DE3217572C2

DE3217572C2 - Device for loosening rock

Info

Publication number: DE3217572C2
Application number: DE19823217572
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 5960 Olpe Klemm
Original assignee: Hydroc Gesteinsbohrtechnik 5960 Olpe De GmbH
Current assignee: Hydroc Gesteinsbohrtechnik 5960 Olpe De GmbH
Priority date: 1982-05-11
Filing date: 1982-05-11
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE3217572A1

Abstract

Zum Lockern von Gestein am Boden eines Bohrlochs oder eines schlitzförmigen engen Kanals ist ein Schlitten (10) vorgesehen, in dem ein Fluidhammer (11) befestigt ist. Der Schlitten (10), der durch Gewichte (25) belastet ist, drückt das Schlagwerkzeug (20) des Fluidhammers (11) gegen die Sohle (21). Ist der Kanal (22) oder das Bohrloch mit Flüssigkeit gefüllt, dann wird Druckluft in das Gehäuse des Fluidhammers (11) eingegeben und in diesem ein Überdruck erzeugt. Damit das Schlagwerkzeug die gesamte Sohle (21) bearbeiten kann, ist eine Antriebseinrichtung (18) vorgesehen, die den Fluidhammer um eine horizontale Achse (16) innerhalb des Schlittens verschwenkt.A slide (10) in which a fluid hammer (11) is attached is provided for loosening rock at the bottom of a borehole or a slit-shaped narrow channel. The slide (10), which is loaded by weights (25), presses the striking tool (20) of the fluid hammer (11) against the sole (21). If the channel (22) or the borehole is filled with liquid, compressed air is fed into the housing of the fluid hammer (11) and an overpressure is generated in it. A drive device (18) which swivels the fluid hammer about a horizontal axis (16) within the slide is provided so that the striking tool can process the entire sole (21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lockern von Gestein, in engen Kanälen oder großen Bohrlöchern. The invention relates to a device for loosening rock in narrow channels or large boreholes.

Beim Ausheben von engen Kanälen oder von größeren Bohrlöchern im Erdreich stößt man häufig auf festes Gestein, das schwer zu lockern oder zu zertrümmern ist. Bei der Herstellung einer Schlitzwand, d. h. eines engen Kanals im Boden, wird in der Regel mit einem Bagger gearbeitet, der eine schmale Baggerschaufel aufweist, deren Breite derjenigen der herzustellenden Schlitzwand entspricht. Stößt man beim Ausbaggern des Kanals auf Gestein, dann kann mit dem Bagger nicht mehr weitergearbeitet werden, da dieser zum Zertrümmern von Gestein nicht geeignet ist.When digging narrow canals or larger boreholes in the ground, you often come across solid rock that is difficult to loosen or shatter. When making a diaphragm wall, d. H. a narrow channel in the ground, an excavator is usually used, which has a narrow excavator shovel whose width corresponds to that of the trench wall to be produced. If you come across Dredging the canal on rock, then the excavator can no longer be used because it is not suitable for breaking rock.

Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich bei der Herstellung von Großbohrlöchern, beispielsweise bei Brannenbohrungen. Solche Großbohrlöcher werden mit Greifern, Kübeln oder Schnecken ausgehoben, die in das Bohrloch abgesenkt und dort gedreht werden. Auch hier ist beim Auftreffen auf Gestein ein weiterer Vortrieb mit den üblichen Bohrmitteln nicht mehr möglich.Similar difficulties arise in the production of large boreholes, for example in Burn holes. Such large boreholes are excavated with grabs, buckets or augers, which are in the borehole can be lowered and rotated there. Here, too, there is another when hitting rock Driving with the usual drilling equipment is no longer possible.

Enge Kanäle oder Bohrlöcher, die auf die beschriebene Weise durch Aushub von Boden erzeugt werden, werden mit einer Stützflüssigkeit, die als Bentonit bezeichnet wird, gefüllt, bevor die Zertrümmerung des Gesteins erfolgt. Die Stutzflüssigkeit ist schwerer als der Boden und bewirkt eine Abstützung der V/ände des Bohrlochs bzw. Kanals. Anschließend läßt man ein Fallgewicht von mehreren Tonnen in den Kanal bzw. das Bohrloch hineinfallen, um das Gestein zu zertrümmern. Um die Abbremsung des Fallgewichts durch die Stützflüssigkeit zu verringern, hat das Fallgewicht zahlreiche vertikale Durchlässe.Narrow channels or boreholes that are created in the manner described by excavating soil, are filled with a supporting fluid called bentonite before the Rock takes place. The support liquid is heavier than the ground and provides support for the walls of the Borehole or channel. Then a weight of several tons is dropped into the sewer or falling into the borehole to shatter the rock. In order to reduce the braking of the falling weight by the supporting liquid, the falling weight has numerous vertical passages.

Diese Art der Zertrümmerung von Gestein in Bohrlöchern oder in engen Kanälen erfordert sehr viel Zeit Kosten und umfangreiches Arbeitsgerät — dennoch ist die Vortriebsleistung außerordentlich gering. Darüber hinaus besteht der Nachteil, daß durchThis type of rock fragmentation in boreholes or in narrow channels is very demanding Time, costs and extensive work equipment - nevertheless, the propulsion performance is extraordinary small amount. In addition, there is the disadvantage that by

ίο das Fallgewicht erhebliche Beschädigungen an den Wänden des Bohrlochs bzw. Kanals auftreten können.ίο the drop weight causes considerable damage to the Walls of the borehole or channel can occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine wirksame Zertrümmerung von Gestein in Bohrlöchern oder engen Kanälen ermöglicht eine hohe Arbeitsieistung liefert und ohne aufwendiges Hilfsgerät einsetzbar istThe invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the beginning, which enables an effective fragmentation of rock in boreholes or narrow channels Provides work performance and can be used without expensive auxiliary equipment

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein an einem Zugelement aufzuhängender Schlitten vorgesehen, der seitliche Führungselemente zum Gleiten an der Wand des Kanals oder Bohrlochs aufweist und einen Fluidhammer mit nach unten gerichtetem Schlagwerkzeug trägtTo solve this problem, a slide to be suspended from a tension element is provided according to the invention, the lateral guide elements to slide on the wall of the channel or borehole and a fluid hammer with the impact tool pointing downwards wearing

Hierbei erfolgt das Zertrümmern von Gestein, indem der Schlitten zusammen mit dem Fluidhammer in das Bohrloch oder der: Kanal herabgelassen wird und nach dem Aufsetzen auf die Sohle im Betrieb gesetzt wird, um das Gestein mit dem Schlagwerkzeug zu bearbeiten. Da ein Fluidhammer eine erheblich größere Schlagfre-The rock is smashed by inserting the slide together with the fluid hammer into the Borehole or the: channel is lowered and, after being placed on the floor, is set in order to to work the rock with the impact tool. Since a fluid hammer has a considerably greater impact force

jo quenz hat als bei einem Fallgewicht möglich ist, ist die für die Zertrümmerung des Gesteins benötigte Einzelschlagenergie wesentlich geringer als bei einem Fallgewicht Der Fluidhammer ist gezielt an denjenigen Stellen einsetzbar, die einen erhöhten Widerstand gegen Ausheben des Bodens bieten. Die mit dem Fluidhammer erzielbare Zertrümmerungswirkung ist um ein Vielfaches größer als diejenige von Fallgewichten. Dies gilt insbesondere für de:i Fall, daß sich eine Stützflüssigkeit in dem Kanal oder Bohrloch befindet.jo has quency than is possible with a falling weight is the The single impact energy required to break up the rock is significantly lower than for a single impact Drop weight The Fluidhammer can be used specifically at those points that have an increased resistance offer against excavation of the soil. The smashing effect that can be achieved with the fluid hammer is many times greater than that of falling weights. This applies in particular to de: i the case that a Support fluid is located in the channel or borehole.

Während die Stützflüssigkeit den Fall eines Fallgewichtes erheblich abbremst, kann der Fluidhammer bei abdichtend ausgeführtem Hammergehäuse voll in die Stützflüssigkeit eingetaucht werden, während das Schlagwerkzeug in direktem Kontakt zum Gestein oder Boden steht.While the support liquid slows down the fall of a falling weight considerably, the fluid hammer can with sealed hammer housing are fully immersed in the support liquid, while the The impact tool is in direct contact with the rock or ground.

Vorzugsweise ist der Schlitten mit einer Halterung zum Anbringen von Gewichten versehen. Die Gewichte, die seitlich nicht über die Kontur des Schlitten vorstehen sollten, belasten den Schlitten und den Fluidhammer und erhöhen den Andruck des Schlagwerkzeugs gegen die Sohle. Diese Gewichte werden nicht als Fallgewichte eingesetzt, sondern als statische Gewichte zur Erhöhung des Andrucks des Schlagwerkzeuges. The carriage is preferably provided with a holder for attaching weights. The weights, which should not protrude laterally over the contour of the slide, load the slide and the Fluid hammer and increase the pressure of the impact tool against the sole. These weights will be not used as drop weights, but as static weights to increase the pressure of the striking tool.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Führungselemente zur Anpassung an unterschiedliche Weiten des Kanals oder Bohrlochs seitlich verstellbar an dem Schlitten montiert. Damit ist eine exakte Führung des Schlittens und eine AnpassungAccording to a preferred development of the invention, the guide elements are adapted to different widths of the channel or borehole mounted laterally adjustable on the slide. So is an exact guidance of the slide and an adjustment

ho an die Weite des Kanals oder Bohrlochs möglich, um einen exakt senkrechten Vortrieb zu gewährleisten.ho to the width of the channel or borehole possible to to ensure an exactly vertical advance.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Stützflüssigkeit oder im Grundwasser benutzt wird, wo der Fluidhammer von Flüssigkeit umgeben ist, istIf the device according to the invention is used in a support fluid or in groundwater, where the fluid hammer is surrounded by liquid

μ zweckmäßigerweise das Gehäuse des Fluidhammers an eine in dem Gehäuse außerhalb des Zylinderraumes einen Überdruck erzeugende Druckluftquelle angeschlossen. Auf diese Weise wird verhindert, daßμ expediently the housing of the fluid hammer a compressed air source generating an overpressure in the housing outside the cylinder space is connected. In this way it is prevented that

Flüssigkeit vGn außen in den Fluidhammer eindringt, indem im Innern des Gehäuses des Fluidhammers ein Überdruck aufrechterhalten wird.Liquid vGn penetrates the outside of the fluid hammer, by maintaining an overpressure inside the housing of the fluid hammer.

Als Fluidharnmer kann ein üblicher Bohrhammer eingesetzt werden, dessen Schlagwerkzeug eine Weite hat, die der Weite des Bohrlochs bzw. Kanals entspricht Zur Zertrümmerung von hartem Gestein eignet sich jedoch besser ein Felsbrecher, der einen stabförmigen Felsmeißel aufweist, dessen Spitze unter Schlagwirkung in das Gestein eindringt Um mit einem derartigen Felsmeißel die gesamte Weite des Bohrlochs oder Kanals erfassen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Fluidhammer an dem Schlitten um eine horizontale Achse schwenkbar angebracht und zwischen dem Schlitten und dem Gehäuse des Fluidhammers eine Antriebseinrichtung zum Verschwenken des Fluidhammers vorgesehen ist Der Fluidhammer kann hierbei von Hand oder durch eine automatische Steuerung periodisch verschwenki werden, damit die Meißelspitze über die gesamte Weite der Sohle wandert und nicht nur den Mittelbereich erfaßtA conventional hammer drill can be used as a fluid hammer, the striking tool of which has a width that corresponds to the width of the borehole or channel. It is suitable for breaking up hard rock but better a rock breaker, which has a rod-shaped rock chisel, the tip of which is impacted penetrates into the rock Um with such a rock bit the entire width of the borehole or To be able to capture channel, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the Fluid hammer mounted on the carriage pivotably about a horizontal axis and between the Slide and the housing of the fluid hammer a drive device for pivoting the fluid hammer The fluid hammer can be done periodically by hand or by an automatic control be pivoted so that the chisel tip wanders over the entire width of the sole and not just the Mid-range captured

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in greater detail with reference to the drawings explained it shows

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung in einem engen Kanal, wobei die Frontplatte des Schlittens fortgelassen ist,F i g. 1 is a side view of the device in a narrow channel with the front panel of the carriage is omitted

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der F i g. 1,F i g. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung in einem Bohrloch, undF i g. 3 shows another embodiment of the device in a borehole, and

Fig.4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 3, teilweise geschnitten.4 shows a side view of the device according to F i g. 3, partially cut.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Schlitten 10 auf, in dem ein Fluidhammer 11 in der Form eines üblichen Felsbrechers angeordnet ist. Der Schlitten 10 besteht aus zwei parallelen Platten 12, 13, die durch parallele Bolzen 14 in gegenseitigem Abstand gehalten sind. Zwischen den Platten 12,13 befindet sich der Fluidhammer 11, an dem zwei Halter 15 befestigt sind, die nach entgegenstehenden Seiten abstehende Achsstummel 16 aufweisen. Diese Achsstum.-nel 16 sind in miteinander fluchtenden Bohrungen der Platten 12, 13 mit Lagerbuchsen 17 gelagert, so daß das Gehäuse des Fluidhammers 11 um eine horizontale Achse relativ zu dem Schlitten 10 verschwenkt werden kann. Zum Schwenken dienen zwei Hydraulikzylinder 18, die jeweils mit einem Ende an dem Schlitten 10 und mit dem anderen Ende an dem Gehäuse des Fluidhammers 11 angelenkt sind. Die Hydraulikzylinder 18 sind symmetrisch zur Längsachse des Fluidhammers unter spitzem Winkel angeordnet. Durch abwechselnden Beaufschlagen der Hydraulikzylinder 18 mit Druck wird jeweils einer der Hydraulikzylinder ausgefahren und der andere zusammengezogen. Hierdurch wird das vertikale Gehäuse des Fluidhammers 11 um die gemeinsame Achse der Achsstummel 16 verschwenkt, wodurch der am vorderen Ende des Fluidhammers 11 befindliche Felsmeißel 20 zwischen den Stellungen 20' und 20" über die Breite fier Sohle 21 des Kanals 22 bewegt werden kann. Die Hydraulikzylinder 18 sind über (nicht dargestellte) Hydraulikleitungen an Steuerventile außerhalb des Kanals 22 angeschlossen, wo sie z. B. von Hand umgesteuert werden können. Wie Fig. 1 zeigt überragt der Hydraulikhammer 11 nur mit seinem unteren Ende und mit dem Felsmeißel 20 den Schlitten 10. Er ist im übrigen innerhalb des Schlittens 10The in F i g. 1 shown device has a carriage 10 in which a fluid hammer 11 in the form a conventional rock breaker is arranged. The carriage 10 consists of two parallel plates 12, 13, which are held by parallel bolts 14 at a mutual distance. Between the plates 12,13 is located the fluid hammer 11, to which two holders 15 are attached, protruding towards opposite sides Have stub axles 16. These axle shafts are 16 mounted in aligned bores of the plates 12, 13 with bearing bushes 17, so that the housing of the fluid hammer 11 relative to a horizontal axis can be pivoted to the carriage 10. Two hydraulic cylinders 18 are used for pivoting each with one end on the carriage 10 and with the other end on the housing of the fluid hammer 11 are hinged. The hydraulic cylinders 18 are symmetrical to the longitudinal axis of the fluid hammer under pointed Arranged angle. By alternately applying pressure to the hydraulic cylinders 18, in each case one of the hydraulic cylinders extended and the other contracted. This will make the vertical Housing of the fluid hammer 11 pivoted about the common axis of the stub axle 16, whereby the Rock bits 20 located at the front end of the fluid hammer 11 between positions 20 'and 20 "above the width of the sole 21 of the channel 22 can be moved can. The hydraulic cylinders 18 are connected to control valves via hydraulic lines (not shown) connected outside of the channel 22, where they are, for. B. from Can be reversed manually. As Fig. 1 shows The hydraulic hammer 11 projects beyond the slide only with its lower end and with the rock chisel 20 10. He is also inside the slide 10

ίο zwischen den Platten 12 und 13 geschützt untcrge-An dem oberen Ende des Schlittens 10 befindet sichίο between the plates 12 and 13 protected untcrge-An the upper end of the carriage 10 is located

ein Halter 23, der an seinem oberen Ende eine Öse 24 zum Befestigen eines Seiles aufweist Ober den Halter 23 können Gewichte 25 von bis zu mehreren Tonnen aufgeschoben werden. Diese Gewichte weisen vertikale Durchlässe für den Durchtritt des Halters 23 auf.a holder 23 which has an eyelet 24 at its upper end For fastening a rope, the holder 23 can hold weights 25 of up to several tons be postponed. These weights have vertical passages for the holder 23 to pass through.

Um die Weite des Schlittens au? unterschiedliche Kanalweiten einstellen zu können, sind an den Außenseiten der Platten 12,13 längslaufende Leisten 26 befestigt, die seitlich über die Leister >.2,13 überstehen und die in seitlicher Richtung verstaubar sind. Diese Leisten 26 gleiten an den einander gegenüberliegenden senkrechten Wänden des Kanals 22.To extend the length of the sled? to be able to set different channel widths are at the Outer sides of the plates 12,13 longitudinal strips 26 attached, which protrude laterally over the Leister> .2,13 and which can be stowed sideways. These Strips 26 slide on the opposite vertical walls of the channel 22.

Der Fluidhammer 11 weist einen Anschlußkasten 27 auf, an d»Mn sich ein Druckanschluß 28, ein Tankanschluß 29 und ein Druckluftanschluß 30 befinden. Der Druckanschluß 28 wird an eine Hydraulik-DruckqueUe und der Tankanschluß 29 an einen Hydrauliktank angeschlossen. Die Anschlüsse 28 und 29 dienen zumThe fluid hammer 11 has a connection box 27 on, at which there is a pressure connection 28, a tank connection 29 and a compressed air connection 30 are located. The pressure connection 28 is connected to a hydraulic pressure source and the tank connection 29 is connected to a hydraulic tank. The connections 28 and 29 are used for

jo Betrieb der Schlagvorrichtung.jo operation of the impact device.

Die dem Druckluftanschluß 30 von außen zugeführte Druckluft erzeugt im Innern des Hammergehäuses einen Überdruck, um das Eindringen von Flüssigkeit in das Hammergehäuse zu verhindern.The compressed air supplied from the outside to the compressed air connection 30 is generated inside the hammer housing an overpressure to prevent liquid from entering the hammer housing.

j-, Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispielen dienen die seitlich verstellbaren Leisten 26 als Führungselemente für den Schlitten an der Wand des Kanals 22. Die Führungselemente müssen nicht notwer.dige.-'-weise einstellbar sein. Vielmehr können auch die vertikalen Ränder der Platten 12,13 als Führungselemente dienen. Diet ist bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 und 4 der Fall. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht außerdem das Schlagwerkzeug 20' aus einem Kreuzmeißel, dessen Weite der Weite der Sohle 21 desIn the present exemplary embodiment, the laterally adjustable strips 26 serve as guide elements for the slide on the wall of the channel 22. The guide elements do not have to be necessary be adjustable. Rather, the vertical edges of the plates 12, 13 can also serve as guide elements. Diet is in the embodiment of FIG. 3 and 4 the case. In this embodiment there is In addition, the striking tool 20 'made of a cross chisel, the width of which is the width of the sole 21 of the

■n Bohrlochs oder Kanals entspricht Aus diesem Grunde ist hier der Fluidhammer 11 nicht schwenkbar an dem Schlitten 10 angebracht, sondern starr. Im übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig.3 und 4 demjenigen der F i g. 1 und 2, so daß weitere■ n borehole or channel corresponds for this reason Here, the fluid hammer 11 is not pivotably attached to the carriage 10, but is rigid. Furthermore corresponds to the embodiment of FIGS. 3 and 4 that of FIG. 1 and 2, so that more

in Erläuterungen hier entbehrlich sind.can be dispensed with in explanations here.

Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die Weite des Schlittens 10 an die Weite des Bohrlochs oder Kana!· angepaßt ist, so daß der Schlitten von den Seitenwänden 22 geführt wird. Die Gewichte 25Both embodiments have in common that the width of the carriage 10 to the width of the borehole or Kana! · Is adapted so that the slide is guided by the side walls 22. The weights 25

5Ί überragen den Fiirdhammer zu den Seiten, d. h. in Richtung auf die Wände 22 nicht, sie können aber beim Arbeiten in einem Kanal in Längsrichtung des Kanals über die Kontur des Schlittens 11 überstehen.5Ί protrude beyond the fiird hammer to the sides, d. H. in Direction of the walls 22 not, but you can when working in a channel in the longitudinal direction of the channel protrude beyond the contour of the slide 11.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for loosening yesterday in narrow channels or boreholes, characterized in that that a slide (10) to be suspended from a tension element is provided, the lateral one Guide elements (12, 13; 26) for sliding on the wall (22) of the channel or. Has borehole and a fluid hammer (11) with a downwardly directed impact tool (20; 20 ") carries

2. Device according to claim 1, characterized in that that the carriage (10) has a holder (23) for attaching weights (25)

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the guide elements (26) for Adaptation to different widths of the channel or borehole, laterally adjustable on the slide (10) are mounted.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the housing of the Fluid hammer (11) to an overpressure in the housing outside of the cylinder space generating compressed air source is connected

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fluid hammer (11) the carriage (10) protrudes only at its lower end

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fluid hammer (11) on the chute (10) pivotably mounted about a horizontal axis (16) and between the carriage (10) and the housing of the Vluidhammer (U) a Drive device (Ϊ8) for pivoting the fluid hammer (11) provided .st.