DE3407727C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrlochs in einem gebrächen Ge­ birge oder brüchigem Mauerwerk gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Standfestigkeit von gebrächem Gebirge oder brüchigem Mauerwerk kann man dadurch erhöhen, daß ein Verfestigungsmittel in die Risse, Spalten, Schlechten oder Klüfte injiziert oder eingepreßt wird und welches nach dem Injizieren aushärtet.

Das in der Regel flüssige Verfestigungsmittel wird durchweg mit hohem Druck, teilweise bis zu 150 bar, über vorher in das Gebirge oder das Mauerwerk eingebrachte Boh­ rungen eingepreßt. Dieser hohe Druck macht es mithin er­ forderlich, die Bohrungen im Bereich der Bohrlochmündung so abzudichten, daß ein Rückfluß des Verfestigungsmittels und ein Austreten aus den Bohrlöchern verhindert wird.

Die insbesondere im untertagigen Bergbau bislang verwendeten Abdichtungen in Form der bekannten Tränksonden wurden nach Abschluß der Verpreßarbeiten stets aus den Bohrlöchern wieder herausgezogen und der Weiterverwendung zugeführt. Hierbei mußte jedoch sehr sorgfältig darauf geachtet werden, daß das Verfestigungsmittel auch genügend ausgehärtet war. Häufig wurden nämlich die Tränksonden bereits dann aus den Bohrlöchern herausgezogen, wenn das Verfestigungsmittel noch nicht ausgehärtet war. Dieses schoß dann aus den Bohrlöchern heraus und führte zu Ver­ letzungen der Bedienungsmannschaften.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß der Gattung des Anspruchs 1 so auszubilden, daß das Austreten von noch flüssigem Verfestigungsmittel aus den Bohrlöchern sicher verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Wesentlich ist beim Gegenstand, der Erfindung, daß zwar durch diesen Bohrlochverschluß das Verfestigungs­ mittel in ein gebräches Gebirge oder in brüchiges Mauer­ werk injiziert werden kann, der Bohrlochverschluß aber im Gegensatz zu einer Tränk- oder Injiziersonde im Bohrloch­ mund verbleibt. Er verhindert nach dem Abschalten der Pumpe, die das Verfestigungsmittel in das Gebirge oder das Mauerwerk preßt, daß in diesem Zustand das noch flüs­ sige Verfestigungsmittel strahlartig aus den Bohrlöchern austreten und die Bedienungsmannschaften verletzen kann.

Zu diesem Zweck besitzt der Bohrlochverschluß an dem äußeren Ende einen Anschluß für die Zufuhr der Ver­ festigungsflüssigkeit. Hier wird also die Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit angesetzt. Die verfestigungs­ flüssigkeit tritt über das Rückschlagventil in das Rohr­ innere ein und wird von dem Verschluß am inneren Ende des Rohrs daran gehindert, in das Gebirge oder das Mauer­ werk überzutreten. Nach Erreichen eines bestimmten Drucks öffnet die Sperre in der Verbindung zwischen dem Rohr­ inneren und dem Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche, so daß die Verfestigungsflüssigkeit in diesen Raum eindringen kann und den Blähschlauch fest gegen das Gebirge oder das Mauerwerk im Bereich des Bohr­ lochs anpreßt. Nach vorne und hinten kann die Verfesti­ gungsflüssigkeit nicht aus dem Raum austreten, weil der Blähschlauch am inneren und äußeren Ende des Rohrs durch Hülsen dicht auf dem Rohr festgelegt ist.

Bei nachströmender Verfestigungsflüssigkeit er­ höht sich naturgemäß der Druck im Rohrinnern weiter, bis er einen solchen Wert erreicht, daß der Verschluß öffnet und der Injizier-Flüssigkeit den Weg in das Gebirge oder in das Mauerwerk freigibt.

Ist der Injiziervorgang beendet und der Flüssig­ keitsdruck auf Null gesenkt worden, bleibt der Bläh­ schlauch weiterhin am Gebirge oder am Mauerwerk angepreßt, weil die Sperre in der Verbindung ein Zurückströmen der Verfestigungsflüssigkeit aus dem Raum zwischen dem Bläh­ schlauch und der Rohroberfläche in das Rohrinnere ver­ hindert.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 erleichtert sowohl das Ankuppeln an eine Zuleitung für die Verfesti­ gungsflüssigkeit als auch das Abkuppeln nach beendeter Injizierung. Das Rückschlagventil im Schraubstutzen verhindert ein Ausströmen von gegebenenfalls noch flüs­ sigem Verfestigungsmittel. Somit kann schon am nächsten Bohrloch injiziert werden, ohne daß das Aushärten des Verfestigungsmittels abgewartet werden muß. Die auf das Außengewinde des Schraubstutzens gedrehte Zuleitung stellt hierbei außerdem eine Sicherung dar, welche ver­ hindert, daß der Blähschlauch unter Druck aus dem Bohr­ loch relativ zum Rohr herausrutschen kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Rückschlag­ ventils im Schraubstutzen ist durch die Merkmale im An­ spruch 3 gekennzeichnet. Es handelt sich um einfache, wartungsfreie Elemente, die leicht herzustellen und zu montieren sind. Das Widerlager für die Schraubendruckfeder wird zweckmäßig durch einen Bolzen oder Stift gebildet, der quer durch das Rohr getrieben wird, jedoch nicht über den Umfang des Rohrs vorsteht.

Nach Anspruch 4 besteht die Sperre in der Radial­ verbindung aus einer radial dehnbaren Manschette. Die Man­ schette kann beispielsweise ein Schlauch sein, der Quer­ bohrungen in der Rohrwandung abdeckt. Unter dem Druck der Verfestigungsflüssigkeit kann sich jedoch die Manschette von den Bohrungen abheben, so daß die Verfestigungsflüs­ sigkeit an den Rändern der Manschette vorbei in den Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche gelangen kann. Hört das Nachströmen der Verfestigungsflüssigkeit auf, legt sich die Manschette wieder selbständig auf die Bohrungen, so daß die in dem Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche befindliche Verfestigungsflüssig­ keit nicht in das Rohrinnere zurückströmen kann und auf diese Weise den Blähschlauch an der Wandung des Bohrlochs gepreßt hält.

Der bis zur einwandfreien Anlage des Blähschlauchs an der Bohrlochwandung das Austreten der Verfestigungs­ flüssigkeit in das Gebirge oder in das Mauerwerk verhin­ dernde Verschluß am inneren Rohrende weist nach Anspruch 5 ein unter Druck verformbares Sperrglied auf.

Eine Ausführungsform eines solchen Sperrglieds beschreibt der Anspruch 6. Diese Kugel behält so lange ihre Form und damit ihre Sperrfunktion bei, wie der Druck im Rohrinneren noch nicht ausreicht, um die Kugel durch den hülsenartigen Sitzkörper zu pressen. Erst wenn der Druck ausreichend hoch ist, was eine einwandfreie Anlage des Blähschlauchs an der Bohrlochwandung bedeutet, wird die Kugel unter dem Druck der Verfestigungsflüssigkeit verformt und durch die Sitzkörperhülse geschoben. Nach dem Austritt in das Bohrloch gibt sie dann der Verfesti­ gungsflüssigkeit den Weg in das Gebirge oder das Mauer­ werk frei.

Eine weitere Ausführungsform eines Sperrglieds ist im Anspruch 7 erläutert. Hier fehlt sowohl ein Wider­ lager als auch ein hülsenartiger Sitzkörper. Die Kugel oder der Stopfen aus Kunststoff sind derart auf das innere Ende des Rohrs abgestimmt, daß sich erst bei einem Druck, der den Blähschlauch einwandfrei verspannt, die Kugel oder der Stopfen verformen und aus dem inneren Rohrende in das Gebirge oder das Mauerwerk austreten können, so daß der Verfestigungsflüssigkeit der Weg zum Injizieren freige­ geben wird.

Der Vorteil der Ausführungsform gemäß Anspruch 8 liegt darin, daß durch den Haltebolzen der Blähschlauch an einer Relativbewegung zum Rohr gehindert wird, falls der Blähschlauch unter Druck derartige Bestrebungen zeigen sollte.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt einen Bohrlochverschluß;

Fig. 2 und 3 im vertikalen Längsschnitt zwei weitere Ausführungsformen des inneren Endabschnitts des Bohrlochverschlusses der Fig. 1.

Mit 1 ist in der Fig. 1 ein Bohrlochverschluß bezeichnet, durch den ein flüssiges Verfestigungsmittel in ein nicht näher veranschaulichtes gebräches Gebirge oder brüchiges Mauerwerk injiziert werden kann. Der Bohrlochverschluß 1 verbleibt nach fertig eingepreßter Verfestigungsflüssig­ keit im Bohrloch und hindert noch nicht ausgehärtete Ver­ festigungsflüssigkeit daran, aus dem Bohrloch auszutreten.

Der im Bereich der Bohrlochmündung einsetzbare Bohrlochverschluß 1 weist ein gerades Rohr 2 auf, das mit Hilfe eines umfangsseitig befestigten Blähschlauchs 3 in dar Bohrlochmündung festlegbar ist. Der Blähschlauch 3 ist radial dehnbar und endseitig mit Hilfe von Hülsen 4 dicht auf dem Rohr 2 festgelegt.

Am äußeren Ende weist das Rohr 2 einen Anschluß 5 für die Zufuhr der Verfestigungsflüssigkeit sowie ein Rückschlagventil 6 auf. Am inneren Ende ist ein druckab­ hängig öffnender Verschluß 7 vorgesehen. Im Längenbereich zwischen dem Anschluß 5 und dem Verschluß 7 befindet sich eine durch mehrere radiale Bohrungen 8 gebildete Verbindung zwischen dem Rohrinneren 9 und dem einerseits von dem Blähschlauch 3 und andererseits von der Rohroberfläche 10 begrenzten Raum 11. In die Verbindung 8 ist eine Sperre 12 integriert, welche einen Rückfluß der Verfestigungsflüs­ sigkeit aus dem Raum 11 in das Rohrinnere 9 verhindert.

Die Fig. 1 zeigt ferner, daß der Anschluß 5 als Schraubstutzen mit Außengewinde 13 ausgebildet ist. Auf das Gewinde 13 wird eine Zuleitung für die Verfestigungs­ flüssigkeit gedreht. Das im Schraubstutzen 5 angeordnete Rückschlagventil 6 besteht aus einem kugelförmigen Ventil- Körper 14, einem Ventilsitz 15 an einer in den Schraub­ stutzen 5 gepreßten Hülse 16 und einer den Ventilkörper 14 gegen den Ventilsitz 15 drückenden Schraubenfeder 17.

Die im mittleren Längenbereich des Rohrs 2 vorge­ sehene Sperre 12 in der Radialverbindung 8 ist aus einer radial dehnbaren, schlauchartigen Manschette gebildet, welche aufgrund ihres Eigenelastizitätsvermögens dichtend in eine Umfangsnut 18 umfangsseitig der Verbindungs­ bohrungen 8 eingebettet ist.

Der Verschluß 7 am inneren Ende des Rohrs 2 umfaßt eine Kunststoffkugel 19 zwischen einem hülsen­ artigen Sitzkörper 20 und einem bolzenartigen Wider­ lager 21. Der Widerlagerbolzen 21 steht radial über die Rohroberfläche 10 vor und dient als Anschlag für den Blähschlauch 3.

Die Fig. 2 zeigt einen Verschluß 7′, bei welchem ein Stopfen 22 aus Kunststoff in das innere Rohrende 23 gepreßt ist.

Im Falle der Ausführungsform eines Verschlusses 7′′ der Fig. 3 ist eine Kugel 24 aus Kunststoff vorgesehen, welche in das Rohrende 23 gepreßt ist.

Ein Injiziervorgang läuft wie folgt ab:
Zunächst wird die nicht näher veranschaulichte Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit auf den Schraub­ stutzen 5 gedreht. Diese Zuleitung bildet damit zugleich ein Sicherungselement, daß der Blähschlauch 3 sich nicht relativ zum Rohr 2 bewegen kann.

Die nach dem Einschalten der Pumpe über das Rückschlagventil 6 in das Rohrinnere 9 einströmende Ver­ festigungsflüssigkeit drückt zunächst die Kugel 19 gegen den Sitzkörper 20 und verhindert dadurch, daß Verfesti­ gungsflüssigkeit aus dem Rohr 2 in das Gebirge oder das Mauerwerk übertreten kann.

Bei Erreichen eines bestimmten Drucks dehnt sich die Manschette 12 im mittleren Rohrabschnitt und die In­ jizier-Flüssigkeit kann durch die Bohrungen 8 in den Raum 11 zwischen dem Rohr 2 und dem Blähschlauch 3 ein­ treten. Hierbei dehnt sich der Blähschlauch 3 radial aus und legt sich dichtend an die Bohrlochwandung an.

Erhöht sich der Druck beim Einpressen der Injizier- Flüssigkeit weiter, schiebt sich bei einem vorbestimmten Druck die Kugel 19 unter Verformung durch den Sitzkörper 20 in das Bohrloch hinein und gibt damit der Verfestigungs­ flüssigkeit den Weg in das Gebirge oder das Mauerwerk frei.

Ist der Injiziervorgang beendet und der Pumpen­ druck auf Null zurückgefahren, verhindert das Rückschlag­ ventil 6 einen Austritt der noch nicht ausgehärteten Ver­ festigungsflüssigkeit am äußeren Rohrende 25. Der Bläh­ schlauch 3 bleibt aber weiterhin unter Druck an die Bohr­ lochwandung gepreßt, da das Manschettenventil 12 die Bohrungen 8 zum Rohrinneren 9 hin verschließt, so daß die Flüssigkeit aus dem Raum 11 nicht in das Rohrinnere 9 übertreten kann.

Nach Zurückfahren des Drucks auf Null kann die Zuleitung bedenkenlos vom Schraubstutzen 5 abgedreht werden, da das Rückschlagventil 6 und der an die Bohr­ lochwandung gepreßte Blähschlauch 3 ein Austreten der Verfestigungsflüssigkeit aus dem Gebirge oder dem Mauer­ werk verhindern.

Bezugszeichenaufstellung

 1 Bohrlochverschluß
 2 Rohr
 3 Blähschlauch
 4 Hülsen
 5 Anschluß
 6 Rückschlagventil
 7 Verschluß
 8 Radialbohrungen
 9 Rohrinneres
10 Rohroberfläche
11 Raum
12 Sperre
13 Außengewinde
14 Ventilkörper
15 Ventilsitz
16 Hülse
17 Schraubendruckfeder
18 Umfangsnut
19 Kugel
20 Sitzkörper
21 Widerlager
22 Stopfen
23 Rohrende
24 Kugel
25 Rohrende

7′ Verschluß
7′′ Verschluß

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrlochs in einem gebrächen Gebirge oder brüchigem Mauerwerk, über welches ein flüssiges, aushärtendes Verfestigungsmittel in das Gebirge oder das Mauerwerk eingepreßt wird, bei der ein in der Bohrlochmündung mit Hilfe eines umfangsseitig dicht befestigten Blähschlauchs (3) verspanntes Rohr (2) vorgesehen ist, das an dem einen Ende (25) einen Anschluß (5) für die Zufuhr der Verfestigungsflüssigkeit und am anderen Ende (23) einen Verschluß (7, 7′, 7′′) aufweist, wobei im Längenbereich zwischen dem Anschluß (5) und dem Verschluß (7, 7′, 7′′) eine Verbindung zwischen dem Rohr­ inneren (9) und dem einerseits von dem Blähschlauch (3) und andererseits von der Rohroberfläche (10) begrenzten Raum (11) und eine den Rückfluß der Verfestigungsflüssig­ keit zum Rohrinneren (9) hindernde Sperre (12) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschluß (5) für die Zufuhr der Verfestigungsflüssig­ keit ein Rückschlagventil (6) angeordnet, der Verschluß (7, 7′, 7′′) am anderen Ende (23) in Abhängigkeit vom Druck im Rohrinneren (9) zu öffnen und die Sperre (12) in der Verbindung (8) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (5) als Schraubstutzen mit Außengewinde (13) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das an­ schlußseitige Rückschlagventil (6) aus einem kugelförmigen Ventilkörper (14), einem Ventilsitz (15) an einer in den Schraubstutzen (5) gepreßten Hülse (16) und einer den Ven­ tilkörper (14) gegen den Ventilsitz (15) drückenden Schraubendruckfeder (17) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (12) in der Radialverbindung (8) aus einer radial dehnbaren Manschette gebildet ist, welche aufgrund ihres Eigenelastizitätsver­ mögens dichtend in eine Umfangsnut (18) im Mittelabschnitt des Rohrs (2) eingebettet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (7, 7′, 7′′) ein unter Druck verformbares Sperrglied (19, 22, 24) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied eine zwischen einem hülsenartigen Sitzkörper (20) und einem Widerlager (21) angeordnete Kugel (19) aus Kunststoff ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied aus einer Kugel (24) oder einem Stopfen (22) aus Kunststoff besteht, welche bzw. welcher in das innere Rohrende (23) eingepreßt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager aus einem das innere Rohrende (23) quer durch­ setzenden Haltebolzen (21) gebildet ist, welcher umfangs­ seitig über das Rohr (2) vorsteht und einen Anschlag für den Blähschlauch (3) darstellt.