DE2016952A1

DE2016952A1 - Drilling tool guide

Info

Publication number: DE2016952A1
Application number: DE19702016952
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl.-Berging. Dr.-Ing. e.h.; Pilgrim Alfred; 4322 Sprockhövel Gräfer
Original assignee: Gräfer, Albrecht. Dipl.-Berging. Dr.-Ing. e.h., 4322 Sprockhövel
Priority date: 1970-04-09
Filing date: 1970-04-09
Publication date: 1971-10-21

Description

Bahrwerkzeugführung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, um eine möglichst vertikale Richtung bei der Herstellung von sogenannten Zielbohrungen im unter- oder übertägigen Bergbau zu gewährleisten. Stretcher tool guide The invention relates to a device a vertical direction as possible when producing so-called target bores in underground or surface mining.

Unter Zielbohrungen versteht man allgemein eine Bohrung, die zwischen zwei Sohlen angesetzt wird, um diese später mit sogenannten Erweiterungsbohrungen für Roll-Löcher, Wetterführungskanäle oder a-Es Ausgang für Blichschacht-Erweiterungen verwenden zu können. Es kommit bei den Zielbohrungen darauf an, den gewünschten Endpunkt möglichst genau zu erreichen. Der Durchmesser solcher Zielbohrungen liegt im allgemeinen bei 200 m, die Längen solcher Zielbohrungen können bis zu 250 und mehr m betragen.Target bores are generally understood to mean a bore that is between two soles is attached to these later with so-called extension holes for roll holes, weather ducts or a-Es exit for Blichschacht extensions to be able to use. When it comes to target drilling, it depends on the desired To reach the end point as precisely as possible. The diameter of such target holes is generally at 200 m, the lengths of such target holes can be up to 250 and be more m.

Zur Lösung dieser Aufgabe setzt man heute dem Bohrwerkzeug nachgeschaltet vorwiegend 2 - 5 Gestängerohre mit in Längsrichtung aufgeschweißten Führungsleisten, sogenannte Führungsbohrstangen, ein.To solve this problem, the drilling tool is now used downstream mainly 2 - 5 rod tubes with longitudinally welded guide strips, so-called guide boring bars.

Der Außendurchmesser der Führungsleisten ist auf den Durchmesser des Bohrwerkzeuges abgestimmt. Bei spanabhebend arbeitenden Bohrwerkzeugen, z. B. Bohrkronen mit Hartmetall- oder Diamantbestückung, werdenm üblicherweise die FührungsLeisten im Durchmesser r - 2- mm kleiner ats der Bohrwerkzeugdurchmesser gewählt, um ein Festklemmen der Gestängerohre mit den aufgeschweißten Führungsleisten im Bohrloch zu vermeiden.The outside diameter of the guide strips is based on the diameter of the Matched drilling tool. In the case of cutting drilling tools, e.g. B. drill bits with carbide or diamond tipping, the guide strips are usually used in diameter r - 2 mm smaller ats the drilling tool diameter chosen to be a Clamp the drill pipes with the welded-on guide strips in the borehole to avoid.

Bei Verwendung von Rollenbohrern, die in unterschiedlich harten Medien unterschiedlich große Löcher bohren im Vergleich zum Nenndurchmesser, werden die Führungsleisten im Durchmesser 1 - 2 mm größer gewählt als der Nenndurchmesser. Letztere Maßnahme beinhaltet die Gefahr der Festklemmung im Bahrloch.When using roller drills in different hard media If you drill holes of different sizes compared to the nominal diameter, the Guide strips with a diameter of 1 - 2 mm larger than the nominal diameter. The latter measure involves the risk of getting stuck in the Bahrloch.

Grundsätzlich ist festzustellen, daß das Durchmesserverhältnis zwischen Bohrwerkzeug und Gestängerohr-Führungsleisten weitgehendst den gewollten Verlauf der Bohrung beeinflussen. Je kleiner der Durchmesser der Führungsleisten im Vergleich zum Bohrwerkzeug ist, desto größer ist die Abweichung der Bohrung von der gewallten Richtung.Basically it should be noted that the diameter ratio between Drilling tool and drill pipe guide strips largely the desired course affect the drilling. The smaller the diameter the guide rails compared to the drilling tool, the greater the deviation of the hole from the swept direction.

Selbst bei einwandfrei abgestimmten Durchmesser tritt im Verlauf der Bohrung infolge Abriebs eine Spielvergrößerung und somit eine unerwünschte Abweichung ein.Even with a perfectly matched diameter occurs in the course of the Drilling increases play due to abrasion and thus an undesirable deviation a.

Um den Nachteil der im Durchmesser starren Führungsleisten auszugleichen, hat man versucht, diese federnd abzustützen oder mit anderen konstruktiven Mitteln so zu gestalten, daß die Führungsleisten sich auf den größtmöglichen Durchmesser einstellen und somit das Durchmesserspiel zwischen Bohrungsdurchmesser und Führungsleisten # 0 begrenzen. Führungsleisten der vorbeschriebenen Art wurden bisher sowohl starr mit dem Gestängerohr verbunden, so daß sie beim.To compensate for the disadvantage of the guide rails with a rigid diameter, have you tried to support these with a spring or other constructive means to be designed so that the guide strips extend to the largest possible diameter and thus the diameter play between the bore diameter and the guide strips Limit # 0. Guide strips of the type described above have so far been both rigid connected to the drill pipe so that when.

Bohren mitdrehten, aLs auch- drehba-r gelagert aufgebaut, SO daß die Führungsleisten die Drehbewegung der Gestängerohre nicht mitmachten.Drilling also rotated, built as a rotatable bearing so that the Guide strips do not take part in the rotation of the drill pipes.

Alle vo-rgenannten bekannten Ausführungen haben nicht den angestrebten Erfolg gebracht, weil sie aufgrund ihres Aufbaus den Bohrbedingungen nicht voll entsprachen, insbesondere- bei stark wechselnden Gesteins arten, wo u. U. einzelne Gesteinsschichten ungleichmäßig ausbrechen und somit keine perfekte AnLagefLäche für die Führungsleisten vorhanden ist. Zudem tritt über auch durch den ständigen Wechsel zwischen harten und weichen Gesteinsschichten, insbesondere im Karbongebirge, eine negative Beeinflussung der gewünschten Bohrrichtung ein,. die bisher mit den bekannten Führungselementen nicht vermieden werden konnten.All of the aforementioned known designs do not have the intended one Brought success because, due to their structure, they do not fully meet the drilling conditions corresponded, especially in the case of strongly changing rock types, where individual Rock layers break out unevenly and therefore not a perfect surface for the guide rails is available. It also occurs over also by the permanent Alternation between hard and soft rock layers, especially in the Carboniferous Mountains, a negative influence on the desired drilling direction. those so far with the known guide elements could not be avoided.

Zusammengefaßt ist festzustellen, daß man bis heute nicht in der Lage ist, ohne aufwendige Richtungsmessungen mit entsprechender Korrektur eine geradlinig verlaufende Bohrung über weitere Strecken, z. B.In summary it can be stated that to this day one has not been able to is a straight line without complex directional measurements with appropriate correction running bore over longer distances, z. B.

200 m, herzustellen.200 m.

Der nachstehend beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile auszuschalten und eine Führung für das Bohrwerkzeug einschließlich der nachfolgenden Gestängerohre zu schaffen, welche bei einer auftretenden Abweichung von der gewollten vertikalen Richtung die auftretende Bohrlochneigung automatisch korrigiert.The invention described below is based on the object eliminate the aforementioned disadvantages and include a guide for the drilling tool of the subsequent drill pipes, which in the event of a deviation of the wanted one vertical direction the inclination of the borehole corrected automatically.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe-wird durch eine Bohrwerkzeugführung- in Form einer Zielbohrstange erreicht, welche sich dadurch kennzeichnet, daß beim Abweichen von der Vertikalrichtung. ein in der MitteLachse der Führungsbohrstange aLLseitig beweglich aufgehängtes Lot Ventile betätigt, wodurch vermittels der unter Druck stehenden Spülflüssigkeit die Führungsleiste oder FührungsLeisten ber ihnen zugeordneten Stellkolben radiaL gegen die BohrLochwandung gedrückt werden.The object of the invention is achieved by a drilling tool guide achieved in the form of a target boring bar, which is characterized in that the Deviating from the vertical direction. one in the middle axis of the guide boring bar Solder valves, suspended on all sides, are actuated, whereby by means of the below Pressurized rinsing liquid touch the guide rail or guide rails above them assigned actuating piston must be pressed radially against the wall of the borehole.

Es Liegt im Rahmen der Erfindung, daß zur Einhaltung- eines- konstanten Arbeifsdruckes für die Betätigung der ventile in der Vorrichtung ein feder- oder'gewichtsbelastetes. Ventil vorgesehen ist, welches sich nur nach Erreichen eines vorher bestimmten Arbeitsdrukkes öffnet.It is within the scope of the invention that to maintain a constant Working pressure for the actuation of the valves in the device is a spring-loaded or weight-loaded. Valve is provided, which is only after reaching a predetermined working pressure opens.

Um die Erhöhung der Sfeuerempfindl ichkeit der Ventile zu gewährleisten, wird konstruktiv zwischen dem Lot und den Steuerventilen ein ungleich schenkeliger Hebel vorgesehen.To ensure that the valves are more sensitive to fire, there is an unequal leg between the plumb line and the control valves Lever provided.

Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschLagen, die Steuerbewegungen des Lotes dadurch zu dämpfen, daß es von der ruhenden Spülflüssigkeit um Lagert ist Ein AusführungsbeispieL der Erfindung ist auf der beigef-ügten Zeichnung schematisch dargestellt und nachstehend im einzelnen beschrieben.According to the invention, it is also proposed that the control movements to dampen the solder by the fact that it is stored around the resting flushing liquid An exemplary embodiment of the invention is shown schematically on the attached drawing and described in detail below.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Bohrwerkzeugführung mit Kolben-, Ventil- und Lotanordnung für untertägige nach oben gerichtete Zielbohrungen.Fig. 1 shows a longitudinal section through the drilling tool guide according to the invention with piston, valve and plumbing arrangement for underground, upwardly directed target drilling.

Fig. 2 zeigt die Kolbenanordnung und Ausbildung der Ventilkegelschäfte im Querschnitt längs der Linie A - S.Fig. 2 shows the piston arrangement and design of the valve cone shafts in cross section along the line A - S.

fig. 3 zeigt die Lotaufhängung im Querschnitt längs der Linie C - D.fig. 3 shows the perpendicular suspension in cross section along the line C - D.

Auf dem Gestängerohr 1 ist das Gehäuse der Bohrwerkzeugführung 2 drehbar gelagert. Das Gehäuse 2 ist außen mit Führungsrippen 3 versehen für die Aufnahme der Führungsleisten 4. Die Führungsleisten 4 werden gegen ax-iaLe Verschiebung einerseits von SchraubboLzen 5 gehalten. Das radiale Spiel der Führungsleisten 4 wird im Bereich der Schraubbolzen 5 von Distanzbüchse 6 gewährleistet. Tellerfedern 7 drücken im Bereich der Schraubbolzen 5 die FührungsLeisten 4 ständig nach außen und somit gegen die Bohrlochwand. Andererseits werden die Führungsleisten 4 von einem Querbolzen 8 gehalten, welcher in einer ovalen Bohrung 9 beweglich ist und somit die Radialbewegung zuläßt und begrenzt. Der Spülwasserstrom wird durch Bohrung 10 dem weiter nicht dargestellten Bohrwerkzeug 11 zugeführt. Hierbei muß das unter einer geeichten Federkraft stehende Ventil 12 abgehoben werden, wodurch die Gewähr gegeben ist, daß für die Steuerung der Bohrwerkzeugführung immer ein konstanter Spülwasserdruck zur Verfügung steht.The housing of the drilling tool guide 2 can be rotated on the drill pipe 1 stored. The housing 2 is provided on the outside with guide ribs 3 for the reception of the guide strips 4. The guide strips 4 are on the one hand against axial displacement held by screw bolts 5. The radial play of the guide strips 4 is in the area the screw bolt 5 of the spacer sleeve 6 is guaranteed. Disc springs 7 press in Area of the screw bolts 5, the guide strips 4 constantly outwards and thus against the borehole wall. On the other hand, the guide rails 4 are held by a cross bolt 8 held, which is movable in an oval bore 9 and thus the radial movement allows and limits. The flushing water flow is not further through the bore 10 drilling tool 11 shown supplied. This must be done under a calibrated spring force standing valve 12 are lifted, which ensures that for the Control of the drilling tool guide, a constant flushing water pressure is always available stands.

Das Spülwasser tritt gleichzeitig durch die Bohrungen 13 in den mit Manschetten 14 gegen das drehende Gestängerohr 1 abgedichteten Ringraum- 15. Über Ventilbohrung 16 wird das Spülwasser gleichzeitig in den Zylinderraum unterhalb der Kolben 17 geleitet. solange die Zielbohrung in der gewolLten Richtung genau vertikal verläuft, sind alLe Kolben 17 gleichzeitig beaufschlagt. Lot 18 ist in den Lagern 19 und 20 kardanisch aufgehängt. Sobald eine Neigung der Bohrlochrichtung auftritt, schwenkt Lot 18 aus und betätigt über Hebel 21 das der Neigung entgegengesetzte VentiL 22.The rinsing water passes through the holes 13 in the with Collars 14 against the rotating drill pipe 1 sealed annulus- 15. About Valve bore 16 is the flushing water at the same time in the cylinder space below the piston 17 passed. as long as the target hole is exactly in the curled direction runs vertically, all pistons 17 are acted upon at the same time. Lot 18 is in gimbaled to bearings 19 and 20. As soon as a slope of the borehole direction occurs, plumb line 18 swings out and actuates the opposite of the inclination via lever 21 Valve 22.

Es wurde bewußt nicht die Stirnseite des Lotes 18 direkt auf das Ventil. 22 einwirken gelassen, da mit dem großen Übersetzungsverhältnis im Hebel 21 die Steuerempfindlichkeit erhöht werden sol.It was deliberately not the face of the solder 18 directly on the valve. 22 allowed to act because with the large gear ratio in the lever 21 the Control sensitivity should be increased.

Zur Dämpfung der Schwingungen ist der Ringraum 23 mit Wasser o. ä.To dampen the vibrations, the annular space 23 is filled with water or the like.

gefüllt. Wird Ventilkegel 22 von Lot 18 über Hebel 21 angehoben, so wird die SpüLwasserzuführungsbohrung 16 geschlossen und der Spülwasseraustritt an dem profilierten Ventilschaft 24 vorbei freigegeben.filled. If valve cone 22 is lifted from solder 18 via lever 21, so the flushing water supply bore 16 is closed and the flushing water outlet is connected the profiled valve stem 24 released over.

Die gegenüberliegenden weiter unter Druck stehenden kolben 17' können nunmehr den entLasteten Kolben einschließlich Führungsleiste zurückschieben, wobei das Wasser über ringraum 23 und Überlaufbohrung 25 ins Freie entweicht.The opposite piston 17 ', which is still under pressure, can now push back the relieved piston including the guide bar, with the water escapes through the annular space 23 and overflow hole 25 into the open air.

Selbstverständlich sieht die Erfindung mehrere konstruktive Lösungen vor; z. B. können nur 3 oder auch mehr KoLben als dargestellt verwendet werden, oder auch die Kolben 17 beim Bohrern ohne Druck beaufschlagung bleiben und nur bei Neigung der Bohrung durch entsprechende Ventilgestaltung mit gleichem Steuersystem an der geneigten Seite beaufschlagt werden.Of course, the invention provides several constructive solutions before; z. B. only 3 or more pistons than shown can be used, or the pistons 17 remain when drilling without pressure and only with Inclination of the bore through appropriate valve design with the same control system applied on the inclined side.

Claims

Protection claims

1. Drilling tool guide in the form of a guide boring bar with several Radially adjustable guide strips arranged on the circumference, characterized in that that when deviating from the vertical direction a in the central axis of the guide boring bar Solder (18) suspended on all sides so as to be movable, valves (22) are actuated, whereby by means of the pressurized flushing liquid the guide rail or guide rails (4) pressed radially against the borehole wall via the actuating piston (17) assigned to them will.

2. drilling tool guide according to claim 1, characterized in that to achieve a constant working pressure in the flushing medium in the last drill pipe a spring-loaded or weight-loaded valve (12) is provided below the drilling tool is, which opens only after reaching a predetermined working pressure

3. drilling tool guide according to claims 1-2, characterized in that between Solder (18) and control valve (22) to increase the tax sensitivity are unequal Schenketiger lever (21) is arranged.

4. drilling tool guide according to claims 1 - 3, characterized in that that to dampen the vibrations, the solder (18) from the stationary flushing liquid is surrounded.

L e r s e i t e