bis 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsformen ein Verhältnis zwischen der Steigung P und der maximalen Höhe H des Gewindeprofils 9 von 5:1 aufweisen, und die in den Fig. 7 bis 9 gezeigte bevorzugte Ausführungsform ein Verhältnis zwischen der Steigung P und der maximalen Höhe des Gewindeprofils 9 von 4:1 aufweist, kann außerdem leicht eingeschätzt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist und dieses Verhältnis je nach Bedarf gewählt werden kann, damit bei einer gegebenen Geologie der Gesteinsformation eine Beschädigung des Gesteins der Gesteinsformation zwischen benachbarten Gewindegängen des Gewindeprofils minimiert wird.

Claims

1. Selbstschneidender Gesteinsbolzen zum Schneiden eines Gewindeprofils in eine Innenfläche eines Führungsloches, welcher aufweist:

(a) wenigstens eine Rille (13), die entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens verläuft, um das Beseitigen von durch den Gesteinsbolzen geschnittenem Material aus dem Loch zu erleichtern;

(b) ein Loch (25), das entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens verläuft, um das Einspritzen von Wasser durch den Gesteinsbolzen in das Führungsloch während des Schneidens des Gewindeprofils zu ermöglichen;

(c) ein unterbrochenes Gewindeprofil (9) mit einer Anzahl von Schneidkanten, wobei die Schneidkanten geeignet sind, das Gewindeprofil in die Innenfläche des Führungsloches zu schneiden und das Gewindeprofil (9) geeignet ist, mit dem in die Innenfläche des Führungsloches geschnittenen Gewindeprofil in Eingriff zu kommen, das Gewindeprofil (9) aus einer Anzahl von Segmenten (15) besteht, jedes Segment (15) sich rings um den Gesteinsbolzen von einer Vorderkante (11) zu einer Hinterkante (17) erstreckt und wobei die Vorderkante (11) jedes Segments (15) eine der Schneidkanten bildet; und

(d) einen Einführabschnitt, der durch eine Verjüngung des Gewindeprofils (9) gebildet ist, so daß die Höhe (H) der Vorderkante (11) jedes Segments (15) vom Vorderende (5) des Gewindebolzens an fortschreitend zunimmt.

2. Gesteinsbolzen nach Anspruch 1, bei welchem die Querschnittsfläche des Loches (25) kleiner als oder gleich 60% der gesamten Querschnittsfläche des Gesteinsbolzens ist.

3. Gesteinsbolzen nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die oder jede Rille (13) als Abflachung entlang der Längserstreckung des Gesteinsbolzens ausgebildet ist.

4. Gesteinsbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Gesteinsbolzen zwei diametral gegenüberliegende, axial verlaufende Rillen (13) aufweist.

5. Gesteinsbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Höhe (H) des Gewindeprofils (9) an den Vorderkanten (11) maximal ist und zu den Hinterkanten (17) allmählich abnimmt

6. Gesteinsbolzen nach Anspruch 5, bei welchem die Winkelabnahme der Höhe (H) des Gewindeprofils (9) zwischen den Vorder- und Hinterkanten (11,17) wenigstens 4 Grad beträgt.

7. Gesteinsbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Verhältnis der Steigung des Gewindeprofils (9) und der maximalen Höhe (H) des Gewindeprofils (9) im Bereich von 3:1 bis 6:1 liegt.

8. Gesteinsbolzen nach Anspruch 7, bei welchem das Verhältnis im Bereich 4:1 bis 5:1 liegt.

9. Gesteinsbolzen nach Anspruch 8, bei welchem die volle Gewindehöhe (H) erst bei vier oder fünf Windungen ab dem Vorderende (5) des Gesteinsbolzens erreicht wird.

10. Gesteinsbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Erweiterungsbohrer oder Räumer (21) am Vorderende (5) zum Erweitern des Durchmessers des Führungsloches auf den Durchmesser eines Kerns (3) des Gesteinsbolzens.

11. Selbstbohrender und selbstschneidender Gesteinsbolzen, welcher aus dem selbstschneidenden Gesteinsbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Einrichtung zum Schneiden eines Loches für den Gesteinsbolzen besteht.

12. Gesteinsbolzen nach Anspruch 11, bei welchem die Schneideinrichtung aus einer Bohrspitze (23) zum Bohren des Loches am vorderen Ende (5) des Gesteinsbolzens besteht.

13. Gesteinsbolzen nach Anspruch 12, bei welchem die Bohrspitze (23) vom Gesteinsbolzen abnehmbar ist.