<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern, insbesondere von lotrechten
Grossbohrlöchern
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Bohrlöchern und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Bohrschächten mit verhältnismässig grossem Durchmesser. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Bohrlöcher dadurch niederzubringen, dass Rollbohrwerkzeuge mit im wesentlichen senkrecht oder unter einem spitzen Winkel zur Bohrlochachse stehenden Drehachsen auf Kreisbahnen in zur Bohrlochachse senkrechten Ebenen abrollend einzeln angetrieben werden und sich derart das zur Überwindung der Rollbohrwiderstände erforderliche Moment an dem die Rollbohrwerkzeuge tragenden Gehäuserahmen abstützt.
Im Zusammenhang mit diesem Verfahren wurde bereits der Vorschlag gemacht, eine Drehkupplung am Bohrgerüst zu verwenden, deren Kopfteil am zentralen Spülrohr in axialer Richtung gleitbar angeordnet ist.
Eine Verbesserung solcher Herstellungsverfahren für Bohrlöcher bzw. -schächte, bei denen ein Vorbohrloch niedergebracht und erweitert wird, ergibt sich, wenn erfindungsgemäss das Vorbohrloch durch Einrichten und Feststellen des Vorbohrers im Erweiterungsloch gerichtet niedergebracht und dann das Vorbohrloch unter Führung des Erweiterungsbohrers durch den im gerichtet niedergebrachten Vorbohrloch gleitenden Vorbohrmeissel erweitert wird. In weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt dabei das Niederbringen von Vorbohrloch und Erweiterungsbohrloch abwechselnd und wieder in kurzen Abschlaglängen.
Auf diese Weise ist es möglich, jegliches Verlaufen des Vorbohrloches, welches bei dem derzeit üblichen Bohrverfahren sehr häufig vorkommt, weitgehendst einzuschränken bzw. vollständig zu vermeiden. Bei dem bisher bekannten Schachtbohrverfahren wird nämlich grundsätzlich zuerst das Vorbohrloch in seiner Gänze hergestellt und dieses anschliessend erweitert. Dabei kommt es häufig vor, dass das Vorbohrloch verläuft und nur nachträglich beim erweiternden Bohren korrigiert werden kann.
Durch das erfindungsgemässe abwechselnde Niederbringen von Vorbohrloch und Erweiterungsbohrloch mit starr bzw. lose gleitend gekuppelten Meisselsätzen wird dieser Übelstand im wesentlichen ausgeschaltet.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient in Anlehnung an den vorerwähnten älteren Vorschlag eine Vorrichtung, bei der das Vorbohrwerkzeug innerhalb des Erweiterungsbohrwerkzeugs verschiebbar angeordnet ist, wobei beide Bohrwerkzeuge wechselweise gegeneinander versperrt werden können, so dass beim Niederbringen des Vorbohrloches der Erweiterungsbohrer als Führung für den Vorbohrer dient und beide Bohrwerkzeuge voneinander gelöst sind, während beim Erweiterungsbohren beide Bohrwerkzeuge miteinander gekuppelt sind und der zurückgezogene Vorbohrer zur Führung des Erweiterungsbohrers in Richtung des Vorbohrloches dient.
Vorzugsweise sind sowohl für das Gestänge des Vorbohrers als auch für den Erweiterungsbohrer Spannführungen vorgesehen, um derart die Führung des gerade arbeitenden Bohrwerkzeuges noch zu verbessern.
Als Kupplungselemente können Bajonett- oder Gewindeverbindungen verwendet werden.
Bei Vorliegen sehr harter Schichten kann das Niederbringen des Vorbohrloches in seinem vollen Durchmesser Schwierigkeiten bringen, so dass es zweckmässig ist, dieses Vorbohrloch schon stufenweise zu bohren unter Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips. Zu dem Zwecke wird vor Niederbringung des gerichteten PilotVorbohrloches ein Zentralbohrloch mittels eines Zentralbohrers hergestellt. Der Zentralbohrer wird dabei in Erweiterung des erfinderischen Prinzips zweckmässig durch das Bohrgestänge und durch den (Richt) Pilotvorbohrer ein-und ausgebaut, so dass bei Abbohren der weiteren Bohrstufen der gesamte Querschnitt des Bohrgestänges für den Abtransport des Bohrkleins mittels der bekannten Verfahrenstechnik des Saugstrahl- oder Lufthebeverfahrens zur Verfügung steht.
Das Ausrichten des Bohrgestänges und des Pilot- oder Vorbohrmeissels erfolgt durch eine Richtvorrichtung, die im erweiterten Bohrloch angesetzt wird. Das Bohrgestänge führt den Vorbohrer beim Niederbringen des Vorbohrloches, wobei dieses entsprechend dem Bohrfortschritt sich in der Gleitvorrichtung absenkt.
Die Bohrgestängerichtführung kann schon benützt werden beim Ansetzen eines Zentralbohrers,
<Desc/Clms Page number 2>
dessen Anschlusskörper in der Achse des Bohrgestänges gehalten wird.
Die Richtvorrichtung kann mit dem Gestänge ausgebaut werden. Des weiteren kann die Richtvorrichtung mittels Seilzug über das eingebaute Gestänge gleitend allein ausgebaut werden. Bei letzterer Ausführungsform ist es zweckmässig, den Erweiterungsbohrer derart mit der Richtvorrichtung zu kuppeln, dass mit dieser der Erweiterungsbohrer gleichzeitig ohne Ausbau des Gestänges zu Tage gebracht und ausgewechselt werden kann.
Das stufenweise Niederbringen des Vorbohrloches kann mit dem Niederbringen des Erweiterungsbohrers in einer vielstufigen Verfahrenstechnik, deren Zahl der Bohrstufen von den bohrtechnischen Gegebenheiten abhängt, kombiniert werden.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemässe Verfahren und der dabei zum Einsatz kommenden Werkzeuge, u. zw. in Fig. 1 in Einzeldarstellung das stufenweise Niederbringen von Vorbohrloch und Erweiterungsbohrloch mit einer bevorzugten Ausführungsform der zur Anwendung kommenden Bohrwerkzeuge ; die Fig. 2 a, 2 b, 2 c zeigen ein Arbeitsschema für das stufenweise Bohren gemäss der Erfindung ; Fig. 3 zeigt eine Einzeldarstellung zweier verschiedener Möglichkeiten der Kupplung zwischen Bohrgestänge und Richtführung.
In Fig. 1 ist eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders geeignete zweistufige Vorrichtung dargestellt. Man erkennt das Vorbohrloch 14, welches mit kurzer Abschlaglänge durch den Vorbohrer 15 nach Einrichten und Feststellen des Erweiterungsbohrers 18 und damit des Bohrgestänges 16 des Vorbohrers 15 niedergebracht wird, nachdem die Schraub- kupplung 19, die das Bohrwerkzeug 18 mit dem Bohrwerkzeug 15 beim Niederbringen des Erweiterungsbohrloches verbindet, gelöst worden ist. Nach Erreichen einer bestimmten Abschlaglänge wird das Bohrwerkzeug 15 in die in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellte zurückgezogene Stellung zurückgebracht, worauf das Bohrwerkzeug 18 in Betrieb genommen wird.
Die Kupplung 19 greift in die Laufhülse 20, an der die Bohrschneiden des Bohrwerkzeuges 18 und gegebenenfalls eine Richtspannführung 21 befestigt sind. Die Richtspannführung 21 wird beispielsweise durch die hydraulischen Zylinder 22, 23, in die in der linken Hälfte der Fig. 1 gezeichnete Stellung verspannt, um dabei die Führung des Vorbohrers durch die Hülse 20 beim Niederbringen des Vorbohrloches zu verstärken. Am Vorbohrmeissel ist ferner eine mehrarmige flexible Spannführung 24 vorgesehen, deren Führungsarme beim Hochfahren des Vorbohrmeissels 15 unter den Erweiterungsmeissel. M gegen die Wandung des Vorbohrloches gepresst und in dieser Stellung durch Feststellvorrichtungen arretiert werden.
In den Fig. 2 a, 2 b, 2 c ist das Arbeitsschema des stufenweisen Niederbringens des Pilotbohr- loches und des Erweiterungsbohrloches durch kombinierte Werkzeuge unter Verwendung eines Zentralbohrers 7, eines ausrichtbaren Pilotbohrers 5 und eines Erweiterungsbohrers 9 skizziert. Die Verfahrenstechnik der Zueinanderund Nacheinanderordnung der Bohrschritte erfolgt zweckmässig wie in den Fig. 2 a, 2 b, 2 c dargestellt. Die erste Stufe (Fig. 2 a) ist gekennzeichnet durch das Vorbohren des Pilotloches mittels des Zentralbohrers 7, der dem Pilotmeissel 5 um eine der gewünschten Vorvertiefung entsprechende Länge vorgesetzt ist.
Der Zentralbohrer kann an einem bis zu Tage führenden Gestänge befestigt sein oder anderweitig vorgeschoben werden. Zweckmässiger und konstruktiv einfacher ist die in der Darstellung wiedergegebene Ausführungsform, bei der der Zentralbohrer 7 an einer Bohrstange 2 beliebiger Länge befestigt ist, die ihrerseits im Hauptbohrgestänge 5'arretiert ist. Durch Rotieren des
EMI2.1
durch Lösen der Kupplung 10 freigefahren ist, wird mit dem Zentralbohrer im Bereich des Vorbohrloches das Zentralbohrloch 3 hergestellt.
Nach Herstellen des Zentralbohrloches wird der Zentralbohrer durch das Gestänge ausgebaut.
Dabei wird der volle lichte Querschnitt des Bohrgestänges 5'freigegeben, so dass nunmehr das beim Bohren anfallende Bohrklein durch dieses Gestänge beispielsweise durch das Lufthebeverfahren zu Tage gefördert werden kann. Der Ausbau des Zentralbohrers kann in bekannter Weise mittels einer Seilzug-Fangvorrichtung erfolgen.
Wie in Fig. 2 b dargestellt, erfolgt als nächster Schritt die Erweiterung des Zentralbohrloches mittels Pilotbohrer 5, der durch entsprechende Einstellung der über dem Erweiterungsbohrer angeordneten Richtelemente 11 in die gewünschte Bohrrichtung geführt wird. Die letzte Stufe, d. h. die Erweiterung des ausgerichteten Pilotbohrloches 6, erfolgt gemäss Fig. 2 c, indem nunmehr das Bohrgestänge und der Körper des Erweiterungsbohrers 9 durch Einrasten der Kupplung 10 miteinander starr verbunden werden.
Das Erweiterungsbohrloch 12 wird sinngemäss durch Rotieren mittels des Bohrgestänges, wobei die gewünschte Richtung durch Führung des Pilotbohrers 5 im gerichteten Pilotbohrloch 6 beibehalten wird, hergestellt. Die Richtführung muss, wenn sie, wie dargestellt, starr mit dem Körper des Erweiterungsbohrers verbunden ist, in diesem Falle von der Bohrlochwandung 12 gelöst werden.
Während in den Fig. 2 a, 2 b und 2 c auch für den Erweiterungsbohrer ein Gestänge vorgesehen ist, wird das erfindungsgemässe Verfahren bevorzugt so ausgeführt, dass der Erweiterungsmeissel, ähnlich wie in Fig. 3 angedeutet, an Seilen 25 aufgehängt ist. Die Schneid- und Führungswerkzeuge 26 und 27 werden mit Hilfe dieser Seile 25 über dem zentralen Rohrgestänge 28 gleitend eingebaut und durch Mitnehmer 29, 30, wie auf der rechten Seite der Fig. 3 dargestellt,
<Desc/Clms Page number 3>
und/oder durch Kupplungsvorrichtungen 31, 32, wie auf der linken Seite der Fig. 3 dargestellt, mit dem Bohrgestänge verbunden. Vorzugsweise weist die Mitnehmerhülse 30 bzw. 33 eine Verlängerung auf, die eine äussere Rundführung 34 für die Richtspannführung 27 besitzt.
Im linken Teil der Fig. 3 ist eine gewinde- oder bajonettartige Feststellvorrichtung dargestellt, wobei die beiden Teile 31, 32 gegeneinander austauschbar sind und vorzugsweise am unteren und/oder oberen Ende der zylindrischen Hülse 33 sitzen, mit der die Bohrschneiden des Meisselsatzes 26 fest und die Richtspannführung 27 durchgehend verbunden sind.
Während bei der Ausführungsform mit Schraubkupplung 32 und Zylinderhülse 33 das Bohrgestänge vom Erweiterungskörper völlig freigekuppelt werden kann, so dass bei seiner Rotation der Erweiterungsbohrer nicht mitrotiert, ist bei der rechtsseitig dargestellten Ausführungsform mit vier-oder sechskantigem Mitnehmer 29, 30 nur die vertikale Beweglichkeit des Bohrgestänges gegeben, durch die der Vorbohrer unabhängig vom Erweiterungsbohrer vorgeschoben werden kann. Da jedoch der Erweiterungskörper mitrotiert, wird ein Bohrfortschritt in der Erweiterungszone dadurch vermieden, dass Richtführung und Erweiterungsbohrer mittels der Halteseile 25 aufgehängt und in ihrer Höhenlage arretiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind demgegenüber zahlreiche Abänderungen möglich, ohne von ihrem
Grundgedanken abzuweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern, vorzugsweise von Bohrschächten mit grossem Durchmesser, durch Niederbringen eines Vorbohrloches und Erweitern desselben, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbohrloch (6) durch
Einrichten und Feststellen des Vorbohrers (5) im Erweiterungsbohrloch (9) gerichtet nieder-
EMI3.1
im gerichtet niedergebrachten Vorbohrloch gleitenden Vorbohrmeissel (5) erweitert wird.