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EP0524226B1 - Injektionsbohranker mit transportschnecke - Google Patents

Injektionsbohranker mit transportschnecke Download PDF

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Publication number
EP0524226B1
EP0524226B1 EP91907453A EP91907453A EP0524226B1 EP 0524226 B1 EP0524226 B1 EP 0524226B1 EP 91907453 A EP91907453 A EP 91907453A EP 91907453 A EP91907453 A EP 91907453A EP 0524226 B1 EP0524226 B1 EP 0524226B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
anchor
section
drill
conveyor screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91907453A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0524226A1 (de
Inventor
Archibald Richter
Hans Mehesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bergwerksverband GmbH
Original Assignee
Bergwerksverband GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0524226A1 publication Critical patent/EP0524226A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0524226B1 publication Critical patent/EP0524226B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0046—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts formed by a plurality of elements arranged longitudinally
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods
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    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0073—Anchoring-bolts having an inflatable sleeve, e.g. hollow sleeve expanded by a fluid
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections

Definitions

  • the invention relates to an injection drill anchor for securing routes and spaces by injecting synthetic resin, in particular in mining and tunneling, which essentially consists of an anchor tube which can be assembled from at least two sections which can be connected via sleeves and which has at least one injection opening in the region of the anchor tip and is provided with a detachable connection element at the end protruding from the borehole.
  • Difficulties in setting anchors occur especially in underground construction if the holes have to be drilled vertically downwards and water is unsuitable for transporting the cuttings and air is unsuitable.
  • An injection drill anchor according to the preamble of claim 1 is described in DE-A-37 17 024.
  • This injection drill anchor has a coarse thread on its outer surface, which is required for the socket connection and is designed as an adhesive section.
  • the known injection drill anchor requires an air or water flush to transport the cuttings.
  • this is designed as an expansion anchor and provided with a helical ridge for removing the cuttings.
  • the invention has for its object to provide an injection drill anchor, which is primarily with the help of rotating drilling and without the in many situations not appropriate flushing medium, such as air and water , can be introduced in a simple manner while ensuring the functions of drilling, injecting and anchoring.
  • this object is achieved by that at least a section of the armature is provided with a welded-on transport screw and a section with an inflatable packer and a check valve.
  • Such an injection drill anchor can be made up of several sections and screwed or drilled as a complete unit in the surrounding mountains or soil.
  • the thread height of the screw conveyor or the cross section of the screw conveyor is greater than the cross section of the unexpanded inflatable packer. In this way, the drilled cuttings and conveyed over the screw conveyor can be discharged over the borehole closure.
  • the screw conveyor ensures that the cuttings are fully deployed so that the subsequent bonding of the injection drill anchor is not impaired.
  • the transport screw forms a special bond and load-bearing capacity within the bond within the adhesion section of the injection drill anchor.
  • the part of the injection drill anchor designed as an adhesive section is designed to be freely extendable via sleeves and the corresponding number of sections.
  • Such an injection drill anchor has a wide range of applications. Apart from the areas of application required in mining in unused mountain ranges or vertical bores, it is suitable for anchoring or fastening channel walls in connection with injection materials which are only slightly influenced by water when setting for sand and gravel consolidation or for anchoring sheet piling or diaphragm walls. In addition, it is suitable for dowelling only through the solidification of layers of rock that cannot normally be anchored to solid rocks. Instead of an exchangeable two- or multi-bladed drill bit, it is sufficient, for example, to equip the section provided with a transport screw for use in sand or gravel with a simple tip.
  • the corresponding anchor section provided with a transport screw, on the anchor tip with a drill bit, for example a two- or three-bladed drill bit.
  • the advantage of the injection drill anchor according to the invention can be seen essentially in the fact that a solution has been found while ensuring the function of drilling and anchoring, which enables a versatile application with regard to rotating drilling, especially in unused and relatively soft rock formations.
  • an injection drill anchor shown schematically in the drawing and partially in side view shows an anchor tube 1 which consists of a section 2 provided with a transport screw 7 and a section 3 which is provided with a borehole closure in the form of an inflatable packer 8. Sections 2 and 3 are connected to one another via a sleeve 4.
  • the screw conveyor 7, which is welded onto the section 2, has a larger cross-section or a greater height than the inflatable packer 8 in the non-expanded state, so that the cuttings can be conveyed away over the inflatable packer 8.
  • any drill bit 15 is indicated on the armature tip 6 of section 2. Furthermore, an injection opening 5 is provided in the armature tip 6 for the through-flow of the injection medium pressed into the armature tube 1.
  • All-round or radially oriented stops 14 are provided within the sleeve 4 and serve to receive a rupture disk 13 opposite the end of the section 2 screwed into the sleeve 4.
  • the rupture disk 13 represents an exemplary embodiment of a check valve.
  • an external thread 18 is provided, which is used to hold a drill adapter an injection head and a dome nut is provided.
  • a check valve 17 is arranged within the end 16 of section 3.
  • the inflatable packer 8 consists of a flexible sleeve-like material surrounding the section, which is held immovably on the section 3 by the covers 11 and 12.

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Abstract

Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau bestehen im wesentlichen aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusammensetzbaren Ankerrohr. Das Ankerrohr ist mit mindestens einer Injektionsöffnung im Bereich der Ankerspitze und an den aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem lösbaren Anschlusselement versehen. Zum Einbringen derartiger Injektionsbohranker unter Verzicht auf ein Spülmedium, wie Luft und Wasser, sind mindestens ein Abschnitt (2) mit einer aufgeschweissten Transportschnecke (7) und ein Abschnitt (3) mit einem Blähpacker (8) und einem Rückschlagventil (17) versehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der im wesentlichen aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusammensetzbaren Ankerrohr besteht, das mit mindestens einer Injektionsöffnung im Bereich der Ankerspitze und an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem lösbaren Anschlußelement versehen ist.
  • Es ist seit langem bekannt, insbesondere im Untertagebergbau, um das Gebirge zur Sicherung des Streckenhohlraumes in seinem Verband zu erhalten, die Strecken durch Ankerausbau zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise in ein Bohrloch Klebepatronen eingeführt, die anschließend durch das Eindrehen der Ankerstange zerstört werden und durch Mischung zweier Komponenten die Ankerstange über die gesamte Länge im Bohrloch verkleben. Bei der Durchführung einer derartigen Ankerung treten dann Probleme auf, wenn das Gebirge bereits aufgelockert ist, und das Herstellen von Bohrlöchern bzw. das nachfolgende Einbringen von Klebepatronen und Ankerstangen in das Bohrlochtiefste nicht mehr möglich ist.
  • Diese Schwierigkeiten sind mit herkömmlichen Mitteln bereits dann nicht mehr überbrückbar, wenn die Injektionen im Sand oder Kies, also in weichen Formationen oder Lockergesteinen durchgeführt werden sollen. In derartigen Formationen fallen die Bohrlöcher beim Herausziehen der Bohrwerkzeuge zusammen und sind für eine nachfolgende Ankerung und Injektion unbrauchbar.
  • Vornehmlich im Untertagebau treten dann Schwierigkeiten beim Setzen von Ankern auf, wenn die Bohrungen senkrecht nach unten durchgeführt werden müssen und für den Transport des Bohrkleins Wasser schlecht geeignet und Luft ungeeignet sind.
  • Ein Injektionsbohranker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist in der DE-A-37 17 024 beschrieben. Dieser Injektionsbohranker hat auf seiner Mantelfläche ein Grobgewinde, das für die Muffenverbindung erforderlich ist und als Haftstrecke ausgebildet ist. Der bekannte Injektionsbohranker erfordert eine Luft- oder Wasserspülung zum Transport des Bohrkleins. Bei einem Ausführungsbeispiel des bekannten Injektionsbohrankers ist dieser als Expansionsanker ausgebildet und mit einem wendelartigen Grat zum Abfördern des Bohrkleins versehen.
  • Ausgehend von den aufgeführten Schwierigkeiten beim Setzen herkömmlicher Anker and beim Abbohren der erforderlichen Bohrlöcher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektionsbohranker zu schaffen, der vornehmlich mit Hilfe des drehenden Bohrens und unter Verzicht auf das in vielen Situationen nicht angebrachte Spülmedium, wie Luft und Wasser, auf einfache Weise und unter Gewährleistung der Funktionen des Bohrens, Injizierens und Ankerns eingebracht werden kann.
  • Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Abschnitt des Ankers mit einer aufgeschweißten Transportschnecke und ein Abschnitt mit einem Blähpacker und einem Rückschlagventil versehen sind.
  • Ein derartiger Injektionsbohranker kann aus mehreren Abschnitte zusammengesetzt als Kompletteinheit in das anstehende Gebirge oder Erdreich eingedreht bzw. gebohrt werden. Die Gewindehöhe der Transportschnecke bzw. der Querschnitt der Transportschnecke ist größer als der Querschnitt des nicht aufgeweiteten Blähpackers. Auf diese Weise kann das abgebohrte und über die Transportschnecke geförderte Bohrklein über den Bohrlochverschluß hinweg ausgetragen werden. Die Transportschnecke gewährleistet ein vollständiges Ausbringen des Bohrkleins, so daß die nachfolgende Verklebung des Injektionsbohrankers nicht beeinträchtigt wird. Die Transportschnecke bildet innerhalb der Haftstrecke des Injektionsbohrankers eine besondere Haftung und Tragfähigkeit innerhalb der Verklebung.
  • Erfindungsgemäß ist der als Haftstrecke ausgebildete Teil des Injektionsbohrankers über Muffen und die entsprechende Zahl der Abschnitte beliebig verlängerbar ausgebildet.
  • Ein derartiger Injektionsbohranker findet ein breites Anwendungsgebiet. Abgesehen von den im Bergbau erforderlichen Anwendungsbereichen in gebrächen Gebirgsverbänden oder senkrechten Bohrungen ist er geeignet zum Anankern oder Befestigen von Kanalwänden in Verbindung mit von Wasser nur unwesentlich beim Abbinden beeinflußten Injektionsstoffen zur Sand- und Kiesverfestigung oder zum Anankern von Spund- oder Schlitzwänden. Darüber hinaus ist er geeignet für das Andübeln erst durch die Verfestigung im Normalfall nicht anankerbarer Gesteinsschichten an feste Gesteine. Anstelle einer auswechselbaren zwei- oder mehrflügeligen Bohrkrone, beispielsweise ist es ausreichend, den mit einer Transportschnecke versehenen Abschnitt beim Einsatz in Sand oder Kies mit einer einfachen Spitze auszurüsten.
  • Ebenso ist es möglich, in Abhängigkeit der örtlichen Verhältnisse den entsprechenden, mit einer Transportschnecke versehenen Ankerabschnitt an der Ankerspitze mit einer Bohrkrone, beispielsweise einer zwei- oder dreiflügeligen Bohrkrone, zu versehen.
  • Andererseits ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Bohrlochverschluß in Form eines Blähpackers mit Hilfe der üblichen Muffenverbindungen an beliebiger Stelle des Bohrlochs zu plazieren.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Injektionsbohrankers ist im wesentlichen darin zu sehen, daß unter Gewährleistung der Funktion des Abbohrens und des Ankerns eine Lösung gefunden wurde, die im Hinblick auf das drehende Bohren, insbesondere in gebrächen und relativ weichen Gesteinsformationen eine vielseitige Anwendung ermöglicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer schematisierten Seitenansicht eines Injektionsbohrankers dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
  • Das in der Zeichnung in schematisierter Form und in Seitenansicht teilweise geschnitten wiedergegebene Ausführungsbeispiel eines Injektionsbohrankers zeigt ein Ankerrohr 1, das aus einem mit einer Transportschnecke 7 versehenen Abschnitts 2 und einem Abschnitt 3 besteht, der mit einem Bohrlochverschluß in Form eines Blähpackers 8 versehen ist. Die Abschnitte 2 und 3 sind über eine Muffe 4 miteinander verbunden.
  • Die Transportschnecke 7, die auf den Abschnitt 2 aufgeschweißt ist, weist einen größeren Querschnitt bzw. eine größere Höhe auf als der Blähpacker 8 in nicht aufgeweitetem Zustand, so daß die Abförderung des Bohrkleins über den Blähpacker 8 hinweg erfolgen kann.
  • In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Ankerspitze 6 des Abschnitts 2 eine beliebige Bohrkrone 15 angedeutet. Weiterhin ist in der Ankerspitze 6 eine Injektionsöffnung 5 für den Durchfluß des in das Ankerrohr 1 eingepreßten Injektionsmittels vorgesehen.
  • Innerhalb der Muffe 4 sind rundumlaufende oder radial ausgerichtete Anschläge 14 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Berstscheibe 13 gegenüber dem in die Muffe 4 eingedrehten Ende des Abschnitts 2 dienen. Die Berstscheibe 13 stellt ein Ausführungsbeispiel für ein Rückschlagventil dar. Am Ende 16 des Abschnitts 3 ist ein Außengewinde 18 vorgesehen, das zur Aufnahme eines Bohradapters eines Injektionskopfes und einer Kalottenmutter vorgesehen ist. Weiterhin ist innerhalb des Endes 16 des Abschnitts 3 ein Rückschlagventil 17 angeordnet. Der Blähpacker 8 besteht aus einem flexiblen manschettenartig den Abschnitt umgebenden Material, welches über die Einbände 11 und 12 unverrückbar auf dem Abschnitt 3 gehalten wird.
  • Nach dem Abbohren eines Bohrlochs wird der Injektionsvorgang durchgeführt, wobei zunächst über die Berstscheibe 13 als Rückschlagventil der Druck des Injektionsmittels, die Bohrung 9 und die entsprechende Manschette 10 öffnet und der Blähpacker 8 aufgebläht wird, bis er sich an die Bohrlochwandung anlegt. Bei Steigerung des Drucks und die Zerstörung der Berstscheibe 13 wirkt die Manschette 10 als Rückschlagventil und die eigentliche Injektion wird eimgeleitet. Bei mehreren über Verbindungsmuffen 4 hintereinander angeordneten Abschnitten 2 mit Transportschnecken 7 können über die Länge dieser Abschnitte verteilt weitere Injektionsöffnungen vorgesehen werden. Um einen entsprechenden Rücklauf des Injektionsmittels durch den Injektionsbohranker zu verhindern, ist an dem Ende 16 des Abschnitts 3 ein Rückschlagventil 17 vorgesehen.
    • 1
    Ankerrohr
    2
    Abschnitt
    3
    Abschnitt
    4
    Muffe
    5
    Injektionsöffnung
    6
    Ankerspitze
    7
    Transportschnecke
    8
    Blähpacker
    9
    Bohrung
    10
    Manschette
    11, 12
    Einband
    13
    Berstscheibe
    14
    Anschlag
    15
    Bohrungen
    16
    Ende (außerh.Bohrloch)
    17,
    Rückschlagventil
    18
    Außengewinde

Claims (8)

  1. Injektionsbohranker zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der im wesentlichen aus einem aus mindestens zwei über Muffen miteinander verbindbaren Abschnitten zusammensetzbaren Ankerrohr besteht, das mit mindestens einer Injektionsöffnung im Bereich der Ankerspitze und an den aus dem Bohrloch herausragenden Ende mit einem lösbaren Anschlußelement versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt (2) mit einer aufgeschweißten Transportschnecke (7) und ein Abschnitt (3) mit einem Blähpacker (8) und einem Rückschlagventil (17) versehen sind.
  2. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Transportschnecke (7) einen größeren Querschnitt aufweist als der nicht aufgeweitete Blähpacker (8).
  3. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (17) als Berstscheibe ausgebildet und innerhalb der die Abschnitte (2, 3) verbindenden Muffe (4) angeordnet ist.
  4. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der zum Bohrlochtiefsten gerichtete, eine Transportschnecke (7) aufweisende Abschnitt (2) mit einer Spitze versehbar ist.
  5. Injektionsbohranker nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der zum Bohrlochtiefsten gerichtete, eine Transportschnecke (7) aufweisende Abschnitt (2) mit einer Bohrkrone (15) versehbar ist.
  6. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere über Muffen (4) miteinander verbundene verbindbare Abschnitte (2) mit einer aufgeschweißten Transportschnecke (7) versebar sind.
  7. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß neben der Injektionsöffnung (5) im Bereich der Ankerspitze (6) über die Länge der mit einer Transportschnecke (7) versehenen Abschnitte (2) weitere Injektionsöffnungen angeordnet sind.
  8. Injektionsbohranker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der einen Blähpacker (8) aufweisende Abschnitt (3) an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende (16) mit einem Rückschlagventil (17) und einem Außengewinde (18) zur wechselweisen Aufnahme eines Bohradapters, eines Injektionskopfes und einer Kalottenmutter versehen ist.
EP91907453A 1990-04-11 1991-04-10 Injektionsbohranker mit transportschnecke Expired - Lifetime EP0524226B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9004176U DE9004176U1 (de) 1990-04-11 1990-04-11 Injektionsbohranker mit Transportschnecke
DE9004176U 1990-04-11
PCT/EP1991/000691 WO1991015656A1 (de) 1990-04-11 1991-04-10 Injektionsbohranker mit transportschnecke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0524226A1 EP0524226A1 (de) 1993-01-27
EP0524226B1 true EP0524226B1 (de) 1994-08-03

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EP91907453A Expired - Lifetime EP0524226B1 (de) 1990-04-11 1991-04-10 Injektionsbohranker mit transportschnecke

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PL (1) PL168275B1 (de)
WO (1) WO1991015656A1 (de)

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