DE1142815B

DE1142815B - Method and drilling machine for expanding large boreholes for roller blinds and blind shafts in mining

Info

Publication number: DE1142815B
Application number: DEM47914A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Duempelmann
Original assignee: Maschinenfabrik Korfmann GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Korfmann GmbH
Priority date: 1961-02-03
Filing date: 1961-02-03
Publication date: 1963-01-31

Description

Verfahren und Bohrmaschine zum Erweitern von Großbohrlöchern für Rollöcher und Blindschächte im Bergbau Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Bohrmaschine zum Erweitern von Großbohrlöchern für Rollöcher und Blindschächte im Bergbau, bei dem an das Gestänge der für die Erstellung des Zielbohrloches verwendeten Bohrmaschine eine Erweiterungsbohrvorrichtung befestigt und durch das Gestänge zur Herstellung des endgültigen Bohrlochdurchmessers zur Bohrmaschine zurückgezogen wird.Method and drilling machine for expanding large boreholes for roll holes and Blind Wells in Mining The present invention relates to a method and drilling machine for expanding large boreholes for roll holes and blind shafts in mining, where the rods used to create the target borehole Drill attached to an extension drilling device and through the linkage to Making the final borehole diameter withdrawn to the drill will.

Im Untertagebergbau werden in großem Umfang Verbindungen zwischen einzelnen Fördersolen als Stapelschächte oder Rollöcher benötigt. In zunehmendem Maße wird die Herstellung dieser Verbindungen durch Großbohrlöcher bevorzugt, weil einmal das Auffahren von Hand größere Kosten verursacht und zum anderen die gebohrte Schachtröhre glatte Wandungen ergibt und dazu das anstehende Gebirge nicht durch Sprengungen verschüttet wird.In underground mining, connections between individual conveying soles are required as stacking shafts or roller holes. In increasing Dimensions, the production of these connections through large boreholes is preferred because on the one hand the driving up by hand causes higher costs and on the other hand the drilled one The shaft tube results in smooth walls and in addition the pending mountains do not penetrate Blasting is spilled.

Verschiedene Maschinen wurden bisher entwickelt, um die Großbohrlöcher herzustellen. So ist zum Beispiel ein Rollochbohrgerät bekannt, welches an einer Seilführung hängt, die durch ein vorgebohrtes Zielbohrloch geführt wird, und mit einer Seilwinde hochgezogen wird. Stirnseitig ist dieses Gerät mit Bohrkronen ausgerüstet, die sich einerseits um die eigene Achse und zum anderen gemeinschaftlich um die Zentralachse des Gerätes drehen. Zur Aufnahme des entstehenden Drehmomentes werden besondere Führungsrillen in die Bohrlochwand eingefräst, in welche Führungsleisten gleiten.Various machines have been developed so far to drill the large boreholes to manufacture. For example, a Rollochbohrgerät is known which is attached to a Hanging rope guide, which is guided through a pre-drilled target borehole, and with is pulled up by a winch. The front of this device is equipped with drill bits, which on the one hand revolve around its own axis and on the other hand collectively around the Rotate the central axis of the device. To absorb the resulting torque special guide grooves milled into the borehole wall, in which guide strips slide.

Trotzdem ist es schwierig, in gebrächem Gestein die großen Torsionskräfte aufzunehmen.Nevertheless, it is difficult to deal with the large torsional forces in broken rock to record.

Da die stirnseitig arbeitenden Bohrkronen sich ein-mal um die eigene Achse, zum anderen gemeinschaftlich um die Zentralachse des Bohrgerätes drehen, ergeben sich für die Schneidwerkzeuge in der Arbeitsphase, in der dieselben sich bei ihrem Weg um die Bohrkronenachse seitlich oder rückwärts zur Hauptschnittrichtung bewegen, ungünstige Schnittbedingungen.Since the drill bits working on the front side rotate once around their own axis and, on the other hand, jointly around the central axis of the drilling device, the cutting tools in the working phase, in which they move laterally or backwards to the main cutting direction on their way around the drill bit axis, unfavorable cutting conditions.

Eine andere Maschine zur Herstellung von Großlochbohrungen benutzt ein Zielbohrloch als Führung des Antriebsmechanismus. Ein mit der Führung in Verbindung stehender Tragring dient als Gegenlager für einen mit Schneidwerkzeugen besetzter Fräsring. Dieser Fräsring umschneidet ähnlich einer Kernbohrkrone das Gestein, und der freigebohrte Kern reißt bei entsprechender Länge ab. Diese Maschine eignet sich nur für verhältnismäßig weiche Gesteine. Ein oft störend empfundener Nachteil ist ferner das unbeeinflußbare Abreißen der Kerne, die zum Teil wieder zertrümmert werden müssen. Weiter muß die Torsion vom Führungskörper im Bohrloch aufgenommen werden.Another machine used to make large holes a target well to guide the drive mechanism. One associated with the guide standing support ring serves as a counter bearing for one occupied with cutting tools Milling ring. This milling ring cuts around the rock similar to a core drill bit, and the bored core tears off at the appropriate length. This machine is suitable only for relatively soft rocks. An often annoying disadvantage is also the uncontrollable tearing off of the cores, some of which are shattered again have to. Furthermore, the torsion must be absorbed by the guide body in the borehole.

Bei Großlochbohrmaschinen, die in bekannter Weise Großlöcher in mehreren Operationen erweitern, sind die maximalen Durchmesser begrenzt, weil das Drehmoment, welches die Maschine aufbringt, über den Gestängestrang zu den Bohrkronen geleitet werden muß. Hohe Anforderungen sind hierbei auch für das Gestänge notwendig, welches bei zunehmendem Bohrlochdurchmesser entsprechend dimensioniert werden muß.In large hole drilling machines, which in a known manner large holes in several Expand operations, the maximum diameters are limited because the torque, which the machine applies to the drill bits via the drill string must become. High requirements are also necessary here for the linkage, which must be dimensioned accordingly with increasing borehole diameter.

Allen bekannten Erweiterungs-Bohrverfahren ist gemeinsam, daß der Maschinen- oder Bohrkörper im Bohrloch rotiert und die dabei auftretenden Drehmomente abgestützt werden müssen. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, daß der Maschinenkörper keine Drehbewegung um seine Zentralachse macht. Die Form und Achsstellung von paarweise zusammenarbeitenden Schneidkörpern ist so gewählt, daß eine annähernd kreisrunde Bohrung entsteht. Dabei wird durch Gegenläufigkeit von je zwei Schneidkörpern die Torsion innerhalb des gesamten Erweiterungsbohrgerätes aufgehoben, es kann also auf Vorspannungen und Führungen verzichtet werden. Die Schneidkörper können je nach vorliegendem Material mit Hartmetall schneiden, Kerbverzahnungen, einzelgelagerten Schneidrollen oder ähnlichen Zerspanungsmitteln besetzt werden.All known extension drilling methods have in common that the Machine or drill body rotates in the borehole and the torques that occur in the process need to be supported. The present invention assumes that the machine body makes no rotary movement around its central axis. The shape and axis position of pairs cooperating cutting bodies is chosen so that an approximately circular Bore is created. The counter-rotation of two cutting bodies each means that the Torsion within the entire extension drill is eliminated, so it can pre-tensioning and guides are dispensed with. The cutting body can depending on Cut existing material with hard metal, serrations, single bearings Cutting rollers or similar cutting tools are occupied.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß eine aus mehreren drehbaren, paarweise zusammenarbeitenden Schneidkörpern bestehende Erweiterungsbohrmaschine an ein über eine Winde oder einen Haspel laufendes Führungs- und Zugseil angehängt wird und daß durch die Erweiterungsbohrmaschine der endgültige Bohrlochdurchmesser vorzugsweise von oben nach unten aufgebohrt wird. Dabei ist es vorteilhaft, daß die für die Erweiterungsbohrmaschine notwendige Antriebsenergie über ein Stromkabel von oben über einen Haspel od. dgl: zugeführt wird. Auch kann es zweckmäßig sein, daß das Gestänge der Zielbohrlochmaschine gleichzeitig zur Führung der Energieleitung für die Erweiterungsbohrmaschine verwendet wird.The invention is seen in the fact that one of several rotatable, existing extension drilling machine with cutting bodies working together in pairs attached to a guide and pull rope running over a winch or a reel and that the final borehole diameter is determined by the extension drilling machine preferably from above is drilled out downwards. It is advantageous to that the drive energy required for the extension drill is via a power cable from above via a reel or the like: is fed. It can also be useful that the rods of the target boring machine are used to guide the power line at the same time is used for the extension drill.

Die erfindungsgemäße Bohrmaschine zur Durchführung des Verfahrens wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß in einer Schneidebene vier symmetrisch angeordnete Schneidkörper angeordnet sind, wobei jeweils zwei sich um 180° gegenüberliegende Schneidkörper im gleichen Drehsinne, dagegen die beiden Paare untereinander entgegengesetzt angetrieben werden. Dabei ist es möglich, daß in mehreren Ebenen übereinander jeweils die gleiche Anordnung mit unterschiedlicher gegenseitiger Winkelstellung vorgesehen ist.The drilling machine according to the invention for carrying out the method is further characterized in that four symmetrically in a cutting plane arranged cutting body are arranged, with two opposite each other by 180 ° Cutting body in the same direction of rotation, on the other hand the two pairs opposite to each other are driven. It is possible that in several levels one above the other the same arrangement is provided with different mutual angular positions is.

Ebenfalls erscheint es zweckmäßig, daß in zwei übereinanderliegenden Ebenen jeweils ein Paar von Schneidkörpern, die jeweils um 180° versetzt sind, angeordnet sind, wobei die in einer Ebene liegenden beiden Schneidkörper im entgegengesetzten Drehsinne angetrieben werden. Hierbei ist es von Vorteil, daß die Schneidkörper im wesentlichen als Kugelkalotten oder Teile einer solchen ausgebildet sind und durch ihre Winkelstellung bedingt in der Ansicht von oben eine Ovalform aufweisen. Auch kann es zweckmäßig sein, daß die Bohrmaschine zur Erhöhung des Eigengewichtes mit zusätzlichen Beschwerungsgewichten ausgerüstet ist. Ebenfalls ist es möglich, daß sie mit seitlichen Führungskufen innerhalb der Wandung des erweiterten Bohrloches geführt ist.It also seems appropriate that in two superimposed Planes each have a pair of cutting bodies, each offset by 180 °, arranged are, with the two cutting bodies lying in one plane in the opposite one Rotational senses are driven. It is advantageous here that the cutting body are essentially designed as spherical caps or parts of such and due to their angular position, have an oval shape when viewed from above. It can also be useful for the drill to increase its own weight is equipped with additional weights. It is also possible that they with lateral guide runners within the wall of the enlarged borehole is led.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß sie im wesentlichen aus einem Elektro- oder Druckluftmotor besteht, der über ein in einem entsprechenden Gehäuse angeordnetes Untersetzungsgetriebe eine Welle, auf welcher ein innenverzahntes Kegelrad und ein außenverzahntes Kegelrad aufgekeilt ist; wobei mit dem innenverzahnten Kegelrad die beiden Ritzel in Eingriff stehen, die auf ihren Wellen die Schneidkörper tragen, wogegen das außenverzahnte Kegelrad mit entsprechenden Kegelrädern der anderen Schneidkörper in Eingriff steht.Another advantageous embodiment of the invention is seen in that that it consists essentially of an electric or compressed air motor, which over a reduction gear arranged in a corresponding housing a shaft, on which an internally toothed bevel gear and an externally toothed bevel gear are keyed is; the two pinions meshing with the internally toothed bevel gear, which carry the cutting bodies on their shafts, whereas the externally toothed bevel gear engages with corresponding bevel gears of the other cutting bodies.

Für zweckmäßig wird weiterhin angesehen, daß die Schneidkörper zweiteilig ausgebildet sind, wobei die einzelnen Teile mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden können.It is also considered expedient that the cutting bodies are in two parts are formed, the individual parts at different speeds can be driven.

Auch ist es möglich, daß die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetriebenen Einzelteile der Schneidkörper gleich- oder gegenläufig arbeiten.It is also possible that they run at different speeds driven individual parts of the cutting body work in the same or in opposite directions.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der äußere Kranz des Schneidkörpers über eine Hohlwelle und der innere Schneidkörper über eine durch die Hohlwelle hindurchgeführte Antriebswelle über entsprechende verschiedene Ritzel angetrieben werden.It is also useful that the outer rim of the cutting body via a hollow shaft and the inner cutting body via a one passed through the hollow shaft Drive shaft are driven via corresponding different pinions.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die einige beliebige Ausführungs- und Anwendungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein von unten nach oben führendes Zielbohrloch, welches abwärts mit der Erweiterungsbohrmaschine nach der Erfindung aufgebohrt wird, Fig.2 das Schnittprofil der in einer Ebene ange- i ordneten Schneidkörper nach Seitenansicht, Fig. 3 und 4 Seitenansichten der Schnittkörper gemäß der Fig. 2, Fig. 5 das Schnittprofil von je zwei in verschiedenen Ebenen arbeitenden Schneidkörpern, Fig. 6 in Seitenansicht die Form der Schnittkörper gemäß Fig. 5, Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Maschine mit von in einer Ebene laufendem Schneidwerk, Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel mit je zwei übereinander arbeitenden Schneidkörpern nach dem Schnittprofil gemäß Fig. 5 mit den Schneidkörpern gemäß Fig. 6 und Fig. 9 einen spiralförmig gestalteten mit Einzelschneiden ausgerüsteten Schneidkörper in Seitenansicht.The invention is based on the drawings, which show some arbitrary embodiments and illustrate application examples, explained in more detail. It shows Fig. 1 from below target borehole leading upwards, which descends with the extension drilling machine is drilled open according to the invention, Fig. 2 the sectional profile of the arranged in a plane i arranged cutting body according to side view, Fig. 3 and 4 side views of the cutting body according to FIGS. 2 and 5, the sectional profile of two working in different planes Cutting bodies, FIG. 6 shows the shape of the cutting bodies according to FIG. 5 in a side view, 7 shows an embodiment of the machine with a cutting unit running in one plane, 8 shows an embodiment with two cutting bodies working one above the other according to the sectional profile according to FIG. 5 with the cutting bodies according to FIG. 6 and FIG. 9 a spiral-shaped cutting body equipped with individual cutting edges in side view.

Die normale Bohrmaschine 1 hat das Bohrloch 2 von unten nach oben bis zur Strecke 3 gebohrt. Das Bohrgestänge 4 verbleibt im Bohrloch und wird in der Strecke 3 mit der Erweiterungsbohrmaschine 4 verbunden. Ein Führungsseil 5 mit Stromzuführungskabel wird von der Winde 6 der Erweiterungsbohrmaschine nachgeführt. Der Vorschub für das Erweitern wird einmal durch das Eigengewicht der Erweiterungsbohrmaschine, die, falls erforderlich, noch mit Beschwerungsgewichte versehen werden kann. und zum anderen von der Vorschubeinrichtung der Bohrmaschine 1 bewirkt.The normal drilling machine 1 has the borehole 2 from bottom to top drilled to distance 3. The drill rod 4 remains in the borehole and is in the route 3 is connected to the extension drilling machine 4. A guide rope 5 with The power supply cable is tracked by the winch 6 of the extension drilling machine. The feed for the extension is determined by the weight of the extension drilling machine, which, if necessary, can be provided with weights. and on the other hand caused by the feed device of the drill 1.

Bei der Anordnung der Schneidkörper 7 in einer Ebene nach Fig. 2 haben je zwei sich um 180° gegenüberliegende Schneidkörper den gleichen Drehsinn. Die schraffierten Zwickel 8 bleiben innerhalb des Kreisprofiles stehen.When arranging the cutting body 7 in a plane according to FIG two cutting bodies opposite one another by 180 ° have the same direction of rotation. the hatched gusset 8 remain within the circular profile.

In der Fig. 5 sind die Schneidkörper 9 in zwei Ebenen angeordnet. Hierbei haben die zwei sich um 180e gegenüberliegenden Körper entgegengesetzten Drehsinn, um die Schneidkräfte in jeder Schnittebene gegeneinander aufzuheben. Die gestrichelte Kreislinie 10 zeigt den Durchmesser der Vorbohrung, der Doppelkreis 12 die Lage des Bohrgestänges an. Die im Kreisprofil stehenbleibenden Zwickel sind mit 13 bezeichnet.In FIG. 5, the cutting bodies 9 are arranged in two planes. Here the two bodies opposite one another by 180e have opposite one another Sense of rotation to cancel the cutting forces against each other in each cutting plane. the Dashed circular line 10 shows the diameter of the pilot hole, the double circle 12 indicates the location of the drill pipe. The gussets that remain in the circular profile are denoted by 13.

Den Aufbau der Erweiterungsbohrmaschine zeigt im Prinzip Fig. 7. Der Elektro- oder Druckluftmotor 14 treibt über ein im Gehäuse 15 angeordnetes Untersetzungsgetriebe 16 die Welle 17 an. Auf dieser Welle 17 sind ein innenverzahntes Kegelrad 18 und ein außenverzahntes 19 aufgekeilt. Mit dem innenverzahnten Kegelrad 18 sind die beiden Ritzel 20 im Eingriff, die auf ihren Wellen 21 die Schneidkörper 22 tragen.The construction of the extension drilling machine is shown in principle in FIG. 7. The electric or compressed air motor 14 drives the shaft 17 via a reduction gear 16 arranged in the housing 15. An internally toothed bevel gear 18 and an externally toothed 19 are keyed onto this shaft 17. The internally toothed bevel gear 18 engages the two pinions 20, which carry the cutting bodies 22 on their shafts 21.

Das außenverzahnte Kegelrad 19 ist im Eingriff mit den gestrichelten Kegelrädern 23 und den Schneidkörpern 24. Die Schneidkörper 22 haben den umgekehrten Drehsinn wie die Schneidkörper 24, wodurch die Schnittkräfte sich gegenseitig aufheben. Das von den Schneidwerkzeugen gelöste Bohrklein wird der Vorbohrung 25 zugeführt und fällt nach unten hinab.The externally toothed bevel gear 19 meshes with the dashed bevel gears 23 and the cutting bodies 24. The cutting bodies 22 have the opposite direction of rotation as the cutting bodies 24, whereby the cutting forces cancel each other out. The cuttings loosened by the cutting tools are fed to the pilot hole 25 and fall downwards.

Die Maschine ist mit dem Bohrgestänge 26 verbunden und wird durch Eigengewicht und die Vorschubeinrichtung der untenstehenden Bohrmaschine herabgezogen. Seitliche Führungen 27 halten den Maschinenkörper gegen Verkantungen. Eine Zugkette 28 und ein Stromkabel 29 führen zu der in der oberen Strecke stehenden Winde.The machine is connected to the drill rod 26 and is pulled down by its own weight and the feed device of the drill below. Lateral guides 27 hold the machine body against tilting. A pull chain 28 and a power cable 29 lead to the winch in the upper section.

In Fig. 8 ist die Erweiterungsbohrmaschine in Ansicht dargestellt. Hier sind die Schneidkörper 30 und 31 in zwei verschiedenen Ebenen angeordnet. Die Drehrichtung der sich um 180° gegenüberliegenden Schneidkörper ist zum Ausgleich der Schneidkräfte einmal links und einmal rechts gerichtet. Natürlich ist es nicht erforderlich, die Erweiterungsbohrmaschine immer von oben nach unten zu ziehen, der umgekehrte Weg ist durchaus möglich. Ebenso kann die Energiezuführung durch das Bohrgestänge vorgenommen werden.In Fig. 8, the extension drilling machine is shown in view. Here the cutting bodies 30 and 31 are arranged in two different planes. the The direction of rotation of the 180 ° opposing cutting bodies is to compensate the cutting forces directed once to the left and once to the right. Naturally it is not necessary to always move the extension drill from top to bottom to pull, the opposite way is quite possible. Likewise, the energy supply be made through the drill pipe.

Das Prinzip läßt für große Bohrlochdurchmesser oder Schachterweiterungsbohrungen die Verwendung von weiteren Schneidkörpern zu. Die Schneidkörper selbst können zur Verbesserung der Schnittbedingungen zweiteilig ausgeführt werden, und zwar so, daß der größere äußere Teil auf einer Hohlwelle sitzt und mit niedriger Drehzahl arbeitet, während der im Durchmesser kleinere Teil mit entsprechend höherer Drehzahl arbeitet. Mit dieser Maßnahme kann die Schnittgeschwindigkeit für die verschiedenen Durchmesser auf den günstigsten Wert festgelegt werden.The principle can be used for large borehole diameters or shaft expansion boreholes the use of further cutting bodies. The cutting body itself can be used to Improvement of the cutting conditions are carried out in two parts, namely so that the larger outer part sits on a hollow shaft and works at low speed, while the smaller diameter part works at a correspondingly higher speed. With this measure the cutting speed for the different diameters be set to the most favorable value.

Claims

CLAIMS: 1. A method for extending Großbohrlöchern for chute holes and blind shafts in mining, in which to the drill of the drilling machine used for the production of the target borehole attached a Erweiterungsbohrvorrichtung and retracted through the drill for the production of the final borehole diameter to drill, marked characterized characterized that a multi-rotatable pairwise cooperating cutting elements (7) extension drilling machine (4) is attached to a running on a winch (6) or a bobbin guiding and traction cable (5) and that the enlargement drill the final borehole diameter is preferably from above is drilled out downwards.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drive energy necessary for the extension drilling machine od via a power cable (29) from above via a reel. The like. Is supplied.

3. The method according to claim 1, characterized in that the linkage (26) of the target drilling machine is used at the same time to guide the power line for the expansion drilling machine.

4. Drill for implementation of the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that that four symmetrically arranged cutting bodies (7) are arranged in a cutting plane are, with two cutting bodies opposite each other by 180 ° in the same Sense of rotation, on the other hand, the two pairs are driven in opposite directions.

5. Drilling machine according to claim 4, characterized in that in several planes one above the other the same arrangement with different mutual angular positions is provided.

6. Drill according to claims 4 and 5, characterized in that that in two superimposed levels each have a pair of cutting bodies that are each offset by 180 °, are arranged, the lying in one plane both cutting bodies are driven in opposite directions of rotation.

7. Drill press according to claims 4 to 6, characterized in that the cutting bodies essentially are designed as spherical caps or parts of such and by their angular position conditionally have an oval shape when viewed from above. B.

Drill after the Claims 4 to 7, characterized in that the drill to increase the Dead weight is equipped with additional weights.

9. Drill press according to claims 4 to 8, characterized in that it has lateral guide runners (27) is guided within the wall of the enlarged borehole.

10. Drilling machine according to claims 4 to 9, characterized in that it consists essentially of an electric or compressed air motor (14) which, via a reduction gear (16) arranged in a corresponding housing (15), has a shaft (17) which an internally toothed bevel gear (18) and an externally toothed bevel gear (19) is keyed, with the internally toothed bevel gear (18) engaging the two pinions (20 ) which carry the cutting bodies (22) on their shafts (21) , whereas the externally toothed bevel gear (19) meshes with corresponding bevel gears (23) of the other cutting bodies (24) .

11. Drilling machine according to one or more of the claims 4 to 10, characterized in that the cutting bodies are designed in two parts, whereby the individual parts are driven at different speeds can.

12. Drill according to claim 11, characterized in that with different Speed-driven individual parts of the cutting body in the same or in opposite directions work.

13. Drilling machine according to claims 11 and 12, characterized in that that the outer rim of the cutting body via a hollow shaft and the inner cutting body Via a drive shaft guided through the hollow shaft via corresponding different pinions are driven. Publications considered: German Patent application B 13628, K1. 5 c, size. 6 (published March 11, 1954).