DE4128154C2 - Injektionsrohr und Verfahren zum Setzen eines Gebirgsankers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Injektionsrohr ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Setzen eines Gebirgs­ ankers entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Injektionsbohranker als solche sind bekannt. Sie ent­ sprechen strukturell im wesentlichen Bohrstangen, bzw. Injektionsrohren, die nach Erstellung der Bohrung unmit­ telbar als Gebirgsanker benutzt werden und demzufolge als verlorenes Werkzeug innerhalb der Bohrung verblei­ ben.

Beispielsweise ist aus der DE 37 24 165 C2 ein Injek­ tionsbohranker bekannt, der aus wenigstens einem, über seine gesamte Länge mit Außengewinde versehenen Anker­ stangenabschnitt besteht, an dessen einem, der Bohrloch­ sohle zugekehrten Ende eine plattenartige, den Anker­ stangenabschnitt radial überragende, mit Schneidkanten versehene Bohrkrone angeschweißt ist. Ein den Ankerstan­ genabschnitt axial durchziehender Längskanal endet im Bereich der Bohrkrone in einer axialen Spülbohrung, wobei in einem, der Bohrkrone unmittelbar benachbarten Bereich weitere, zu Spülzwecken dienende Querbohrungen vorgesehen sind. Ein solcher Injektionsbohranker ist grundsätzlich zum Erstellen von Bohrungen und anschlie­ ßendem Setzen von Gebirgsankern geeignet, wobei zunächst unter Verwendung eines geeigneten Spülmediums eine Bohrung erstellt wird, welches Spülmedium über die genannte Spülbohrung des Bohrkopfes sowie die genannten Querbohrungen austritt, das als Folge des Bohrvorgangs gelöste Gestein aufnimmt und in Richtung auf die Bohr­ lochmündung hin ausspült. Anschließend wird der Längska­ nal in Verbindung mit den Querbohrungen zum Einbringen eines aushärtbaren Mediums, zum Beispiel einer Mörtelsuspension benutzt, welche im Bereich des Bohrkopfes in den Ring­ raum zwischen der Außenseite des Ankerstangenabschnitts und der Innenseite des Bohrloches eintritt und diesen, von der Bohrlochsohle bis zu dessen Mündung hin fort­ schreitend in der Folge ausfüllt. Während dieses Ausfül­ lens werden in den einzelnen Gebirgsschichten verbleiben­ de Risse und Spalten ausgefüllt und auf diese Weise ein zuverlässiger Verbund zwischen Gebirgsanker und Gebirge hergestellt, welcher durch das, sich über die Außenseite des Ankerstangenabschnitts erstreckende Gewinde weiter verbessert wird.

Aus dem Prospekt "Riploy, Extension rod equipment", P. & V. (Mining & Engineering) Limited, Sheffield, England 1971 sowie der DE 34 00 182 C2 sind darüber hinaus aufschraubbare Bohrköpfe für Bohrstangen bzw. Bohranker bekannt.

Gebirgsanker dienen im Tunnel- und Stollenbau bekannt­ lich zur Stabilisierung von Hohlraumwandungen und werden darüber hinaus auch zur Hangsicherung eingesetzt. Ihre Wirkungsweise beruht im wesentlichen auf der Herstellung eines Verbundes zwischen den, in Längsrichtung des Ankers aufeinanderfolgenden Gebirgsschichten. Schwierig gestaltet sich die Stabilisierung in allen den Fällen, in denen die miteinander zu verbindenden Schichten als kohäsionsarm anzusehen sind, so daß zur Erzielung einer zuverlässigen Verankerung stets besondere Maßnahmen erforderlich sind.

Aus dem DE-GM 90 04 177 ist ein Injektionsbohranker bekannt, der aus mehreren Rohrabschnitten zusammengesetzt ist, an einem Ende eine Bohrkrone aufweist und einen Längskanal zeigt, dem im Bereich der Bohrkrone Austrittsbohrungen axialer und/oder radialer Art zugeordnet sind. Die Rohrabschnitte sind unter Verwendung von mit Innengewinde versehenen Muffen verlängerbar. Ein Rohrabschnitt, und zwar derjenige, der einer Bohrlochmündung benachbart angeordnet ist, ist mit einem Anschluß für einen Injektionskopf sowie mit einem Blähpacker ausgerüstet. Dieser Rohrabschnitt weist an seinem, zum Anschluß des Injektionskopfes bestimmten Ende ein Rückschlagventil auf, welches ein Einströmen eines aushärtungsfähigen Mediums in den Längskanal des Injektionsbohrankers ermöglicht, eine Strömung in Gegenrichtung hingegen sperrt. Der Blähpacker bildet einen, an sich bekannten hydraulischen Bohrlochverschluß und besteht aus einem, den Rohrabschnitt außerseitig umgebenden, elastisch expandierfähigen Schlauchabschnitt, der im Bereich seiner Stirnseiten über Einbände auf dem Bohrabschnitt festgelegt ist. In einem mittleren Bereich des Schlauchabschnitts ist der Rohrabschnitt mit Radialbohrungen versehen, die mit dessen Längskanal in Verbindung stehen, die außenseitig von einem elastisch verdrängbaren Hüllkörper abgedichtet sind. Das System aus Hüllkörper und Radialbohrungen bildet ein Verpreßventil nach Art eines Rückschlagventils. Die Wirkungsweise dieses hydraulischen Bohrlochverschlusses besteht darin, daß die genannten Radialbohrungen unter Verdrängung des Hüllkörpers unter dem Innendruck eines innerhalb der Längsbohrung befindlichen Mediums freigegeben werden, so daß dieses Medium den Ringraum zwischen der Außenseite des Rohrabschnitts und der Innenseite des Schlauchabschnitts ausfüllen kann, als dessen Folge der Schlauchabschnitt elastisch aufgeweitet wird und sich dichtend gegen die Bohrlochwandung legt. Im Rahmen der, den Injektionskopf tragenden Rohrabschnitt mit dem übrigen Injektionsbohranker verbindenden Muffe ist eine Berstscheibe eingesetzt, welche ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildet sein kann. Über diese Berstscheibe wird erreicht, daß mit Beginn des Einbringens einer Mörtelsuspension über den Injektionskopf zunächst der Rohrabschnitt bis zu der Berstscheibe oder dem hier angeordneten Rückschlagventil ausgefüllt wird, und zwar unter Druckbeaufschlagung des genannten Blähpackers, dessen Schlauchabschnitt elastisch aufgeweitet wird und das Bohrloch verschließt. Der Druckaufbau innerhalb dieses Rohrabschnitts wird unter anderem durch das Rückschlagventil an dem, dem Injektionskopf zugekehrten Ende in Verbindung mit der Berstscheibe am anderen Ende dieses Rohrabschnitts ermöglicht. Bei weiter ansteigendem Druck wird schließlich die Berstscheibe zerstört und es erfolgt nunmehr ein Weiterströmen der Mörtelsuspension über den Längskanal, welche über die im Bereich der Bohrkrone befindlichen Bohrungen austritt und das Bohrloch - im Bereich der Bohrlochsohle beginnend und in Richtung auf die Bohrlochmündung hin bzw. den Bohrlochverschluß hin fortschreitend - ausfüllt. Der Gebrauch dieses Injektionsbohrankers gestaltet sich somit im übrigen entsprechend demjenigen der DE 37 24 165 C2.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Injektionsrohr der eingangs bezeichneten Gattung insbesondere mit Hinblick auf eine Verwendung bei extrem kohäsionsarmem Gebirge zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungs­ gemäßen Injektionsrohr durch die Merkmale des Kennzeich­ nungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß der Rohrabschnitt mit wenigstens einem Verpreßventil ausgerüstet ist, welches eine Ausströmung aus dem zentralen Längskanal hinaus ermöglicht, jedoch eine Rückströmung sperrt. Dieses Verpreßventil wird bestimmungsgemäß dazu benutzt, um nach anfänglichem Mörteleinbringen in das Bohrloch den den Rohrabschnitt im Bereich dieses Verpreßventils umgebenden Mörtelkörper hydraulisch aufzusprengen und entsprechend dem Zuführungsdruck der Mörtelsuspension oder des sonstigen aushärtungsfähigen Mediums volumenmäßig aufzuweiten. Angestrebt wird in jedem Fall eine nachträgliche Erweiterung des Gebirgsbereichs, der von der Mörtelsuspension durchdrungen wird und somit zur Verbundwirkung zwischen Gebirge und Injektionsrohr oder zur Verfestigung sowie Stabilisierung des Gebirges beiträgt. Es ergibt sich auf diese Weise eine, einem Spreizdübel vergleichbare Verankerungswirkung, die nach Maßgabe des Zuführungsdrucks der Mörtelsuspension sowie der Beschaffenheit des umliegenden Gebirges räumlich in einem hohen Maß ausdehnbar ist. Sobald die weitere Zuführung an Mörtelsuspension eingestellt wird, wird durch dieses Verpreßventil ein Rückströmen in den Längskanal des Injektionsrohres verhindert, so daß der Aushärtungsvorgang anschließend einsetzen kann. Entsprechend der unter Mitwirkung des/der Verpreßventile erzielten Aufweitung des, von der Mörtelsuspension erfaßten Bereiches ergibt sich auch bei kohäsionsarmem Gebirge eine zuverlässige Verbundwirkung zwischen Injektionsrohr und Gebirge. Das Injektionsrohr ist nach Art eines Injektionsbohrankers ausgebildet und bohrlochsohlenseitig mit einer Bohrkrone ausgerüstet. Das Verpreßventil oder die Verpreßventile befinden sich lediglich in einem der Bohrkrone benachbarten Bereich. Dieser Bereich entspricht einem solchen Längenbereich, der mit der Bohrkrone beginnt und höchstens 50% der Gesamtlänge des Injektionsbohrankers oder des/der Ankerstangenabschnitts/Ankerstangenabschnitte beträgt. Es kann dies im Einzelfall nach Maßgabe der vorgefundenen Beschaffenheit der verbindenden Gebirgsschichten festgelegt werden. Die als Rückschlagventile ausgebildeten Verpreßventile bestehen aus einem, aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Schlauchabschnitt, der über den jeweiligen Ankerstangenabschnitt geschoben wird und in seiner endgültigen Montageposition wenigstens eine Querbohrung dichtend überdeckt. Die Arretierringe überragen radial den Schlauchabschnitt und sichern dessen axiale Position insbesondere während des Bohrens. Anstelle einer Bohrung, insbesondere einer Querbohrung können in gleichmäßiger Umfangsverteilung mehrere Querbohrungen vorgesehen sein, um ein möglichst gleichförmiges Austreten der Mörtelsuspension zu ermöglichen. Der Schlauchabschnitt kann besonders vorteilhaft aus einem faserverstärkten Gummiwerkstoff oder einem Werkstoff vergleichbarer Elastizität bestehen.

Die Benutzung von Verpreßventilen dieser Art setzt naturgemäß voraus, daß nach einem anfänglichen Verfüllen des erstellten Bohrlochs mit einer Mörtelsuspension unter Verwendung des innerhalb des Bohrlochs befindlichen Injektionsbohrankers die ohnehin vorhandenen Austrittsöffnungen des Bohrkopfes sowie des bohrkopfnahen Bereichs des Ankerstangenabschnitts gesperrt werden können. Dies kann beispielsweise durch Einführen eines Verdrängungskörpers geschehen, durch dessen Einführung in den Längskanal die noch innerhalb desselben im Anschluß an das Verfüllen des Bohrlochs vorhandene Mörtelsuspension über die genannten Austrittsöffnungen verdrängt und in das Gebirge überführt wird. Dieser Verdrängungskörper verbleibt anschließend innerhalb des Längskanals und wird so weit in diesen eingeführt, daß in jedem Fall die Verpreßvertile innenseitig freigelegt sind.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 ist den Austrittsöffnungen der Bohrkrone sowie des bohrkronennahen Bereichs des Ankerstangenabschnitts ein Ventil zugeordnet, welches in den Längskanal eingesetzt ist und nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet ist. In dem, der Bohrsohle benachbarten Bereich befinden sich erfindungsgemäß somit zwei Ventile bzw. Gruppen von Ventilen, nämlich die bereits genannten Verpreßventile einerseits und die, den Austrittsöffnungen unter anderem der Bohrkrone zugeordneten Ventile andererseits, wobei beide Ventile sich hauptsächlich durch ihre Vorspannung unterscheiden, welches zur Folge hat, daß diese Ventile niemals gleichzeitig in Funktion treten. So ist die Vorspannung der Verpreßventile derart bemessen, daß diese erst bei einem, für das nachträgliche Verpressen ausreichenden Druck öffnen, nicht hingegen bei dem Druck, unter dem anfänglich Spülflüssigkeit während des Bohrens steht sowie die anfänglich zwecks Bohrlochverfüllung eingeführte Mörtelsuspension. Die der Bohrkrone bzw. dem Bohrkronenbereich zugeordneten Ventile sind demzufolge derart bemessen, daß diese bei einem solchen Druck bereits öffnen, unter dem die Spülflüssigkeit bzw. die anfänglich eingeführte Mörtelsuspension steht. Wesentlich ist somit, daß die beiden genannten Gruppen von Ventilen stets nacheinander, während unterschiedlicher Arbeitsphasen und damit niemals gleichzeitig öffnen. Wesentlich ist auch, daß beide Ventilarten nach Art von Rückschlagventilen ausgebildet sind, wodurch eine Strömung eines fließfähigen Mediums durch diese Ventile in lediglich einer Richtung, nämlich aus dem Längskanal heraus in den umliegenden Gebirgsraum hinein ermöglicht wird.

Die Elastizität des Werkstoffs des Schlauchabschnitts des Verpreßventils ist dahingehend bemessen, daß während des anfänglichen Verfüllens des Bohrlochs diese Verpreßventile funktionslos bleiben, das heißt im Schließzustand verharren. Erst auf einen erhöhten Zuführungsdruck hin, wobei ein vorheriges Verschließen der Austrittsöffnung des Bohrkopfes und sonstiger, zu Spülzwecken benutzter Austrittsbohrungen beispielsweise mittels eines Verschlußkörpers vorausgesetzt wird, öffnen die Verpreßventile.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 ist für jede Bohrung des Ankerstangenabschnitts bzw. des Rohrelements des Verpreßventils ein Sperrkörper vorgesehen, der durch den Hüllkörper in einer, die Bohrungen dichtend verschließen­ den Position gehalten ist. Der Hüllkörper bildet in diesem Fall eine den Sperrkörper in der Schließposition haltende Rückstellfeder. Der Sperrkörper als solcher kann grundsätzlich eine beliebige Gestalt aufweisen und ist zum Beispiel als Kugel, Kegel, Kegelstumpf usw. ausgebildet. Es ist diese Ausbildung eines Verpreßventils als besonders zuverlässig anzusehen und insbesondere für sehr hohe Drücke geeignet.

Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sind auf unterschiedliche Varianten insoweit gerichtet, als der Sperrkörper als von dem Hüllkörper getrenntes oder mit diesem zusammenhängendes bzw. mit diesem einstückiges Bauteil ausgebildet sein kann.

Die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 sind auf weitere Ausgestaltungen des Sperrkörpers sowie der, mit diesem zusammenwirkenden Bohrung gerichtet. Im Falle der Verwendung einer Armierungseinlage ergibt sich eine hohe Steifigkeit des Sperrkörpers, welche bei sehr hohen Drücken von Vorteil sein kann. Die Bohrung weist eine sich einwärts verjüngende Gestalt auf und es ist der Sperrkörper an diese Gestaltung angepaßt. Auf diese Weise ergibt sich bei Reduzierung des Druckes ein er­ leichtertes Einführen des Sperrkörpers in die Bohrung.

Besonders vorteilhaft kann das Verpreßventil als Zwischenelement zwischen zwei Rohrelementen ausgestaltet sein, wobei beispielsweise die, die Funktion von Arretierringen übernehmenden Rohrzylinder strukturell Ankerstangen entsprechen, so daß ein zentrales Rohrelement, welches beiderseits über die Rohrzylinder hinausragt als Einschraubende zur Anknüpfung an ein Ankerstangenende benutzt werden kann. Es bringt dies den Vorteil mit sich, daß durch das Verpreßventil sich keinerlei aus der Ankerstange herausragende Strukturelemente ergeben, nachdem der genannte Hüllkörper praktisch bündig mit dem Rohrzylinder bzw. Arretierringen ausgebildet ist. Diese vergleichsweise "glatte" Gestaltung der Ankerstangen begünstigt während des Bohrbetriebes das Abströmen einer mit Gesteinspartikeln befrachteten Spülflüssigkeit.

Die Verbindung der Arretierringe mit dem Ankerstangenab­ schnitt kann entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 10 und 11 entweder durch Verschrauben oder durch Verschweißen erfolgen.

Die eingangs geschilderte Aufgabe ist - bezogen auf ein gattungsgemäßes Verfahren durch die Merkmale des Kenn­ zeichnungsteils des Anspruchs 15 gelöst.

Hiernach wird nach einem anfänglichen Einbringen von Mörtelsuspension über den Längskanal des sich in dem Bohrloch befindlichen Injektionsbohrankers dieser Längskanal von der in diesem noch befindlichen Mörtelsuspension befreit, und zwar zumindest so weit, daß die Verpreßventile radial innenseitig freigelegt sind. Erforderlich ist ferner, daß aufgrund der endgültigen Position des Verdrängungskörpers sämtliche der herkömmlichen Austrittsöffnungen in geeigneter Weise verschlossen werden. In der Folge, das heißt frühestens nach einem anfänglichen Abbinden bzw. einer beginnenden Aushärtung des den Ankerstangenabschnitt umgebenden Mörtels wird dieser hydraulisch gesprengt. Dieser Vorgang kann durch Einführung eines flüssigen Mediums wie zum Beispiel Wasser, jedoch auch durch Mörtelsuspension durchgeführt werden. Der während des Spülens bzw. des anfänglichen Mörteleinbringens herrschende Druck innerhalb des Längskanals beträgt weniger als 15 bar, während zum anschließenden Aufsprengen des Mörtels ein Druck von mehr als 15 bar insbesondere 60 bar bis 100 bar benötigt werden. Es ist demzufolge die Elastizität des Schlauchabschnitts der genannten Verpreßventile dahingehend bemessen, da diese erst bei dem erhöhtem Zuführungsdruck öffnen, der zum Aufsprengen des Mörtels benötigt wird, unterhalb dieses Druckes hingegen im Sperrzustand verharren. Nach erfolgter Aufsprengung kann in der Folge Mörtelsuspension in auf diese Weise gebildete Spalte und Risse eingeführt und weiter in das umliegende Gebirge eingebracht werden. Als Folge des Eindringens kommt es entsprechend dem Zusammenhalt des Gebirges zu einem Auflockern desselben, so daß der Durchdringungsbereich von Mörtel und umliegenden Gebirgsschichten aufgeweitet wird. Im Ergebnis bildet sich nach Aushärtung des Mörtels ein aufgespreizter, das umliegende Gebirge tief durchdringender Verankerungsbereich aus, der eine sichere Verankerung für den Gebirgsanker bildet.

Ein Entfernen der in dem Längskanal nach anfänglichem Verfüllen des Bohrlochs verbleibenden Mörtelsuspension kann gemäß den Merkmalen der Ansprüche 16 und 17 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Zunächst einmal kann durch einen, in den Längskanal eingeführten Verdrän­ gungskörper eine Verdrängungswirkung auf die noch flüs­ sige Mörtelsuspension ausgeübt werden und diese über die im Bereich des Bohrkopfes befindlichen Austrittsöffnun­ gen heraus in das umliegende Gebirge verdrängt werden. Dieser Verdrängungskörper verbleibt anschließend in dem Längskanal, und zwar in einer solchen Position, in der sämtliche Austrittsöffnungen des Bohrkopfes bzw. des bohrkopfnahen Bereiches des Ankerstangenabschnitts verschlossen sind. Er übt in Verbindung mit diesen Austrittsöffnungen somit die Funktion eines Ventils aus und ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß sich bei einer Bewegung in Richtung auf das, dem Bohrkopf entfernt gelegene Ende des Injektionsbohrankers hin eine Sperrwirkung mit den Wandungen des Längskanals, somit eine Selbsthemmung ergibt. Es ist die Endposition des Verdrängungskörpers innerhalb des Längskanals ferner derart angelegt, daß die genannten Verpreßventile radial innenseitig freigelegt sind. Zweckmäßigerweise wird zwecks vollständiger Entfernung restlicher, noch inner­ halb des Längskanals befindlicher Mörtelsuspension dieser noch ausgespült. Anstelle der nachträglichen Einführung eines Verdrängungskörpers kann im Bereich der Bohrkrone, und zwar innerhalb des Längskanals auch ein Ventil vorgesehen sein, welches nach Art eines Rück­ schlagventils ausgebildet ist, welches Ventil den zu Spülzwecken dienenden Austrittsöffnungen des Bohrkopfes vorgelagert ist. Dieses, unter Vorspannung stehende Ventil ist derart ausgelegt, daß es bei dem Druck öff­ net, unter dem während des Bohrbetriebs Spülflüssigkeit und während des anfänglichen Bohrlochverfüllens die Mörtelsuspension strömt. Es ist dies ein solcher Druck, bei dem die Verpreßventile im Sperrzustand verharren. Im Fall der Verwendung eines solchen Ventils findet ein Entfernen der nach anfänglichem Bohrlochverfüllen inner­ halb des Längskanals noch verbliebenen Mörtelsuspension ausschließlich durch Spülung statt, wobei dieses Ventil im Schließzustand verharrt, welches einen entsprechend geringen Druck des Spülmediums voraussetzt.

Der Vorgang des mehrfachen hydraulischen Sprengens des erhärteten Mörtels oder sonstigen Mediums kann sinngemäß auch bei Injektionsrohren Anwendung finden, die haupt­ sächlich der Gebirgsverfestigung durch Mörteleinbringung dienen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Injektionsankers;

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Einzelheit II der Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung;

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verdrängungs­ körpers;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispeil eines Verdrängungs­ körpers;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines dem Bohrkopf benach­ barten Bereiches des Injektionsbohrankers;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungs­ form eines dem Bohrkopf benachbarten Bereiches eines Injektionsankers;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der wesentlichen Teile einer bevorzugten Ausführungsform eines Verpreßventils;

Fig. 8 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Verpreßventils;

Fig. 9 eine Darstellung einer Variante eines Details IX der Fig. 7.

Ein Injektionsbohranker 1 bzw. ein sogenannter selbstbohrender Injektionsanker ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus den Anker­ stangenabschnitten 2, 3 und 4 zusammengesetzt. Jeder Ankerstangenabschnitt ist in an sich bekannter Weise außenseitig über seine gesamte Länge mit einem Rundge­ winde überzogen, welches unter anderem der Verbesserung des Formschlusses mit einem, ein Bohrloch ansonsten ausfüllenden Mörtel bzw. einem sonstigen aushärtungsfä­ higen Medium, zum Beispiel Kunstharz, dient.

In Verbindungsmuffen 5, 6 sind die Enden der einander gegenüberliegenden Ankerstangen­ abschnitte eingeschraubt durch welche der Zusammenhalt der Ankerstangenabschnitte gewährleistet ist. Die Verbindungsmuffen sind als rohrartige, mit innen- und außenseitigen gewindeartigen Verformungen ausgebildete Körper ausgestaltet und es ist die Verbin­ dungsmuffe 5 mit mehreren Abstandhaltern 7 in der Gestalt von außenseitig angeschweißten Rundeisen ausgerüstet. Eine plattenartige, durchmessermäßig den Ankerstangenabschnitt 2 deutlich überragende, bohrloch­ sohlenseitig mit Kreuzschneiden bestückte Bohrkrone 8 ist an dem Ankerstangenabschnitt 2 ange­ schweißt.

Eine Verspannmutter 9 ist zum Aufschrauben auf das Ende des Ankerstangenabschnitts 4 sowie zum Zusammenwirken mit einer zeichnerisch nicht dargestellten, an sich bekannten Ankerplatte bestimmt.

Die Ankerstangenabschnitte 2, 3 und 4 sowie die Bohrkro­ ne 8 beinhalten einen zentralen, sich in Richtung der Achse 10 erstreckenden durchgehenden Längskanal, von dem im Bereich des Bohrkopfes weitere durchgehende Querkanä­ le abzweigen können. Grundsätzlich können Querkanäle auch im bohrkopfnahen Bereich des Ankerstangenabschnitts 2 vorgesehen sein. Der genannte Kanal sowie die Querboh­ rungen dienen in an sich bekannter Weise während des Erstellens einer Bohrung der Führung eines Spülmediums sowie nach erstellter Bohrung der Einführung einer Mörtelsuspension, eines Harzes oder eines vergleichbaren aushärtungsfähigen sonstigen, zur Herstellung eines Verbundes zwischen dem Injektionsbohranker 1 einerseits und den umliegenden Bohrlochwandungen andererseits geeigne­ ten Mediums.

Der vordere, die Bohrkrone 8 tragende Ankerstangenab­ schnitt 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei, untereinander gleich beschaffenen Verpreßventilen 11 ausgerüstet. Diese Verpreßventile 11 sind entlang eines Bereiches 12 angebracht, der - ausgehend von der Bohrkrone 8 höchstens 50% der Besamtlänge des Injek­ tionsbohrankers 1 beträgt. Die untereinander gleich beschaffenen Verpreßventile 11 sind derart ausgebildet, daß diese ausgehend von dem Längskanal des Bohrstangen­ abschnitts 2 unter Druck einen Mediendurchtritt in radial auswärtiger Richtung ermöglichen - in umgekehrter Richtung, nämlich radial einwärts gerichtet hingegen als Rückschlagventile wirken.

Zur Erläuterung einer möglichen konstruktiven Ausbildung eines solchen Verpreßventils 11 wird im folgenden auf die Darstellung der Fig. 2 Bezug genommen:

Der Ankerstangenabschnitt 2 ist an der Stelle des Ver­ preßventils 11 mit Arretierringen 15 versehen, die auf den Ankerstangenabschnitt aufgeschoben und unter Belas­ sung eines Abstands 14 mit letzterem verschweißt sind. In Betracht kommt jedoch auch eine Verschraubung.

Innerhalb des Abstands 14 zwischen den Arretierringen 15 befindet sich eine Querbohrung 16, und zwar vorzugsweise im Mittelabschnitt zwischen den Arretierringen 15. Ebenfalls vorzugsweise sind mehrere derartige Querboh­ rungen 16 - in gleichmäßiger Umfangsverteilung - vorge­ sehen. Diese Querbohrungen bilden eine durchgehende Verbindung zu dem genannten Längskanal und es wird ihre Bedeutung und Zweckbestimmung im folgenden noch erläu­ tert werden.

Ein, den Ankerstangenabschnitt 2 dichtend umgebender Schlauchabschnitt 17 aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Gummi erstreckt sich zwischen den Arretierringen 15, durch welche dessen axiale Position gesichert wird. Die Dickenbemes­ sung des Schlauchelements 17, welches zweckmäßigerweise aus einem gewebeverstärkten Gummi besteht, ist derart vorgenommen, daß dieses im wesentlichen bündig zu den Arretierringen 15 verläuft. Das System aus Arretierrin­ gen 15 und Schlauchabschnitt 17 bildet ein Verpreßven­ til, welches nach Art eines Rückschlagventils funktio­ niert, dessen Wirkungsweise im folgenden noch näher erläutert werden wird.

Der in den Zeichnungen dargestellte Injektionsbohranker ist für eine Verwendung in besonders gebrächem, kohä­ sionsarmem Gestein bestimmt und es wird dieser zum Setzen zunächst wie eine Bohrstange benutzt, durch deren Längskanal während des Bohrvorgangs ein geeignetes Spülmedium, zum Beispiel Wasser strömt, welches durch die zen­ trale Spülbohrung der Bohrkrone B sowie gegebenenfalls die in diesem Bereich vorhandenen weiteren Spülbohrungen austritt, in der Folge das durch die Kreuzschneiden der Bohrkrone 8 gelöste Gesteinsmaterial aufnimmt und zwi­ schen der Innenseite des gebildeten Bohrlochs und der Außenseite dar Ankerstangenabschnitte 2, 3, 4 in rück­ wärtiger Richtung auf die Bohrlochmündung hin ausschwemmt. Dabei wird der Fördervorgang durch die sich über die gesamte Länge des Injektionsbohrankers, einschließlich der Verbindungsmuffen 5, 6 erstreckende gewindeartige Verformung unterstützt. Entsprechend der Länge des Bohrloches sowie des Bohrfortschritts werden die Bohr­ stangen unter Verwendung von Verbindungsmuffen 5, 6 sowie weiterer Ankerstangenabschnitte 3, 4 verlängert, bis die endgültige Bohrlochtiefe erreicht ist. In der Folge wird über den genannten Längskanal ein aushärtba­ res Medium, beispielsweise eine Mörtelsuspension einge­ führt, welche ihrerseits über die genannten Spülbohrun­ gen im Bereich des Bohrkopfs austritt und hierbei teil­ weise in das umgebende Gebirge eindringt und teilweise entlang der Außenseite des Injektionsankers in Richtung auf die Bohrlochmündung hin strömt, wobei der hier bestehende Hohlraum verfüllt wird. Während des Spülens sowie des Verfüllens des genannten Hohlraums steht die Spülflüssigkeit bzw. die Mörtelsuspension innerhalb des Längskanals der Ankerstangenabschnitte 2, 3, 4 unter einem Druck von weniger als 15 bar, das heißt unter einem solchen Druck, bei dem die Verpreßventile 11 jedenfalls im Sperrzustand verharren. Nach Abschluß dieser ersten Phase des Ankersetzens wird durch Einfüh­ rung eines im folgenden noch strukturell zu erläuternden Verdrängungskörpers in den zentralen Kanal des Ankers der in diesem verbliebene Rest an Mörtelsuspension verdrängt, indem der genannte Verdrängungskörper in Richtung auf die Bohrkrone B innerhalb des Injektionsan­ kers bewegt wird. Es wird der Verdrängungskörper in jedem Fall bis in einen solchen Bereich des Injektionsbohr­ ankers 1 verschoben, der zwischen der Bohrkrone 8 und dem vordersten Verpreßventil 11 gelegen ist. Wesentlich für die endgültige Position des Verdrängungskörpers ist ferner, daß sämtliche der üblichen Spülbohrungen durch letzteren verschlossen werden, so daß der Längskanal in dieser Arbeitsphase einen abgeschlossenen Raum bildet. Besonders zweckmäßig ist es nach Einführan des Verdrän­ gungskörpers die restliche, in dem Längskanal gegebenen­ falls noch vorhandene Mörtelsuspension durch ein Spülme­ dium auszuschwemmen.

In der Folgezeit, und zwar nach einem ersten Abbinden der Mörtelsuspension, beispielsweise nach wenigstens 6 Stunden, wird über den Längskanal erneut eine Mörtelsuspension unter Druck in den Injektionsbohranker 1 eingeführt, welche nunmehr über die Querbohrungen 16 der Verpreßventile 11 austritt und hierbei den Schlauchabschnitt 17 entspre­ chend elastisch aufweitet. Die austretende Mörtelsuspen­ sion übt auf den, im Bohrloch in diesem Bereich bereits befindlichen Mörtel eine Sprengwirkung aus bzw. dringt in die so gebildeten Spalte derselben ein, so daß als Folge dieses erneuten Mörtelaustretens im Bereich der Verpreßventile der bereits vorhandene Durchdringungsbe­ reich von Mörtel und eventuell gelösten Gebirgsanteilen aufgeweitet bzw. vergrößert wird, eine erhebliche Spreiz­ wirkung auf die Struktur des Gesamtsystems, bestehend aus Mörtel und Gebirgsanker ausgeübt wird und so zur weiteren Sicherung der Position des Injektionsbohrankers 1 in dem Bohrloch beigetragen wird.

Alternativ kann ein Aufsprengen des Mörtels auch mit Spülflüssigkeit, zum Beispiel Wasser durchgeführt werden, so daß erst anschließend eine Mörtelsuspension eingeführt wird.

Insbesondere bei abwärts bzw. schräg nach unten orien­ tierten Bohrlöchern kann nach Verfüllen des Bohrlochs und Einbringen des Verdrängungskörpers sowie nachträgli­ cher Spülung des Längskanals die innerhalb desselben verbleibende Spülflüssigkeit belassen werden, so daß eine anschließende hydraulische Sprengung des, den Injektionsbohranker innerhalb des Bohrlochs umgebenden Mörtels mittels Mörtelsuspension unter Zwischenanordnung der innerhalb des Längskanals befindlichen Flüssigkeits­ säule bestehend aus Spülflüssigkeit vorgenommen werden kann.

Ist der Aufweitungsvorgang im obigen Sinne beendet bzw. wird der Zuführdruck der Mörtelsuspension innerhalb des Injektionsankers 1 reduziert, wird durch die Elastizität der Schlauchabschnitte 17 ein Rückströmen von Mörtel in den Injektionsbohranker 1 verhindert, so daß die Ver­ preßventile insoweit als Rückschlagventile fungieren.

Der oben dargestellte Aufweitungsvorgang kann im Be­ darfsfall mehrfach wiederholt werden. Ob der Aufwei­ tungsvorgang zu wiederholen ist, hängt von dem Ergebnis der nach bekannten Verfahren vorgenommenen Messung der Fähigkeit des Gebirgsankers zur Aufnahme von Zugkräften ab. Zu diesem Zweck wird nach einem ersten Aufweitungs­ vorgang, und zwar unmittelbar im Anschluß an das Schlie­ ßen der Verpreßventile 11 die restliche, in dem Längs­ kanal noch befindliche Mörtelsuspension ausgespült. Dies kann beispielsweise mittels eines Schlauches durchge­ führt werden, der in den Längskanal eingeführt wird, dessen Spülflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, die Mörtelsuspen­ sion aufnimmt und ausschwemmt. Es wird auf diese Weise der Längskanal bis zu dem genannten Verdrängungskörper, das heißt einschließlich der Verpreßventile 11 freigelegt. Anschließend, nach einem zumindest anfänglichen Abbinden der Mörtelsuspension, wird der oben bereits dargelegte Schritt des Aufweitens wiederholt, das heißt es wird der, den Ankerstangenabschnitt umgebende Mörtel hydraulisch gesprengt, um anschließend weitere Mörtel­ suspension in das Bohrloch einzubringen.

Es können die Verpreßventile 11 auch dazu benutzt wer­ den, um gleichermaßen während des ersten Einbringens von Mörtelsuspension als Austrittsöffnungen für diese zur Verfügung zu stehen.

Um eine besonders zuverlässige Dichtwirkung des Verpreß­ ventils 11 zu erreichen, kann dieses derart ausgestaltet sein, daß der Schlauchabschnitt 17 einen, aus einem relativ weichen vorzugsweise gummiartigen Werkstoff ausgebildeten Innenschlauch umgibt, der zum dichtenden Zusammenwirken mit dem Außengewinde des Ankerstangenab­ schnitts 2 geeignet ist und durch den äußeren Schlauch­ abschnitt 17 eine radiale Stützwirkung erfährt. Alterna­ tiv zur Anordnung eines Innenschlauches kann das, mit dem Schlauchabschnitt 17 zusammenwirkende Außengewinde durch Auftragen einer geeigneten Masse auch geglättet werden, wobei ein Aufvulkanisieren eines Gummiwerkstoffs grundsätzlich in Betracht kommt. Ein vergleichbarer Effekt wird erreicht, wenn an den Stellen des Ankerstan­ genabschnitts 2, die der Anbringung von Verpreßventilen 11 dienen, ein glatter Wandungsverlauf, somit ohne gewindeartige Verformung ansteht.

Das insoweit erfindungsgemäße Verfahren wie der zu dessen Ausführung dienende Injektionsbohranker führen somit im Ergebnis aufgrund der auf die Bohrlochwandungen ausgeübten Spreizwirkung zu einem besonders gesicherten Sitz des Ankers, gerade bei kohäsionsarmem Gebirge.

Die Fig. 3 und 4 zeigen lediglich beispielhaft mögliche Ausführungsformen eines zur Verwendung bei dem Injek­ tionsanker bestimmten Verdrängungskörpers. So zeigt die Fig. 3 einen im wesentlichen kugelförmigen Verdrängungs­ körper 18, der aus einem metallischen Kern 19 besteht, der seinerseits von einer Hülle 20 aus einem elastischen Werkstoff umgeben ist. Der Verdrängungskörper ist derart bemessen, daß eine Verschiebung desselben innerhalb des Zentralkanals nur unter elastischer Verformung der Hülle 20 möglich ist, wodurch ein erheblicher Reibschluß mit den Innenwandungen der Ankerstangenabschnitte entsteht. Eine die Hülle 20 durchdringende Bohrung 21 dient dem erleichterten Verschieben des Verdrängungskörpers 18 mittels eines Stabes, der unmittelbar auf den metalli­ schen Kern 19 einwirkt.

Fig. 4 zeigt einen Verdrängungskörper 22, der einen metallischen, zylindrischen Kern 23 und eine diesen konisch umgebende, rotationssymmetrische Hülle 24 auf­ weist, welch letztere wiederum aus einem elastisch verformbaren Kunststoff besteht. Hinsichtlich der Abmes­ sungen gilt gleiches wie bei Fig. 3.

Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen des Verdrängungs­ körpers vorstellbar, insbesondere kann dieser auch außenseitig mit Borsten, Rippen oder dergleichen ausge­ rüstet sein, welche insbesondere in rückwärtiger Rich­ tung in Verbindung mit der Innenseite des Längskanals eine Sperrwirkung entwickeln. Anstelle der Werkstoffpaa­ rung Metall-Kunststoff kommt auch eine Werkstoffpaarung Hartkunststoff-Weichkunststoff in Betracht.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des, dem Bohr­ kopf 8 benachbarten Bereiches. Hierin ist ein vergleichbar kurzes Teil eines Ankerstangenabschnitts 25 mit der plattenartigen, mit zeichnerisch nicht näher dargestellten Kreuzschneiden bestückten Bohrkrone 8 verscheißt. Der Ankerstangenabschnitt 25 ist seinerseits in eine Verbindungsmuffe 26 einge­ schraubt und zusätzlich mit dieser verschweißt. Eine zentrale Spülbohrung 28 des Bohrkopfes 8 verläuft in Richtung der Achse 10.

Die Verschraubung der Verbindungsmuffe 26 mit dem Anker­ stangenabschnitt 25 erfolgt derart, daß über radial orientierte Spülbohrungen 27 ein ungehinderter Austritt eines Spülmediums oder auch einer Mörtelsuspension möglich ist. Die Verbindungsmuffe 26 dient im übrigen in an sich bekannter Weise der innenseitigen Verschraubung mit weiteren Ankerstangenabschnitten.

Erfindungsgemäß ist ein im Sinne obiger Ausführungen zu verwendender Verdrängungskörper derart dimensioniert, daß er in den Querschnitt 29 des Ankerstangenabschnitts 25 derart einführbar ist, daß sämtliche Spülbohrungen 27, 28 verschlossen werden.

Es ist die gezeigte Ausbildungsform des der Bohrkrone 8 benachbarten Bereiches auch unter bohr- bzw. strömungs­ technischen Gesichtspunkten sehr vorteilhaft, da sich unmittelbar hinter der Bohrkrone 8 eine relativ große Hinterschneidung 30 ergibt, durch welche ein Abführen des während des Bohrvorgangs gelösten Gesteinsmaterials begünstigt wird.

In Abweichung von obigen Ausführungen ist es für die Funktion der Verdrängungskörper 18, 22 jedoch auch ausreichend, wenn diese reibschlüssig in einem Bereich 31 der Verbindungsmuffe 26 festlegbar sind, der - in Richtung des durch den Pfeil 32 charakterisierten Flus­ ses eines Spülmediums sämtlichen Spülbohrungen 27, 28 vorgelagert ist, da grundsätzlich insbesondere die als Radialbohrungen ausgebildeten Spülbohrungen 27 in einem bohrkopfnahen Bereich, und damit auch in der Verbin­ dungsmuffe 26 vorgesehen sein können. Wesentlich ist in diesem Fall lediglich, daß durch das Einführen des Verdrängungskörpers insoweit eine Ventilfunktion ausüb­ bar ist, als durch diesen sämtliche der genannten Spül­ bohrungen verschließbar sind.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform des bohrkopf­ nahen Bereichs des Injektionsbohrankers ist dahingehend abgewandelt, daß die Funktion des Verdrängungskörpers 18, 22 nunmehr durch einen fest eingebauten, die Funktion des Rückschlagventils erfüllenden Ventils 33 ersetzt ist. Es ist dieses Ventil - wie im folgenden noch näher darge­ legt wird - derart ausgelegt, daß ein Fluß in Richtung des Pfeiles 32 ermöglicht wird, in Gegenrichtung zu dem Pfeil 32 hingegen gesperrt wird. Soweit ein Ventil zur Erfüllung dieser Funktionen geeignet ist, kann grund­ sätzlich jedes, wenn auch konstruktiv anders ausgebilde­ te Ventil hier eingesetzt werden.

Das Ventil 33 besteht aus einem Ventilkörper 34, der seinerseits aus einem, zur weitestgehend dichtenden Verschraubung mit der Innenseite der Verbindungsmuffe 26 bestimmten Kopfteil 35 einerseits und einem einstückig mit dem Kopfteil 35 ausgebildeten außenseitig glatten Ansatzteil 36 andererseits besteht. Das Ansatzteil 36 weist einen bedeutend geringeren Radius als das Kopfteil 35 auf, so daß sich - um das Ansatzteil 36 herum - ein Ringraum 37 ergibt.

Der Ventilkörper 34 weist eine Zentrale, sich koaxial zu der Achse 10 erstreckende Bohrung 38 auf, die an ihrem, der Bohrkrone 8 zugekehrten stirnseitigen Ende ver­ schlossen ist.

Ein, aus einem elastischen Werkstoff, bei­ spielsweise einem gummielastischen Werkstoff ausgebilde­ ter Schlauchabschnitt 39 umgibt das rotationssym­ metrisch ausgebildete Ansatzteil 36 dichtend und verschließt im entspannten Zustand Querbohrungen 40 desselben, die in die Bohrung 38 einmünden.

Wesentlich ist, daß der Schlauchabschnitt 39 durch seine Dickenbemessung und/oder eine zweckmäßige Werkstoffwahl derart ausgelegt ist, daß seine Elastizität wesentlich größer ist, als diejenige des Schlauchabschnittes 17, so daß demzufolge das Ventil 33 eine Strömung in Richtung des Pfeiles 32 bei Drücken ermöglicht, bei denen die Verpreßventile 11 im Schließzustand verbleiben.

Es handelt sich hierbei - wie eingangs bereits erwähnt - um Drücke von beispielsweise weniger als 15 bar.

Der Gebrauch eines im Sinne von Fig. 6 ausgerüsteten Injektionsbohrankers gestaltet sich wie folgt:
Es wird zunächst in an sich bekannter Weise über ein in Richtung des Pfeiles 32 strömendes Spülmedium der Injek­ tionsanker als Bohrstange gebraucht, wobei das Spülme­ dium über das Ventil 33 strömt und über die Spülbohrun­ gen 27, 28 austritt. Nach Erstellen des Bohrlochs wird in an sich bekannter Weise in Richtung des Pfeiles 32 eine Mörtelsuspension oder ein sonstiges aushärtungsfä­ higes Medium geführt, welches entsprechend seinem Druck ebenfalls ausschließlich über das Ventil 33 und nicht über die Verpreßventile 11 strömt, das heißt im Bereich der Spülbohrungen 27, 28 austritt und - von der Bohrlochsoh­ le aus beginnend - das gesamte Bohrloch verfüllt.

Anschließend wird - mittels geringerem Druck - die innerhalb des Injektionsbohrankers verbliebene Mörtel­ suspension ausgespült, wobei nunmehr aufgrund der die Außenseite des Schlauchabschnittes 39 beaufschlagenden Mörtelsuspension das Ventil 33 einen weiteren Fluß in Richtung des Pfeiles 32 unterbindet, wohingegen der Innenraum des Injektionsbohrankers bis zu dem Ventil 33 ausgespült ist. Es ist im übrigen dieser Spüldruck so bemessen, daß das Ventil 33 in keinem Fall öffnet. Insbesondere bei nach unten bzw. schräg nach unten verlaufenden Bohrlöchern kann die, den Injektionsbohran­ ker ausfüllende Spülflüssigkeit in diesem verbleiben, wobei nach erfolgtem Aushärten des Mörtels diese Flüs­ sigkeit als hydraulisches Mittel zum Aufsprengen des den Bohranker umgebenden Mörtels mittels der Verpreßventile 11 benutzt werden kann. Es wird somit die innerhalb des Bohrankers verbliebene Flüsssigkeitssäule durch sich an diese anschließenden Mörtel zum Aufsprengen benutzt, wobei der Mörtel schließlich über die Verpreßventile 11 austritt und die oben bereits geschilderte Wirkung entwickelt.

Es kann diese Ausführungsform naturgemäß auch derart benutzt werden, daß nach erfolgtem Ausspülen des Injek­ tionsbohrankers ein Aufsprengen des Mörtels unmittelbar mittels einer Mörtelsuspension durchgeführt wird.

Man erkennt anhand obiger Ausführungen, daß der erfin­ dungsgemäße Injektionsbohranker im wesentlichen durch zwei Ventile bzw. Ventilgruppen gekennzeichnet ist, nämlich ein, dem Bohrkopf zugeordnetes erstes Ventil 33, welches dem Spülen sowie dem anfänglichen Verfüllen des Bohrlochs dient und welches bei einem vergleichsweise geringen Druck bereits öffnet, das heißt eine Strömung in Richtung des Pfeiles 32 ermöglicht. Dieses erste Ventil ist jedoch nach dem Verfüllen und Aushärten der Mörtel­ suspension funktionslos und wirkt in der Folge als Sperrkörper, der jeden weiteren Fluß über die genannten Spülbohrungen unterbindet. Es wirkt ferner während des Flusses von Spülmedium und anfänglicher Mörtelsuspension als Rückschlagventil, das heißt es unterbindet ein Rückströ­ men in Gegenrichtung zu dem Pfeil 32. Das genannte zweite Ventil bzw. die hier eingesetzte Gruppe von Ventilen sind die Verpreßventile, die - in Richtung des Pfeiles 32 gesehen - dem ersten Ventil vorgelagert sind und der Steuerung des Flusses über radiale Bohrungen bzw. Querbohrungen 16 dienen. Von diesen Verpreßventilen können naturgemäß mehrere vorgesehen sein und es sind auch diese Verpreßventile nach Art von Rückschlagventi­ len ausgebildet, deren Wesensmerkmal jedoch darin be­ steht, daß sie in Abkehr von dem erstgenannten Ventil erst bei einem wesentlich höheren, innerhalb des Injek­ tionsbohrankers anstehenden Druck öffnen, welcher größer als 15 bar, beispielsweise zwischen 50 bar und 100 bar beträgt. Diese Verpreßventile sind - wie oben bereits ausgeführt - während des Spülens sowie dem anfänglichen Verfüllen des Bohrlochs aufgrund ihres hohen Öffnungs­ druckes völlig funktionslos, das heißt sie befinden sich während dieser Phase im Schließzustand. Man erkennt aus diesen Ausführungen ferner, daß beide Ventile bzw. Ventilgruppen in Stömungsrichtung gesehen - als unter Federvorspannung stehende Ventile betrachtet werden können, deren Vorspannung unterschiedlich hoch bemessen ist. Es können demzufolge auch beliebige konstruktive Abwandlungen von Ventilen hier eingesetzt werden, die funktionell den dargestellten, unter Vorspannung stehen­ den Ventilen entsprechen.

In Fig. 7 besteht eine Variante eines Verpreßventils 41 aus einem mit Außengewinde versehenen Rohrelement 42 und einem, dieses koaxial umgebenden schlauchartigen Hüllkörper 43. Das Rohrelement 42 kann unmittelbar ein Teil einer Ankerstange sein - es kann sich jedoch auch um ein, zum Einbau zwischen zwei Ankerstangenabschnitte bestimmtes und ausgestalte­ tes Zwischenelement handeln. Der Hüllkörper besteht aus einem elastischen, vorzugsweise gummielastischen Werk­ stoff, der wiederum im Bedarfsfall eine Gewebeverstärkung aufweisen kann.

In eine, sich radial einwärts konisch verjüngende Bohrung 44 des Rohrelements ist - durch den Hüllkörper 43 gehalten - ein kugelartiger Sperrkörper 45 eingesetzt. Man erkennt, daß der Sperrkörper 45 in Verbindung mit dem, diesen elastisch in die Bohrung 44 von der Außenseite des Rohrelements 42 her elastisch einpressenden Hüllkörper 43 ein federbelastetes Rück­ schlagventil bildet. Es ist die Federcharakteristik dieses Verpreßventils 41 durch eine entsprechende Bemes­ sung bzw. Auslegung des Hüllkörpers 43 dahingehend ausgelegt, daß der Sperrkörper 45 entgegen der elastischen Rückstellkraft des Hüllkörpers 43 erst bei einem erhöh­ ten Druck in radial auswärtiger Richtung aus der Bohrung 44 verdrängt wird und ein Abströmen in den Außenraum ermöglicht, der zum nachträglichen Aufsprengen eines anfänglich erhärteten, die Ankerstange außenseitig umgebenden Mörtelkörpers erforderlich ist und im übrigen funktionslos bleibt, das heißt im Schließzustand verharrt.

Der Sperrkörper 45 kann aus Metall, zum Beispiel Stahl bestehen. Er kann jedoch auch aus einem geeigneten Kunststoff ausgebildet sein. Auch ist die Kugelform des Sperrkörpers nicht zwingend und es kann in gleicher Weise auch ein konisch ausgebildeter Körper zu diesem Zweck Verwendung finden.

Zur axialen Sicherung des Hüllkörpers 43 können wiederum in Fig. 7 zeichnerisch nicht dargestellte Arretierringe vorgesehen sein, die auf die Außenseite des Rohrelements 42 aufgeschraubt sind und sich außenseitig im wesentli­ chen bündig zu dem Hüllkörper 43 erstrecken. Auch kann die endgültige Montageposition dieser Arretierringe durch Verschweißung mit dem Rohrelement 42 gesichert sein.

Das im obigen Sinne komplettierte Verpreßventil 41 kann im übrigen in gleicher Weise wie das in Fig. 2 beschrie­ bene Verpreßventil Verwendung finden.

Die in Fig. 8 gezeigte Variante eines Verpreßventils 46 ist wiederum durch ein zentrales Rohrelement 47 gekenn­ zeichnet, welches in gleicher Weise wie das Rohrelement 42 gemäß Fig. 7 ausgebildet ist. In Abweichung von dem Rohrelement 42 ist jedoch das Rohrelement 47 durch vier, entlang einer Mantellinie angeordnete Bohrungen 48 gleicher Größe charakterisiert, welche Bohrungen wiederum eine sich radial einwärts verjüngende Ausgestaltung haben. In gleicher Weise wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Bohrung 48 ein zeichnerisch nicht dargestellter Sperrkörper zugeordnet, der durch einen Hüllkörper 50 elastisch in der Bohrung gehalten ist. Alternativ können die Bohrungen 48 auch in unter­ schiedlichen Umfangswinkelpositionen zueinander angeord­ net werden. Es sollten die Bohrungen 48 jedoch mit Rücksicht auf die Festigkeit des Rohrelements 42 nicht in einer gemeinsamen Querschnittsebene angeordnet sein.

Rohrzylinder 51, 52 sind innen- und außenseitig mit Gewinde versehen, auf das Rohrlement beiderseits des Hüllkörpers 50 aufgeschraubt und übernehmen insoweit die Funktion von Arretierringen. Im Bedarfsfall können die Rohrzylinder 51, 52 in der endgül­ tigen Verschraubungsposition durch Verschweißung mit dem Rohrelement 47 gesichert werden.

Das Rohrelement 47 kann hierbei ein Teil einer Ankerstan­ ge sein - es kann das Verpreßventil 46 in der in Fig. 8 gezeigten Ausführung prinzipiell jedoch auch als Zwischen­ element zwischen zwei Ankerstangenenden betrachtet werden.

Ist das Rohrelement 47 als Teil der Ankerstange anzuse­ hen, kann dieses unter Verwendung einer üblichen Kupplungs­ muffe mit einem anderen Ankerstangenende verbunden werden.

Es können jedoch auch die beiden, aus den Rohrzylindern 51, 52 herausragenden Enden des Rohrlements 47 als Einschraubenden betrachtet werden, die in ein gegenüber­ liegendes Ankerstangenende eingeschraubt werden, welches radiale Abmessungen und ein Außengewinde aufweist, die den Rohrzylindern 51, 52 entsprechen. In diesem Fall können die Rohrzylinder 51, 52 als Teil einer Ankerstan­ ge angesehen werden und es ergibt sich in diesem Fall eine Ankerstange, die im Bereich des Verpreßventils keinerlei außenseitig auftragende Strukturelemente aufweist.

Fig. 9 zeigt einen Hüllkörper 53, der einstückig mit einem Sperrkörper 54 ausgebildet ist, der eine in etwa konische Gestalt aufweist.

Der Sperrkörper 54 ragt wiederum in eine Bohrung 55 eines den Rohrelementen 42, 47 entsprechenden Rohrelements 56 hinein und wird in dieser Position elastisch unter Vorspannung stehend gehalten. Auch bei dieser Variante der Ausbildung des Sperrkörpers können mehrere solcher Sperrkörper in einer, beispielsweise der Fig. 8 entspre­ chenden Konfiguration vorgesehen sein.

Der Hüllkörper 53 besteht wiederum aus einem elastischen, gegebenenfalls durch Gewebeeinlagen verstärkten Kunst­ stoff, beispielsweise einem gummiartigen Kunststoff und ist in seiner Dicke mit Hinblick auf die oben geschilder­ te Funktion eines Verpreßventils hin ausgestaltet.

Der Sperrkörper 54 ist in seiner Konizität in etwa an diejenige der Bohrung 55 angepaßt, kann jedoch auch eine halbkugelartige Gestalt aufweisen.

Der Sperrkörper 54 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 aus dem gleichen Werkstoff wie der Hüllkörper 53 ausgebildet. Zur Erhöhung der Steifigkeit des ersteren kann ein Armierungskörper in den elastischen Werkstoff eingebunden werden, beispielsweise in der Form einer Kugel oder auch Halbkugel.

Ein im Sinne der Fig. 7 bis 9 ausgebildetes Verpreßven­ til ist insbesondere für hohe Drücke geeignet, insbeson­ dere wenn mehrere Verpreßvorgänge nacheinander durchge­ führt werden sollen.

Claims (23)

1. Injektionsrohr bestehend aus wenigstens einem, mit einer durchgehenden Profilierung versehenen Rohrab­ schnitt, durch den hindurch sich ein zentraler Längskanal erstreckt,

• - wobei der Längskanal in einer Bohrkrone (8) fortgeführt ist und in wenigstens eine Austrittsöffnung einmündet,
• - wobei der Rohrabschnitt ein Ankerstangenabschnitt (2) eines Injektionsbohrankers ist,
• - wobei der Rohrabschnitt mit wenigstens einem, einen Medienaustritt aus dem Längskanal sowie dem Rohrabschnitt in radialer Richtung ermöglichenden, eine Rückströmung in den Rohrabschnitt oder den Längskanal hingegen sperrenden Verpreßventil (11, 41, 46) versehen ist,
• - wobei jedes Verpreßventil (11, 41, 46) aus wenigstens einer Bohrung (44, 48, 55, 17) des Rohrabschnitts besteht, welche außenseitig von einem Hüllkörper (43, 50, 53) dichtend umgeben ist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß das wenigstens eine Verpreßventil (11, 41, 46) in einem, der Bohrkrone (8) benachbarten Bereich (12) angeordnet ist, wobei sich dieser Bereich ausgehend von der Bohrkrone (8) über eine Länge von höchstens 50% der Gesamtlänge des Injektionsbohrankers (1) erstreckt
• - daß das wenigstens eine Verpreßventil (11, 41, 46) zum Einbringen des aushärtungsfähigen Mediums in das Bohrloch zur Erweiterung des von dem Medium durchdrungenen Gebirgsbereichs bestimmt und ausgestaltet ist und
• - daß axial beiseitig des Hüllkörpers (43, 50, 53) des Verpreßventils (11, 41, 46) zur axialen Positionssicherung koaxiale Arretierringe (15) oder Rohrzylinder (51, 52) vorgesehen sind.

2. Injektionsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Profilierung des Ankerstangenabschnitts (2) als Gewinde ausgebildet ist.

3. Injektionsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der/den Austrittsöffnung/Austrittsöffnungen der Bohrkrone (8) und des bohrkronennahen Bereichs des Ankerstangenabschnitts (2) wenigstens ein Ventil (33) zugeordnet ist, welches nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet ist, eine Strömung aus dem Längskanal heraus ermöglicht, eine Rückströmung in den Längskanal hingegen sperrt und
• - daß das wenigstens eine Verpreßventil (11, 41, 46) einerseits und das wenigstens eine Ventil (33) andererseits - in Strömungsrichtung gesehen - als unter Vorspannung stehende Ventile ausgebildet sind, und zwar mit der Maßgabe, daß das Verpreßventil (11, 41, 46) bei höheren Drücken als das Ventil (33) öffnet.

4. Injektionsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das der Bohrkrone (8) abgekehrte Ende des Ankerstangenabschnitts (2) in an sich bekannter Weise zum Anschrauben weiterer Ankerstangenabschnitte (3, 4) bestimmt ist und
• - daß mehrere Verpreßventile (11, 41, 46) in dem, der Bohrkrone (8) benachbarten Bereich (12) vorgesehen sind.

5. Injektionsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bohrung (44, 48, 55) ein Sperrkörper (45, 54) angeordnet ist, der diese dichtend verschließt und durch den Hüllkörper (43, 50, 53) in dieser Schließposition gehalten ist.

6. Injektionsrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sperrkörper (45) als getrenntes Teil ausgebildet ist und aus Metall oder aus Kunststoff besteht.

7. Injektionsrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sperrkörper (54) als mit dem Hüllkörper (53) zusammenhängendes Teil ausgebildet ist.

8. Injektionsrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sperrkörper (54) als mit dem Hüllkörper (53) werkstofflich homogenes Teil ausgebildet ist.

9. Injektionsrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenzeichnet,

• - daß der Sperrkörper (54) mit dem Hüllkörper werkstofflich homogen ist, jedoch als mit Armierungseinlagen versehenes Teil ausgebildet ist und
• - daß die Armierungslage die Gestalt einer Kugel, Halbkugel, eines Kegels oder eines Kegelstumpfes aufweist.

10. Injektionsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierringe (15) und die mit diesen in Verbindung stehenden Teile des jeweiligen Ankerstangenabschnitts (2, 3, 4) untereinan­ der in unlösbarer Verbindung stehen.

11. Injektionsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierringe (15) mit den entsprechenden Abschnitten des Ankerstangenabschnitts (2, 3, 4) verschraubt sind.

12. Injektionsrohr nach einem der Ansprü­ che 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine glattwandige Ausgestaltung des mit dem Hüllkörper (43, 50, 53) zusammenwirkenden Bereichs des Ankerstangenabschnitts (2).

13. Injektionsrohr nach einem der Ansprü­ che 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen, aus weichem gummiartigen Werkstoff bestehenden, innerhalb des als Schlauchabschnitt (17) ausgebildeten Hüllkörpers angeordneten weiteren Schlauchabschnitt, der zum dichtenden Anliegen auf dem Außengewinde des Ankerstangenabschnitts (2) bestimmt ist.

14. Injektionsrohr nach einem der Ansprü­ che 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Ventil (33) aus einem, innerhalb des Längskanals - in Richtung der Strömung eines Spülmediums gesehen - vor den Austrittsöffnungen angeordneten Ventilkörper (34) besteht,
• - daß der Ventilkörper (34) aus einem zur Befestigung an der Innenseite des Ankerstangenabschnitts (2) bestimmten Kopfteil (35) und einem, von einem Schlauchabschnitt (39) aus einem elastischen Werkstoff dichtend umgebenen, einstückig mit dem Kopfteil (35) ausgebildeten Ansatzteil (36) besteht,
• - daß der Ventilkörper (34) eine Längsbohrung aufweist, die mit Querbohrungen (40) zusammenwirkt, die durch den Schlauchabschnitt (39) gesperrt werden,
• - daß die Längsbohrung nur an einer Stirnseite offen ausgebildet ist,
• - daß das Kopfteil (35) in den Ankerstangenabschnitt (2) eingeschraubt ist,
• - daß der Ventilkörper (34) rotationssymmetrisch ausgebildet ist,
• - daß sich die Längsbohrung in Richtung der Achse (10) erstreckt und
• - daß das Ansatzteil (36) radial derart bemessen ist, daß sich ein außenseitig durch die Innenseite des Ankerstangenabschnitts (2) begrenzter Ringraum ergibt.

15. Verfahren zum Setzen eines Gebirgsankers unter Ver­ wendung eines Injektionsrohres nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei in einem ersten Schritt eine Bohrung unter Einsatz eines geeigneten Spülmediums erstellt wird und in einem zweiten Schritt über den Längskanal des Injektionsbohrankers (1) sowie dessen Austrittsbohrungen hindurch ein aushärtbares Medium, in das Bohrloch eingeführt wird, welche den Ringraum zwischen der Innenseite des Bohrlochs einerseits und der Außenseite des Ankerstangenabschnitts (2, 3, 4) andererseits ausfüllt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einem dritten Schritt nach Verfüllen des Ringraumes das innerhalb des Längskanals verbliebene aushärtbare Medium entfernt wird, wobei das/die Verpreßventile (11, 41, 46) freigelegt wird/werden und
• - daß in einem vierten Schritt auf hydraulischem Wege über das wenigstens eine Verpreßventil (11, 41, 46) eine Sprengwirkung auf das, den Ankerstangenabschnitt (2) umgebenden ausgehärtete Medium ausgeübt wird und eine Mörtelsuspension in vorhandene Spalte oder Risse eingepreßt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Entfernung des aushärtbaren Mediums aus dem Längskanal mit einem Verdrängungskörper (18, 22) durchgeführt wird, mittels welchem das aushärtbare Medium über die Austrittsöffnungen der Bohrkrone (8) sowie des bohrkronennahen Bereiches des Ankerstangenabschnitts (2) verdrängt wird und
• - daß nach Ausführung des dritten Schrittes der Verdrängungskörper innerhalb der Längsbohrung verbleibt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des aushärtbaren Mediums aus dem Längskanal bei Verwendung eines Ventils (33) durch Ausspülen mittels einer geeigneten Spülflüssigkeit durchgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Einführung des Verdrängungs­ körpers (18, 22) der Längskanal mittels einer geeigne­ ten Spülflüssigkeit ausgespült wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen des vierten Schrittes durch Einführen von Mörtelsuspension eine Sprengwir­ kung auf das, den Ankerstangenabschnitt (2, 3, 4) umgebende Medium ausgeübt wird und die Mörtelsuspen­ sion anschließend in vorhandene Spalte oder Risse eingepreßt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen des vierten Schrittes durch Einführen einer Spülflüssigkeit eine Sprengwirkung auf das, den Ankerstangenabschnitt (2, 3, 4) umgebende Medium ausgeübt wird, anschließend eine Mörtelsuspension eingeführt und in vorhandene Spalte oder Risse eingepreßt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet,

• - daß bei abwärts gerichteten Bohrlöchern die Spülflüssigkeit nach Vollendung des Ausspülens des Längskanals innerhalb desselben verbleibt und
• - daß das Einführen von Mörtelsuspension im Rahmen des vierten Schrittes unter Zwischenanordnung der vorhandenen Flüssigkeitssäule, bestehend aus Spülflüssigkeit erfolgt, über welche eine Sprengwirkung ausgeübt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den vierten Schritt die innerhalb des Längskanals verbliebene Mörtelsuspension in einem fünften Schritt ausgespült wird und der genannte vierte Schritt wiederholt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die fünften und vierten Schritte wenigstens einmal wiederholt werden.