CN103403288A - 用于在岩石钻凿中将管件安装在已钻凿的孔中的方法、系统及岩石钻凿设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在通过岩石钻凿设备（100）钻凿第一孔时安装管件（313）的方法，其中，在所述钻凿中使用能够经由一个或更多个钻杆（308）连接至钻凿机器（306）的工具（309），所述方法包括：—钻凿所述第一孔的第一部分，—将所述管件（313）安装在所述第一孔的所述第一已钻凿的部分的至少一部分中，其中，所述方法还包括：—在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿的同时将所述第一管件（313）安装在所述第一孔中，—在完成将所述第一孔钻凿至预期的、与所述第一部分相比更深的深度之前，从所述第一孔中拉出所述钻杆（308）。本发明还涉及系统以及岩石钻凿设备。

Description

用于在岩石钻凿中将管件安装在已钻凿的孔中的方法、系统及岩石钻凿设备

技术领域

本发明涉及用于在钻凿中使用的方法和系统，并且特别地，涉及用于在岩石钻凿中将管件安装在已钻凿的孔中的方法。本发明还涉及系统和岩石钻凿设备。

背景技术

岩石钻凿设备能够在许多应用领域使用。例如，岩石钻凿设备能够用于隧道掘进、地下开采以及岩石加固，其中，钻凿例如可包括钻凿爆破孔、注入孔、用于插入锚杆的孔等。

根据应用领域的类型和/或钻凿的类型，钻凿能够在广泛改变类型的条件下发生，其中，不同的钻凿条件通常会引起不同类型的问题。在地下开采中，例如，可从不同钻凿方向开采岩石，诸如向上，向下和/或水平方向，其中，各个不同方向的钻凿可引起不同类型的问题。例如，当向上或向下钻凿时，作业高度，即，矿坑的底部和地面之间的距离，会受到相关问题的限制。

在向下钻凿的情况下，通常会产生另外的问题。例如，在矿体开采或隧道掘进中，通常在有限的区域内钻凿多个孔，此后，当在期望的区域内的所有孔的钻凿已经完成之后，将炸药装载进孔内，以便进行随后的开采。

在钻凿的过程中，形成钻凿碎渣，即，所谓的钻屑，并且在钻凿进行时，这些钻屑会被从孔中排出。其通常在诸如，例如，压缩气体、冲刷气体之类的冲刷介质的辅助下执行，冲刷介质通过钻柱内的通道引入，以便通过钻头中的冲刷气体孔排出，以致此后在其向上离开孔时带着钻凿碎渣。在地下钻凿中，为了粘结钻屑以及减少灰尘的形成，冲刷介质通常在一定程度下由诸如，例如水之类的液体构成。

然当，当以向下指向的方式靠近地钻凿多个孔时，会出现如下问题：在孔的钻凿过程中形成的钻屑下行至当前正在钻凿的孔附近的已钻凿的孔内的危险，其会引起随后的对已钻凿的孔的清理工作。此外，根据上文所述，地下钻凿中通常使用至少部分地包括液体的冲刷介质，这意味着钻屑形成粘土浆，其在钻过多个孔之后会覆盖已钻凿的全部表面，结果，除了难以清理钻凿碎渣，也很难找到已钻凿的孔。

为此，通常，首先钻凿孔的第一部分，之后，在孔被完成钻凿至期望深度之前，将包括一个或更多个钻杆的钻柱从孔中拉出，并且将管件插入孔的上部。然而，该管件的插入是费力的，并且通常需要在插入管件之前清理孔中的钻屑。此外，一旦管件就位，必须填充管件周围，以使管件稳固放置。在填充管件周围时，也容易改变管件的角度。此外，难以使管件下降，在这种情况下，例如可将进给装置用作动力源，以向下推压管件，但存在管件和进给装置破坏的风险。

因此，需要改进的钻凿方法，主要用于在向下指向的地下钻凿中使用，但不仅限于此。

发明内容

本发明目的是提供一种改进的用于岩石钻凿的方法，该方法能够解决上述问题。该目的由根据权利要求1的方法来实现。

本发明涉及一种用于在通过岩石钻凿设备钻凿第一孔时安装管件的方法，其中，在所述钻凿中使用能够经由一个或更多个钻杆连接至钻凿机器的工具，该方法包括：

—钻凿所述第一孔的第一部分，

—将管件安装至所述第一孔的所述第一已钻凿的部分的至少一部分中，其中，该方法还包括:

—在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿过程的同时，将所述管件安装在所述第一孔中，其中，该方法还包括，当所述管件已经安装在所述第一孔的所述第一部分中时：

—在完成将所述第一孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度之前，将所述钻杆拉出所述第一孔。

因此本发明涉及一种用于在钻凿孔时安装管件的方法，其中，在进行钻凿过程的同时将管件向下引导至孔内。根据本发明，由于在进行钻凿过程的同时将管件向下引导至孔内的情形，能够获得显著地更加可靠的管件安装，因为在钻凿过程中管件能够自动地被向下引导至孔内，其意味着岩石钻凿设备的操作者不需要像先前那样离开控制站，从而具有了安全性，而其往常是以例如头顶遮挡物的形式产生。例如，根据现有技术，岩石钻凿设备的操作者必须离开控制站，以便人工地将管件向下引导至钻孔内。根据本发明，因此在孔的第一部分的钻凿中使用本发明的方法。通常，在孔的开始时钻凿的材料最软，例如，根据前面所述由于钻孔的周围填充有来自先前已钻凿的孔的钻凿碎渣和/或爆炸碎石。当已经钻凿完所述第一部分时，可将所述钻杆拉出所述第一孔，以便在完成将所述第一孔钻凿至预期的深度之前更换钻杆和/或工具。

特别地，本发明能够应用于此处表示为“轴套管件（collar pipe）”的安装，其中，仅在孔的第一部分设置有管件。在例如为用于随后爆破而钻凿的孔的情形中，期望孔的壁由岩石构成以便获得较好的爆破效果，因此不期望整个长度的管件具有衬里。

另外，由于根据现有技术的人工的用于管件安装的方法较“脏”，因为其经常在包括钻凿碎渣、爆破石等的泥浆中进行，因此本发明由此具有为岩石钻凿设备的操作者减少“脏”因素的个数的优点。

本发明还具有在进行钻凿的同时安装管件的优点，该管件安装能够自动进行，因此节省了时间，并且由于在进行钻凿的同时向下引导管件，由此连续清理孔中的钻屑，所以根据本发明可避免在钻凿后手动地或利用其他工具清理孔。同样地，由于在进行钻凿的同时将管件向下引导至孔内，钻屑会自动地填充管件周围的空的空间，从而使得当已经将管件向下引导至预期的深度时，管件将已经被楔入适当的位置并且牢固地固定，而无需牵涉岩石钻凿设备的操作者。

另外，在人工安装管件中，管件经常会变得松动，因此冲刷介质在管件周围而不是管件中流动，并形成了用于钻屑返回向下进入孔内的路径，因此减弱了管件的用途。在这些情形中，岩石钻凿设备的操作者通常必须向回移动到因为孔不受保护的环境下，以便尝试以适当的方式密封泄漏或者重新再次安装管件。

根据本发明的一个实施方式，在进行钻凿的同时使用驱动装置来帮助将管件向下引导至孔内。例如，钻杆可设置有推动装置，该推动装置用于在钻凿过程中将管件推动至已钻凿的孔内。其优点在于，不存在下述危险：管件在向下进入孔内的途中不会由于例如钻凿碎渣形式的阻碍物而被卡住。通过推动装置可确保管件始终到达预期位置。推动装置的优点还在于，能够简化当倾斜地向下或者沿横向方面钻凿时管件的插入。

能够使用另一类型的驱动装置来代替推动装置。该驱动装置能够由与构造在管件中的一个或更多个凸耳等接合的例如设置在钻杆上的凸缘或凸缘部等构成。然而，不管是使用推动装置还是使用其他类型的驱动装置，应当确保存在足够的通路以允许从孔中冲刷出来的碎渣能够通过。

根据本发明的优选实施方式，当在钻凿的同时插入管件时，使用的钻杆比普通的所谓的生产钻凿中使用的短。其优点在于，带有钻杆和工具（钻头）的钻凿机器能够在例如通常采用的诸如进给梁之类的进给装置上尽可能远地倒退，由此能够将用于安装的管件引入到钻杆前的位置，以便在钻凿过程中由钻杆拾取并且携带。当已经完成孔的第一部分的钻凿以及因此的管件安装时，可将钻杆向上拉出孔，由此在完成将孔钻凿至预期的深度之前，能够将钻杆和/或钻头替换为例如更长的钻杆和/或更小直径的钻头（和/或不含铰刀零件）。

根据本发明的一个示例性实施方式，在进给梁的背向待钻凿材料的端部处设置有管件支撑件。其优点在于，能够降低在钻凿期间弄错管件方向以及钻凿方向的危险。

根据本发明的一个实施方式，使用定位部件，例如，诸如臂之类的枢转装置来在钻凿过程中将管件带到用于插入的位置。其优点在于，能够以简单的方式准备管件以便定位，以致之后通过人工或枢转装置的自动操作将管件快速带到期望的位置。

根据本发明的一个实施方式，使用具有用于多个管件的空间的（例如，枢转的）管件盒，其中，能够将所述管件盒移动（例如，枢转）至如下位置：管件，例如，管件盒中的期望的管件，置于期望的钻凿位置，由此，当已经将期望的管件移动至期望位置时，所述的管件盒能够在钻凿过程中移动至旁边，以致离开实际钻凿进程的途径。

根据本发明的一个实施方式，对多个孔的第一部分进行钻凿，其中，在所述多个孔的各自的第一部分的钻凿过程中安装管件。当已经钻凿完成所述多个孔的第一部分时，完成将所述多个孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度。在例如根据上述的管件盒的情形中，能够为对应于由管件盒能够处理的管件的数量的多个孔的第一部分进行钻凿。

可替代地，能够对更少数量的孔或者甚至更多数量的孔的第一部分进行钻凿，在该情形中，例如，在完成孔的钻凿之前，管件盒能够再次填充管件。管件的再填充能够例如，在另外的、比钻凿地点安全的地方执行。

通过在例如，需要的情况下钻杆和/或钻头更换成另一类型的钻杆长度/钻头以便完成初始的孔的钻凿之前，相继地钻凿多个孔的第一部分，并带有相关的管件插入，获得了具有最少的空闲时间的非常高效的钻凿方法。

从示意性的实施方式的下列详细说明以及从附图中，本发明的另外的特征及其优点将会显现出来。

附图说明

图1示出了其中本发明能够被有利地利用的岩石钻凿设备。

图2示出了地下采矿中的岩石钻凿原理的示例。

图3A较详细地示出了图1中所示的岩石钻机的进给梁。

图3B-D示出了对于图3A中所示的进给梁的三个不同时刻的钻杆和管件盒的位置。

图4较详细地示出了管件盒的示例性实施方式。

图5示出了利用图3A中所示装置进行管件安装的示例性方法。

图6示出了用于图1中所示岩石钻机的管件支撑的示例性实施方式。

图7示出了用于在钻凿中确保管件跟随钻杆的推动装置的示例性实施方式。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的示意性实施方式的岩石钻凿设备并且将参照其对本发明的管件安装进行描述。

图1示出用于隧道掘进、矿石开采或在诸如隧道掘进或采矿中安装岩石加固锚杆的岩石钻机100形式的岩石钻凿设备。岩石钻机100包括悬臂102，悬臂102的一个端部103固定至运载工具101，并且悬臂102的另一端部104设置有支撑钻凿机器106的进给装置105。钻凿机器106能够沿进给装置105位移。

悬臂102（虽然在图中仅示出了一个，但是该岩石钻机也可包括两个或更多个）通过一个或更多个接合构件以铰接的方式固定于运载工具101。这些接合构件能够例如由液压缸构成，并且能够使悬臂上升，下降和/或侧向位移。相应地，进给装置105通过接合构件固定于悬臂102的离开运载工具面向的端部104，以便能够在期望的钻凿方向上对进给装置以及因此对钻凿机器106进行调节。

如上已经所述，在某些情况下期望的是：在钻凿过程中，已钻凿的孔的第一部分设置有（即，包层/内衬）管件，以防止钻凿碎渣（所谓的钻屑）以及例如石子、岩石残屑等的其他物质下落至已钻凿的孔内，特别是在向下指向的孔的情形中。

图2中示出地下采矿中的岩石钻凿原理的示例。201表示从其中提取矿石的岩石，并且从视图中可观察到，存在四个初始孔202，203，204和205。如所示，这四个孔仅钻凿至平面α，该平面α被测量为大约0.5-2米的量级。

然而，在向已钻凿孔装载用于破裂岩石的炸药之前，通常将孔钻凿至相当深的深度，例如，可以是5m、10m、15m或20m或更深的平面β。因此在图2中所示的孔的钻凿还未完成。图2还示出了通常在岩石钻凿/开采中形成的由钻凿碎渣与冲刷介质和碎石等混合的“矿泥”206。该矿泥可具有不同的厚度并且可构成，例如，0.1-0.5m的厚层，在遇到坚固岩石之前，其必须是首先被通过。如果直接发生至期望孔深度的钻凿，则可能因此如对于孔205指示的，钻凿碎渣将下行至已钻凿的孔内，并且若不对孔进行清理则将会妨碍孔随后有效地/期望地装载炸药。

为此，通常首先钻凿孔至深度α，之后将诸如塑料管、铝管、金属板材管等等的管件207、208、209以管件上端穿过矿泥竖起，以因此防止钻凿碎渣下行至已钻凿的孔内的方式安装在初始的孔中。

然而，如上所述，以如下方式执行管件207、208、209的安装：首先将孔钻凿至深度α，之后，将钻杆向上拉出孔，以便随后通过钻机操作者进行人工管件安装。该操作除了较脏之外，当操作者不得不离开岩石钻机的操作者驾驶室中的相对安全的环境以将管件插入钻凿的孔内时，钻机的操作者暴露在不必要的危险中，由此引发根据上述带来的另外的问题。

根据本发明，提供了改进的管件安装，其减少或完全消除先前已知的用于将管件安装在钻凿孔中的方法的缺陷。其依靠根据本发明的管件在进行钻凿的同时并且优选地在钻杆的辅助下被向下引导至孔内的情形来实现。在图3A中，较详细地示出了图1中所示的岩石钻机100的进给梁。为了简单起见，未示出进给梁至悬臂102的紧固。进给梁和钻凿机器由具有下面阐述的附加件的传统的进给梁/钻凿机器构成。钻凿机器306（106）附接于滑块312，其能够沿进给梁位移，以致因此能够实现钻凿机器306在钻凿方向A上的位移。进给梁还包括钻凿支撑件301，302，303，304，它们例如由液压缸构成，液压缸可被用于将进给梁固定于矿坑的地面/底部，以便保证在钻凿过程中的良好支撑，从而可产生期望的进给力。钻凿机器至钻杆308的连接可由诸如由307表示的螺纹连接之类的任意选择的传统连接构成，钻杆末端为钻头309。如在所示出的实施方式中可看到的，使用相对较短的钻杆308。在钻凿中，通常采用尽可能长的钻杆，例如，当滑块在进给梁上尽可能远地倒退，即，定位得尽可能靠近进给梁背向正在钻凿的孔的端部时，钻杆延伸到或者甚至超过钻凿支撑件/管件支撑件310，以便在必须为钻柱提供新的钻杆之前获得最大可能的钻凿长度。在以下描述中，仅使用一个钻杆，因此使用术语钻杆而不是真正的钻柱。然而，应当理想，下文中举例说明的钻杆能够由包括两个或更多个钻杆的钻柱构成。

根据本发明的示出的示例性实施方式，使用的钻杆，其足够短以致能够在钻杆308（钻头309）和进给梁的端部部分311之间引入管件。在图5中示出了用于利用图3A中所示的装置进行管件安装的示例性方法500，并且如下地实施该方法。该方法可以由例如设置在岩石钻机100上的控制单元110执行，在步骤501中确定是否执行管件安装。如果要进行安装管件，则在步骤502中，在进给梁305上尽可能远地向后移动滑块312和钻凿机器306，除非已经执行了，以便在钻头309前面留出尽可能最大的空间。步骤503进一步确定根据上面所述已经装设相对较短的钻杆308。这一点可通过如下来实现：例如，借助于适合的传感器信号，或通过岩石钻机操作者向控制系统指示是这种情形，例如，通过经由带有控制系统的适合的界面的适当输入。系统也能够已经意识到，例如为了前面的孔的钻凿先前已经执行短的钻杆308的装设。在步骤504中，当滑块312已经倒退至期望位置时，将待安装的管件定位在钻头309前面。在所示出的示例性实施方式中，在例如旋转臂的辅助下，可枢转的管件盒312被用于将期望的管件定位在用于安装的位置。

在图4中较详细地示出了管件盒312。管件盒312通过安装板401紧固于进给梁305。另外，管件箱312能够围绕轴线B可枢转地布置。管件盒312可在液压缸402的辅助下围绕轴线B枢转。在液压缸402辅助下，管件盒312可朝向钻凿中心枢转，以便将管件313的中心线（参见图3B）大致定位在钻杆308（参见图3A）的中心线A处。在所示出的示例中，管件盒包括六个管件位置409-414，当已经朝向钻凿中心摆动管件盒312时，在位置414处（在图4中未示出管件）的管件将位于期望的位置。图3B中示出其中管件盒312已经转动至使得管件313处于期望的位置。

为了确保管件盒已到达期望的位置，以及例如以向钻机的控制系统指示该情况，可使用诸如感应发送器403A、B之类的位置发送器。例如，发送器403A能够用于指示已到达停驻位置，即，管件盒已经摆动至旁边，以致离开实际钻凿过程中的路径，而同时发送器403B能够用于指示管件盒已经朝向钻凿中心枢转至用于安装管件的期望位置，反之亦然。

当管件盒312已摆动至钻凿中心并且因此已将管件以中心线大致置于钻凿方向的中心线处的方式放置时，方法继续至图5中的步骤505。在步骤505中，滑块302以及因此钻凿机器306和钻杆308朝向管件313前进，优选地以慢速前进。由于以下阐述的原因，优选地，对钻杆施加慢的旋转速度，以便钻杆沿与钻凿过程中的旋转方向相反指向的方向旋转。

当在钻杆（钻头）已经前进至期望的位置Pos=Pos x（图3C中的位置）时，步骤506，形成其中钻头已经前进期望的长度进入管件313内的位置时，从管件盒312中释放管件313，步骤507（图3D）。在当前示例中，通过打开设置在管件盒的壳体上的一个或更多个舱口415A、415B来实现这一点。舱口415A、B连同上端板和下端板420、419一起将管件适当保持在位置414处，并且防止位于414处的管件脱落（对于其他位置409-413而言，借助于壳体表面417、418将管件保持在适当位置）。借助于液压缸416执行舱口415A、B的打开。当已打开舱口415A、B时，管件盒312借助于液压缸402枢转回至停驻位置，步骤508。这意味着当管件313从管件盒的端板419释放时，管件313将靠着管件支撑件310下落，参见图3D。

如在图3D中所示，钻杆（钻头）已经前进足够远，以致于即使当管件盒312已经摆动至旁边并且管件已经靠着管件支撑件310下落时，钻杆（钻头）仍部分地插入管件中。图6中详细示出管件支撑件310，该管件支撑件310大致由具有孔605的板601构成。诸如橡胶膜片之类的膜片602通过螺纹接合件603紧固于板601。膜片602确保当将管件盒312引导至停驻位置时，管件不会穿过钻凿支撑件310，而是通过膜片602抓住/减速。另外膜片602还具有在钻凿过程中相对于管件313密封膜片602的优点。

返回至图5，方法继续至步骤509，其中，向前进给滑块直到钻头309已经通过管件313并且实现与岩石接触为止。

为了确保在钻凿过程中管件313跟随钻杆，在所示实施方式中使用设置于钻杆308上的推动装置314。在图7中详细地示出了推动装置314的示例，该推动装置314由两部分314A、314B构成，该两部分314A、314B通过螺纹接合件一起接合在钻杆308上。为防止推动装置314和钻杆308之间的相互轴向移动，本示例中的钻杆设置有旋腔315形式的凹部。推动装置部分314A，314B具有用于与钻杆308的凹部315接合的相应接合部，在所示实施方式中其包括第一部分316A，第一部分316A具有例如旋腔的凹部，其具有对应于或超过钻杆308的凹部315的半径，但小于凹部315两侧的钻杆的半径，而同时第二部分316B具有例如旋腔的凹部，该旋腔对应于凹部315的两侧的钻杆308的半径，由此其能够因此确保推动装置314不会相对于钻杆308轴向位移。

如将理解的，钻杆和推动装置的构造能够采用多种不同形式。例如，钻杆可设置有例如凸缘，而不是凹部，而同时推动装置包括例如相对应的凹部。同样地，推动装置能够形成钻杆的集成部分。

图7中所示的推动装置314在其朝向管件的端部处还设置有倒角317，从而能够将管件支撑部318引导至管件313内，其中，管件支撑部318具有的外径大致对应于管件313的内直径。管件支撑部318的末端带有接合装置，在本示例中，接合装置是边缘319的形式，边缘319具有的直径超过管件的内径，以阻止管件313通过边缘319。边缘319因此在操作期间能够对管件313施加推力。

在步骤509中，当已经实现与岩石接触时，进给装置在钻凿之前以常规的方式倒退适当的距离，例如，一厘米或两厘米，在步骤510优选地首先由常规的打眼/起动钻凿开始。

在钻凿期间，管件313会借助于重力跟随钻杆308向下进入孔内，或者在其不充分的情况下，借助于推动装置314确保管件在孔中的安装。

通过打眼/全面钻凿（full drilling），进行至期望深度的钻凿，步骤511。当钻凿已经执行到期望的深度时，即，已将管件313向下引导至期望的深度时，中止钻凿并向上引导带有钻头的钻杆且使之离开管件313，步骤512，以便利用管件插入开始新的孔，或者可替代地，根据上文关于图2已经描述的，更换钻杆和钻头，以便完成该孔。

为了能够将钻头向上引出管件313而不会将已安装的管件一起向上拉出孔，本示例中使用具有由离心力控制的铰刀零件的钻头，铰刀零件将孔铰至足够的直径以能够将管件安装在孔中。当已经达到期望的深度时，通过沿相反方向旋转钻杆能够折叠起铰刀零件，由此可穿过管件向上引导钻杆。这也是钻杆在沿与向管件前进期间的钻凿方向相反的方向转动的原因，如结合图3C所描述的，因为钻杆的该旋转确保了铰刀零件已被折叠起来。例如，能够使用所谓的ODEX型钻头，这种钻头可从Atlas Copco获得并购买，也可使用允许将钻杆向上拉出孔的其他钻头。

本发明因此提供了一种用于在钻凿过程中将管件安装在钻凿孔中的显著改善的方法。根据上述，本发明在地下钻凿中是特别有利的，尤其是在其中管件的安装特别复杂并且对于钻头的操作者来讲存在危险的轴套管件的安装中。此外，在必要的情况下将钻杆和/或钻头更换成另一类型的钻杆长度/钻头以便完成开始的孔的钻凿之前，可相继地对多个孔的第一部分进行钻凿，其中插入相关的管件。例如，可以在例如在执行新的爆破之前的任意给定阶段对将要钻凿的多个孔的第一部分进行钻凿，或者在孔的钻凿完成之前关于相对于已钻凿的孔（孔的第一部分）移动机器的可能性较适当的那些孔的第一部分进行钻凿。

此外，能够将孔设置成根据预先确定的钻凿计划进行钻凿，其中，根据编程坐标来钻凿孔。控制系统能够控制例如，在一个实施方式中将钻凿哪些孔以及以什么样的次序。也能够通过控制系统的帮助根据对于期望的孔的钻凿限定的坐标将钻凿机器定位在期望的方向/位置，在这种情况下，操作者例如经由显示器获得关于钻凿机器关于期望的位置如何相关的反馈，由此操作者能够利用来自控制系统的反馈将钻凿机器定位在用于钻凿的正确方向上。可替代地，还能够通过控制系统利用适当的调准装置全部自动地执行定位，调准装置诸如为用于致动器等的控制的控制系统的专门设计的零件，以便实现钻凿机器的期望的定位。

因此特定的钻凿计划意味着能够在预定的位置以高精度对孔进行钻凿。例如，控制系统能够在管件盒又填充新的管件之前选择将要被钻凿的某组的孔。即使当根据上面阐述的钻凿计划进行钻凿时，能够因此对多个孔钻凿第一部分，其中，在孔的钻凿完成之前，也能够为了更多孔的钻凿取来新的管件。用于随后完成钻凿的由控制系统控制的或帮助的钻凿机器的调准也意味着已完成的孔将显示出与期望的孔的良好的一致性。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于当通过岩石钻凿设备（100）钻凿第一孔时安装第一管件（313）的方法，其中，在所述钻凿中使用能够经由一个或更多个钻杆（308）连接至钻凿机器（306）的工具（309），所述方法包括：

—钻凿所述第一孔的第一部分，

—将所述第一管件（313）安装在所述第一孔的所述第一钻凿的部分的至少一部分中，

—在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿的同时将所述第一管件（313）安装在所述第一孔中，

其中，所述方法还包括：当所述第一管件（313）已经安装在所述第一孔的所述第一部分中时，

—在完成将所述第一孔钻凿至期望的、与所述第一部分相比更深的深度之前，从所述第一孔拉出所述钻杆（308）。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在完成将所述第一孔钻凿至期望的、与所述第一部分相比更深的深度之前，从所述第一孔拉出所述钻杆（308），以便更换钻杆（308）和/或工具（309）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在钻凿所述第一孔的所述第一部分之前：

—通过定位装置将所述第一管件（313）定位在第一位置，其中，在所述第一位置，至少所述第一管件（313）的背向钻凿方向的那个端部的中心线大致对应于所述钻杆的中心线。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在所述第一管件（313）的定位之后，

—使所述钻杆（308）前进，以及

—保持住所述第一管件（313），直至所述钻杆（308）已经前进至所述钻杆（308）已经至少部分地穿透所述第一管件（313）的位置为止。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，使用比用于所述岩石钻凿设备的普通钻杆长度短的钻杆（308）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，所述管件（313）为了在所述钻凿期间的安装而定位在所述钻杆（308）的前面，以便由所述钻杆（308）穿透。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述钻凿机器（306）布置成能够沿着进给装置（305）位移，并且其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，使用的钻杆（308）短得能够使所述第一管件（313）通过所述定位装置引入到所述钻杆（308）与钻凿支撑件（310）之间，所述钻凿支撑件（310）在背向所述钻凿机器（306）的端部设置在所述进给装置（305）上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用驱动装置（314）来确保在钻凿过程中输送所述管件（313）并且在进行钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括，在所述钻杆（308）为了穿透所述第一管件（313）的前进中：

—对所述钻杆（308）施加旋转速度，其中，用于所述钻杆（308）的旋转方向形成与钻凿过程中的旋转方向相反指向的方向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管件安装仅在所述第一孔的所述第一部分中执行，并且其中，所述方法还包括：当所述第一管件（313）已经安装在所述第一孔的所述第一部分中时，

—将所述第一孔钻凿至第二深度，所述第二深度是所述第一部分的深度的至少两倍。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管件（313）的所述安装由设置在所述岩石钻凿设备（100）中的控制系统（110）自动地执行。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

—钻凿多个孔的第一部分，其中，在所述多个孔的各自的第一部分的钻凿过程中安装管件，以及

—当已经为所述多个孔钻凿了所述第一部分时，完成将所述多个孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度。

13.一种在通过岩石钻凿设备（100）钻凿第一孔时安装管件（313）的系统，其中，在所述钻凿中使用工具（309），所述工具（309）能够经由一个或更多个钻杆（308）连接至钻凿机器（306），所述系统包括：

—用于钻凿所述第一孔的第一部分的装置，

—用于将管件（313）安装在所述第一孔的所述第一钻凿的部分的至少一部分中的装置，

—用于在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中的装置，其特征在于，所述系统还包括：当已经将所述第一管件（313）安装在所述第一孔的所述第一部分中时，用于下述的装置：

—在完成将所述第一孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度之前，将所述钻杆（308）拉出所述第一孔。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统包括：用于在完成将所述第一孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度之前，将所述钻杆（308）拉出所述第一孔以便更换钻杆（308）和/或工具（309）的装置。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述系统还包括驱动装置（314），所述驱动装置（314）用于确保在钻凿过程中输送所述管件（313）并且在进行钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述驱动装置由推动装置（314）构成。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述推动装置（314）在其面向所述管件（313）的端部上设置有用于引入所述管件（313）内的管件支撑部（318）。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其特征在于，所述推动装置（314）包括接合装置（319），所述接合装置（319）用于与所述钻杆接合，以基本上防止所述推动装置（314）相对于所述钻杆（308）的轴向位移。

19.根据权利要求13-18中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括定位装置，所述定位装置用于通过旋转的、可枢转的和/或可转动的管件盒（312）定位所述第一管件（313）以便安装，所述管件盒（312）具有用于多个管件（313）的空间。

20.根据权利要求13-19中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有用于多个管件（313）的空间的管件盒（312），其中，所述管件盒（312）能够移动至第一位置，在所述第一位置，所述管件盒（312）中的期望的管件（313）放置在用于钻凿的位置，其中，当所述期望的管件（313）已经移动至所述位置时，在钻凿时将所述管件盒（312）移动至第二位置。

21.根据权利要求13-20中任一项所述的系统，其特征在于，所述管件由轴套管件（313）构成。

22.根据权利要求13-21中任一项所述的系统，其特征在于，包括控制装置，所述控制装置用于控制根据第一钻凿计划对所述孔的钻凿，其中，根据编程坐标对所述孔进行钻凿。

23.根据权利要求13-22中任一项所述的系统，其特征在于，包括调准装置，所述调准装置用于在所述孔的钻凿中自动地定位所述钻凿机器。

24.根据权利要求13-23中任一项所述的系统，其特征在于：

所述系统被进一步设计成钻凿多个孔的第一部分，其中，在所述多个孔的各自的第一部分的钻凿过程中安装管件，并且当已经对于所述多个孔钻凿了所述第一部分时，完成将所述多个孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度。

25.根据权利要求13-24中任一项所述的系统，其特征在于：所述钻凿机器（306）沿着进给装置（305）能够位移地布置。

26.一种岩石钻凿设备（100），其特征在于，所述岩石钻凿设备（100）包括根据权利要求14-25中任一项所述的系统。

27.根据权利要求26所述的岩石钻凿设备，其特征在于，所述岩石钻凿设备（100）由岩石钻机构成，所述岩石钻机包括运载工具（101）和进给装置（305），所述进给装置（305）连接至所述运载工具，用于支撑所述钻凿机器（306）。

28.根据权利要求27所述的岩石钻凿设备，其特征在于，所述进给装置（305）在其面向所述钻凿方向的端部上设置有管件支撑件（310）。

Claims (28)

1.一种用于当通过岩石钻凿设备（100）钻凿第一孔时安装第一管件（313）的方法，其中，在所述钻凿中使用能够经由一个或更多个钻杆（308）连接至钻凿机器（306）的工具（309），所述方法包括：

—钻凿所述第一孔的第一部分，

—将所述第一管件（313）安装在所述第一孔的所述第一钻凿的部分的至少一部分中，

—在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿的同时将所述第一管件（313）安装在所述第一孔中，

其中，所述方法还包括：当所述第一管件（313）已经安装在所述第一孔的所述第一部分中时，

—在完成将所述第一孔钻凿至期望的、与所述第一部分相比更深的深度之前，从所述第一孔拉出所述钻杆（308）。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在完成将所述第一孔钻凿至期望的、与所述第一部分相比更深的深度之前，从所述第一孔拉出所述钻杆（308），以便更换钻杆（308）和/或工具（309）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在钻凿所述第一孔的所述第一部分之前：

—通过定位装置将所述第一管件（313）定位在第一位置，其中，在所述第一位置，至少所述第一管件（313）的背向钻凿方向的那个端部的中心线大致对应于所述钻杆的中心线。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在所述第一管件（313）的定位之后，

—使所述钻杆（308）前进，以及

—保持住所述第一管件（313），直至所述钻杆（308）已经前进至所述钻杆（308）已经至少部分地穿透所述第一管件（313）的位置为止。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，使用比用于所述岩石钻凿设备的普通钻杆长度短的钻杆（308）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，所述管件（313）为了在所述钻凿期间的安装而定位在所述钻杆（308）的前面，以便由所述钻杆（308）穿透。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述钻凿机器（306）布置成能够沿着进给装置（305）位移。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一孔的所述第一部分的所述钻凿中，使用的钻杆（308）短得能够使所述第一管件（313）通过所述定位装置引入到所述钻杆（308）与钻凿支撑件（310）之间，所述钻凿支撑件（310）在背向所述钻凿机器（306）的端部设置在所述进给装置（305）上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用驱动装置（314）来确保在钻凿过程中输送所述管件（313）并且在进行钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括，在所述钻杆（308）为了穿透所述第一管件（313）的前进中：

—对所述钻杆（308）施加旋转速度，其中，用于所述钻杆（308）的所述旋转方向形成与钻凿过程中的旋转方向相反指向的方向。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管件安装仅在所述第一孔的所述第一部分中执行，并且其中，所述方法还包括：当所述第一管件（313）已经安装在所述第一孔的所述第一部分中时，

—将所述第一孔钻凿至第二深度，所述第二深度是所述第一部分的深度的至少两倍。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管件（313）的所述安装由设置在所述岩石钻凿设备（100）中的控制系统（110）自动地执行。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

—钻凿多个孔的第一部分，其中，在所述多个孔的各自的第一部分的钻凿过程中安装管件，以及

—当已经为所述多个孔钻凿了所述第一部分时，完成将所述多个孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度。

14.一种在通过岩石钻凿设备（100）钻凿第一孔时安装管件（313）的系统，其中，在所述钻凿中使用工具（309），所述工具（309）能够经由一个或更多个钻杆（308）连接至钻凿机器（306），所述系统包括：

—用于钻凿所述第一孔的第一部分的装置，

—用于将管件（313）安装在所述第一孔的所述第一钻凿的部分的至少一部分中的装置，

—用于在进行所述第一孔的所述第一部分的钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中的装置，其特征在于，所述系统还包括：当已经将所述第一管件（313）安装在所述第一孔的所述第一部分中时，用于下述的装置：

—在完成将所述第一孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度之前，将所述钻杆（308）拉出所述第一孔。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统包括：用于在完成将所述第一孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度之前，将所述钻杆（308）拉出所述第一孔以便更换钻杆（308）和/或工具（309）的装置。

16.根据权利要求14或15所述的系统，其特征在于，所述系统还包括驱动装置（314），所述驱动装置（314）用于确保在钻凿过程中输送所述管件（313）并且在进行钻凿的同时将所述管件（313）安装在所述第一孔中。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述驱动装置由推动装置（314）构成。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述推动装置（314）在其面向所述管件（313）的端部上设置有用于引入所述管件（313）内的管件支撑部（318）。

19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述推动装置（314）包括接合装置（319），所述接合装置（319）用于与所述钻杆接合，以基本上防止所述推动装置（314）相对于所述钻杆（308）的轴向位移。

20.根据权利要求14-19中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括定位装置，所述定位装置用于通过旋转的、可枢转的和/或可转动的管件盒（312）定位所述第一管件（313）以便安装，所述管件盒（312）具有用于多个管件（313）的空间。

21.根据权利要求14-20中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括具有用于多个管件（313）的空间的管件盒（312），其中，所述管件盒（312）能够移动至第一位置，在所述第一位置，所述管件盒（312）中的期望的管件（313）放置在用于钻凿的位置，其中，当所述期望的管件（313）已经移动至所述位置时，在钻凿时将所述管件盒（312）移动至第二位置。

22.根据权利要求14-21中任一项所述的系统，其特征在于，所述管件由轴套管件（313）构成。

23.根据权利要求14-22中任一项所述的系统，其特征在于，包括控制装置，所述控制装置用于控制根据第一钻凿计划对所述孔的钻凿，其中，根据编程坐标对所述孔进行钻凿。

24.根据权利要求14-23中任一项所述的系统，其特征在于，包括调准装置，所述调准装置用于在所述孔的钻凿中自动地定位所述钻凿机器。

25.根据权利要求14-24中任一项所述的系统，其特征在于：

所述系统被进一步设计成钻凿多个孔的第一部分，其中，在所述多个孔的各自的第一部分的钻凿过程中安装管件，并且当已经对于所述多个孔钻凿了所述第一部分时，完成将所述多个孔钻凿至期望的、比所述第一部分更深的深度。

26.一种岩石钻凿设备（100），其特征在于，所述岩石钻凿设备（100）包括根据权利要求14-25中任一项所述的系统。

27.根据权利要求26所述的岩石钻凿设备，其特征在于，所述岩石钻凿设备（100）由岩石钻机构成，所述岩石钻机包括运载工具（101）和进给装置（305），所述进给装置（305）连接至所述运载工具，用于支撑所述钻凿机器（306）。

28.根据权利要求27所述的岩石钻凿设备，其特征在于，所述进给装置（305）在其面向所述钻凿方向的端部上设置有管件支撑件（310）。

Images