DE2533500A1 - ROCK DRILLING MACHINE - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR.FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLERDR.-ING. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR.FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER
. DR.-ING. EISHOLD. DR.-ING. ICE HOLD
5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS5 COLOGNE 1, DEICHMANNHAUS
25. Juli 1975 Sch-DB/KoJuly 25, 1975 Sch-DB / Ko
Edenvale Engineering Works (Proprietary) Limited 4-5. Main Street, Johannesburg / SüdafrikaEdenvale Engineering Works (Proprietary) Limited 4-5. Main Street, Johannesburg / South Africa
GesteinsbohrmaschineRock drilling machine
Die Erfindung betrifft eine Gesteinsbohrmaschine.The invention relates to a rock drilling machine.
In der US-PS 3 167 35^ wird vorgeschlagen, dünne Gesteinsadern dadurch abzubauen, daß zwischen zwei Tunneln in Aderebene überlappende Bohrlöcher angebracht werden. Die Löcher werden mit einem Kernbohrer gebohrt und die gewonnenen Kerne bilden den Verlauf der Lagerstätte. Dieser Vorschlag ist auf Löcher mit verhältnismäßig geringem Durchmesser und damit auf verhältnismäßig dünne Adern beschränkt. Wenn die Aderdicke und der Kerndurchmesser zunehmen, vergrößern sich die Bohrprobleme. Unabhängig von diesem Problem besteht außerdem das Problem des Anschlusses und der Abnahme der Bohrstangen auf dem Bohrstrang in dem begrenzten Raum eines Grubentunnels. Der Vorschlag der US-PS wurde soweit bekannt in der Praxis nicht verwendet.US Pat. No. 3,167,35 proposes thin rock veins to be reduced by making overlapping drill holes in the vein plane between two tunnels will. The holes are drilled with a core drill and the extracted cores form the course of the deposit. This proposal is based on holes with a relatively small diameter and thus on relatively limited thin veins. As the vein thickness and core diameter increase, the drilling problems increase. Regardless of this problem, there is also the problem of connecting and removing the Drill rods on the drill string in the confined space of a mine tunnel. The proposal of the US-PS got there known not used in practice.
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Außerdem sind Kastenloch-Maschinen bekannt, die einen hydraulischen Aufsatzmechanismus, einen elektrischen Antriebsmotor, rotierende Scheibenschneidwerkzeuge zum Ausschneiden eines Loches vor der Maschine und ein nachschleppendes Kabel aufweisen, das den Motor mit Energie versorgt, wenn die Maschine sich in dem Loch verschiebt. Diese Kastenloch-Maschine wird von einer Stelle in einem Tunnel gesteuert und arbeitet nicht mit Bohrstangen zur Erzielung einer guten Leistung. Sie ist.jedoch nicht sehr geeignet zum Bohren überlappender Löcher, da sie dazu neigt, in ein vorhergebohrtes Loch abzuwandern, wenn nicht besondere Gegenmaßnahmen getroffen werden. Außerdem enthält das Produkt der Maschine den von den Schneidscheiben erzeugten Bonrschmant,Box-hole machines are also known which have a hydraulic attachment mechanism, an electric drive motor, rotating disc cutting tools for cutting out a hole in front of the machine and a trailing one Have cables that energize the motor when the machine shifts in the hole. This box-hole machine is controlled from a location in a tunnel and does not work with drill rods Achieve a good performance. It is, however, not very suitable for drilling overlapping holes as it is tends to migrate into a pre-drilled hole unless special countermeasures are taken. aside from that If the product of the machine contains the bonrschmant produced by the cutting disks,
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufsatzmaschine zu schaffen, die überlappende Löcher bohren kann und die große Stücke odeiGesteinsbrocken fördert im Verlauf der Lagerstätte.The object of the invention is to provide an attachment machine create that can drill overlapping holes and the large pieces or chunks of rock promotes in the course of the deposit.
Diese Aufgabe wird mit einer Gesteinsbohrmaschine gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper, einen längs des Körpers bewegbaren Antriebsmotor, ein Kernrohr, dessen vorderes Ende eine Bohrkrone trägt, deren Durchmesser größer als der größte Körperdurchmesser ist und dessen hinteres Ende mit dem Motor antriebsmäßig verbunden ist, erste Spannmittel auf dem Körper, die diesen in jedem ihn umgebenden zylindrischen Hohlraum lösbar verspannen, zweite Spannmittel auf dem Motor, die diesen in jedem den Körper umgebenden zylindrischen Hohlraum lösbar verspannen, einen doppelwirkenden Druckgeber, der den Motor aufThis object is achieved with a rock drilling machine, which is characterized by an essentially cylindrical body, a drive motor movable along the body, a core tube, its front End carries a drill bit, the diameter of which is larger than the largest body diameter and the rear End is drivingly connected to the motor, first clamping means on the body, which this in each surrounding him releasably clamp the cylindrical cavity, second clamping means on the motor, which hold it in each of the Releasably brace the cylindrical cavity surrounding the body, a double-acting pressure transducer that powers the motor
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auf dem Körper hin- und herbewegt und durch ein flexibles Organ, das dem Motor und dem Körper Energie zuführt und vom Körper ausgeht.moved back and forth on the body and by a flexible organ that supplies energy to the motor and the body and emanates from the body.
Der Motor, der Druckgeber und die Spannmittel sind vorzugsweise hydraulisch betätigt.The motor, the pressure transducer and the clamping means are preferably operated hydraulically.
Die erfindungsgemäße Maschine ist insbesondere für solche Fälle vorgesehen, bei denen der Gesamtdurchmessa? zu groß für herkömmliche Kernbohrung ist. Der Bereich des Kernrohrdurehmessers liegt zwischen J5O und 120 cm.The machine according to the invention is intended in particular for those cases in which the total diameter? to is great for conventional core drilling. The range of the core tube diameter knife is between J50 and 120 cm.
Mit der Maschine gelingt es in manchen Fällen mehr oder weniger unbeschädigte Kerne zu gewinnen, die durch eine
Leitung gefördert werden können, z.B, indem sie pneumatisch durch die Leitung getrieben werden. In den meisten
Fällen sind die Kerne jedoch zerbrochen,und es muß das
Gestein in herkömmlicher Weise gehandhabt werden.With the machine it is possible in some cases to obtain more or less undamaged cores which can be conveyed through a line, for example by being pneumatically driven through the line. In most cases, however, the cores are broken, and it must be
Rock can be handled in a conventional manner.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Maschine;Fig. 1 is a perspective view of an inventive Machine;
Fig. 2 einen Teilschnitt eines Ausschnittes der Maschine nach Fig. 1;FIG. 2 shows a partial section of a detail of the machine according to FIG. 1;
Fig. 3 einen anderen Teilschnitt undFig. 3 shows another partial section and
Fig. 4 und 5 verschiedene schaubildliche Darstellungen der Maschine im Einsatz.4 and 5 various diagrammatic representations of the machine in use.
In Fig. 1 sind der Deutlichkeit halber verschiedene hydraulische Anschlüsse weggelassen worden. Die Maschine weist ein Kernrohr 10 auf, das an seinem vorderen Ende diamantgetränkte Schneideinsätze 11 und Räumeinsätze 9 aufweist. Hinten sind mehrere Nachschneideinsätze 12 angebracht (Fig. J5). Das Kernrohr 10 wird von einer Welle 13 angetrieben, die durch ein Lager 15 hindurchgeht und mittels einer geeigneten elastischen Kupplung 14 an einen Hydromotor 16 angeschlossen ist.In Fig. 1, various hydraulic connections have been omitted for the sake of clarity. The machine has a core tube 10 which has diamond-impregnated cutting inserts 11 and broaching inserts at its front end 9 has. Several regrooving inserts 12 are attached at the rear (Fig. J5). The core tube 10 is of a shaft 13 which passes through a bearing 15 and is connected to a hydraulic motor 16 by means of a suitable elastic coupling 14.
Das Lager 15 wird von einer Frontplatte 17 getragen, während der Motor 16 an einer Rückplatte 18 montiert ist. Die Platten 17 und 18 sind durch Zylinder 19 eines doppelwirkenden Bohrwidders miteinander verbunden. Die Platte 17 trägt außerdem Spannschuhe 20, auf denen sich Lagereinsätze 21 befinden. Die Spannschuhe 20 können durch nicht gezeichnete hydraulische Mittel radial auseinan-The bearing 15 is supported by a faceplate 17 while the motor 16 is mounted on a back plate 18. The plates 17 and 18 are double-acting by cylinder 19 Bohrwidders connected to each other. The plate 17 also carries clamping shoes 20 on which there are bearing inserts 21 are located. The clamping shoes 20 can be radially separated from each other by hydraulic means (not shown).
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dergefahren werden, um die Lagereinsätze 21 in einem zylindrischen Hohlraum zu verankern. Während des Bohrvorganges werden die Schuhe 20 nicht betätigt.are driven to anchor the bearing inserts 21 in a cylindrical cavity. During the drilling process the shoes 20 are not operated.
Die beschriebene Anordnung wird von einem Körper getragen, der aus einer vorderen Platte 22, einer hinteren Platte 23 und beide Platten 22, 23 miteinander verbindenden Führungsstangen 24 besteht. Die Platte 18 wird von den Führungsstangen 24 geführt und getragen. Die Platte 22 ist gelocht, um die Zylinder 19 und den Motor 16 durchzulassen. Von den Zylindern 19 gehen Kolbenstangen 25 aus, deren hintere Enden auf der Platte 23 befestigt sind. Wenn der einen Seite der Kolben in den Zylindern 19 Druckfluid zugeführt wird, so wird die Platte 17 gegen die Platte 23 gezogen, während bei Druckbeaufschlagung der anderen Kolbenseite die Platte 17 weggedrückt wird. Auch die Platte 22 trägt Spannschuhe 26 mit Verankerungseinsätzen 21. Neben der Platte 23 sind weitere Spannschuhe 27 mit Einsätzen 21 vorhanden. The arrangement described is carried by a body consisting of a front plate 22, a rear plate 23 and both plates 22, 23 together connecting guide rods 24 consists. The plate 18 is guided and carried by the guide rods 24. The plate 22 is perforated to allow the cylinders 19 and the motor 16 to pass through. Go from cylinders 19 Piston rods 25, the rear ends of which are fastened on the plate 23. If one side of the piston is supplied in the cylinders 19 pressure fluid, so the plate 17 is pulled against the plate 23 while when pressure is applied to the other side of the piston, the plate 17 is pushed away. The plate 22 also carries tension shoes 26 with anchoring inserts 21. In addition to the plate 23, there are further clamping shoes 27 with inserts 21.
Die Anordnung der Spannschuhe 26 und 27 ist deutlicher in Fig. 2 gezeigt. Die Schuhe werden von einer doppelwirkenden hydraulischen Kolbeneinheit 31 betätigt (Fig. 1) Der Kolben trägt radiale Arme 32, die ihrerseits Nockenklötze 33 aufweisen, die unter Schäften 34 wirksam sind, die von den Schuhen 27 radial nach innen ragen. Wenn der Arm 32 sich nach vorne bewegt, werden die Schuhe 27 freigegeben. In der Darstellung sind sie voll ausgefahren. Die Klötze 33 sind mittels einer Schuhstange 30 mit entsprechenden Klötzen 35 unter den von den Schuhen 26 ausgehenden Schäften 36 verbunden. Auf diese Weise bewegenThe arrangement of the clamping shoes 26 and 27 is clearer shown in fig. The shoes are operated by a double-acting hydraulic piston unit 31 (Fig. 1) The piston carries radial arms 32, which in turn have cam blocks 33 which are effective under shafts 34, which protrude from the shoes 27 radially inward. When the arm 32 moves forward, the shoes 27 are released. They are fully extended in the illustration. The blocks 33 are by means of a shoe bar 30 with corresponding Blocks 35 connected under the shafts 36 extending from the shoes 26. Move in this way
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sich die Schuhe 26 und 27 bei Betätigung der Kolbeneinheit 31 gemeinsam.the shoes 26 and 27 when the piston unit 31 is actuated together.
Die Schuhe 20 sind mit ähnlichen Schäften wie die Schuhe 26 und 27 ausgestattet, jedoch werden sie von einem drehbaren Kurvenring verstellt, der von einem Hydrozylinder betätigt wird.The shoes 20 are equipped with similar shafts as the shoes 26 and 27, but they are of one rotatable cam ring adjusted, which is operated by a hydraulic cylinder.
Die Teile 29 und 28 (Fig. 1) sind als Teleskoprohre zur Zufuhr von Hydraulikfluid ausgebildet.The parts 29 and 28 (Fig. 1) are used as telescopic tubes Formed supply of hydraulic fluid.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt zur Veranschaulichung der Einsätze 12 in dem Kernrohr 10. Jeder Einsatz 12 steht über das Kernrohr 10 vor, damit er etwas als Nachschneider wirksam ist und ist außerdem radial nach innen abgeschrägt, so daß das Ende jedes Kernes, der das Ende des Kernrohres IO erreicht, konisch geformt ist. Die Einsätze 12 sind ebenfalls -diamantgetränkt.Fig. 3 shows a section to illustrate the inserts 12 in the core tube 10. Each insert 12 protrudes over the core tube 10 so that it can act as a trimmer is effective and is also beveled radially inward so that the end of each core that the end of the core tube IO reached, is conical in shape. The stakes 12 are also -diamond-soaked.
Gemäß der Zeichnung ist die Maschine mit vier gesteuerten Hydrauliksystemen ausgestattet. Das erste treibt den Motor 16. Durch geregelte Zufuhr von Hydraulikfluid können sowohl die Drehzahl des Motors als auch seine Drehrichtung geändert werden. Das zweite Hydrauliksystem bewegt den Motor axial längs des zwischen den beiden Platten 22 und 23 gebildeten· Käfigs. Hierbei muß beiden Seiten der Kolben in den Zylindern 19 Hydraulikfluid zugeführt werden. Das dritte Hydrauliksystem versorgt den Zylinder 29 mit Fluid, um die Spannschuhe 26, 27 zu betätigen. Schließlich ist noch das Hydrauliksystem zum Ausfahren der Schuhe 20 vorhanden. Die jeweiligen hydraulischen Leitungen enden in einem geeigneten Schaltkasten. According to the drawing, the machine is equipped with four controlled hydraulic systems. The first drives the Motor 16. Through a regulated supply of hydraulic fluid, both the speed of the motor and its direction of rotation be changed. The second hydraulic system moves the motor axially along between the two plates 22 and 23 formed · cage. In this case, 19 hydraulic fluid must be supplied to both sides of the pistons in the cylinders will. The third hydraulic system supplies the cylinder 29 with fluid in order to actuate the clamping shoes 26, 27. Finally, the hydraulic system for extending the shoes 20 is also present. The respective hydraulic Lines end in a suitable switch box.
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Außerdem muß Wasser oder anderes Bohrfluid zugeführt werden. Dies geschieht in herkömmlicher V/eise durch eine Zuführung durch das Lager 15 längs der Welle Ij in das hintere Ende des Kernrohres 10.In addition, water or other drilling fluid must be supplied. This is done in a conventional manner a feed through the bearing 15 along the shaft Ij into the rear end of the core tube 10.
Mit Hilfe des Zylinders 19 kann die Maschine so verkürzt werden, daß die Schuhe 20 gegen die Schuhe 26 anliegen und die Platte 18 an die Schuhe 27 stößt. Auf die gleiche Weise kann sie auseinandergefahren werden, so daß die Platte 18 gegen die Platte 22 zur Anlage kommt. Bei der Bewegung in einem Bohrloch wird die Maschine abwechselnd verkürzt und verlängert. Wenn während der Verlängerung die Schuhe 26 und 27 gespreizt sind und während der Verkürzung nur die Schuhe 20 auseinandergedrückt sind, bewegt sich die Maschine vorwärts. Ihre Rückwärtsbewegung ergibt sich, wenn während der Verlängerung der Maschine die Schuhe 20 gespreizt und während der Verkürzung die Schuhe 26 und 27 auseinandergedrückt sind.With the aid of the cylinder 19, the machine can be shortened in such a way that the shoes 20 rest against the shoes 26 and the plate 18 abuts the shoes 27. on it can be moved apart in the same way so that the plate 18 rests against the plate 22 comes. When moving in a borehole, the machine is alternately shortened and lengthened. If during the extension the shoes 26 and 27 are spread apart and while the foreshortening only pushes the shoes 20 apart, the machine advances. Your backward movement results when the shoes 20 are spread apart and during the extension of the machine during the shortening the shoes 26 and 27 are pressed apart.
Beim Einsatz bewegt sich die Maschine vorwärts in ein Loch hinein, bis sie gegen das Ende des Loches anstößt. An dieser Stelle wird sie gegen das Ende des Loches zusammengezogen. Bei verspannten Schuhen 26, 27 und fest verankerter Maschine wird das nächste Loch gebohrt. Nun bewegt sich die Maschine mit dem Kern rückwärts, wenn dieser abgebrochen ist, was häufig vorkommt, oder sie zieht sich auf einen Sicherheitsabstand zurück, damit der Kern auf andere Weise abgebrochen werden kann. Ist dies geschehen, so rückt sie wieder vor und nimmt den Kern auf. Die durch die Einsätze 12 hervorgerufene Konizität des Kernes erleichtert seine Aufnahme. Wenn derWhen deployed, the machine moves forward into a Hole until it hits the end of the hole. At this point it will be pulled together towards the end of the hole. With the shoes 26, 27 clamped and the machine firmly anchored, the next hole is drilled. so the machine moves backwards with the core if it has broken off, which often happens, or they retreats to a safe distance so that the core can be broken off in some other way. is if this happens, it advances again and picks up the core. The taper caused by the inserts 12 of the core facilitates its absorption. If the
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Kern sicher in dem Rohr 10 steckt, bewegt sich die Maschine zurück und verläßt das Bohrloch, damit der Kern außerhalb desselben abgelegt werden kann»Core is securely in the pipe 10, the machine moves back and leaves the borehole to allow the core can be stored outside of it »
Da der Durchmesser des Kernrohres 10 beliebig zwischen 30 bis 120 cm betragen kann, läßt sich die Maschine nicht von Hand in Stellung bringen. Dies muß mechanisch geschehen, und zwar zweckmäßig mittels einer in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Abgabe-Aufnahmevorrichtung.Since the diameter of the core tube 10 can be anywhere between 30 to 120 cm, the machine can do not position by hand. This must be done mechanically, expediently by means of a device shown in FIGS. 4 and 5, the dispensing cradle illustrated.
In den Fig. 4 und 5 ist die Maschine nach Fig. 1 mit 40 bezeichnet. Gemäß Fig. 4 ist die Maschine auf dem Weg in ein Loch, während sie sich gemäß Fig. 5 außerhalb des Loches in einem Tunnel befindet. Die Abgabe-Aufnahme vorrichtung ist auf einem Schienenwagen 41 untergebracht. Sie besteht aus einem Rohr 42, das auf dem Wagen so montiert ist, daß es um eine senkrechte Achse drehbar ist, daß es in senkrechter Ebene quer zu der Schiene geschwenkt werden und sich auf dem Wagen in Querrichtung bewegen kann. Das Rohr 42 besitzt zwei Endstücke 4> und 44, mit denen es entweder einen durchgehenden Kanal bildet (Fig. 4) oder von denen es sich wegschwenken kann (Fig. 5)· Die Endstücke sind auf dem Wagen befestigt und oben und unten miteinander verbunden. Ihre Verbindung trägt hydraulische Kolbenzylindereinheiten 46, die die Einrichtung zwischen den Wänden des Tunnels verspannen, damit ein Loch gebohrt werden kann.4 and 5, the machine of FIG. 1 is with 40 designated. According to FIG. 4, the machine is on its way into a hole, while according to FIG. 5 it is outside of the hole is in a tunnel. The dispensing / receiving device is housed on a rail car 41. It consists of a tube 42 which is mounted on the carriage so that it is vertical Axis is rotatable that it can be pivoted in a vertical plane transversely to the rail and is on the carriage can move in the transverse direction. The tube 42 has two end pieces 4> and 44, with which it either forms a continuous channel (FIG. 4) or of which it is separated can swivel away (Fig. 5) · The end pieces are attached to the carriage and connected to each other at the top and bottom. Their connection carries hydraulic piston-cylinder units 46, which the device between the walls of the Bracing tunnels so that a hole can be drilled.
Zum Transport der Maschine 40 in einem Stollen wird sie in dem Rohr 42 mit dem Wagen 41 verfahren. Sobald der gewünschte Standort erreicht ist, im allgemeinen eine zwei Tunnel verbindende Fläche, wird der Wagen angehal-To transport the machine 40 in a tunnel, it is moved in the pipe 42 with the carriage 41. Once the the desired location is reached, generally an area connecting two tunnels, the car is stopped.
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ten und das Rohr 42 in die Bohrebene eingestellt, damit die Maschine das abzubauende Gestein enthaltende Kerne ausbohren kann. Das erste Loch wird längs oder parallel zu dieser Fläche gebohrt. Die Maschine bohrt einen Kern, bringt ihn in das Rohr 42, das Rohr 42 wird herumgedreht, und es wird ein Wagen 47 herbeigeholt, der den Kern aufnimmt. Im allgemeinen ist der Kern zerbrochen, und er muß stückweise übernommen werden. Ist der Kern ganzgeblieben, .so wird er auf irgendeine Weise angehakt, und die Maschine wird aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung in das Rohr 42 zurückbewegt, damit der Kern 48 auf den Wagen 47 verladen werden kann.th and the pipe 42 set in the drilling plane, so that the machine containing the rock to be mined cores can drill out. The first hole is drilled along or parallel to this surface. The machine drills a core puts it in tube 42, tube 42 is turned around, and a carriage 47 is brought in to pick up the core. In general, the core is broken and must be taken over piece by piece. Has the core remained whole .so it is hooked in some way and the machine goes from the position shown in FIG moved back into the tube 42 so that the core 48 can be loaded onto the cart 47.
Das Rohr 42 wird wieder mit dem Loch ausgerichtet,und die Maschine beginnt einen neuen Kern zu bohren und herauszubringen. Wenn das Loch durchgebohrt ist bis zu einem anderen Tunnel oder bis zu einem Hindernis, z.B. einer Störung, werden die Spannvorrichtungen 46 zurückgezogen, und der Wagen 4l wird zum nächsten Loch gefahren usw.The tube 42 is re-aligned with the hole, and the machine starts drilling and bringing out a new core. When the hole is drilled up The clamping devices become another tunnel or an obstacle, e.g. a disturbance 46 is withdrawn, and the carriage 41 is driven to the next hole, and so on.
Auf diese Weise kann eine Ader, die regelmäßig tafelförmig ausgebildet und nicht zu sehr gestört ist, nahezu vollständig ausgebracht werden.In this way, a wire that is regularly tabular and not too disturbed can almost be fully applied.
Die erfindungsgemäße Maschine kann von nur einem angelernten Arbeiter bedient werden.The machine according to the invention can only be operated by a trained worker.
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