DE2719516B2

DE2719516B2 - Device for the parallel control of a drilling carriage for the course of a pilot hole

Info

Publication number: DE2719516B2
Application number: DE2719516A
Authority: DE
Inventors: Goetz 3000 Hannover Blase
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1977-05-02
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2719516A1; DE2719516C3

Description

Beim Einsatz von Bohrwagen mit Dohrlafetten in der Gewinnung und für das Streckenai fahren im Salzbergbau müssen deren Bohrgestänge für jede Bohrung bekanntlich parallel zu einem Vorbohrloch eingerichtet werden, das die Sollrichtung und -neigung der Sprengbohrlöcher vorgibt. Bisher kann dieses Einrichten von erfahrenen Hauern unter Zuhilfenahme von Richtstangen nach Augenmaß vorgenommen werden.When drilling vehicles with Dohr rigs are used in the extraction and for the road ais, they are used in salt mining As is well known, their drill rods have to be set up parallel to a pilot hole for each borehole that specifies the target direction and inclination of the blast holes. So far this setup can can be carried out by experienced tusks with the help of straightening rods.

Es sind aber auch bereits mechanische Einrichthilfen, wie beispielsweise mechanische Parallellenker, bekannt geworden, die Ausleger und Bohrlafette fest miteinander koppeln. Diese mechanischen Einrichthilfen sind jedoch auch mit dem Nachteil behaftet, daß die Längsachse des Bohrwagens zunächst parallel zur Achse des Vorbohrlochs ausgerichtet sein muß. Darüber hinaus ist eine Korrektur der Borrichtung 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.However, mechanical set-up aids, such as, for example, mechanical parallel links, are also known have become, firmly couple the boom and drilling carriage. These mechanical setup aids are however, also has the disadvantage that the longitudinal axis of the drill carriage is initially parallel to Axis of the pilot hole must be aligned. In addition, a correction of the boron direction is required after Pressing is no longer possible. Since the linkage of the parallel link is the endeavor of the drill rig when Pressure on the face to deviate from the specified direction, at least yields within limits, parallelism of the blast holes cannot be fully achieved with mechanical parallel links.

Bei den ebenfalls bekannten hydraulischen Parallelsteuerungen können Ausleger und Bohrlafette durch je einen Hydraulikzylinder seitlich verschwenkt werden. Diese hydraulischen Parallelsteuerungen sind jedoch in ihrer Wirkungsweise zu ungenau.With the hydraulic parallel controls, which are also known, the boom and drill carriage can each a hydraulic cylinder can be pivoted laterally. However, these hydraulic parallel controls are in their mode of action 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 gewünschte Parallelität der Bohrlöcher nicht erreicht werden.As can be seen from a publication in "Kali und Steinsalz", 7 (1976), pages 21 et seq., Can The desired parallelism of the drill holes cannot be achieved with these types of setup.

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 Differentialgebcr gekoppelt werden, kann eine Parallelsteuerung der Bohrlafette selbst dann erreicht werden, wenn der Bohrwagen nicht parallel zur Achse des VorüohrlochsInaccurate setup of the drill mounts, however, has poor knockdown efficiency at high Explosives and other operating costs result. The possibility has therefore already been pointed out been to use rotary potentiometers as a guide, with which the angle between the longitudinal axes of the drilling carriage and the boom, as well as between the longitudinal axes of the boom and the drilling carriage measured and compared with each other. If this rotary potentiometer is still equipped with a differential encoder are coupled, a parallel control of the drilling carriage can be achieved even if the Drill rig not parallel to the axis of the pilot hole

in 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 können. Nachteilig ist für diese Einrichtmöglichkeit, daßin is aligned. This parallel control does it too possible to correct the deviations of the drilling mount from the specified direction, which occurred during Pressing against the joint and when drilling can occur. The disadvantage of this setup option is that

ι·> 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.ι ·> Drill carriage and carriage in the transverse and longitudinal axes if possible, must be set up with the same inclination in order to falsify the measurement results avoid. In addition, with this type of setup there is no parallelism in the incidence of the drill holes given when driving on an incline.

Aus der DE-OS !7 58 833 und den US-PS 38 57 449, 35 17 966, 34 98 673, 34 84 136 und 33 21248 ist die Verwendung von Lasern im Zusammenhang mit der Steuerung von Streckenvortriebsmaschinen, die als Vollschnittmaschinen ausgebildet sind, im Untertagebergbau bekannt.From DE-OS! 7 58 833 and US-PS 38 57 449, 35 17 966, 34 98 673, 34 84 136 and 33 21 248 is the Use of lasers in connection with the control of tunneling machines, which are used as Full headers are designed, known in underground mining.

In der Veröffentlichung von Laut sch u.a. in »Glückauf« 104 (1968), Seiten 555 bis 561 wird erstmals angeregt, bei Streckenvortrieben mittels Sprenglöchern und Schießarbeit das Bohrgerät beim Ansetzen der Bohrungen mit Hilfe eines Laserstrahls auch parallel zur vorgegebenen Stundenrichtung einzurichten, ohne daß jedoch angegeben wird, ob und ggf. welche Hilfsmittel dazu benutzt werden.In the publication of Laut sch et al "Glückauf" 104 (1968), pages 555 to 561 is suggested for the first time, with drifting by means of blast holes and shooting work the drill when preparing the holes with the help of a laser beam also parallel to the to set up a given hourly direction, but without specifying whether and, if so, which aids be used for this.

γ» Aus der DE-AS 20 17 738 sind lafettengeführte Bohrmaschinen bekannt, die mittels eines Laserstrahls auf vorbestimmte Ansatzstellen der Bohrer an der Ortsbrust eingeregelt werden. Die Richtelemente sind hierbei an den Auslegerlaeerunpon angeordnet. Die SE-OS 3 05 633 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausrichten von Gesteinsbohrmaschinen, bei der ein Richtelement an der Rückseite der Lafette und in deren Längsachse gelegen angeordnet ist. Die aus den beiden letztgenannten Veröffentlichungen bekannten Vorrichtungen weisen keine optischen Einrichtungen auf, mit denen sich eine Vielzahl von parallelen Bohrlöchern zu einem einzigen Laserstrahl herstellen lassen. Lediglich in der DE-AS 20 17 738 ist dazu beschrieben, daß dies in an sich bekannter Weise, insbesondere unter Zuhilfe-γ »From DE-AS 20 17 738 are carriage-guided Drills known that by means of a laser beam on predetermined attachment points of the drill on the Face to be adjusted. The straightening elements are arranged on the boom loader pon. the SE-OS 3 05 633 describes a device for aligning rock drilling machines in which a Directional element is arranged on the back of the mount and located in its longitudinal axis. The one from the two Devices known from the latter publications have no optical devices which can be used to produce a large number of parallel boreholes with a single laser beam. Only in DE-AS 20 17 738 it is described that this is done in a manner known per se, in particular with assistance

vi nähme elektronischer Steuerungen, bewirkt werden kann.vi would take electronic controls to be effected can.

Die DD-PS 70 537 beschreibt eine Vorrichtung zum herstellen paralleler Gänge mit Sprenglochbohrwagen. Zur Parallelsteuerung der Lafette wird in das Vorbohrloch ein Richtstab eingesetzt, der eine Lichtquelle trägt, die mit Parallelführungseinrichtungen an der Lafette und mit als Prisma ausgebildeten Empfangseinrichtungen zusammenwirkt. Diese Vorrichtung gestattet ein paralleles Einrichten jedoch nur in horizontalerThe DD-PS 70 537 describes a device for producing parallel passages with a blasthole drill. To control the carriage in parallel, an alignment rod is inserted into the pilot hole, which carries a light source, those with parallel guide devices on the mount and with receiving devices designed as a prism cooperates. However, this device only allows a parallel set-up in a horizontal position

ho Richtung und nur in Höhe der Bezugsachse. Da das Strahlenbündel außerdem parallel zur Sohle laufen muß, ist das gegenseitige Nachführen von Lichtquelle und Prisma sehr aufwendig und für jede Höhe der Bohransatzpunkte neu notwendig.ho direction and only at the height of the reference axis. Since that The bundle of rays must also run parallel to the sole, is the mutual tracking of the light source and Prism very complex and necessary for each height of the drilling attachment points.

Ringförmig oder spiralförmig angeordnete Bohrlochschemata lassen sich mit dieser Vorrichtung nicht abbohren, da hierbei alle Bohransatzpunkte unterschiedliche Höhe haben.Ring-shaped or spiral-shaped borehole patterns cannot be used with this device Drill off, as all drilling points have different heights.

Eine Parallelität in vertikaler Neigung der Bohrlöcher zueinander kann nicht erzielt werden.A parallelism in the vertical inclination of the drill holes to one another cannot be achieved.

Aus den vorstehend aufgezählten Nachteilen der bekannten Möglichkeiten ergibt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile die Parallelität von Vorbohrloch und Bohriafette und damit die Parallelität der Bohrungen in horizontaler und vertikaler Richtung gewährleistet ist, ohne daß der Bohrwagen und die Bohrlafette in irgendeiner vorbestimmten Achse ge- u> nauer eingerichtet sein müssen.From the disadvantages of the known possibilities listed above, the object is to provide a To develop a device with which the parallelism of the pilot hole while avoiding the disadvantages shown and Bohriafette and thus the parallelism of the holes in the horizontal and vertical direction is guaranteed without the drilling carriage and the drilling carriage ge u> in any predetermined axis need to be set up more precisely.

Es ist eine Vorrichtung zur Parallelsteuerung einer Bohriafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs, mit einer Lichtstrahlquelle, optischen Einrichtungen an der Bohriafette und einem in das Vorbohrloch einsetzbaren ι '> Richtstab, auf dem Empfangseinrichtungen für den Lichtstrahl angeordnet sind, gefunden worden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lichtstrahlquelle an der Bohrlafette S; 25 ein Laser6; 26 befestigt ist, dem in seinem parallel zur Längsachse der Bohrlafette 2n gerichteten Sirahi ein rotierendes Rechtwinkelprisma 7; 27 vorgesetzt ist, durch welches die ^erstrahlen rechtwinklig zu den auf dem RichLstah 3; 23 angeordneten Empfangseinrichtungen abstrahlbar sind.It is an apparatus for parallel control of a Bohriafette the course of a Vorbohrlochs been a found in the pilot hole can be used ι '> straight edge, are arranged on the receiving means for the light beam with a light beam source, optical means to the Bohriafette and which is characterized in that as a light beam source on the drilling mount S; 25 a laser6; 26 is attached, the Sirahi in its parallel to the longitudinal axis of the drilling carriage 2n, a rotating right-angled prism 7; 27 is in front, through which the ^ shine at right angles to the on the RichLstah 3; 23 arranged receiving devices can be emitted.

Der Laser, wie beispielsweise ein He-Ne-Laser von 2^r> etwa 1 bis 3 mW Ausgangsleistung, ist vorteilhaft so an der Bohrlafette angebracht, daß die Halterung mit dem Laser um die Mittelachse der Bohrlafette schwenkbar ist. Der Strahl des Lasers kann dabei von der Ortsbrust weg oder zu ihr hin gerichtet 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 senkrechte, zur Mittelachse der Bohrlafette im Raum stehende Ebene r> 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 i..it 10 bis 20 UmdrVmin. 4»The laser, such as a He-Ne laser with an ^{output power of 2 r} > about 1 to 3 mW, is advantageously attached to the drilling carriage in such a way that the holder with the laser can be pivoted about the central axis of the drilling carriage. The laser beam 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 drill carriage. This beam is deflected by the rotating right-angled prism in front of it, so that the deflected beam sweeps a plane r> perpendicular to the central axis of the drilling carriage, which forms a right angle with the central axis of the drilling carriage and forms an apparent working face that of the real working face should be largely parallel. The right-angled prism rotates advantageously within 10 to 20 revs. 4 »

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

Bei einet 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, ~>o das unter Laserlicht aufleuchtet. Als Markierungen haben stcL Glaskugeln besonders bewährt. Ein Beispiel dieser Ausführungsform der Erfindung ist in Abbildung I schematisch dargestellt. Aus dem in die Ortsbrust 1 getriebenen Vorbohrloch 2 ragt der Richtstab 3 mit ■■ seinem freien Ende 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, mi An der Bohrlafette 5 ist der Laser6 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 90° abgelenkt wird. Durch entsprechendes Verschwenken der Bohriafette 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.In einet embodiment of the invention, as Receiving device on the straightening rod in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod, three markings made of one material be arranged, ~> o that lights up under laser light. StcL glass spheres have proven particularly effective as markings. An example This embodiment of the invention is shown schematically in Figure I. From the face 1 driven pilot hole 2, the straightening rod 3 protrudes with its free end, the longitudinal axis of the Alignment rod 3 covers the central axis of the pilot hole 2. By means of a braced rod are on the free At the end of the straightening rod 3, three glass spheres 4 are attached, which lie in a plane approximately parallel to the face 1, mi The laser 6 with the rotating one is on the drilling mount 5 Right angle prism 7 hinged so that the laser beam when exiting the laser 6 is parallel to the axis of the Drill carriage 5 runs through the rotating right-angled prism 7 at an angle of 90 ° is distracted. By appropriately pivoting the Bohriafette 5, the deflected laser beam can be 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 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, a polygonal mirror can be attached to the alignment rod of the pilot hole be attached whose outwardly directed mirror surfaces are parallel to the longitudinal axis of the straightening rod. This polygonal mirror is advantageously made of highly reflective, high-gloss 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 fre^ >i Ende den hier als Sechskanispiegei ausgebildeten Mchrkantspiegel 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 iie 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 Bohriafette 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 Bohriafette 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 Spiegeis 24 reflektierenden Laserstrahlen mit der an der Streckenwölbung sich ais Linie abzeichnenden Lasereb-.'iie koinzidieren bzw. zusammenfallen, ist die Längsachse der Bohrlafette den Achsen des Richtstabes und des Vorbohrlochs parallel.This embodiment of the invention is shown schematically in FIG. In the in the Working face 21 driven pre-borehole 22 is the straightening rod 23, which at its fre ^> i end here as Hexagonal mirror 24 carries, whose mirror surfaces are arranged parallel to the central axis of the straightening rod 23 and outward, d. H. of the Axis of the straightening rod 23 away, are directed. Here, too, the central axes of the pilot borehole 22 and the fall Straightening rod 23 together. The laser 26 is articulated on the drilling mount 25, and in its beam path the having rotating right-angle prism 27. The articulation of the laser 26 on the Bohriafette 25 should be a Allow pivoting of the laser about the central axis of the drilling carriage 25. The one from the laser 26 outgoing beam directed towards the face 21 is caused by the rotating right-angled prism 27 deflected into a plane which encloses an angle of 90 ° with the axis of the drilling carriage 25. if the Bohriafette 25 is set up so that the deflected laser beam hits the mirror 24 and from this into itself itself is reflected, d. i.e. that the two surfaces of the Mirror 24 reflecting laser beams with the laser beam emerging as a line on the curve of the route coincide or coincide, the longitudinal axis of the drilling carriage is the axes of the straightening rod and the pilot hole parallel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine genaue Parallelsteuerung der Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs. The device according to the invention enables precise parallel control with relatively simple means the drill carriage to the course of a pilot hole.

Hierbei ist eine besondere Ausrichtung des Bohrwagens nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht außerdem ein Nachrichten nach dem Andrücken bzw. nach dem Anbohren. Bei einem Deckungsabgleich von ±1 bis ±3 Zentimeter ist eine Bohr^rnauigkeit innerhalb der Grenzen von ± 1 cm/m mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht zu erzielen, wobei neben der angestrebten Richtungsparallelität auch die Parallelität im Einfallen gegeben ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im übrigen für alle Bohrwagentypen geeignet und kann ohne großer; technischen Aufwund nachträglich an bereits vorhandenen Bohrwegen angebracht werden.Here is a special alignment of the drill carriage not mandatory. The inventive device also enables a message after Press on or after drilling. With a coverage adjustment of ± 1 to ± 3 centimeters, a Drilling roughness within the limits of ± 1 cm / m with the device according to the invention is easy to increase achieve, whereby in addition to the desired directional parallelism, the parallelism in the incidence is also given. the The device according to the invention is also suitable for all types of drilling rig and can be used without large; technical effort can be attached to existing drilling paths afterwards.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

J. Device for the parallel control of a drill carriage for the course of a pilot hole, with a Light beam source, optical devices on the drilling rig and one that can be inserted into the pilot hole Alignment rod on which receiving devices for the light beam are arranged, characterized in that that a laser (6; 26) is attached to the drilling mount (5; 25) as a light beam source, the a rotating right-angled prism in its beam directed parallel to the longitudinal axis of the drilling carriage (7; 27) is provided, through which the laser beams are perpendicular to the ones on the straightening rod (3; 23) arranged receiving devices can be emitted.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that on the straightening rod (3) in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod, three markings made of one material that lights up under laser light.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the markings are glass balls (4) are used.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that a polygonal mirror (24) is attached to the straightening rod (23) of the pilot hole (22), whose outwardly directed mirror surfaces are parallel to the longitudinal axis of the straightening rod (23).