DE3000239A1

DE3000239A1 - Einrichtung zur herstellung zielgerichteter bohrungen

Info

Publication number: DE3000239A1
Application number: DE19803000239
Authority: DE
Inventors: Thomas 4690 Herne Röder; Heinz 5804 Herdecke Wallussek; Martin 4320 Hattingen Wiebe
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-01-05
Filing date: 1980-01-05
Publication date: 1981-07-16
Also published as: JPS6224592B2; ZA8135B; BE886954A; DE3000239C2; SU1720499A3; JPS56139391A

Description

Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen, insbesondere von Bohrlöchern im Steinkohlenbergbau, die aus einer im Bohrgestängestrang hinter der Bohrkrone angeordneten Zielbohrstange besteht.
Derartige Einrichtungen dienen dazu, Bohrungen möglichst dicht an das vorbestimmte Ziel heranzubringen. Solche Zielbohrungen sind für Aufschluß, Versorgungs- oder Rettungsbohrungen von besonderer Bedeutung.
Es ist bekannt, zur Stabilisierung des Bohrgestängestranges hinter der Bohrkrone eine starre Zielbohrstange anzuordnen.
Diese Zielbohrstangen können nur den Bohrgestängestrang stabilisieren aber nicht das Verlaufen der Bohrung ausschließen.
Insbesondere ist es mit derartigen Zielbohrstangen nicht möglich, eine nach und nach aufgebaute Abweichung von der vorgegebenen Bohrrichtung im Laufe der Bohrarbeiten zu korrigieren. Besonders nachteilig ist, daß die während der Bohrarbeiten aufgetretene Abweichung erst am Zielort genau feststellbar ist. Desweiteren ist versucht worden, mit Hilfe einer Pendelsteuerung mehr oder weniger automatisch wirkende Zielbohrstangen zum Einsatz zu bringen. Die relativ aufwendige Steuerung kann durch Einstellfehler oder Störungen im System zu Abweichungen führen, die ebenfalls erst am Zielort bzw. nach Abschluß der Bohrung festgestellt werden können. Ursache solcher Fehlbohrungen kann auch der vorhandene Trägheitsbereich im System der Pendelsteuerung sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, über die der Bohrlochverlauf sowohl kontrolliert wie auch korrigiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zielbohrstange einen inneren drehbar gelagerten Teil und einen äußeren feststehenden Teil aufweist, wobei am oder im äußeren feststehenden Teil elektrische Neigungsmesser und verstellbare, schwenkbar gelagerte Steuerleisten angeordnet sind.
Eine derart ausgerüstete Zielbohrstange erlaubt eine fortlaufende Kontrolle des Bohrlochverlaufes über die elektrischen Neigungsmesser und eine entsprechende Korrektur über die Steuerleisten, die je nach Abweichung aus dem äußeren feststehenden Teil herausgefahren werden können. Dabei ist es möglich, die von den elektrischen Neigungsmesser angezeigte Abweichung über im Bohrgestänge verlaufende Meßkabel bis zum- Steuerstand zu melden, wo eine Auswertung erfolgt, und von wo entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden bzw.
die entsprechenden Steuerleisten beaufschlagt werden. Die Kontrolle und Steuerung erfolgt abschnittsweise zweckmäßigerweise in den Bohrpausen, weil in diesen Zeiträumen Erschütterungen und sonstige Fehlerquellen ausgeschaltet sind, jedoch ist das Messen und Steuern auch während des Bohrens durchführbar.
Einem Verlaufen der Bohrung wird in zweckmäßigerweise mit Hilfe einer derart ausgerüsteten Zielbohrstange entgegengewirkt, bei der die Steuerleisten am Kopf der Zielbohrstange gelagert und über im oberen Teil der Zielbohrstange angeordnete hydraulisch beaufschlagbare Zylinder ausschwenkbar sind. Auf diese Weise können mit kleinsten Zylinderbewegungen die notwendigen Korrekturen durchgeführt werden und zwar in dem die Steuerleisten so ausgefahren werden, wie bei einem Schirm die Schirmstangen. Gleichzeitig gewährt eine derartige Verlagerung und Anordnung der Steuerleisten einen weitgehenden Schutz der für die Steuerung benötigten Teile.
Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß den Neigungsmessern Magnetventile zugeordnet sind, die die -Versorgung der Zylinder regeln. Dabei sind die Magnetventile so eingestellt, daß sie die außen angeordneten Steuerleisten analog zu den Neigungsmesserdaten beaufschlagen.
Zur Kontrolle und zur Vermeidung von Fehlmessungen ist es zweckmäßig, die Neigungsmesser kreuzweise anzuordnen. Fehlmessungen können so vom Steuerstand aus leicht ermittelt und durch korrigierendes Eingreifen ausgeschaltet werden.
Der erforderliche Betriebsdruck für die hydraulische Steuerung wird zweckmäßig in der Zielbohrstange selbst erzeugt. Hierzu ist erfindungsgemäß auf dem drehbar gelagerten Teil der Zielbohrstange ein Exzenter angeordnet, über den der notwendige Betriebsdruck erzeugt werden kann, wobei über zwischen Druckerzeuger und Zylinder geschaltete druckbegrenzte Hydrospeicher das Betätigen der Zylinder auch während der Bohrpausen möglich ist.
Die Stromversorgung für die elektrischen Neigungsmesser und die Magnetventilsteuerung erfolgt wahlweise durch Drehübertrager über ein mitgeführtes Kabelreservoir oder festverlegte Leiter in den Bohrrohren mit Kontaktringen in den Rohrverbindungen oder Übertragung der Meßwerte und Steuerbefehle nach telemetrischem Verfahren oder aber auch in besonders zweckmäßiger Form über einen Dynamo. Hierzu ist vorgesehen, daß im äußeren feststehenden Teil der Zielbohrstange ein solcher Dynamo angeordnet ist, der über das drehbar gelagerte Teil antreibbar ist und in der Zielbohrstange untergebrachte Batterien versorgt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Fehllaufen einer Bohrung durch die beliebig oft zu wiederholenden Kontrollmaßnahmen leicht ermittelt und durch entsprechende Korrekturmaßnahmen ausgeschaltet werden kann.
Dadurch werden die mit dem Fehl laufen einer Bohrung verbundenen oft erheblichen zusätzlichen Kosten und Bohrzeiten vermieden.
Der technische Fortschritt der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß mit einer derartigen Zielbohrstange eine automatische Korrektur bei eintretenden Abweichungen von der vorgegebenen Bohrrichtung bei gleichzeitiger Kontrolle des Bohrverlaufes vom Bohrstand aus möglich ist.
Der teschnische Fortschritt ist weiter insbesondere darin zu sehen, daß die in der Bohrstange angeordneten Meß- und Regelorgane ohne zusätzliche Energiezufuhr betrieben werden können Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zielbohrstange, teilweise im Schnitt.
Wie aus der weitgehend schematisierten Darstellung nach Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Zielbohstange 1, die in den Bohrgestängestrang eingesetzt ist, im wesentlichen aus dem inneren drehbar gelagerten Teil 3 und dem äußeren feststehenden Teil 4. Mittig durch die Zielbohrstange 1 führt der Spülkanal 22, über den die nicht dargestellte Bohrkrone mit Spülflüssigkeit versorgt wird.
Am Kopf 2 der Zielbohrstange 1 sind die Steuerleisten 9 über Halterungen 8 mit dem feststehenden Teil 4 der Zielbohrstange 1 verbunden. Diese Steuerleisten 9 sind über die im oberen Teil 6 der Zielbohrstange 1 angeordneten Zylinder 10, 11 beaufschlagbar, so daß sie bei entsprechender Beaufschlagung sich im unteren Teil 7 der Zielbohrstange 1 vom feststehenden Teil 4 entfernen. Über die Wegbegrenzer 12 wird ihre Bewegung vereinheitlicht, wobei über die den Wegbegrenzern 12 zugeordneten Federn 13 gleichzeitig dafür Sorge getragen ist, daß die Steuerleisten 9 in ihre Ausgangslage zurückbewegt werden, wenn die Zylinder drucklos geschaltet sind.
Die Regelung der Zylinder 10, 11 erfolgt über die Magnetventil 16, 17, die ihrerseits über die Neigungsmesser 14 gesteuert sind. Die Neigungsmesser 14 ihrerseits sind so geschaltet, daß die von Ihnen ermittelten Abweichungen gleichzeitig über das Meßkabel oder ein anderes Verfahren zum Steuerstand gemeldet werden.
Der erforderliche Betriebsdruck für die hydraulische Steuerung wird durch den drehenden Teil der Zielbohrstange 1 bzw.
durch den zugeordneten Exzenter 23 erzeugt. Die eingebauten druckbegrenzten Hydrospeicher 20 ermöglichen das Betätigen der Zylinder 10, 11 in den Bohrpausen, wobei die benötigte Flüssigkeit über den Druckerzeuger 19 dem Tank 18 entnommen wird.
Die Stromversorgung für die elektrischen Neigungsmesser 14 und die Magnetventile 16, 17 erfolgt im dargestellten Beispiel über das gleichzeitig als Meß- und Steuerkabel 15 benutzte Kabeloder nach einem anderen Verfahren.
Es ist auch möglich, die Neigungsmesser mit den jeweiligen Steuerzylindern direkt zu koppeln. Dabei kann aber ohne zusätzlichen Aufwand die Sichtkontrolle vom Bohrstand aus nicht durchgeführt werden.
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Claims

Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen, insbesondere von Bohrlöchern im Steinkohlenbergbau, die aus einer im Bohrgestängestrang hinter der Bohrkrone angeordneten Zielbohrstange besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielbohrstange (1) einen inneren, drehbar gelagerten Teil (3) und einen äußeren, feststehenden Teil (4) aufweist, wobei am oder im äußeren feststehenden Teil elektrische Neigungsmesser (14) und verstellbare, schwenkbar gelagerte Steuerleisten (9) angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleisten (9) am Kopf (2) der Zielbohrstange (1) gelagert und über im oberen Teil (6) der Zielbohrstange angeordnete hydraulisch beaufschlagbare Zylinder (10, 11) ausschwenkbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Neigungsmessern (14) Magnetventile (16, 17) zugeordnet sind, die die Versorgung der Zylinder (1O, 11) regeln.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsmesser (14) kreuzweise angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, auf dem drehbar gelagerten Teil (3) der Zielbohrstange (1) ein Exzenter angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Druckerzeuger (19) und Zylinder (10, 11) druckbegrenzte Hydrospeicher (20) geschaltet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren feststehenden Teil (4) der Zielbohrstange (1) ein Dynamo angeordnet ist, der über das drehbar gelagerte Teil (3) antreibbar ist und in der Zielbohrstange untergebrachte Batterien versorgt.