DE1758851C

DE1758851C - Hydromechamsche drilling device for producing flozgangiger target holes

Info

Publication number: DE1758851C
Authority: DE
Inventors: Willy Dipl Ing 4321 Niederwenigern Prettin
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Publication date: 1972-04-20

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydromechanische Der Erfindung liegt zur Lösung der sich beimThe invention relates to a hydromechanical The invention is to solve the problem

Buhreinrichtung zur Herstellung flözgängiger Ziel- hydromechanischen Bohren stellenden Probleme dieBuoying device for the production of seam-compatible target hydromechanical drilling poses the problems

bohrungen, bestehend aus einem drehenden, mit Aufgabe zugrunde, eine solche Bohreinrichtung der-drilling, consisting of a rotating, with the task of such a drilling device der-

achsparallelcn Düsen versehenen Bohrkopf, wobei art auszubilden, daß sowohl ein Ausweichen desaxially parallel nozzles provided drill head, whereby art of training that both an evasion of the

das Bohrgestänge zur Verhinderung des seitlichen i Bohrkopfes in das härtere Nebengestein, als auchthe drill string to prevent the drill head into the harder side i-rock, and

Ausweichens in der Flözebene durch Führungen eine Richtungsänderung des Bohrers auf Grund derEvasion in the seam level by guides a change of direction of the drill due to the

gehalten wird. auf ihn wirkenden Schwerkraft vermieden weiJen.is held. the force of gravity acting on it avoided.

Beim hydromechanischen Bohren werden Druck- Erfindungsgemäß folgt die Lösung dieses ProblemsIn hydromechanical drilling, this problem is solved according to the invention

Wasserstrahlen, welche aus den Düsen im Bohrkopf durch die Vereinigung folgender, zum Teil für sichJets of water, which follow from the nozzles in the drill head by the union, partly for themselves

austreten, zum Schneiden der im Flöz anstehenden iq bekannter Merkmale:emerge, for cutting the iq known features pending in the seam:

Kohle verwendet. Die Druckwasserstrahlen schneiden a) De; Bohrkopf weist vor den Düsenaustrittsöff-Used coal. The pressurized water jets cut a) De; The drill head points in front of the nozzle outlet

das Nebengestein dagegen wegen seiner im Vergleich nungen Werkzeuge zum Glätten der Bohrloch-the side rock, on the other hand, because of its comparatively small tools for smoothing the borehole

mit der Kohle größeren Härte nicht. Darauf beruht stoße auf, deren den Bohrlochstößen zugewandtewith the coal greater hardness not. This is based on impacts, which face the borehole impacts

der für das Durchbringen von Zielbohrungen wesent- Begrenzungslinien parabelförmig ausgebildetwhich is essential for the drilling of target bores, parabolic boundary lines

liehe Effekt der Flözgängigkeit; dieser Ausdruck be- 15 sind,borrowed effect of seamability; this expression is 15,

zeichnet die Tatsache, daß eine derartige Bohrung b) die Führungen des Bohrgestänges erstrecken sichindicates the fact that such a bore b) extends the guides of the drill string

nicht in das Nebengestein verlaufen kann. längs einer an den Bohrkopf anschließendencannot run into the bedrock. along one adjoining the drill head

Bei der üblicherweise im Vergleich mit der strei- Führungsstange und besitzen ballige bis doppelt chenden Flözerstreckung geringen Flözmächtigkeit konische Form, wobei der kleinste Durchmesser benötigt man für die Stabilisierung der Bohrung zwi- 20 der Führungen größer oder gleich dem größten sehen dem Hangenden und dem Liegenden des Flözes Durchmesser des Bohrgestänges ist.
in der Regel keine Führungen am Bohrgestänge. Im Die vor den Düsenaustrittsöffnungen angeordneten Streichen des Flözes fehlt jedoch ein stabilisierender Werkzeuge beseitigen die Unebenheiten auf den Effekt. Daher muß in dieser Richtung sine Führung Bohrlochstößen und schaffen dadurch die Vorausde^c Gestänges geschaffen werden, wenn Abweichun- 25 setzung, daß die auf der nachfolgenden Führungsgen der Bohrungen in der Flözebene ausgeschlossen stange angeordneten Führungen sich bei einer Durchwerden sollen. Solche Abweichungstendenzen der biegung des Bohrgestänges infolge des Gestängege-Bohrung im Streicher, des Flözes treten auf Grund wichtes auf Grund ihrer balligen bis doppelt konides Gestängegewichtes zwangläufig auf Grund der auf sehen Form auf den glatten Bohrlochstößen abwälzen den Bohrkopf wirkenden Schwerkraft ein. 30 können. Dabei wird der Bohrkopf entgegen derIn the usually compared with the strei- guide rod and have a convex to double seam extension, small seam thicknesses, conical shape, whereby the smallest diameter is required for the stabilization of the bore between the 20 guides greater than or equal to the largest see the hanging wall and the lying wall Seam diameter of the drill pipe.
usually no guides on the drill pipe. The coating of the seam in front of the nozzle outlet openings, however, lacks a stabilizing tool to remove the unevenness on the effect. Therefore, sine in this direction pilot borehole bumps must, thereby creating the Vorausde ^c linkage are created when deviations 25 translation, that the guides arranged on the excluded subsequent Führungsgen of the bores in the Flözebene rod are at a throughput are. Such tendencies of deviation of the bend of the drill pipe due to the drill pipe drilling in the string, the seam occur due to weight due to their convex to double conical pipe weight inevitably due to the shape of the drill head rolling on the smooth drill hole joints. 30 can. The drill head is against the

Es ist bereits bekannt, beim hydronechanischen Schwerkraftwirkung angehoben. Infolgedessen führt Bohren dieser Schwierigkeit durch zwei parallele und jede Durchbiegung des Gestänges zu einer Ablenin der Flözebene nebeneinander angeordnete Rohr- kung des Bohrkopfes entgegen der Schwerkraftwirgestänge, die an ihren Enden jeweils mit einem Bohr- kung. Im Ergebnis wird dadurch ein flözgängiges kopf versehen sind und im gegenseitigen Abstand 35 Bohren erreicht, bei dem die Bohrung in der Flözmit Hilfe von aufeinanderfolgenden Querstegen ge- ebene stabilisiert ist.It is already known when hydronechanical gravity is raised. As a result, leads Drilling this difficulty through two parallel and each bending of the rod to a Ablenin the boring of the drill head arranged next to each other in the seam level against the gravitational rods, each with a hole at its ends. The result is a seam-compatible head are provided and reached at a mutual distance 35 drilling, in which the hole in the seam with Is level stabilized with the help of successive transverse webs.

halten werden, entgegenzuwirken, weil hierdurch das Der hierdurch erzielbare Vorteil besteht darin, daßwill keep to counteract this, because this creates the advantage that this can be achieved

aus verhältnismäßig dünnwandigen Rohren zusam- ein zielgenaues Bohren im Flöz ermöglicht wird. DieA precise drilling in the seam is made possible from relatively thin-walled pipes. the

mengesetzte Bohrgestänge zur Ausnutzung des be- dazu notwendigen Führungen sind außerordentlichCombined drill rods to utilize the necessary guides are extraordinary

schriebenen flözweisenden Effektes in der Richtung 40 einfach und sitzen nur auf der Führungsstange,written seam-pointing effect in the direction of 40 and just sit on the guide rod,

des Flözein fallens nachgiebig bleibt, im Streichen In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel derof the seams falling remains resilient, in the painting. In the drawing, an embodiment of the

jedoch annähernd starr ist. In der Praxis zeigt sich Erfindung wiedergegeben; es zeigtbut is approximately rigid. In practice, the invention is shown; it shows

indessen, daß auch bei einem solchen Bohrgestänge F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Zielbohrunghowever, that even with such a drill pipe F i g. 1 shows a longitudinal section through a target bore

das Gestängegewicht zur Abweichung der Zielboh- mit dem vorderen Teil einer hydromechanischenthe rod weight to the deviation of the target drilling with the front part of a hydromechanical

rung in der Flözebene führt. 45 Bohreinrichtung gemäß der Erfindung undtion in the seam level. 45 drilling device according to the invention and

Beim mechanischen Bohren läßt sich ebenfalls Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II derWhen mechanical drilling can also Fig. 2 is a section along the line II-II of the

ein flözweisender Effekt erreichen. Unter anderem Fig. 1.achieve a seam-widening effect. Among other things, Fig. 1.

geschieht dies durch sogenannte Glockenbohrer. Die Bohrung 1 steht in einem Steinkohlenflöz, Dabei handelt es sich um drehende und pendelnd dessen Nebengestein nicht dargestellt ist. Die Achse aufgehängte Bohrschneiden, die in Seitenansicht 50 dieser Bohrung verläuft parallel zu den Begrenzungsglockenförmig sind und beim Anfahren des Neben- ebenen des Flözes, die vom Nebengestein gebildet gesteins in die Kohle zurückweichen. Das auch bei werden.this is done using so-called bell drills. Hole 1 is in a coal seam, These are rotating and pendulous rocks whose side rock is not shown. The axis suspended drill bits, which in side view 50 of this bore runs parallel to the delimitation bell-shaped and when approaching the secondary level of the seam, those formed by the adjacent rock back into the coal. That also with will.

solchen Bohreinrichtungen durch die Schwerkraft Die Bohreinrichtung hat einen Bohrantrieb, dersuch drilling devices by gravity The drilling device has a drill drive that

auftretende Problem der Abweichungstendenzen in nicht dargestellt ist. Dieser wirkt auf ein Bohrge-occurring problem of the divergence tendencies is not shown in. This acts on a drilling

der Flözebene ist jedoch bisher noch nicht gelöst 55 stange, an dessem freien Ende ein Bohrkopf sitzt,the seam level has not yet been resolved 55 rod, at the free end of which sits a drill head,

worden. Das Gestänge besteht aus einzelnen Gestängerohren 2been. The linkage consists of individual linkage tubes 2

Es ist allerdings beim mechanischen Flözbohren mit Kupplungen 3. Am oberen Ende des letzten Gernit festen Bohrwerkzeugen, bei dem eine Bohrung stängerohres 2 sitzt eine Führungssf ange 4, an der auf dem Liegenden des Flözes aufgefahren Wird, Führungen S befestigt sind, Diese Führungen sind mit auch bekannt, das Bohrgestänge mit einer aus Rollen 60 Längsrippen verwirklicht, die sich paarweise gegenbestehenden Führung zu versehen. Diese Führung überstehen.It is, however, with mechanical seam drilling with couplings 3. At the upper end of the last Gernit fixed drilling tools, in which a drill pipe 2 sits a Führsf ange 4, on the is driven on the lying of the seam, guides S are attached, these guides are with also known, the drill pipe realized with a roller 60 longitudinal ribs, which are opposed in pairs Provide leadership. Survive this tour.

hat außer zwei konischen Rollen an ihrem Anfang Im Ausführungsbeispiel lassen sich durch jedeshas two conical roles at its beginning. In the exemplary embodiment, each

und ihrem Ende mehrere zylindrische Rollen auf ihrer Rippenpaar fünf Radialebenen denken. Die den be-and think of their end several cylindrical rollers on their pair of ribs five radial planes. The most popular

Erstrcckung. Eine solche RollenfUhrung soll die treffenden Längsschnitt durch die Führungen begren-Recovery. Such a roller guide should limit the relevant longitudinal section through the guides.

Bohrwerkzeuge über dem Flözliegenden halten und 65 zenden Linien 7 bzw, 8 (vgl. F i g. 1) ergeben in demHold drilling tools above the seam and 65 zenden lines 7 and 8 (see FIG. F i g. 1) result in the

dadurch das Verlaufen in der Bohrung in das Neben- dargestellten Ausführungsbeispiel eine allgemeinas a result, the running in the bore in the exemplary embodiment shown is a general one

gestein verhindern. Sie stabilisiert die Bohrung in der ballige bis doppelt konische Form.prevent rock. It stabilizes the bore in the spherical to double conical shape.

sne iedoch auch nicht. Ein im Bereich der Führungen mit d₂ bezeichneterNeither sne nor sne. One designated by d ₂ in the area of the guides

Durchmesser ist daher größer als der Durchmesser d_l jeweils am Ende der Führungen der Führungsstange.The diameter is therefore greater than the diameter d _{l at} each end of the guides of the guide rod.

Andererseits sind diese kleinsten Durchmesser ^₁ der Führungen größer oder höchstens gleich dem größten Durchmesserd„ des Bohrgestänges, d.h. seiner Kupplungen.On the other hand, these smallest diameters ^ _{1 of} the guides are greater than or at most equal to the largest diameter d "of the drill rod, ie its couplings.

Im übrigen ist die Führungsstange 4 unmittelbar hinter dem Bohrkopf 9 in das Gestänge eingeschaltet.In addition, the guide rod 4 is switched into the rods immediately behind the drill head 9.

Der Bohrkopf besitzt Werkzeuge 10', welche die Bohrlochstöße 10 glätten und etwa parabelfömige Begrenzungslinien 11 aufweisen. Die Bohrwerkzeuge sind so eingestellt, daß sie im Nebengestein des dargestellten Flözes im wesentlichen keine Bohrwirkung ergeben.The drill head has tools 10 'which smooth the borehole joints 10 and are approximately parabolic Have boundary lines 11. The drilling tools are set so that they are in the adjacent rock of the depicted Seams result in essentially no drilling action.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Werkzeugen um Schneidblätter, deren Länge und Schneidwinkel einen spezifischen Bohrdruck ergeben, welche ein Abheben von Spänen aus dem Nebengestein ausschließt.In the illustrated embodiment, these tools are cutting blades, whose length and cutting angle result in a specific drilling pressure, which causes chips to be lifted off excludes from the host rock.

Der Bohrkopf besitzt im übrigen achsparallele ao Düsen 12, aus denen Druckwasserstrahlen austreten. Diese Druckwasserstrahlen 13 stellen ein Pilotbohrloch 14 her. Die Lösewirkung der Wasserstrahlen hört kurz vor den Schneidblättern des Bohrkopfes auf. Im Nebengestein sind die Druckwasserstrahlen as ebenfalls wirkungslos.The drill head also has axially parallel ao nozzles 12 from which jets of pressurized water emerge. These pressurized water jets 13 produce a pilot borehole 14. The dissolving effect of the water jets stops shortly before the cutting blades of the drill head. The pressurized water jets as are in the adjacent rock also ineffective.

Die Schneidblätter 10' haben nur die Aufgabe, den geringen unregelmäßigen Querschnitt der Pilotbohrung 14, die von den Wasserstrahlen hergestellt wird, auf den vorgesehenen endgültigen Durchmesser des Bohrloches 1 zu erweitern und dabei saubere und gerade sowie glatte Stöße 10 herzustellen, so daß die Führungsstange beim Durchbiegen des Gestänges sich auf ihren Führungen abwälzen kann. Dabei wird der am oberen Ende der Führurgsstange befindliche Bohrkopf 9 entgegen der Schwerkraftwirkung angehoben und gleicht dadurch die sonst auftretenden Abweichungstendenzen aus.The only task of the cutting blades 10 'is to remove the small, irregular cross-section of the pilot bore 14, which is produced by the water jets, to the intended final diameter of the To expand borehole 1 while producing clean and straight and smooth joints 10, so that the Guide rod can roll on their guides when the rod is bent. It will the drill head 9 located at the upper end of the Führurgsstange is raised against the effect of gravity and thereby compensates for the otherwise occurring tendencies towards deviations.

Claims

Claim:

Hydromechanical drilling device for the production of target boreholes that penetrate into the seam, consisting of from a rotating drill head provided with axially parallel nozzles, the drill rod is held by guides in the seam level to prevent sideways evasion, characterized d υ · c h the combination of the following, partly known features:

a) the drill head (9) has tools (10 ') in front of the nozzle outlet openings (12) Smoothing of the borehole joints (10), their boundary lines facing the borehole joints (10) (11) are parabolic,

b) the guides (5) of the drill rod (2, 3) extend along a guide rod (4) adjoining the drill head and have a spherical to double conical shape, the smallest diameter ^,) of the guides being greater than or equal to the largest diameter ( d ₃ ) of the drill string (2).

1 sheet of drawings