EP2171210A1

EP2171210A1 - Method and device for drilling a hole in ground or rock material and forming a brace

Info

Publication number: EP2171210A1
Application number: EP08756829A
Authority: EP
Inventors: Karl BÖHM; Walter Karpellus
Original assignee: Dywidag Systems International GmbH Austria
Current assignee: Dywidag Systems International GmbH Austria
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2010-04-07
Also published as: CA2691198A1; US20100282513A1; WO2008154669A1; AT10289U1

Abstract

Disclosed are a method and a device for drilling, particularly percussion drilling or rotationally drilling, a hole (2) in ground or rock material and forming a brace in said hole (2). According to the invention, a borehole (2) is formed by a bit (7) that is mounted on drilling rods (1), and a brace is formed by at least one expanding element (12) that is mounted along the circumference of the drilling rods (1) and is brought, especially by expanding the same, into a position in which the expanding element (12) penetrates or rests against the material (22) surrounding the borehole (2), thus allowing for reliable bracing immediately after creating a borehole (2).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BOHREN EINES LOCHES IN BODENODER GESTEINSMATERIAL UND AUSBILDEN EINER VERANKERUNGMETHOD AND DEVICE FOR DRILLING A HOLE IN GROUND OR SEA MATERIAL AND FORMING AN ANCHORAGE

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.The present invention relates to a method for drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and forming an anchor in the hole, wherein a borehole is formed by a drill bit mounted on a drill string, as well as a device for Drilling, in particular percussion or rotary impact drilling, a hole in soil or rock material and forming an anchor in the hole, wherein a drill bit is mounted on a drill pipe for forming the borehole.

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 derIn connection with the production of a hole or borehole in soil or rock material and a subsequent formation or definition of an anchorage or a lining in the borehole, it is known, for example, from WO 98/21439 and WO 98/58132, during the Drilling, such as a percussion or rotary impact drilling to introduce a cladding tube in the well, and after completion of the bore, if necessary, a part of the drill bit is removed together with the drill pipe from the well while the cladding tube remains in the well, so that then by filling with a hardening mass is an anchor formed in the borehole. According to the embodiment according to WO 98/58132, the drill pipe can be formed on its outer circumference with additional ribs and grooves, so that a fate of the drill string in the borehole and a subsequent backfilling a correspondingly good anchor effect can be achieved. Alternatively, after making a well, it is known to remove the drill with the drill string from the well followed by an anchor into the well, for example US 4,305,687 A, US 4,380,407 A, CH 476 129 A , WO 94/05900 A, DE 916 286 C, US Pat. No. 4,516,883 A, EP 0 354 760 A, AT 339 239 B and WO 2005/040556 A. In this prior art, after making a borehole and subsequent removal of the drilling device in the well expandable anchor elements are introduced, which are held when introduced into the wellbore on a relative to the wellbore reduced diameter, whereupon expandable after complete insertion into the wellbore and during the Inserting folded or generally reduced in their cross-section portions of the anchor device are widened. A disadvantage of this known prior art is the fact that in a first step, the borehole must be prepared, and then after removal of the drilling tool together with the drill pipe in a further process step, the anchor device is introduced into the optionally long hole having a large bore, which then under Widening of the outer diameter of the anchor device to succeed an investment in the borehole wall. It is immediately apparent that a correspondingly increased expenditure of time is not only required for the two separate working steps, but that, if appropriate, subsequent introduction of such an anchor device of great length is associated with difficulties. Furthermore, it can be assumed that a removal of

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.Drilling device together with the drill pipe and a subsequent introduction of the anchoring device is only feasible in comparatively firm soil or rock, in which it must be ensured that, for example during the drilling process or after removing the drilling tool and before the final introduction of the anchoring device material breaks into the wellbore, so that the wellbore would be blocked, whereby an introduction of the anchor device is no longer possible.

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.In addition, it is known, for example, to arrange so-called packers on the outer circumference of a drill string of a drilling apparatus which allow expansion over a short portion after completion of the hole in engagement with the borehole wall and thus counteract removal or removal of the drill string from the borehole. However, a reliable anchoring effect, in particular when providing a plurality of side by side anchors, for stabilizing surrounding soil or rock material can not be achieved with such packers, so that optionally provide additional means for anchoring, such as the application of hardening material would.

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.The present invention aims to avoid the problems of the aforementioned prior art and to provide a method and a device of the type mentioned above, wherein immediately after completion of a well reliable anchoring with reduced time and simple construction is possible, wherein In particular, a removal of a drilling device and separate and subsequent introduction of an anchoring device can be dispensed with.

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.To solve these problems, a method of the type mentioned is essentially characterized in that after completion of the borehole, anchoring is formed by at least one expansion element mounted on the circumference of the drill string, which is brought, in particular expanded, into a material penetrating or abutting the borehole. Characterized in that according to the invention an anchorage is formed by at least one mounted on the circumference of the drill string spreader after completion of the well, it is ensured that the addition of providing a separate anchoring according to the prior art additional and time-consuming process steps of removing the drilling device from the produced or completed wellbore and a subsequent introduction and anchoring or bracing a separate Ankervor- direction can be dispensed with, so that even if loose material surrounding the well immediate and reliable anchoring is possible without, for example, at least partial penetration of material to fear in the borehole during the removal of the drilling device and the subsequent introduction of the anchor device. According to the invention, provision is made for the at least one expansion element to be widened into a position or position penetrating the borehole, so that during the drilling process no obstruction or impairment in the production of the borehole is provided by the provided, at least one expandable expansion element it is to be feared that, after completion of the borehole, the at least one expansion element can be brought into abutment against the surrounding material or into a penetrating position with correspondingly loose, surrounding material, in particular can be expanded. Such an expandable expansion element may be arranged relatively close to the drill bit to directly behind the drill bit to achieve a correspondingly secure anchoring effect.

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.In order to achieve a reliable anchoring effect, which in particular counteracts forces which act in the sense of pulling out the anchoring device formed by the drilling device or in particular the drill string after setting the at least one expansion element, it is proposed according to a preferred embodiment that the at least one expansion element in an oriented opposite to a Bohrvortriebsrichtung layer is expanded into the material surrounding the wellbore. By such an orientation of the at least one expansion element against the Bohrvortriebsrichtung it is ensured that when an action of forces in the sense of extracting the drilling and anchoring device from the well, the expandable spreader penetrates deeper into the surrounding material or in more direct or firmer system the borehole limiting material passes, so that the achievable by the at least one expansion element anchoring effect is increased or enhanced.

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.For a particularly reliable expansion of the at least one expansion element after completion of the drilling or completion of the drilling operation is provided according to a further preferred embodiment that the at least one expansion element by an action by a coupled to the drill string element during a rotational movement of the drill string against rotation for Training the borehole is placed in the expanded position.

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.It can thus be in a simple manner only by reversing the direction of rotation of the drill string, which subsequently forms the anchor or anchor rod, the we- at least bring an expandable expansion element in contact with the material limiting the borehole or in a penetrating into the surrounding material layer.

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 .To support the expansion movement of the at least one expansion element is also provided that the at least one expansion element is expanded by a relative movement along the longitudinal axis of the drill string relative to a non-displaceably mounted on the drill string in the axial direction stop element, as corresponds to a further preferred embodiment of the method according to the invention ,

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.If a further drilling operation is to be reliably prevented and / or optionally a possibility of an optionally unintentional solution of anchoring also to be prevented, is proposed according to a preferred embodiment, that after expanding the at least one expansion element at least one rotational movement in the direction of rotational movement to form the Borehole is prevented. This ensures that an intended storage of the at least one expansion element can be safely maintained.

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.To achieve the abovementioned objects, moreover, a device of the type initially mentioned is substantially characterized in that at least one expansion element is mounted on the outer circumference of the drill string and, after completion of the drill hole, penetrates or abuts the material surrounding the bore hole Location or

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.Position brought, in particular expandable, is. As already mentioned above, it is thus possible, in a simple manner and without the need for removal of the drilling device and a subsequent introduction of an anchor device immediately after completion of the borehole or termination of the drilling process to achieve a safe and reliable anchoring effect.

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.According to a preferred embodiment, it is provided that the at least one expansion element can be expanded in a position which penetrates the material surrounding the borehole, counter to a drilling advancing direction after completion of the borehole. As already mentioned above, this makes it possible, in particular, to provide an increasing anchoring effect against forces which act in the direction or in the sense of pulling out the anchor from the borehole. Moreover, by such an orientation of the at least one expandable expansion element in the opposite direction to the drilling advancing direction in the event that a merely provisional anchorage is to be achieved, whereupon the drilling process is continued and the borehole is to be driven further, that at a renewed reversal of the direction of rotation of the drill string in the sense of continuing the drilling operation, the at least one expandable expansion element from the penetrated into the surrounding material layer or adjacent layer can be removed again, so that continued without hindrance by the at least one expansion element of the drilling and the Depth of the borehole can be increased.

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 .For a particularly simple and reliable expansion of the at least one expansion element is provided according to a preferred embodiment that the at least one expansion element by a rotational movement of the drill string against rotation for forming the borehole in which is expandable into the material surrounding the borehole penetrating layer. In this context, it is proposed for a structurally particularly simple and reliable embodiment that the at least one spreading element formed on a cooperating with the drill string, sleeve-like element thread during a rotational movement of the drill string against the drilling direction in the material surrounding the hole material penetrating position is expandable, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.

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.For a reliable introduction of the at least one expandable expansion element and for achieving a corresponding anchoring effect, it is furthermore preferably provided that the at least one expansion element starts from a position substantially adjacent to the outer circumference of the drill string during the drilling operation in the position surrounding the borehole Material penetrating movement is at least partially elastically deformed.

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 . - S -To support the expansion of the at least one expansion element is also provided that at a distance from the arrangement of the at least one expansion element on the outer circumference of the drill string is provided with the drill string at least during the expansion of the at least one expansion element immovably coupled stop, over which the at least one expansion element is expandable, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention. - S -

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.To provide a correspondingly uniform expansion movement, so that a reliable penetration of at least one expansion element can be achieved by the action of low forces even in harsh environments, it is also preferred that the at least one expandable expansion element at its end facing the stop element with a bevel or Profiling is formed, which cooperates with a particular complementary bevel or profiling on the stop element.

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.For a uniform distribution of an anchoring effect over the circumference of the drill string is also inventively preferably proposed that a plurality of expandable expansion elements is arranged distributed substantially uniformly over the circumference of the drill string.

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.In order to achieve a reliable anchoring effect and a distribution of forces to be introduced into the surrounding material, if necessary via an anchor having a greater length, which is formed by the drill string, it is furthermore proposed that a plurality of expandable spreading elements be arranged at different distances from one another the drill bit is provided on the circumference of the drill string, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.

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.To avoid influencing or impairing the drilling process and to secure the position of the expansion element during the drilling process is also preferably provided that the at least one expansion element during the drilling process by an additional retaining element in the is secured substantially at the drill pipe adjacent position.

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.For introducing the displacement forces to expand the expansion element after completion of the drilling process and beyond for reliable introduction of the forces required for the Schlag- or rotary impact drilling is further proposed that provided for transmission of rotational movement from the drill string to the drill bit with an external toothing, on Drill rod mounted bushing is provided, which can be brought to expand the at least one expansion element in a disengaged from the toothing with the drill bit or with an element coupled to the drill bit position, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention. Such a socket or tooth socket can be adapted to the forces to be introduced during the drilling process as well as during the expansion process correspondingly solid and constructively simple.

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 inTo further assist a desired expansion process of the at least one expansion element is also provided that the at least one expansion element during the expansion process by a substantially 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.Longitudinal direction of the borehole running, linear guide is guided on the drill pipe and / or coupled to the drill bit element, as corresponds to a further preferred embodiment of the device according to the invention.

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.As mentioned above, it may be desirable or possible that after a temporary widening of the Spreading a drilling operation is carried out by making a rotational movement of the drill string in the original direction of rotation to form the borehole. If such a further drilling operation is to be reliably prevented and, if appropriate, a reliable anchoring of the at least one expansion element without possibility of loosening thereof is to be provided, it is proposed according to a preferred embodiment that at least for prevention of rotational movement in the direction of the rotational movement for formation the bore hole mounted on the drill pipe, socket or sleeve-like elements are provided, which are formed on mutually facing end faces with mutually complementary elevations or profiles.

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.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments schematically illustrated in the accompanying drawings. 1 shows a partial longitudinal section through an apparatus according to the invention for carrying out the method according to the invention during the drilling operation, wherein at least one expansion element is essentially in contact with the drill pipe; 2 shows, in a representation similar to FIG. 1, the device according to the invention for carrying out the method according to the invention, wherein the at least one spreading element is widened into the material surrounding the borehole; FIG. 3 shows a partial longitudinal section through a modified embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a representation similar to FIG. 1, in which case a barrier is provided in particular to carry out further rotational movements; and Fig. 4 in an exploded view of individual elements of the embodiment of FIG. 3, which are provided to achieve the turnstile and surround the drill string.

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 MitnehmerIn the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, a drill string is generally designated by 1, which in particular has a corrugated or thread-like shape on its outer surface, in order subsequently to serve as an anchor rod after completion of the drilling operation. During the drilling process shown in FIG. 1, a transmission of a rotary movement of the anchor rod or drill pipe 1, which is transmitted via a non-illustrated drive device outside of the designated hole 2, via a face 3 of a coupled with the drill string 1, sleeve-like Elements 4, wherein the end face 3 cooperates with a bushing or toothed bushing 5, which has an outer toothing 6 which is coupled to an element or driver 8 coupled to the drill bit 7, so that a rotational movement of the drill string 1 via the toothed bushing 5 on the driver

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.8 and thus the drill bit 7 is transmitted, wherein Schneidbzw. Drilling elements are indicated by 9 and 10. The intended for transmitting the rotational movement tooth bushing 5 is hiebei held by a spring 11 in a voltage applied to the end face 3 position.

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.During the drilling process, at least one expansion element 12, which can be widened subsequently, essentially bears against the outer contour of the drill pipe or anchor rod 1, so that no impairment or obstruction of the drilling process by the at least one expandable expansion element 12 takes place during the drilling process. A central axis of the drill string 1 and thus the entire drilling apparatus is denoted by 13.

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.After completion of the borehole 2, the drill head or the drill bit 7 is pressed against the borehole interior in accordance with the boring advancing direction and the arrow 14, whereupon the drill string 1 is subjected to a rotational movement counter to the drive direction for carrying out the drilling operation.

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.By reversing the rotational movement, the end face 3 of the sleeve-like element 4 is disengaged from a designated in Fig. 2 with 15 end face of the toothed bushing 5, which is displaced against the force of the spring 11, so that the external teeth 6 of the toothed bush 5 disengaged a complementary toothing of the coupled with the drill bit 7 driver 8 passes and thus no rotational movement or no torque is transmitted from the drill string 1 to the drill bit 7.

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.The sleeve-like element 4, which is coupled to the drill string or anchor rod 1, has a thread 16 on its outer surface which, after reversing the direction of rotation of the drill pipe 1, causes the complementary thread 17 to have at least one expandable element or expansion element 12 against the Bohrvortriebsrichtung, which coincides with the pressing direction 14 of the drill head 7 in Fig. 2, is moved along the outer surface of the drill string 1, as indicated by the arrow 18 tet. For a substantially linear movement of the at least one expandable expansion element 12 is also a linear guide 19, 20 on the outer surface of the expansion element 12 and in which the expansion element 12 provided in particular during the drilling operation covering portion 21 of the driver 8.

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.For a targeted expander movement of the expansion element 12 into the material surrounding the borehole wall 2, a stop 23 on the outer circumference of the drill string or anchor rod 1 is also provided at a distance from the mounting of the expansion element 12. For a reliable guidance of the expansion movement, which is achievable by penetration of Spreizele- element 12 in the surrounding material 22, is also provided that the expansion element 12 has a bevel or profiling 24, which with a substantially complementary bevel or Profiling 25 of the stop element 23 cooperates, so that by the linear movement of the spreader 12 corresponding to the arrow 18 by the rotational movement on the cooperating threads 16 and 17, a widening and penetration of the spreader 12 and in particular the tip 26 takes place in the surrounding material 22.

Wie angedeutet, ist darüber hinaus der Anschlag 23 mit einer sperrenden Muffe 27 gekoppelt.As indicated, beyond the stop 23 is coupled to a locking sleeve 27.

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.In order to prevent breakage of the at least one expansion element 12 during the expansion movement or in the expanded position shown in FIG. 2, an elastically deformable region 28 of the expansion element 12 is furthermore provided.

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.Due to the fact that the at least one expandable expansion element 12 against the Bohrvortriebsrichtung, which is indicated by the arrow 14, penetrates into the surrounding material 22 and comes into contact with this, is ensures that at an action of forces in the direction of arrow 18, which indicates a pull-out of the drill string or anchor rod 1, the at least one expandable spreader 12 penetrates deeper into the surrounding material 22 or more firmly comes into contact with the borehole wall 2 so as to provide increased forces against undressing.

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.In addition, it is ensured by the orientation of the at least one spreading element 12 against the Bohrvortriebsrichtung 14 that the present training, for example, to achieve a provisional backup or anchorage can be used, since in a renewed reversal of the direction of rotation of the Bohrge- rod or anchor rod. 1 in the sense of Bohrvortriebsrichtung on the toothed bushing 5, the drill pipe 1 is in turn coupled to the drill bit 7 and the driver 8 and the drilling process can be continued, at the same time by the orientation of the cooperating threads 16 and 17, the spreader 12 in the in FIG. 1 shown position is withdrawn and thus does not hinder or impede further drilling.

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.For a uniform distribution of male anchoring forces a plurality of spreading elements 12 can be distributed or provided substantially uniformly over the circumference of the drill string 1.

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.For a backup in a substantially applied to the drill pipe 1 position during the drilling operation, a securing ring 29 is also indicated in Fig. 1, which during the drilling process, for example, a plurality of evenly distributed over the circumference spreading elements 12 holds substantially in contact with the drill pipe 1.

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.Moreover, for a distribution of male anchoring forces along a possibly larger length drilling device 1, it may be provided that a plurality of spreading elements 12 are distributed at different, axial distances from the drill bit 7 and, conveniently, substantially evenly distributed over the circumference of the drill string 1 . is provided.

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.In addition, it can be provided that, for example, immediately followed by the coupled with the drill bit 7 driver or the element 8 in the drawings unspecified Hüllrohr followed, so that the at least one spreading element 12 and conveniently a plurality of spreading elements 12 through corresponding openings or slits can emerge into the position shown in FIG. 2, in order to achieve a corresponding anchoring effect.

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.It is thus possible, immediately after completion of the wellbore 2 by a simple reversal of the direction of movement or rotation of the drill string or anchor rod 1 to expand the at least one expansion element 12 in an anchoring or securing position, as shown in Fig. 2.

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.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, where possible, the reference numerals of the preceding embodiment have been retained. Also provided in this embodiment is an anchor rod formed by a drill pipe 1 which, as will be discussed below, is provided with an external thread, not shown, wherein the anchor rod or the drill pipe 1 a turn designated 7 drill bit for forming the borehole 2 is applied.

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 the embodiment shown in Fig. 3 and 4, similar to the embodiment of FIGS. 1 and 2 for transmitting the rotational movement of the drill string or anchor rod 1 on the drill bit 7 similar to the socket 5, a socket 30 is provided which with a cooperates with the element 4 comparable bushing 31 to transmit a rotational movement to a driver 32, which subsequently drives the drill bit 7 to a rotary motion. Moreover, in the embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4, a further sleeve-like or sleeve-like element 33 cooperating with the drill bit 7 is provided, wherein both the drill bit 7 and the sleeve-like element 33 have elevations or profilings 34 and 35, respectively which, during the drilling process, slide over one another similar to a ratchet and thus allow a rotational movement or drilling advance movement, while a locking movement of the drill bit 7 against the drilling direction by the additionally provided contact pressure via a spring 36 causes a rotation of the anchor rod or drill pipe 1. is acting.

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.Similarly, in order to achieve a corresponding blocking effect, the bushes or sleeves 30 and 31 are provided with respective surveys or profilings 37 and 38 complementary to one another, which likewise effect a block when a rotational movement is reversed. In addition, an additional sleeve-like element 39 coupled to the element 32 is provided which is coupled via a further sleeve-like element or sleeve 40 arranged inside it, wherein both the element 39 and the element 40 undergo a reverse rotational movement interact with the 41 designated spreading element. In particular, from the illustration of FIG. 4 it can be seen that the sleeve or sleeve-shaped expansion element 41 is formed with a plurality of longitudinally extending slots 42, which against a rotational movement to form the borehole over mutually complementary inclined surfaces upon application of the drill string 1 43 and 44 both of the expansion element 41 and a stop element 45 cooperate and allow expansion of the individual expansion elements 41 'in an expanded position against the Bohrvortriebsrichtung.

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.In order to reliably avoid any further desired rotational movement after widening of the spreading elements 41 ', similar to the sleeve-like elements 30, 31, 33 and the drill bit 7, the sleeve or bush-like elements 39, 40 and the sleeve-like or sleeve-like element 41 also formed each with mutually complementary elevations or profiles 46, 47 and 48, which cause according to the intended orientation a turnstile. Hiebei is assumed that the element 40 screwed to a right-hand thread directly on the anchor rod or drill thread 1 and moves for an expansion of the expansion element 41 and the individual portions 41 'directly on the anchor rod or drill pipe 1 and the spreading element 41 moves over the stop element 45 and thus by a relative movement of the inclined surfaces 43 and 44 causes an expansion of the spreading 41 '.

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.In addition, the element 40 in the element 39 longitudinally displaceable, but rotatably mounted, so that taking into account the profiling or elevations or serrations 46, 47 and 48 in the event that during the expansion of the spreading 41 'the element 40 of the element 39 exits, the respective face serrations or profiling 47 and 48 cause a turnstile of the individual elements, so that by providing the respective serrations or profilings a lock on the achieved position of the spreading 41 'can be achieved.

Sollte gegebenenfalls auf eine Sperre der Spreizelemente 41' verzichtet werden, so wird auf die entsprechenden Profilierungen verzichtet. If necessary, to dispense with a lock of the spreading 41 ', it is dispensed with the corresponding profiles.

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 Drehschlagbohren, eines Loches (2) in Boden- oder Gesteinsmate- rial und Ausbilden einer Verankerung in dem Loch (2) , wobei durch eine an einem Bohrgestänge (1) gelagerte Bohrkrone (7) ein Bohrloch (2) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fertigstellung des Bohrloches (2) eine Verankerung durch wenigstens ein am Umfang des Bohrgestänges (1) gela- gertes Spreizelement (12, 41) ausgebildet wird, welches in eine in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringende bzw. daran anliegende Lage bzw. Stellung gebracht, insbesondere aufgeweitet, wird.1. A method for drilling, in particular impact or rotary impact drilling, a hole (2) in soil or rock material and forming an anchorage in the hole (2), wherein by a drill bit (7) mounted on a drill string (1) A borehole (2) is formed, characterized in that after completion of the borehole (2) anchoring is formed by at least one spreading element (12, 41) mounted on the circumference of the drill string (1), which extends into the borehole (12). 2) surrounding material (22) penetrating or applied thereto position or position, in particular expanded, is.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) in eine entgegen einer Bohrvortriebsrichtung (14) orientierte Lage in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) aufgeweitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one expansion element (12, 41) in a counter to a Bohrvortriebsrichtung (14) oriented position in the borehole (2) surrounding material (22) is widened.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) durch eine Beaufschlagung durch ein mit dem Bohrgestänge (1) gekoppeltes Element (4, 31, 39, 40) bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges (1) entgegen einer Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches (2) in die aufgeweitete Lage gebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one expansion element (12, 41) by an application by a to the drill string (1) coupled element (4, 31, 39, 40) during a rotary movement of the drill string ( 1) against a rotational movement for the formation of the borehole (2) is brought into the expanded position.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) durch eine Relativbewegung entlang der Längsachse (13) des Bohrgestänges (1) relativ zu einem am Bohrgestänge (1) in axialer Richtung unverschiebbar gelagerten Anschlagelement (23) aufgeweitet wird. 4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one expansion element (12, 41) by a relative movement along the longitudinal axis (13) of the drill string (1) relative to a drill pipe (1) in the axial direction immovable mounted stop element (23) is widened.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements (41) zumindest eine Drehbewegung in Richtung der Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches (2) verhindert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that after an expansion of the at least one expansion element (41) at least one rotational movement in the direction of the rotational movement to form the borehole (2) is prevented.

6. Vorrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren, eines Loches (2) in Boden- oder Gesteinsmate- rial und Ausbilden einer Verankerung in dem Loch (2) , wobei an einem Bohrgestänge (1) eine Bohrkrone (7) zur Ausbildung des Bohrloches (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spreizelement (12, 41) am Außenumfang des Bohrgestänges (1) gelagert ist und nach Fertigstellung des Bohrloches (2) in eine in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringende bzw. daran anliegende Lage bzw. Stellung bringbar, insbesondere aufweitbar, ist.6. A device for drilling, in particular impact or rotary impact drilling, a hole (2) in soil or rock material and forming an anchorage in the hole (2), wherein on a drill string (1) a drill bit (7) for forming the Borehole (2) is mounted, characterized in that at least one expansion element (12, 41) on the outer circumference of the drill string (1) is mounted and after completion of the borehole (2) in a the borehole (2) surrounding material (22) penetrating or adjoining position or position can be brought, in particular expandable, is.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) in eine entgegen einer Bohrvortriebsrichtung (14) nach Fertigstellung des Bohrloches (2) in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringende Lage aufweitbar ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the at least one spreading element (12, 41) in a counter to a Bohrvortriebsrichtung (14) after completion of the borehole (2) in the borehole (2) surrounding material (22) penetrating layer expandable is.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) durch eine Drehbewegung des Bohrgestänges (1) entgegen einer Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches in die in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringende Lage aufweitbar ist.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one expansion element (12, 41) by a rotational movement of the drill string (1) against rotation for forming the borehole in the in the the borehole (2) surrounding material (22 ) penetrating position is expandable.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) über ein an einem mit dem Bohrgestänge (1) zusammenwirkenden, muffenartigen Element (4, 31, 39, 40) ausgebildetes Gewinde (16, 17) bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges (1) entgegen der Bohrrichtung in die in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringende Lage aufweitbar ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the at least one spreading element (12, 41) via an a thread (16, 17), which cooperates with the drill string (1) and has a sleeve-like element (4, 31, 39, 40), during a rotational movement of the drill string (1) counter to the drilling direction into the material surrounding the drill hole (2) ( 22) penetrating position is expandable.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) ausgehend von einem während des Bohrvorgangs im wesent- liehen an dem Außenumfang des Bohrgestänges (1) anliegenden Position bei der in das das Bohrloch (2) umgebende Material (22) eindringenden Bewegung wenigstens teilweise elastisch verformt ist.10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the at least one spreading element (12, 41), starting from a during the drilling process in the loan on the outer periphery of the drill string (1) adjacent position in which the borehole (2) surrounding material (22) penetrating movement is at least partially elastically deformed.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Abstand von der Anordnung des wenigstens einen Spreizelements (12) an dem Außenumfang des Bohrgestänges (1) ein mit dem Bohrgestänge (1) zumindest während der Aufweitbewegung des wenigstens einen Spreizele- ments (12, 41) in axialer Richtung unverschiebbar gekoppelter Anschlag (23, 45) vorgesehen ist, über welchen das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) aufweitbar ist.11. Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that at a distance from the arrangement of the at least one expansion element (12) on the outer periphery of the drill string (1) with the drill string (1) at least during the expansion movement of the at least one Spreizele - (12, 41) in the axial direction immovably coupled stop (23, 45) is provided, via which the at least one expansion element (12, 41) is expandable.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine aufweitbare Spreizelement (12, 41) an seinem zum Anschlagelement (23, 45) gewandten Ende mit einer Abschrägung bzw. Profilierung (26, 43) ausgebildet ist, welche mit einer insbesondere komplementären Abschrägung bzw. Profilierung (25, 44) am Anschlagelement (23, 45) zusammenwirkt.12. The device according to claim 11, characterized in that the at least one expandable expansion element (12, 41) at its end to the stop element (23, 45) facing the end with a bevel or profiling (26, 43) is formed, which with a particular complementary chamfering or profiling (25, 44) on the stop element (23, 45) cooperates.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Spreiz- elementen (12, 41') im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Bohrgestänges (1) verteilt angeordnet ist.13. Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that a plurality of expandable expansion elements (12, 41 ') is distributed substantially uniformly over the circumference of the drill pipe (1).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von aufweitbaren Spreiz- elementen (12, 41) in unterschiedlichem Abstand von der Bohrkrone (7) am Umfang des Bohrgestänges (1) vorgesehen ist.14. Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that a plurality of expandable expansion elements (12, 41) at different distances from the drill bit (7) on the circumference of the drill string (1) is provided.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12) während des Bohrvorgangs durch ein zusätzliches Halteelement (29) in der im wesentlichen am Bohrgestänge (1) anliegenden Stellung gesichert ist.15. The device according to one of claims 6 to 14, characterized in that the at least one expansion element (12) is secured during the drilling operation by an additional retaining element (29) in the substantially on the drill string (1) adjacent position.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Übertragung der Rotationsbewegung vom Bohrgestänge (1) auf die Bohrkrone (7) eine mit einer Außenverzahnung (6) versehene, am Bohrgestänge (1) gelagerte Buchse (5, 30) vorgesehen ist, welche zum Aufweiten des wenigstens einen Spreizelements (12, 41) in eine außer Eingriff von der Verzahnung mit der Bohrkrone (7) bzw. mit einem mit der Bohrkrone (7) gekoppelten Element (8, 31, 39) befindlichen Position bringbar ist.16. Device according to one of claims 6 to 15, characterized in that for a transmission of the rotational movement from the drill string (1) on the drill bit (7) with an external toothing (6) provided on the drill pipe (1) mounted bushing (5, 30) is provided, which for expanding the at least one expansion element (12, 41) in a disengaged from the toothing with the drill bit (7) or with a drill bit (7) coupled to the element (8, 31, 39) Position can be brought.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spreizelement (12, 41) während des Aufweitvorgangs durch eine im wesentlichen in Längsrichtung des Bohrloches verlaufende, lineare Füh- rung (19, 20) am Bohrgestänge (1) und/oder einem mit der Bohrkrone (7) gekoppelten Element (8) geführt ist. 17. Device according to one of claims 6 to 16, characterized in that the at least one expansion element (12, 41) during the expansion process by a substantially longitudinally extending bore of the borehole, linear guide (19, 20) on the drill string (1 ) and / or with the drill bit (7) coupled element (8) is guided.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für eine Verhinderung einer Drehbewegung in Richtung der Rotationsbewegung zur Ausbildung des Bohrloches (2) am Bohrgestänge (1) gelagerte, muffen- bzw. buchsenartige Elemente (30, 31, 33, 39, 40) vorgesehen sind, welche über an zueinander gewandten Stirnflächen mit zueinander komplementären Erhebungen bzw. Profilierungen (34, 35, 37, 38, 46, 47, 48) ausgebildet sind. 18. Device according to one of claims 6 to 17, characterized in that at least for preventing a rotational movement in the direction of the rotational movement for forming the borehole (2) on the drill pipe (1) mounted, sleeve or bush-like elements (30, 31, 33, 39, 40) are provided, which are formed on mutually facing end faces with mutually complementary elevations or profiles (34, 35, 37, 38, 46, 47, 48).