Bohrlochverschlussstopfen

Abstract

 Ein aufweitbarer, verlorener Verschlußstopfen (10) für unter Druck mit Flüssigkeit zu verfüllende Bohr­löcher zur Gesteinsverfestigung im Untertagebergbau besitzt ein elastisches, schlauchförmiges, sich abge­leitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig gegen die Bohrlochwandung verspannendes, sich zwischen einem Einlaßkopf (12) und einem Auslaßkopf (14) erstrecken­des Verschlußstück (16), das ein starres Distanzstück (38) zwischen dem Einlaßkopf und dem Auslaßkopf um­gibt. Die beiden Enden (44, 46) des Verschlußstücks (16) sitzen auf zylindrischen Flächen (40, 42) des Einlaßkopfs bzw. des Auslaßkopfs auf und werden von außen von jeweils einer am Einlaß- bzw. Auslaßkopf angeformten Klemmhülse (48, 50) übergriffen. An dem dem Verschlußstück (16) zugewandten Ende zumindest der Klemmhülse (50) des Auslaßkopfs (14) sind sich in Längsrichtung des Verschlußstücks (16) erstreckende, federelastische Zungen (49, 51) angeformt, welche durch das sich aufweitende Verschlußstück (16) spreizbar sind. Einlaß- und Auslaßkopf bestehen vor­zugsweise aus Kunststoff.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen aufweitbaren, verlorenen Verschlußstopfen für unter Druck mit Flüssigkeit zu verfüllende Bohrlöcher zur Gesteinsverfestigung im Untertagebergbau, mit einem elastischen, schlauchför­migen, sich abgeleitet vom Flüssigkeitsdruck selbst­tätig gegen die Bohrlochwandung verspannenden, sich zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßkopf erstrek­kenden Verschlußstück, das ein starres Distanzstück zwischen Einlaß- und Auslaßkopf umgibt, wobei das Verschlußstück mit seinen beiden Enden auf zylindri­schen Flächen des Einlaß- bzw. des Auslaßkopfes auf­sitzt und von auße von jeweils einer am Einlaß- bzw. Auslaßkopf angeformten Klemmhülse übergriffen wird.

[0002] Ein Verschlußstopfen dieser Art ist aus der DE-PS 30 14 834 bekannt. Durch im Einlaß- und Auslaßkopf angeordnete, entgegen der Füllrichtung sperrende Rückschlagventile, bei welchen die Vorspannung des im Auslaßkopf angeordneten Rückschlagventils größer ist als die des Rückschlagventils im Einlaßkopf, wird beim Einpressen der Flüssigkeit in das Bohrloch zu­nächst durch den sich im Verschlußstopfen aufbauenden Druck das Verschlußstück gespreizt und dadurch der Verschlußstopfen im Bohrloch verklemmt. Ist der Füll­vorgang beendet, kann ein den Verschlußstopfen mit einer Pumpe für das Füllmaterial verbindender Schlauch vom Verschlußstück abgenommen werden. Durch die Verspreizung des Verschlußstücks wird ein siche­rer Sitz des Verschlußstopfens im Bochloch gewährlei­stet.

[0003] Solange sich die in das Bohrloch eingebrachte Flüs­sigkeit, beispielsweise zu einem Polyurethanschaum aushärtende Kunststoffkomponenten, noch nicht verfe­stigt hat, wirkt der hohe Fülldruck auf den Ver­schlußstopfen ein. Es besteht dabei die Gefahr, daß die innerhalb des Verschlußstücks angeordnete, aus dem Einlaßkopf, dem Distanzstück und dem Auslaßkopf bestehende Einheit durch den Flüssigkeitsdruck gegen­über dem Verschlußstück verschoben wird. Dabei würde sich der an den Auslaßkopf angrenzende Abschnitt des Verschlußstücks über das dem Verschlußstück zugewand­te Ende des Auslaßkopfes stülpen und es könnte das dem Einlaßkopf zugewandte Ende des Verschlußstücks aus der Klemmverbindung mit dem Einlaßkopf gelöst werden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derar­tige Verlagerung von Einlaßkopf, Distanzstück und Auslaßkopf einerseits und Verschlußstück andererseits unter dem Einfluß des in das Bohrloch eingebrachten Flüssigkeitsdrucks zu verhindern.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß da­rin, daß an dem dem Verschlußstück zugewandten Ende zumindest der Klemmhülse des Auslaßkopfes sich in Längsrichtung des Verschlußstücks erstreckende, fe­derelastische Zungen angeformt sind, welche durch das sich aufweitende Verschlußstück spreizbar sind.

[0006] Da sich das Verschlußstück spreizt, bevor unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Auslaßkopf in das Bohr­loch eintritt, werden die federelastischen Zungen ebenfalls gespreizt, bevor sich im Bohrloch der Flüs­sigkeitsdruck aufbaut. Sobald das Verschlußstück fest im Bohrloch verklemmt ist, öffnet sich das Ventil im Auslaßkopf und entläßt die Flüssigkeit in das Bohr­loch. Zu diesem Zeitpunkt hat das Verschlußstück sich so verformt, daß es im Anschluß an den Auslaßkopf eine Stützfläche bildet, an welcher die gespreizten Zungen des Auslaßkopfes anliegen, wodurch einerseits verhindert wird, daß sich das Verschlußstück über das ihm zugewandte Ende des Auslaßkopfes stülpen kann und andererseits der im Bohrloch herrschende Flüssig­keitsdruck den Auslaßkopf gegenüber dem Verschluß­stück in Richtung auf den Bohrlochausgang verschieben kann.

[0007] Vorzugsweise sind die federelastischen Zungen gleich­mäßig in Umfangsrichtung der Klemmhülse verteilt.

[0008] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform be­stehen die Einlaß- und Auslaßköpfe aus Kunststoff.

[0009] Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Er­findung wird diese näher erläutert.

[0010] Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfin­dungsgemäß ausgebildeten Verschluß­stopfen in Ruhestellung und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Verschluß­stopfens in seiner Klemmstellung.

[0011] Der insgesamt mit 10 bezeichnete Bohrlochverschluß umfaßt ein zwischen zwei als Einlaßkopf 12 und Aus­laßkopf 14 bezeichneten Ventilköpfen angeordnetes, aufweitbares Verschlußstück 16, welches als hoch­druckfester Gummischlauch ausgebildet ist, dessen Durchmesser im unbelasteten Zustand etwas geringer ist, als der Durchmesser des zu verschließenden Bohr­lochs, dessen Durchmesser beispielsweise 45 mm betra­gen kann.

[0012] Die beiden Ventilköpfe 12 und 14 bestehen aus im we­sentlichen zur Schlauchachse rotationssymmetrischen Grundkörpern 18 bzw. 20, die von einem zentralen Ka­nal 22 bzw. 24 durchzogen werden. Auf der dem Ver­schlußstück 16 zugewandten Seite weisen die Grundkör­per 18 bzw. 20 jeweils einen rohrförmigen Abschnitt 26 bzw. 28 auf, der mit einem Innengewinde 30 bzw. 32 versehen ist und in welchen das mit einem entspre­chenden Außengewinde 34 bzw. 36 versehenen Ende eines Distanzstücks 38 eingeschraubt ist, welches dazu dient, die beiden Ventilköpfe 12 und 14 in einem vor­gegebenen Abstand zu halten, in welchem das Ver­schlußstück 16 gestreckt ist, so daß es sich leicht mittels eines Beschickungsrohrs oder eines Schlauchs in das Bohrloch einsetzen läßt. Auf die Außenflächen 40 oder 42 der rohrförmigen Abschnitte 26 bzw. 28 sind die Endabschnitte 44 bzw. 46 des Verschlußstücks 16 aufgezogen, welche von an den Grundkörpern 18 und 20 angeformten, zylindrischen Klemmhülsen 48 bzw. 50 übergriffen werden. An die dem Verschlußstück 16 zu­gewandten Enden dieser zylindrischen Klemmhülsen 48 bzw. 50 schließen sich in Längsrichtung des Ver­schlußstücks 16 verlaufende, federelastische Zungen 49 bzw. 51 an, welche gleichmäßig über den Umfang der Klemmhülse verteilt sind. Beispielsweise sind an je­der Klemmhülse 48 bzw. 50 acht Zungen 49 bzw. 51 aus­gebildet, wobei die Breite der Zungen und der Zwi­schenräume annähernd gleich groß sein kann.

[0013] Die beiden Ventilköpfe 12 und 14 sind hinsichtlich der Ventilanordnung in Abhängigkeit von der vorgese­henen Durchströmrichtung unterschiedlich gestaltet. Wenn der Bohrlochverschluß 10 in das zu verschließen­de Bohrloch eingesetzt ist, muß das in das Bohrloch einzufüllende Schaummaterial durch den Bohrlochver­schluß 10 hindurch in das Bohrloch eingepreßt werden. Dazu wird an den der Ausmündung des Bohrlochs benach­barten Einlaßkopf 12 eine Fülleitung 52 angeschlos­sen. Der Grundkörper 18 ist zu diesem Zweck in seinem vom Verschlußstück 16 abgewandten Endabschnitt mit einem Innengewinde 54 versehen, an dessen innerem En­de eine Schulter 56 ausgebildet ist, die eine Ventil­öffnung 59 umgibt. Auf der Schulter 56 ist eine Dich­tung 58 angeordnet. In Durchströmrichtug stromab, al­so in Richtung auf den Auslaßkopf 14, ist auf der an­deren Seite der Ventilöffnung 59 ein konischer Ven­tilsitz 60 ausgebildet, dem eine Ventilkugel 62 zuge­ordnet ist, welche durch eine Druckfeder 64 gegen den Ventilsitz 60 gedrückt wird. Die Druckfeder 64 stütz sich auf das Ende des in den Grundkörper 18 einge­setzten Distanzstücks 38 ab.

[0014] Am Auslaßkopf 14 ist ebenfalls eine Ventilöffnung 66 vorgesehen, wobei wieder auf der stromab gelegenen Seite dieser Ventilöffnung 66, nun also auf der vom Distanzstück 48 abgewandten Seite, ein Ventilsitz 68 ausgebildet ist, dem eine Ventilkugel 70 zugeordnet ist, die durch eine Druckfeder 72 gegen den Ventil­ sitz 68 gedrückt wird. Die Druckfeder 72 stützt sich auf einen Nippel 74 ab, der in ein Innengewinde 76 eingeschraubt ist, das an dem vom Verschlußstück 16 abgewandten Endabschnitt des Grundkörpers 20 ausge­bildet ist. Durch Verstellen des Nippels 74 kann die Wirkung der Feder 72 eingestellt werden, deren Kraft jedenfalls größer ist, als die Kraft der Feder 64 im Einlaßkopf 12, damit in der Anfangsphase der Einlei­tung des unter Druck stehenden Schaumstoffs zunächst das Verschlußstück 16 gespreizt wird, bevor der Schaumstoff in das Bohrloch austreten kann. Für den Durchtritt des Schaummaterials in das Bohrloch ist der Nippel 74 mit einer Bohrung 78 versehen.

[0015] Damit das über den Ventilkopf 12 und dessen Ventil­öffnung 58 dem Bohrlochverschluß 10 zugeführte Mate­rial den Bohrlochverschluß 10 durchströmen und das Verschlußstück 16 spreizen kann, ist das Distantstück 38 an seinen beiden Enden 80 und 82 jeweils mit einem zentralen, in Längsrichtung des Distanzstücks 48 ver­laufenden Kanal 84 bzw. 86 versehen, der sich inner­halb des Distanzstücks 38 jeweils bis zu einer das Distanzstück diametral durchquerenden Unterbrechung 88 bzw. 90 erstreckt. Diese Durchbrechungen 88 und 90 stellen die Verbindung zwischen den Kanälen 84 bzw. 86 und dem Ringraum zwischen dem Verbindungsstück 16 und dem Distanzstück 38 dar.

[0016] Wie die Fig. 2 zeigt, werden die Zungen 49 und 51 beim Aufblähen des Verschlußstücks 16 nach außen ge­drückt und verhindern somit ein Überstülpen des Ver­schlußstücks 16 auf den Einlaßkopf 12 oder den Aus­laßkopf 14. Außerdem bildet das Verschlußstück 16 eine dem Auslaßkopf 14 zugewandte Stützfläche 17, an welcher die Zungen 51 des Auslaßkopfs 14 anliegen, wodurch der Auslaßkopf 14 daran gehindert wird, sich in axialer Richtung gegen das Verschlußstück 16 zu verschieben.

Ansprüche

1. Aufweitbarer, verlorener Verschlußstopfen (10) für unter Druck mit Flüssigkeit zu verfüllende Bohr­löcher zur Gesteinsverfestigung im Untertagebergbau mit einem elastischen, schlauchförmigen, sich abge­leitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig gegen die Bohrlochwandung verspannenden, sich zwischen einem Einlaß- (12) und einem Auslaßkopf (14) erstreckenden Verschlußstück (16), das ein starres Distanzstück (38) zwischen Einlaß- und Auslaßkopf umgibt, wobei das Verschlußstück (16) mit seinen beiden Enden (44, 46) auf zylindrischen Flächen (40, 42) des Einlaß­(12) bzw. des Auslaßkopfs (14) aufsitzt und von außen von jeweils einer am Einlaß- bzw. Auslaßkopf ange­formten Klemmhülse (48, 50) übergriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Verschlußstück (16) zugewandten Ende zumindest der Klemmhülse (50) des Auslaßkopfs (14) sich in Längsrichtung des Verschluß­stücks erstreckende, federelastische Zungen (49, 51) angeformt sind, welche durch das sich aufweitende Verschlußstück (16) spreizbar sind.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Zungen (49, 51) gleichmäßig in Umfangsrichtung der Klemmhülse (48, 50) verteilt sind.

3. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßkopf (12) und Auslaßkopf (14) aus Kunststoff bestehen.

Zeichnung