VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BOHREN, INSBESONDERE SCHLAG- ODER DREHSCHLAGBOHREN EINES LOCHS IN BODEN- ODER GESTEINSMATERIAL

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schlag- oder Drehschlagbohren eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird, sowie auf eine Vorrichtung zum Schlag- bzw. Drehschlagbohren eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone ein Bohrloch ausgebildet ist.

[0002] Im Zusammenhang mit der Herstellung eines Lochs bzw. Bohrlochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und einer nachträglichen 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.

[0003] Eine abgewandelte Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Bohren eines Lochs und Ausbilden einer Verankerung ist der WO 02/088523 A1 zu entnehmen, in welcher zur Ausbildung der Verankerung nach Beendigung des Bohrvorgangs das Bohrgestänge aus dem Bohrloch entfernt wird, worauf für die Ausbildung der Verankerung und das Aufweiten des Verankerungselements ein gesondertes Aufweitelement von außerhalb des Bohrlochs in das Innere des Verankerungselements eingeschlagen wird.

[0004] Alternativ ist es nach Herstellung eines Bohrlochs 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 aus der EP-B 0 241 451, der US-A 4,490,074, der DE-AS 21 05 888, der US-A 4,310,266, der EP-A 0 875 663 und weiteren Literaturstellen Ausführungsformen bekannt sind, bei welchen die nachträglich einzubringende, beispielsweise rohrförmige Verankerung durch entsprechende Halteelemente auf einem gegenüber dem Endzustand verringerten Durchmesser gehalten wird, worauf es nach vollständigem Einführen in das Bohrloch in Anlage an die Bohrlochwand zur Erzielung einer gewünschten Verankerungswirkung gelangt bzw. angepreßt wird. Nachteilig bei diesem bekannten Stand der Technik ist einerseits 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 eine Anlage an die Bohrlochwand gelingt. Es ist unmittelbar 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 der 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 des 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.

[0005] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei mit konstruktiv einfachen Mitteln eine provisorische Sicherung bereits während des Bohrvorgangs und eine zuverlässige Verankerung unmittelbar nach Abschluß des Bohrvorgangs erzielbar ist.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein das Bohrgestänge umgebendes Verankerungselement insbesondere in Abstand von der Bohrkrone reibschlüssig in das Bohrloch eingebracht wird und daß nach Fertigstellung des Bohrlochs das Verankerungselement aufgeweitet wird, daß das Bohrgestänge nach Fertigstellung des Bohrlochs in Richtung zum Verankerungselement zurückgezogen wird und das Verankerungselement durch ein am Bohrgestänge an der von der Abbaufläche abgewandten Seite der Bohrkrone gelagertes Aufweitelement aufgeweitet wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß ein das Bohrgestänge umgebendes Verankerungselement reibschlüssig in das Bohrloch eingebracht wird, wird sichergestellt, daß eine provisorische Verankerungswirkung durch die Reibwirkung zwischen dem Außenumfang des Verankerungselements sowie dem Innenumfang des Bohrlochs erzielt wird, sodaß zu jedem Zeitpunkt eine provisorische Sicherung des durch das mit dem daran angeordneten Verankerungselement und die Bohrkrone gebildeten Ankers erzielbar ist. Dadurch, daß erfindungsgemäß nach Fertigstellung des Bohrlochs das Verankerungselement zusätzlich in Anlage an die Bohrlochwand aufgeweitet wird, wird eine entsprechend sichere und zuverlässige Verankerungswirkung unmittelbar nach Fertigstellung des Bohrlochs und insbesondere ohne zusätzliche Schritte im Gegensatz zum Stand der Technik erzielt, wo nach Fertigstellung des Bohrlochs eine Entnahme des Bohrgestänges und der Bohrkrone und ein nachfolgendes Einbringen eines Ankerelements mit am Umfang vorgesehenen Verankerungselement erfolgte.

[0007] Für eine besonders einfache und zuverlässige Verankerung des Verankerungselements nach Fertigstellung des Bohrlochs wird vorgeschlagen, daß das Bohrgestänge nach Fertigstellung des Bohrlochs in Richtung zum Verankerungselement zurückgebogen wird und das Verankerungselement durch ein am Bohrgestänge an der von der Abbaufläche abgewandten Seite der Bohrkrone gelagertes Aufweitelement aufgeweitet wird. Dadurch, daß das Verankerungselement erfindungsgemäß reibschlüssig und somit in seiner Lage gesichert in das Innere des Bohrlochs eingebracht wird, läßt sich das Bohrgestänge samt der Bohrkrone über eine dem Abschnitt zwischen der Bohrkrone und dem Verankerungselement entsprechende Länge aus dem Bohrloch zurückziehen, worauf das Verankerungselement durch ein am Bohrgestänge gelagertes Aufweitelement in Anlage an das Bohrloch aufgeweitet und zusätzlich angepreßt wird.

[0008] Zur Feststellung der Verankerungswirkung bzw. Sicherungswirkung, welche durch die Verankerung des durch das Bohrgestänges hergestellten Ankers erzielbar ist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit der Verankerung nach Aufweiten des Verankerungselements insbesondere durch Festlegen einer Überprüfungseinrichtung am Bohrgestänge an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende überprüft wird. Eine derartige Überprüfung ist auf unterschiedliche Weisen möglich und läßt Rückschlüsse auf die erzielte Verankerungsleistung und/oder den zeitlichen Verlauf bzw. die Aufrechterhaltung der Verankerungswirkung zu.

[0009] Für den Fall, daß beispielsweise durch Verschiebungen von Boden- bzw. Gesteinsschichten, insbesondere während der fortgesetzten Tätigkeiten in einem Nahebereich des hergestellten Bohrlochs Verlagerungen im Bereich des Ankers und damit gegebenenfalls eine Verringerung der Verankerungswirkung festgestellt werden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß bei bzw. nach Feststellung einer verminderten Widerstandsfähigkeit der Verankerung das Bohrgestänge neuerlich zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren zur Vergrößerung der Länge des Bohrlochs beaufschlagt wird. Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, nach Bereitstellung einer gegebenenfalls lediglich temporären Verankerung durch Aufweiten des Verankerungselements bei Feststellung einer ungenügenden bzw. gegebenenfalls nachlassenden Verankerungswirkung unter Einsatz des im Bohrloch befindlichen Bohrgestänges sowie der daran gelagerten Bohrkrone den Bohrvorgang weiterzuführen und zur Vergrößerung der Länge des Bohrlochs, insbesondere nach Verlängerung mit einem entsprechenden zusätzlichen Bohrgestängeelement, die Bohrung bzw. das Bohrloch tiefer in das Boden- oder Gesteinsmaterial vorzutreiben und derart gegebenenfalls in schichten mit besserer Verankerungswirkung zu gelangen. Dadurch, daß das Verankerungselement unmittelbar in Abstand von der Bohrkrone auch bei Fortführung des Bohrvorgangs mitgenommen wird, läßt sie bei einer derartigen Vergrößerung der Länge des Bohrlochs durch das Verankerungselement, welches wiederum reibschlüssig bzw. in Anlage an die Bohrlochinnenwand eingebracht wird, eine provisorische Sicherung und nachträglich eine einfache Festlegung des Verankerungselements durch ein Aufweiten erzielen.

[0010] Um nach Abschluß der fortgesetzten Bohrtätigkeit eine gegebenenfalls größere Verankerungswirkung bzw. -leistung zu erzielen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß nach Vergrößerung der Länge des Bohrlochs das Verankerungselement auf einen gegenüber dem ersten Aufweitvorgang vergrößerten Außenumfang aufgeweitet wird.

[0011] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Vorrichtung der oben genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge an der von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Rückseite in Abstand von der Bohrkrone von einem Verankerungselement umgeben ist, dessen Außenabmessung wenigstens teilweise den Umfang des durch die Bohrkrone hergestellten Bohrlochs übersteigt, daß an der von der Abbaufläche der Bohrkrone abgewandten Seite ein sich von der Bohrkrone in Richtung zum Verankerungselement verjüngendes Aufweitelement vorgesehen ist, welches nach Fertigstellung der Bohrung durch ein Zurückziehen des Bohrgestänges aus dem Bohrloch in das aufweitbare Verankerungselement einbringbar ist. Wie oben bereits erwähnt, gelingt aufgrund der Tatsache, daß das Verankerungselement, dessen Außenabmessung wenigstens teilweise den Umfang des durch die Bohrkrone hergestellten Bohrlochs übersteigt, im wesentlichen reibschlüssig in das Innere des Bohrlochs während des Bohrvorgangs eingebracht wird, eine einfache provisorische Sicherung im Bohrloch zur Verfügung zu stellen. Weiters erlaubt ein derartiges, sich in Richtung zum Verankerungselement verjüngendes Aufweitelement ein einfaches und zuverlässig Eintreten des Aufweitelements in den zur Bohrkrone gewandten Endbereich des Verankerungselements, wobei durch die konische Verjüngung bzw. Aufweitung bei zunehmendem Eintreten in das Innere des Verankerungselements ein entsprechendes zunehmendes Aufweiten des Verankerungselements unter Anpressen an die Bohrlochinnenwand erzielbar ist.

[0012] Um ein zuverlässiges Einbringen des wenigstens teilweise eine größere Außenabmessung gegenüber dem Außenumfang der Bohrkrone aufweisenden Verankerungselements in das Innere des Bohrlochs, ohne übermäßige Kräfte zu bewirken, zu ermöglichen, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Verankerungselement von einem insbesondere in Längsrichtung geschlitzten Rohr und/oder von einem Rohr gebildet ist, welches Teilbereiche verringerten Außenumfangs aufweist. Ein derartiges geschlitztes Rohr oder Rohr, welches Teilbereiche eines verringerten Außenumfangs bzw. verringerter Außenabmessungen aufweist, läßt sich teilweise auch in Anpassung an unterschiedliche geologische Gegebenheiten geringfügig im Umfang variieren, wobei immer sichergestellt ist, daß eine reibschlüssige Anlage wenigstens in Teilbereichen vorhanden ist und somit eine provisorische Sicherung des Verankerungselements während der Herstellung des Bohrlochs erzielbar ist.

[0013] Um ein einfaches und zuverlässiges Einbringen des Verankerungselements, welches wenigstens teilweise den Außenumfang der Bohrkrone übersteigende Außenabmessungen aufweist, zu ermöglichten, ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Verankerungselement an seinem zur Bohrkrone gewandten Ende mit einer Abschrägung ausgebildet ist. Eine derartige Abschrägung bzw. Verjüngung an dem zur Bohrkrone gewandten Ende des Verankerungselements verhindert insbesondere ein Festfressen bzw. Verkeilen an der Bohrlochinnenwand beim Einbringen des Verankerungselements während des Bohrvorgangs.

[0014] Wie oben bereits angedeutet, kann für den Fall, daß beispielsweise im Verlauf der Zeit, insbesondere bei Durchführung von weiteren Arbeiten in einem unmittelbaren Nahbereich des Bohrlochs eine Verringerung der Verankerungswirkung feststellbar sein sollte, ein einfaches Vergrößern der Länge des Bohrlochs durch eine neuerliche Aufnahme des Bohrvorgangs vorgenommen werden. In diesem Zusammenhang läßt sich insbesondere das sich in Richtung zum Verankerungselement konisch verjüngende Aufweitelement bei einem Beaufschlagen des Bohrgestänges entsprechend leicht aus dem Verankerungselement ausbringen und in weiterer Folge der Bohrvorgang über die vorgeschaltete Bohrkrone vornehmen bzw. weiterführen.

[0015] Für eine ordnungsgemäße und zuverlässige Positionierung des Verankerungselements sowohl während des Bohrvorgangs als auch während des Aufweitvorgangs zum Erzielen der gewünschten Verankerungswirkung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Verankerungselements ein am Bohrgestänge festlegbarer Anschlag vorgesehen ist. Ein derartiger, am Bohrgestänge festlegbarer Anschlag kann beispielsweise nach Art einer Mutter oder eines mit einem Gewinde versehenen ringförmigen Elements gebildet sein, welches bei einem mit einem Gewinde ausgebildeten Bohrgestänge in Anpassung an die vorzusehende Positionierung des Verankerungselements am Bohrgestänge festgelegt werden kann.

[0016] Um bei einem gegebenenfalls erforderlichen Fortsetzen des Bohrvorgangs zur Vergrößerung der Länge des Bohrlochs eines einfachen Verringern der Außenabmessungen des aufgeweiteten Verankerungselements zu erzielen, damit nicht übermäßige Reibungskräfte vom Verankerungselement in die Bohrlochinnenwand während der Fortsetzung des Bohrvorgangs eingebracht werden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Verankerungselement zumindest in seinem zur Bohrkrone gewandten Endbereich aus einem in Richtung einer Verkleinerung der Außenabmessung vorgespannten Material mit Memory-Effekt gebildet ist. Nach einem Entfernen des Aufweitelements aus dem Verankerungselement kehrt das Verankerungselement zumindest teilweise bzw. in dem zur Bohrkrone gewandten Teilbereich im wesentlichen zu seinen ursprünglichen Außenabmessungen zurück, sodaß ein zuverlässiges Einbringen des Verankerungselements auch während des fortgesetzten Bohrvorgangs möglich wird.

[0017] Um ein Einbringen von übermäßigen Reibungskräften, welche dem Bohrvorgang entgegenwirken, während des Bohrvorgangs durch das wenigstens teilweise einen größeren Außenumfang bzw. größere Außenabmessungen gegenüber der Bohrkrone aufweisende Verankerungselement zu vermeiden, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Außenabmessung des Verankerungselements während des Bohrvorgangs den Außenumfang der Bohrkrone um maximal 10 Prozent, vorzugsweise etwa 3 bis 5 Prozent übersteigt.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Bohrvorgangs;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 2;

Fig. 3 eine Vorderansicht auf die Bohrkrone entsprechend dem Pfeil III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2;

Fig. 5 eine Seitenansicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2, wobei das Bohrgestänge zum wenigstens teilweisen Aufweiten des Verankerungselements zurückgezogen ist;

Fig. 6 eine Schnittansicht durch die Ausführungsform gemäß Fig. 5; und

Fig. 7 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 2 auf eine abgewandelte Ausführung zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7.

[0019] In Fig. 1 und 2 ist allgemein mit 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines nicht näher dargestellten Bohrlochs bezeichnet, wobei an einem insbesondere hohl ausgebildeten Bohrgestänge 2 eine Bohrkrone 3 gelagert ist, welche durch eine nicht näher gezeigte Antriebseinrichtung, welche an dem aus dem Bohrloch vorragenden Ende des Bohrgestänges 2 angreift, zu einer drehenden und/oder schlagenden Bewegung zur Herstellung des nicht näher gezeigten Bohrlochs angetrieben wird.

[0020] In Abstand von der Bohrkrone 3 ist ein Verankerungselement 4 vorgesehen, dessen Außenumfang bzw. Außendurchmesser denjenigen der Bohrkrone 3 geringfügig übersteigt, wie dies aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, wobei dargestellt ist, daß der Durchmesser D(1) der Bohrkrone 3 kleiner als der Durchmesser D(2) des Verankerungselements 4 ist.

[0021] An dem von der Abbaufläche 5 der Bohrkrone 3 abgewandten Ende ist darüber hinaus zwischen der Bohrkrone 3 und dem Verankerungselement 4 ein Aufweitelement 6 am Bohrgestänge 2 gelagert, welches einen sich in Richtung zum Verankerungselement 4 verjüngenden bzw. verringerten Querschnitt aufweist.

[0022] Darüber hinaus ist ersichtlich, daß an dem von der Bohrkrone abgewandten Ende des Verankerungselements 4 an dem Bohrgestänge 2 ein Anschlag, beispielsweise in Form eines Rings 7 vorgesehen ist, an welchen das Verankerungselement 4 in Anlage gelangt.

[0023] Für ein zuverlässiges Einbringen des Verankerungselements 4 während des Bohrvorgangs weist das Verankerungselement 4 an seinem zur Bohrkrone 3 gewandten Ende eine Abschrägung bzw. Verjüngung 8 auf, welche ein einfaches Einbringen während des reibschlüssigen Anliegens an der Bohrlochinnenwand ermöglicht.

[0024] Aus Fig. 4 ist weiters ersichtlich, daß das zylinderförmige bzw. rohrförmige Verankerungselement 4 einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 9 aufweist, welcher entsprechend den Abmessungen der Bohrlochinnenwand ein Einbringen einer übermäßigen Reibungskraft verhindert.

[0025] Um während des Einbringens des Verankerungselements 4 nicht übermäßige Reibungskräfte überwinden zu müssen, ist darüber hinaus ersichtlich, daß die Außenabmessung des Verankerungselements 4 während des Bohrvorgangs den Außenumfang der Bohrkrone 3, wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, um maximal 10 Prozent, beispielsweise etwa 5 Prozent übersteigt.

[0026] In Fig. 5 und 6 ist dargestellt, wie nach Beendigung eines Bohrvorgangs das Bohrgestänge 2 sowie die Bohrkrone 3 gemeinsam mit dem Aufweitelement 6 entsprechend dem Pfeil 10 entgegen der Bohrrichtung in Richtung zum Verankerungselement 4 zurückgezogen werden, wobei durch ein Eintreten des sich in Richtung zur Bohrkrone 3 konisch aufweitenden Aufweitelements 6 das Verankerungselement 4 an dem zur Bohrkrone 3 gewandten Ende entsprechend aufgeweitet und in eine zusätzlich gesicherte Lage an der Bohrlochwand gebracht wird.

[0027] Sollte über eine nicht näher dargestellte und an sich bekannte Einrichtung, welche an dem aus dem Bohrloch ragenden Ende des Bohrgestänges 2 nach Art einer Spanmutter festgelegt wird, festgestellt werden, daß die Verankerungsleistung bzw. -wirkung des wenigstens teilweise aufgeweiteten Verankerungselements 4, beispielsweise aufgrund von Gesteinsverschiebungen oder dgl. abnimmt, so läßt sich in einfacher Weise durch ein neuerliches Einwirken auf das aus dem Bohrloch vorragende Ende des Bohrgestänges 2 das Aufweitelement einfach aus dem Verankerungselement 4 entgegen dem Pfeil 10 in Fig. 5 ausbringen und der Bohrvorgang über die Bohrkrone 3 entsprechend fortsetzen.

[0028] Nach Erzielen einer größeren Länge des Bohrlochs wird wiederum das Aufweitelement 6 mit der Bohrkrone 3 in das Verankerungselement 4 zurückgezogen, wobei beispielsweise zur Erhöhung der Sicherungs- bzw. Verankerungswirkung das Aufweitelement 6 über den in Fig. 5 und 6 gezeigten Zustand hinaus tiefer in das Verankerungselement 4 eingebracht bzw. zurückgezogen werden kann, sodaß eine entsprechend größere Aufweitung des Außenumfangs des Verankerungselements 4 zur Erzielung einer vergrößerten Verankerungswirkung möglich wird.

[0029] Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Vorrichtung 1 wird ein mit 11 bezeichnetes Verankerungselement verwendet, welches im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 6 nicht mit einem Längsschlitz versehen ist, sondern an seinem Außenumfang Teilbereiche verringerten Durchmesser bzw. verringerter Abmessungen 12 aufweist, welche wiederum eine übermäßige Reibungskraft während des Bohrvorgangs verhindern. Auch bei dieser Ausführungsform sind die von den Teilbereichen 12 verschiedenen Teilbereiche des Verankerungselements 11 mit einem gegenüber der Bohrkrone 3 vergrößerten Durchmesser bzw. vergrößerten Außenabmessungen ausgebildet.

[0030] Wie bei der vorangehenden Ausführungsform folgt nach Fertigstellung des Bohrlochs ein Zurückziehen der Bohrkrone 3 sowie des wiederum mit 6 bezeichneten Aufweitelements in das zur Bohrkrone 3 gewandte und wiederum mit einer Abschrägung 8 ausgebildete Ende des Verankerungselements 11 zum Aufweiten des Verankerungselements 11 und zum Erzielen einer entsprechenden verbesserten Verankerungswirkung. Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist zur Positionierung des Verankerungselements 11 ein ringförmiger Anschlag 7 vorgesehen.

[0031] Zur weiteren Unterstützung der Verringerung des Außendurchmessers bzw. der Außenabmessungen des Verankerungselements 4 bzw. 11, insbesondere bei Fortsetzung der Bohrung zur Erzielung einer größeren Länge des Bohrlochs, kann darüber hinaus ein Material mit einem Memory-Effekt, zumindest in dem zur Bohrkrone 3 gewandten Teilbereich eingesetzt werden, um nach einem Ausbringen des Aufweitelements 6 eine entsprechende Verringerung der Außenabmessungen zu erzielen, damit nicht während des fortgesetzten Bohrvorgangs übermäßige Reibungskräfte auftreten.

[0032] Die Länge der Verankerungselemente 4 bzw. 11 sowie ihr Abstand von der Bohrkrone 3 und dem Aufweitelement 6 können durch den Anschlag 7 entsprechend den Gegebenheiten gewählt werden. Weiters ist aus den obigen Darstellungen ersichtlich, daß abgebautes Material durch den zwischen dem Verankerungselement 4 bzw. 11 und dem Außenumfang des Bohrgestänges 2 gebildeten Hohlraum bzw. Ringraum 13 ohne weiteres in einem Bereich hinter dem Verankerungselement 4 bzw. 11 ausgetragen werden kann, wofür entsprechende Durchtrittsöffnung auch im Bereich des Anschlags 7 vorgesehen sind.

[0033] Weiters kann beim Einsatz eines hohlen Bohrgestänges 2 in an sich bekannter Weise ein Kühl- bzw. Spülfluid in den Bereich der Bohrkrone 3 ausgebracht werden. Über einen derartigen zentralen Kanal 14 des Bohrgestänges 2 kann darüber hinaus, insbesondere nach einer endgültigen Fertigstellung des Bohrlochs auch eine aushärtbare Masse, falls erforderlich, insbesondere in den Bereich der Bohrkrone 3 sowie des Verankerungselements 4 bzw. 11 zur weiteren Erhöhung der Verankerungswirkung ausgebracht werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Schlag- oder Drehschlagbohren eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte Bohrkrone (3) ein Bohrloch gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Bohrgestänge (2) umgebendes Verankerungselement (4, 11) in Abstand von der Bohrkrone (3) reibschlüssig in das Bohrloch eingebracht wird, daß das Bohrgestänge (2) nach Fertigstellung des Bohrlochs in Richtung zum Verankerungselement (4, 11) zurückgezogen wird und das Verankerungselement (4, 11) durch ein am Bohrgestänge (2) an der von der Abbaufläche abgewandten Seite der Bohrkrone (3) gelagertes Aufweitelement (6) aufgeweitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit der Verankerung nach Aufweiten des Verankerungselements (4, 11) insbesondere durch Festlegen einer Überprüfungseinrichtung am Bohrgestänge (2) an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende überprüft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei bzw. nach Feststellung einer verminderten Widerstandsfähigkeit der Verankerung das Bohrgestänge (2) neuerlich zu einem Schlag- oder Drehschlagbohren zur Vergrößerung der Länge des Bohrlochs beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Vergrößerung der Länge des Bohrlochs das Verankerungselement (4, 11) auf einen gegenüber dem ersten Aufweitvorgang vergrößerten Außenumfang aufgeweitet wird.

5. Vorrichtung zum Schlag- bzw. Drehschlagbohren eines Lochs in Boden- oder Gesteinsmaterial und Festlegen einer Verankerung in dem Loch, wobei durch eine an einem Bohrgestänge (2) gelagerte Bohrkrone (3) ein Bohrloch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (2) an der von der Abbaufläche (5) der Bohrkrone (3) abgewandten Rückseite in Abstand von der Bohrkrone (3) von einem Verankerungselement (4, 11) umgeben ist, dessen Außenabmessung wenigstens teilweise den Umfang des durch die Bohrkrone (2) hergestellten Bohrlochs übersteigt, daß an der von der Abbaufläche (5) der Bohrkrone (3) abgewandten Seite ein sich von der Bohrkrone (3) in Richtung zum Verankerungselement (4, 11) verjüngendes Aufweitelement (6) vorgesehen ist, welches nach Fertigstellung der Bohrung durch ein Zurückziehen des Bohrgestänges (2) aus dem Bohrloch in das aufweitbare Verankerungselement (4, 11) einbringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement von einem in Längsrichtung geschlitzten Rohr (4) und/oder von einem Rohr (11) gebildet ist, welches Teilbereiche (12) verringerten Außenumfangs aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement (4, 11) an seinem zur Bohrkrone gewandten Ende mit einer Abschrägung (8) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von der Bohrkrone (3) abgewandten Ende des Verankerungselements (4, 11) ein am Bohrgestänge (2) festlegbarer Anschlag (7) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement (4, 11) zumindest in seinem zur Bohrkrone gewandten Endbereich aus einem in Richtung einer Verkleinerung der Außenabmessung vorgespannten Material mit Memory-Effekt gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenntzeichnet, daß die Außenabmessung des Verankerungselements (4, 11) während des Bohrvorgangs den Außenumfang der Bohrkrone (3) um maximal 10 Prozent, vorzugsweise etwa 3 bis 5 Prozent übersteigt.

Claims

1. A method for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, a hole in soil or rock material and fixing an anchorage in said hole, wherein a borehole is formed by a drill bit (3) mounted on a drill rod assembly (2), characterized in that an anchoring element (4, 11) surrounding the drill rod assembly (2) is introduced into the borehole in a frictionally engaged manner at a distance from the drill bit (3), and the drill rod assembly (2) is retracted in the direction to the anchoring element (4, 11) after the completion of the borehole, and the anchoring element (4, 11) is expanded by an expansion element (6) mounted on the drill rod assembly (2) on the side of the drill bit facing away from the working surface.

2. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the strength or resistance of the anchorage is checked after the expansion of the anchoring element (4, 11), in particular, by fixing a checking device to the drill rod assembly (2) on the end projecting out of the borehole.

3. A method according to claim 2, characterized in that during or after the detection of a reduced resistance of the anchorage, the drill rod assembly (2) is again powered up for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, to enlarge the length of the borehole.

4. A method according to claim 3, characterized in that the anchoring element (4, 11), after an enlargement of the length of the borehole, is expanded to an outer periphery increased relative to that resulting from the first expansion procedure.

5. A device for drilling, particularly percussion or rotary percussion drilling, a hole in soil or rock material and fixing an anchorage in said hole, wherein a borehole is formed by a drill bit (3) mounted on a drill rod assembly (2), characterized in that the drill rod assembly (2), on its rear side facing away from the working surface (5) of the drill bit (3) at a distance from the drill bit, is surrounded by an anchoring element (4, 11) whose external dimension at least partially exceeds the periphery of the borehole produced by the drill bit, on the side facing away from the working surface (5) of the drill bit (3), an expansion element (6) tapering from the drill bit (3) towards the anchoring element (4, 11) is provided, which is capable of being introduced into the expandable anchoring element (4, 11) after the completion of the bore, by a retraction of the drill rod assembly (2) from the borehole.

6. A device according to claim 5, characterized in that the anchoring element is formed by a pipe (4) which is slotted in the longitudinal direction and/or by a pipe (11) having portions (12) of reduced outer periphery.

7. A device according to claim 5 or 6, characterized in that the anchoring element (4, 11) is formed with a bevel (8) on its end facing the drill bit.

8. A device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a stop (7) capable of being fixed to the drill rod assembly (2) is provided on the end of the anchoring element (4, 11) facing away from the drill bit (3).

9. A device according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the anchoring element (4, 11), at least in its end region facing the drill bit, is formed by a material with memory effect, which is biased towards a reduction of the external dimension.

10. A device according to claim 6, characterized in that the external dimension of the anchoring element (4, 11), during the drilling operation, exceeds the outer periphery of the drill bit (3) by a maximum of 10 percent, preferably about 3 to 5 percent.

Revendications

1. Procédé de forage à percussion ou à rotary percussion d'un trou dans le sol ou de la roche et de fixation d'un ancrage dans le trou, un trou de sonde étant formé par un trépan (3) monté sur un train de tiges (2), caractérisé en ce qu'un élément d'ancrage (4, 11), qui entoure le train de tiges (2), est introduit par force de friction dans le trou de sonde à distance du trépan (3), que le train de tiges (2), après l'achèvement du trou de sonde, est reculé en direction de l'élément d'ancrage (4, 11) et l'élément d'ancrage (4, 11) est élargi par un élément d'élargissement (6), monté sur le train de tiges (2) sur le côté du trépan (3) opposé à la surface d'attaque.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la stabilité ou la résistance de l'ancrage, après l'élargissement de l'élément d'ancrage (4, 11), est contrôlée en particulier par fixation d'un dispositif de contrôle sur le train de tiges (2) sur l'extrémité dépassant du trou de sonde.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de ou après la détermination d'une baisse de résistance de l'ancrage, le train de tiges (2) est de nouveau mis en oeuvre pour un forage à percussion ou à rotary percussion en vue d'augmenter la longueur du trou de sonde.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, après l'augmentation de la longueur du trou de sonde, l'élément d'ancrage (4, 11) est élargi à un pourtour extérieur agrandi par rapport à la première opération d'élargissement.

5. Dispositif de forage à percussion ou à rotary percussion d' un trou dans le sol ou de la roche et de fixation d'un ancrage dans le trou, un trou de sonde étant réalisé par un trépan (3) monté sur un train de tiges (2), caractérisé en ce que le train de tiges (2), sur le côté arrière opposé à la surface d'attaque (5) du trépan (3), est entouré à distance du trépan (3) par un élément d'ancrage (4, 11), dont la dimension extérieure dépasse au moins en partie le pourtour du trou de sonde créé par le trépan (3), qu'un élément d'élargissement (6), se rétrécissant en direction de l'élément d'ancrage (4, 11), est prévu sur le côté opposé à la surface d'attaque (5) du trépan (3), lequel élément d'élargissement peut être introduit dans l'élément d'ancrage (4, 11) à élargir, après l'achèvement du puits, par un recul du train de tiges (2) du trou de sonde.

6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'ancrage est formé par un tube (4) fendu dans la direction longitudinale et/ou par un tube (11), qui présente des zones partielles (12) de pourtour extérieur réduit.

7. Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'élément d'ancrage (4, 11) est réalisé avec un chanfrein (8) sur son extrémité tournée vers le trépan.

8. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'une butée (7), pouvant être fixée sur le train de tiges (2), est prévue sur l'extrémité de l'élément d'ancrage (4, 11) opposée au trépan (3).

9. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'élément d'ancrage (4, 11) est formé, au moins dans sa zone extrême tournée vers le trépan, d'un matériau à effet de mémoire précontraint dans le sens d'une réduction de la dimension extérieure.

10. Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la dimension extérieure de l'élément d'ancrage (4, 11) dépasse, pendant l'opération de forage, le pourtour extérieur du trépan (3) d'au maximum 10%, de préférence d'environ 3 à 5%.

Zeichnung