VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BOHREN EINES LOCHES IN BODENODER GESTEINSMATERIAL UND AUSBILDEN EINER VERANKERUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Loches in Boden- oder Gesteinsmaterial und Ausbilden einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Loches in Boden- oder Gesteinsmaterial und Ausbilden einer Verankerung in dem Loch, wobei an einem Bohrgestänge eine Bohrkrone zur Ausbildung des Bohrloches gelagert ist.
Im Zusammenhang mit der Herstellung eines Loches bzw. Bohrloches in Boden- oder Gesteinsmaterial und einer nachträglichen Ausbildung bzw. Festlegung einer Verankerung bzw. einer Auskleidung in dem Bohrloch ist es beispielsweise 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 Bohrloches 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 US 4,305,687 A, US 4,380,407 A, CH 476 129 A, WO 94/05900 A, DE 916 286 C, US 4,516,883 A, EP 0 354 760 A, AT 339 239 B und WO 2005/040556 A verwiesen wird. Bei diesem bekannten Stand der Technik werden nach Herstellung eines Bohrloches 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. Nachteilig bei diesem bekannten Stand der Technik ist 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, wonach anschließend unter Aufweiten des Außendurchmessers der Ankervorrichtung eine Anlage an die Bohrlochwand gelingen soll. Es ist un- mittelbar 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 Bohrvor- richtung 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 aus- härtendem Material, vorzusehen wären.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Probleme des obengenannten Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei unmittelbar nach Fertigstellung eines Bohrloches eine zuverlässige Verankerung bei verringertem Zeitaufwand und einfacher Konstruktion möglich wird, wobei insbesondere auf eine Entfernung einer Bohrvorrichtung und getrennte sowie nachträgliche Einbringung einer Verankerungsvorrichtung verzichtet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß
nach Fertigstellung des Bohrloches eine Verankerung durch wenigstens ein am Umfang des Bohrgestänges gelagertes Spreizelement ausgebildet wird, welches in eine in das das Bohrloch umgebende Material eindringende bzw. daran anlie- gende Lage bzw. Stellung gebracht, insbesondere aufgeweitet, wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß nach Fertigstellung des Bohrloches eine Verankerung durch wenigstens ein am Umfang des Bohrgestänges gelagertes Spreizelement ausgebildet wird, wird sichergestellt, daß auf die bei Vorsehen einer getrennten Verankerung gemäß dem Stand der Technik zusätzlichen und zeitaufwendigen Verfahrensschritte eines Entfer- nens der Bohrvorrichtung aus dem hergestellten bzw. fertiggestellten Bohrloch sowie eines nachträglichen Einbringens und Verankerns bzw. Verspannens einer getrennten Ankervor- richtung verzichtet werden kann, so daß auch bei gegebenenfalls lockerem, das Bohrloch umgebendem Material eine unmittelbare sowie zuverlässige Verankerung möglich wird, ohne ein beispielsweise wenigstens teilweises Eindringen von Material in das Bohrloch während der Entfernung der Bohrvorrichtung sowie dem nachträglichen Einbringen der Ankervorrichtung befürchten zu müssen. Erfindungsgemäß ist hiebei vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement in eine in das das Bohrloch umgebende Material eindringende Lage bzw. Stellung insbesondere aufgeweitet wird, so daß während des Bohrvorgangs keine Behinderung bzw. Beeinträchtigung bei der Herstellung des Bohrloches durch das vorgesehene, wenigstens eine aufweitbare Spreizelement zu befürchten ist, während nach Fertigstellung des Bohrloches das wenigstens eine Spreizelement in Anlage an das um- gebende Material bzw. in eine eindringende Lage bei entsprechend lockerem, umgebendem Material bringbar, insbesondere aufweitbar ist. Ein derartiges aufweitbares Spreizelement kann relativ nahe der Bohrkrone angeordnet sein, um
unmittelbar hinter der Bohrkrone eine entsprechend sichere Verankerungswirkung zu erzielen.
Für eine Erzielung einer zuverlässigen Verankerungswirkung, welche insbesondere Kräften entgegenwirkt, welche im Sinne eines Herausziehens der durch die Bohrvorrichtung bzw. insbesondere das Bohrgestänge gebildeten Ankervorrichtung nach einem Setzen des wenigstens einen Spreizelements wirken, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das wenigstens eine Spreizelement in eine entgegen einer Bohrvortriebsrichtung orientierte Lage in das das Bohrloch umgebende Material aufgeweitet wird. Durch eine derartige Orientierung des wenigstens einen Spreizelements entgegen der Bohrvortriebsrichtung wird sichergestellt, daß bei einem Einwirken von Kräften im Sinne eines Ausziehens der Bohr- und Ankervorrichtung aus dem Bohrloch die aufweitbare Spreizvorrichtung tiefer in das umgebende Material eindringt bzw. in direktere bzw. festere Anlage an das die Bohrloch begrenzende Material gelangt, so daß die durch das wenigstens eine Spreizelement erzielbare Verankerungswirkung erhöht bzw. verstärkt wird.
Für ein besonders zuverlässiges Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements nach Fertigstellung der Bohrung bzw. Beendigung des Bohrvorgangs ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement durch eine Beaufschlagung durch ein mit dem Bohrgestänge gekoppeltes Element bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges entgegen einer Rotationsbewegung zur Ausbil- düng des Bohrloches in die aufgeweitete Lage gebracht wird.
Es läßt sich somit in einfacher Weise lediglich durch eine Umkehr der Drehrichtung des Bohrgestänges, welches in weiterer Folge den Anker bzw. Ankerstab ausbildet, das we-
nigstens eine aufweitbare Spreizelement in Anlage an das das Bohrloch begrenzende Material bzw. in eine in das umgebende Material eindringende Lage bringen.
Zur Unterstützung der Aufweitbewegung des wenigstens einen Spreizelements ist darüber hinaus vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement durch eine Relativbewegung entlang der Längsachse des Bohrgestänges relativ zu einem am Bohrgestänge in axialer Richtung unverschiebbar gelagerten Anschlagelement aufgeweitet wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht .
Falls ein weiterer Bohrvorgang zuverlässig verhindert werden soll und/oder gegebenenfalls eine Möglichkeit einer gegebenenfalls unbeabsichtigten Lösung der Verankerung ebenfalls verhindert werden soll, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach einem Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements zumindest eine Drehbewegung in Richtung der Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches verhindert wird. Derart wird sichergestellt, daß ein vorgesehene Lagerung des wenigstens einen Spreizelements sicher beibehalten werden kann.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spreizelement am Außenumfang des Bohrgestänges gelagert ist und nach Fertigstellung des Bohrloches in eine in das das Bohrloch umge- bende Material eindringende bzw. daran anliegende Lage bzw.
Stellung bringbar, insbesondere aufweitbar, ist. Wie oben bereits erwähnt, gelingt es somit, in einfacher Weise und ohne Erfordernis einer Entfernung der Bohrvorrichtung und
eines nachträglichen Einbringens einer Ankervorrichtung unmittelbar nach Fertigstellung des Bohrloches bzw. Beendigung des Bohrvorgangs eine sichere und zuverlässige Verankerungswirkung zu erzielen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement in eine entgegen einer Bohrvortriebsrichtung nach Fertigstellung des Bohrloches in das das Bohrloch umgebende Material eindringende Lage auf- weitbar ist. Wie oben bereits erwähnt, gelingt hiedurch insbesondere eine Bereitstellung einer sich erhöhenden Verankerungswirkung gegenüber Kräften, welche in Richtung bzw. im Sinne eines Ausziehens des Ankers aus dem Bohrloch wirken. Darüber hinaus läßt sich durch eine derartige Orien- tierung des wenigstens einen aufweitbaren Spreizelements entgegen der Bohrvortriebsrichtung für den Fall, daß eine lediglich provisorische Verankerung erzielt werden soll, worauf in weiterer Folge der Bohrvorgang fortgesetzt und das Bohrloch weiter vorgetrieben werden soll, sicherstel- len, daß bei neuerlicher Umkehr der Rotationsrichtung des Bohrgestänges im Sinne einer Weiterführung des Bohrvorgangs das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement aus der in das umgebende Material eingedrungenen Lage bzw. anliegenden Lage wiederum entfernt werden kann, so daß ohne Behinderung durch das wenigstens eine Spreizelement der Bohrvorgang fortgesetzt und die Tiefe des Bohrloches vergrößert werden kann.
Für ein besonders einfaches und zuverlässiges Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges entgegen einer Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches in
die in das das Bohrloch umgebende Material eindringende Lage aufweitbar ist. In diesem Zusammenhang wird für eine konstruktiv besonders einfache und zuverlässige Ausführungsform vorgeschlagen, daß das wenigstens eine Spreizelement über ein an einem mit dem Bohrgestänge zusammenwirkenden, muffenartigen Element ausgebildetes Gewinde bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges entgegen der Bohrrichtung in die in das das Bohrloch umgebende Material eindringende Lage aufweitbar ist, wie dies einer weiters be- vorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht .
Für ein zuverlässiges Einbringen des wenigstens einen aufweitbaren Spreizelements und zur Erzielung einer entspre- chenden Verankerungswirkung ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement ausgehend von einem während des Bohrvorgangs im wesentlichen an dem Außenumfang des Bohrgestänges anliegenden Position bei der in das das Bohrloch umgebende Material eindringenden Bewe- gung wenigstens teilweise elastisch verformt ist.
Zur Unterstützung der Aufweitbewegung des wenigstens einen Spreizelements ist darüber hinaus vorgesehen, daß in Abstand von der Anordnung des wenigstens einen Spreizelements an dem Außenumfang des Bohrgestänges ein mit dem Bohrgestänge zumindest während der Aufweitbewegung des wenigstens einen Spreizelements in axialer Richtung unverschiebbar gekoppelter Anschlag vorgesehen ist, über welchen das wenigstens eine Spreizelement aufweitbar ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht .
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Zur Bereitstellung einer entsprechend gleichmäßigen Aufweitbewegung, so daß durch Einwirken geringer Kräfte auch in rauhen Umgebungen ein zuverlässiges Eindringen des wenigstens einen Spreizelements erzielbar ist, wird darüber hinaus bevorzugt vorgeschlagen, daß das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement an seinem zum Anschlagelement gewandten Ende mit einer Abschrägung bzw. Profilierung ausgebildet ist, welche mit einer insbesondere komplementären Abschrägung bzw. Profilierung am Anschlagelement zusammen- wirkt.
Für eine gleichmäßige Verteilung einer Verankerungswirkung über den Umfang des Bohrgestänges wird darüber hinaus erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Spreizelementen im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Bohrgestänges verteilt angeordnet ist.
Um gegebenenfalls über einen eine größere Länge aufweisen- den Anker, welcher durch das Bohrgestänge gebildet wird, eine zuverlässige Verankerungswirkung und eine Verteilung von in das umliegende Material einzubringenden Kräften zu erzielen, wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Spreizelementen in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone am Umfang des Bohrgestänges vorgesehen ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
Zur Vermeidung einer Beeinflussung bzw. Beeinträchtigung des Bohrvorgangs und zur Sicherung der Lage des Spreizelements während des Bohrvorgangs ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement während des Bohrvorgangs durch ein zusätzliches Halteelement in der
im wesentlichen am Bohrgestänge anliegenden Stellung gesichert ist.
Zur Einbringung der Verschiebekräfte zum Aufweiten des Spreizelements nach Fertigstellung des Bohrvorgangs sowie darüber hinaus zur zuverlässigen Einbringung der für das Schlag- bzw. Drehschlagbohren erforderlichen Kräfte wird weiters vorgeschlagen, daß für eine Übertragung der Rotationsbewegung vom Bohrgestänge auf die Bohrkrone eine mit einer Außenverzahnung versehene, am Bohrgestänge gelagerte Buchse vorgesehen ist, welche zum Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements in eine außer Eingriff von der Verzahnung mit der Bohrkrone bzw. mit einem mit der Bohrkrone gekoppelten Element befindlichen Position bringbar ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht. Eine derartige Buchse bzw. Zahnbuchse läßt sich abgestimmt auf die sowohl während des Bohrvorgangs als auch während des Aufweitvorgangs einzubringenden Kräfte entsprechend massiv und konstruktiv einfach ausbilden.
Zur weiteren Unterstützung eines gewünschten Aufweitvorgangs des wenigstens einen Spreizelements ist darüber hinaus vorgesehen, daß das wenigstens eine Spreizelement wäh- rend des Aufweitvorgangs durch eine im wesentlichen in
Längsrichtung des Bohrloches verlaufende, lineare Führung am Bohrgestänge und/oder einem mit der Bohrkrone gekoppelten Element geführt ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ent- spricht.
Wie oben bereits erwähnt, ist es unter Umständen gewünscht oder möglich, daß nach einem vorübergehenden Aufweiten des
Spreizelements ein Bohrvorgang durch Vornahme einer Drehbewegung des Bohrgestänges in der ursprünglichen Rotations- richtung zur Ausbildung des Bohrloches vorgenommen wird. Falls ein derartiger weiterer Bohrvorgang zuverlässig ver- hindert werden soll und gegebenenfalls auch eine zuverlässige Verankerung des wenigstens einen Spreizelements ohne Möglichkeit eines Lösens desselben vorgesehen sein soll, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zumindest für eine Verhinderung einer Drehbewegung in Richtung der Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches am Bohrgestänge gelagerte, muffen- bzw. buchsenartige Elemente vorgesehen sind, welche über an zueinander gewandten Stirnflächen mit zueinander komplementären Erhebungen bzw. Profilierungen ausgebildet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfin- dungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Bohrvorgangs, wobei sich wenigstens ein Spreizelement im wesentlichen in Anlage an das Bohrgestänge befindet; Fig. 2 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung die erfin- dungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das wenigstens eine Spreizelement in das das Bohrloch umgebende Material aufgeweitet ist; Fig. 3 in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung einen teilweisen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei insbesondere eine Sperre gegenüber einer Durchführung weiterer Drehbewegungen vorgesehen ist; und
Fig. 4 in einer Explosionsdarstellung einzelne Elemente der Ausführungsform gemäß Fig. 3, welche zur Erzielung der Drehsperre vorgesehen sind und das Bohrgestänge umgeben.
In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist allgemein mit 1 ein Bohrgestänge bezeichnet, welches insbesondere an seiner äußeren Oberfläche eine gewellte bzw. gewindeartige Form aufweist, um in weiterer Folge nach Fertigstellung des Bohrvorgangs als Ankerstab zu dienen. Wäh- rend des in Fig. 1 dargestellten Bohrvorgangs erfolgt eine Übertragung einer Drehbewegung des Ankerstabs bzw. Bohrgestänges 1, welche über eine nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtung außerhalb des mit 2 bezeichneten Bohrloches übertragen wird, über eine Stirnfläche 3 eines mit dem Bohrgestänge 1 gekoppelten, muffenartigen Elements 4, wobei die Stirnfläche 3 mit einer Buchse bzw. Zahnbuchse 5 zusammenwirkt, welche eine Außenverzahnung 6 aufweist, welche mit einem mit der Bohrkrone 7 gekoppelten Element bzw. Mitnehmer 8 gekoppelt ist, so daß eine Drehbewegung des Bohrgestänges 1 über die Zahnbuchse 5 auf den Mitnehmer
8 und somit die Bohrkrone 7 übertragen wird, wobei Schneidbzw. Bohrelemente mit 9 und 10 angedeutet sind. Die zur Übertragung der Rotationsbewegung vorgesehene Zahnbuchse 5 wird hiebei durch eine Feder 11 in einer an der Stirnfläche 3 anliegenden Lage gehalten.
Während des Bohrvorgangs befindet sich wenigstens ein in weiterer Folge aufweitbares Spreizelement 12 im wesentlichen in Anlage an der Außenkontur des Bohrgestänges bzw. Ankerstabs 1, so daß während des Bohrvorgangs keine Beeinträchtigung bzw. Behinderung des Bohrvorgangs durch das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement 12 erfolgt.
Eine zentrale Achse des Bohrgestänges 1 und somit der gesamten Bohrvorrichtung ist mit 13 bezeichnet.
Nach Fertigstellung des Bohrloches 2 erfolgt eine Anpres- sung des Bohrkopfs bzw. der Bohrkrone 7 entsprechend der Bohrvortriebsrichtung sowie dem Pfeil 14 an das Bohrlochinnere, worauf das Bohrgestänge 1 entgegen der Antriebsrichtung zur Durchführung des Bohrvorgangs zu einer Rotationsbewegung beaufschlagt wird.
Durch die Umkehr der Drehbewegung gelangt die Stirnfläche 3 des muffenartigen Elements 4 außer Eingriff von einer in Fig. 2 mit 15 bezeichneten Stirnfläche der Zahnbuchse 5, welche entgegen der Kraft der Feder 11 verschoben wird, so daß die Außenverzahnung 6 der Zahnbuchse 5 außer Eingriff von einer komplementären Verzahnung des mit der Bohrkrone 7 gekoppelten Mitnehmers 8 gelangt und somit keine Drehbewegung bzw. kein Drehmoment von dem Bohrgestänge 1 auf die Bohrkrone 7 übertragen wird.
Das mit dem Bohrgestänge bzw. Ankerstab 1 gekoppelte, muffenartige Element 4 weist an seiner äußeren Oberfläche ein Gewinde 16 auf, welches nach Umkehr der Rotationsrichtung des Bohrgestänges 1 bewirkt, daß das ein komplementäres Ge- winde 17 aufweisende, wenigstens eine aufweitbare Element bzw. Spreizelement 12 entgegen der Bohrvortriebsrichtung, welche mit der Anpreßrichtung 14 des Bohrkopfs 7 in Fig. 2 zusammenfällt, entlang der äußeren Oberfläche des Bohrgestänges 1 bewegt wird, wie dies durch den Pfeil 18 angedeu- tet ist. Für eine im wesentlichen lineare Bewegung des wenigstens einen aufweitbaren Spreizelements 12 ist darüber hinaus eine lineare Führung 19, 20 an der äußeren Oberfläche des Spreizelements 12 als auch in dem das Spreizelement
12 insbesondere während des Bohrvorgangs überdeckenden Teilbereich 21 des Mitnehmers 8 vorgesehen.
Für eine gezielte Aufweitbewegung des Spreizelements 12 in das die Bohrlochwand 2 umgebende Material 22 ist darüber hinaus in Abstand von der Lagerung des Spreizelements 12 ein Anschlag 23 am Außenumfang des Bohrgestänges bzw. Ankerstabs 1 vorgesehen. Für eine zuverlässige Führung der Aufweitbewegung, welche durch ein Eindringen des Spreizele- ments 12 in das umgebende Material 22 erzielbar ist, ist darüber hinaus vorgesehen, daß das Spreizelement 12 eine Abschrägung bzw. Profilierung 24 aufweist, welche mit einer im wesentlichen komplementären Abschrägung bzw. Profilierung 25 des Anschlagelements 23 zusammenwirkt, so daß durch die lineare Bewegung des Spreizelements 12 entsprechend dem Pfeil 18 durch die Drehbewegung über die miteinander zusammenwirkenden Gewinde 16 und 17 ein Aufweiten und Eindringen des Spreizelements 12 und insbesondere dessen Spitze 26 in das umgebende Material 22 erfolgt.
Wie angedeutet, ist darüber hinaus der Anschlag 23 mit einer sperrenden Muffe 27 gekoppelt.
Um ein Brechen des wenigstens einen Spreizelements 12 wäh- rend der in Fig. 2 dargestellten Aufweitbewegung bzw. in der aufgeweiteten Lage zu verhindern, ist darüber hinaus ein elastisch deformierbarer Bereich 28 des Spreizelements 12 vorgesehen.
Aufgrund der Tatsache, daß das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement 12 entgegen der Bohrvortriebsrichtung, welche durch den Pfeil 14 angedeutet ist, in das umgebende Material 22 eindringt bzw. in Anlage an dieses gelangt, wird
sichergestellt, daß bei einem Einwirken von Kräften im Sinne des Pfeils 18, welcher eine Ausziehrichtung des Bohrgestänges bzw. Ankerstabs 1 andeutet, das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement 12 tiefer in das umgebende Mate- rial 22 eindringt bzw. fester in Anlage an die Bohrlochwand 2 gelangt, so daß dadurch erhöhte Kräfte gegenüber einem Ausziehen zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus wird durch die Orientierung des wenigstens einen Spreizelements 12 entgegen der Bohrvortriebsrichtung 14 sichergestellt, daß die vorliegende Ausbildung beispielsweise auch zur Erzielung einer provisorischen Sicherung bzw. Verankerung herangezogen werden kann, da bei einer neuerlichen Umkehr der Rotationsrichtung des Bohrge- stänges bzw. Ankerstabs 1 im Sinne der Bohrvortriebsrichtung über die Zahnbuchse 5 das Bohrgestänge 1 wiederum mit der Bohrkrone 7 bzw. dem Mitnehmer 8 gekoppelt wird und der Bohrvorgang fortgesetzt werden kann, wobei gleichzeitig durch die Orientierung der miteinander zusammenwirkenden Gewinde 16 und 17 das Spreizelement 12 in die in Fig. 1 dargestellte Lage zurückgezogen wird und somit einen weiteren Bohrvorgang nicht behindert bzw. beeinträchtigt.
Für eine gleichmäßige Verteilung von aufzunehmenden Verankerungskräften kann eine Mehrzahl von Spreizelementen 12 im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Bohrgestänges 1 verteilt angeordnet bzw. vorgesehen sein.
Für eine Sicherung in einer im wesentlichen am Bohrgestänge 1 anliegenden Lage während des Bohrvorgangs ist darüber hinaus in Fig. 1 ein Sicherungsring 29 angedeutet, welcher während des Bohrvorgangs beispielsweise eine Mehrzahl von
gleichmäßig über den Umfang verteilten Spreizelementen 12 im wesentlichen in Anlage an das Bohrgestänge 1 hält.
Darüber hinaus kann für eine Verteilung von aufzunehmenden Verankerungskräften entlang einer gegebenenfalls eine größere Länge aufweisenden Bohrvorrichtung 1 vorgesehen sein, daß eine Mehrzahl von Spreizelementen 12 in unterschiedlichem, axialem Abstand von der Bohrkrone 7 und günstigerweise im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Bohrgestänges 1 verteilt angeordnet bzw. vorgesehen ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß beispielsweise unmittelbar anschließend an den mit der Bohrkrone 7 gekoppelten Mitnehmer bzw. das Element 8 ein in den Zeichnungen nicht näher dargestelltes Hüllrohr anschließt, so daß das wenigstens eine Spreizelement 12 und günstigerweise eine Mehrzahl von Spreizelementen 12 durch entsprechende Durchtrittsöffnungen bzw. Schlitze in die in Fig. 2 dargestellte Lage austreten kann, um eine entsprechende Verankerungswir- kung zu erzielen.
Es wird somit möglich, unmittelbar nach Fertigstellung des Bohrloches 2 durch eine einfache Umkehr der Bewegungs- bzw. Rotationsrichtung des Bohrgestänges bzw. Ankerstabs 1 das wenigstens eine Spreizelement 12 in eine verankernde bzw. sichernde Lage aufzuweiten, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 sind, soweit möglich, die Bezugszeichen der vorangehenden Ausführungsform beibehalten worden. Es ist auch bei dieser Ausbildung ein von einem Bohrgestänge 1 gebildeter Ankerstab vorgesehen, welcher, wie dies nachfolgend erörtert werden wird,
mit einem nicht näher dargestellten Außengewinde versehen ist, wobei der Ankerstab bzw. das Bohrgestänge 1 eine wiederum mit 7 bezeichnete Bohrkrone zur Ausbildung des Bohrloches 2 beaufschlagt.
Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 zur Übertragung der Drehbewegung des Bohrgestänges bzw. Anker- Stabs 1 auf die Bohrkrone 7 ähnlich der Buchse 5 eine Buchse 30 vorgesehen, welche mit einer mit dem Element 4 vergleichbaren Buchse 31 zusammenwirkt, um eine Drehbewegung auf einen Mitnehmer 32 zu übertragen, welcher in weiterer Folge die Bohrkrone 7 zu einer Drehbewegung antreibt. Darüber hinaus ist bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ein mit der Bohrkrone 7 zusammenwirkendes, weiteres, muffen- bzw. buchsenartiges Element 33 vorgesehen, wobei sowohl die Bohrkrone 7 als auch das muffenartige Element 33 Erhebungen bzw. Profilierungen 34 bzw. 35 aufweisen, welche während des Bohrvorgangs ähnlich einer Ratsche übereinander gleiten und somit eine Drehbewegung bzw. Bohrvortriebsbewegung ermöglichen, während bei einer Drehbewegung des Ankerstabs bzw. Bohrgestänges 1 entgegen der Bohrrichtung durch die darüber hinaus vorgesehene Anpressung über eine Feder 36 eine Sperre der Bohrkrone 7 be- wirkt wird.
In ähnlicher Weise sind zur Erzielung einer entsprechenden Sperrwirkung auch die Buchsen bzw. Muffen 30 und 31 mit jeweils zueinander komplementären Erhebungen bzw. Profilie- rungen 37 und 38 versehen, welche bei Umkehr einer Drehbewegung ebenfalls eine Sperre bewirken.
Darüber hinaus ist ein mit dem Element 32 gekoppeltes, zusätzliches, muffenartiges Element 39 vorgesehen, welches über ein im Inneren desselben angeordnetes, weiteres, muffenartiges Element bzw. eine Hülse 40 gekoppelt ist, wobei sowohl das Element 39 als auch das Element 40 bei einer Umkehrdrehbewegung mit dem mit 41 bezeichneten Spreizelement zusammenwirken. Insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, daß das hülsen- bzw. muffenförmige Spreizelement 41 mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen 42 gebildet ist, welche bei einer Beaufschlagung des Bohrgestänges 1 entgegen der Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches über zueinander komplementären Schrägflächen 43 und 44 sowohl des Spreizelements 41 als auch eines Anschlagelements 45 zusammenwirken und eine Aufweitung der einzelnen Spreizelemente 41' in eine aufgeweitete Lage entgegen der Bohrvortriebsrichtung ermöglichen.
Um eine gegebenenfalls gewünschte, weitere Drehbewegung nach einem Aufweiten der Spreizelemente 41' zuverlässig zu vermeiden, sind ähnlich wie die muffenartigen Elemente 30, 31, 33 sowie die Bohrkrone 7 auch die muffen- bzw. buchsenartigen Elemente 39, 40 und das von einem hülsen- bzw. muffenartigen Element 41 gebildete Spreizelement ebenfalls je- weils mit zueinander komplementären Erhebungen bzw. Profilierungen 46, 47 und 48 ausgebildet, welche entsprechend der vorzusehenden Orientierung eine Drehsperre bewirken. Hiebei ist davon auszugehen, daß sich das Element 40 auf einem Rechtsgewinde direkt am Ankerstab bzw. Bohrgewinde 1 verschraubt und sich für ein Aufweiten des Spreizelements 41 bzw. der einzelnen Teilbereiche 41' direkt auf dem Ankerstab bzw. Bohrgestänge 1 bewegt und sich das Spreiz- element 41 über das Anschlagelement 45 bewegt und somit
durch eine relative Bewegung der Schrägflächen 43 und 44 ein Aufweiten der Spreizelemente 41' bewirkt.
Darüber hinaus ist das Element 40 in dem Element 39 längs- verschieblich, jedoch drehfest gelagert, so daß unter Berücksichtigung der Profilierungen bzw. Erhebungen oder Stirnverzahnungen 46, 47 und 48 für den Fall, daß während der Aufweitbewegung der Spreizelemente 41' das Element 40 aus dem Element 39 austritt, die jeweiligen Stirnverzah- nungen bzw. Profilierungen 47 und 48 eine Drehsperre der einzelnen Elemente bewirken, so daß durch Vorsehen der jeweiligen Stirnverzahnungen bzw. Profilierungen eine Sperre der erzielten Stellung der Spreizelemente 41' erzielbar ist.
Sollte gegebenenfalls auf eine Sperre der Spreizelemente 41' verzichtet werden, so wird auf die entsprechenden Profilierungen verzichtet.