DE3912365C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrlochverschluß für das Einbringen ins Bohrloch zusammen mit der Ankerstange, die mit einem äußeren, rechtsdrehenden Grobgewinde und einem inneren, durchgehenden Innenkanal ausgebildet ist, bestehend aus einer rohrförmigen, auf der Ankerstange in deren Längsrichtung verschieblichen Keilhülse, deren Wandung elastisch und an die Bohrlochwandung anpreßbar ausgebildet ist.

Zur Verbesserung der Tragfähigkeit des Gebirges werden im untertägigen Berg- und Tunnelbau Anker in vorher ins Gebirge eingebrachte Bohrlöcher eingeführt und dort durch Spreizen oder durch Verkleben festgelegt. Derartige Anker werden auch im Bauwesen beispielsweise zur Stabilisierung der Wandung von Baugruben eingesetzt. Aus der DE-OS 37 17 024 ist es bekannt, eine Bohrstange zu verwenden, die im Anschluß an die Bohrlocharbeiten im Bohrloch verbleiben kann. Hierzu weist die Ankerstange einen durchgehenden Innenkanal auf, durch den während der Bohrarbeiten die Bohrspülung und im Anschluß daran das Verfestigungsmaterial eingebracht werden kann. Um sicherzustellen, daß das in das Bohrloch eingebrachte Verfestigungsmaterial auch dort verbleibt und dann beim Aushärten die Ankerstange festlegt, weist die Ankerstange am der Bohrkrone gegenüberliegenden Ende einen Bohrlochverschluß auf, der aus einer rohrförmigen, flexibel ausgebildeten Hülse und einem ebenfalls rohrförmigen, in die Hülse eintreibbaren Keilkörper besteht. Nach dem Fertigstellen des Bohrloches wird dieser Bohrlochverschluß über die Ankerstange in das Bohrloch eingeschoben und dann durch Eintreiben des Keilkörpers wirksam festgelegt, so daß das Bohrloch abgedichtet ist. Dabei muß die Keilhülse so ausgebildet sein, daß sie sich einmal an die Bohrlochwandung anpressen läßt, andererseits aber auch für eine wirksame Abdichtung im Bereich des Grobgewindes Sorge trägt, daß die Außenwandung der Ankerstange bildet. Hierbei bestehen Schwierigkeiten. Darüber hinaus kommt es sehr auf die Sorgfalt des Bedienungspersonals an, da bei nicht richtig eingetriebenem Keilkörper das rückflutende Verfestigungsmaterial den gesamten Bohrlochverschluß leicht aus dem Bohrloch herausdrückt. Darüber hinaus kann es bei falschem oder zu frühem Eintreiben des Keilkörpers in die Keilhülse zu einem Aufreißen der Keilhülse kommen, so daß dann ebenfalls Verfestigungsmaterial am Bohrlochverschluß vorbei in den Bereich des Bohrlochmundes austreten kann.

Aus der DE-PS 31 00 804 ist ein Injektionspacker bekannt, der für Einsätze im Mauerwerk oder gewachsenen Fels vorgesehen ist. Es geht dabei vor allem darum, Risse im Mauerwerk mit Vergußmasse zu füllen oder entsprechende Schäden zu beheben, wobei die jeweilige Injektion mit bis zu 120 bar erfolgen soll. Bei einem derartigen Injektionspacker ist es erforderlich, ihn aus schlagfestem, also nicht elastischem Kunststoff herzustellen, da er mit dem Hammer oder einem ähnlichen Gerät zunächst einmal in das Bohrloch eingetrieben werden muß. Um ein Herausdrücken zu verhindern, ist dabei ein erheblicher Kraftaufwand und hohe Sorgfalt notwendig. Es besteht also die Gefahr, daß aus Bequemlichkeit oder wenig Erfahrung ein nur unbefriedigender oder gar gefährdender Sitz des Injektionspackers erreicht wird, so daß beim Eindrücken des Injektionsmaterials der Packer aus dem Bohrloch wieder herausgeschleudert werden kann. Nachteilig ist außerdem, daß ein Anschlußnippel in diesen nur ein relativ kurzes Stück mit einem entsprechend kurzen Gewinde eingedreht wird. Aufgrund des hohen Druckes besteht die Gefahr, daß er im Gewinde zurückgedreht wird. Besonders nachteilig ist weiter, daß er nicht mit der Bohrstange zusammen in das Bohrloch eingeführt werden kann, sondern vielmehr wie erwähnt mit einem Hammer eingetrieben werden muß. Ein genauer Sitz im Bohrlochmundbereich ist daher zusammen mit der eingedrehten oder sich eindrehenden Ankerstange nicht zu erreichen. Im übrigen muß erwähnt werden, daß ein derartiger Packer oder Bohrlochverschluß auch gar nicht für den gemeinsamen Einsatz mit einer Ankerstange vorgesehen ist, sondern vielmehr nur über den kurzbauenden Anschlußnippel verfügt, um das Anschließen der Verpreßpumpe zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen universell einsetzbaren, mit der Ankerstange zusammen ins Bohrloch einführbaren und sich selbsttätig verspannenden und gegen Herausdrehen gesicherten Bohrlochverschluß zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die konische Hülse ein dem Grobgewinde der Ankerstange angepaßtes Innengewinde eingeformt ist und Elemente aufweist, die ein Rechtsdrehen der Hülse auf der Ankerstange sperren und ihr kleinster, bohrlochseitiger Außendurchmesser kleiner ist, als der kleinste, ihr größter, bohrlochmundseitiger Außendurchmesser größer als der größte Innendurchmesser eines zu verschließenden Bohrloches bemessen ist.

Ein derartiger Bohrlochverschluß kann zunächst einmal automatisch mit der Ankerstange zusammen in das Bohrloch eingeführt werden, wobei je nach dem Aufsetzen auf die Ankerstange auch der Punkt festgelegt werden kann, wo er sich dann im Bohrloch festsetzt bzw. wo er festgesetzt wird. Da er in der Regel das Bohrloch am Bohrlochmund verschließen soll, erfolgt also das Aufsetzen kurz vor vollständigem Eindrehen der Ankerstange in das Bohrloch. Wird nun das Verfestigungsmaterial mit hohem Druck über die Ankerstange in das Bohrloch eingepumpt, wird der Bohrlochverschluß in Richtung Bohrlochmund zurückgedreht. Er versucht dabei sich auf dem Gewinde der Ankerstange zurückzudrehen, was aber unmöglich ist, weil die als Sicherungsstege ausgebildeten Elemente dies unterbinden. Sie werden bei Rechtsdrehung der Hülse verformt und verhindern damit ein Abdrehen des Bohrlochverschlusses, so daß er an der vorgesehenen Stelle steckenbleibt und das Bohrloch sicher bleibend verschließt. Vor allem aber ist damit erreicht, daß die Hülse bzw. der Bohrlochverschluß zusammen mit der Ankerstange zwangsweise in das Bohrloch hineingezogen wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß er eherr durch frühzeitiges Anhaken an der Bohrlochwandung festgehalten wird und dann unvollkommen und ohne abzudichten im Bohrloch sitzend vom Gebirge festgehalten wird, während die Ankerstange sich in ihm und durch ihn hindurch in das Bohrloch hineinschiebt. Über die Rückdrehsicherung ist somit ein Bohrlochverschluß geschaffen, der sich gerade auch für den Einsatz im untertägigen Bergbau aufgrund der mit ihm verbundenen hohen Sicherheit bestens eignet.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Innengewinde nur über eine Teillänge der Hülse ausgebildet ist. Hierdurch wird die Herstellung derartiger Keilhülsen vereinfacht und darüber hinaus sichergestellt, daß die Keilhülse relativ leichtgängig mit der Ankerstange zusammen in das Bohrloch hineingezogen wird. Außerdem ist so die Möglichkeit gegeben, zusätzlich zur besonderen Ausbildung des Innengewindes auch Maßnahmen vorzusehen, die das Verspannen der Keilhülse in das Bohrloch begünstigen. Eine solche Verspannung und Verkeilung wird insbesondere mit einer aus elastisch verformbaren Material bestehenden Hülse erreicht. Durch das Sperren der Keilhülse aufgrund der besonderen Formgebung des Innengewindes tritt so bei Anhaken der Hülse an der Bohrlochwandung eine gewisse Verformung und damit ein Festsetzen des Bohrlochverschlusses ein.

Ein wirksames Sperren des Bohrlochverschlusses im Bohrloch wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im gewindefreien Teilstück der Hülse bis an die Ankerstange heranreichende und als das Rechtsdrehen der Hülse verhindernde Elemente dienende Sicherungsstege vorgesehen sind, die gegen die Drehrichtung der Ankerstange schrägstehend angeordnet sind. Durch diese exzentrische Stellung der Sicherungsstege ist eine wirksame Rückdrehsicherung geschaffen und damit sichergestellt, daß der einmal in das Bohrloch eingedrehte und festgesetzte Bohrlochverschluß auch dort wirksam bleibt.

Die vorteilhafte Rückdrehsicherung wird in ausreichender Form geschaffen, wenn die Sicherungsstege zwischen dem das Innengewinde aufweisenden Teilstück und dem bohrlochmundseitigen Außenrand ausgebildet und angeordnet sind. Im vorderen Teilstück dagegen, d. h. zwischen dem das Innengewinde aufweisenden Teilstück und der Spitze des Bohrlochverschlusses dagegen wird auf die Sicherungsstege verzichtet, so daß hier eine recht stabile Ausbildung des Bohrlochverschlusses zusammen mit der Ankerstange erreicht ist, so daß insbesondere das Einziehen des Bohrlochverschlusses in das Bohrloch sichergestellt ist.

Die Wirkung der Sicherungsstege als Rückziehsicherung ist insbesondere dadurch erreicht, daß die Sicherungsstege aus einem biegesteifen Material, vorzugsweise Kunststoff hergestellt und mit der Innenwand der Hülse verklebt sind. Denkbar ist es auch, daß beide Materialien so bei der Herstellung der Hülse miteinander verbunden werden, daß ein Verkleben nicht notwendig ist, beispielsweise wäre ein Verschrauben beider Teile ineinander denkbar oder aber ein Spritzen der Teilstücke zeitlich so dicht hintereinander, daß sich die beiden Werkstoffe miteinander verbinden.

Eine weitere Möglichkeit, die Sperrwirkung der Sicherungsstege auf einfache Art und Weise zu sichern, ist die, bei der die Sicherungsstege zur Innenwand der Hülse hin verdickt ausgebildet sind.

Die Verwendungsfähigkeit für Bohrlöcher unterschiedlicher Durchmesser ist erfindungsgemäß dadurch gesichert, daß die Keilhülse bei einer Länge von 150 mm einen sich von 33 mm auf 58 mm vergrößernden Außendurchmesser aufweist. Damit können derartige Bohrlochverschlüsse sowohl für Bohrlöcher mit 30 wie mit 54 bis 56  mm Verwendung finden, wobei durch ihre Formgebung und ihre Verspannung innerhalb des Bohrloches eine wirksame Abdichtung des Bohrloches immer gewährleistet ist. Dabei wird durch die Formgebung der Hülse am bohrlochmundseitigen Ende eine Abdichtung ergänzend dadurch garantiert, daß die Hülse einen eine Dichtkante ergebenden Außenrand aufweist. Der Außenrand ist kragenförmig ausgebildet, so daß beim Einschieben des Bohrlochverschlusses in das Bohrloch dieser Kragen zu einer ergänzenden Abdichtung wirksam beiträgt.

Um ein Überstehen des Bohrlochverschlusses über den Bohrlochmund hinaus möglichst zu vermeiden und das Aufbringen der Kalottenplatte bzw. der Ankerplatte nicht zu behindern, sieht die Erfindung vor, daß das die Sicherungsstege aufweisende Teilstück bis zum das Innengewinde aufweisenden Teilstück trichterförmig und eine Wandstärke von ca. 4 mm aufweisend ausgebildet sind. Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, dieses obere Ende des Bohrlochverschlusses dann abzuschneiden, wenn aufgrund des bereits vorhandenen sicheren Abschlusses des Bohrloches ein vollständiges Einschieben des Bohrlochverschlusses in das Bohrloch selbst nicht notwendig ist.

Das Einbringen des Verfestigungsmaterials und dessen Verteilung innerhalb des Bohrloches wird vorteilhafterweise dadurch erleichtert, daß in der Hülse etwa parallel zur Innenwand bzw. zur Ankerstange verlaufende Außen- und Innenwand verbindende und durchörternde Bohrungen ausgebildet sind. Diese Bohrungen wirken als Entlüftungskanäle, durch die beim Einpressen des Verfestigungsmaterials die im Bohrloch vorhandene Luft ausströmen kann, bis das Verfestigungsmaterial den Bohrlochverschluß und damit die Bohrungen selbst erreicht hat. Dann kann etwas Material durch die Bohrungen austreten, so daß eine Überprüfung des Füllgrades des Bohrloches möglich ist. Das Material verfestigt sich dann schnell und verschließt die Bohrungen wirksam, so daß weiteres Material nicht austreten kann, insbesondere dann, wenn diese Bohrungen verschließbar oder sich automatisch verschließend oder mit einem Verschluß versehen sind. Dann kann nämlich nach Austreten von Verfestigungsmaterial die Bohrung wirksam so verschlossen werden, daß auch ein unbeabsichtigtes weiteres Austreten von Verfestigungsmaterial nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Bohrlochverschluß geschaffen ist, der für Bohrlöcher unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden kann und der darüber hinaus ein wirksames Abschließen des Bohrloches ermöglicht, wenn anschließend Verfestigungsmaterial zum Festlegen der Ankerstange im Bohrloch eingebracht werden soll. Da die Hülse sich selbsttätig innerhalb des Bohrloches verspannt und damit abdichtet, kann eine Zerstörung der Hülse und damit des Bohrlochverschlusses durch falsche Handhabung nicht eintreten. Eine wirksame und damit auch ergonomische Ausbildung eines Bohrlochverschlusses ist so gegeben. Vorteilhaft ist weiter, daß ein derartiger Bohrlochverschluß leicht handhabbar ist, weil er nämlich nur auf das Ende der Ankerstange aufgesetzt werden muß, die dann weiter ins Bohrloch eingedreht wird, um dabei den Bohrlochverschluß so weit mit in das Bohrloch hineinzuziehen, bis sie sich dort wirksam und abdichtend verspannt hat.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Bohrloch mit Ankerstange und Verfestigungsmaterial sowie Bohrlochverschluß,

Fig. 2 einen Bohrlochverschluß in Seitenansicht und

Fig. 3 den Bohrlochverschluß gemäß Fig. 2 in Rückansicht.

Zur Stabilisierung und Verstärkung des beispielsweise eine untertägige Strecke umgebenden Gebirges ist nach Fig. 1 ein Bohrloch (1) in das Gebirge (4) eingebracht worden. Die Länge des Bohrloches (1) ist so bemessen, daß eine ausreichend lange vom Bohrlochtiefsten (3) bis zum Bohrlochmund (2) reichende und noch aus dem Bohrloch (1) herausreichende Ankerstange (5) eingeschoben werden kann. Bei dem aus Fig. 1 ersichtlichen Verfahren wird die Ankerstange (5), die auf der Außenwand ein Grobgewinde (6) trägt, gleichzeitig zum Bohren des Bohrloches (1) und anschließend zum Ankern eingesetzt. Aus diesem Grunde trägt die Ankerstange (5) auf der dem Bohrlochtiefsten (3) zugewandten Ende eine Bohrkrone (7). Um entsprechend lange Ankerstangen (5) einbringen zu können, sind Kupplungsmuttern (8) vorgesehen, die entsprechende Teillängen wirksam miteinander verbinden.

Nach dem Festlegen der Ankerstange (5) im Bohrloch (1) selbst wird die Ankerstange (5) verspannt. Hierzu dient die sich gegen das Gebirge (4) abstützende Ankerplatte (9) und die Ankermutter (10), die das bohrlochmundseitige Ende der Ankerstange (5) bilden.

Die Ankerstange (5) ist innerhalb des Bohrloches (1) dadurch festgelegt, daß der Kanal (11) zwischen der Ankerstange (5) und der Bohrlochwandung (12) mit einem Verfestigungsmaterial (13) ausgefüllt ist, das sich nach dem Einbringen verhärtet und so die Ankerstange (5) im Bohrloch wirksam festlegt. Hierzu verfügt die Ankerstange (5) über einen Innenkanal (14), der in Fig. 1 nicht im einzelnen wiedergegeben ist. Durch diesen Innenkanal (14) wird das Verfestigungsmaterial bis zur Bohrkrone (7) hochgedrückt, um dann von dem Bohrlochtiefsten (3) her den Kanal (11) zwischen Bohrlochwandung (12) und Ankerstange (5) zu verfüllen. Aus dem Bohrloch (1) kann dieses Verfestigungsmaterial (13) nicht herausfließen, weil der Bohrlochmund (2) durch einen Bohrlochverschluß (15) wirksam abgedichtet ist. Dieser Bohrlochverschluß (15) wird anhand der weiteren Figuren in seiner besonderen Ausbildung näher erläutert.

Der Bohrlochverschluß (15) ist, wie Fig. 2 verdeutlicht, als Hülse (16) ausgebildet. Diese Hülse (16) verfügt über eine Axialbohrung (17), die der Ankerstange (5) angepaßt ausgebildet ist, d. h. also über diese Ankerstange (5) geschoben werden kann. Bei einer Gesamtlänge von beispielsweise 150 mm nimmt der Außendurchmesser dieser Hülse (16) von etwa 33 auf 58 mm zu, so daß eine derartige Keilhülse (16) zum Verschließen von Bohrlöchern unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden kann.

Die Hülse (16) ist mit einem Innengewinde (18) ausgerüstet, das nur eine Linksdrehung zuläßt. Bei Rechtsdrehung blockiert dieses Innengewinde (18), wobei es der Einfachheit halber nur etwa mittig der Hülse (16) im Teilstück (19) ausgebildet ist. Der bohrlochmundseitige Bereich (20) ist mit aus der Fig. 3 ersichtlichen Sicherungsstegen (21, 22) versehen, die als vorteilhafte und im Prinzip einfache Rückdrehsicherungen wirken. Diese Sicherungsstege (21, 22) sind exzentrisch bzw. entgegen der Drehrichtung schräggestellt, so daß sie bei Rechtsdrehung wirksam sperren. Hierzu reichen sie bis an die Ankerstange (5) heran, die in Fig. 3 nur angedeutet ist.

Das Teilstück (20) mit den Sicherungsstegen (21, 22) endet mit dem Außenrand (23), der zu einer Dichtkante (24) abgebogen ist, um so eine wirksame Abdichtung ergänzend beim Einführen des gesamten Bohrlochverschlusses (15) in das Bohrloch (1) zu gewährleisten. Die Wandstärke des Bohrlochverschlusses im Bereich des Teilstückes (20) ist so bemessen, daß hier ein Abtrennen ohne Probleme möglich ist, wenn der Bohrlochverschluß (15) beispielsweise über die Bohrlochmündung bzw. dem Bohrlochmund (2) übersteht. Außenwand (25) und Innenwand (26) verlaufen aus diesem Grund hier parallel zueinander.

Eine Entlüftung von Bohrlöchern (1) beim Einbringen von Verfestigungsmaterial (13) wird dadurch erreicht, daß in der Hülse (16) etwa parallel zur Innenwand (26) bzw. zur Ankerstange (5) verlaufende Bohrungen (28, 29) im Teilstück (19 und 27) ausgebildet sind. Diese Bohrungen (28, 29) verbinden praktisch die Außenwand (25) und die Innenwand (26), so daß aufgestaute Luft durch die Bohrungen (28, 29) hindurch aus dem Kanal (11) in den Innenraum des Teilstückes (20) und damit in die freie Atmosphäre austreten kann. Eine vollständige Verfüllung des Kanals (11) kann so gewährleistet werden.

Ein Verhaken der Hülse (16) an der Bohrlochwandung beim Einschrauben bzw. Einschieben des Bohrlochverschlusses (15) in das Bohrloch (1) wird dadurch verhindert, daß die Spitze (30) abgerundet ist. Gleichzeitig wird dadurch das Einschieben des Bohrlochverschlusses insgesamt auch noch erleichtert.

Claims (11)

1. Bohrlochverschluß für das Einbringen ins Bohrloch zusammen mit der Ankerstange, die mit einem äußeren rechtsdrehenden Grobgewinde und einem inneren, durchgehenden Innenkanal ausgerüstet ist, bestehend aus einer rohrförmigen, auf der Ankerstange in deren Längsrichtung verschieblichen Keilhülse, deren Wandung elastisch und an die Bohrlochwandung anpreßbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die konische Hülse (16) ein dem Grobgewinde der Ankerstange (5) angepaßtes Innengewinde (18) eingeformt ist und Elemente (21, 22) aufweist, die ein Rechtsdrehen der Hülse (15) auf der Ankerstange (5) sperren und ihr kleinster, bohrlochseitiger Außendurchmesser kleiner ist, als der kleinste, ihr größter, bohrlochmundseitiger Außendurchmesser größer als der größte Innendurchmesser eines zu verschließenden Bohrloches bemessen ist.

2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (18) nur über eine Teillänge der Hülse (16) ausgebildet ist.

3. Bohrlochverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im gewindefreien Teilstück (20) der Hülse (16) bis an die Ankerstange (5) heranreichende und als das Rechtsdrehen der Hülse verhindernde Elemente dienende Sicherungsstege (21, 22) vorgesehen sind, die gegen die Drehrichtung der Ankerstange schrägstehend angeordnet sind.

4. Bohrlochverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsstege (21, 22) zwischen dem das Innengewinde (18) aufweisenden Teilstück (19) und dem bohrlochmundseitigen Außenrand (23) ausgebildet und angeordnet sind.

5. Bohrlochverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsstege (21, 22) aus einem biegesteifen Material, vorzugsweise Kunststoff hergestellt und mit der Innenwand (26) der Hülse (16) verklebt sind.

6. Bohrlochverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsstege (21, 22) zur Innenwand (26) der Hülse (16) hin verdickt ausgebildet sind.

7. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) bei einer Länge von 150 mm einen sich von 33 mm auf 58 mm vergrößernden Außendurchmesser aufweist.

8. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) einen eine Dichtkante (24) ergebenden Außenrand (23) aufweist.

9. Bohrlochverschluß nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Sicherungsstege (21, 22) aufweisende Teilstück (20) bis zum das Innengewinde (18) aufweisende Teilstück (19) trichterförmig und eine Wandstärke von ca. 4 mm aufweisend ausgebildet ist.

10. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) etwa parallel zur Innenwand (26) bzw. zur Ankerstange (5) verlaufende und damit Außen- und Innenwand (25, 26) verbindende und durchörternde Bohrungen (28, 29) aufweist.

11. Bohrlochverschluß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (28, 29) verschließbar ausgebildet oder mit einem Verschluß versehen sind.