DE3336314C1 - Bohrlafette - Google Patents

Bohrlafette

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DE3336314C1
DE3336314C1 DE19833336314 DE3336314A DE3336314C1 DE 3336314 C1 DE3336314 C1 DE 3336314C1 DE 19833336314 DE19833336314 DE 19833336314 DE 3336314 A DE3336314 A DE 3336314A DE 3336314 C1 DE3336314 C1 DE 3336314C1
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DE
Germany
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boring bar
drill
guide
drilling
sleeve
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Expired
Application number
DE19833336314
Other languages
English (en)
Inventor
Karlheinz Dipl.-Ing. Bohnes
Gerhard 4630 Bochum Hecken
Peter Dipl.-Ing. 4630 Bochum Heintzmann
Manfred Ing.(Grad.) 4100 Duisburg Koppers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/36Percussion drill bits
    • E21B10/40Percussion drill bits with leading portion
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/64Drill bits characterised by the whole or part thereof being insertable into or removable from the borehole without withdrawing the drilling pipe
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/24Guiding or centralising devices for drilling rods or pipes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring

Description

  • Der Bohrvorgang gestaltet sich etwa wie folgt: Der Bohrstangenan trieb, beispielsweise ein Bohrhammer, treibt die Bohrstange mit der im Durchmesser kleinen Bohrschneide in das Gebirge ein, wobei die am gebirgsnahen Lafettenende gelagerte Bohrhülse das zielgerich-
  • tete Bohren gewährleistet. Hat der Bohrstangenantrieb oder das Einsteckende der Bohrstange das vom Gebirge abgewandte Ende der Bohrhülse erreicht, wird auch diese durch den weiteren Vorschub des Bohrstangenantriebs ins Gebirge getrieben und damit das Bohrloch aufgeweitet. Je nach Art der Kupplungsmittel zwischen der Bohrstange und der Bohrhülse kann dabei die Drehbewegung der Bohrhülse von Beginn des Bohrvorgangs an oder erst beim Vorschub der Bohrhülse verwirklicht werden.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 im Schema in der Seitenansicht eine Bohrlafette mit einer eingespannten Bohrstangenkombination zur Herstellung einer zweistufigen Bohrung vor dem Bohrvorgang, F i g. 2 die Bohrlafette der F i g. 1 während der Herstellung der im Durchmesser kleineren Bohrung, F i g. 3 die Bohrlafette der F i g. 1 und 2 beim Erzeugen der im Durchmesser größeren Bohrung und F i g. 4 eine weitere Ausführungsform einer Bohrstangenkombination.
  • In der F i g. list mit t der-Tragarm einer Bohrlafette 2 bezeichnet. Die Bohrlafette 2 kann beispielsweise Bestandteil eines Bohrwagens bilden. Bohrlafette 2 und Tragarm 1 sind mindestens vertikalgelenkig miteinander verbunden. Die Bohrlafette 2 weist einen Tragrahmen 3 auf, der stirnseitig mit einem Verankerungsdorn 4 ausgestattet ist. Des weiteren umfaßt die Bohrlafette 2 eine Längsführung 5 für einen Bohrstangenantrieb 6.
  • Dieser kann aus einem Bohrhammer oder aus einem Bohrmotor bestehen, Die Mittel zur Längsverlagerung des Bohrstangenantriebs 6 sind in der F i g. 1 lediglich durch den Doppelpfeil A bezeichnet.
  • Im Bohrstangenantrieb 6 ist eine Bohrstange 7 auswechselbar gelagert. Das freie Ende der Bohrstange 7 durchsetzt eine Bohrhülse 8, welche in einer gebirgsnahen am Tragrahmen 3 der Bohrlafette 2 befestigten Bohrstangenführung 9 drehbar gelagert ist. Es ist zu erkennen, daß die Bohrhülse 8 stirnseitig Bohrschneiden 10 trägt, deren Außendurchmesser über den Außendurchmesser der Bohrschneiden 11 der Bohrstange 7 hinausgeht.
  • Die Fig. 1 zeigt in unterbrochener Linienführung eine weitere Bohrstangenführung 12 zwischen der nicht beweglichen Bohrstangenführung 9 und dem Bohrstangenantrieb 6. Diese bewegliche Bohrstangenführung 12 kann der zusätzlichen Abstützung der Bohrhülse 8. dienen. Sie kann durch einen Ringkragen 13 am rückwärtigen Ende der Bohrhülse 8 oder direkt durch den Bohrstangenantrieb 6 verlagert werden. Mit dem Doppelpfeil B sind die Bewegungsrichtungen der zusätzlichen Bohrstangenführung 12 bezeichnet. Ihre Rückführung kann direkt oder indirekt durch den Bohrstangenantrieb 6 bewirkt werden.
  • In der Fig. list offengelassen, welchen Querschnitt die Bohrstange 7 hat und wie die Kupplungsmittel an der Bohrhülse 8 und an der Bohrstange 7 ausgebildet sind, welche bei Bedarf die drehfeste Verbindung der Bohrstange 7 mit der Bohrhülse 8 bewirken.
  • Solche Kupplungsmittel können gemäß der Darstellung der Fig. 2, die im übrigen ansonsten derjenigen der F i g. 1 entspricht, aus einer über ihre gesamte Länge sechskantigen Bohrstange 7a und einer entsprechend ausgebildeten sechseckigen Längsausnehmung 14 in der Bohrhülse 8a gebildet sein.
  • Eine andere Kupplungsmöglichkeit besteht beispiels- weise bei einer runden Bohrstange 7b darin (siehe F i g. 4), daß nur der dem Bohrstangenantrieb 6 zugewendete Endabschnitt 15 der Längsausnehmung 14a in der Bohrhülse 8b mehreckig gestaltet und der dem antriebsseitigen Einsteckende 16 der Bohrstange 7b. benachbarte Längenabschnitt 17 entsprechend mehrkantig ausgebildet ist.
  • Andere Kupplungsmöglichkeiten sind nicht näher dargestellte stirnseitige Verhakungen zwischen der Bohrhülse 8, 8a, 8b und dem Einsteckende 16 der Bohrstange 7, 7a, 7b.
  • Der Bohrvorgang läuft wie folgt ab: Ist die Bohrlafette 2 mittels des Verankerungsdorns 4 am Gebirge 18 zentriert (Fig 1), wird der Bohrstangenantrieb 7 aktiviert und die Bohrstange 7, 7a, 7b gedreht.
  • Gleichzeitig wird der Bohrstangenantrieb 6 in Richtung auf das Gebirge 18 zu bewegt. Hierbei treibt der Bohrstangenantrieb 6 die dünne Bohrstange 7, 7a, 7b ins Gebirge 18 ein, während die lange Bohrhülse 8, 8a; 8b am gebirgsnahen Ende der Bohrlafette 2 das zielgerichtete Bohren gemäß F i g. 2 gewährleistet.
  • Hat der Bohrstangenantrieb 6 oder das Einsteckende 16 der Bohrstange 7, 7a, 7b das vom Gebirge 18 abgewandte Ende der Bohrhülse 8, 8a, 8b erreicht, wird gemäß F i g. 3 auch die Bohrhülse 8, 8a, 8b durch den weiteren Vorschub des Bohrstangenantriebs 6-in das Gebirge 18 eingetrieben und ein Ankerbohrloch 19-mit zwei Durchmesserstufen erzeugt.
  • Wie vorstehend dargelegt, kann bei einer über ihre gesamte Länge mehrkantigen Bohrstange 7a die Bohrhülse 8a stets drehfest mit der Bohrstange 7a verbunden sein. Wird jedoch eine runde Bohrstange 7b gemäß Fig. 4 gewählt. so erfolgt erst dann eine drehfeste Verbindung der Bohrstange 7b mit der Bohrhülse 8b, wenn der mehrkantige Kupplungslängenabschnitt 17 der Bohrstange 7b in das Kupplungsende 15 der Bohrhülse 8b eingreift.
  • Auch bei stirnseitigen Kupplungsmitteln zwischen der Bohrhülse 8, 8a, 8b und der Bohrstange 7, 7a, 7b erfolgt die drehfeste Mitnahme der Bohrhülse 8, 8a, 8b erst bei dem gegenseitigen Eingriff der Kupplungsmittel Bezugszeichenaufstellung 1 Tragarm von-2 2 Bohrlafette 3- Tragrahmen von 2 4 Verankerungsdorn 5 Längsführung 6 Bohrstangenantrieb 7 Bohrstange 8- Bohrhülse 9 Bohrstangenführung 1Q. Bohrschneiden von 8 11. Bohrschneiden von 7 12 Bohrstangenführung 13 Ringkragen 14 Längsausnehmung von 8a 15 Endabschnitt von 14a 16 Einsteckende von 7, 7a, 7b 17 mehrkantiger Längenabschnitt 18 Gebirge 19 Ankerbohrloch A Doppelpfeil B Doppelpfeil 7a Bohrstange 8a Bohrhülse 7b Bohrstange 8b Bohrhülse 14a Längsausnehmung in 8b

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Bohrlafette mit einer nicht beweglichen, gebirgsnahen Bohrstangenführung zur Zentrierung der axialen Vorschubrichtung der am Bohrstangenantrieb auswechselbar gelagerten Bohrstange, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führung (9) eine Bohrhülse (8, 8a, 8b) verdrehbar und längsverschiebbar gelagert ist, welche an dem dem Gebirge (18) zugewandten Ende Bohrschneiden (10) trägt und von der Bohrstange (7, 7a, 7b) in Längsrichtung relativverschieblich durchsetzt sowie wenigstens mittelbar von dem Bohrstangenantrieb (6) in Richtung auf das Gebirge (18) mitnehmbar ist, wobei an der Bohrhülse (8, 8a, 8b) und an der Bohrstange (7, 9a, 7b) Mittel (15, 17) zur drehfesten Kupplung vorgesehen sind.
    Die Erfindung richtet sich auf eine Bohrlafette gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
    Die konstruktive Durchbildung verschiedener Gebirgsanker erfordert die Herstellung von durchmessergestuften Bohrlöchern im Gebirge. Dabei handelt es sich in der Regel um Bohrlöcher mit zwei Durchmessern. Derartige Bohrlöcher werden bislang in zwei aufeinanderfolgenden, d. h. separaten Bohrvorgängen erzeugt. Dazu werden Bohrstangen verwendet, welche zur Zentrierung ihrer axialen Vorschubrichtung in einer nicht beweglichen, gebirgsnahen Bohrstangenführung und einer durch den längsbeweglichen Bohrstangenantrieb axial mitnehmbaren Bohrstangenführung einer Bohrlafette gelagert sind. Diese Lagerung ist notwendig, um bei noch befriedigenden Bohrleistungen die 2 bis 2,5 m tiefen Bohrungen ziel- und richtungsgenau einbringen zu können.
    Der Bohrstangenantrieb treibt zunächst die Bohrstange mit dem kleineren Durchmesser in das Gebirge hinein. Die beiden Bohrstangenführungen befinden sich hierbei noch im Abstand voneinander. Erreicht der Bohrstangenantrieb die axial beweglich gelagerte Bohrstangenführung, wird diese so lange von dem Bohrstangenantrieb mitgenommen, bis die ortsfeste Bohrstangenführung erreicht und damit das Bohrloch fertig ist Anschließend wird der Bohrstangenantrieb wieder zurückbewegt, wobei die Bohrstange mitgenommen und gleichzeitig auch die bewegliche Bohrstangenführung zurückverlagert wird. In der Ausgangsstellung wird die Bohrstange vom Bohrstangenantrieb gelöst, seitlich abgeklappt und durch die Bohrstange mit dem größeren Durchmesser ersetzt. Diese Bohrstange führt sich nunmehr in dem vorgebohrten kleineren Bohrloch, so daß die Bohrstangenführungen seitlich abgeklappt bleiben können. Ist dann die im Durchmesser größere Bohrlochstufe fertiggestellt und befindet sich der Bohrstangenantrieb wieder in der Ausgangsstellung, wird die zweite Bohrstange ebenfalls entfernt und durch den Gebirgsanker ersetzt, welcher nunmehr in das Bohrloch eingeführt wird.
    Der Bohrstangenwechsel zum Erzeugen gestufter Bohrlöcher reduziert erheblich die Bohrleistung. Es sind mindestens zwei voneinander unabhängige Arbeitsgänge erforderlich. Auch ist der Aufwand für die beiden Bohrstangenführungen, insbesondere für die Verlagerung der beweglichen Bohrstangenführung, relativ hoch. Schließlich wird im bekannten Fall die axiale Zentrierung der Bohrstangen nicht als befriedigend empfunden, da immer noch ein Verlauf der Bohrlöcher zu beobachten ist.
    Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebene Bohrlafette so zu verbessern, daß die Bohrleistung merklich erhöht wird und auch ein zielgerichtetes Bohren möglich ist.
    Nach der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmalen.
    Zur Erzeugung eines Ankerbohrlochs mit zwei Durchmesserstufen ist jetzt lediglich ein einziger Arbeitsgang erforderlich. Die Bohrstange, welche mit der Bohrschneide für den kleineren Bohrungsdurchmesser versehen ist, braucht nunmehr im Bereich des gebirgsnahen Lafettenendes nur in einer einzigen Bohrstangenführung gehalten zu werden. Die in der Bohrstangenführung längsverschieblich und drehbar gelagerte Bohrhülse, welche an dem dem Gebirge zugewandten Ende Bohrschneiden für die zweite Bohrlochstufe trägt, kann dabei relativ lang ausgebildet werden, so daß sie im Vergleich zu den bekannten Bohrstangenführungen eine erheblich bessere Zentrierung der Bohrstange gewährleistet. Mithin genügt zur einwandfreien Fixierung der Bohrhülse lediglich eine einzige Bohrstangenführung, und zwar eine gebirgsnahe, ortsfeste Führung.
    Diese Führung kann dann axial länger ausgebildet sein, so daß die Bohrhülse sicher gehalten ist. Auf diese Weise wird der bauliche Aufwand stark gesenkt und die Konstruktion der Bohrlafette vereinfacht.
    Allerdings kann es in bestimmten Einzelfällen durchaus zweckmäßig sein, die Bohrhülse noch in einer zweiten mitnehmbaren Führung zu lagern. Diese wäre z. B.
    bei sehr langen Bohrhülsen der Fall, also solchen, deren Längenerstreckung über etwa 500 mm hinausgeht.
    Die Länge der Bohrhülse ist von der Ausbildung des jeweilig einzusetzenden Ankers abhängig. Ihre axiale Lage in der Bohrstangenführung oder in den Bohrstangenführungen wird zweckmäßig durch endseitige Anschläge begrenzt, die beispielsweise einerseits durch die Rückseiten der Bohrschneiden und andererseits durch einen Ringkragen gebildet sein können.
    Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt es, sowohl runde als auch mehrkantige Bohrstangen zu verwenden.
    So kann beispielsweise bei einer mehrkantigen Bohrstange die Längsausnehmung in der Bohrhülse mehrekkig gestaltet werden. Die Bohrstange ist dann hierbei mit der Bohrhülse dauernd drehfest verbunden. Bei einer runden Bohrstange genügt es, nur den dem Bohrstangenantrieb zugewendeten Endabschnitt der Längsausnehmung in der Bohrhülse mehreckig zu gestalten und den dem antriebsseitigen Einsteckende der Bohrstange benachbarten Längenabschnitt entsprechend mehrkantig auszubilden. Ferner ist es zur drehfesten Kupplung von Bohrstange und Bohrhülse möglich, insbesondere am rückwärtigen Ende der Bohrhülse und am Einsteckende der Bohrstange, axial ineinandergreifende Kupplungsmittel vorzusehen, die dann die drehfeste Verbindung zwischen der Bohrstange und der Bohrhülse zwecks Erzeugung der Erweiterungsbohrung bewirken.
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EP2177711A1 (de) 2008-10-14 2010-04-21 BAUER Maschinen GmbH Bohrrohrständer und Verfahren zum Herstellen einer verrohrten Bohrung

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