NO333300B1

NO333300B1 - Device by rock drill

Info

Publication number: NO333300B1
Application number: NO20082641A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom; Sigurd Kjell Haughom
Original assignee: Norwegian Hard Rock Drilling As
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-04-29
Also published as: EP2350420A4; EP2350420A1; WO2009148322A1; NO20082641L; EP2350420B1

Abstract

Anordning ved bergboremaskin (1) for boring av borehull (2) i berg hvor bergboremaskinen (1) omfatter et boreparti (4) og et strengparti (6) som ved hjelp av skjøtbare rør (20) er koplet til en støtteanordning på utsiden av borehullet (2), og hvor strengpartiet (6) er forsynt med et anker (8) som omfatter minst én mot borehullet (2) forspennbar og relativt strengpartiet (6) aksialforskyvbar støttesko (30).Device at rock drilling machine (1) for drilling boreholes (2) in rock, the rock drilling machine (1) comprising a drilling portion (4) and a string portion (6) which by means of spliceable pipes (20) are connected to a support device on the outside of the borehole. (2), and wherein the string portion (6) is provided with an anchor (8) comprising at least one support shoe (30) which can be prestressed towards the borehole (2) and axially displaceable relative to the string portion (6).

Description

ANORDNING VED BERGBOREMASKIN (STEGMATING) DEVICE FOR ROCK DRILLING MACHINE (STEGMATING)

Denne oppfinnelse vedrører en bergboremaskin. Nærmere bestemt dreier det seg om en bergboremaskin for boring av borehull i berg hvor bergboremaskinen omfatter et boreparti og et strengparti som ved hjelp av skjøtbare rør er koplet til en støtteanord-ning på utsiden av borehullet, og hvor strengpartiet er forsynt med et anker som omfatter minst én mot borehullet forspennbar og relativt strengpartiet aksialforskyvbar støttesko, idet støtteskoen er hydraulisk forskyvbar mellom en inntrukket ikke-aktiv posisjon og en utskjøvet aktiv posisjon. This invention relates to a rock drilling machine. More specifically, it concerns a rock drilling machine for drilling boreholes in rock, where the rock drilling machine comprises a drilling part and a string part which, by means of jointable pipes, is connected to a support device on the outside of the borehole, and where the string part is provided with an anchor which comprises at least one support shoe that can be biased towards the borehole and axially displaceable relative to the string section, the support shoe being hydraulically displaceable between a retracted non-active position and an extended active position.

Under boring i berg er et boreparti koplet til en borestreng som forløper gjennom et borehull og til en støtteanordning på utsiden av borehullet. For å oppnå en avvirkning er det nødvendig å forskyve borestrengen innover i borehullet med en betydelig kraft. During drilling in rock, a drill part is connected to a drill string that runs through a borehole and to a support device on the outside of the borehole. To achieve a cut-off, it is necessary to move the drill string into the borehole with a significant force.

Med støtteanordning menes i denne sammenheng et utstyr som er anbrakt ved bore-hullets åpning og som er innrettet til i det minste å kunne forskyve et strengparti i borehullet eller å dreie stengpartiet om sin senterakse, eller å være forsynt med utstyr for styring og energitilførsel til borepartiet og strengpartiet. By support device in this context is meant a device that is placed at the opening of the borehole and which is arranged to be able to at least displace a string part in the borehole or to turn the rod part about its central axis, or to be equipped with equipment for control and energy supply to the drilling part and the string part.

Den aksiale forskyvingskraften må kunne overvinne kraften som trengs for å forskyve selve strengpartiet og borepartiet i borehullet og dessuten påføre borepartiet sin borekrone tilstrekkelig aksialkraft til at avvirkning av masse skal kunne finne sted. The axial displacement force must be able to overcome the force needed to displace the string part itself and the drill part in the borehole and also apply sufficient axial force to the drill bit of the drill part so that removal of mass can take place.

Ved boring fra et lavere parti og for eksempel til bunnen av et høyere beliggende re-servoar hvor i det minst en del av borehullet kan innta en tilnærmet vertikal retning, kan en betydelig andel av borepartiet og strengpartiet sine vekter overføres til støtte-anordningen. When drilling from a lower part and, for example, to the bottom of a higher-lying reservoir where at least part of the borehole can assume an approximately vertical direction, a significant proportion of the bore part and string part's weights can be transferred to the support device.

Det har vist seg at nødvendig aksialkraft i strengpartiet kan begrense hvor lange borehull som kan bores bed hjelp av boreanordninger ifølge kjent teknikk. It has been shown that the necessary axial force in the string section can limit how long boreholes can be drilled with the help of drilling devices according to known technology.

Fra SE 501283 er det kjent en bergboremaskin hvor det er anordnet forspennbare støttesko som er aksialforskyvbare relativt et strengparti. Det beskrives også at støt- teskoene er hydraulisk forskyvbare mellom en inntrukket, ikke-aktiv posisjon og en utskjøvet, aktiv posisjon. From SE 501283, a rock drilling machine is known in which pre-tensionable support shoes are arranged which are axially displaceable relative to a string section. It is also described that the support shoes are hydraulically displaceable between a retracted, non-active position and an extended, active position.

SE 520591 beskriver en boremaskin med støttesko som kan styres hydraulisk både individuelt og sammenkoplet. SE 520591 describes a drilling machine with a support shoe that can be controlled hydraulically both individually and in combination.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er tilveiebrakt en bergboremaskin for boring av borehull i berg, hvor bergboremaskinen omfatter et boreparti og et strengparti som ved hjelp av skjøtbare rør er koplet til en støtteanordning på utsiden av borehullet, og hvor bergboremaskinen i overens-stemmelse med oppfinnelsen kjennetegnes ved at strengpartiet er forsynt med et anker som omfatter minst én mot borehullet forspennbar og relativt strengpartiet aksialforskyvbar støttesko. A rock drilling machine for drilling boreholes in rock is provided, where the rock drilling machine comprises a drilling part and a string part which is connected by means of jointable pipes to a support device on the outside of the borehole, and where the rock drilling machine, in accordance with the invention, is characterized by the string part being provided with an anchor which comprises at least one support shoe which can be pre-tensioned towards the borehole and axially displaceable relative to the string part.

Foruten å støtte strengpartiet radialt i borehullet, kan ankeret også overføre aksial-krefter mellom strengpartiet og borehullsveggen. In addition to supporting the string section radially in the borehole, the anchor can also transmit axial forces between the string section and the borehole wall.

Støtteskoen er hydraulisk forskyvbar mellom en inntrukket ikke-aktiv posisjon og en utskjøvet aktiv posisjon hvor støtteskoen ligger an mot rørveggen. Hydraulisk for-spenning av støtteskoen er fordelaktig blant annet for å kunne kompensere for utilsik-tet forskyvning mellom støtteskoen og borehullsveggen. The support shoe is hydraulically displaceable between a retracted non-active position and an extended active position where the support shoe rests against the pipe wall. Hydraulic pre-tensioning of the support shoe is advantageous, among other things, to be able to compensate for unintentional displacement between the support shoe and the borehole wall.

Støtteskoen er koplet til ankeret sitt ankerhus ved hjelp av et første ledd og til en hydraulikksylinder ved hjelp av et andre ledd. En forskyvning av hydraulikksylinderen sin stempelstang relativt hydraulikksylinderen sitt sylinderhus bevirker at støtteskoen forskyves radialt relativt strengpartiet. The support shoe is connected to the anchor's anchor housing by means of a first link and to a hydraulic cylinder by means of a second link. A displacement of the hydraulic cylinder's piston rod relative to the hydraulic cylinder's cylinder housing causes the support shoe to be displaced radially relative to the string section.

Når flere støttesko er fordelt om streng partiets lengdeakse, kan en mekanisk sam-menkopling av støtteskoene være hensiktsmessig for å sikre at støtteskoene forskyves synkront. Støtteskoene kan for eksempel være koplet til en felles sylinder eller de kan være forriglet ved hjelp av lenkeforbindelser. When several support shoes are distributed around the longitudinal axis of the string part, a mechanical interconnection of the support shoes may be appropriate to ensure that the support shoes are displaced synchronously. The support shoes can, for example, be connected to a common cylinder or they can be interlocked using link connections.

I en annen utførelsesform kan støtteskoen ligge an mot ankeret via et i forhold til strengpartiets lengdeakse skrånende anlegg. Ved å forskyve støtteskoen langs anleg-get forskyves støtteskoen radialt. In another embodiment, the support shoe can rest against the anchor via a facility that is inclined in relation to the longitudinal axis of the string section. By displacing the support shoe along the plant, the support shoe is displaced radially.

Støtteskoen kan være hydraulisk aksialforskyvbar relativt strengpartiet. Typisk forskyves ankeret sammen med støtteskoen aksialt langs strengpartiet. The support shoe can be hydraulically axially displaceable relative to the string section. Typically, the anchor together with the support shoe is displaced axially along the string section.

Ankeret kan således omfatte en matesylinder som er koplet mellom strengpartiet og ankeret i aksial retning relativt strengpartiet. The anchor can thus comprise a feeding cylinder which is connected between the string section and the anchor in an axial direction relative to the string section.

Ankeret sin virkemåte forklares i beskrivelsens spesielle del. The anchor's mode of operation is explained in the special part of the description.

Flere uavhengig, forskyvbare anker kan koples til strengpartiet. Ankeret sin plassering i forhold til borekronen kan tilpasses etter hvilken art av borestreng som anvendes. Dersom borepartiet omfatter en drivmotor ved borekronen, anordnes ankeret normalt på motsatt side av drivmotoren relativt borekronen. Several independently displaceable anchors can be connected to the string section. The anchor's position in relation to the drill bit can be adjusted according to the type of drill string used. If the drilling part includes a drive motor at the drill bit, the anchor is normally arranged on the opposite side of the drive motor relative to the drill bit.

Et anker ifølge oppfinnelsen som er koplet til et strengparti bidrar til å kunne forskyve strengpartiet med betydelig vekt i et borehull. Oppfinnelsen tilrettelegger også for å påføre aksial borekraft fra ankeret og til borekronen og for å kunne trekke hele strengpartiet i borehullet. An anchor according to the invention which is connected to a string part contributes to being able to displace the string part with considerable weight in a borehole. The invention also makes it possible to apply axial drilling force from the anchor to the drill bit and to be able to pull the entire string section into the drill hole.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt anordning ved bergboremaskin for boring av borehull i berg hvor bergboremaskinen omfatter et boreparti og et strengparti som ved hjelp av skjøtbare rør er koplet til en støtteanordning på utsiden av borehullet, og hvor strengpartiet er forsynt med et anker som omfatter minst én mot borehullet forspennbar og relativt strengpartiet aksialforskyvbar støttesko, idet støtteskoen er hydraulisk forskyvbar mellom en inntrukket ikke-aktiv posisjon og en utskjøvet aktiv posisjon, kjennetegnet ved at støtteskoen er koplet til ankerets ankerhus ved hjelp av et første ledd og til en hydraulikksylinder ved hjelp av et andre ledd. The invention relates more specifically to a device for a rock drilling machine for drilling boreholes in rock, where the rock drilling machine comprises a drilling part and a string part which, by means of jointable pipes, is connected to a support device on the outside of the borehole, and where the string part is provided with an anchor which comprises at least one counter the borehole pretensionable and relative to the string section axially displaceable support shoe, the support shoe being hydraulically displaceable between a retracted non-active position and an extended active position, characterized in that the support shoe is connected to the anchor housing of the anchor by means of a first link and to a hydraulic cylinder by means of a second joint.

Flere støttesko kan være fordelt om streng partiets senterakse og mekanisk sammenkoplet for å kunne forskyves synkront. Several support shoes can be distributed around the string section's center axis and mechanically linked to be able to be moved synchronously.

Støtteskoen kan ligge mot ankeret via et i forhold til strengpartiets senterakse skrånende anlegg. The support shoe can lie against the anchor via a facility inclined in relation to the center axis of the string section.

Støtteskoen kan være hydraulisk aksialforskyvbar relativt strengpartiet. The support shoe can be hydraulically axially displaceable relative to the string section.

Ankeret kan omfatte en matesylinder. The armature may comprise a feeding cylinder.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en bergboremaskin sitt boreparti og en strengpartidel i et borehull; Fig. 2 viser delvis i snitt og større målestokk et anker som er tilkoplet strengpartiet hvor ankeret er i en uvirksom posisjon; og Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men her er ankeret i en virksom posisjon. In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a rock drilling machine's drilling part and a string part part in a borehole; Fig. 2 shows, partially in section and on a larger scale, an anchor which is connected to the string section where the anchor is in an inactive position; and Fig. 3 shows the same as in fig. 2, but here the anchor is in an active position.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en bergboremaskin som arbeider i et borehull 2. Bergboremaskinen 1 omfatter et boreparti 4 og et strengparti 6 hvor strengpartiet 6 er forsynt med et anker 8. In the drawings, the reference numeral 1 denotes a rock drilling machine that works in a borehole 2. The rock drilling machine 1 comprises a drilling part 4 and a string part 6 where the string part 6 is provided with an anchor 8.

Borepartiet 4 omfatter i denne utførelsesform en borekrone 10, et gir 12 og en drivmotor 14. Strengpartiet 6 omfatter en hydraulikkseksjon 16 og en elektroseksjon 18. In this embodiment, the drilling part 4 comprises a drill bit 10, a gear 12 and a drive motor 14. The string part 6 comprises a hydraulic section 16 and an electrical section 18.

Et antall sammenskrudde rørlengder 20 utgjør en rørstreng 22 som er koplet til elektroseksjonen 18 og som forløper gjennom borehullet 2 og ut til en ikke vist støttean-ordning. A number of screwed pipe lengths 20 form a pipe string 22 which is connected to the electrical section 18 and which extends through the borehole 2 and out to a support device not shown.

Ankeret 8, se fig. 2 og 3, omfatter et ankerhus 24 som omkranser et føringsrør 26. Føringsrøret 26 utgjør en del av strengpartiet 6 og er med fordel kantet i tverrsnitt, gjerne firkantet som i utførelseseksemplet. The anchor 8, see fig. 2 and 3, comprises an anchor housing 24 which encircles a guide pipe 26. The guide pipe 26 forms part of the string section 6 and is advantageously angular in cross-section, preferably square as in the design example.

Ankerhuset 24, som er forsynt med lagermateriale 28 som ligger an mot føringsrøret 26, er aksialforskyvbart langs føringsrøret 26. The anchor housing 24, which is provided with bearing material 28 that rests against the guide tube 26, is axially displaceable along the guide tube 26.

Ankeret 8 omfatter fire støttesko 30 som er fordelt om strengpartiet 6 sin lengdeakse 32. The anchor 8 comprises four support shoes 30 which are distributed around the string part 6's longitudinal axis 32.

I det etterfølgende beskrives komponenter tilhørende én støttesko 30. Det er under-forstått at de øvrige støttesko 30 er tilknyttet tilsvarende komponenter. Hver støttesko 30 er ved hjelp av et første ledd 34 koplet til ankerhuset 24 hvor det første ledd 34 er dreibart opplagret i en husbrakett 36. Det første ledd 34 er koplet til støtteskoen 30 ved hjelp av en aksling 38. In what follows, components belonging to one support shoe 30 are described. It is understood that the other support shoes 30 are associated with corresponding components. Each support shoe 30 is connected to the anchor housing 24 by means of a first link 34, where the first link 34 is rotatably supported in a housing bracket 36. The first link 34 is connected to the support shoe 30 by means of a shaft 38.

Et andre ledd 40 er dreibart koplet til støtteskoen 32 i akslingen 38. Det andre ledd 40 er i sitt motstående endeparti dreibart koplet til en hydraulikksylinder 42 sin stempelstang 44, og til et glidefeste 46 som er forskyvbart mot ankerhuset 24. A second link 40 is rotatably connected to the support shoe 32 in the shaft 38. The second link 40 is in its opposite end part rotatably connected to the piston rod 44 of a hydraulic cylinder 42, and to a sliding attachment 46 which is displaceable towards the anchor housing 24.

En hydraulisk matesylinder 48 er anbrakt inne i føringsrøret 26. Matesylinderen 48 er koplet til strengpartiet 6 ved hjelp av et stempelstangfeste 50 og til ankeret 8 ved hjelp av et sylinderfeste 52 som rager gjennom langsgående spalter 54 i føringsrøret 26. Sylinderfestet 52 er boltet til ankerhuset 24 ved hjelp av braketter 56. Sylinderfestet 52 er således aksialforskyvbart i spaltene 54. A hydraulic feed cylinder 48 is placed inside the guide pipe 26. The feed cylinder 48 is connected to the string section 6 by means of a piston rod attachment 50 and to the anchor 8 by means of a cylinder attachment 52 which projects through longitudinal slits 54 in the guide tube 26. The cylinder attachment 52 is bolted to the anchor housing 24 by means of brackets 56. The cylinder attachment 52 is thus axially displaceable in the slots 54.

I fig. 2 er ankeret 8 vist i en posisjon hvor ankeret 8 befinner seg i en av sine endepo-sisjoner relativt strengpartiet 6. Støtteskoene 30 er inntrukket til sin uvirksomme stil-ling. In fig. 2, the anchor 8 is shown in a position where the anchor 8 is in one of its end positions relative to the string section 6. The support shoes 30 are retracted to their inactive position.

Når ankeret 8 skal anvendes til å forskyve strengpartiet 6 i borehullet 2, i dette tilfellet i retning mot borepartiet 4, forskyver matesylinderen 48 ved sitt minusslag ankeret 8 langs føringsrøret 26 mot ankeret 8 sin andre endestilling, se fig. 3. When the anchor 8 is to be used to displace the string section 6 in the borehole 2, in this case in the direction towards the drilling section 4, the feed cylinder 48, during its negative stroke, displaces the anchor 8 along the guide pipe 26 towards the anchor 8's second end position, see fig. 3.

Deretter forskyver hydraulikksylinderen 42 glidefestet 46 i retning mot husbraketten 36. Det første og det andre ledd 34, 40 bevirker derved at støtteskoen 30 forskyves radialt utover og forspennes mot borehullet 2 sin vegg. The hydraulic cylinder 42 then displaces the sliding attachment 46 in the direction of the housing bracket 36. The first and second links 34, 40 thereby cause the support shoe 30 to be displaced radially outwards and biased against the borehole 2's wall.

Når matesylinderen 48 tildeles et plusslag, forskyves strengpartiet 6 aksialt i borehullet 2 mens ankeret 8 står i ro relativt borehullet 2. When the feed cylinder 48 is assigned a plus stroke, the string part 6 is displaced axially in the borehole 2 while the anchor 8 is at rest relative to the borehole 2.

Når matesylinderen 48 sitt plusslag er fullført, forskyves støtteskoen 30 til sin uvirksomme posisjon. When the feed cylinder 48's positive stroke is completed, the support shoe 30 is moved to its inactive position.

Nødvendige slanger og ledninger for styring og effekttilførsel er ikke vist, men er koplet til ikke vist utstyr som befinner seg i hydraulikkseksjonen 16 og elektroseksjonen 18. Necessary hoses and lines for control and power supply are not shown, but are connected to equipment not shown which is located in hydraulic section 16 and electrical section 18.

Utførelseseksemplet i fig. 2 og 3 viser et noe forenklet anker 8 i forhold til ankeret 8 i fig. 1, idet alle støttesko 30 i fig. 1 er koplet til en felles ringsylinder 58. The design example in fig. 2 and 3 show a somewhat simplified anchor 8 compared to the anchor 8 in fig. 1, as all support shoes 30 in fig. 1 is connected to a common ring cylinder 58.

Claims

1. Device with a rock drilling machine (1) for drilling boreholes (2) in rock where the rock drilling machine (1) comprises a drilling part (4) and a string part (6) which is connected by means of jointable pipes (20) to a support device on the outside of the borehole (2), and where the string part (6) is provided with an anchor (8) which comprises at least one support shoe (30) which can be pre-tensioned towards the borehole (2) and axially displaceable relative to the string part (6), the support shoe (30) being hydraulically displaceable between a retracted, non-active position and an extended, active position, characterized in that the support shoe (30) is connected to the anchor housing (24) of the anchor (8) by means of a first link (34) and to a hydraulic cylinder (42) by means of of a second paragraph (40).

2. Device according to claim 1, characterized in that several support shoes (30) which are distributed around the central axis (32) of the string part (6) are mechanically connected to be able to be moved synchronously.

3. Device according to claim 1, characterized in that the shock shoe (30) lies against the anchor (8) via a facility inclined in relation to the central axis (32) of the string part (6).

4. Device according to claim 1, characterized in that the shock shoe (30) is hydraulically axially displaceable relative to the string part (6).

5. Device according to claim 1, characterized in that the anchor (8) comprises a feeding cylinder (48).