DE3324757A1 - Verfahren und einrichtung zur bohrung und verrohrung von foerderloechern und/oder zugloechern - Google Patents

Description

VERPAHRM UlID EINRICHTUNG ZUR BOHRUITG UiTD VERROHRUNG VON FGRDSRLGCHERN UND/ODER ZUGLÖCHERN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung aur 3ohrung und Verrohrung von ?örderlöchem und/oder Zuglöchern, insbesondere in mittelsteilen und starkfallenden undichten Kohlenflözen.

Durch die bekannten Verfahren und Einrichtungen können in mittelsteilen oder starkfallenden undichten Kohlenflözen ausgebaute Förderlöcher und/oder Zuglöcher überhaupt nicht errichtet werden, weil sich das Bohrloch sehr schnell verengt oder einstürzt. Eine schwebende Strecke kann wiederum ausschliesalich von oben nach unten schreitend, durch eine nach oben erfolgende V/egförderung des Vorrats ausgebildet werden, wobei diese Arbeit die

gröaste Vorsicht erfordert und mit der Äbteu.fung der Strecke immer umständlicher, arbeits-, anlagen- und energieaufwendiger wird.

Das Ziel der Erfindung ist die Behebung dieser Schwierigkeiten und Mangel sowie die Schaffung einer technischen Lösung zur effektiven Anfertigung von Förderlöchern und/oder Zuglöchern unter günstigen Sicherheitsbedingungen. Die grundsätzliche Aufgabe besteht dabei in der Verhinderung des Einsturzes "des Bohrloches im undichten Flöz·.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass wenn ein Förderloch oder Zugloch zwischen parallelen Strekken von unten nach oben gebohrt wird, kann der Einsturz bzw. die Verengung des Bohrloches dann verhindert werden, wenn der Bohrkrone unmittelbar oder in geringem Abstand ein Futterrohrabschnitt folgt, der unmittelbar nach Beendigung der einzelnen Bohrabschnitte bis zur Bohrkrone hochgeschoben wird.

Dementsprechend wird das gestellte Ziel erfindungsgemäss durch ein Verfahren erreicht, bei welchem das Bohrloch von unten nach oben abschnittsweise gebohrt wird und zur Verhinderung der Verengung oder des Einsturzes des Bohrloches während oder zwischen der Anfertigung der einzelnen Bohrabschnitte in das Bohrloch Futterrohre eingeschoben und dort festgehalten werden.

Die Voraussetzung der Durchführung dieses Verfahrens ist das Vorhandensein von entsprechenden Mitteln aur Festhaltung der Bohrkrone und der ihr angeschlossenen verlängerbaren Bohrstange sowie von Mitteln zur Verhinderung des Zurückgleitens der schon eingeschobenen Futterrohre nach der Beendigung der einzelnen Bohrabschnitte. Die Länge der einzelnen Bohrabschnitte wird durch die Länge der miteinander verkuppelbaren Bohrstangenstücke bestimmt. Die Futterrohre sollen in den jeweils angefertigten Bohrabschnitt eingeschoben werden, bevor das Bohrloch einstürzt oder sich verengt.

In Kohlenflözen mit sehr lockerer Struktur bzw. in deren Begleitgeatein ist die Anfertigung von Förder- und Zuglöchern - insbesondere bei grossen Längen - mit erheblichen Problemen verbunden. Durch eine Variante dea erfindungagemasaen Verfahrens kann auch dieses Problem gelöst werden, wenn zum Ausbau des als Förder- oder Zugloch ausgebildeten Bohrloches zwei oder mehrere Futterrohrabschnitte mit sich stufenweise abnehmendem Durchmesser in das Bohrloch hineingeschoben werden. Dieses Verfahren hat 'den Vorteil, dass die Vorschub- bzw. die Rohreinschubkraft in dieser Weise wesentlich verringert werden kann und die Ausbildung bzw. der Ausbau eines langen Förder- bzw. Zugloches auch im Falle einer sehr lockeren Struktur des Flözes verwirklicht werden kann, indem nach der Bohrung und Verrohrung des ersten Abschnitts mit grossem Durchmesser im nächsten Arbeitsschritt ein Futterrohrabschnitt kleineren Durchmessers bis zum neuen 3ohrabschnitt hochgeschoben wird, so dass sich im Bohrloch zwei, ein grösserer und ein kleinerer koaxialer Futterrohrabschnitt befindet. Im neuen Bohrabachnitt v/erden dann nur die Futterrohre kleineren Durchmessers hochgeschoben, so dass die den Futterrohrabschnitt hochschiebende Vorschubeinheit nur die auf diesen inneren Futterrohrabschnitt wirkende, infolge des sich verdichtenden Gebirges auftretende Spannkraft bzw. die dadurch entstehende Reibungskraft zu überwinden hat. Im Falle der Anwendung von mehrstufigen Abschnitten kann praktisch eine Bohrung bzw. Verrohrung beliebiger Lange durchgeführt v/erden, es sollen lediglich entsprechende Futterrohr-Durchmesser gewähltwerden, in der v/eise, dass die Rohrabschnitte sich abnehmenden Durchmessers durch die vorherigen Rohrabschnitte hindurchgeführt werden können und dass die Bewegung der Bohrstange nicht mal durch das Futterrohr kleinsten Durchmessers behindert wird. Das bedeutet, dass mit dieser I.Iethode auch voneinander weit liegende Strecken verbunden werden können, ohne dass die Bohrstange eingeklemmt wird.

Die erfindungsgemässe Einrichtung hat die folgenden Funktionen zu erfüllen:

- die 3ohrung, d.h. die Drehung und den Vorschub der Bohrkrone, zusammen mit der Bohrstange,

■ - die Einsetzung der die Bohrstange verlängernden Bohrstangenstücke,

- das Anheben und den Vorschub der Futterrohre unter der Bohrkrone, während oder nach der Bohrung,

- die Festhaltung der Bohrstange und der Futterrohre nach der Beendigung der einzelnen 3ob.2äischnitte, während der Vorbereitung des nächsten Bohrabschnitts.

Die erfindungsgemässe Einrichtung weist dementsprechen ausgebildete Konstruktionseinheiten, d.h. eine Bohrmaschine, eine Vorschubeinheit für die Bohrmaschine, eine Vorschubeinheit zum Anheben der Futterrohre, sowie Arbeitszylinder zum Festhalten der Bohrstange und der Futterrohre,auf welche Einheiten auf einen Grundrahmen montiert sind.

Die aufgezählten Konstruktionseinheiten gehören hinsichtlich der Ausführung bzw. der konstruktiven Einzelheiten nicht zum Gegenstand der Erfindung, lediglich ihre Anordnung und Zusammenwirkung. Die Bohrkrone der Bohrmaschine ist zweckmässigerweise ein zusammengesetztes Y/erkzeug, das das zu bohrende Loch auf mehrere Abschnitte aufteilt und in dieser V/eise die technologischen Bedingungen der Bohrung erleichtert. Die Bohrmaschine hat einen Pressluftantrieb. Das Hochschieben der Futterrohre erfolgt mit Hilfe von telesl-opischen hydraulischen Arbeitszylindern. Am Ende der einseinen 3ohrabschnitte erfolgt die vorübergehende Festhaltung der Futterrohre und der Bohrstange ebenfalls mit Hilfe von hydraulischen Einheiten. Zur Anordnung und Bewegung der Konstruktionseinheiten ist eine mit einer Gleitbahn versehene Stahlkonstrukxion aufgestellt.

Die Erfindung ermöglicht also die schnelle und wirtschaftliche Verbindung von sich auf verschiedenen Niveaus befindlichen Strecken bzw. Zwischenläufen unter günstigen Sicherheitsbedingungen.

Das erfindungsgemäss ausgebildete und ausgebaute Bohrloch gewährleistet ala Zugloch die sichere und gründliche Durchlüftung der Strecken bzw. Grubenräumen und als Förderloch ermöglicht das Herablassen des beim Streckenvortrieb

in Fallrichtung gewonnenen Vorrates von oben nach unten. Die Erfindung behebt die bei der Streckenabteufung bestehenden Schwierigkeiten, hat bedeutende Arbeits- und Energieersparung zur Folge, wobei sie die Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit des Streckenvortriebs in Fallrichtung wesentlich erhöht.

Die Erfindung wird ausführlicher anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert, in welcher einige Ausführungsformen der erfindungsgemassen Einrichtung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässer? Einrichtung in schematischer Seitenansicht, in der Anfangsphase der Bohrung,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemassen ν Einrichtung mit modifizierten Festhaltevorrichtungen für die Bohrstange und die Futterrohre,

Fig. 3 die Ausführungsform nach Fig. 1 in einer späteren Arbeitsphase der Bohrung, bei der Anwendung der stufenweisen Verrohrung.

Wie es in Fig. 1 ersichtlich ist, ist an einem Grundrahmen 1 eine Bohrmaschine 2 und eine Vorschubeinheit 3 für die Bohrmaschine angeordnet, die jeweils in an den Grundrahmen 1 befestigten vertikalen Schlittenführungen geführt sind. An der Seite des Grundrahmens 1 sind zwei vertikale hydraulische Arbeitszylinder 4 zur Bewegung, d.h. zum Anheben einer Verbindungsplatte 5 und eines auf diese Platte aufgesetzten Futterrohres 6 angeordnet. Im Inneren der schon angehobenen, hochgeschobenen Futterrohre 6 befindet sich die abschnittsweise verlängerbare Bohrstange 7, an deren oberen Ende eine zusammengesetzte, mehrteilige Bohrkrone 8 angeschlossen ist. Zur gemeinsamen Festhaltung der Bohrstange 7 und der Futterrohre 6 sind am oberen Teil des Grundrahmens 1 horizontal liegende Arbeitszylinder 9 vorgesehen, auf deren Kolbenstangen Riegel 10 aufgeschraubt sind, die über in den Futterrohren 6 ausgebildeten Fenster hindurchragend ein sicheres Ergreifen bzw. Festhalten der Bohrstange 7 und der Futterrohre 6 gewährleisten.

Die Arbeitszylinder 9 können sowohl pneumatisch als auch hydraulisch betätigbar sein und können in drei verschiedene Positionen eingestellt werden. Bei eingefahrener Kolbenstange gibt ea keine Verriegelung, bei voll ausgefahrener Kolbenstange wird sowohl die Bohrstange 7 als auch das Futterrohr 6 festgehalten, während in der Mittellage nur das Futterrohr 6 festgehalten wird.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind-in den Futterrohren 6 keine Fenster ausgebildet, sondern die Futterrohre 6 mit Hilfe von durch Arbeitszylinder 12 betätigten Klemmbacken 13, während die Bohrstange 7 mit Hilfe von durch gesonderte Arbeitszylinder 14 betätigten Riegeln 15 festgehalten bzw. verriegelt werden. Biese Ausführungsform ist besonders bei sehr lockeren Flözen von "Vorteil, wenn es verhindert werden soll, dass das lockere Material durch die Faster 11 in das Innere der Futterrohre hineindringt.

In Fig. 3 ist praktisch die gleiche Einrichtung zu sehen wie in Fig. 1, mit dem Unterschied, dass die Verrohrung hier durch die Verlegung von Futterrohrabschnitten mit immer kleineren Durchmessern erfolgt. Aus der Figur ist es ersichtlich, dass die Reihe der inneren Futterrohre 6 innerhalb der Reihe der schon verlegten äusseren Futterrohre 6 hochgeschoben wird. Die Einrichtung kam gegebenenfalls auch so ausgebildet werden, dass die Vorschubeinheit 3 für die Bohrmaschine 2 weggelassen wird, und die letztere ebenfalls durch die hydraulischen Arbeitszylinder 4 vorgeschoben wird.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einrichtung bav/. der Ablauf der Grundvariante des erfindungsgeciässen Verfahrens ist wie folgt:

In ä:en Bohrkopf der Bohrmaschine 2 wird die erste Bohrstange 7 eingespannt, dann wird die Bohrkrone 3 aufgesetzt, der Motor und die Vorschubeinheit 3 der Bohrmaschine 2 werden in Gang gesetzt und somit wird ein Bohrabschnitt entsprechend der Länge der ersten Bohrstange 7 von unten nach oben in das Kohlenflöz hineingebohrt.

2Tach Beendigung des ersten Bohrvorgangs wird die Bohrstange 7 durch die Riegel IO festgehalten, während &±_e Bohrmaschine 2 und die Vorschubeinrichtung 3 in die Ausgangslage zurückgeführt werden. Danach wird auf die Verbindun^splatte 5 ein erstes Futterrohr 6 (eventuell entsprechend der Länge des Bohrabschnitts mehrere Futterrohre) aufgesetzt und innerhalb dieses Futterrohres 6 wird auch das nächste Glied der verlängerbaren Bohrstange 7 angeordnet· Jetzt wird diese zweite Bohrstange 7 mit Hilfe der Vorschubeinheit 3 mit der ersten Bohrstange 7 bzw. mit der Bohrmaschine 2 verkuppelt, die aus den irbeitszylindern 9 und Riegeln 10 bestehende Festhaltevorrichtung wird entriegelt und das erste Futterrohr 6 wird mit Hilfe der Verbindungsplatte 5 bzw. der hydraulischen Arbeitszylindern 4 in das Bohrloch hineingeschoben, schliesslich in der geeigneten Lage durch die in seine Fenster 11 hineinragnden Riegel 10 festgehalten. Somit können die Arbeitszylinder 4 in ihre Ausgangslage zurückkehren. Die Festhaltevorrichtung kann allerdings auch gesondert für die Bohrstange 7 bzw. für die Futterrohre 6 vorgesehen sein, wobei die Festhaltevorrichtung für die Futterrohre 6 ohne Fenster 11 als ein mit Klemmbacke 13 versehener Arbeitszylinder 14 ausgebildet ist.

Bei der Verrohrung soll darauf geachtet werden, dass der einem Bohrabschnitt zugeordnete Futterrohrabschnitt keineswegs länger sein darf, als die Bohrstange 7, damit die Bohrkrone 3 nicht aus der Bohrstange herausgerissen wird.

Hach der Verrohrung, d.h. Ausbau des ersten Bohrabschnitts kann die Bohrung des zweiten Bohrabschnitts durchgeführt werden. Wenn dieser zweite Bohrabschnitt fertig ist, wird der untere Teil der zweiten Bohrstange 7 durch die Riegel 10 ergriffen, die gleichzeitig auch das Futterrohr (die Futterrohre) des ersten Bohrabschnitts festhalten. Jetzt können die Bohrmaschine 2 und die Vorschubeinheit 3 wieder in ihre Ausgangslage zurückgeführt wrden.

Auf die Ver.bindungsplatte 5 wird nun das Futterrohr 6 des zweiten Bohrabschnitts aufgesetzt und im Inneren dieses Futterrohres die dritte Bohrstange 7 angeordnet.

Die dritte Bohrstange 7 wird, wie schon beschrieben, mit der aweiten Bohrstange 7 verbunden, wonach das Futterrohr 6 bis zum untersten hochgeschobenen Futterrohr, bis zum Anschlag angehoben und mit Hilfe von nicht dargestellten Mitteln damit verbunden wird. Jetzt wird die Festhaltevorrichtung entriegelt und die ganze Futterrohrreihe mit Hilfe der Verr bindungsplatte 5 bzw, der hydraulischen Arbeitszylinder 4 hochgeschoben« In dieser Weise wurde nun auch der zweite Bohrabschnitt ausgebaut. Mit Hilfe der Riegel IO wird nun das letzte Futterrohr 6 festgehalten, die Verbindungsplatte 5 in die Ausgangslage zurückgeführt, und es kann mit der Bohrung des nächsten Bohrabschnitts begonnen werden. Von hier ab wiederholt sich der Vorgang in beliebiger Länge bzw. bis es die Gebirgeverhältnisse zulassen.

Falls das Bohrloch sehr lang ist, ist es sweckmässiger, die stufenweise Verrohrung durchzuführen, wie es in Fig. 3 angedeutet ist. Bei dieser Variante des erfindungsgemässen Verfahrens wird zuerst nach der schon beschriebenen Methode ein erster Bohrabschnitt mit einer bestimmter Bohrlänge angefertigt, dann wird dieser Abschnitt in der entsprechenden Länge mit den Futterrohren 6' grösseren Durchmessers (im Falle von mehreren Stufen mit den Futterrohren grössten Durchmessers) ausgebaut. Die Verrohrung mit den Futterrohren kleineren Durchmessers wird folgendermassen durchgeführt: Das Verfahren spielt sich ähnlich ab, wie schon beschrieben, lediglich die Bohrung wird so lange nicht fortgesetzt, bis die Reihe der inneren Futterrohre 6 kleineren Durchmessers die Länge der Futterrohrreihe grösseren Durchmessers erreicht, genauer gesagt, bis das oberste eingeschobene Futterrohr etwa 20 bis 60 cm von der Bohrkrone 3 entfernt ist. Von nun an wird die Bohrung und Verrohrung in der schon erläuterten Weise in der gewünschten Länge dieses Abschnitts fortgesetzt. Die äusseren Futterrohre 6' grösseren Durchmessers werden dabei von der sich zusammenpressenden Kohle festgehalten, also nur die inneren Futterrohre 6 durch die Riegel

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1 10 festgehalten werden sollen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß hier beim Hochschieben nicht die auf die ganze Futterrohrreihe wirkenden Druck- bzw. Reibungskräfte zu überwinden sind, da die äußeren Futterrohre

5 6* schon ihre Lage behalten, nur die Futterrohre werden in diesen Bohrabschnitten höher geschoben.

In den einzelnen Futterrohren 6 können - wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich - Führungen 20 für die Füh-10 rung der Bohrstange 7 vorgesehen sein.

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Claims (5)

1. PATENTANWÄLTE

   VIERING & JENTSCHURA

   zugelassen beim Europäischen Patentamt European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europeens

   Dipl.-Ing. Hans-Martin Viering · DipWng. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München

   Anwaltsakte 4337

   Gepipari Technologiai Intezet, Ungarn

   und
   Mecseki Szenbanyäk, Ungarn

   Verfahren und Einrichtung zur Bohrung und Ver-15 rohrung von Fördeflöchern und/oder Zuglöchern

   Ansprüche 20

   25 1. Verfahren zur Bohrung und Verrohrung von Förderlöchern und/oder Zuglöchern, insbesondere in mittelsteilen und starkfallenden Kohlenflözen undichter Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch von unten nach oben abschnittsweise gebohrt wird und zur Verhinde-

   30 rung der Verengung bzw. des Einsturzes des Bohrlochs während oder zwischen der Anfertigung der einzelnen Bohrabschnitte in das Bohrloch Futterrohre eingeschoben und dort festgehalten werden.

   Telefon (089) 293413 und 293414 · Telefax (089) 222066 · Telex 5212306 jepa d · Telegramm Steinpat München
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbau von längeren, als Förderoder Zugloch ausgebildeten Bohrlöchern in das Bohrloch Futterrohrreihen mit sich nach oben stufenweise abnehmendem Durchmesser eingeschoben werden.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Grundrahmen, sowie aus einer Bohrmaschine und einer Vorschubeinheit für die Bohrmaschine, die am Grundrahmen in vertikaler Richtung beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Grundrahmen (l) zum Anheben der Fu.tterrohre

   (6) eine aus vertikalen hydraulischen Arbeitsz.ylindem (4) und einer horizontalen Verbindungsplatte (5) bestehende Vorschubeinheit vorgesehen ist und am oberen Teil des Grundrahmens (l) horizontal angeordnete Festhaltevorrichtungen für die Bohrstange (7) und die Futterrohre (6) angebracht sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltevorrichtungen in drei Positionen einstellbare Arbeitszylinder (9) sind, an deren Enden durch die Fenster (ll) der Futterrohre (6) hindurch' ragende Riegel (lOJ angebracht sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η - ze i c h η e t, dass für die Bohrstange (?) und die Futterrohre (0) gesonderte Festhaltevorrichtungen vorgesehen sind, wobei die Festhaltevorrichtungen der Futterrohre (6) mit Klemmbacken (l3) versehene Arbeitszylinder (l2>, während die Festhaltevorrichtungen für die Bohrstange (?j mit tiegel (l5 ; versehene Arbeitszylinder (14) sind.