DE10121564A1

DE10121564A1 - Drilling device with a jacking body with nozzles

Info

Publication number: DE10121564A1
Application number: DE2001121564
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Bayer
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2002-11-07
Also published as: WO2002090707A2; WO2002090707A3

Abstract

The invention relates to a device for producing or expanding drill holes in a wet drilling method, wherein said device is provided with a drive body with nozzles, which is connected to a pull and/or thrust drive, said nozzles being movably arranged, thereby having a larger working area in comparison with stationary nozzles and a more intensive drilling force.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen oder Auf weiten von Erdbohrungen im Naßbohrverfahren mit Hilfe eines mit Düsen ausgestatteten Vortriebskörpers.The invention relates to a device for manufacturing or on widening of earth bores using the wet drilling method with the help of a nozzle equipped jacking body.

Verfahren zum Naß- bzw. Spülbohren verwenden üblicherweise einen mit Düsen ausgestatteten Vortriebskörper zum Herstellen einer Erdbohrung oder zum Aufweiten einer Pilotbohrung. Als Vortriebskörper kommen selbstgetrie bene Rammbohrgeräte oder auch über ein Gestänge angetriebene Bohr köpfe sowie gezogene und/oder mit einem Schubantrieb versehene Aufweit köpfe zur Verwendung. Um das Erdreich nicht nur mechanisch, sondern auch hydraulisch abzubauen und gleichzeitig entgegen der Vortriebsrichtung abzufördern ist es bekannt, solche Vortriebskörper mit Düsen zu versehen. Diese Düsen sind normalerweise in ein entsprechendes Gewinde im Vor triebskörper eingeschraubt und liefern je nach ihrer Konfiguration unter schiedliche Strahlen, beispielsweise in Gestalt eines Hohl- oder Vollkegels oder eines scharfen Vollstrahls, in jedem Falle aber ein konstantes Strahlen bild. Dies gilt auch für rotierende Vortriebskörper, die mit einer Lenkfläche, einem sogenannten Schrägflächen-Kopf versehen sind. Fällt die Düsenachse mit der Drehachse zusammen, dann ändert sich das Strahlen bild nicht, während bei exzentrisch angeordneten Düsen der Strahl während der Rotation eine Ringfläche bestreicht. Im Falle eines Kurvenbohrens ist es jedoch erforderlich, die Rotation des Vortriebskörpers zu unterbrechen. Die Düsen wirken dann wie stationäre Düsen, bis die Kurvenfahrt beendet ist und der Vortriebskörper wieder in Rotation versetzt wird.Methods for wet or rinsing drilling usually use one Propelling body equipped with nozzles for making an earth hole or for expanding a pilot hole. Self-driven come as the propulsion body bene ram boring machines or drill driven by a rod heads as well as drawn and / or with a thrust drive heads for use. To the soil not only mechanically, but also dismantle hydraulically and at the same time against the direction of advance To discharge it is known to provide such propulsion bodies with nozzles. These nozzles are usually pre-threaded drive body screwed in and deliver depending on their configuration different rays, for example in the form of a hollow or solid cone or a sharp full beam, but in any case a constant beam image. This also applies to rotating jacking bodies that have a steering surface, a so-called bevel head. Does that fall Nozzle axis together with the axis of rotation, then the blasting changes do not form, while with eccentrically arranged nozzles the jet during the rotation swept an annular surface. In the case of corner drilling, it is however, it is necessary to interrupt the rotation of the jacking body. The Nozzles then act like stationary nozzles until cornering is complete and the propulsion body is rotated again.

Um beim mechanisch-hydraulischen Erdreichabbau unterschiedlichen Bodenverhältnissen Rechnung zu tragen, bleibt nur die Möglichkeit, die Düsen entsprechend den jeweiligen sich ändernden Bodenverhältnissen auszuwechseln. Dies ist Zeit- und kostenaufwendig.To differentiate in mechanical-hydraulic soil mining Only the possibility remains to take account of soil conditions Nozzles according to the changing soil conditions replaced. This is time consuming and costly.

Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen und insbesondere auch die Intensität des hydromechanischen Erdreichabbaus erhöhen.The invention seeks to remedy this and in particular also the intensity increase the hydromechanical mining.

Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung eine Bohrvorrichtung der ein gangs erwähnten Art vor, deren Vortriebskörper mit beweglich gelagerten Düsen versehen ist. Die Düsen können dabei um ihre Längsachse drehbar oder quer zu ihrer Längsachse pendelnd gelagert sein. Als Düsenantrieb kann die Spülflüssigkeit dienen, beispielsweise so, daß sie schräg in bezug auf die Düsenachse zugeführt wird und ihre horizontale Komponente so die Düse in Rotation versetzt.To achieve this, the invention proposes a drilling device previously mentioned type, the jacking body with movably mounted Nozzles is provided. The nozzles can be rotated about their longitudinal axis or be pivoted transversely to its longitudinal axis. As a nozzle drive the rinsing liquid can serve, for example, so that it is obliquely related is fed to the nozzle axis and its horizontal component so the Nozzle set in rotation.

Handelt es sich um eine Vollstrahl-Düse, dann bildet sich bei der Düsenrota tion ein Strahlkegel, der das Erdreich zyklisch überstreicht und vor allem Erdreichkomponenten mit geringerer Gesteinshärte und -festigkeit heraus löst. Dabei geht deren Verbund- und Tragwirkung verloren und entfalten die anschließend gelösten härteren Komponenten eine starke abrasive Wirkung auf weniger harte Gesteinskomponenten. Abbaufördernd wirkt sich auch die Tatsache aus, daß der Düsenstrahl das Erdreich in Folge seiner Rotation zyklisch beaufschlagt und es demgemäß zu einem schnellen Wechsel von Belastungs- und Entlastungsphasen kommt, der mit einer Zermürbung des Gesteins bzw. Erdreichs verbunden ist. Der Gesteinsabbau ist durch den schnellen Wechsel von Belastungs- und Entlastungsphasen deutlich stärker als bei starren Düsensystemen. Diese Zermürbungswirkung läßt sich noch erhöhen, wenn die Düsen mit einem heißen Fluid beschickt werden und es daher zu einem schnellen Temperaturwechsel im Gestein kommt.If it is a full jet nozzle, then the nozzle red is formed tion is a beam cone that sweeps the soil cyclically and above all Soil components with lower rock hardness and strength solves. The bond and load-bearing effect are lost and unfold subsequently released harder components have a strong abrasive effect on less hard rock components. It also has a degrading effect Fact from the fact that the jet of the earth due to its rotation cyclically applied and accordingly a quick change from Stress and relief phases come with a wearing down of the Rock or soil is connected. The rock extraction is through the rapid alternation of stress and relief phases much stronger than with rigid nozzle systems. This attrition effect can still be seen increase when the nozzles are loaded with a hot fluid and it therefore there is a rapid temperature change in the rock.

Die erfindungsgemäßen Düsen können auch an einem rotierenden Vor triebskörper, beispielsweise einem über ein Gestänge angetriebenen Bohr kopf angeordnet sein. In diesem Falle überlagern sich die Bewegungen der Düsen und die Rotation des Bohrkopfs, was mit einer Intensivierung des Erdreichabbaus verbunden ist. The nozzles according to the invention can also on a rotating front drive body, for example a drill driven via a linkage be arranged head. In this case, the movements of the Nozzles and the rotation of the drill head, which with an intensification of the Soil extraction is connected.

Die Düsen können sämtlich im selben Sinne oder auch gegenläufig rotieren, um so die Abbauverhältnisse zu beeinflussen und den unterschiedlichsten Bodenparametern Rechnung zu tragen.The nozzles can all rotate in the same sense or in opposite directions, in order to influence the mining conditions and the most varied Floor parameters to take into account.

Vorzugsweise verlaufen die Düsenachsen winklig, beispielsweise spitzwink lig zur Längsachse des Vortriebskörpers bzw. der Bohrrichtung; sie können auch einzeln oder zum Teil entgegen der Vortriebsrichtung ausgerichtet sein, um das Abfördern des gelösten Erdreichs zu verbessern. Die Zahl und die Ausrichtung der Düsen richtet sich zweckmäßigerweise nach dem gewünschten Bohrlochquerschnitt, um das Entstehen unerwünschter seitli cher Auskesselungen zu vermeiden.The nozzle axes preferably run at an angle, for example at an acute angle lig to the longitudinal axis of the driving body or the drilling direction; you can can also be aligned individually or in part against the direction of advance, to improve the removal of the loosened soil. The number and the Alignment of the nozzles suitably depends on the desired cross-section of the borehole to prevent undesired lateral to avoid detachments.

Je nach ihrer Anordnung und Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit können die erfindungsgemäßen Düsen auch dazu dienen, die Bohrrichtung zu beeinflussen.Depending on their arrangement and exposure to hydraulic fluid the nozzles according to the invention also serve to close the drilling direction influence.

Als Antriebsmittel für die Düsenrotation dient vorzugsweise die Spülflüssig keit. Um dies zu ermöglichen, eignen sich Venturi- oder Hochdruckdüsen in besonderer Weise.The rinsing liquid is preferably used as the drive means for the nozzle rotation ness. To make this possible, Venturi or high-pressure nozzles are suitable special way.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawing Exemplary embodiments explained in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 einen mit einer Lenkfläche versehenen Bohrkopf in einer Draufsicht, Fig. 1 is a drill head provided with a guide surface in a plan view,

Fig. 2 den Bohrkopf nach Fig. 1 in einer Seitenansicht, Fig. 2 shows the drill head of FIG. 1 in a side view;

Fig. 3 einen Lenkkopf mit drei Düsen und Fig. 3 shows a steering head with three nozzles and

Fig. 4 eine Seitenansicht des Lenkkopfes der Fig. 3. Fig. 4 is a side view of the steering head of FIG. 3.

Bei dem Lenkkopf 1 gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen Bohrkopf, der üblicherweise am Ende eines Gestänges angeordnet und mit Hilfe eines Dreh-Schub-Antriebs rotierend in das Erdreich getrieben wird. Der Lenkkopf 1 besitzt eine geneigt in bezug auf die Lenkkopfachse 2 verlaufende Lenk fläche 3, deren Wirkung aufgehoben ist, solange das Gestänge mit dem Lenkkopf 1 rotiert. Sobald die Gestängerotation unterbrochen ist, kommt die Lenkfläche 3 in der Weise zur Wirkung, daß der Bohrkopf abgelenkt wird.The steering head 1 according to FIG. 1 is a drilling head, which is usually arranged at the end of a linkage and is driven into the ground by means of a rotary-push drive. The steering head 1 has an inclined with respect to the steering head axis 2 steering surface 3 , the effect is canceled as long as the linkage rotates with the steering head 1 . As soon as the drill rotation is interrupted, the steering surface 3 comes into effect in such a way that the drill head is deflected.

In der Lenkfläche 3 mündet eine Düse 4, die über eine zum Bohrgestänge führende Leitung 5 mit Druckflüssigkeit versorgt wird. Die Düse ist drehbar in einem Gehäuse 6 gelagert und besitzt einen nicht dargestellten Turbinenan trieb, der es erlaubt, die Düse mit Hilfe der über die Leitung 5 zugeführten Spül- oder Schneidflüssigkeit in Rotation zu versetzen.A nozzle 4 opens into the steering surface 3 and is supplied with pressure fluid via a line 5 leading to the drill pipe. The nozzle is rotatably mounted in a housing 6 and has a turbine drive, not shown, which allows the nozzle to be rotated by means of the flushing or cutting fluid supplied via line 5 .

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Lenkkopf 7 unterscheidet sich von dem Lenkkopf nach den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß er mit drei rotieren den Düsen 8, 9, 10 ausgestattet ist. Diese Düsen können in unterschiedli cher Richtung rotieren und mit unterschiedlichem oder gleichem Drehsinn wie der Lenkkopf 7. Da die Düsen eigene Zuleitungen 11, 12 besitzen, las sen sie sich auch mit unterschiedlichen Fluiden und/oder unterschiedlichem Fluiddruck betreiben. So besteht die Möglichkeit, über eine der Düsen eine Bentonit/Wasser-Suspension und über die beiden anderen Düsen eine Spül flüssigkeit zur Anwendung zu bringen oder auch mit einer der Düsen einen Schneidstrahl zu erzeugen.The steering head 7 shown in FIGS. 3 and 4 differs from the steering head according to FIGS. 1 and 2 only in that it is equipped with three rotating nozzles 8 , 9 , 10 . These nozzles can rotate in different directions and with different or the same direction of rotation as the steering head 7th Since the nozzles have their own feed lines 11 , 12 , they can also be operated with different fluids and / or different fluid pressures. There is the possibility of using a bentonite / water suspension via one of the nozzles and a rinsing liquid via the other two nozzles, or to generate a cutting jet with one of the nozzles.

Claims

1. Device for producing or expanding earth bores in the wet drilling process with a nozzle body ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) provided with propulsion body ( 1 ; 7 ), characterized in that the nozzles are arranged to be movable.

2. Device according to claim 1, characterized in that the nozzles ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) are rotatably mounted about their longitudinal axis.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzles ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) are mounted so as to oscillate about an axis transverse to their longitudinal axis.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nozzles ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) are arranged at an angle to the longitudinal axis ( 2 ) of the drive body before ( 1 ; 7 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in net that nozzle openings point against the direction of advance.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzles ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) are arranged in a steering surface ( 3 ).

7. A method for producing or expanding earth bores in the wet drilling method, characterized in that in a jacking body ( 1 ; 7 ) arranged nozzles ( 4 ; 8 , 9 , 10 ) are fed with a hot fluid.