EP1727967B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von vorgespannten verankerungen - Google Patents

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EP1727967B1
EP1727967B1 EP05714183A EP05714183A EP1727967B1 EP 1727967 B1 EP1727967 B1 EP 1727967B1 EP 05714183 A EP05714183 A EP 05714183A EP 05714183 A EP05714183 A EP 05714183A EP 1727967 B1 EP1727967 B1 EP 1727967B1
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EP
European Patent Office
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jacket tube
borehole
interior
cladding tube
anchoring
Prior art date
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EP05714183A
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English (en)
French (fr)
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EP1727967A1 (de
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Josef Mocivnik
Renè EGGER-MOCIVNIK
Alfred Wagner
Karl BÖHM
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Alwag Tunnelausbau GmbH
Original Assignee
Alwag Tunnelausbau GmbH
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Publication date
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Priority to PL05714183T priority patent/PL1727967T3/pl
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0033—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts having a jacket or outer tube
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/008—Anchoring or tensioning means

Definitions

  • the present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and for forming an anchoring in the hole, wherein a borehole is formed by introducing a drill bit mounted on a drill string and a cladding tube during the drilling operation is introduced into the wellbore, wherein after completion of the wellbore, the drill string is released from the drill bit and removed from the wellbore.
  • the invention further relates to a device for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and for forming an anchorage, wherein a borehole is formed by introducing a drill bit and a cladding tube is introduced during the drilling process in the borehole wherein after completion of the well, the drill string is detached from the drill bit and removed from the wellbore.
  • a method for drilling a hole and for forming an anchoring in the hole, wherein a borehole is formed by introducing a drill bit supported on a drill string and a cladding tube is introduced into the borehole during the drilling operation, wherein after completion of the borehole the drill string of the drill bit is loosened and removed from the wellbore, a curable fluid being discharged into a clearance between the cladding tube and the borehole wall, the cladding tube being secured to this curable fluid, and the cladding tube being pre-stressed after setting of this fluid. Furthermore, is from the FR 1 375 895 A the bias of a cladding tube prior to curing of a curable fluid known.
  • an armature or an anchor device is introduced into the well, for example, on the EP-A 0 079 875 .
  • DE-A 40 24 869 or US Pat. No. 4,636,115 is referenced.
  • expandable anchoring elements are introduced into the borehole which, when introduced into the borehole, are held on a reduced diameter relative to the borehole, whereupon, after complete insertion into the borehole, they are expandable and during the boring Inserting folded or generally reduced in their cross-section portions of the anchor device are widened.
  • anchor elements are introduced.
  • a disadvantage of this known state of the art is in particular the fact that in a first step the borehole must be prepared, whereupon, after removal of the boring tool together with the drill pipe in a further process step, the anchoring device is introduced into the borehole possibly having a large length. It is immediately apparent that not only for the two separate steps, a correspondingly increased time is required, but that, where appropriate, a subsequent introduction of such an anchor device of great length is associated with difficulties.
  • the present invention therefore aims to provide a method and apparatus of the type mentioned above, with a simplified design and in particular reduced expenditure of time immediately after completion of a well an education anchoring, in particular for Stabilization of the surrounding soil or rock material, is possible.
  • a method of the type mentioned is essentially characterized in that in particular in the end region facing the well bore the cladding tube is secured to the borehole wall, that a curable fluid is discharged into a space between the outer circumference of the cladding tube and the inner circumference of the borehole wall , and that prior to a final curing of the curable fluid, a tensioning of the sleeve forming an armature is performed.
  • a particularly simple and reliable introduction of the curable fluid into the annulus forming clearance between the outer circumference of the cladding tube and the surrounding borehole inner wall is achieved according to a preferred embodiment in that the curable fluid through passages on the circumference of the cladding tube in the space between the outer periphery of the cladding tube and the inner circumference of the borehole wall is introduced.
  • the curable fluid can be introduced through the interior of the cladding tube and passes through openings on the circumference of the cladding tube in the space between the outer circumference of the cladding tube and the inner circumference of the borehole wall, so that even with possibly large borehole lengths a complete filling of the free space between the outer circumference of the cladding tube and the inner circumference of the borehole wall can be achieved. It is thus not necessary, for example, from the outside of the cladding tube or armature in the optionally have a small diameter or cross-section having free space between the cladding tube and the inner wall of the well curable material to introduce.
  • the curable fluid disposed through the interior of the cladding tube via an introduced into the interior of the cladding tube supply line in the region of the passage openings of the cladding tube Delivery openings of the supply line is discharged.
  • the jacket tube be formed at least on its outer circumference with an outer diameter enlarging or widening towards the bore hole inside.
  • Such a widening or increasing diameter results in the clamping to be carried out a corresponding wedge effect, so that a reliable compression or filling of the free space between the outer circumference of the cladding tube and the inner circumference of the borehole wall with the curable fluid before its final curing and thus an increased anchoring effect can be ensured.
  • a widening or widening diameter of the cladding tube in the direction of the borehole interior can be achieved, for example, by forming the cladding tube of telescoping, telescoping cladding tube elements which form step-shaped regions on the outer circumference, as corresponds to a further preferred embodiment of the invention.
  • the cladding tube can be formed of telescoping, telescoping cladding tube elements which form step-shaped regions on the outer circumference, as corresponds to a further preferred embodiment of the invention.
  • curable material should not be sufficient, is provided to increase the anchoring effect according to a further preferred embodiment, that in the interior of the an anchorage forming cladding tube an additional anchorage is introduced.
  • the additional anchorage is guided in particular at its end facing the bore hole inside the inner circumference of the cladding tube.
  • the additional anchoring is fixed or anchored to the drill bit and / or in the region of the guide on the Hüllrohrinnenwand.
  • an additional anchoring element that is filled after introduction of the additional anchoring of the interior of the cladding tube with a curable fluid.
  • a device of the type mentioned above is further characterized in that the armature forming a cladding tube at its periphery with a plurality of passage openings for dispensing hardenable material in a space between the outer periphery of the cladding tube and the Is formed on the inner circumference of the borehole wall, that at the projecting out of the borehole end of the cladding tube, a tensioning device for the anchor, in particular an anchor plate and a screwed onto the cladding screw, can be fixed and that in particular at the end facing the drill bit end of the cladding anchoring or fixing elements for anchoring the cladding tube to the surrounding borehole inner wall are provided.
  • a clamping device can be formed in a manner known per se, for example, by a clamping plate acting outside the borehole on the enveloping tube forming the armature and a corresponding screw connection.
  • the curable fluid through the interior of the cladding tube via a introduced into the interior of the cladding tube supply line in the region of the passage openings of the cladding tube arranged discharge openings of the supply line can be brought out.
  • the anchoring effect can be assisted by providing a diameter of the casing tube forming the armature, in particular in relation to the borehole inner wall, in which connection it is proposed according to a further preferred embodiment that the casing tube is formed by telescoping tube elements telescopically inserted, wherein The outer circumference or diameter of the cladding tube elements is reduced starting from the end of the cladding tube arranged in the bore hole inside.
  • telescopically insertable cladding tube elements can not only improve the anchoring effect in cooperation with the curable fluid or increase, but it can be dispensed with elaborate steps to extend the cladding tube at large borehole lengths by telescopically insertable cladding tube elements.
  • the telescoping cladding tube elements are respectively formed with cooperating stops or abutment surfaces at their end regions.
  • attacks or stop surfaces can be about Be set at a tensioning with partial extraction of an anchor forming cladding tube and a defined length of the armature forming cladding tube and thus achieve the desired anchoring or clamping effect.
  • the fixing elements of at least one of the outer circumference of the cladding tube protruding, in particular fold-out hooks or the like. are formed.
  • Such hooks enter the surrounding rock or soil material and thus provide a backup when clamping the cladding tube.
  • an additional anchoring element can be introduced in the interior of the cladding tube.
  • the additional anchoring element in particular at its end facing the well bore has a guide which is arranged in particular slidably along the inner wall of the cladding tube.
  • the additional anchoring is formed by a solid rod, in particular provided with an external profiling.
  • the achievable by the additional anchoring improvement or increase the anchoring performance can be increased starting from a solid rod with a substantially smooth surface by using a solid rod with, for example, thread-shaped outer profiling, in which case preferably, as already stated above, additionally filling the cavity the cladding tube or anchor is made so that the anchoring effect is supported or increased in cooperation with the profiled outer surface.
  • the additional anchorage to the drill bit and / or in the guide on the Hüllrohrinnenwand can be fixed or anchored, so that even with possibly large borehole lengths a safe and reliable fixing of the additional anchoring in the anchor forming a cladding tube is made possible.
  • FIG. 1 different steps in the production of a borehole using a device generally designated 1 for drilling, in particular impact or rotational impact drilling a hole 2 in a schematically indicated with 3 soil or rock material are indicated.
  • FIG. 4 a drill bit indicated schematically in FIG. 4 is provided, which is acted upon by a drill string, not shown in more detail in FIG. 1 a to 1 c, for a beating and / or rotationally striking movement Borehole 2 form, wherein on the drill bit 4 degradation elements 6 are indicated.
  • cladding tube 7 At the end facing away from the bore hole end of the drill bit 4 includes a cladding tube, which is generally denoted by 7, wherein it is apparent that the cladding tube 7 consists of a plurality of telescopically arranged in each Hüllrohrianan, which in the figures with 8, 9 and 10 denotes are.
  • a number of different number of telescoping cladding tube elements telescopically insertable from the number shown in the figures can be provided.
  • FIG. 1 a While in FIG. 1 a the beginning of the production of the borehole 2 and in FIG. 1 b an intermediate stage in the production of the borehole 2 is shown or indicated, the individual casing duct elements 8, 9, 10 are in their illustration in FIG. 1 c each extended or telescoped state, so that Fig. 1c indicates the completed bore or the completed hole 2.
  • the drill string 5 is separated in a conventional manner from the drill bit 4 and removed according to the arrow 11 from the cladding tube 7 formed by the telescoping elements 8, 9 and 10.
  • a curable fluid for example an injection mortar
  • a curable fluid for example an injection mortar
  • a curable fluid for example an injection mortar
  • a curable fluid is introduced into the free space between the borehole or borehole inner wall 2 and the outer diameter of the respective casing tube elements 8, 9 and 10 , wherein prior to a final curing of the fluid introduced into the free space 12 via a schematically indicated with 13 tensioning device which engages the Hüllrohrelement 10 or a corresponding anchor plate 14, a distortion of the forming an armature sheath tube 7, which in the illustrated embodiment of the Hüllrohrettin 8, 9 and 10 is done.
  • the cladding tube 7 can be seen even more clearly, which consists of the plurality of cladding tube elements 8, 9 and 10 telescopically insertable, wherein in turn the anchor plate is indicated by 14.
  • the drill string indicated by 5 is likewise visible for acting on the drill bit 4.
  • adjoining cladding tube elements or sections which are designated 8 and 9 in FIG. 3, each have stops or abutment surfaces 17 and 18 at their end regions in order to define a defined end position individual, adjacent, telescoping Hüllrohrabête 8 and 9 to achieve. While the stops 17 and 18 extend over a portion of their extension substantially normal to schematically indicated with 19 axis of the cladding tube 7 or axis of the borehole to be produced additional, an acute angle with the Hüllrohrachse 19 enclosing or wedge-shaped stop or Ramp surfaces 20 indicated, which avoid an abrupt or direct meeting of the stops 17 and 18 and thus excessive stresses in these areas.
  • this wedge-shaped casserole or stop surface 20 can be a corresponding Achieve damping or braking effect and it is also a security against undressing the adjoining, telescoping Hüllrohretti 8 and 9 are provided.
  • the supply pipe 21 corresponding to the passage openings 23 of the cladding tube 7 and the individual Hüllrohrabismee 8, 9 and 10, a plurality of Ausbringö réelleen 22 and corresponding sealing elements 24 and 25 to a substantially simultaneous filling of the free space 12 between the Outer circumference of the cladding tube 7 and the borehole inner wall 2 over the entire length of the cladding tube 7 to allow.
  • Fig. 5 is schematically the introduction of an additional anchorage 16 in the interior of the cladding tube 7 and the individual Hüllrohrabitese 8, 9 and 10 in particular after a filling of the free space 12 between the outer circumference of the individual Hüllrohremia 8, 9 and 10 and the borehole inner wall. 2 indicated.
  • the additional anchoring 16 for example formed by a profiled solid bar, has guide elements 27 which allow a substantially centered insertion of the solid bar 16.
  • guide elements 27 which allow a substantially centered insertion of the solid bar 16.
  • fixing elements 15 for securing the sheath tube 7 are indicated in particular at the end facing the bore hole inside, wherein it can be seen that the fixing elements 15 are formed by an axis designated by 31 pivotable hook-shaped elements which at a clamping or Pressing the cladding tube 7 corresponding to the arrow 11 in Fig. 1c into engagement with the schematically indicated with 2 hole inner wall, starting from the intermediate state shown in Fig. 6b for a reliable anchoring of the state shown in Fig. 6a is achieved.
  • the fixing elements 15, which can be provided according to evenly distributed over the circumference of a designated 30 insert element substantially immediately adjacent to the drill bit 4, thus providing a secure anchoring of the armature forming sheath tube 7, so that at a subsequent voltage thereof according to the Arrow 11 of the armature 7 can not be pulled out of the bore 2 and on the armature 7 and in the free space 12, curable fluid compaction and compaction of the surrounding soil and rock material can be achieved.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und zum Ausbilden einer Verankerung in dem Loch, wobei durch Einbringen einer an einem Bohrgestänge gelagerten Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird und ein Hüllrohr während des Bohrvorgangs in das Bohrloch eingebracht wird, wobei nach Fertigstellung des Bohrlochs das Bohrgestänge von der Bohrkrone gelöst und aus dem Bohrloch entfernt wird. Die Erfindung bezieht sich weiters auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und zum Ausbilden einer Verankerung, wobei durch Einbringen einer Bohrkrone ein Bohrloch gebildet ist und ein Hüllrohr während des Bohrvorgangs in das Bohrloch eingebracht ist, wobei nach Fertigstellung des Bohrlochs das Bohrgestänge von der Bohrkrone gelöst und aus dem Bohrloch entfernt ist.
  • Aus der DE 14 84 440 A1 ist ein Verfahren zum Bohren eines Lochs und zum Ausbilden einer Verankerung in dem Loch bekannt, wobei durch Einbringen einer an einem Bohrgestänge gelagerten Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird und ein Hüllrohr während des Bohrvorgangs in das Bohrloch eingebracht wird, wobei nach Fertigstellung des Bohrlochs das Bohrgestänge von der Bohrkrone gelöst und aus dem Bohrloch entfernt wird, wobei ein aushärtbares Fluid in einen Freiraum zwischen Hüllrohr und Bohrlochwand ausgebracht wird, wobei das Hüllrohr an dieses aushärtbare Fluid gesichert wird und wobei nach dem Abbinden dieses Fluids das Hüllrohr vorgespannt wird. Weiters ist aus der FR 1 375 895 A die Vorspannung eines Hüllrohrs vor dem Aushärten eines aushärtbaren Fluids bekannt.
  • Im zusammenhang mit der Herstellung eines Lochs bzw. Bohrlochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und einer nachträglichen Ausbildung bzw. Festlegung einer Verankerung bzw. einer Auskleidung in dem Bohrloch ist es weiters aus der WO 98/21439 und der WO 98/58132 bekannt, während des Bohrvorgangs, beispielsweise einem Schlag- oder Drehschlagbohren, ein Hüllrohr in das Bohrloch einzubringen, worauf nach Fertigstellung der Bohrung gegebenenfalls ein Teil der Bohrkrone gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch entfernt wird, während das Hüllrohr im Bohrloch verbleibt, so daß anschließend durch ein Verfüllen mit einer aushärtenden Masse ein Anker im Bohrloch ausgebildet wird. Gemäß der Ausbildung entsprechend der WO 98/58132 kann das Bohrgestänge an seinem Außenumfang mit zusätzlichen Rippen und Rillen ausgebildet sein, so daß bei einem Verbleib des Bohrgestänges im Bohrloch und einem nachträglichen Verfüllen eine entsprechend gute Ankerwirkung erzielt werden kann.
  • Alternativ ist es nach Herstellung eines Bohrlochs bekannt, das Bohrwerkzeug mit dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch zu entfernen, woran anschließend ein Anker bzw. eine Ankervorrichtung in das Bohrloch eingebracht wird, wobei beispielsweise auf die EP-A 0 079 875 , EP-B 0 047 727 , EP-B 0 207 030 , EP-B 0 016 742 , EP-A 0 077 762 , WO 97/31177 , EP-A 0 112 316 , WO 91/06713 , DE-A 40 24 869 oder US-A 4 636 115 verwiesen wird. Bei diesem bekannten Stand der Technik werden nach Herstellung eines Bohrlochs und nachträglichem Entfernen der Bohrvorrichtung in das Bohrloch aufweitbare Ankerelemente eingebracht, welche beim Einbringen in das Bohrloch auf einem gegenüber dem Bohrloch verringerten Durchmesser gehalten sind, worauf nach vollständigem Einführen in das Bohrloch aufweitbare und während des Einbringens gefaltete bzw. allgemein in ihrem Querschnitt verringerte Teilbereiche der Ankervorrichtung aufgeweitet werden.
  • Weiters sind beispielsweise aus der DE-PS 693 918 , der FR-PS 816 086 , der DE-AS 1 104 905 oder der DE-AS 1 484 572 Ausbildungen von Ankern bzw. Zugankern oder Verfahren zum Festlegen derselben in Boden- oder Gesteinsmaterial zu entnehmen, wobei wiederum im wesentlichen nach Herstellung eines Bohrlochs und nachträglichem Entfernen der Bohrvorrichtung die Ankerelemente eingebracht werden.
  • Nachteilig bei diesem bekannten Stand der Technik ist insbesondere die Tatsache, daß in einem ersten Verfahrensschritt das Bohrloch hergestellt werden muß, worauf nach Entfernen des Bohrwerkzeugs samt dem Bohrgestänge in einem weiteren Verfahrensschritt die Ankervorrichtung in das gegebenenfalls eine große Länge aufweisende Bohrloch eingebracht wird. Es ist unmittelbar einsichtig, daß nicht nur für die zwei voneinander getrennten Arbeitsschritte ein entsprechend vergrößerter Zeitaufwand erforderlich ist, sondern daß gegebenenfalls ein nachträgliches Einbringen einer derartigen Ankervorrichtung mit großer Länge mit Schwierigkeiten verbunden ist. Weiters ist davon auszugehen, daß ein Entfernen der Bohrvorrichtung samt dem Bohrgestänge und ein nachträgliches Einbringen der Verankerungsvorrichtung lediglich in vergleichsweise festem Boden bzw. Gestein durchführbar ist, bei welchem sichergestellt sein muß, daß nicht beispielsweise während das Bohrvorgangs oder nach dem Entfernen des Bohrwerkzeugs und vor dem endgültigen Einbringen der Verankerungsvorrichtung Material in das Bohrloch hereinbricht, so daß das Bohrloch blockiert wäre, wodurch ein Einbringen der Ankervorrichtung nicht mehr möglich ist.
  • Darüber hinaus ist es beispielsweise bekannt, sogenannte Packer am Außenumfang eines Bohrgestänges einer Bohrvorrichtung anzuordnen, welche über einen kurzen Teilbereich nach Fertigstellung der Bohrung ein Aufweiten in Anlage an die Bohrlochwand ermöglichen und somit einem Herausziehen bzw. Entfernen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch entgegenwirken. Eine zuverlässige Verankerungswirkung, insbesondere bei Vorsehen einer Mehrzahl von nebeneinander vorzusehenden Ankern, zur Stabilisierung von umliegendem Boden- oder Gesteinsmaterial läßt sich mit derartigen Packern jedoch nicht erzielen, so daß gegebenenfalls zusätzliche Mittel zur Verankerung, wie beispielsweise das Ausbringen von aushärtendem Material, vorzusehen wären.
  • Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik zielt die vorliegende Erfindung daher darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei bei vereinfachter Konstruktion und insbesondere verringertem Zeitaufwand unmittelbar nach Fertigstellung eines Bohrlochs eine Ausbildung einer Verankerung, insbesondere zur Stabilisierung des umliegenden Boden- oder Gesteinsmaterials, möglich wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im zum Bohrlochinneren gewandten Endbereich das Hüllrohr an der Bohrlochwand gesichert wird, daß ein aushärtbares Fluid in einen Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand ausgebracht wird, und daß vor einem endgültigen Aushärten des aushärtbaren Fluids ein Spannen des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs vorgenommen wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß nach einem Fertigstellen des Bohrlochs und einem Entfernen des Bohrgestänges und gegebenenfalls eines Teils der Bohrkrone ein Sichern des Hüllrohrs an der Bohrlochwand und ein Einbringen eines aushärtbaren Fluids in einen Freiraum zwischen einem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand vorgenommen wird, läßt sich bei einem nachträglichen Spannen bzw. Verspannen des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs unmittelbar ein Stabilisieren und Kompaktieren des umliegenden Boden- oder Gesteinsmaterials vornehmen. Es wird somit sichergestellt, daß in den Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand eingebrachtes, aushärtbares Fluid durch das Spannen des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs entsprechend verfestigt wird und der Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand zuverlässig und vollständig mit dem aushärtbaren Fluid verfüllt wird, um die gewünschte Verbindung zwischen dem Hüllrohr bzw. Anker und dem umgebenden Boden- bzw. Gesteinsmaterial und die Verankerungswirkung und Stabilisierung sowie Kompaktierung gegebenenfalls unterschiedlicher Boden- und Gesteinsschichten zu erzielen, durch welche der Anker, welcher durch das Hüllrohr gebildet wird, hindurchgeführt ist.
  • Ein besonders einfaches und zuverlässiges Einbringen des aushärtbaren Fluids in den einen Ringraum bildenden Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und der umgebenden Bohrlochinnenwand wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erzielt, daß das aushärtbare Fluid über Durchtrittsöffnungen am Umfang des Hüllrohrs in den Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand eingebracht wird. Es kann somit das aushärtbare Fluid durch das Innere des Hüllrohrs eingebracht werden und tritt durch Durchtrittsöffnungen am Umfang des Hüllrohrs in den Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand hindurch, so daß auch bei gegebenenfalls großen Bohrlochlängen sicher ein vollständiges Verfüllen des Freiraums zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand erzielbar ist. Es ist somit nicht notwendig, beispielsweise von der Außenseite des Hüllrohrs bzw. Ankers in den gegebenenfalls einen geringen Durchmesser bzw. Querschnitt aufweisenden Freiraum zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochinnenwand aushärtbares Material einzubringen.
  • Für ein besonders zuverlässiges Ausbringen des aushärtbaren Materials über die am Umfang des Hüllrohrs vorgesehenen Durchtrittsöffnungen wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das aushärtbare Fluid durch das Innere des Hüllrohrs über eine in das Innere des Hüllrohrs eingebrachte Zufuhrleitung mit im Bereich der Durchtrittsöffnungen des Hüllrohrs angeordneten Ausbringöffnungen der Zufuhrleitung ausgebracht wird.
  • Insbesondere für den Fall, daß ein Verfüllen des durch das Hüllrohr, welches den Anker bildet, gebildeten Innenraums mit aushärtbarem Fluid nicht erforderlich bzw. sinnvoll ist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß am Außenumfang der Zufuhrleitung für das aushärtbare Fluid benachbart zu den Ausbringöffnungen für das aushärtbare Fluid Abdichtelemente zum Abdichten des Ringraums zwischen dem Außenumfang der Zufuhrleitung und dem Innenumfang des Hüllrohrs vorgesehen werden, wodurch sichergestellt wird, daß das aushärtbare Fluid jeweils in den Bereich der Durchtrittsöffnungen des Hüllrohrs gelangt und über diese zuverlässig in den Freiraum zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochinnenwand ausgebracht wird, um ein ordnungsgemäßes Verankern des Hüllrohrs im aushärtenden Material und im Verbund mit dem umgebenden Boden- und Gesteinsmaterial zu ermöglichen.
  • Zur Unterstützung der Verankerungswirkung durch das den Anker bildende Hüllrohr bei einem Spannen desselben wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Hüllrohr zumindest an seinem Außenumfang mit sich zum Bohrlochinneren vergrößerndem bzw. aufweitendem Außendurchmesser ausgebildet wird. Ein derart aufweitender bzw. vergrößernder Durchmesser ergibt bei dem vorzunehmenden Spannen einen entsprechenden Keileffekt, so daß ein zuverlässiges Verdichten bzw. Ausfüllen des Freiraums zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand mit dem aushärtbaren Fluid vor dessen endgültigem Aushärten und somit eine erhöhte Verankerungswirkung sichergestellt werden kann.
  • Ein sich vergrößernder bzw. aufweitender Durchmesser des Hüllrohrs in Richtung zum Bohrlochinneren läßt sich beispielsweise dadurch erzielen, daß das Hüllrohr von teleskopierbaren, ineinander einschiebbaren Hüllrohrelementen gebildet wird, welche am Außenumfang stufenförmige Bereiche ausbilden, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht. Derart läßt sich nicht nur ein zuverlässiges Verspannen unter Verteilung des in den Freiraum zwischen dem Hüllrohr und der Bohrlochinnenwand eingebrachten, aushärtbaren Materials erzielen, sondern es können darüber hinaus aufwendige Arbeitsschritte für ein Verlängern eines Hüllrohrs bei großen Bohrlochlängen vermieden werden, da die einzelnen Hüllrohrabschnitte bzw. -elemente teleskopierbar ineinander eingeschoben bzw. einschiebbar sind und bei fortschreitender Bohrlochlänge ausziehbar sind.
  • Falls die durch das Hüllrohr bei einem Verspannen unter Berücksichtigung des in den Freiraum zwischen dem Außendurchmesser des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand eingebrachten, aushärtbaren Materials eingebrachten Kräfte nicht ausreichend sein sollten, ist zur Erhöhung der Verankerungswirkung gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß in das Innere des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs eine zusätzliche Verankerung eingebracht wird.
  • Für ein zuverlässiges Einbringen einer derartigen zusätzlichen Verankerung selbst bei großen Bohrlochlängen ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß die zusätzliche Verankerung insbesondere an ihrem zum Bohrlochinneren gewandten Ende am Innenumfang des Hüllrohrs geführt wird.
  • Zur Sicherstellung der Verankerungswirkung durch die zusätzliche Verankerung ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die zusätzliche Verankerung an der Bohrkrone und/oder im Bereich der Führung an der Hüllrohrinnenwand festgelegt bzw. verankert wird.
  • Zur weiteren Unterstützung der Verankerungswirkung bei Verwendung eines zusätzlichen Verankerungselements wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach dem Einbringen der zusätzlichen Verankerung der Innenraum des Hüllrohrs mit einem aushärtbaren Fluid verfüllt wird.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das einen Anker ausbildende Hüllrohr an seinem Umfang mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen für ein Ausbringen von aushärtbarem Material in einen Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand ausgebildet ist, daß am aus dem Bohrloch vorragenden Ende des Hüllrohrs eine Spannvorrichtung für den Anker, insbesondere eine Ankerplatte und eine auf das Hüllrohr verschraubbare Schraube, festlegbar ist und daß insbesondere am zur Bohrkrone gewandten Endbereich des Hüllrohrs Verankerungs- bzw. Festlegungselemente für ein Verankern des Hüllrohrs an der umgebenden Bohrlochinnenwand vorgesehen sind. Wie bereits oben ausgeführt, läßt sich somit mit einer konstruktiv einfachen Konstruktion sicherstellen, daß nach einer Fertigstellung eines Bohrlochs und einem Entfernen des Bohrgestänges und gegebenenfalls einer teilweisen Entfernung der Bohrkrone das den Anker ausbildende Hüllrohr zuverlässig insbesondere an dem zum Bohrlochinneren gewandten Ende gesichert wird, worauf nach einem Einbringen eines aushärtbaren Fluids bzw. Materials in den Freiraum zwischen dem Außendurchmesser des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand ein Verspannen über eine Spannvorrichtung möglich wird. Eine derartige Spannvorrichtung kann in beispielsweise an sich bekannter Weise von einer außerhalb des Bohrlochs an dem den Anker bildenden Hüllrohr angreifenden Spannplatte sowie einer entsprechenden Verschraubung gebildet sein.
  • Für ein besonders zuverlässiges Ausbringen des aushärtbaren Fluids in den Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, das aushärtbare Fluid durch das Innere des Hüllrohrs über eine in das Innere des Hüllrohrs eingebrachte Zufuhrleitung mit im Bereich der Durchtrittsöffnungen des Hüllrohrs angeordneten Ausbringöffnungen der Zufuhrleitung ausbringbar ist. Derart läßt sich nicht nur ein zuverlässiges Ausbringen des aushärtbaren Materials erzielen, sondern es kann auch mit einer insbesondere nach Einbringen des aushärtbaren Materials wiederum entfernbaren Zufuhrleitung ein gezieltes Ausbringen des aushärtbaren Materials vorgenommen werden.
  • In diesem Zusammenhang wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß am Außenumfang der Zufuhrleitung für das aushärtbare Fluid benachbart zu den Ausbringöffnungen für das aushärtbare Fluid Abdichtelemente zum Abdichten des Ringraums zwischen dem Außenumfang der Zufuhrleitung und dem Innenumfang des Hüllrohrs vorgesehen sind. Dadurch kann sichergestellt werden, daß das in den Freiraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand auszubringende, aushärtbare Material im wesentlichen im Bereich der Durchtrittsöffnungen des Hüllrohrs zugeführt werden kann.
  • Wie oben bereits angeführt, läßt sich die Verankerungswirkung durch Vorsehen eines sich insbesondere zur Bohrlochinnenwand vergrößernden Durchmessers des den Anker bildenden Hüllrohrs unterstützen, wobei in diesem Zusammenhang gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, daß Hüllrohr von teleskopisch ineinander einschiebbaren Hüllrohrelementen gebildet ist, wobei sich der Außenumfang bzw. -durchmesser der Hüllrohrelemente ausgehend von dem im Bohrlochinneren angeordneten Ende des Hüllrohrs verringert. Durch derartig teleskopisch ineinander einschiebbare Hüllrohrelemente läßt sich nicht nur die Verankerungswirkung im Zusammenwirken mit dem aushärtbaren Fluid verbessern bzw. erhöhen, sondern es kann auch auf aufwendige Arbeitsschritte zum Verlängern des Hüllrohrs bei großen Bohrlochlängen durch die ineinander teleskopisch einschiebbaren Hüllrohrelemente verzichtet werden.
  • Für eine ordnungsgemäße Positionierung der aneinander angrenzenden bzw. ineinander einschiebbaren, teleskopierbaren Hüllrohrelemente ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die teleskopierbaren Hüllrohrelemente an ihren Endbereichen jeweils mit zusammenwirkenden Anschlägen bzw. Anschlagflächen ausgebildet sind. Durch derartige Anschläge bzw. Anschlagflächen läßt sich darüber hinaus bei einem Spannen unter teilweisem Herausziehen des einen Anker bildenden Hüllrohrs auch eine definierte Länge des den Anker bildenden Hüllrohrs einstellen und somit die gewünschte Verankerungs- bzw. Spannwirkung erzielen.
  • Um ein unmittelbares Aufschlagen von miteinander zusammenwirkenden Anschlägen bzw. Anschlagflächen, welche wenigstens teilweise zur Übertragung entsprechender Kräfte im wesentlichen normal auf die Bohrlochachse verlaufende Grenzflächen aufweisen, zu verhindern, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß im Bereich der Enden der Hüllrohrelemente einen spitzen Winkel mit der Achse des Hüllrohrs aufweisende, keilförmige Anlageflächen vorgesehen sind. Derartige keilförmige Anlageflächen bewirken ein kontinuierliches Ansteigen beispielsweise von Reibungskräften von miteinander zusammenwirkenden Anschlagflächen, so daß momentane bzw. stoßartige Beanspruchungen im Bereich der Anschläge bzw. Anschlagflächen vermieden werden können.
  • Für eine zuverlässige und ordnungsgemäße Sicherung bzw. Festlegung des einen Anker bildenden Hüllrohrs insbesondere im zum Bohrlochinneren gewandten Ende ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Festlegungselemente von wenigstens einem von dem Außenumfang des Hüllrohrs vorragenden, insbesondere ausklappbaren Haken oder dgl. gebildet sind. Derartige Haken treten in das umliegende Gesteins- bzw. Bodenmaterial ein und stellen somit eine Sicherung bei einem Spannen des Hüllrohrs zur Verfügung. Durch Anordnen von Schwenkachsen der Haken insbesondere an einem zum Bohrlochinneren gewandten Ende eines derartigen Hakens läßt sich ein im wesentlichen selbsttätiges Austreten der Haken bei einem Zurückziehen des Hüllrohrs bei einem Spannen erzielen, so daß zusätzliche und gegebenenfalls aufwendige Mechanismen zum Ausbringen bzw. Austreten der Festlegungs- bzw. Verankerungselemente nicht erforderlich sind.
  • Zur Unterstützung der Verankerungswirkung ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß in das Innere des Hüllrohrs ein zusätzliches Verankerungselement einbringbar ist.
  • Für ein zuverlässiges und ordnungsgemäßes Einbringen eines derartigen zusätzlichen Verankerungselements ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das zusätzliche Verankerungselement insbesondere an seinem zum Bohrlochinneren gewandten Ende eine Führung aufweist, welche entlang der Innenwand des Hüllrohrs insbesondere gleitend angeordnet ist.
  • Um auch mit der zusätzlichen Verankerung getrennt eine Spannkraft auf die erfindungsgemäße Vorrichtung einzubringen, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die zusätzliche Verankerung von einem insbesondere mit einer Außenprofilierung versehenen Vollstab gebildet ist. Die durch die zusätzliche Verankerung erzielbare Verbesserung bzw. Erhöhung der Verankerungsleistung kann ausgehend von einem Vollstab mit im wesentlichen glatter Oberfläche durch Verwendung eines Vollstabes mit beispielsweise gewindeförmiger Außenprofilierung weiter gesteigert werden, wobei in diesem Fall bevorzugt, wie oben bereits ausgeführt, zusätzlich ein Verfüllen des Hohlraums des Hüllrohrs bzw. Ankers vorgenommen wird, so daß im Zusammenwirken mit der profilierten Außenoberfläche die Verankerungswirkung unterstützt bzw. erhöht wird.
  • Im Zusammenhang mit der Erhöhung der Verankerungswirkung unter Verwendung einer zusätzlichen Verankerung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die zusätzliche Verankerung an der Bohrkrone und/oder im Bereich der Führung an der Hüllrohrinnenwand festlegbar oder verankerbar ist, so daß auch bei gegebenenfalls großen Bohrlochlängen eine sichere und zuverlässige Festlegung der zusätzlichen Verankerung in dem einen Anker bildenden Hüllrohr ermöglicht wird.
  • Insbesondere durch eine Ausbildung mit sich zum Bohrlochinneren vergrößerndem Durchmesser des einen Anker bildenden Hüllrohrs durch die stufenförmig aneinander anschließenden, teleskopierbaren Hüllrohrelemente und gegebenenfalls durch Vorsehen der zusätzlichen Verankerung kann mit im wesentlichen eine glatte Außenoberfläche aufweisenden Hüllrohrelementen eine entsprechend hohe Verankerungswirkung unter gleichzeitiger Berücksichtigung des in den Freiraum zwischen dem Außendurchmesser des Hüllrohrs und der Bohrlochinnenwand eingebrachten, aushärtbaren Fluids erzielt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1 schematische Seitenansichten unterschiedlicher Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Fig. 1a einen ersten Schritt des erfindungsgemäßen Bohrvorgangs zeigt, Fig. 1b einen Zwischenschritt des erfindungsgemäßen Bohrvorgangs zeigt, Fig. 1c einen Schritt einer fertiggestellten Bohrung zeigt, Fig. 1d einen Schritt eines Spannens des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs nach einem Einbringen eines aushärtenden Materials zeigt und
    • Fig. 1e einen Schritt eines Einbringens einer zusätzlichen Verankerung zeigt;
    • Fig. 2 eine perspektivische, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößerter Darstellung des Bereichs III, welcher beispielsweise in Fig. 1c zwischen aneinander anschließenden, teleskopierbaren Hüllrohrelementen angedeutet ist;
    • Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung während des Einbringens eines aushärtenden Materials in den Freiraum bzw. Ringraum zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs und dem Innenumfang der Bohrlochwand;
    • Fig. 5 in einer zu Fig. 4 ähnlichen Darstellung wiederum einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung während eines Einbringens einer zusätzlichen Verankerung in das Innere des einen Anker bildenden Hüllrohrs; und
    • Fig. 6 in vergrößertem Maßstab schematische Darstellungen von Festlegungselementen zur Sicherung des einen Anker bildenden Hüllrohrs insbesondere am zum Bohrlochinneren gewandten Ende, wobei Fig. 6a den Zustand vollkommen ausgefahrener bzw. aufgeweiteter Festlegungselemente zeigt und Fig. 6b eine Zwischenposition der Festlegungselemente zeigt.
  • In Fig. 1 sind unterschiedliche Schritte bei der Herstellung eines Bohrlochs unter Verwendung einer allgemein mit 1 bezeichneten Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren eines Lochs 2 in einem schematisch mit 3 angedeuteten Boden- oder Gesteinsmaterial angedeutet.
  • Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 ist jeweils eine schematisch mit 4 angedeutete Bohrkrone vorgesehen, welche über ein in den Fig. 1a bis 1c mit 5 bezeichnetes Bohrgestänge über einen nicht näher dargestellten Antrieb zu einer schlagenden und/oder drehschlagenden Bewegung beaufschlagt wird, um das Bohrloch 2 auszubilden, wobei an der Bohrkrone 4 Abbauelemente 6 angedeutet sind.
  • An das vom Bohrlochinneren abgewandte Ende der Bohrkrone 4 schließt ein Hüllrohr an, welches allgemein mit 7 bezeichnet ist, wobei ersichtlich ist, daß das Hüllrohr 7 aus einer Mehrzahl von teleskopierbar ineinander angeordneten Hüllrohrelementen besteht, welche in den Figuren mit 8, 9 und 10 bezeichnet sind.
  • Entsprechend der Länge eines herzustellenden Bohrlochs 2 sowie der Länge der einzelnen Hüllrohrelemente 8 bis 10 kann eine von der in den Figuren dargestellten Anzahl verschiedene Anzahl von jeweils teleskopierbar ineinander einschiebbaren Hüllrohrelementen vorgesehen sein.
  • Während in Fig. 1a der Beginn der Herstellung des Bohrlochs 2 und in Fig. 1b eine Zwischenstufe bei der Herstellung des Bohrlochs 2 dargestellt bzw. angedeutet ist, befinden sich bei der Darstellung gemäß Fig. 1c die einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9, 10 in ihrem jeweils ausgefahrenen bzw. teleskopierten Zustand, so daß Fig. 1c die fertiggestellte Bohrung bzw. das fertiggestellte Bohrloch 2 andeutet. Nach der Fertigstellung des Bohrlochs 2 wird das Bohrgestänge 5 in an sich bekannter Weise von der Bohrkrone 4 getrennt und gemäß dem Pfeil 11 aus dem durch die teleskopierbaren Elemente 8, 9 und 10 gebildeten Hüllrohr 7 entfernt.
  • In weiterer Folge wird, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erörtert werden wird, in den Freiraum zwischen dem Bohrloch bzw. der Bohrlochinnenwand 2 und dem Außendurchmesser der jeweiligen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 ein aushärtbares Fluid, beispielsweise ein Injektionsmörtel, eingebracht, wobei vor einem endgültigen Aushärten des in den Freiraum 12 eingebrachten Fluids über eine schematisch mit 13 angedeutete Spannvorrichtung, welche am Hüllrohrelement 10 bzw. einer entsprechenden Ankerplatte 14 angreift, ein Verspannen des einen Anker bildenden Hüllrohrs 7, welches in der dargestellten Ausführungsform aus den Hüllrohrelementen 8, 9 und 10 besteht, erfolgt. Zu diesem Zweck erfolgt zusätzlich eine Sicherung des Hüllrohrs 7 im Bereich der Bohrkrone 4 bzw. am Hüllrohrabschnitt 8 über schematisch angedeutete Festlegungselemente 15, welche im Detail in Fig. 6 erörtert werden.
  • Durch die Sicherung des Hüllrohrs 7 durch die Festlegungselemente 15 sowie das Verspannen des den Anker bildenden Hüllrohrs 7 bzw. der einzelnen, teleskopierbaren Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 kann ein ordnungsgemäßes Festlegen des Ankers 7 sichergestellt werden. Durch die zwischen den einzelnen Hüllrohrelementen 8, 9 und 10 ausgebildeten, stufenförmigen Bereiche im Sinne einer Vergrößerung des Außendurchmessers des Hüllrohrs 7 in Richtung zum Bohrlochinneren wird eine zuverlässige Kompaktierung des in den Freiraum 12 eingebrachten, aushärtbaren Fluids erzielt, so daß ein sicherer Verbund zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs 7 bzw. der einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 und der Bohrlochinnenwand 2 erzielbar ist.
  • Falls eine Verankerung durch das den Anker bildende Hüllrohr 7 nicht ausreichend sein sollte, ist in Fig. 1e darüber hinaus angedeutet, daß in das Innere des Hüllrohrs 7 eine zusätzliche Verankerung im Form eines insbesondere profilierten Vollstabs 16 eingebracht wird, wobei in diesem Zusammenhang auf die nachfolgende Beschreibung der Fig. 5 verwiesen wird.
  • Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 ist noch deutlicher das Hüllrohr 7 ersichtlich, welches aus der Mehrzahl von ineinander teleskopierbar einschiebbaren Hüllrohrelementen 8, 9 und 10 besteht, wobei wiederum die Ankerplatte mit 14 angedeutet ist. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ebenfalls das mit 5 angedeutete Bohrgestänge zum Beaufschlagen der Bohrkrone 4 ersichtlich.
  • Bei der vergrößerten Darstellung der Fig. 3 ist gezeigt, wie aneinander anschließende Hüllrohrelemente bzw. -abschnitte, welche in Fig. 3 mit 8 und 9 bezeichnet sind, jeweils an ihren Endbereichen Anschläge bzw. Anschlagflächen 17 und 18 aufweisen, um eine definierte Endlage der einzelnen, benachbarten, teleskopierbaren Hüllrohrabschnitte 8 und 9 zu erzielen. Während die Anschläge 17 und 18 über einen Teilbereich ihrer Erstreckung im wesentlichen normal zur schematisch mit 19 angedeuteten Achse des Hüllrohrs 7 bzw. Achse des herzustellenden Bohrlochs verlaufen, sind darüber hinaus zusätzliche, einen spitzen Winkel mit der Hüllrohrachse 19 einschließende bzw. keilförmige Anschlag- bzw. Auflaufflächen 20 angedeutet, welche ein abruptes bzw. unmittelbares Aufeinandertreffen der Anschläge 17 und 18 und somit übermäßige Beanspruchungen in diesen Bereichen vermeiden. Durch diese keilförmige Auflauf- bzw. Anschlagfläche 20 läßt sich ein entsprechender Dämpfungs- bzw. Bremseffekt erzielen und es wird darüber hinaus eine Sicherheit gegenüber einem Ausziehen der aneinander anschließenden, teleskopierbaren Hüllrohrelemente 8 und 9 zur Verfügung gestellt.
  • Bei der schematischen Darstellung gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, daß nach der Fertigstellung der Bohrung und Entfernung des Bohrgestänges 5 zum Einbringen des aushärtbaren Fluids in den Freiraum 12 zwischen der Bohrlochinnenwand 2 und dem Außenumfang der einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 in das Innere des Hüllrohrs 7 eine Zuleitung 21 eingebracht wird, wobei die Zuleitung 21 Ausbringöffnungen 22 im Bereich von jeweiligen Durchtrittsöffnungen 23 jeweils am Außenumfang der Hüllrohrelemente 8, 9 bzw. 10 aufweist. Weiters sind anschließend an die Ausbringöffnungen 22 Abdichtelemente 24 und 25 angedeutet, über welche ein Ringraum zum Ausbringen des aushärtbaren Materials über die Durchtrittsöffnungen 23 am Umfang der einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 definiert wird.
  • Es kann vorgesehen sein, daß das Zuleitungsrohr 21 entsprechend den Durchtrittsöffnungen 23 des Hüllrohrs 7 bzw. der einzelnen Hüllrohrabschnitte 8, 9 und 10 eine Mehrzahl von Ausbringöffnungen 22 und entsprechenden Abdichtelementen 24 und 25 aufweist, um ein im wesentlichen gleichzeitiges Verfüllen des Freiraums 12 zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs 7 und der Bohrlochinnenwand 2 über die gesamte Länge des Hüllrohrs 7 zu ermöglichen.
  • Alternativ können beispielsweise in radialer Richtung entlang des Umfangs des Zuleitungsrohrs 21 vorgesehene Ausbringöffnungen 22 jeweils auf Höhe entsprechender Durchtrittsöffnungen 23 des Hüllrohrs 7 bzw. der einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 angeordnet werden, so daß nach einem jeweiligen Verfüllen von Teilbereichen des Freiraums 12 das Zuleitungsrohr 21 aus dem Inneren des Hüllrohrs 7 um eine entsprechende Länge herausgezogen wird, um in eine im wesentlichen fluchtende Lage mit weiteren Durchtrittsöffnungen 23 zu gelangen und derart fortschreitend ein Verfüllen des Freiraums 12 zu ermöglichen, worauf vor einem endgültigen Aushärten des eingebrachten, aushärtbaren Fluids in den Freiraum 12 wiederum ein Spannen des durch das Hüllrohr 7 gebildeten Ankers vorgenommen wird.
  • In Fig. 5 ist schematisch das Einbringen einer zusätzlichen Verankerung 16 in das Innere des Hüllrohrs 7 bzw. der einzelnen Hüllrohrabschnitte 8, 9 und 10 insbesondere nach einem Verfüllen des Freiraums 12 zwischen dem Außenumfang der einzelnen Hüllrohrelemente 8, 9 und 10 und der Bohrlochinnenwand 2 angedeutet.
  • Es ist ersichtlich, daß insbesondere an dem zum Bohrlochinneren gewandten Ende 26 die zusätzliche, beispielsweise von einem profilierten Vollstab gebildete Verankerung 16 Führungselemente 27 aufweist, welche ein im wesentlichen zentriertes Einbringen des Vollstabs 16 ermöglichen. Für eine weitergehende Verankerung beim Spannen des Vollstabs 16 ist vorgesehen, daß entweder das Ende 26 in Eingriff mit der Bohrkrone 4 gebracht bzw. gekoppelt wird oder daß schematisch mit 28 im Bereich der Führungen 27 angedeutete Klapp- bzw. Hakenelemente einem Herausziehen des zusätzlichen Verankerungsstabs 16 im Sinne des Pfeils 29 bei einem Spannen entgegenwirken, so daß durch die zusätzliche Verankerung 16 die Verankerungswirkung erhöht werden kann. Zur weiteren Erhöhung der Verankerungsleistung insbesondere im Zusammenwirken mit einer profilierten Außenoberfläche des zusätzlichen Verankerungsstabs 16 kann nach einem Einbringen desselben auch der Ring- bzw. Hohlraum des Hüllrohrs 7 mit einem aushärtbaren Fluid verfüllt werden.
  • In Fig. 6 sind schematisch Festlegungselemente 15 zum Sichern des Hüllrohrs 7 insbesondere an dem zum Bohrlochinneren gewandten Ende angedeutet, wobei ersichtlich ist, daß die Festlegungselemente 15 von um ein mit 31 bezeichnete Achse schwenkbaren, hakenförmigen Elementen gebildet sind, welche bei einem Spannen bzw. Beaufschlagen des Hüllrohrs 7 entsprechend dem Pfeil 11 in Fig. 1c in Eingriff mit der schematisch mit 2 angedeuteten Bohrlochinnenwand gelangen, wobei ausgehend von dem in Fig. 6b dargestellten Zwischenzustand für ein zuverlässiges Verankern der in Fig. 6a gezeigte Zustand erreicht wird. Die Festlegungselemente 15, welche entsprechend gleichmäßig über den Umfang verteilt an einem mit 30 bezeichneten Einsatzelement im wesentlichen unmittelbar anschließend an die Bohrkrone 4 vorgesehen sein können, ergeben somit eine sichere Verankerung des den Anker bildenden Hüllrohrs 7, so daß bei einer nachfolgenden Spannung desselben entsprechend dem Pfeil 11 der Anker 7 nicht aus der Bohrung 2 herausgezogen werden kann und über den Anker 7 sowie das in dem Freiraum 12 befindliche, aushärtbare Fluid eine Verdichtung und Kompaktierung des umgebenden Boden- und Gesteinsmaterials erzielbar ist.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs (2) in Boden- oder Gesteinsmaterial und zum Ausbilden einer Verankerung in dem Loch, wobei durch Einbringen einer an einem Bohrgestänge (5) gelagerten Bohrkrone (4) ein Bohrloch (2) gebildet wird und ein Hüllrohr (7) während des Bohrvorgangs in das Bohrloch (2) eingebracht wird, wobei nach Fertigstellung des Bohrlochs (2) das Bohrgestänge (5) von der Bohrkrone (4) gelöst und aus dem Bohrloch (2) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im zum Bohrlochinneren gewandten Endbereich das Hüllrohr (7) an der Bohrlochwand gesichert wird, daß ein aushärtbares Fluid in einen Freiraum (12) zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs (7) und dem Innenumfang der Bohrlochwand (2) ausgebracht wird, und daß vor einem endgültigen Aushärten des aushärtbaren Fluids ein Spannen des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs (7) vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aushärtbare Fluid über Durchtrittsöffnungen (23) am Umfang des Hüllrohrs (7) in den Freiraum (12) zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs (7) und dem Innenumfang der Bohrlochwand (2) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aushärtbare Fluid durch das Innere des Hüllrohrs (7) über eine in das Innere des Hüllrohrs eingebrachte Zufuhrleitung (21) mit im Bereich der Durchtrittsöffnungen (23) des Hüllrohrs (7) angeordneten Ausbringöffnungen (22) der Zufuhrleitung (21) ausgebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Zufuhrleitung (21) für das aushärtbare Fluid benachbart zu den Ausbringöffnungen (22) für das aushärtbare Fluid Abdichtelemente (24, 25) zum Abdichten des Ringraums zwischen dem Außenumfang der Zufuhrleitung (21) und dem Innenumfang des Hüllrohrs (7) vorgesehen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) zumindest an seinem Außenumfang mit sich zum Bohrlochinneren vergrößerndem bzw. aufweitendem Außendurchmesser ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) von teleskopierbaren, ineinander einschiebbaren Hüllrohrelementen (8, 9, 10) gebildet wird, welche am Außenumfang stufenförmige Bereiche (17) ausbilden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des einen Anker ausbildenden Hüllrohrs (7) eine zusätzliche Verankerung (16) eingebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verankerung (16) insbesondere an ihrem zum Bohrlochinneren gewandten Ende am Innenumfang des Hüllrohrs (7) geführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verankerung (16) an der Bohrkrone (4) und/oder im Bereich der Führung an der Hüllrohrinnenwand festgelegt bzw. verankert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen der zusätzlichen Verankerung (16) der Innenraum des Hüllrohrs (7) mit einem aushärtbaren Fluid verfüllt wird.
  11. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Lochs (2) in Boden- oder Gesteinsmaterial und zum Ausbilden einer Verankerung, wobei durch Einbringen einer Bohrkrone (4) ein Bohrloch (2) gebildet ist und ein Hüllrohr (7) während des Bohrvorgangs in das Bohrloch (4) eingebracht ist, wobei nach Fertigstellung des Bohrlochs (2) das Bohrgestänge (5) von der Bohrkrone (4) gelöst und aus dem Bohrloch (2) entfernt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Anker ausbildende Hüllrohr (7) an seinem Umfang mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (23) für ein Ausbringen von aushärtbarem Material in einen Freiraum (12) zwischen dem Außenumfang des Hüllrohrs (7) und dem Innenumfang der Bohrlochwand (2) ausgebildet ist, daß am aus dem Bohrloch (2) vorragenden Ende des Hüllrohrs eine Spannvorrichtung (13, 14) für den Anker (7), insbesondere eine Ankerplatte und eine auf das Hüllrohr verschraubbare Schraube, festlegbar ist und daß insbesondere am zur Bohrkrone gewandten Endbereich des Hüllrohrs (7) Verankerungs- bzw. Festlegungselemente (15) für ein Verankern des Hüllrohrs (7), an der umgebenden Bohrlochinnenwand (2) vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das aushärtbare Fluid durch das Innere des Hüllrohrs (7) über eine in das Innere des Hüllrohrs (7) eingebrachte Zufuhrleitung (21) mit im Bereich der Durchtrittsöffnungen (23) des Hüllrohrs angeordneten Ausbringöffnungen (22) der Zufuhrleitung (21) ausbringbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Zufuhrleitung (21) für das aushärtbare Fluid benachbart zu den Ausbringöffnungen (22) für das aushärtbare Fluid Abdichtelemente (24, 25) zum Abdichten des Ringraums zwischen dem Außenumfang der Zufuhrleitung (21) und dem Innenumfang des Hüllrohrs (7) vorgesehen sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) von teleskopisch ineinander einschiebbaren Hüllrohrelementen (8, 9, 10) gebildet ist, wobei sich der Außenumfang bzw. -durchmesser der Hüllrohrelemente (8, 9, 10) ausgehend von dem im Bohrlochinneren angeordneten Ende des Hüllrohrs (7) verringert.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopierbaren Hüllrohrelemente (8, 9, 10) an ihren Endbereichen jeweils mit zusammenwirkenden Anschlägen bzw. Anschlagflächen (17, 18) ausgebildet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Enden der Hüllrohrelemente (8, 9, 10) einen spitzen Winkel mit der Achse des Hüllrohrs aufweisende, keilförmige Anlageflächen (20) vorgesehen sind.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegungselemente (15) von wenigstens einem von dem Außenumfang des Hüllrohrs (7) vorragenden, insbesondere ausklappbaren Haken oder dgl. gebildet sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Hüllrohrs (7) ein zusätzliches Verankerungselement (16) einbringbar ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Verankerungselement (16) insbesondere an seinem zum Bohrlochinneren gewandten Ende eine Führung (27) aufweist, welche entlang der Innenwand des Hüllrohrs (7) insbesondere gleitend angeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verankerung (7) von einem insbesondere mit einer Außenprofilierung versehenen Vollstab gebildet ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verankerung (7) an der Bohrkrone (4) und/oder im Bereich der Führung (27) an der Hüllrohrinnenwand (7) festlegbar oder verankerbar ist.
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