DE3200607A1 - Verfahren zum herstellen von bohrungen in gesteinsschichten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Case 4336 - 5 -

11. Januar 1982
DBr/hö

Anmelderin: Coal Industry (Patents) Limited, Hobart House, Grosvenor Place, London, SWIX 7 AE, England

Verfahren zum Herstellen von Bohrungen in Gesteinsschichten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bohrungen in Gesteinsschichten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und Vorrichtung dieser Art zur Verwendung beim Bohren langer Schürf- oder Untersuchungsbohrungen in Gesteinsschichten.

Bei derartigen Vorrichtungen ist es bekannt, einen drehbaren Bohrmeißel zu verwenden, welcher am Ende einer verlängerbaren Bohrstange montiert ist, die aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Bohrstangenabschnitten besteht, welche durch eine Bohrmaschine gedreht wird und welche in das sich im allgemeinen horizontal erstreckende Bohrloch eingeführt wird, um dessen Länge zu vergrößern. Es entspricht der üblichen Praxis, einen Bohrmeißel zu verwenden, dessen Gesamtdurchmesser geringfügig größer ist als der der Bohrstange und Kragenstücke oder Stabilisatoren um den Endabschnitt der Bohrstange herum nahe am Bohrmeißel vorzusehen, um hierdurch den Schneidhorizont des Bohrmeißels zu bestimmen. Je nachdem, ob der die Bohrmaschine bedienende Arbeiter es wünscht, den Bohrmeißel nach oben oder nach unten bezüglich der umgebenden Gesteinsschichten zu bewegen oder zu drücken, müssen die axialen Positionen dieser Stabilisatoren bezüglich

- 6 des Bohrmeißels geändert werden.

Ein Problem, welches in Verbindung mit der Verwendung derartiger Kragenstücke oder Stabilisatoren auftritt besteht darin, daß es zum Versetzen dieser Kragenstücke notwendig ist, die Gesamtlänge der zusammengesetzten Bohrstangen herauszuziehen. Es ist offensichtlich, daß dies ein zeitaufwendiger und mühsamer Arbeitsgang sein kann, insbesondere wenn das Bohrloch sehr lang ist und insbesondere wenn die ursprüngliche Art von Adapter neu angepaßt werden muß, wenn die richtige oder gewünschte Schnittorientierung oder Schneidhorizont erreicht ist.

Ein Gegenstand der Erfindung ist es, ein in dieser Hinsicht verbessertes Verfahren und Vorrichtung der obengenannten Art zu schaffen.

Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Bohrungen in Gesteinsschichten vorgeschlagen, bei welchem eine drehbare zusammengesetzte Bohrstange mit einem Bohrmeißel zum Formen des Bohrloches auf die Gesteinsschicht gerichtet wird und das Bohrgestänge mit einem Steuerungsadapter versehen wird, welcher zwei alternative Arbeitsweisen aufweist, wobei in der ersten Arbeitsweise ein radial außenliegender Abschnitt des Steuerungsadapters sich mit dem Bohrgestänge dreht und in der zweiten Arbeitsweise sich das Bohrgestänge unabhängig von dem radial äußeren Abschnitt des Steuerungsadapters dreht, wobei Einrichtungen sind, um die verschiedenen Arbeitsweisen des Steuerungsadapters zu steuern.

Vorzugsweise wird diese Einrichtung durch eine Fühlervorrichtung aktiviert, welche längs des Bohrloches vorgeschoben wird.

Alternativ hierzu wird die Vorrichtung durch Fernsteuereinrichtungen aktiviert.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Bohrvorrichtung vorgeschlagen, welche einen Steuerungsadapter in Verbindung mit einem drehbaren Bohrmeißel enthält, welcher auf einem drehbaren Bohrgestänge zum Formen eines Bohrloches montierbar ist, wobei der Adapter einen relativ innenliegenden drehbaren Bauteil aufweist, welcher antriebsmäßig mit der Bohrstange und dem Bohrmeißel verbindbar ist oder antriebsmäßig mit Verbindungskomponenten verbindbar ist, so daß der drehbare Bauteil mit der Bohrstange und dem Bohrmeißel antriebsmäßig kuppelbar ist, daß ferner ein relativ außenliegender Bauteil vorgesehen ist, welcher mindestens einen Teil den inneren drehbaren Bauteil umgebend angeordnet ist, daß lösbare Riegeleinrichtungen mit zwei Betriebsstellungen vorgesehen sind, wobei in derersten Betriebsstellung der innere und der äußere Bauteil fest für eine Drehbewegung miteinander gekuppelt sind und in der zweiten Betriebsstellung sich der innere Bauteil relativ zum äußeren Bauteil drehen kann und daß Betätigungsvorrichtungen zum Steuern der Betriebsstellungen der lösbaren Riegeleinrichtung vorgesehen sind.

Vorzugsweise besteht die lösbare Riegeleinrichtung aus einem verschwenkbar montierten Riegel.

In zweckdienlicher Weise ist der schwenkbar montierte Riegel am inneren Bauteil vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der schwenkbar montierte Riegel federnd in eine seiner Betriebsstellunge vorgespannt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung durch ein Lösungselement gebildet, um den schwenkbar montierten Riegel gegen seine Federvorspannung zu bewegen.

Vorzugsweise enthält die Betätigungseinrichtung einen verschwenkbar montierten Halteriegel, der betätigbar ist, um das Lösungselement in einer Position zu halten, in welcher der schwenkbar montierte Riegel gegen die Wirkung seiner Federvorspannung gedrückt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Halteriegel auf einer Buchse montiert, welche längs des inneneren drehbaren Bauteils gleitbar gelagert ist.

Vorzugsweise ist die Buchse längs des inneren drehbaren Bauteils unter Wirkung einer Federvorspannung gleitbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung besteht die Federvorspannung aus zwei Federn.

Zweckdienlicherweise wirken die beiden Federn auf einen gemeinsamen Gleitteil, welcher längs des inneren drehbaren Bauteils gleitbar ist. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach der Erfindung wirkt die Federvorspannung auf das Lösungselement.

Vorzugsweise enthält die Bohrvorrichtung Fühlereinrichtungen, welche längs eines axialen Kanals verschiebbar sind, der durch die Bohrstange gebildet wird, wobei die Fühlereinrichtung die Betätigungseinrichtung betätigt, um die lösbare Riegeleinrichtung zu steuern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht in Längsrichtung eines Teiles der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht in Längsrichtung eines anderen Teiles der Bohrvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 eine unvollständige Endansicht in Richtung des Pfeiles X in Fig. 1 ;

Fig. 4 eine unvollständige Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine unvollständige Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 2 und

Fig. 6 eine unvollständige Schnittansicht längs der Linie VI-VI von Fig. 2.

Die Zeichnungen zeigen eine drehbare Bohreinrichtung zum Bohren langer Bohrlöcher in Gesteinsschichten, wobei mindestens ein Teil des Bohrloches sich im wesentlichen horizontal durch die Schicht erstreckt. Die Bohrvorrichtung enthält eine Kette drehbarer Bohrstangen 1, wobei lediglich ein kleiner Endabschnitt in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Die Bohrstange 1 besteht aus einer Vielzahl von Bohrstangenabschnitten, welche Ende an Ende miteinander verbunden sind, um einen axialen Durchgang 2 zu definieren, welcher sich im wesentlichen über die Länge des Bohrloches erstreckt. Im Betrieb ermöglicht es dieser Durchgang, daß unter Druck stehendes Bohrmedium längs des Bohrloches zu einem drehbaren Bohrmeißel (nicht dargestellt) gepumpt wird, welcher an dem äußersten Ende der Bohrstange montiert ist, um dadurch abgebaute und ausgebohrte Gesteinspartikel, welche während des Schneidens oder Bohrens erzeugt werden, herauszuwaschen. Die Bohrpartikel werden längs des Bohrloches in einem relativ äußeren Durchgang zurückgeführt, welcher zwischen der äußersten zylindrischen Oberfläche der Bohrstange und der umgebenden Wandung des Bohrloches gebildet wird.

Im Betrieb ist das vom Bohrmeißel entfernte Ende des Bohrgestänges, welches aus dem Bohrloch vorsteht, antriebsmäßig mit dem angetriebenen Spannfutter einer Bohrmaschine verbunden, welche beim Drehen des Bohrgestänges dieses weiter in das Bohrloch hineindrückt.

Die Bohrvorrichtung enthält ferner einen Steuerungsadapter, welcher zwischen dem von der Bohrmaschine entfernt liegenden Ende des Bohrgestänges und dem Bohrmeißel angeordnet ist, wobei der Adapter einen relativ innenliegenden drehbaren Bauteil 10 aufweist, welcher antriebsmäßig mit Verbindungsbauteilen 11 und 12 verbunden ist, die es ermöglichen, daß der drehbare Bauteil antriebsmäßig mit der Bohrstange 1 und mit dem drehbaren Bohrmeißel (nicht dargestellt) verbunden werden kann. Der Bohrmeißel ist direkt auf dem Gewindeabschnitt 13 des Verbindungsbauteiles 10 befestigt.

Bei abgewandelten Ausführungsformen ist der innere Bauteil direkt mit dem Bohrgestänge und/oder dem Bohrmeißel verbunden.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, bilden die Verbindungsbauteile und der innere Bauteil Strömungspassagen für unter Druck stehendes Bohrmedium, welches längs des Kanales 2 in Richtung des Bohrmeißels gefördert wird, um die während des Bohrens oder Schneidens gebrochenen Gesteinspartikel auszuwaschen. Die Pfeile Y zeigen einen Strömungsweg, welcher durch das Druckmedium genommen wird. Die Gesteinspartikel werden von dem Bohrmeißel längs eines Kanales weggespült, welcher zwischen dem Bohrgestänge und den durch, das umgebende Gestein gebildeten Wandungen des Bohrloches ausgebildet ist.

Der Adapter enthält ferner einen äußeren Bauteil 16 (vgl. Fig. 1 und 3), welcher sich um den inneren drehbaren Bauteil 10 erstreckt und welcher Gesteinsschneidelemente 18 aufweist, die in drei in radialem Abstand befindlichen Gruppen um den äußeren Bauteil herum angeordnet sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Außenwandung des äußeren Bauteiles mit axial verlaufenden Ausnehmungen 19 versehen, welche die Rückströmung des Bohrmediums von dem Bohrmeißel ermöglichen. Der Pfeil ζ in Fig. 3 zeigt die Drehrichtung des drehbaren Bohrmeißels. Der Betrieb der Schneidelemente 18 wird weiter unten in der Beschreibung noch erläutert.

Der Adapter enthält ferner lösbare Riegeleinrichtungen, welche durch drei verschwenkbar montierte Riegel 20 gebildet sind, von denen lediglich einer in Fig. 1 gezeigt ist, wobei lediglich ein Schwenklagerstift 21 in Fig. 2 gezeigt ist. Jeder Riegel kann aus einer ersten Arbeitsstellung ,in welcher eine Lippe 23 des Riegels in eine dazugehörige Ausnehmung 22 am äußeren Bauteil eingreift, in eine zweite Arbeitsstellung schwenken, in welcher die Lippe 23 frei von oder außer Eingriff mit der Ausnehmung 22 ist. In Fig. 1 ist die Lippe in beiden alternativen Arbeitsstellungen gezeigt, wobei jedoch das Bezugszeichen 23a verwendet wurde, um die Lippe in ihrer ausgerückten Arbeitsstellung zu zeigen.

Der Riegel ist in seine eingreifende Arbeitsstellung, bei welcher die Lippe 23 in die Ausnehmung 22 eingreift, durch einen federnd montierten Stößel 25 gedrückt, welcher die Neigung zeigt, sich unter Wirkung einer Feder 26 zu bewegen, die zwischen dem Stößel 25 und einem Anschlagstift 27 angeordnet ist. Eine Schwenkbewegung des Riegels 20 über die eingreifende Betriebsstellung hinaus wird durch einen weiteren Anschlagstift 28 verhindert, der in Eingriff mit einem Anschlag 29 an dem Riegel gelangt. In Fig. 5 ist lediglich der innere Bauteil 10 und die Lagerstifte 21 der Riegel gezeigt.

Die lösbaren Riegeleinrichtungen werden zwangsweise aus ihren eingreifenden Arbeitsstellungen und gegen die Wirkung der Federvorspannungen 25, 26, 27 durch Wirkung eines lösenden Fingerelementes 30 gedrückt, welches in einer axialen Bohrung 31 des inneren drehbaren Bauteiles 10 gleitend verschiebbar ist. Das lösende Fingerelement 30 bildet einen Teil einer Betätigungseinrichtung zum Kontrollieren der Operation der lösbaren Riegeleinrichtung. Die Betätigungseinrichtung enthält ferner einen verschwenkbar gelagerten Riegel 34, welcher von einer Buchse 35 getragen ist, die längs einer Gleitbahn 36 verschiebbar ist, welche durch den Verbindungsbauteil 11 gebildet wird. Die Bewegung der Buchse 35 längs der Gleitbahn erfolgt gegen die Wirkung von Federmitteln, welche aus zwei Federn 37 und 38 bestehen, die derart angeordnet sind, daß sie an gegenüberliegenden Seiten eines

Gleitstlickes 39 angreifen, welches ebenfalls lä'ngs der Gleitbahn 36 gleitbar ist. Die Gleitstücke 39 bilden den Kopfteil des lösenden Fingerelementes 30 und bewegen sich gemeinsam mit dem Element 30. Die Feder 38 ist derart angeordnet, daß sie zwischen einer feststehenden Schulter 40 an dem inneren drehbaren Bauteil und dem Gleitstück 39 wirksam ist. Die Feder 37 ist derart angeordnet, daß die zwischen den Gleitstücken 39 und einem Schulterelement 41 an der Buchse 35 wirksam ist.

Im Betrieb wird die Buchse 35 längs der Gleitbahn 36 zwangsverschoben, bis eine Lippe 42 an dem Riegel 34 in eine ringförmige Halteausnehmung 43 (vgl. Fig. 2) eingreift, welche in dem Verbindungsbauteil vorgesehen ist. Wenn die Lippe 42 des Riegels 34 in die Halteausnehmung eingegriffen hat, wird das lösende Fingerelement 30 längs des Kanales 31 in Richtung eines Bohrmeißels über eine Strecke bewegt, die ausreicht, daß das Element 30 den Riegel 20 berührt, welcher hierdurch in seine gelöste Betriebsstellung verschwenkt wird. Die Bewegung der Buchse 35 wird weiter unten in der Besehreibung noch näher erläutert.

Die Bohrvorrichtung weist ferner Fühlereinrichtungen auf, welche ein Fühleraktivierungswerkzeug 50 enthalten, das längs des Kanales 2 in der Bohrstange 1 gleitbar ist. Das Fühleraktivierungswerkzeug ist längs des Kanales 2 in Richtung des Bohrmeißels unter der Wirkung des unter Druck stehenden Bohrmediums gleitbar, welches in den Kanal 3 eingeleitet wird. Dichtungen 51 sind an dem Werkzeug 50 vorgesehen, so daß dies tatsächlich einen Kolben bildet, welcher in dem Kanal 2 gleitbar ist. Das FÜhleraktivierungswerkzeug 50 wird längs des Kanales 2 in eine Richtung weg von dem Bohrmeißel durch einen Draht (nicht dargestellt) bewegt, welcher von dem Werkzeug mitgezogen wird und an einem Auge 52 befestigt ist. Wenn es erforderlich ist, das Fühleraktivierungswerkzeug aus dem Adapter zu entfernen, wird der Draht längs des Bohrloches entweder von Hand oder durch eine Winde zurückgezogen.

Das Fühleraktivierungswerkzeug 50 trägt einen Auslösefühler 60 zum Herausnehmen (Fig. 2) welcher in eine axiale Bohrung 61 im

Vorderende des Werkzeuges eingreift, wobei der Fühler in seiner Lage durch eine herausnehmbare Kreuzschraube 62 gehalten ist, die in einer Ringnut 63 in dem Fühler eingreift. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich der Fühler 60 nach vorne über eine Strecke erstreckt, welche ausreicht, um den Riegel 34 in eine gelöste Stellung zu verschwenken, in welcher die Lippe 42 frei von oder gelöst bezüglich der Ausnehmung 43 ist, so daß die Buchse 35 sich längs der Gleitbahn 36 des Verbindungsbauteils unter Wirkung der Federn 37 und 38 bewegen kann. Die Arbeitsweise des Auslösefühlers 60 wird weiter unten in der Beschreibung noch näher erläutert.

Das Fühleraktivierungswerkzeug 50 weist ferner einen abnehmbaren Verriegelungsfühler 65 auf, welcher im Betrieb in die Bohrung 61 eingreifen und hier durch eine herausnehmbare Kreuzschraube 62 gehalten werden kann, wobei der Fühler 65 in seiner Einbaulage am Vorderende des Aktivierungswerkzeugs 50 an der Buchse 35 anliegt, welche hierdurch längs der Gleitbahn 36 gegen die Wirkung der Federn 37 und 38 gedrückt wird, um es zu ermöglichen, daß der Riegel 34 in die Ausnehmung 43 eingreift, wobei das Aktivierungswerkzeug 50 zusammen mit dem Verriegelungsfühler 35 längs der Gleitbahn 36 durch die Wirkung des unter Druck stehenden Mediums in dem Kanal 2 bewegt wird, welcher in dem Bohrgestänge 1 vorgesehen ist. Es ist offensichtlich, daß obwohl beide Fühler 60 und 65 in Fig. 1 in ihrer Stellung an dem Aktivierungswerkzeug 50 dargestellt sind, in der Praxis lediglich einer der Fühler jeweils an dem Werkzeug befestigt ist, wie dies weiter unten in der Beschreibung noch näher erläutert wird, wobei die Wahl des jeweiligen Fühlers davon abhängt, ob die Bedienungsperson der Bohrmaschine wünscht, daß der Bohrmeißel in der Gesteinsschicht ansteigt oder nach unten bohrt.

Im Betrieb wird die Bohreinrichtung in einer gewünschten Orientierung zur Gesteinsschicht ausgerichtet und der Bohrvorgang begonnen, wobei das Bohgestänge mit dem Bohrmeißel im wesentlichen horizontal in die Gesteinsschicht geführt ist. Bei einer typischen Anwendung ist der Riegel 20 der lösbaren Riegeleinrichtung in seiner gelösten Betriebsstellung, so daß der dreh-

bare Bauteil 10 sich frei bezüglich des anderen Bauteiles 16 dreht, welcher einen im wesentlichen nicht drehbaren Stabilisator für den Bohrmeißel bildet. Der Riegel 20 wird in seiner gelösten Stellung durch das Fingerelement 30 gehalten, welches unter Wirkung der Federn 37 und 38 in seiner vorgeschobenen Stellung gehalten wird, wobei die Buchse 35 anfänglich vorwärts in eine Position gedrückt ist, in welche die Lippe 42 des Riegels 34 in die Ausnehmung 43 eingreift, um die Buchse 35 in der Ansicht von Fig. 2 in ihrer vorderen Stellung zu halten.

Wenn das Bohrloch in die Gesteinsschicht in eine merkliche Tiefe hineingebohrt wurde, und das Bohrgestänge die Neigung zeigt am Boden des Bohrloches anzuliegen, zeigt die Wirkung des Adapters die Neigung, den Bohrmeißel derart zu richten, daß der neugeformte Abschnitt des Bohrloches in einem vergleichsweise spitzen Winkel nach oben geneigt ist. Nachdem das Bohrloch eine maximal gewünschte Höhe in der Gesteinsschicht erreicht, wird das Fühleraktivierungswerkzeuq 5O₉ welches den Fühler 60 enthält, längs des Kanales 2 unter Wirkung des Druckmediums in der zuvor beschriebenen Weise vorgeschoben. Nachdem das Aktivierungswerkzeug den Adapter erreicht, dringt der Fühler 60 in die Axialbohrung 70 der Buchse 35 ein und gelangt in Eingriff mit dem nach innen vorstehenden Riegel 34, welcher hierdurch um sein Lager 37 verschwenkt wird, um die Lippe 42 des Riegels außer Eingriff mit der Ausnehmung 43 zu bringen. Die Anordnung des Fühlers 60 in der Bohrung 70 wird durch "den sich verjüngenden Einlaß 71 erleichtert. Nachdem die Lippe. 42 aus der Ausnehmung herausbewegt wurde, wird die Buchse 35 längs der Gleitbahn 36 unter Wirkung der Federn 37 und 38 gleitend nach hinten verschoben. Gleichzeitig drücken die Federn den Kopf 39 des Fingerelementes 30 nach hinten, wodurch das Fingerelement von den Riegeln 20 wegbewegt wird, die sich dann unter Wirkung ihrer Federvorspannungen 25, 26, 27 bewegen, um die Lippen 23 in die Ausnehmungen 22 eingreifen zu lassen. Folgich ist nun der äußere Bauteil 16 fest an dem drehbaren inneren Bauteil 10 für eine gemeinsame Drehbewegung verriegelt.

Nachdem die Riegel 20 in die Ausnehmungen 43 eingegriffen haben, wird die Aktivierungsstange aus dem Bohrloch unter Verwendung des zuvor erwähnten nachlaufenden Drahtes,der an das Auge 52 angeschlossen ist, aus dem Bohrloch zurückgezogen, wobei die Versorgung mit Druckmedium vorher abgeschaltet wurde. Es ist offensichtlich, daß die Verwendung und Entfernung des Aktivierungswerkzeugs 50 einen vergleichsweise schnellen Vorgang darstellt, welcher den Bohrvorgang lediglich um eine kurze Zeitspanne unterbricht.

Nachdem das Bohren wieder aufgenommen wurde, dreht sich nun der äußere Bauteil mit dem Bohrgestänge und die Schneidelemente 18 schneiden Gestein von den Bohrlochseiten ab, um hier im Bereich des sich drehenden Bohrmeißels den Bohrlochdurchmesser zu vergrößern. Der Adapter, welcher die Neigung zeigt, auf dem Boden des Bohrloches aufzuliegen, folgt daher dem neugeformten Boden des Bohrloches mit vergrößertem Durchmesser, so daß der sich drehende Bohrmeißel die Neigung zeigt, einem niedrigeren Schneidhorizont innerhalb der Gesteinsschicht zu folgen, so daß der neugeformte Abschnitt des Bohrloches einen Verlauf in einer nach unten gerichteten Richtung annimmt.

Nachdem das Bohrloch eine maximale gewünschte Tiefe in der Gesteinsschicht erreicht hat, wird wiederum das Fühleraktivierungswerkzeug 50 längs des Kanales 2 in der Bohrstange 1 vorgeschoben, wobei das Werkzeug diesmal den Fühler 65-aufweist. Der auf das Werkzeug 50 durch das Druckmedium ausgeübte Schub reicht aus, um Über den Fühler 65 die Buchse 35 längs der Gleitbahn 36 gegen die Wirkung der Federn 37 und 38 zu bewegen, wobei die Buchse von dem Anschlag 66 weit genug wegbewegt wird, damit die Lippe des Riegels 34, wie in Fig. 2 veranschaulicht, in die Ausnehmungen 43 eingreifen kann. Nachdem die Lippe in die Ausnehmung eingreift, wird die Buchse 35 in ihrer vordersten Stellung verriegelt und das Aktivierungswerkzeug 50 zusammen mit dem Fühler 65 kann durch Einziehen des an dem Auge 52 befestigten Drahtes herausbefördert werden.

Während die Buchse 35 längs der Gleitbahn 36. gegen die Wirkung der Federn 37 und 38 nach vorne bewegt wird, drücken die selben Federn das Fingerlement nach vorne längs der axialen Bohrung des inneren Bauteiles 10.

Diese Vorwärtsbewegung des Fingerelementes führt dazu, daß das Element mit den Riegeln 20 in Eingriff gelangt, welche hierdurch um ihre Lagerungen 21 verschwenkt werden, um dadurch die Lippen 23 aus den Ausnehmungen 22 zu lösen, wobei sich die Lippen in eine gelöste Stellung bewegen, wie sie mit 23a in Fig. 1 gezeigt ist. Die Riegeleinrichtungen werden in der gelösten.Betriebsstellung durch das Fingerelement 30 gehalten, welches in seiner vordersten Stellung unter Wirkung der zusammengedrückten Federn 37 und 38 gehalten ist.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei getrennte Federn 37 und 38 vorgesehen, da angenommen wird, daß im Betrieb der stationären, d.h. nicht rotierenden Riegeleinrichtungen 20, 25, 26 der Vorwärtsbewegung des Fingerelementes längs der axialen Bohrung, des inneren Bauteiles ein Widerstand entgegengesetzt wird. Es ist offensichtlich, daß die Feder 37 die volle Vorwärtsbewegung der Buchse 35 aufnimmt, um es zu ermöglichen, daß der Riegel 34 in die Ausnehmung 43 zum Halten der Buchse in ihrer vorderen Stellung eingreift. Nachdem nach der Entfernung des Aktivierungswerkzeuges 50 der Bohrvorgang wieder aufgenommen wird, ist die Drehbewegung des inneren Bauteiles frei von den Riegeleinrichtungen 20, 25 und 26, so daß das Fingerelement sich in seine voll vorgeschobene Position unter Wirkung der Federn 37 und 38 bewegen kann, wobei die Feder 38 vollständig zusammengedrückt wird.

Wenn die Riegelelemente 20, 25, und 26 in der gelösten Betriebsstellung befindlich sind, kann sich der innere Bauteil 10 frei relativ zum äußeren Bauteil 16 in der zuvor beschriebenen Weise drehen, so daß der Bohrmeißel die Neigung zeigt, längs eines nach oben geneigten Weges geführt zu werden.

.: ". ■ ■ .3;-:OOGO7

Folglich ist es durch Verwendung der Bohrvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung möglich, das Bohrloch in einer gewünschten Genauigkeit auszuführen, wobei der Adapter schnell und einfach von einer Betriebsweise in die andere Betriebsweise umgeschaltet wi rd.

Um zu gewährleisten, daß das unter Druck stehende Bohrmedium während des Bohrvorganges den Bohrmeißel erreichen kann, um den Bohrmeißel in ausreichendem Maße zu schmieren und zu kühlen, und um die während des Bohrens erzeugten Gesteinspartiel auszuwaschen, sind ringförmige Dichtungen 80 zwischen dem inneren Bauteil 10 und dem äußeren Bauteil 16 vorgesehen.

Bei anderen Ausführungsformen nach der Erfindung können fernbetätigte Vorrichtungen an dem Steuerungsadapter vorgesehen sein, um die Riegeleinrichtungen zwischen ihren beiden Betriebsstellungen zu bewegen, wobei diese Vorrichtungen durch Fernsteuervorrichtungen außerhalb des Bohrloches betätigt werden.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich.als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims (16)

T^BRpSE ^BROSE sä» D-8023 München-Pullach. Wiener Sir. 2; Tel. (089)* 93 30*1; Telex 5212^7 bros-d; cäblei:: -Palenllbus» München Anmelderin: Coal Industry (Patents) Limited, Hobart House, Grosvenor Place, London, SWIX 7 AE England Ihr Zeichen: _ .,,, Tag: 11. Januar 1982 Yourref:Lase 4a^bDate: PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Bohrungen in Gesteinsschichten bei welchem ein drehbarer Bohrmeißel mit Bohrgestänge zum Formen des Bohrloches ausgerichtet und vorgeschoben wird und bei dem das Bohrgestänge mit einem Steuerungsadapter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsadapter zwei alternative Betriebsstellungen aufweist, wobei in der ersten Betriebsstellung ein radial äusserer Teil des Steuerungsadapters sich mit dem Bohrgestänge dreht und in der zweiten Betriebsstellung sich das Bohrgestänge unabhängig von dem radial äusseren Abschnitt des Steuerungsadapters dreht, wobei wahlweise die Betriebsstellung des Steuerungsadapters umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsstellung durch Fühlereinrichtungen umgestellt wird, welche längs des Bohrloches vorgeschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsstellung durch eine Fernsteuerung umgestellt wird.

4. Vorrichtung zum Herstellen von Bohrungen in Gesteinsschichten, mit einem Adapter, welcher mit einem drehbaren Bohrmeißel verbindbar ist, der auf einer drehbaren Bohrstange zum Herstellen des Bohrloches montierbar ist, wobei der Adapter einen relativ innenliegenden drehbaren Bauteil aufweist, welcher antriebsmäßig mit der Bohrstange und dem Bohrmeißel oder antriebsmäßig mit Verbindungsbauteilen verbindbar ist, so daß der drehbare Bauteil antriebsmäßig mit der Bohrstange und mit dem Bohrmeißel verbindbar, ist, wobei ferner ein relativ außen liegender Bauteil vorgesehen ist, welcher mindestens teilweise den inneren drehbaren Bauteil umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Riegeleinrichtungen (20, 25, 26) vorgesehen sind, daß die Riegeleinrichtungen zwei Betriebsstellungen aufweisen, wobei in der ersten Betriebsstellung der innere und der äußere Bauteil (10, 16) fest für eine gemeinsame Drehbewegung verriegelt sind und in der zweiten Betriebsstellung der innere Bauteil sich bezüglich des äußeren Bauteils drehen kann und daß Betätigungseinrichtungen (30, 34, 35, 37, 38, 43) vorgesehen sind um die Betriebsstellung der lösbaren Riegeleinrichtungen zu steuern.

5. Vorrichtung nach- Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösbare Riegeleinrichtung (20, 25, 26) einen verschwenkbar montierten Riegel (20). aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verschwenkbar montierte Riegel (20) an dem inneren Bauteil (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verschwenkbar montierte Riegel (20) in eine seiner Betriebsstellungen federnd vorgespannt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (30, 34, 35, 37, 38, 43) ein Auslöseelement (30) aufweist, welches den schwenkbar montierten Riegel (20) gegen seine Federvorspannung (25, 26, 27) drückt.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (30, 34, 35, 37, 38) einen verschwenkbar montierten Halteriegel (34) aufweist, welcher betätigbar ist, das Auslöseelement (30) in einer Stellung zu halten, in welcher dieses den schwenkbar montierten Riegel

(20) gegen die Wirkung seiner Federvorspannung (25, 26, 27) drückt,

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteriegel (34) auf einer Buchse (35) gelagert ist, welche an dem inneren drehbaren Bauteil (10) gleitbar gehalten ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (35) längs des inneren drehbaren Bauteiles (10) unter der Wirkung einer Federvorspannung (37, 38) gleitbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung aus zwei Federn (37, 38) besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (37, 38) auf ein gemeinsames Gleitstück (39) wirken, welches längs des inneren drehbaren Bauteiles (10) gleitbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung (37, 38) auf das Auslöseelement (30) wirkt.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fühlereinrichtungen (50) vorgesehen sind, daß die Fühlereinrichtungen längs eines axialen Kanals in der Bohrstange (1) gleitbar sind und daß die Fühlereinrichtungen die

Betätigungsvorrichtung (30, 34, 35, 37, 38, 63) zum Steuern der lösbaren Riegeleinrichtung (20, 25, 26) betätigen . .

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß fernsteuerbare Betätigungsvorrichtungen (30, 34, 35, 37, 38, 43) vorgesehen sind.