DE1989815U

DE1989815U - DEVICE FOR EXTENDING THROUGH HOLES OF LARGER DIAMETERS IN THE ROCK.

Info

Publication number: DE1989815U
Application number: DEM21635U
Authority: DE
Original assignee: Nuesse & Graefer K G Maschf
Current assignee: Nuesse & Graefer K G Maschf
Priority date: 1956-04-16
Filing date: 1956-04-16
Publication date: 1968-07-25

Description

Maschinenfabrik lüsse & Graf er K. G.- Sproekhövel/Westf.Maschinenfabrik lüsse & Graf er K. G.- Sproekhövel / Westf.

"Vorrichtung zum Erweitern durchschlägiger Bohrungen größerer· Durehmesser im Gestein""Device for widening penetrable bores of larger diameter gauges in the rock"

Für das Bohren iron löchern großer Durchmesser und großer Längen in Untertagebetrieben wird vielfach so vorgegangen, daß ein Loch kleinen Durohmessers vorgebohrt wird, das man sodann in einem oder mehreren Arbeitsgämgen auf immer größere Durchmesser erweitert.For drilling iron holes in large diameters and large lengths Underground operations are often done in such a way that a hole is small Durohmessers is pre-drilled, which is then expanded in one or more Arbeitsgämgen to ever larger diameters.

Wenn es möglieh ist, das Vorloch durchsehlägig au bohren, d.h.,.If possible, drill the pilot hole straight through, i.e..

wenn es zwischen zwei Sohlen, zur Verbindung zweier Schächte,zweier Strecken odgl. dient, so hat es sich für die Vornahme der Erweiterungsbohrungen als zweckmäßig erwiesen, die Erweiterungsstufen ziehend zu bohren, d.h«, das Erweiterungsbohrgerät auf das im Bohrloch eingefahrene Gestänge zu setzen und es von der durchschlägigen Seite des Vorloehes her auf die Maschine hin. durchzuziehen. Der Vorteil dieser Bohrart gegenüber der von der laschine aus drückenden ist de daß das Bohrgerät, erheblich geringere Neigung zu Abweichungen zeigt und das Gestänge auf Zugbeanspruchungen weniger störanfällig ist als gege^ die auf Druck. lach dieser Art ist es heute möglich, in Untertagebetrieben Löeher von Durohmessern bis 800 mm und mehr und bis zu Längen von 200 m zu bohren* Solche Löcher finden Verwendung als Wet-. terwege, Seilkanäle, als Ersatz für tiberhauen, als Hollen und insbesondere als Löeher zum Abführen der Berge beim Abteufen von Stapeln und Schächten.if it is between two soles, to connect two shafts, two routes or the like. serves, it has proven to be expedient to carry out the extension bores to drill the extension steps pulling, that is, to place the extension drilling device on the rod inserted in the borehole and from the penetrating side of the pre-hole towards the machine. to pull through. The advantage of this Bohrart against the oppressive from the laschine out is that the de drill, significantly lower tendency shows deviations and the linkage to tensile stresses is less susceptible to interference than gege ^ on pressure. With this kind of thing, it is now possible in underground operations to drill holes with a diameter of up to 800 mm and more and up to a length of 200 m. * Such holes are used as wet holes. Paths, rope channels, as a substitute for hewn over, as a tunnel and especially as a Löeher to carry away the mountains when sinking piles and shafts.

Als Bohrgeräte finden in Kohle und weicheis Gestein vorzugsweise mit Hartmetall bestückte Kronenbohrer, wie Tannenbaum- oder Spiralkronen Anwendung, während in mittelharten und harten Gesteinen so gut wie ausschließlich Rollenmeißel angewendet werden. Bei den ziehenden Erweiterungsstufen werden diese Rollenmeißel auch allgemein Aufbohr- meißel genannt.The drilling equipment used is preferably rock in coal and soft ice Carbide-tipped crown drills, such as fir tree or spiral crowns Application while in medium-hard and hard rocks as good as only roller bits are used. In the case of the pulling expansion stages, these roller bits are also generally used for boring called a chisel.

Es ist von den Tannenbaumkronen her bekannt, die Schneiden stufenförmig anzuordnen, wobei die Kränze aus Schneiden in der der Bohr·*- richtung entgegengesetzten Richtung immer größere Durchmesser erhalten . Dadurch It is known from the fir tree crowns, the cutting edges step-shaped to be arranged, the wreaths of cutting edges in the drilling * - direction of the opposite direction get larger and larger diameters. Through this

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wird erreicht, daß in einem Bohrgang mehrere Erweiterungsstufen immer größer werdenden Durchmessers gleichzeitig gebohrt werden. Man hat diese Art Erweiterimgsbohrungen durchzuführen aueh schon mit Bollenmeißeln versucht, indem man zwei Aufbohrmeißel verschiedenen Durchmessers auf das Bohrgestänge setzte und in einem Arbeitsgang ziehend bohrge. Es ist einleuchtend, daß man dadurch eine größere Bohrleistung erreicht, als wenn man jede Erweiterungsstufe einzeln abbohrt. Diese Bohrart setzt lediglich entsprechend stärkere Maschinen voraus.it is achieved that several expansion stages are always in one drilling larger diameter can be drilled at the same time. One has Attempts have already been made to carry out this type of expansion drilling with chisels by using two boring chisels of different diameters placed on the drill pipe and pulling in one operation drill. It is evident that this gives a greater drilling capacity than if you drill each extension step individually. These Bohrart only requires correspondingly more powerful machines.

Es kommt beim Bohren von Löchern großer Durchmesser und großer Längen in Untertagebetrieben recht selten vor, daß nur eine einzige, in sich homogene Gesteinsart, durchbohrt wird. Vielmehr besteht die zu durchbohrende Gebirgsformation nicht nur aus verschiedenem starken Schichtes verschieden harter und oder inhomogener Gesteinsarten, Kohle oder Erden, auch besitzen die Schichten eine gegenüber der Bohrrichtung alle möglichen Winkel bildende leigung, die sogar auch im Yerlaufe eine und derselben Bohrung verschieden sein kann. Die Praxis beim Bohren der artiger Gebirgsformationen hat nun gezeigt, daß es nicht so sehr die Härte der Gesteinsarten, ist, welche das Großlochbohren oft recht schwierig gestaltet, vielmehr ist es der ffehsel in Härte und Homogenität unterschiedlicher Schichten, welche das Bohren bis zur Unmöglichkeit erschweren. Ganz besonders schwierig gestaltet es sich dann, wenn die Schichten nicht rechtwinklig, sondern schräg zur- Bohrrichtung stehen. Sobald nämlich die Rollen des Aufbohrmeißels in inhomogenen Gesteinsarten arbeiten, oder den Übergang von verschiedenen harten Ge-*- steinsschichten durchlaufen, gerät der Aufbohrmeißel in ein starkes Schlagen, das sich auf das Gestänge und die Bohrmaschine überträgt, Gesteinsbrüehe und Maschinenschäden sinddie häufige Folge.It occurs when drilling holes of large diameters and lengths in underground operations it is rare that there is only one in itself homogeneous rock type that is pierced. Rather, there is the one to be pierced Mountain formation not only from different layers of strength Different hard and or inhomogeneous types of rock, coal or earth, the layers also have one opposite to the direction of drilling all possible angles forming inclination, which even in the course of a and the same bore can be different. The practice when drilling the like mountain formations has now shown that it is not so much the The hardness of the rock type is what large-hole drilling is often right Difficult designed, rather it is the error in hardness and homogeneity of different layers, which the drilling to the impossibility make more difficult. It turns out to be particularly difficult if the layers are not at right angles, but at an angle to the drilling direction stand. As soon as the roles of the boring bit in inhomogeneous Rock types work, or the transition from different hard ge - * - Going through layers of stone, the boring bit gets into a strong one Hitting, which is transmitted to the rods and the drill, Broth and machine damage are the common consequences.

Dieses Schlagen des Aufbohrmeißels tritt dann ganz besonders heftig auf wenn die Schichtung des Gebirges nicht senkrecht zur Bohraehse liegt. Der Übergang von der einen zur anderen Schicht erfolgt dann nicht auf dem ganzen Böhrloehumfang gleichzeitig, sondern beginnt erst an einem Teil des Umfangs.. Da die beiden Schichten fast immer eine unterschiedliche Bohrbarkeit besitzen, wird das leichter bohrbare Gestein schnelle: gebohrt als das andere. Die Bohrebene erhalt dadurch Aushöhlungen, in welche die Rollen:des Aufbohrmeißels regelrecht hereinfallen. Außer eines Schiagens in Längsrichtung des Gestänges tritt gleichzeitig ein seitliches Ausschlagen des Gestänges ein, welches sich in FormThis hitting of the boring bit then occurs particularly violently if the stratification of the rock is not perpendicular to the drill axis. The transition from one layer to the other then does not occur the entire Böhrloeh circumference at the same time, but only begins on one Part of the scope .. Because the two layers are almost always different If the rock is more easily drilled, it will be drilled faster: drilled than the other. This gives the drilling plane cavities in which the roles: the boring bit literally fall for. Except a blow in the longitudinal direction of the linkage occurs at the same time a lateral deflection of the linkage, which takes shape

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einer Sinuslinie über die ganze Gestängelänge bis zur Maschine fortpflanzt. Das das Gestänge sich in drehender Bewegung befindet, wird es dabei nicht nur auf Knickung, sondern auf wechselnden Zug. und-Druck beansprucht.. Die aus rein statischer Beanspruchung herrührende Belastung wird von einer Wechselbelastung überlagert und fördert Brüche, die auf Ermüdung des Materials aus Schwingungsbeanspruchungen herrühren.a sine line over the entire length of the boom to the machine propagates. That the linkage is in a rotating motion, It is not only due to buckling, but also to changing tension. and pressure stressed .. The result of purely static stress Load is superimposed by an alternating load and promotes fractures, which are due to the fatigue of the material from vibration loads originate.

Die Auswirkungen des Schiagens des Aufbohrmeißels versuchte man bisher dadurch herabzusetzen, daß man soYfohl dem Gestänge, wie auch dem Aufbohrmeißel Führungselemente zuordnete. Man benutzt hierzu Führungs» stangen, welche alle 10.- 20 .m im Gestängezug eingebaut sind. Sie besitzen drei oder auch vier flügel, welche den gleichen oder annähernd gleichen Durchmesser des Vorloches besitzen und seitliche Schwingungen des Gestänges stark eindämmen. Auf den Aufbohrmeißel setzte man ein gleichartiges Führungselement, das sich mit seinen dem Durchmesser des Erweiterungsloches angepaßten Flügeln an der Bohrlochwandung abstützt und ein "Hineinfallen" einer Rolle des Aufbohrmeißels in Aushöhungen auf der Bohrsohle weitgehend verhindern soll.The effects of hitting the boring bit have been tried so far by using the rod as well as the boring chisel Assigned leadership elements. For this purpose guide rods are used which are built into the rod assembly every 10-20 m. You own three or four wings, which have the same or approximately the same diameter of the pre-hole and lateral vibrations dam the boom heavily. A guide element of the same type was placed on the boring chisel, which with its diameter of the Expansion holes adapted wings on the borehole wall and a roll of the boring bit "falling" into cavities to prevent largely on the drill bed.

Diese Führungsstangen baut man nach zwei grundsätzlich unterschied— liehen Prinzipien, lach dem einen sind die Flügel starr. Sie können in diesem Falle nich den gleichen Durchmesser wie das Bohrloch besitzen, da sie sich s&nst an dem nie kreisrunden und insbesondere bei den Sohichtenübergängen unebenen Wandungen verklemmen können. Auch könnte man Abweichungen der Bohrlochachse aus einer Eichtung, wie- sie immer wieder auftreten, nicht durchfahren. Ihr ^Durchmesser -muß also kleiner als der Bohrlochdurchmesser sein. Führungsstangen nach dem ' zweiten Prinzip besitzen nachgiebige Flügel, die federnd ausgebildet sind. Beide Arten setzen zwar das unangenehme, zu häufigen Störungen des Bohrbetriebes führende Schlagen von Aufbohrmeißel und des Gestänges sowiejdes Kniekens herab, können es indess nicht ganz beseitigen. Insbesondere das Schlagen in Richtung der Bohrachse wird durch Führungsstangen nicht wesentlich gedämpft* V These guide rods are built according to two fundamentally different borrowed principles, laugh for one the wings are rigid. You can in this case they do not have the same diameter as the borehole, since they are never circular, and especially with uneven walls can jam the layer transitions. Even one could deviations of the borehole axis from one direction, as they occur again and again, do not drive through. Your ^ diameter must be be smaller than the borehole diameter. Guide rods after the ' second principle have flexible wings that are resilient are. Both types set the unpleasant, too frequent disturbances drilling operations leading to hammering of boring bits and rods as well as the knees down cannot, however, completely remove it. In particular, hitting in the direction of the drilling axis is not significantly dampened by the guide rods * V

Sobald der Aufbohrmeißel und das Gestänge zu schlagen anfangen, muß der Bohrmaschinenführer mit der Drehzahl und öder der Torziehkraft Variieren, um möglichst ruhig die Übergangs ζ one zu durchfahren» Ss siixä hiei für nicht nur erfahrend Bohrmaschinenführer erforderlich, auch wird vonAs soon as the boring bit and the rod start to hit, must The drill operator varies with the speed and the or the gate pulling force in order to drive through the transition ζ one as calmly as possible »Ss siixä hiei Required for not only experienced drill operators, also being of

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ihnen angespannteste Aufmerksamkeit gefordert. Zudem bedeutet das langsame Durchfahren der Übergangsζonen .beachtliche Zeiteinbüßen. Teueres Bohrpersonal, längere Bohrzeiten und nicht vermeidbare Schäden, zumindest aber stärkere Abnutzung von Maschine, Gestänge,· Führungsteilen und Aufbohrmeißel beeinflussen die Wirtschaftlichkeit des G-roßlochbohrens heute noch ganz beachtlich negativ..demanded the most tense attention from them. In addition, that means Slow passage through the transition zones. Considerable loss of time. Expensive drilling staff, longer drilling times and unavoidable damage, but at least greater wear and tear on the machine, linkage, Guide parts and boring bits influence the profitability of large hole drilling is still considerably negative today.

Die aufgezeigten Kachteile und Schwierigkeiten beim Großlochbohren in Untertagebetrieben zu heheben, hat sich die Neuerung zur Aufgabe gestellt. Ihr Wesen wird insbesondere darin gesehen, daß unter 'Terwendung mehrstufiger Werkzeuge die Stufenabstände-.den durch die Vorbohrung festgestellten unterschiedlichen Gebirgsformat ionen angepaßt werden. Dabei werden entsprechend der durch die Torbohrung festgestellten G-esteinsarten und — eigenschaften,, sowie deren Iformation (lagerung) die Abstände der Brweiterungsstufen so gewählt, daß in jedem Falle mindestens eine Stufe einen gleichmäßig bohrbaren Bereich durchfährt und den anderen Stufen einen ruhigen Bohrgang bei deren Durchfahren ungleichmäßig bohrbarer Bereiche erteilt.The indicated tile parts and difficulties in drilling large holes Lifting in underground operations is the task of the innovation posed. Its essence is seen in the fact that under 'use For multi-stage tools, the step spacing - through the pilot hole determined different mountain formats can be adapted. In doing so, the values determined by the hole in the gate are determined G-stone types and properties, as well as their information (storage) the spacing of the expansion stages is chosen so that in In each case, at least one step traverses an evenly drilled area and the other steps a quiet drill passage in their Passing through unevenly drilled areas granted.

Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einer beispiels weisen Aus führung s form schematised., dargestellt». In Figur I ist der Schnitt durch ein Großbohrloch dargestellt, und zeigt eine heilte bereits bekannte Anordnung eines Aufbohrgerätes. beim Durchfahren eines aus verschiedenen Schichtungen bestehenden Gebirgsprofils.. Mit \ ist das Torloch bezeichnet.. Bei seinem Er bohr en von unten nach oben ist die Gebirgsformat ion mit ihren in Härte und Dicke unterschiedlichen Gesteinsschichten 16, 2, 3s 4 und 5 bekannt geworden-Auf dem bis zur Bohrmaschine reichenden Gestänge 6 sitzt ein Führungselement 7, welches annähernd den Durchmesser des Torloehes 1 besitzt, Daran schließt sich die Bohrstange 8 an, auf welcher das Aufbohrgerät sitzt, welches aus einem Rollenmeißel 9 für die· erste Erweiterungsstufe 10, einem Terbindungsnippel 11 und und aus dem Rollenmeißel 12 für die zweite Erweiterungsstufe 13 besteht. Darauf ist.wieder ein Führungselement H unter Zwischenschaltung eines Nippels 15 gesetzt.. Der Rollenmeißel 9 erweitert das Torloch 1 auf die Stufe 10, der Rollenmeißel 12 die Stufe 10 auf die Stufe größeren Durchmesser 13» Wie aus dieser öchsmatischen Darstellung ersichtlich:, kann es 'bei diesem einfach durch Aufeinandersetzen zweiter Rollenmeißel gebildeten Aufbohrgerät ohne weiteres der Fall sein, daß beide Rollenmeißel zu gleicher Zeit Schichtübergänge durchbohren» So zeigt das gewählte Beispiel, daß der Rollenmeißel 9 gerade den Übergang der Schichten 2 und 3 erreicht; hat, während gleichzeitig der Rollenmeißel 12 denThe subject of the invention is shown on the drawing in an exemplary embodiment. In Figure I, the section through a large borehole is shown, and shows a healed, already known arrangement of a boring device. when driving through a mountain profile consisting of different layers .. The gate hole is designated with \ .. When drilling from bottom to top, the mountain format ion with its rock layers 16, 2, 3s 4 and 5, which differ in hardness and thickness, has become known- On the rod 6 reaching as far as the drilling machine sits a guide element 7, which has approximately the diameter of the Torloehes 1. This is followed by the drill rod 8, on which the boring device sits, which consists of a roller bit 9 for the first expansion stage 10, a connection nipple 11 and and from the roller bit 12 for the second expansion stage 13 consists. Then a guide element H is placed again with the interposition of a nipple 15. The roller chisel 9 expands the gate hole 1 to the step 10, the roller chisel 12 the step 10 to the step of larger diameter 13 "As can be seen from this ochsmatic representation: it can 'With this boring device, which is simply formed by placing two roller bits on top of one another, it is easily the case that both roller bits drill through layer transitions at the same time. The example chosen shows that roller bit 9 is just reaching the transition between layers 2 and 3; has, while at the same time the roller bit 12 the

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Schichtenübergang 3 und 4 zu bohren beginnt. Ein starkes Schlagen der gesamten Bohreinrichtung ist die unausbleibliche und unvermeidbare 3?olge. ■ ■ ''.Layer transition 3 and 4 begins to drill. A strong hitting the entire drilling equipment is the inevitable and inevitable 3? Olge. ■ ■ ''.

Dieselbe ligur zeigt weiterhin einen gleichfalls in der Bohrpraxis häufig vorkommenden Fall. Wenn der Bohrvorgang nach unten weiter fortgeschritten ist, gelangt das Bohrgerät in die Schacht 2-2, welche aus einer Störung, aus Mergel, einer leicht brechenden Kohle oder aus einem stark inhomogenen, bröckelnden Gestein oder gar aus auslaufenden Sanden bestehen möge. Die Dicke dieser Schicht ist stärker als das aus dem beiden Rollenmeißeln 9 und 12 und dem Zwischennippel 15 bestehende Aufbohrgerät lang ist. Bsist ohne weiteres einzusehen, daß das Aufbohrgerät in einer solch instabilen Schicht jeder ruhigen Führung beraubt, sowohl innerhalb dieser Schicht, wie aber besonders beim Erreichen der nach unten anschließenden Schicht 15 starke Schläge in die gesamte Bohranlage bringen wird«The same ligurus also shows one in practice as well common case. When the drilling process progressed further down is, the drill enters the shaft 2-2, which from a fault, from marl, an easily breaking coal or from a highly inhomogeneous, crumbling rock or even from leaking Sanden may exist. The thickness of this layer is greater than that consisting of the two roller bits 9 and 12 and the intermediate nipple 15 Boring machine is long. It is obvious that the reaming device in such an unstable layer of any calm leadership robbed, both within this layer, but especially when reaching the next layer below 15 strong blows will bring into the entire drilling rig "

ligur 2 zeigt einen Schnitt durch das gleiche üebirgsprofil und gibt eine Anordnung des Aufbohrgerätes wieder, welches dem. Erfindungsgedanken entsprechend aufgebaut ist» Der Unterschied besteht in dem gewählten Abstand der beiden Eollenmeißel 9 und 1.2. Hat deren Abstand in Fig. 1 die Größe 17 gehabt, so ist dieser hier gemäß der Erfindung mit der Größe 18 gewählt. Der Abstand 17 zwischen den BohrlochsOhlen ■ der Erweiterungsstufen 10 und 13 war zufällig genau so groß wie die Dicket der Schicht 5-3 gemessen» Die feuerung schreibt vor, daß der Abstand der beiden Eollenmeißel, gemessen zwischen ihren Bohrsohlen nicht der Dicke einer Schicht entsprechen darf, sondern si groß sein muß, daß beim Durchfahren einer Grenzzone durch einen Rollenbohrer, der andere Rollenbohrer noch innerhalb einer. Schicht bohren muß und seinerseits noch keine Grenzzone erreicht haben darf. !lies ist bei dem hier gewählten Abstand 18 der Fall, indem durch eine entsprechend lang gewählte, zwischen die Rollenmeißel 9 und 1:2 gesetzte Abstandsstange 1.9 dem Er f indungs ge danken entsprochen- wurde. Die Figur 2 zeigt weiterhin,, daß der Abstand 18 der beiden Rollenmeißel größer ist, als die Dicket der Schicht 2. Während der Rollenmeißel 9diese inhomogene Schicht 2-2 durchfährt, bohrt der Eollenmeißel 12 noch in der festen Schichte. Er tut dies auch noch, während der Eollenmei^ßel 9 die kritische Übergangszone 2 - 16 durchbohrt. Kommt jedoch Eollenmeißel inl9en für ihn kritischen Grenzbereieh der Schichten 3-2, so ist Rollenmeißel 9 bereits in der festen Schicht 16.. So übernehmen dieligur 2 shows a section through the same mountain profile and gives an arrangement of the boring device again, which the. Inventive idea is structured accordingly »The difference lies in the one chosen Distance between the two egg chisels 9 and 1.2. Has their distance in Fig. 1 had the size 17, this is here according to the invention chosen with size 18. The distance 17 between the borehole blocks ■ the expansion levels 10 and 13 happened to be exactly the same size as that Thickness of layers 5-3 measured “The fire dictates that the Distance between the two owl chisels, measured between their drill soles must not correspond to the thickness of a layer, but be large must that when driving through a border zone with a roller drill, the other roller drill still within one. Layer must drill and in turn, must not have reached a border zone. ! lies is with the distance 18 selected here by correspondingly Long spacing rod 1.9, placed between the roller bits 9 and 1: 2, was in line with the idea of the invention. Figure 2 shows further, that the distance 18 between the two roller bits is greater than the thickness of the layer 2. While the roller bits 9 this inhomogeneous Passes through layer 2-2, the oar chisel 12 is still drilling in the fixed one Layer. He also does this during the oar chisel 9 the critical transition zone 2 - 16 pierced. But there comes an owl chisel In the critical border areas of layers 3-2, it is Roller chisel 9 already in the solid layer 16 .. So take over

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beiden Kollenmeißel immer abwechselnd die sichere ^ ■'ruhige Führung des Aufbohrmeißels.both chisels always alternate the safe ^ ■ 'smooth guidance of the boring bit.

In Figur 3 ist ein Schema der Abstandsermittlung der einzelnen Stufen des Aufbohrmeißels im Sinne der Neuerung dargestellt. Sie zeigt deutlich, daß der neuerungsgemäß zu wählende Abstand der einzelnen Stufen stark von dem Einfallen der Schichten abhängig ist, Die.drei dargestellten Schichten 7? 8 unS.9 haben ein Einfallen von etwa 45°. Die Dicke, der Schicht 8 wird normalerweise mit der Größe 13 angegeben, die senkrecht auf dem Einfallen steht. Für die Wahl des Abstandes der einzelnen Erweiterungsstufen ist jedoch zunächst die Größe der Übergangszone maßgebend« Diese wiederum-ist.von dem jeweilig zu bohrenden Durchmesser des Bohrloches abhängig. Die Übergangszone zwischen den Schichten 9-8 hat für den Bohrlochdurchmesser 1 die Größe 2, für den Durchmesser 3 die Größe 4 und für den Durchmesser 5 die Größe 6» Ist also lediglich eine Übergangszone wie 9-8 zu durchbohren, so wäre der Abstand der beiden Stufen etwas größer als der aus der Darstellung zu entnehmende Wert 14 zu wählen. Die den Durchmesser 3 bohrende Stufe hat dann nämlich nach Zurücklegung des. Weges 4 bereits die Übergangszone § — 8 verlassen, während die"den Durchmesser 5 bohreK de Stufe die Übergangszone 9 - 8 noch nicht erreicht hat. Mindestens eine Erweiterungsstufe bohrt also in einer homogenen Schicht, wenn die andere einen Übergangsbereich durchfährt».FIG. 3 shows a scheme for determining the distance between the individual stages of the boring bit in the sense of the innovation. she shows clearly that the distance to be chosen according to the innovation of the individual Stages is strongly dependent on the collapse of the layers, the three layers shown 7? 8 and 9 have an incidence of about 45 °. The thickness of layer 8 is usually given as size 13, which is perpendicular to the collapse. For the choice of the distance between the individual expansion stages, however, the size of the transition zone is the first decisive «This, in turn, is of the particular to be drilled Depends on the diameter of the borehole. The transition zone between the Layers 9-8 have size 2 for borehole diameter 1 and size 2 for for diameter 3, size 4 and for diameter 5, size 6 » If only a transition zone like 9-8 is to be drilled through, the distance between the two steps would be slightly larger than that shown in the illustration to be taken from the value 14 to be selected. The step drilling the diameter 3 then already has after covering the path 4 Leave the transition zone § - 8 while the "drill the diameter 5K de stage has not yet reached transition zone 9 - 8. At least an extension stage drills in a homogeneous layer, if the other passes through a transition area ».

Hat wie in der Darstellung die anschließendä Schicht 8 -'8 jedoch nur eine relativ geringe Stärke, so würde nach dem eben Gesagten die Stufe Durchmesser 3 nur den Weg 15 im homogenen Bereich durchfahren! dann tritt- sie bereits in den Übergangsbereich der Schichten 8 - 7, der für sie den Wert 16 besitzt*As in the illustration, it only has the subsequent layer 8 -'8 a relatively low strength, according to what has just been said, the diameter 3 step would only pass through the path 15 in the homogeneous area! then it already enters the transition area of layers 8 - 7, which has the value 16 for her *

Ist gemäß dem Erfindungsgedanken daher der Abstand der Stufen des Aufbohrmeißels mit den Erweiterungsdurchmesser; 3 und 5 für das Durch-fahren der Schichten 9-8 - 8'- 7 zu bestimmen,, so kann man ihn ohne weiteres in dem Wert 1,2 ablesen. Die Stufe mit dem Durchmesser 5 bohrt dann noch in der homogenen Schicht 9 in der Ebene 11, während die Stufe mit dem Durchmesser 3 bereits in der Schicht 7 in der Ebene 1.0 Irphrt. So stützen sich die beiden Stufen gegenseitig beim Durchfahren kritisch bohrbarer Übergangsbereiche ab. If, according to the concept of the invention, the distance between the steps of the Boring bit with the widening diameter; 3 and 5 for driving through of layers 9-8 - 8'- 7, one can do it without read another value of 1.2. The step with the diameter 5 drills then still in the homogeneous layer 9 in the plane 11, while the Step with the diameter 3 already in the layer 7 in the plane 1.0 Misguided. The two levels support each other when driving through critical drilled transition areas.

Daß dieser Erfindungsgedanke durch die Wahl von mehr.als zwei Erweiterungsstufen und durch zweckentsprechende Festlegung der Durchmesser der einzelnen Stufen Je nach Gebirgsformatione wandelbar ist, sei hier ausdrücklich hervorgehoben.That this inventive idea can be changed depending on the mountain formations by choosing more than two expansion stages and by appropriately defining the diameter of the individual stages, is expressly emphasized here.

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Der unterschiedliche Abstand zwischen je zwei Stufen des Aufbohrgerätes wird durch die Verwendung verschieden langer lippel oder Bohrstangen als Verbindungselement hergestellt. Es .können auch mehrere Nippel und oder Bohrstangen zu einem Verbindungselement zusammengeschraubt werden. Der Abstand zwischen zwei Stufen kann in der Größenordnung bis zu mehreren Metern liegen,.The different distance between each two levels of the boring device is achieved by using lippels of different lengths or Boring bars made as a connecting element. Several nipples and / or drill rods can also be used to form one connecting element be screwed together. The distance between two steps can be on the order of several meters.

Es liegt im Sinne der Erfindung, dam Aufbohrgerät einen ruhigen lauf zu verleihen, indem der Rollenmeißel jeder Stufe des Aufbohrgerätes so gegenüber den Rollenmeißeln der anderen Stufen angeordnet ist, daß die Achsen der Rollen der einzelnen Stufen nicht übereinander liegen» Vielmehr sollen die Projektion der Rollenachsen aller zu einem Aufbohrgerät vereinigten Stufen gleichmäßig über der Grundfläche verteilt sind. - It is within the meaning of the invention that the boring device runs smoothly to lend by the roller bit of each stage of the boring machine is arranged opposite the roller bits of the other stages that the axes of the rollers of the individual stages are not one above the other lie »Rather, the projection of the role axes should all become one Boring device combined steps are evenly distributed over the base area. -

Diese Anordnung ist in Mg, 4 schematisch dargestellt. 1, 2 und 3 sind die Rollen eines RollenmeiBSls, der die Erweiterung 7 bohrt, ■ während die Rollen 4, 5 und 6 zu dem die Erweiterung 8 bohrenden Rollenmeißel gehören, Neuerungsgemaß sollen nun die WinkelcC der Projektion aller Rollenachsen auf die Grundfläche gleich groß sein. Es wird dadurch erreicht,, daß beim Vorhandensein einer Spalte oder Kluft diese nicht- gleichzeitig von den Rollen zweier oder mehrerer Stufen überfahren werden» ' ■This arrangement is shown schematically in Mg, 4. 1, 2 and 3 are the roles of a roller cutter who drills the extension 7, ■ while the rollers 4, 5 and 6 belong to the roller bit drilling the extension 8, the innovation measure should now be the WinkelcC of the Projection of all roller axes on the base area must be the same. It is achieved, that if there is a column or Do not divide these simultaneously from the roles of two or more Steps are run over »'■

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß Bohrgestänge an seinem dem Aufbohrgerät zugekehrten Ende eine verstärkte Ausgestaltung zu geben. Es soll dies dadurch erfolgen, daß unmittelbar vor dem'Aufbohrgerät für die letzten drei bis vier Bohrstangen des Gestängeszüges ^:nicht die normal verwendeten Bohrstangen eingesetzt werden, sondern so verstärkte, daß sie eine höhere Biege- und Knickfestigkeit als"die anderen besitzen. Dies ist durch stärkere Bemessung der Rohrwandungen oder durch die Verwendung von:. Stählen höherer Festigkeitswerte zu erreichen. Bs kann auch gegenüber den heute allgemein aus Rohr und ■ Hippel durch Verschweißung gefertigten Bohrstangen eine in einem Stück gegossene'oder aus dem Vollen gearbeitete für den Zweck der !Teuerung Anwendung finden.Furthermore, the invention provides that the drill rods to give a reinforced configuration at its end facing the boring device. This should be done in that immediately before the drilling device for the last three to four drill rods of the rod assembly ^: not the normally used drill rods are used, but reinforced so that they have a higher flexural strength and buckling strength than "the others. This is through stronger dimensioning of the pipe walls or through the use of:. steels to achieve higher strength values. Compared to the drill rods generally made from pipe and hippel by welding today, a one-piece cast or machined from solid for the purpose of! Price increases apply.

Durch die Verstärkung des Gestängezuges in seinem unmittelbar am Aufbohrgerät sitzenden Teil ist die Möglichkeit, Schwingungen in das Gestänge zu übertragen, herabgesetzt. Die* höhere Knickfestigkeit läßt !XlIt es nicht so leicht brechen. ...- .:...By strengthening the linkage in his immediately on Boring device seated part is the possibility of vibrations in to transmit the linkage, lowered. The * higher buckling strength does not let! XlIt break it so easily. ...-.: ...

Wie bereits ausgeführt, zeigt die Bohrlohhachse bisweilen einen . nicht gradlinigen Verlauf| sie kann geknickt oder gekrümmt sein, las Bohrgestänge wird beim Durchfahren der Abweichzonen nicht nur \ rein mechanisch überaus stark beansprucht, es werden auchAs already stated, the axis of the borehole sometimes shows one. not straight course | it can be kinked or curved, The drill rod is not only \ Purely mechanically extremely high stressed, there are also

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Schwingungen erzeugt, welche einen unruhigen Verlauf des Bohrvorganges hervorrufen. Insbesondere wird der Andruck des Aufbohrgerätes an die Bohrlochsohle nicht gleichmäßig über den ganze Umfang verteilt sind, wenn das Aufbohrgerät in die Iahe der Abweichzone gelangt. Das Gestänge hat die Tendenz, sich senkrecht zu stellen. Die aus dieser Tendenz resultierende Kraft ist auf einem Teil des Ümfanges dem Andruck des Aufbohrgerätes entgegen gerichtet. Ein unrzhiges Arbeiten des Aufbohrgerätes ist die Folge»Vibrations are generated, which cause a restless course of the drilling process cause. In particular, the pressure of the boring device on the The bottom of the borehole are not evenly distributed over the entire circumference when the boring device comes near the deviation zone. The linkage has a tendency to stand upright. The force resulting from this tendency is due to the pressure on part of the circumference Reaming device directed in the opposite direction. Irregular work of the boring device is the consequence"

Es liegt daher im Sinne der vorliegenden Feuerung,, im Gestängezug elastische Gleider einzubauen, die sowohl das Drehmoment, auch Zug und Druck übertragen können, jedoch bei Beanspruchung auf Biegung oder Knickung seitlich nachgeben. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen elastischen Gliedes ist in Pig. 5 im Längsschnitt dargestellt, lig» β zeigt einen Schnitt in der Linie A-B. .. .· ■It is therefore within the meaning of the present furnace, to install elastic sliders in the rod assembly, which can transmit both torque, tension and pressure, but give way to the side when subjected to bending or kinking. One embodiment of such a resilient member is shown in Pig. 5 shown in longitudinal section, lig »β shows a section in the line AB. ... · ■

Das Kopfstück 1 besitz ein Innnegewinde 2, mittels welchen es an 'das Außengewinde einer Bohrstange geschraubt wird. Auf das Kofpstück 1 ist ein Überwurf 3 geschraubt, Kopfstück 1 und Überwurf 3 sind im Inner·]) kugelig ausgenommen, In dieser Ausnehmung liegt beweglich das"Kugelförmige Anschluß stück 4, welches mit dem Außengewinde 5 wieder an einer! Bohrstange befestigt wird. Der Hals 6 des Anschluß Stückes 4 ist an..'öei nem Umfang mit Ausnehmungen 7 versehen, während der Überwurf 3 korrespondierende locken 8 besitzt. Umgekehrt korrespondieren Ausnehmungen des Überwurfes mit locken 10 des Anschlußstückes. Durch diesen zahnartigen Eingriff können mit dieser Vorrichtung Drehmomente in beiden: !Richtungen übertragen werden. Ton der Größe des Spaltes 11 in dem zahnartigen Eingriff.hängt die lachgiebigkeit in seitlicher Richtung ab. Druck- und Zugkräfte überträgt die Vorrichtung ohne Spiel*..da äie Kugel des Anschluß* Stückes 4 am Kopf- und Überwurf stück eng anliegt* Die Vorrichtung besitzt eine durchgehende Bohrung 42, um das Spülmittel durchzuleiten» Dichtungsringe 13 und 14 dichten die einzelnen Bauteile gegeneinander ab. ..;■■■The head piece 1 has an internal thread 2, by means of which it is attached to the External thread of a boring bar is screwed. A cap 3 is screwed onto the head piece 1, the head piece 1 and cap 3 are inside ·]) Excepted spherically, the "spherical" is movably located in this recess Connection piece 4, which with the external thread 5 again on a! Boring bar is attached. The neck 6 of the connection piece 4 is at .. 'öei Nem scope provided with recesses 7, while the cover 3 corresponding lure 8 owns. Conversely, recesses of the cap correspond to curls 10 of the connector. This tooth-like engagement allows torques in both: ! Directions are transmitted. Sound the size of the gap 11 in that Tooth-like engagement. the laughability depends in a lateral direction away. The device transmits compressive and tensile forces without play * .. da äie The ball of the connection * piece 4 rests closely on the head and cap piece * The device has a through hole 42 to pass the detergent through »Sealing rings 13 and 14 seal the individual Components against each other. ..; ■■■

üt den beschriebenen Vorrichtungen,- diese einzeln öder in Kombination] angewendet -, ist es ermöglicht worden, Erweiterungsbohrungen Ms zu Durchmessern von 800 und mehr Millimeter und Längen bis zu 200 m bei bisher nicht erreichter ruhiger Bohrarbeit in inhomogenen tnd geschichteten G/ebirgsformationen verschiedenen Einfaliens zu erstellen.. Exercise the described devices, - these individually or in combination] applied - it has been made possible to drill extension holes Ms To create diameters of 800 and more millimeters and lengths of up to 200 m with unprecedented smooth drilling work in inhomogeneous and stratified mountain formations in different regions.

Claims

Protection claims

1 «) Direction of the gate for expanding holes with large diameters in the rock, starting from a penetrating gate hole, characterized in that the drilling tool is divided into two or more stages in such a way that the stage generators at least within one stage in one and the same ge. stone work »

2.) Gate direction for executing the procedure according to claim 1 characterized in that for the simultaneous generation of two or more drilling stages in one operation Roller chisels are used. . ■

3 «) gate direction according to claim 2, characterized, that the Boring devices formed by roller bits have variable distances from one another, depending on the strength of the one to be drilled Rock strata are adapted.

4.) Door direction according to claim 2 and 3, characterized in that that the projection of the roll axes of all of the to one Boring device combined steps are evenly distributed over the base area *

5,) door direction according to claim 2-4, characterized in that that the drill pipe, on his face facing the boring device End has a reinforced design.

6 ») Door direction according to claim 2 - 5, characterized in that that the parts of the drill string are connected by swivel joints, ■ '

7 «) door direction according to claim 6, characterized in that the Swivel joint yielding from a lateral movement There is a ball joint, the tightly closing connection piece (4) with the union (3) through a driver cross (7,8,9,10) claw-like with play in connection.