DE2642133A1 - Verfahren zum einbringen von bohrungen, insbesondere im berg- und tunnelbau - Google Patents

Description

• "Verfahren zum Einbringen von Bohrungen, insbesondere
• im Berg- und Tunnelbau" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Bohrungen, insbesondere im Berg- und Tunnclbau mit Hilfe von Schlagbohr- und Drehschlagbohrmaschinen und Bohrstangen mit einem in die Bohrmascnine einführbaren Einsteckende, auf das mit Hilfe eines Arbeitsmedlums Schläge bestimmter Frequenz und. Amplitude ausgeübt werden, wobei die Bohrstange zwischen den Schlägen umgesetzt wird.
• Das Verfahren, welches die Erfindung betrifft, kann mit Hilfe von Schlagbohr- und Drehschlagbohrmaschinen, die pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch angetrieben werden, und Bohrstangen, die außer dem in die Bohrmaschine einführbaren Einsteckende eine mit Hartmetallschnedder; besetzte lösbar Bohrkrone aufweisen, durchgeführt werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die zum Bohren erforderlichen Schläge, welche bislang zumeist mit Hilfe eines von einem-Arbeitsmedium bewegten, im Zylinder der Bohrmaschine frei beweglichen Kolben auf das Einsteckende der Bohrstange übertragen werden. Hierbei wird ein mittiger und vollkommen elastischer Schlag ausgibt. Dabei-wird gleichzeitig das in einer Bohrhülse der Maschine kraftschlüssig sitzende Einsteckende und damit die Bohrstange insgesamt entweder zwangsläufig beim Rückhub des Kolbens umgesetzt oder mit- geringer Drehzahl bewegt.
• Derartige Bohrverfahren, bei denen die Bohrung unter mehr oder weniger langsamer Drehbewegung der Bohrstange langsam ins Gebirge vorgetrieben wird, indem der im Zylinder bewegliche Kolben etwa 2.000-mal pro Minute auf das Einsteckende der Bohrstange schlägt, sind leistungsfähig. Die Schlagenergie beträgt bei bekannten Bohrverfahren 2 - 6 mkp. Andererseits ist der Lärm des auf das Einsteckende schlagenden Kolbens beträchtlich. Lärm entsteht ferner dadurch, daß bei Bohrhämmern,die mit strömenden Arbeitsmedien arbeiten, Wirbel und Turbulenzen entstehen und beim Ausströmen Schallsignale erheblicher Energie liefern. Selbst lärmgeminderte Hydraulikbohr-hammer erzeugen noch Schalipegel von 104 - 108 dRth). Eine einschneidende Lärmminderung ist bislang auch durch Sekundärmaßnahmen, z.B. Schallschutzummantelungen, nicht möglich gewesen.
• Die Schläge erzeugen in den Bohrstangen Longltudinalwellen, die zur Abstrahlung von Körperschall führen.
• Die Entstehung des Körperschalls wird noch besonders dadurch begünstigt, daß die Bohrstangen häufig konstruktionsbedingt Innenbohrungen für die Führung eines Staubbinde- und/oder Kühlmittels bzw. zur Absaugung des Staubes aufweisen. Der Körperschallabstrahlung kann bisher wirksam nicht begegnet werden.
• Dazu geeignete Sekundärmaßnahmen führen zu größeren Baumaßen und höheren Gewichten, die die Handhabung der Bohrausrüstung, insbesondere unter Tage erheblich erschweren und sogar unmöglich machen können.
• Selbst die schallgedämpften Bohrhämmer erzeugen bislang Schallpegel von über 100 dB(A). Solche Schallpegel stellen für die Beschäftigten eine erhebliche Gefährdung dar und können zur Berufserkrankung "Lärmschwerhörigkeit" führen.
• Deshalb hat man bereits nebe&er Sicherung der maschinellen Einrichtung durch die erwähnten Sekundärmaßnahmen versucht, die Gefährdung der Beschäftigten dadurch fa verringern, daß diese mit Kapselgehörschützen oder Geräuschschutzwatte ausgerüstet werden.
• Der Wert dieser persönlichen Lärmschutzmittel ist jedoch gering. Denn sie werden meist als Belästigung empfunden, zumal sie eine Verständigung erschweren, wenn nicht sogar unmöglich machen. Ihre Wirkung ist daher insgesamt sehr gering.
• Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die von den Schlägen ausgehenden und u.a. für den törperschall der Bohrausrüstung und in dieser wiederum vorzugsweise der Bohrstangen verantwortlichen und auf die Luftsäule übertragenen Schallwellen so zu verändern, daß der auftretende Luftschall vermindert und weitgehend unschädlich gemacht und auch als unschädlich von der Belegschaft empfunden wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlagfrequenz bei gleichzeitiger Verringerung der Amplitude auf mindestens 4.000 Hz unter Beibehaltung oder Steigerung der Gesamtschlagenergie gesteigert wird. Eine Schlagfrequenz von mindestens 4.000 Hz, vorzugsweise aber noch wesentlich darüber, würde ab 20.000 Hz zu einem unhörbaren und auch unSchädlichen Schall führen. Iw Gegensatz zu den bekannten Verfahren arbeitet also das erfindungsgemäße Verfahren mit erheblich höherer Schlagzahl und geringer Einzelschlagenergie. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Frequenz des von der Bohreinrichtung, insbesondere der Bohrstange auf die Luftsäule übertragenen Luftschalles etwa gleich der aufgebrachten Schlagfrequenz ist. Die Erfindung hat den Vorteil, daß Schallschutzmittel überflüssig werden und die bisherigen Bohreinrichtungen im wesentlichen beibehalten werden können.
• Vorrichtungsmäßig bedarf es nämlich lediglich einer Änderung derjenigen Einrichtungen, welche die Schläge erzeugen und auf die Bohrstange übertragen. Diese Einrichtungen sind insbesondere mit einem hydraulischen bzw. einem elektrischen Antrieb leicht zu konstruieren.
• Bei hydraulischem Antrieb lassen sich die Schwingungen eines rotierenden Exzenters auf eine Flüssigkeit und von dieser gegebenenfalls unmittelbar auf die Bohrstange übertragen, insbesondere wenn man die Anordnung so wählt, daß eine entsprechende Säule der Flüssigkeit am Einsteckende ansteht. Bei elektrischem Antrieb lassen sich die geforderten hohen Schlagfrequenzen mindestens ebenso leicht konstruktiv verwirklichen.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die hohe Frequenz beim Bohren dadurch erreicht, daß zusätzlich die Drehzahl erhöht wird. Beim schlagenden bzw. beim drehschlagenden Bohren sind bisher Drehzahlen von maximal 60 - 200 U/min üblich. Aus anderen Bereichen sind dagegen wesentlich höhere Drehzahlen bekannt, so daß eine Ubertragung in diesen Bereich keine wesentlichen Schwierigkeiten bereitet.
• Eine Erhöhung der Drehzahl hat den Vorteil, daß sich die Auswirkungen von Drehzahl und Schlagzahl im gewissen Bereich überlagert, so daß die notwendigen Frequenzen auch schon bei niedrigeren Schlagzahlen erreicht werden.
• Die schlagend und drehschlagend arbeitenden Bohreinrichtungen werden durch Bohrsäulen, d.h. zwischen Hammer und das Liegende eingespannte und ausfahrbare Zylinder, odervüber sonstige Einrichtungen, wie z.B.
• Bohrwagen gegen das anstehende und zu bohrende Gebirge gedrückt; um den notwendigen Bohrfortschritt zu erzielen. Durch den Andruck erhöht sich die Spannung, unter der die Bohrstange gehalten wird. Die Frequenz ist daher auch durch den Andruck in gewissen Grenzen beeinflußbar. Zur Erzielung der notwendigen hohen Frequenzen wird vorgeschlagen, zusätzlich den Andruck zu verändern. Auch hierbei ergibt sich der Vorteil, daß die notwendigen Frequenzen des Luftschalls auch schon bei niedrigeren Schlagzahlen erreicht werden.
• Patentansprüche

Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Einbringen von Bohrungen, insbesondere im Berg- und T ulelbau, mit Hilfe von Schlagbohr- und Drehschlagbohrmaschinen und Bohrstangen mit einem in die Bohrmaschine einführbaren Einsteckende, auf das mit Hilfe eines Arbeitsmediums Schläge bestimmter Frequenz und Amplitude ausgeübt werden, wobei die Bohrstange zwischen den Schlägen umgesetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schlagfrequenz bei gleichzeitiger Verringerung der Amplitude auf mindestens 4.000 Hz unter Beibehaltung oder Steigerung der Gesamtschlagenergie gesteigert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c hn e t , daß beim Drehschlagbohren die Umsetzgeschwindigkeit der Bohrstange erhöht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der auf die Bohrstange aufgebrachte Andruck gesteigert wird.