DE2719516A1

DE2719516A1 - Parallel alignment of rock drill slide - uses laser beam illuminating three glass bulbs for shot blasting holes in tunnels

Info

Publication number: DE2719516A1
Application number: DE19772719516
Authority: DE
Inventors: Goetz Blase
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1977-05-02
Publication date: 1978-11-16
Also published as: DE2719516C3; DE2719516B2

Abstract

When parallel shotholes have to be drilled during driving tunnels and headings in mines, a lack of parallelism caused by the conventional mechanical and hydraulic booms results in high explosive consumption. This can be avoided and the drill rig itself need not be previously aligned if a laser (6) with a revolving right-angle prism (7) is attached parallel to the rock drill slide (5). A guide rod (3) which is inserted into a pilot borehole (2) in the tunnel face (1) carries three markers (4), eg glass bulbs which light up when hit by a laser beam. The slide is aligned properly when all three markers light up simultaneously.

Description

"Vorrichtung zur Parallelsteuerung einer"Device for parallel control of a

Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs" Beim Einsatz von Bohrwagen mit Bohrlafetten in der Gewinnung und für das Streckenauffahren im Salzbergbau müssen deren Bohrgestange für jede Bohrung bekanntlich parallel zu einem Vorbohrloch eingerichtet werden, das die Sollrichtung und -neigung der Sprengbohrlocher vorgibt. Bisher kann dieses Einrichten von erfahrenen Hauern unter Zuhilfenahme von Richtstangen nach Augenmaß vorgenommen werden.Drill carriage for the course of a pre-borehole " In use of drilling jigs with drilling rigs in the extraction and for driving up the track in Salt mines have to have their drill rods for each well known to be parallel to one Pre-borehole to be set up, which the desired direction and inclination of the blast holes pretends. So far this can be done with the help of experienced tusks of straightening rods can be made by eye.

Es sind aber auch bereits mechanische Einrichthilfen, wie beispielsweise mechanische Parallellenker, bekannt geworden, die Ausleger und Bohrlafette fest mit ein ander koppeln. Diese mechanischen Einrichthilfen sind jedoch auch mit dem Nachteil behaftet, daß die Längsachse des Bohrwagens zunachst parallel zur Achse des Vorbohrlochs ausgerichtet sein muß. Darüber hinaus ist eine Korrektur der Bohrrichtung nach dem Andrücken nicht mehr möglich. Da das Gestänge des Parallellenkers dem Bestreben der Bohrlafette,beim Andrücken an die Ortsbrust von der vorgegebenen Richtung abzuweichen, zumindest in Grenzen nachgibt, kann eine Parallelität der Sprenglöcher mit mechanischen Parallellenkern nicht voll erreicht werden.But there are already mechanical set-up aids, such as mechanical parallel links, which became known, fixed the boom and drill carriage couple with one another. However, these mechanical set-up aids are also compatible with the The disadvantage is that the longitudinal axis of the drill carriage is initially parallel to the axis of the pilot hole must be aligned. In addition, there is a correction of the drilling direction no longer possible after pressing. Because the linkage of the parallel link striving the drilling carriage deviates from the specified direction when it is pressed against the face, at least within limits, a parallelism of the blast holes with mechanical Parallel links cannot be fully reached.

Bei den ebenfalls bekannten hydraulischen Parallelsteuerungen können Ausleger und Bohrlafette durch je einen Hydraulikzylinder seitlich verschwenkt werden.With the hydraulic parallel controls, which are also known, can The boom and the drilling carriage can each be swiveled laterally by a hydraulic cylinder.

Diese hydraulischen Parallelsteuerungen sind Jedoch in ihrer Wirkungsweise zu ungenau.These hydraulic parallel controls are, however, in their mode of operation too imprecise.

Wie aus einer Veröffentlichung in "Kali und Steinsalz", 7 (1976), Seiten 21 ff, zu entnehmen ist, kann mit diesen Arten des Einrichtens die gewunschte Parallelität der Bohrlöcher nicht erreicht werden.As from a publication in "Kali und Steinsalz", 7 (1976), Pages 21 ff, as can be seen, with these types of setup the desired Parallelism of the drill holes cannot be achieved.

Ungenaue Einrichtung der Bohrlafetten hat jedoch einen schlechten Abschlagwirkungsgrad bei hohen Sprengmittel-und sonstigen Betriebskosten zur Folge. Deshalb ist bereits auf die Möglichkeit hingewiesen worden, Drehpotentiometer als Orientierungshilfe einzusetzen, mit denen die Winkel zwischen den Längsachsen des Bohrwagens und des Auslegers, sowie zwischen den Längsachsen des Auslegers und der Bohrlafette gemessen und miteinander verglichen werden. Wenn diese Drehpotentiometer noch mit einem Differentialgeber gekoppelt werden, kann eine Parallelsteuerung der Bohrlafette selbst dann erreicht werden, wenn der Bohrwagen nicht parallel zur Achse des Vorbohrlochs ausgerichtet ist. Diese Parallelsteuerung macht es auch möglich, die Abweichungen der Bohrlafette von der vorgegebenen Richtung zu korrigieren, die beim Andrücken an den Stoß und beim Anbohren auftreten konnen. Nachteilig ist für diese Einrichtmöglichkeit, daß Bohrwagen und -lafette in den Quer- und Längsachsen möglichst mit der gleichen Neigung eingerichtet sein müssen, um eine Verfälschung der Meßergebnisse zu vermeiden. Darüber hinaus ist mit dieser Art des Einrichtens keine Parallelität im Einfallen der Bohrlöcher bei geneigter Streckenauffahrung gegeben.Inaccurate setup of the drill mounts, however, has a bad one Reduction efficiency with high explosives and other operating costs result. For this reason, the possibility of using rotary potentiometers as Use orientation aid with which the angles between the longitudinal axes of the Drilling carriage and the boom, and between the longitudinal axes of the boom and the Drill mount can be measured and compared with each other. When this rotary potentiometer can still be coupled with a differential encoder, a parallel control of the Drill carriage can be achieved even if the drill carriage is not parallel to the axis of the pilot hole is aligned. This parallel control also makes it possible to correct the deviations of the drilling carriage from the specified direction, the can occur when pressing against the joint and when drilling. Is disadvantageous for this setup option that drilling carriage and carriage in the transverse and longitudinal axes if possible, they must be set up with the same tendency to avoid falsification to avoid the measurement results. It also comes with this type of set up no parallelism in the collapse of the boreholes when driving on an incline given.

Aus den vorstehend aufgezählten Nachteilen der bekannten Möglichkeiten ergibt sich für das Einrichten von Bohrlafetten die Aufgabe, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile die Parallelität der Bohrungen gewahrleistet ist, ohne daß der Bohrwagen und die 4 afette in irgendeiner vorbestimmten Achse genauer eingerichtet sein müssen.From the disadvantages of the known possibilities listed above the task of setting up drilling mounts is to set up a facility develop the parallelism while avoiding the disadvantages shown the drilling is guaranteed without the drilling rig and the 4 afette in any predetermined axis must be set up more precisely.

Es ist eine Vorrichtung zur Parallelsteuerung einer Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs gefunden worden. Hierzu ist an der Bohrlafette ein Laser befestigt, dem in dessen parallel zur Längsachse der Bohrlafette gerichteten Strahl ein rotierendes Rechtwinkelprisma vorgesetzt ist, und der mit Empfangseinrichtungen zusammenwirkt, die an dem Richtstab des Vorbohrlochs befestigt sind.It is a device for the parallel control of a drilling carriage for Path of a pilot hole found. There is a laser on the drill carriage for this purpose attached, the beam in its parallel to the longitudinal axis of the drilling carriage a rotating right-angled prism is placed in front, and the one with receiving devices cooperates, which are attached to the straightening rod of the pilot hole.

Der Laser, wie beispielsweise ein HeNe-Laser von etwa 1 bis 3 mW Ausgangsleistung, ist vorteilhaft so an der Bohrlafette angebracht, daß die Halterung mit dem.The laser, such as a HeNe laser with an output power of about 1 to 3 mW, is advantageously attached to the drill mount that the bracket with the.

Laser um die Mittelachse der Bohrlafette schwenkbar ist. Der Strahl des Lasers kann dabei von der Ortsbrust weg oder zu ihrhinbgerichtet sein. Es ist allein wesentlich, daß der Strahl parallel der Mittelachse der Bohrlafette verläuft. Dieser Strahl wird durch das vorgesetzte rotierende Rechtwinkelprisma abgelenkt, so daß der abgelenkte Strahl eine senkrecht zur Mittelachse der Bohrlafette im Raum stehende Ebene bestreicht, die mit der Mittelachse der Bohrlafette einen rechten Winkel einschließt und eine scheinbare Ortsbrust bildet, die der realen Ortsbrust weitgehend parallel sein soll. Das Rechtwinkelprisma rotiert vorteilhaft mit 10 bis 20 Umdr./min.Laser can be pivoted about the central axis of the drill carriage. The beam of the laser can be directed away from the face or towards it. It is only essential that the beam runs parallel to the central axis of the drilling carriage. This beam is deflected by the rotating right-angled prism in front of it, so that the deflected beam is perpendicular to the central axis of the drilling carriage in space standing level coated, the right one with the central axis of the drilling carriage Angle encloses and forms an apparent face, that of the real face should be largely parallel. The right angle prism rotates advantageously at 10 up to 20 rev / min.

Die Empfangseinrichtung, die mit dem Laser über das vorgeschaltete rotierende Rechtwinkelprisma optisch zusammenwirkt, ist an dem Richtstab befestigt, der in das Vorbohrloch so eingeführt ist, daß die Mittelachse des Vorbohrlochs mit der Längsachse des Richtstabes zusammenfällt.The receiving device connected to the laser via the upstream rotating right-angled prism optically interacts, is attached to the alignment rod, which is inserted into the pilot hole so that the central axis of the pilot hole with the longitudinal axis of the straightening rod coincides.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung können als Empfangseinrichtung an dem Richtstab in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse des Richtstabes steht, drei Markierungen aus einem Material angeordnet sein, das unter Laserlicht aufleuchtet. Als Markierungen haben sich Glaskugeln besonders bewährt.In one embodiment of the invention, the receiving device on the straightening rod in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod stands, three markings made of a material that can be placed under laser light lights up. Glass spheres have proven particularly useful as markings.

Ein Beispiel dieser Ausführungsform der Erfindung ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt. Aus dem in die Ortsbrust 1 getriebenen Vorbohrloch 2 ragt der Richtstab 3 mit seinem freien flide heraus, wobei die Längsachse des Richtstabs 3 die Mittelachse des Vorbohrlochs 2 deckt. Mittels eines verstrebten Gestänges sind an dem freien Ende des Richtstabs 3 drei Glaskugeln 4 angebracht, die in einer der Ortsbrust 1 etwa parallelen Ebene liegen. An der Bohrlafette 5 ist der Laser 6 mit dem rotierenden Rechtwinkelprisma 7 so angelenkt, daß der Laserstrahl beim Austritt aus dem Laser 6 parallel der Achse der Bohrlafette 5 verläuft und durch das rotierende Rechtwinkelprisma 7 in einem Winkel von 900 abgelenkt wird. Durch entsprechendes Verschwenken der Bohrlafette 5 kann der abgelenkte Laserstrahl so gerichtet werden, daß er die drei Glaskugeln 4 trifft und zum Aufleuchten bringt. In diesem Fall sind die Achsen des Vorbohrlochs 2 und der Bohrlafette 5 parallel.An example of this embodiment of the invention is shown in FIG 1 shown schematically. From pilot hole 2 driven into face 1 the straightening rod 3 protrudes with its free flide, the longitudinal axis of the straightening rod 3 covers the central axis of the pilot hole 2. By means of a braced rod three glass balls 4 are attached to the free end of the straightening rod 3, which in a the face 1 are approximately parallel plane. The laser is on the drilling mount 5 6 hinged to the rotating right angle prism 7 so that the laser beam when Exit from the laser 6 runs parallel to the axis of the drilling mount 5 and through the rotating right-angle prism 7 is deflected at an angle of 900. By the deflected laser beam can pivot the drilling carriage 5 accordingly be directed that it hits the three glass balls 4 and lights up. In this case, the axes of the pilot hole 2 and the drilling carriage 5 are parallel.

Anstelle der drei Markierungen kann an dem Richtstab des Vorbohrlochs ein Mehrkantspiegel angebracht sein, dessen nach außen gerichtete Spiegelflächen der Längsachse des Richtstabes parallel sind. Dieser Mehrkantspiegel ist vorteilhaft aus stark reflexionsfähigem, hochglanzpoliertem Stahlblech gefertigt.Instead of the three markings, you can use the alignment rod of the pilot hole a polygonal mirror can be attached, its outwardly directed mirror surfaces are parallel to the longitudinal axis of the straightening rod. This polygonal mirror is advantageous made of highly reflective, highly polished sheet steel.

Diese Ausführungsform der Erfindung ist in Abbildung 2 schematisch wiedergegeben. In dem in die Ortsbrust 21 getriebenen Vorbohrloch 22 befindet sich der Richtstab 23, der an seinem freien Ende den hier als Sechskantspiegel ausgebildeten Mehrkantspiegel 24 trägt, dessen Spiegelflächen parallel der Mittelachse des Richtstabes 23 angeordnet und nach außen, d.h. von der Achse des Richtstabes 23 weg, gerichtet sind. Auch hier fallen die Mittelachsen des Vorbohrlochs 22 und des Richtstabes 23 zusammen. An der Bohrlafette 25 ist der Laser 26 angelenkt, der in seinem Strahlengang das rotierende Rechtwinkelprisma 27 aufweist. Die Anlenkung des Lasers 26 an der Bohrlafette 25 soll ein Verschwenken des Lasers um die Mittelachse der Bohrlafette 25 erlauben. Der von dem Laser 26 ausgehende und auf die Ortsbrust 21 hin gerichtete Strahl wird durch das rotierende Rechtwinkelprisma 27 in eine Ebene abgelenkt, die mit der Achse der Bohrlafette 25 einen Winkel von 90° einschließt. Wenn die Bohrlafette 25 so eingerichtet ist, daß der abgelenkte Laserstrahl den Spiegel 24 trifft und von diesem in sich selbst reflektiert wird, d.h., daß die in zwei Flächen des Spiegels 24 reflektierten Laserstrahlen mit der an der Streckenwölbung sich als Linie abzeichnenden Laserebene koinzidieren bzw. zusammenfallen, ist die Langsachse der Bohrlafette den Achsen des Richtstabes und des Vorbohrlochs parallel.This embodiment of the invention is shown schematically in FIG reproduced. In the pre-borehole 22 driven into the face 21 is located the straightening rod 23, which is formed here as a hexagonal mirror at its free end Polygonal mirror 24 carries, the mirror surfaces of which are parallel to the central axis of the straightening rod 23 and directed outwards, i.e. away from the axis of the straightening rod 23 are. Here, too, the central axes of the pilot hole 22 and the straightening rod fall 23 together. The laser 26 is articulated on the drilling mount 25 and is in its beam path the rotating right angle prism 27 has. The articulation of the laser 26 on the Drill carriage 25 is intended to pivot the laser about the central axis of the drill carriage 25 allow. The one emanating from the laser 26 and directed towards the face 21 Beam is deflected by the rotating right-angle prism 27 into a plane which with the axis of the drilling carriage 25 encloses an angle of 90 °. When the drill rig 25 is set up so that the deflected laser beam hits the mirror 24 and is reflected by this in itself, i.e. that in two faces of the mirror 24 reflected laser beams with the line emerging from the curve of the track Coinciding or coinciding laser planes is the longitudinal axis of the drill carriage parallel to the axes of the straightening rod and the pilot hole.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine genaue Parallelsteuerung der Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs.The device according to the invention allows with relatively simple Means a precise parallel control of the drill carriage to the course of a pre-borehole.

Hierbei ist eine besondere Ausrichtung des Bohrwagens nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht außerdem ein Nachrichten nach dem Andruken bzw. nach dem Anbohren. Bei einem Deckungsabgleich von + 1 bis + 3 Zentimeter ist eine Bohrgenauigkeit innerhalb der Grenzen von + 1 cm/m mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht zu erzielen, wobei neben der angestrebten Richtungsparallelität auch die Prallelitat im Einfallen gegeben ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im übrigen für alle Bohrwagentypen geeignet und kann ohne großen technischen Aufwand nachträglich an bereits vorhandenen Bohrwagen angebracht werden.A special alignment of the drill carriage is not required here. The device according to the invention also enables messages to be sent after pressing or after drilling. With a coverage adjustment of + 1 to + 3 centimeters a drilling accuracy within the limits of + 1 cm / m with the inventive Device easy to achieve, in addition to the desired directional parallelism there is also the parallelism in the collapse. The device according to the invention is also suitable for all types of drilling rig and can be used without major technical problems Can be retrofitted to an existing drill rig.

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Claims

Claims 1. Device for the parallel control of a drilling carriage for the course of a pilot hole, characterized in that a Laser is attached, which is directed parallel to the longitudinal axis of the drill carriage A rotating right-angled prism is placed in front of the beam, and the one with receiving devices cooperates, which are attached to the straightening rod of the pilot hole.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on the Straightening rod in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod, three Markings are arranged from a material that lights up under laser light.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that as markings Glass balls are used.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that sec on the Alignment rod of the pre-borehole a polygonal mirror is attached, its outward directed mirror surfaces of the longitudinal axis of the straightening rod are parallel.