DE2719516C3

DE2719516C3 - Device for the parallel control of a drilling carriage for the course of a pilot hole

Info

Publication number: DE2719516C3
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: 1980-01-24
Also published as: DE2719516A1; DE2719516B2

Description

Beim Einsatz von Bohrwagen mit Bohrlafetten in der Gewinnung und für das Streckenauffahren im Salzbergbau müssen deren Bohrgestänf- für jede Bohrung bekanntlich parallel zu einem Vomohrloch 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 using drill rigs with drill rigs in extraction and for driving up the road in salt mining need their drill string for each hole as is well known, set up parallel to an ear hole 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 2] 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 2] ff., Can The desired parallelism of the drill holes cannot be achieved with these types of setup.

Ungenaue Einrichtung der Bohrlafetlen hat jedoch einen schlechten Abschlagwirkungsgrad bei höhen 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 VorbohrlochsHowever, inaccurate setup of the drilling mounts has a poor reduction efficiency with high explosives · and other operating costs result-therefore the possibility of using rotary potentiometers as an orientation aid has already been pointed out, with which the angle between the longitudinal axes of the drill carriage and the boom, as well as between the longitudinal axes of the boom and the drilling carriage are measured and compared with one another. if this rotary potentiometer can still be coupled with a differential encoder, a parallel control can be used the drill carriage can be reached even if the drill carriage is 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, 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 Bohrlöeher bei geneigter Streckenauffahrung gegeben.in 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 Drilling carriage and carriage should be set up with the same inclination as far as possible in the transverse and longitudinal axes must in order to avoid falsification of the measurement results. In addition, with this type of When setting up, there is no parallelism in the incidence of the drill holes when the road is inclined.

Aus der DE-OS 17 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 17 58 833 and US-PS 38 57 449, 35 17 966, 34 98 673, 34 84 136 and 33 21 248 are related to the use of lasers Control of tunneling machines designed as full headers in underground mining known.

In der Veröffentlichung von L a u t s c h u. a. in »Glückauf« 104 (1968), Seiten 555 bis 551 wird erstmals angeregt, bei StrecKenvortrieben mittels SprenglöchernIn the publication by L a u t s c h et al. in "Glückauf" 104 (1968), pages 555 to 551 is the first time encouraged when driving routes using blast holes

sn und Schießarbeit das Bohrgerät beim Ansetzen der Bohrungen mit Hilfe eines Laserstrahls auch parallel zur vorgegebenen Stimdenrichtung einzurichten, ohne daß jedoch angegeben wird, ob und ggf. welche Hilfsmittel dazu benutzt werden.sn 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 direction, without, however, specifying whether and, if so, which aids be used for this.

)5 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 Auslegerlagerungen angeordnet. Die) 5 From DE-AS 20 17 738 mount-guided drilling machines are known, which by means of a laser beam be adjusted to predetermined starting points of the drill on the face. The straightening elements are arranged on the boom bearings. the

■to SE-OS 3 05 633 beschreibt dnn Vorrichtung zum Ausrichten von Gesteinsbchrmav^inen, bei der ein Richtelement an der Rückseite der Lafette und in deren Längsachse gelegen angeordnet ist. Die aus den beiden letztgenannten Veröffentlichungen bekannten Vorrtchtungen 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 Zuhilfenähme elektronischer Steuerungen, bewirkt werden kann.■ to SE-OS 3 05 633 describes thin device for Alignment of rock cavities in which a Directional element is arranged on the back of the mount and located in its longitudinal axis. The one from the two Vorrtchtungen known last-mentioned publications have no optical devices with 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 in a manner known per se, in particular with help electronic controls, can be effected.

Die DD-PS 70 537 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen paralleler Gänge mit Sprenglochbohrwagen. Zur Parallelsteuerung der Lafette wird in das Vorbohr-DD-PS 70 537 describes a device for producing parallel passages with a blasthole drill. To control the carriage in parallel, the pilot hole

Vi loch ein Riditstab 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 horizontaler Vi hole a Riditstab used, which carries a light source that cooperates with parallel guide devices on the mount and with receiving devices designed as a prism. However, this device only allows a parallel set-up in a horizontal position

ho Richtung und nur in Höhe d*:r 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 Bohransatzpünkte neu notwendig.ho direction and only at height d *: r 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 Bohrlafette und damit die Parallelität der Bohrungen in horizontaler und vertikaler Richtung gewährleistet ist, ohne daß der Bohrwagen und die Bohrlafette in irgendeiner vorbestimmten Achse genauer 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 drilling carriage and thus the parallelism of the holes in the horizontal and vertical direction is guaranteed without the drilling carriage and the drilling carriage in any predetermined axis more precisely must be set up.

Es ist eine Vorrichtung zur Parallelsteuerung einer Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs, mit einer Lichtstrahlquelle, optischen Einrichtungen an der Bohrlafette und einem in das Vorbohrloch einsetzbaren Richtstab, auf dem Empfangseinrichtungen für den Lichtstrahl angeordnet sind, gefunden worden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lichtstrahlquelle an der Bohrlafette 5; 25 ein Laser 6; 26 befestigt ist, dem in seinem parallel zur Längsachse der Bohrlafette gerichteten Strahl ein rotierendes Rechtwinkelprisma 7; 27 vorgesetzt ist, durch welches die Laserstrahlen rechtwinklig zu den auf dem Richtstab 3; 23 angeordneten Empfangseinrichtungen abstra.nibar sind.It is a device for the parallel control of a drilling carriage to 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 Directional rod, on which receiving devices for the light beam are arranged, have been found that is characterized in that as a light beam source the drilling mount 5; 25 a laser 6; 26 is attached, which in its parallel to the longitudinal axis of the drill carriage directed beam a rotating right angle prism 7; 27 is provided through which the laser beams perpendicular to the on the straightening rod 3; 23 arranged receiving devices are abstra.nibar.

Der Laser, wie beispielsweise ein He-Ne-Laser von 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 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.The laser, such as a He-Ne laser with an output power of about 1 to 3 mW, is advantageously on attached to the drilling mount that the bracket can be pivoted with the laser around the central axis of the drilling mount The laser beam can be directed away from the face or towards it. It is alone It is essential that the beam runs parallel to the center axis of the drill carriage forward rotating right-angled prism deflected so that the deflected beam is perpendicular to the Center axis of the drilling carriage in the space covered plane that is one with the central axis of the drilling carriage Includes a right angle and forms an apparent face that is largely the same as that of the real face should be parallel. The right-angled prism rotates advantageously at 10 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 zusammenfälltThe receiving device with the laser via the upstream rotating right-angled prism optically cooperates, is attached to the straightening rod, which is inserted into the pilot hole so that the central axis of the pilot hole coincides with the longitudinal axis of the straightening rod

Bei einer Ausführungsform der Erfindung können als Empfangseinrichtung an dem Richtsiab 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. 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 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. 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 verlduft und durch das rotierende Rechtwinkelprisma 7 in einem Winkel von 9i>° 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.In one embodiment of the invention, as a receiving device on the Richtsiab in a plane, which is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod, three markings made of one material are arranged, that lights up under laser light. Glass spheres have proven particularly useful as markings. An example This embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 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. The laser 6 with the rotating right-angled prism 7 is articulated on the drilling mount 5 in such a way that the laser beam when exiting the laser 6 runs parallel to the axis of the drilling carriage 5 and through the rotating one Right angle prism 7 at an angle of 9i> ° is distracted. By appropriately pivoting the drilling carriage 5, the deflected laser beam can thus 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 Vorbohrlcch 22 befindet sich der Richtstab 23, der an seinem freien Ende den hier als Sechskant^cpiegel ausgebildeten Mehrkantspiegel 24 trägt, dessen Spiegelflächen parallel '^r 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 Rechtwinkeiprisma 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 reflektierenden Laserstrahlen mit der an der Streckenwölbung sich als Linie abzeichnenden Laserebene koinzidieren bzw. zusammenfallen, ist die Längsachse der Bohrlafette den Achsen des Richtstabes un-ides Vorbohrlochs parallel.This embodiment of the invention is shown schematically in FIG. In the driven in the working face 21 Vorbohrlcch 22, the guide rod 23, the free at its end is to herein as hexagonal ^c piegel formed polygonal mirror 24 transmits whose reflecting surfaces arranged in parallel '^ r central axis of the guide rod 23 and to the outside, ie from the axis of the straightening rod 23 away, are directed. Here, too, the central axes of the pilot hole 22 and the straightening rod 23 coincide. The laser 26, which has the rotating right-angled prism 27 in its beam path, is articulated to the drilling mount 25. The articulation of the laser 26 on the drilling carriage 25 is intended to allow the laser to pivot about the central axis of the drilling carriage 25. The beam emanating from the laser 26 and directed towards the working face 21 is deflected by the rotating right-angled prism 27 into a plane which forms an angle of 90 "with the axis of the drilling carriage 25 hits the mirror 24 and is reflected by this in itself, that is, that the laser beams reflecting in two surfaces of the mirror 24 coincide or coincide with the laser plane emerging as a line on the curve of the route, the longitudinal axis of the drilling carriage is the axes of the Alignment rod un-ides pilot hole parallel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht mitThe device according to the invention enables with

4^r> verhältnismäßig einfachen Mitteln eine genaue Parallelsteuerung der Bohrlafette zum Verlauf eines Vorbohrlochs. 4 ^r > relatively simple means an exact parallel control of the drilling 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 Andrücken 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 zuA special alignment of the drill carriage is not required here. The device according to the invention also enables a message after pressing or after drilling. At a Coverage adjustment of ± 1 to ± 3 centimeters is a drilling accuracy within the limits of ± 1 cm / m with the device according to the invention easy to

μ erziehr. 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 Aufwand nachträglich an bereits vorhande-μ educate. where in addition to the desired directional parallelism the parallelism in the incidence is also given. The device according to the invention is also for everyone Drilling rig types and can be retrofitted to existing

w) nen Bohrwagen angebracht werden.w) a drill rig can be attached.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for parallel control of a drilling carriage for the course of a pilot hole, with a light beam source, optical devices on the Drill carriage and a straightening rod that can be inserted into the pilot hole, on which receiving devices for the light beam are arranged, characterized in that as a light beam source on the Drill carriage (5; 25) a laser (6; 26) is attached, which in its parallel to the longitudinal axis of the drill carriage directed beam a rotating right-angle prism (7; 27) is provided through which the Laser beams can be emitted at right angles to the receiving devices arranged on the alignment rod (3; 23i) are.

2. Device according to claim 1, characterized in that that on the straightening rod (3) in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis of the straightening rod, three markings are arranged made of a material that lights up under laser light.

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

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