EP1448866A1 - Method and device for boring holes - Google Patents

Method and device for boring holes

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EP1448866A1
EP1448866A1 EP02791587A EP02791587A EP1448866A1 EP 1448866 A1 EP1448866 A1 EP 1448866A1 EP 02791587 A EP02791587 A EP 02791587A EP 02791587 A EP02791587 A EP 02791587A EP 1448866 A1 EP1448866 A1 EP 1448866A1
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EP
European Patent Office
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borehole
cladding tube
drill bit
drill
cooling fluid
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EP02791587A
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EP1448866B1 (en
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Josef Mocivnik
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Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
Original Assignee
Techmo Entwicklungs und Vertriebs GmbH
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Publication date
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/103—Down-hole by-pass valve arrangements, i.e. between the inside of the drill string and the annulus
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole

Definitions

  • the present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill hole being formed by a striking and / or rotating movement by means of a drill bit mounted on a drill pipe and a jacket or
  • the cladding tube is introduced into the borehole, material being mined via at least one feed opening and / or flushing or cooling fluid introduced into the area of the drill bit through the drill string into an annular space defined between the outer circumference of the drill string and the inner circumference of the cladding tube and out is brought down the borehole.
  • the invention further relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill bit mounted on a drill pipe forming a drill hole by a striking and / or rotating movement and a jacket surrounding the drill pipe.
  • or cladding tube can be introduced into the borehole, wherein in particular through the interior of the drill pipe a flushing or cooling fluid can be introduced into the area of the excavation area of the drill bit and degraded material and / or the flushing or cooling fluid via at least one feed opening into an annular space between the drill pipe and the cladding tube can be brought in and brought out of the borehole.
  • a disadvantage of these known embodiments is, in particular, the fact that when water enters when the borehole is carried out, the water possibly entering the borehole under high pressure, this entering water together with the removed material and the flushing or cooling fluid introduced in particular through the annular space between the drill pipe and the cladding tube as well as along the outer circumference of the cladding tube from the borehole and thus can pose a hazard to the operating personnel, whereby due to a prevailing high pressure, the entire drilling device may also move out of the borehole counter to the drilling direction can be applied.
  • the present invention aims to develop a method and a device of the type mentioned in such a way that when water enters, possibly under high pressure, into the borehole and in particular in the area of the drill bit, a seal can be ensured such that the outlet of water is prevented, in particular via the transport cross-sections for dismantled material and flushing or cooling fluid available during the normal drilling process, and secure anchoring of the drilling device or at least of the casing or cladding tube is achieved.
  • the method of the type mentioned is essentially characterized in that the supply of Flushing or cooling fluid in the drill bit is interrupted, that the feed opening for introducing degraded material and / or flushing or cooling fluid into the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted, in particular is sealed in a fluid-tight manner, and that the jacket or Cladding tube is fixed at its end protruding from the borehole on the borehole wall and is sealed fluid-tight against this.
  • both the supply of flushing or cooling fluid in the drill bit is interrupted and the access or supply opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted or sealed in a fluid-tight manner, it is ensured that upon entry of water into the borehole, in particular in the area of the drill bit, this water, which may be under high pressure, not against the feed direction for the flushing or cooling fluid as well as in the direction of removal for the mined material and the introduced flushing or cooling fluid from the borehole is carried out, so that a corresponding risk to the operating personnel and damage to the outside of the
  • the jacket or cladding tube is fixed at its end protruding from the borehole with respect to the borehole wall and is sealed in a fluid-tight manner, so that water also exits via the one located between the outer circumference of the cladding tube and the borehole inner wall Free space is safely avoided. It is therefore provided according to the invention that in the area of the drill bit a reliable sealing of the annular space between the drill pipe and the cladding tube, which is used during the drilling process for the removal of the mined material, can be achieved and at the same time water escapes over the outer circumference of the envelope rohrs is also prevented. It also ensures that not against the supply pressure for the rinsing or. Cooling fluid, if necessary, water is brought out of the borehole via the feed line in the drill pipe and introduced into corresponding feed devices outside the borehole.
  • the feed opening provided in the cladding tube for introducing material into the annular space between the drill pipe and the cladding tube by moving the drill bit against the drilling direction via at least one end provided on the end facing away from the surface of the drill bit Sealing element is sealed.
  • Such a displacement of the drill bit against the direction of drilling can be carried out as a precaution when the desired drill hole length has been achieved, in order to be able to reliably avoid any subsequent entry and exit of water into the drill hole. If material or rock layers, in which water is contained, in particular under high pressure, are penetrated during the drilling of the borehole, the drill bit is displaced counter to the drilling direction counter to the introduction of force, so that a corresponding sealing of the Inlet opening into the interior or
  • Annulus between the drill pipe and the cladding tube can be achieved. Due to the interruption of the supply of flushing or cooling fluid through the drill pipe, as well as the anchoring and sealing of the cladding tube on its outer circumference to that from the
  • the end of the borehole projecting is thus automatically or automatically sealed when the water enters under a corresponding pressure.
  • the cladding tube is secured, in particular wedged or jammed, in the region of the seal at the end protruding from the borehole to prevent removal against the drilling direction from the borehole. If high fluid pressures occur, there may be high forces with a corresponding cross-sectional area of the drill bit, which become effective in the sense of the drilling elements emerging from the borehole, so that in addition to the fixing and sealing of the end of the cladding tube projecting from the borehole, additional securing is provided, is proposed in particular by wedging or jamming the respective cladding tube end.
  • the drill pipe is separated from the drill bit in a manner known per se after completion of the drilling and is brought out of the cladding tube becomes. In this way, the drill pipe can essentially be reused over the entire length, while the drill bit together with the cladding tube provides the sealing of the borehole against the escape of water from the borehole.
  • the borehole in particular the jacket or cladding tube is filled with a hardening material.
  • a device of the type mentioned at the outset is essentially characterized in that at least one in the feed line for the flushing or cooling fluid into the drill bit and in the region of the at least one feed opening into the annular space between the drill pipe and the cladding tube Sealing element is provided and that the cladding tube is fixed at the end protruding from the borehole on the surrounding soil or rock material via a fixing and / or sealing device and is sealed in a fluid-tight manner.
  • both the supply line for supplying the flushing or cooling fluid into the drill bit and the supply opening for the removal of degraded material and introduced flushing or cooling fluid are appropriately interrupted and sealed to prevent any leakage from occurring prevent high pressure water entering through the drill bit as well as the transport cross-section made available during the drilling process.
  • a corresponding fixing and / or sealing device is provided for fixing and sealing the end of the cladding tube protruding from the borehole.
  • a counter to the feed direction of the flushing or cooling fluid closing check valve is provided in the supply line for the flushing or cooling fluid to the drill bit.
  • a check valve can be arranged simply and inexpensively, especially in the area of the drill bit immediately before the flushing fluid emerges from the corresponding passage openings in the area of the drill bit and results in the event that water entering the area of the area has a higher pressure than the supply pressure of the Should have flushing fluids, an automatic interruption and sealing of the supply line for the flushing fluid.
  • the at least one sealing element is provided from the end of the drill bit facing away from the drilling surface, which seals the feed opening formed in the cladding tube into the annular space between the drill pipe and the cladding tube after completion of the borehole, in particular by moving the drill bit counter to the drilling direction.
  • Such a sealing element can accordingly be provided at the end of the drill bit facing away from the removal surface of the drill bit, whereby, as already explained above, by pulling the drill bit back into the cladding tube when the drilling is completed or, if appropriate, moving the drill bit through onto the removal surface acting water pressure against the driving forces immediately and automatically the at least one supply opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted and sealed, so that an escape of water, in particular which is reliably prevented under high pressure via this annular space to the outside.
  • the sealing element is formed on an extension of the drill bit which is adapted to the internal dimensions of the cladding tube and is formed with additional sealing elements, in particular sealing rings.
  • Such an extension serves as a guide for centering the drill bit in the cladding tube during the drilling process and can be accommodated with a precise fit in a possibly reinforced front section of the cladding tube, in order to ensure reliable after pulling back or pushing back the drill bit against the drilling direction in the cladding tube To seal the feed opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube.
  • the sealing effect can be supported in addition to a precisely fitting arrangement of the drill bit or the extension of the drill bit in the cladding tube by additional provision of sealing elements, in particular sealing rings, which are in particular arranged such that in the closed position the additional sealing elements correspond to the positioning or design of the at least an access opening are arranged.
  • Such a securing or clamping element allows an essentially unimpeded insertion of the cladding tube during the drilling process, while an additional clamping force and thus a supporting force for determining the force are exerted when the cladding tube is acted upon or exerted in the sense of expelling the cladding tube from the borehole against the drilling direction Cladding tube is provided.
  • the securing or clamping element is formed by a ring element surrounding the cladding tube, which has a conically tapering surface on its outer surface and a complementary, conically conical surface the tapering inner surface of the fixing element interacts when the cladding tube moves counter to the drilling direction and prevents a movement of the cladding tube counter to the drilling direction, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
  • the drill string can be detached from the drill bit in a manner known per se and removed from the borehole.
  • the device according to the invention in a state in which a sealing of the drilling device reliably prevents fluid from escaping from the drilling device under high pressure.
  • a drill hole 3 is made through a drill bit 1, which is mounted on a drill pipe 2, the drill bit 1 having, for example, corresponding hard material or hard metal inserts 5 on its mining surface 4.
  • a flushing or cooling fluid is introduced into the area of the excavation surface 4 of the drill bit 1 via the drill pipe 2 via a schematically indicated supply line 6, an outlet opening 7 being indicated in FIGS. 1 and 2.
  • a check valve 8 is arranged in the feed line 6 in the area of the drill bit 1, which is contrary to that indicated by 9
  • Feed direction for the flushing or cooling fluid closes.
  • the drill pipe 2 is surrounded by a cladding tube 10, the removed material and introduced flushing or cooling fluid being introduced into the annular space 13 between the outer circumference of the drill rod 2 and the inner circumference of the cladding tube 10 via passage or supply openings 12 and is brought out of the borehole 3 in such a manner as is shown in FIG. 1, which shows the drilling state.
  • the cladding tube 10 is at its end portion 14 protruding from the borehole 3 via a fixing device 15 on the material 16 surrounding borehole 3 is secured, a sealing element 17 being additionally indicated.
  • the end region 14 of the cladding tube 10 protruding from the borehole 3 is surrounded by a securing element or securing wedge 18, this securing wedge 18 having an outer surface 19 tapering towards the end of the cladding tube 10, which together with a correspondingly tapering inner contour 20 of the fixing element 15 - Works, so that the drilling process, which also takes place according to arrow 9, can be carried out unhindered and also the cladding tube 10 can be introduced into the borehole 3 according to the drilling progress, for example by pulling the drill rod 2 into the borehole 3, during a movement of the cladding tube 10 against the drilling direction and thus in the sense of bringing it out of the borehole 3, both via the fixing and sealing device 15 or 17 and the additional securing device 18 is prevented.
  • FIG. 2 shows the state in which the drill bit 1 has either been withdrawn into the interior of the cladding tube 10 counter to the direction of drilling 9 or the drill bit 1 has entered the interior of the borehole 3, for example, through the entry of fluid, in particular water, according to arrow 21 was shifted against the drilling direction in the cladding tube 10.
  • the check valve 8 in the feed line 6 for the flushing or cooling fluid closes when water under high pressure enters the space 22 located in front of the surface of the drill bit 1.
  • the supply openings 12 in the annular space 13 between the drill pipe 2 and the cladding tube 10 are closed by a sealing element 23, which is formed on an extension 24 at the end facing away from the dismantling surface 4 of the drill bit 1, the sealing element 23 not is guided in the inside of the cladding tube 10 with a corresponding fit, but has additional sealing elements 25, in particular sealing rings, to further support the sealing effect.
  • the sealing element 23 thus reliably prevents the entry of material and possibly water under high pressure into the interior of the annular space 13.
  • the fixing device 15 and the securing device 18 reliably ensure that even at high pressures, which for example can reach a few tens of bar, taking into account a corresponding cross-sectional area of the drill bit 1 and the weight of the drilling elements, which may have a large length leakage of Bohrvorlegisele ducks from the borehole 3 together with the fluid under high pressure can be avoided. This can endanger the operating personnel as well as possible damage to the
  • the drill pipe 2 can be separated from the drill bit or the extension 24 with the sealing element and reused for a new drilling process.
  • the interior 13 of the cladding tube 10 is subsequently filled with a hardening material.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for boring holes (3) in the ground or in rock, especially by means of percussive boring or rotary percussive boring. A borehole (3) is formed by a cutter (1) mounted on a boring rod (2), by means of a percussive and/or rotary movement, and a column tube or jacket tube (10) is introduced into the borehole (3). Extracted material and/or especially washing or cooling fluid, which is introduced into the region of the cutter (1) by means of the boring rod (2), is introduced, via at least one admission (12), into a defined annular chamber (13) between the outer circumference of the boring rod (2) and the inner circumference of the jacket tube (10), and is extracted from the borehole (3). According to the invention, during or after the production of the borehole (3), the supply of washing or cooling fluid to the cutter (1) is interrupted; the admission (12) for introducing extracted material and/or washing or cooling fluid into the annular chamber (13) between the boring rod (2) and the jacket tube (10) is closed, especially sealed in a fluid-tight manner; and the end of the column or jacket tube (10) protruding out of the borehole is fixed to the wall of the borehole (16), and is sealed in a fluid-tight manner in relation to said wall, thus reliably preventing water from escaping, especially under high pressure, from the borehole (3), and preventing elements from escaping from the boring device.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BOHREN VON LÖCHERN METHOD AND DEVICE FOR DRILLING HOLES
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch gebildet wird und ei Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch eingebracht wird, wobei über wenigstens eine Zufuhröffnung abgebautes Material und/oder insbesondere durch das Bohrgestänge in den Bereich der Bohrkrone eingebrachtes Spül- bzw. Kuhlfluid in einen zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges und dem Innenumfang des Hüllrohrs definierten Ringraum eingebracht und aus dem Bohrloch ausgebracht wird. Die Erfindung bezieht sich weiters auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch ausbildet und ein das Bohrgestänge umgebendes Mantel- bzw. Hüllrohr in das Bohrloch einbringbar ist, wobei insbesondere durch das Innere des Bohrgestänges ein Spül- bzw. Kuhlfluid in den Bereich der Abbaufläche der Bohrkrone einbringbar und abgebautes Material und/oder das Spül- bzw. Kuhlfluid über wenigstens eine Zufuhröffnung in einen Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr einbringbar und aus dem Bohrloch ausbringbar ist.The present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill hole being formed by a striking and / or rotating movement by means of a drill bit mounted on a drill pipe and a jacket or The cladding tube is introduced into the borehole, material being mined via at least one feed opening and / or flushing or cooling fluid introduced into the area of the drill bit through the drill string into an annular space defined between the outer circumference of the drill string and the inner circumference of the cladding tube and out is brought down the borehole. The invention further relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes in soil or rock material, a drill bit mounted on a drill pipe forming a drill hole by a striking and / or rotating movement and a jacket surrounding the drill pipe. or cladding tube can be introduced into the borehole, wherein in particular through the interior of the drill pipe a flushing or cooling fluid can be introduced into the area of the excavation area of the drill bit and degraded material and / or the flushing or cooling fluid via at least one feed opening into an annular space between the drill pipe and the cladding tube can be brought in and brought out of the borehole.
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der AT-B 390 303, der WO 98/21439 oder der WO 01/63085 bekannt, wobei bei diesen bekannten Ausbildungen abgebautes Material und/oder eingebrachtes Spülbzw. Kuhlfluid im wesentlichen über einen zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr definierten Ringraum ausgebracht wird. Das Spül- bzw. Kuhlfluid kann in den Bereich der Abbaufläche der Bohrkrone beispielsweise über einen entsprechenden Hohlraum im Inneren des Bohrgestänges einge- bracht werden. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, daß bei einem Wassereintritt bei Durchführung der Bohrung, wobei gegebenenfalls das Wasser unter hohem Druck in das Bohrloch eintritt, dieses eintretende Wasser gemeinsam mit dem abgebauten Ma- terial als auch dem eingebrachten Spül- bzw. Kuhlfluid insbesondere durch den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr als auch entlang des Außenumfangs des Hüllrohrs aus dem Bohrloch ausgebracht wird und somit eine Gefährdung für das Bedienungspersonal darstellen kann, wobei aufgrund eines herrschenden, hohen Drucks gegebenenfalls auch die gesamte Bohreinrichtung entgegen der Bohrrichtung aus dem Bohrloch ausgebracht werden kann.Methods and devices of the type mentioned at the outset are known, for example, from AT-B 390 303, WO 98/21439 or WO 01/63085, with these known designs degraded material and / or introduced rinsing or Cooling fluid essentially over a between the Drill pipe and the cladding defined annular space is applied. The flushing or cooling fluid can be introduced into the area of the excavation area of the drill bit, for example, via a corresponding cavity in the interior of the drill pipe. A disadvantage of these known embodiments is, in particular, the fact that when water enters when the borehole is carried out, the water possibly entering the borehole under high pressure, this entering water together with the removed material and the flushing or cooling fluid introduced in particular through the annular space between the drill pipe and the cladding tube as well as along the outer circumference of the cladding tube from the borehole and thus can pose a hazard to the operating personnel, whereby due to a prevailing high pressure, the entire drilling device may also move out of the borehole counter to the drilling direction can be applied.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei Eintritt von Wasser, gegebenenfalls unter hohem Druck, in das Bohrloch und insbesondere in dem Bereich der Bohrkrone eine Abdichtung dahingehend sichergestellt werden kann, daß der Austritt von Wasser insbeson- dere über die während des normalen Bohrvorgangs zur Verfügung stehenden Transportquerschnitte für abgebautes Material und Spül- bzw. Kuhlfluid verhindert wird und eine sichere Verankerung der Bohreinrichtung bzw. zumindest des Mantel- bzw. Hüllrohrs erzielt wird.The present invention aims to develop a method and a device of the type mentioned in such a way that when water enters, possibly under high pressure, into the borehole and in particular in the area of the drill bit, a seal can be ensured such that the outlet of water is prevented, in particular via the transport cross-sections for dismantled material and flushing or cooling fluid available during the normal drilling process, and secure anchoring of the drilling device or at least of the casing or cladding tube is achieved.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß bei bzw. nach Fertigstellung des Bohrloches die Zufuhr von Spül- bzw. Kuhlfluid in die Bohrkrone unterbrochen wird, daß die Zufuhröffnung für das Einbringen von abgebautem Material und/oder Spül- bzw. Kuhlfluid in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr unterbrochen, ins- besondere fluiddicht abgedichtet wird und daß das Mantelbzw. Hüllrohr an seinem aus dem Bohrloch ragenden Ende an der Bohrlochwand festgelegt und gegenüber dieser fluiddicht abgedichtet wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß sowohl die Zufuhr von Spül- bzw. Kuhlfluid in die Bohrkrone unterbro- chen wird als auch die Zutritts- bzw. Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr unterbrochen bzw. fluiddicht abgedichtet wird, wird sichergestellt, daß bei Eintritt von Wasser in das Bohrloch, insbesondere im Bereich der Bohrkrone, dieses gegebenenfalls unter hohem Druck stehende Wasser nicht entgegen der Zufuhrrichtung für das Spül- bzw. Kuhlfluid als auch in der Abtransportrichtung für das abgebaute Material und das eingebrachte Spül- bzw. Kuhlfluid aus dem Bohrloch ausgetragen wird, so daß eine entsprechende Gefährdung des Bedienungs- Personals als auch eine Beschädigung der außerhalb desTo solve these tasks, the method of the type mentioned is essentially characterized in that the supply of Flushing or cooling fluid in the drill bit is interrupted, that the feed opening for introducing degraded material and / or flushing or cooling fluid into the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted, in particular is sealed in a fluid-tight manner, and that the jacket or Cladding tube is fixed at its end protruding from the borehole on the borehole wall and is sealed fluid-tight against this. Characterized in that according to the invention both the supply of flushing or cooling fluid in the drill bit is interrupted and the access or supply opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted or sealed in a fluid-tight manner, it is ensured that upon entry of water into the borehole, in particular in the area of the drill bit, this water, which may be under high pressure, not against the feed direction for the flushing or cooling fluid as well as in the direction of removal for the mined material and the introduced flushing or cooling fluid from the borehole is carried out, so that a corresponding risk to the operating personnel and damage to the outside of the
Bohrloches befindlichen Zusatzeinrichtungen verhindert wird. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen,, daß das Mantel- bzw. Hüllrohr an seinem aus dem Bohrloch ragenden Ende gegenüber der Bohrlochwand festgelegt und fluid- dicht abgedichtet wird, so daß auch ein Austritt von Wasser über den zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand befindlichen Freiraum sicher vermieden wird. Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Bereich der Bohrkrone eine zuverlässige Abdichtung des Ring- raums zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr, welcher während des Bohrvorgangs für einen Abtransport des abgebauten Materials verwendet wird, erzielbar ist und gleichzeitig ein Austreten von Wasser über den Außenumfang des Hüll- rohrs ebenfalls unterbunden wird. Weiters wird sichergestellt, daß nicht entgegen dem Zufuhrdruck für das Spülbzw. Kuhlfluid gegebenenfalls Wasser über die Zufuhrleitung im Bohrgestänge aus dem Bohrloch ausgebracht und in entsprechende Zufuhreinrichtungen außerhalb des Bohrloches eingebracht wird.Borehole located additional equipment is prevented. In addition, it is provided according to the invention that the jacket or cladding tube is fixed at its end protruding from the borehole with respect to the borehole wall and is sealed in a fluid-tight manner, so that water also exits via the one located between the outer circumference of the cladding tube and the borehole inner wall Free space is safely avoided. It is therefore provided according to the invention that in the area of the drill bit a reliable sealing of the annular space between the drill pipe and the cladding tube, which is used during the drilling process for the removal of the mined material, can be achieved and at the same time water escapes over the outer circumference of the envelope rohrs is also prevented. It also ensures that not against the supply pressure for the rinsing or. Cooling fluid, if necessary, water is brought out of the borehole via the feed line in the drill pipe and introduced into corresponding feed devices outside the borehole.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die im Hüllrohr vorgesehene Zufuhröffnung für ein Ein- bringen von Material in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr durch ein Verschieben der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung über wenigstens ein an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende vorgesehenes Abdichtelement abgedichtet wird. Ein derartiges Verschieben der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung kann vorsorglich bei erzielter, gewünschter Bohrlochlänge vorgenommen werden, um ein gegebenenfalls nachfolgend auftretendes Eintreten von Wasser in das Bohrloch und Austreten desselben sicher vermeiden zu können. Falls während des Bohrens des Bohrloches in Material- bzw. Gesteinsschichten eingedrungen wird, in welchen Wasser insbesondere unter hohem Druck enthalten ist, erfolgt entgegen der Krafteinleitung zur Durchführung des Bohrvorgangs eine Verschiebung der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung, so daß selbsttätig ein entspre- chendes Abdichten der Zufuhröffnung in den Innenraum bzw.According to a preferred embodiment, it is proposed that the feed opening provided in the cladding tube for introducing material into the annular space between the drill pipe and the cladding tube by moving the drill bit against the drilling direction via at least one end provided on the end facing away from the surface of the drill bit Sealing element is sealed. Such a displacement of the drill bit against the direction of drilling can be carried out as a precaution when the desired drill hole length has been achieved, in order to be able to reliably avoid any subsequent entry and exit of water into the drill hole. If material or rock layers, in which water is contained, in particular under high pressure, are penetrated during the drilling of the borehole, the drill bit is displaced counter to the drilling direction counter to the introduction of force, so that a corresponding sealing of the Inlet opening into the interior or
Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr erzielbar ist. Durch das erfindungsgemäß darüber hinaus vorgesehene Unterbrechen der Zufuhr von Spül- bzw. Kuhlfluid durch das Bohrgestänge als auch die Verankerung und Abdich- tung des Hüllrohrs an seinem Außenumfang an dem aus demAnnulus between the drill pipe and the cladding tube can be achieved. Due to the interruption of the supply of flushing or cooling fluid through the drill pipe, as well as the anchoring and sealing of the cladding tube on its outer circumference to that from the
Bohrloch ragenden Ende wird somit im wesentlichen selbsttätig bzw. automatisch bei Wassereintritt unter einem entsprechenden Druck eine Abdichtung des Bohrloches erzielt. Zur weiteren Sicherung zumindest des Hüllrohrs im Bohrloch wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Hüllrohr im Bereich der Abdichtung an dem aus dem Bohrloch vorragenden Ende zur Verhinderung einer Entfernung entgegen der Bohrrichtung aus dem Bohrloch gesichert, insbesondere verkeilt bzw. verklemmt wird. Bei Auftreten von hohen Fluiddrücken ergeben sich bei entsprechender Querschnittsfläche der Bohrkrone gegebenenfalls hohe Kräfte, welche im Sinn eines Austretens der Bohrelemente aus dem Bohrloch wirksam werden, so daß neben der erfindungsgemäß vorgesehenen Festlegung und Abdichtung des aus dem Bohrloch ragenden Endes des Hüllrohrs eine zusätzliche Sicherung, insbesondere durch ein Verkeilen bzw. Ver- klemmen des jeweiligen Hüllrohrendes vorgeschlagen wird.The end of the borehole projecting is thus automatically or automatically sealed when the water enters under a corresponding pressure. To further secure at least the cladding tube in the borehole, it is proposed according to a further preferred embodiment that the cladding tube is secured, in particular wedged or jammed, in the region of the seal at the end protruding from the borehole to prevent removal against the drilling direction from the borehole. If high fluid pressures occur, there may be high forces with a corresponding cross-sectional area of the drill bit, which become effective in the sense of the drilling elements emerging from the borehole, so that in addition to the fixing and sealing of the end of the cladding tube projecting from the borehole, additional securing is provided, is proposed in particular by wedging or jamming the respective cladding tube end.
Um wenigstens Teile der für die Durchführung der Bohrung verwendeten Elemente bergen und gegebenenfalls wiederverwenden zu können, wird gemäß einer weiters bevorzugten Aus- führungsform vorgeschlagen, daß das Bohrgestänge nach Fertigstellung der Bohrung in an sich bekannter Weise von der Bohrkrone getrennt wird und aus dem Hüllrohr ausgebracht wird. Derart läßt sich im wesentlichen das Bohrgestänge über die gesamte Länge wiederverwenden, während die Bohr- kröne gemeinsam mit dem Hüllrohr die Abdichtung des Bohrloches gegenüber einem Austritt von Wasser aus dem Bohrloch zur Verfügung stellt.In order to be able to recover at least parts of the elements used to carry out the drilling and possibly reuse them, it is proposed according to a further preferred embodiment that the drill pipe is separated from the drill bit in a manner known per se after completion of the drilling and is brought out of the cladding tube becomes. In this way, the drill pipe can essentially be reused over the entire length, while the drill bit together with the cladding tube provides the sealing of the borehole against the escape of water from the borehole.
Für eine entsprechende Sicherung des nach Entfernen des Bohrgestänges im Bohrloch verbleibenden Hüllrohrs als auch der Bohrkrone wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach dem Entfernen der Bohrgestänges in an sich bekannter Weise das Bohrloch, insbeson- dere das Mantel- bzw. Hüllrohr, mit einem aushärtenden Material verfüllt wird.For a corresponding securing of the cladding tube remaining in the borehole after removal of the drill pipe and also of the drill bit, it is proposed according to a further preferred embodiment that after the drill pipe has been removed, the borehole, in particular the jacket or cladding tube is filled with a hardening material.
Zur Lösung der obengenannten Aufgaben ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhrleitung für das Spül- bzw. Kuhlfluid in die Bohrkrone als auch im Bereich der wenigstens einen Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr wenigstens ein Abdichtelement vor- gesehen ist und daß das Hüllrohr an dem aus dem Bohrloch ragenden Ende an dem umgebenden Boden- oder Gesteinsmaterial über eine Festlegungs- und/oder Abdichteinrichtung festgelegt und fluiddicht abgedichtet ist. Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, daß sowohl die Zufuhrleitung für eine Zufuhr des Spül- bzw. Kühlfluids in die Bohrkrone als auch die Zufuhröffnung für den Abtransport von abgebautem Material sowie eingebrachtem Spül- bzw. Kuhlfluid entsprechend unterbrochen und abgedichtet wird, um einen Austritt von gegebenenfalls unter hohem Druck eintretendem Wasser über die Bohrkrone als auch den während des Bohrvorgangs zur Verfügung gestellten Transportquerschnitt zu verhindern. Darüber hinaus ist eine entsprechende Festlegungsund/oder Abdichteinrichtung zur Festlegung und Abdichtung des aus dem Bohrloch ragenden Endes des Hüllrohrs vorge- sehen.To achieve the above-mentioned objects, a device of the type mentioned at the outset is essentially characterized in that at least one in the feed line for the flushing or cooling fluid into the drill bit and in the region of the at least one feed opening into the annular space between the drill pipe and the cladding tube Sealing element is provided and that the cladding tube is fixed at the end protruding from the borehole on the surrounding soil or rock material via a fixing and / or sealing device and is sealed in a fluid-tight manner. According to the invention, it is therefore proposed that both the supply line for supplying the flushing or cooling fluid into the drill bit and the supply opening for the removal of degraded material and introduced flushing or cooling fluid are appropriately interrupted and sealed to prevent any leakage from occurring prevent high pressure water entering through the drill bit as well as the transport cross-section made available during the drilling process. In addition, a corresponding fixing and / or sealing device is provided for fixing and sealing the end of the cladding tube protruding from the borehole.
Für eine besonders einfache und im wesentlichen selbsttätige bzw. automatische Unterbrechung der Spülmittelzufuhr als auch Abdichtung der Zufuhrleitung für das Spülfluid wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsfor vorgeschlagen, daß in der Zuleitung für das Spül- bzw. Kuhlfluid zu der Bohrkrone ein entgegen der Zufuhrrichtung des Spül- bzw. Kühlfluids schließendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Ein derartiges Rückschlagventil läßt sich entsprechend einfach und kostengünstig insbesondere im Bereich der Bohrkrone unmittelbar vor dem Austritt des Spülfluids aus entsprechenden Durchtrittsöffnungen in der Abbaufläche der Bohrkrone anordnen und ergibt für den Fall, daß in dem Bereich der Abbaufläche eintretendes Wasser einen höheren Druck als den Zufuhrdruck des Spülfluids aufweisen sollte, unmittelbar eine selbsttätige Unterbrechung und Abdichtung der Zuleitung für das Spülfluid.For a particularly simple and essentially automatic or automatic interruption of the flushing agent supply and also sealing of the supply line for the flushing fluid, it is proposed according to a preferred embodiment that in the supply line for the flushing or cooling fluid to the drill bit a counter to the feed direction of the flushing or cooling fluid closing check valve is provided. Such a check valve can be arranged simply and inexpensively, especially in the area of the drill bit immediately before the flushing fluid emerges from the corresponding passage openings in the area of the drill bit and results in the event that water entering the area of the area has a higher pressure than the supply pressure of the Should have flushing fluids, an automatic interruption and sealing of the supply line for the flushing fluid.
Für eine besonders zuverlässige Abdichtung der wenigstens einen Zutritts- bzw. Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr für den während des Bohrvorgangs vorzusehenden Abtransport von abgebautem Material und eingebrachtem Spül- bzw. Kuhlfluid wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende der Bohrkrone wenigstens ein Abdichtelement vorgesehen ist, welches nach Fertigstellung des Bohrloches insbesondere durch eine Bewegung der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung die im Hüllrohr ausgebildete Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr abdichtet. Ein derartiges Abdichtelement läßt sich entsprechend an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Ende der Bohr- kröne vorsehen, wobei, wie bereits oben erläutert, durch ein Zurückziehen der Bohrkrone in das Hüllrohr bei Fertigstellung der Bohrung oder gegebenenfalls eine Bewegung der Bohrkrone durch auf die Abbaufläche wirkenden Wasserdruck entgegen der Vortriebskräfte unmittelbar und selbsttätig die wenigstens eine Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr unterbrochen und abgedichtet wird, so daß ein Austritt von Wasser, insbeson- dere unter hohem Druck, über diesen Ringraum nach außen zuverlässig verhindert wird.For a particularly reliable sealing of the at least one access or supply opening into the annular space between the drill pipe and the cladding tube for the removal of the degraded material and introduced flushing or cooling fluid to be provided during the drilling process, it is proposed according to a further preferred embodiment that the at least one sealing element is provided from the end of the drill bit facing away from the drilling surface, which seals the feed opening formed in the cladding tube into the annular space between the drill pipe and the cladding tube after completion of the borehole, in particular by moving the drill bit counter to the drilling direction. Such a sealing element can accordingly be provided at the end of the drill bit facing away from the removal surface of the drill bit, whereby, as already explained above, by pulling the drill bit back into the cladding tube when the drilling is completed or, if appropriate, moving the drill bit through onto the removal surface acting water pressure against the driving forces immediately and automatically the at least one supply opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube is interrupted and sealed, so that an escape of water, in particular which is reliably prevented under high pressure via this annular space to the outside.
In diesem Zusammenhang wird gemäß einer besonders bevorzug- ten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Abdichtelernent an einem an die Innenabmessungen des Hüllrohrs angepaßten Fortsatz der Bohrkrone gebildet ist, welcher mit zusätzlichen Dichtelementen, insbesondere Dichtringen, ausgebildet ist. Ein derartiger Fortsatz dient während des Bohrvor- gangs als eine Führung zum Zentrieren der Bohrkrone im Hüllrohr und kann entsprechend paßgenau in einem gegebenenfalls verstärkten, vorderen Abschnitt des Hüllrohrs aufgenommen werden, um nach einem Zurückziehen bzw. Zurückschieben der Bohrkrone entgegen der Bohrrichtung im Hüllrohr eine zuverlässige Abdichtung der Zufuhröffnung in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Hüllrohr zu ergeben. Die Dichtwirkung kann hiebei neben einer paßgenauen Anordnung der Bohrkrone bzw. des Fortsatzes der Bohrkrone im Hüllrohr durch zusätzliches Vorsehen von Dichtelementen, insbesondere Dichtringen unterstützt werden, welche insbesondere derart angeordnet sind, daß in der Schließposition die zusätzlichen Dichtelemente entsprechend der Positionierung bzw. Ausbildung der wenigstens einen Zutrittsöffnung angeordnet sind.In this context, it is proposed according to a particularly preferred embodiment that the sealing element is formed on an extension of the drill bit which is adapted to the internal dimensions of the cladding tube and is formed with additional sealing elements, in particular sealing rings. Such an extension serves as a guide for centering the drill bit in the cladding tube during the drilling process and can be accommodated with a precise fit in a possibly reinforced front section of the cladding tube, in order to ensure reliable after pulling back or pushing back the drill bit against the drilling direction in the cladding tube To seal the feed opening in the annular space between the drill pipe and the cladding tube. The sealing effect can be supported in addition to a precisely fitting arrangement of the drill bit or the extension of the drill bit in the cladding tube by additional provision of sealing elements, in particular sealing rings, which are in particular arranged such that in the closed position the additional sealing elements correspond to the positioning or design of the at least an access opening are arranged.
Wie oben bereits erwähnt, können insbesondere bei hohen Drücken große Kräfte in Abhängigkeit von der Abbaufläche bzw. Querschnittsfläche der Bohrkrone auf die Bohrkrone und insbesondere das Hüllrohr im Sinn eines Austreibens aus dem Bohrloch wirksam werden. Neben der erfindungsgemäß vorgesehenen Festlegung und Abdichtung des aus dem Bohrloch ragenden Endes des Hüllrohrs wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß an der Festle- gungs- und/oder Abdichteinrichtung zur Festlegung und Abdichtung des Hüllrohrs an dem aus dem Bohrloch ragenden Ende wenigstens ein Sicherungs- bzw. Klemmelement vorgesehen ist. Ein derartiges Sicherungs- bzw. Klemmelement er- laubt ein im wesentlichen ungehindertes Einbringen des Hüllrohrs während des Bohrvorgangs, während bei einer Beaufschlagung bzw. Krafteinwirkung im Sinn eines Austreibens des Hüllrohrs aus dem Bohrloch entgegen der Bohrrichtung eine zusätzliche Klemmkraft und somit unterstützende Kraft zur Festlegung des Hüllrohrs zur Verfügung gestellt wird.As already mentioned above, large forces can act on the drill bit and in particular the cladding tube in the sense of being driven out of the borehole, in particular at high pressures, depending on the excavation area or cross-sectional area of the drill bit. In addition to the fixing and sealing of the end of the cladding tube protruding from the borehole according to the invention, it is proposed according to a further preferred embodiment that supply and / or sealing device for fixing and sealing the cladding tube at the end protruding from the borehole at least one securing or clamping element is provided. Such a securing or clamping element allows an essentially unimpeded insertion of the cladding tube during the drilling process, while an additional clamping force and thus a supporting force for determining the force are exerted when the cladding tube is acted upon or exerted in the sense of expelling the cladding tube from the borehole against the drilling direction Cladding tube is provided.
Eine besonderes zuverlässige und einfach herzustellende, zusätzliche Sicherung des Hüllrohrs läßt sich hiebei dadurch erzielen, daß das Sicherungs- bzw. Klemmelement von einem das Hüllrohr umgebenden Ringelement gebildet ist, welches an seiner Außenfläche eine sich konisch verjüngende Oberfläche aufweist und mit einer komplementären, sich konisch verjüngenden Innenfläche des Festlegungselements bei einer Bewegung des Hüllrohrs entgegen der Bohrrichtung zu- sammenwirkt und eine Bewegung des Hüllrohrs entgegen der Bohrrichtung verhindert, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung , entspricht .A particularly reliable and easy to manufacture, additional securing of the cladding tube can be achieved in that the securing or clamping element is formed by a ring element surrounding the cladding tube, which has a conically tapering surface on its outer surface and a complementary, conically conical surface the tapering inner surface of the fixing element interacts when the cladding tube moves counter to the drilling direction and prevents a movement of the cladding tube counter to the drilling direction, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.
Zur wenigstens teilweisen Bergung bzw. Wiederverwendung von Elementen der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung wird gemäß einer weiters bevorzugten A sführungsform vorgeschlagen, daß das Bohrgestänge von der Bohrkrone in an sich bekannter Weise lösbar und aus dem Bohrloch entfernbar ist.For at least partial recovery or reuse of elements of the drilling device according to the invention, it is proposed according to a further preferred embodiment that the drill string can be detached from the drill bit in a manner known per se and removed from the borehole.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Bohrvorgangs; undThe invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown schematically in the accompanying drawing. In this show: 1 shows a schematic section through a device according to the invention for carrying out the method according to the invention during the drilling process; and
Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung die erfin- dungsgemäße Vorrichtung in einem Zustand, in welchem eine Abdichtung der Bohrvorrichtung einen Austritt von Fluid unter hohem Druck aus der Bohrvorrichtung sicher verhindert .2 in a representation similar to FIG. 1, the device according to the invention in a state in which a sealing of the drilling device reliably prevents fluid from escaping from the drilling device under high pressure.
Mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung wird durch eine Bohrkrone 1, welche an einem Bohrgestänge 2 gelagert ist, ein Bohrloch 3 hergestellt, wobei die Bohrkrone 1 an ihrer Abbaufläche 4 beispielsweise entsprechende Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze 5 aufweist. Über das Bohrgestänge 2 wird über eine schematisch angedeutete Zuleitung 6 ein Spül- bzw. Kuhlfluid in den Bereich der Abbaufläche 4 der Bohrkrone 1 eingebracht, wobei in den Fig. 1 und 2 eine Austrittsöffnung 7 angedeutet ist. In der Zuleitung 6 ist im Bereich der Bohrkrone 1 ein Rückschlagven- til 8 angeordnet, welches entgegen der mit 9 angedeutetenWith the device shown in FIGS. 1 and 2, a drill hole 3 is made through a drill bit 1, which is mounted on a drill pipe 2, the drill bit 1 having, for example, corresponding hard material or hard metal inserts 5 on its mining surface 4. A flushing or cooling fluid is introduced into the area of the excavation surface 4 of the drill bit 1 via the drill pipe 2 via a schematically indicated supply line 6, an outlet opening 7 being indicated in FIGS. 1 and 2. A check valve 8 is arranged in the feed line 6 in the area of the drill bit 1, which is contrary to that indicated by 9
Zufuhrrichtung für das Spül- bzw. Kuhlfluid schließt.Feed direction for the flushing or cooling fluid closes.
Das Bohrgestänge 2 wird von einem Hüllrohr 10 umgeben, wobei abgebautes Material und eingebrachtes Spül- bzw. Kühl- fluid entsprechend den Pfeilen 26 über Durchtritts- bzw. Zufuhröffnungen 12 in den Ringraum 13 zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges 2 und dem Innenumfang des Hüllrohrs 10 eingebracht und derart aus dem Bohrloch 3 ausgebracht wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, welche den Bohrzu- stand zeigt.The drill pipe 2 is surrounded by a cladding tube 10, the removed material and introduced flushing or cooling fluid being introduced into the annular space 13 between the outer circumference of the drill rod 2 and the inner circumference of the cladding tube 10 via passage or supply openings 12 and is brought out of the borehole 3 in such a manner as is shown in FIG. 1, which shows the drilling state.
Das Hüllrohr 10 ist an seinem aus dem Bohrloch 3 ragenden Endbereich 14 über eine Festlegungseinrichtung 15 an dem das Bohrloch 3 umgebenden Material 16 gesichert, wobei zusätzlich ein Abdichtelement 17 angedeutet ist.The cladding tube 10 is at its end portion 14 protruding from the borehole 3 via a fixing device 15 on the material 16 surrounding borehole 3 is secured, a sealing element 17 being additionally indicated.
Weiters wird der aus dem Bohrloch 3 ragende Endbereich 14 des Hüllrohrs 10 von einem Sicherungselement bzw. Sicherungskeil 18 umgeben, wobei dieser Sicherungskeil 18 eine sich zum Ende des Hüllrohrs 10 verjüngende Außenoberfläche 19 aufweist, welche mit einer sich entsprechend verjüngenden Innenkontur 20 des Festlegungselements 15 zusammen- wirkt, so daß der Bohrvorgang, welcher ebenfalls entsprechend dem Pfeil 9 erfolgt, ungehindert durchgeführt werden kann und auch das Hüllrohr 10 entsprechend dem Bohrfortschritt beispielsweise durch eine Zugmitnahme über das Bohrgestänge 2 in das Bohrloch 3 eingebracht werden kann, während eine Bewegung des Hüllrohrs 10 entgegen der Bohrrichtung und somit im Sinn eines Ausbringens aus dem Bohrloch 3 sowohl über die Festlegungs- als auch Abdichteinrichtung 15 bzw. 17 als auch die zusätzliche Sicherungseinrichtung 18 verhindert wird.Furthermore, the end region 14 of the cladding tube 10 protruding from the borehole 3 is surrounded by a securing element or securing wedge 18, this securing wedge 18 having an outer surface 19 tapering towards the end of the cladding tube 10, which together with a correspondingly tapering inner contour 20 of the fixing element 15 - Works, so that the drilling process, which also takes place according to arrow 9, can be carried out unhindered and also the cladding tube 10 can be introduced into the borehole 3 according to the drilling progress, for example by pulling the drill rod 2 into the borehole 3, during a movement of the cladding tube 10 against the drilling direction and thus in the sense of bringing it out of the borehole 3, both via the fixing and sealing device 15 or 17 and the additional securing device 18 is prevented.
In Fig. 2 ist der Zustand dargestellt, in welchem die Bohrkrone 1 entweder entgegen der Bohrrichtung 9 in das Innere des Hüllrohrs 10 zurückgezogen wurde oder die Bohrkrone 1 beispielsweise durch einen Eintritt von Fluid, insbesondere Wasser entsprechend dem Pfeil 21 in das Innere des Bohrlochs 3 entgegen der Bohrrichtung im Hüllrohr 10 verschoben wurde. In der in Fig. 2 dargestellten Position schließt bei einem Eintritt von Wasser unter hohem Druck in den vor der Abbaufläche der Bohrkrone 1 liegenden Raum 22 das Rück- schlagventil 8 in der Zufuhrleitung 6 für das Spül- bzw. Kuhlfluid. Darüber hinaus sind die Zufuhröffnungen 12 in den Ringraum 13 zwischen dem Bohrgestänge 2 und dem Hüllrohr 10 durch ein Abdichtelement 23 verschlossen, welches an einem Fortsatz 24 an dem von der Abbaufläche 4 der Bohrkrone 1 abge- wandten Ende ausgebildet ist, wobei das Abdichtelement 23 nicht nur entsprechend paßgenau im Inneren des Hüllrohrs 10 geführt ist, sondern zur weiteren Unterstützung der Dichtwirkung zusätzliche Dichtelemente 25, insbesondere Dichtringe aufweist. Es wird somit durch das Dichtelement 23 zu- verlässig ein Eintritt von Material als auch gegebenenfalls Wasser unter hohem Druck in das Innere des Ringraums 13 vermieden.FIG. 2 shows the state in which the drill bit 1 has either been withdrawn into the interior of the cladding tube 10 counter to the direction of drilling 9 or the drill bit 1 has entered the interior of the borehole 3, for example, through the entry of fluid, in particular water, according to arrow 21 was shifted against the drilling direction in the cladding tube 10. In the position shown in FIG. 2, the check valve 8 in the feed line 6 for the flushing or cooling fluid closes when water under high pressure enters the space 22 located in front of the surface of the drill bit 1. In addition, the supply openings 12 in the annular space 13 between the drill pipe 2 and the cladding tube 10 are closed by a sealing element 23, which is formed on an extension 24 at the end facing away from the dismantling surface 4 of the drill bit 1, the sealing element 23 not is guided in the inside of the cladding tube 10 with a corresponding fit, but has additional sealing elements 25, in particular sealing rings, to further support the sealing effect. The sealing element 23 thus reliably prevents the entry of material and possibly water under high pressure into the interior of the annular space 13.
Dadurch, daß das Hüllrohr 10 über die Festlegungseinrich- tung 15, die Abdichteinrichtung 17 als auch den zusätzlichen Sicherungskeil 18 an dem aus dem Bohrloch 3 ragenden Ende 14 sicher verankert und auch gegenüber dem umliegenden Material 16 abgedichtet ist, wird somit auch an dieser Stelle ein Austritt von Wasser und abgebautem Material aus dem Bohrloch 3 sicher verhindert. Darüber hinaus wird durch die Festlegungseinrichtung 15 und die Sicherungseinrichtung 18 zuverlässig sichergestellt, daß selbst bei .hohen Drücken, welche beispielsweise einige zehn bar erreichen können, unter Berücksichtigung einer entsprechenden Quer- schnittsfläche der Bohrkrone 1 als auch des Gewichts der gegebenenfalls eine große Länge aufweisenden Bohrelemente ein Austreten von Bohrvorrichtungsele enten aus dem Bohrloch 3 gemeinsam mit dem Fluid unter hohem Druck vermieden werden kann. Es kann dadurch eine Gefährdung des Bedie- nungspersonals sowie eine mögliche Beschädigung von in derThe fact that the cladding tube 10 is securely anchored via the fixing device 15, the sealing device 17 and also the additional securing wedge 18 at the end 14 protruding from the borehole 3 and also sealed off from the surrounding material 16, also at this point Leakage of water and mined material from borehole 3 is reliably prevented. In addition, the fixing device 15 and the securing device 18 reliably ensure that even at high pressures, which for example can reach a few tens of bar, taking into account a corresponding cross-sectional area of the drill bit 1 and the weight of the drilling elements, which may have a large length leakage of Bohrvorrichtungsele ducks from the borehole 3 together with the fluid under high pressure can be avoided. This can endanger the operating personnel as well as possible damage to the
Zeichnung nicht näher dargestellten Zusatzeinrichtungen insbesondere zur Beaufschlagung des Bohrgestänges 2 zur Durchführung bzw. Herstellung der Bohrung vermieden werden. Nach dem in Fig. 2 erhaltenen Zustand einer zuverlässigen Abdichtung des Bohrloches 3 gegenüber einem Austritt von Wasser kann das Bohrgestänge 2 entsprechend von der Bohrkrone bzw. dem Fortsatz 24 mit dem Dichtelement getrennt werden und für einen neuerlichen Bohrvorgang wiederverwendet werden. Zur weiteren Sicherung der fertiggestellten Bohrung wird nachfolgend der Innenraum 13 des Hüllrohrs 10 mit einem aushärtenden Material verfüllt. Additional devices not shown in the drawing, in particular for loading the drill pipe 2 for carrying out or producing the bore, can be avoided. After the state in FIG. 2 of a reliable sealing of the borehole 3 against leakage of water, the drill pipe 2 can be separated from the drill bit or the extension 24 with the sealing element and reused for a new drilling process. To further secure the finished bore, the interior 13 of the cladding tube 10 is subsequently filled with a hardening material.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Dreh- schlagbohren, von Löchern (3) in Boden- oder Gesteinsmate- rial, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte Bohrkrone (1) durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch (3) gebildet wird und ein Mantel- bzw. Hüllrohr (10) in das Bohrloch (3) eingebracht wird, wobei über wenigstens eine Zufuhröffnung (12) abgebautes Material und/oder insbesondere durch das Bohrgestänge (2) in den Bereich der Bohrkrone (1) eingebrachtes Spül- bzw. Kuhlfluid in einen zwischen dem Außenumfang des Bohrgestänges (2) und dem Innenumfang des Hüllrohrs (10) definierten Ringraum (13) eingebracht und aus dem Bohrloch (3) ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei bzw. nach Fertigstellung des Bohrloches (3) die Zufuhr von Spül- bzw. Kuhlfluid in die Bohrkrone (1) unterbrochen wird, daß die Zufuhröffnung (12) für das Einbringen von abgebautem Material und/oder Spül- bzw. Kuhlfluid in den Ringraum (13) zwischen dem Bohrgestänge (2) und dem Hüllrohr (10) unterbrochen, insbesondere fluiddicht abgedichtet wird und daß das Mantelbzw. Hüllrohr (10) an seinem aus dem Bohrloch (3) ragenden Ende gegenüber der Bohrlochwand (16) festgelegt und fluiddicht abgedichtet wird.1. A method for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes (3) in soil or rock material, with a drill bit (1) mounted on a drill rod (2) by a striking and / or rotating movement Borehole (3) is formed and a jacket or cladding tube (10) is introduced into the borehole (3), material being mined via at least one feed opening (12) and / or in particular through the drill rod (2) into the area of the drill bit (1) introduced flushing or cooling fluid into an annular space (13) defined between the outer periphery of the drill pipe (2) and the inner periphery of the cladding tube (10) and discharged from the borehole (3), characterized in that at or after completion of the borehole (3) the supply of flushing or cooling fluid into the drill bit (1) is interrupted so that the supply opening (12) for introducing mined material and / or flushing or cooling fluid into the annular space (13) between d em drill pipe (2) and the cladding tube (10) is interrupted, in particular sealed fluid-tight and that the jacket or. Cladding tube (10) is fixed at its end protruding from the borehole (3) opposite the borehole wall (16) and is sealed in a fluid-tight manner.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hüllrohr (16) vorgesehene Zufuhröffnung (12) für ein Einbringen von Material in den Ringraum (13) zwischen dem Bohrgestänge (2) und dem Hüllrohr (10) durch ein Verschie- ben der Bohrkrone (1) entgegen der Bohrrichtung über wenigstens ein an dem von der Abbaufläche der Bohrkrone (1) abgewandten Ende vorgesehenes Abdichtelement (8, 23) abgedichtet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the provided in the cladding tube (16) supply opening (12) for introducing material into the annular space (13) between the drill pipe (2) and the cladding tube (10) by sliding the drill bit (1) is sealed against the drilling direction via at least one sealing element (8, 23) provided on the end facing away from the removal surface of the drill bit (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (10) im Bereich der Abdichtung an dem aus dem Bohrloch (3 ) vorragenden Ende zur Verhinderung einer Entfernung entgegen der Bohrrichtung aus dem Bohrloch (3) gesichert, insbesondere verkeilt bzw. verklemmt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cladding tube (10) in the region of the seal at the end projecting from the borehole (3) to prevent removal against the drilling direction from the borehole (3) secured, in particular wedged or is jammed.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) nach Fertigstel- lung der Bohrung in an sich bekannter Weise von der Bohrkrone (1) getrennt wird und aus dem Hüllrohr (10) ausgebracht wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the drill pipe (2) after completion of the bore is separated in a manner known per se from the drill bit (1) and is brought out of the cladding tube (10).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Bohrgestänges (2) in an sich bekannter Weise das Bohrloch (3), insbesondere das Mantel- bzw. Hüllrohr (10) , mit einem aushärtenden Material verfüllt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that after removing the drill pipe (2) in a manner known per se, the borehole (3), in particular the jacket or cladding tube (10), is filled with a hardening material.
6. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, von Löchern (3) in Boden- oder Gesteinsmaterial, wobei eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte , Bohrkrone (1) durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung ein Bohrloch (3) ausbildet und ein das Bohrgestänge (2) um- gebendes Mantel- bzw. Hüllrohr (10) in das Bohrloch (3) einbringbar ist, wobei insbesondere durch das Innere des Bohrgestänges (2) ein Spül- bzw. Kuhlfluid in den Bereich der Abbaufläche der Bohrkrone (1) einbringbar und abgebautes Material und/oder das Spül- bzw. Kuhlfluid über wenig- stens eine Zufuhröffnung (12) in einen Ringraum (13) zwischen dem Bohrgestänge (2) und dem Hüllrohr (10) einbringbar und aus dem Bohrloch (3) ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhrleitung (6) für das Spül- bzw. Kuhlfluid in die Bohrkrone (1) als auch im Bereich der wenigstens einen Zufuhröffnung (12) in den Ringraum (13) zwischen dem Bohrgestänge (2) und dem Hüllrohr (10) wenigstens ein Abdichtelement (8, 23) vorgesehen ist und daß das Hüllrohr (10) an dem aus dem Bohrloch (3) ragenden Ende (14) an dem umgebenden Boden- oder Gesteinsmaterial (16) über eine Festlegungs- und/oder Abdichteinrichtung (15, 17) festgelegt und fluiddicht abgedichtet ist.6. Device for drilling, in particular percussion or rotary percussion drilling, of holes (3) in soil or rock material, wherein a drill bit (1) mounted on a drill rod (2) has a drill hole (3) by a striking and / or rotating movement. forms and a casing or cladding tube (10) surrounding the drill pipe (2) can be inserted into the borehole (3), a flushing or cooling fluid in particular in the area of the excavation area of the through the interior of the drill pipe (2) The drill bit (1) can be inserted and removed material and / or the flushing or cooling fluid can be introduced into at least one supply opening (12) in an annular space (13) between the drill pipe (2) and the cladding tube (10) and out of the borehole ( 3) can be deployed, characterized in that in the feed line (6) for the rinsing or cooling fluid in the drill bit (1) and in the area of the at least one feed opening (12) in the annular space (13) between the drill pipe (2) and the cladding tube (10) at least one sealing element (8, 23) is provided and that the cladding tube (10) is fixed at the end (14) protruding from the borehole (3) to the surrounding soil or rock material (16) via a fixing and / or sealing device (15, 17) and is sealed in a fluid-tight manner.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (6) für das Spül- bzw. Kuhlfluid zu der Bohrkrone (1) ein entgegen der Zufuhrrichtung (9) des Spülbzw. Kühlfluids schließendes Rückschlagventil (8) vorgesehen ist.7. The device according to claim 6, characterized in that in the feed line (6) for the flushing or cooling fluid to the drill bit (1) against the feed direction (9) of the flushing or. Check valve closing cooling fluid (8) is provided.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von der Abbaufläche (4) der Bohrkrone (1) abgewandten Ende der Bohrkrone wenigstens ein Abdichtelement (23) vorgesehen ist, welches nach Fertigstellung des Bohrloches (3) insbesondere durch eine Bewegung der Bohrkrone (1) entgegen der Bohrrichtung (9) die im Hüllrohr (10) ausgebildete Zufuhröffnung (12) in den Ringraum (13) zwischen dem Bohrgestänge (2) und dem Hüllrohr (10) abdichtet.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that at least one sealing element (23) is provided at the end of the drill bit facing away from the mining surface (4) of the drill bit (1), which sealing element (23) after the completion of the borehole (3) in particular by a Movement of the drill bit (1) against the drilling direction (9) seals the feed opening (12) formed in the cladding tube (10) into the annular space (13) between the drill pipe (2) and the cladding tube (10).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtelement (23) an einem an die Innenabmessungen des Hüllrohrs (10) angepaßten Fortsatz (24) der Bohrkrone (1) gebildet ist, welcher mit zusätzlichen Dichtelementen (25), insbesondere Dichtringen, ausgebildet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the sealing element (23) on an to the inner dimensions of the cladding tube (10) adapted extension (24) of the drill bit (1) is formed, which with additional sealing elements (25), in particular sealing rings, is trained.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Festlegungs- und/oder Abdicht- einrichtung (15, 17) zur Festlegung und Abdichtung des Hüllrohrs (10) an dem aus dem Bohrloch (3) ragenden Ende10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that on the fixing and / or sealing Device (15, 17) for fixing and sealing the cladding tube (10) at the end protruding from the borehole (3)
(14) wenigstens ein Sicherungs- bzw. Klemmelement (18) vorgesehen ist.(14) at least one securing or clamping element (18) is provided.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungs- bzw. Klemmelement (18) von einem das Hüllrohr (10) umgebenden Ringelement gebildet ist, welches an seiner Außenfläche eine sich konisch verjüngende Ober- fläche (19) aufweist und mit einer komplementären, sich konisch verjüngenden Innenfläche (20) des Festlegungselements11. The device according to claim 10, characterized in that the securing or clamping element (18) is formed by an annular element surrounding the cladding tube (10), which has a conically tapering surface (19) on its outer surface and with a complementary, tapered inner surface (20) of the fixing element
(15) bei einer Bewegung des Hüllrohrs (10) entgegen der Bohrrichtung (9) zusammenwirkt und eine Bewegung des Hüllrohrs (10) entgegen der Bohrrichtung (9) verhindert.(15) interacts with a movement of the cladding tube (10) against the drilling direction (9) and prevents movement of the cladding tube (10) against the drilling direction (9).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) von der Bohrkrone (1) in an sich bekannter Weise lösbar und aus dem Bohrloch (3) entfernbar ist. 12. The device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the drill string (2) from the drill bit (1) is detachable in a manner known per se and can be removed from the borehole (3).
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