DE69819746T2

DE69819746T2 - Verfahren zur kontrolle des gesteinsbohrens

Info

Publication number: DE69819746T2
Application number: DE69819746T
Authority: DE
Inventors: Pertti Koivunen; Simo Sanerma; Erkki Eilo
Original assignee: Sandvik Tamrock Oy
Current assignee: Sandvik Mining and Construction Oy
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: AU7534198A; US6293355B1; NO996037L; CA2293746A1; AU747378B2; FI972447A; CA2293746C; NO316892B1; NO996037D0; EP1009912A1; ATE254237T1; FI972447A0; JP2002503301A; JP3904242B2; ZA984719B; WO1998057034A1; FI105942B; EP1009912B1; DE69819746D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Gesteinsbohren beim Bohren von Löchern auf der Grundlage des Querschnitts eines Tunnels in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Bohrmuster entsprechend einer Sprengtiefe einer vorbestimmten Länge, wobei in Übereinstimmung mit einem vorherigen Plan die Position und Länge von jedem zu bohrenden Loch in einem dreidimensionalen Koordinatensystem definiert werden und der Ausgangspunkt von jedem Loch in der Bohrlochoberfläche, die quer zum Tunnel verläuft und von der tatsächlichen Gesteinsoberfläche verschieden ist, definiert wird und die Richtung und Länge der Löcher des Bohrmusters definiert werden, so dass die Positionen der Endpunkte der Löcher in Bezug zueinander vorbestimmt sind.
Das Verfahren, das beim Herstellen von Tunneln oder Öffnungen im Gestein verwendet wird, ist eines, bei dem in das zu sprengende Gestein in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Bohrmuster Löcher gebohrt werden, so dass, wenn die Explosivstoffe in den Löchern explodieren, ein Block von einer gewünschten Tiefe und Richtung von dem Gestein losgelöst wird, wie in der WO92/06276 offenbart. Die Richtung und Position der Löcher sind wichtig, wenn das Gestein auf genau die gewünschte Weise und in ausreichend kleine Blöcken zerkleinert werden soll. Ein Problem hier ist, dass, wenn sich z. B. die Richtung des Tunnels ändert oder wenn sich die Bedingungen sonstig ändern, 'Schräme' mit unterschiedlichen Sprengtiefen oder Vortrieblängen verwendet werden. Für jeden Schram einer unterschiedlichen Länge wird ein unterschiedliches Bohrmuster verwendet, um das gewünschte Endergebnis zu erzielen. Wenn eine automatische Bohrausrüstung verwendet wird, wird z. B. für jede normale Schramtiefe ein separates Bohrmuster verwendet, und folglich muss die Ausrüstung viel Speicherkapazität aufweisen, was eine komplizierte Struktur erfordert. Weiter ist es auch für den Konstrukteur und den Benutzer der Ausrüstung frustrierend, dass viele Bohrmuster so nahe beieinander sind.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, durch das die Nachteile des zuvor bekannten gegenwärtig verwendeten Verfahrens vermieden werden und ein geeigneter Bohrvorgang auf eine einfache und leichte Weise in Übereinstimmung mit der Schramlänge durchgeführt werden kann. Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich die zum Sprengen benötigte Bohrtiefe von der vorbestimmten Sprengtiefe unterscheidet, die Bohrlänge im Bohrmuster geändert wird, indem die Position des Musters in der Längsrichtung des Tunnels in Übereinstimmung mit der Änderung in der Sprengtiefe so versetzt wird, dass die Positionen der Endpunkte der Löcher in dem dreidimensionalen Koordinatensystem um die Länge versetzt werden, aber in Bezug zueinander im Wesentlichen gleich bleiben, und dass die Bohrlochoberfläche, wo die Bohrlochansatzpunkte der Löcher definiert sind, gleich gelassen wird, so dass sich der Abstand zwischen den Endpunkten der Löcher und der Bohrlochoberfläche in der Längsrichtung des Tunnels um die Änderung in der Sprenglänge ändert.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass ein Bohrmuster für einen Tunnel mit einem Querschnitt von einem gewissen Typ und Größe definiert wird, wobei das Bohrmuster den Ausgangspunkt von jedem Loch in der Bohrloch-Oberfläche, oder normalerweise Niveau, definiert, die quer zum Tunnel verläuft, und für den Bohrlochansatz und die Richtung und Länge von jedem Loch und dadurch den Endpunkt von jedem Loch definiert wird. Eine andere wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass, wenn sich die Bohrtiefe oder Schramlänge ändert, so dass sie kürzer oder länger als die normale volle Sprenglänge ist, die Position des Bohrmunsters von der ursprünglichen Position in der Längsrichtung des Tunnels nach vorne oder nach hinten versetzt wird, so dass sich die gegenseitigen Beziehungen zwischen den Endpunkten der Löcher nicht ändern, sondern sich in Übereinstimmung mit der gewünschten Schramlänge in Bezug zum Gestein einrichten. Noch eine andere wesentliche Idee besteht darin, dass die Position der Bohrlochoberfläche gleich gelassen wird, aber eine neue Ausgangsposition für jedes Loch in der Bohrlochoberfläche berechnet wird, oder die Richtung von der Bohrlochoberfläche zum Endpunkt in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Bohrmuster beibehalten wird.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass beim Bohren eines Tunnels oder dergleichen, der eine gewisse Form aufweist, ein einziges Bohrmuster verwendet werden kann, bei dem die Positionen sämtlicher Löcher in Bezug zueinander dreidimensional definiert sind. Weiter, wenn sich die Schramlänge verkürzt oder verlängert, wird die Position des Bohrmusters entsprechend der Schramlänge von der Position versetzt, d. h. von der Ausgangsposition in der Hauptbohrrichtung, d. h. in Richtung auf das Ende der Bohrlöcher oder in der entgegengesetzten Richtung, zur selben Zeit, während die Ausrüstung für jedes Loch automatisch einen neuen Ausgangspunkt oder Richtung von der Bohrlochoberfläche zu den Endpunkten entsprechend der Position des versetzten Bohrmusters berechnet, so dass die Position desjenigen Teils jedes Lochs, der zu bohren ist, im Wesentlichen in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Bohrmuster in Bezug zu den anderen Löchern bleibt. Das Bohrmuster kann folglich stufenlos umgebildet werden, um der gewünschten Schramlänge zu entsprechen, ohne separate Bohrmuster, die von der Schramlänge abhängen. Dies vereinfacht die Arbeit des Bohrmeisters und das automatische Bohren.
Die Erfindung wird in größerer Einzelheit in den angefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 1a und 1b stellen eine schematische Ansicht einer Ausfüh rungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar, wobei anhand eines Beispiels eine Draufsicht auf eine Reihe von Löchern eines einfachen Bohrmusters in einem normalen Schram bzw. in einem kurzen Schram dargestellt ist,
die 2a und 2b veranschaulichen eine Ausführungsform des Verfahrens von 1, wobei die Stelle der Löcher desselben Bohrmusters in einem Tunnel in der Bohrrichtung dargestellt ist, und
3 stellt anhand eines Beispiels eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Verfahrens entsprechend 1a dar, wobei eine Draufsicht auf einen normalen Schram und einen längeren Schram entsprechend dem Bohrmuster dargestellt ist.
Die 1a und 1b stellen eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar, wobei anhand eines Beispiels eine Draufsicht auf die Form und Stelle eines Bohrmusters in Bezug zum Gestein in einem normalen Schram bzw. einem kürzeren Schram dargestellt ist. In den Figuren werden Bohrlöcher am Ende eines Tunnels 1 in einem Gestein 2, das den Tunnel umgibt, gebohrt, so dass das Gestein auf eine gewünschte Weise abgesprengt werden kann. In 1a ist die Schramlänge normal, wodurch die Lochlänge so lang wie notwendig für einen Schram ist, um das Gestein loszulösen und zu zerkleinern. Beide Figuren zeigen auch eine Bohrlochoberfläche 4, in Bezug zu welcher die Richtung und Länge von jedem Loch 3 in dem Bohrmuster, beginnend von der Bohrlochoberfläche und dem Ausgangspunkt der Bohrlochoberfläche, in einem dreidimensionalen Koordinatensystem definiert werden. In der Figur zeigt eine Linie 5 eine theoretische Schramlänge oder den Punkt, wo die Bohrlöcher enden, in Bohrmustern dieser Art an. In 1b ist die Schramlänge um ΔL kürzer als in 1a, und entsprechend ist die Lochlänge in dem zu sprengenden Gestein um ΔL kürzer. In 1a ist die Bohrlochoberfläche 4 folglich in einer Position angeordnet, wo das Bohren von jedem Loch in Bezug zur Gesteinsfläche in Übereinstimmung mit der normalen vollen Bohrlänge, d. h. maximalen Schramlänge, geeignet definiert ist.
1b wiederum stellt eine Situation dar, wo es einen kürzeren Schram aufgrund der Eigenschaften des Gesteinsmaterials oder anderer solcher Gründe gibt. Eine normale Position 4' der Bohrlochoberfläche 4 würde zu übermäßig langen leeren Abständen führen, was wiederum im Vergleich zu einer Standardsituation zu Ungenauigkeit und Zeitvergeudung beim Bohren führen würde. Als Folge ist das Bohrmuster in Bezug zum Gestein um ΔL versetzt worden, was dasselbe ist wie der Unterschied in den Bohrlängen der Bohrmuster. Dementsprechend, wenn die Position und Stelle der Endpunkte der Löcher in Bezug zu den Ausgangspunkten in der ursprünglichen Bohrlochoberfläche unverändert gelassen werden sollen, ändert sich in Übereinstimmung mit der Richtung des Lochs der Ausgangspunkt von jedem Loch in der Bohrlochoberfläche entweder in der horizon talen oder vertikalen Richtung oder in beiden zu der Position 4' der Bohrlochoberfläche entsprechend dem ursprünglichen Bohrmuster voller Größe entsprechend 1a. In 1b weisen die meisten Löcher einen von 1a unterschiedlichen Bohrlochansatzpunkt auf, was beim Vergleich des Querschnitts in der Richtung der Bohrlochoberfläche 4 der Löcher ersichtlich ist.
In 2a zeigen kleine Kreise die Ausgangspunkte der Löcher des Bohrmusters entsprechend 1a in der Bohrlochoberfläche 4 an. 2b wiederum stellt eine ähnliche Situation wie in 1b dar, bei der die Position des Bohrmusters von der Position entsprechend der normalen Schramlänge in Bezug zum Gestein nach hinten versetzt worden ist. In dieser Figur zeigen die Kreise den geänderten Ausgangspunkt von jedem Loch im Bohrmuster in der Bohrlochoberfläche 4 an, und die Kreuze, die mit den Kreisen durch Linien verbunden sind, zeigen den Ausgangspunkt von jedem Loch des ursprünglichen Bohrmusters voller Größe entsprechend 1a an.
3 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Idee der Ausführungsform ist, dass, wenn das Bohrmuster versetzt wird, die gegenseitigen Beziehungen der Ausgangspunkte der Löcher nicht geändert werden und entsprechend die gegenseitigen Beziehungen der Endpunkte nicht geändert werden, und wenn das Bohrmuster versetzt wird, die Richtung und Bohrlänge der Löcher als die Richtung von und der Abstand zwischen den Ausgangspunkten und den Endpunkten neuberechnet werden.
3 ist ein Bohrmuster, das eine schematische Draufsicht auf die Löcher des Bohrmusters entsprechend 1a darstellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiches wie in 1. 3 stellt dar, wie das in 1 dargestellte Bohrmuster versetzt wird, wenn aus irgendeinem Grund die Schramlänge oder Bohrlänge verlängert werden muss. Die gestrichelten Linien in 3 zeigen die ursprüngliche Richtung der Bohrlöcher in der ursprünglichen Position 4' der Bohrlochoberfläche entsprechend der normalen Länge des Bohrmusters an. Die durchgehenden Linien wiederum zeigen die Position der Löcher und der Bohrlochoberfläche 4 in dem verlängerten Bohrmuster an. Parallele gestrichelte Linien 3' zeigen an, dass, wenn das Bohrmuster in Bezug zum Gestein versetzt wird, die Ausgangspunkte der Löcher in den ursprünglichen Positionen in Bezug zur Bohrlochoberfläche 4 bleiben. Jedoch ändern sich die Richtung und Länge der Löcher im Bohrmuster, und sie werden neudefiniert, ebenso wie die Richtung von und der Abstand zwischen den Ausgangspunkten in der Bohrlochoberfläche 4 und den Endpunkten, deren gegenseitige Beziehungen im Bohrmuster nicht geändert worden sind. Entsprechend kann die Schramlänge verkürzt oder verlängert werden, indem das Bohrmuster von der ursprünglichen Position in Bezug zum Gestein nach hinten oder nach vorne versetzt wird, wobei die Ausgangspunkte der Löcher in der Bohrlochoberfläche 4 ungeändert gelassen werden, und indem eine neue Rich tung und Länge von den Ausgangspunkten zu den Endpunkten berechnet werden.
Die Erfindung ist in der Patentbeschreibung und den Zeichnungen nur anhand eines Beispiels beschrieben, und sie sollte nicht als darauf beschränkt verstanden werden. Das wesentliche Merkmal besteht darin, dass in einem Tunnel mit einem gewissen Querschnitt das Sprengen durchgeführt werden kann, indem ein einziges Bohrmuster verwendet wird, dessen Position von der Position entsprechend einem Schram voller Größe zu der Position entsprechend der tatsächlichen Schramlänge in der Längsrichtung des Bohrmusters in Bezug zum Gestein versetzt wird, und die Länge und Richtung der Bohrlöcher oder ihre neuen Ausgangspunkte mit der ursprünglichen Richtung auf die Endpunkte zu so geändert werden, dass die Endpunkte der tatsächlich zu bohrenden Löcher in im Wesentlichen derselben Position zueinander sind wie in einem Schram voller Größe.

Claims

Verfahren zum Steuern von Gesteinsbohren beim Bohren von Löchern auf der Grundlage des Querschnitts eines Tunnels (1) in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Bohrmuster entsprechend einer Sprengtiefe einer vorbestimmten Länge, wobei in Übereinstimmung mit einem vorherigen Plan die Position und Länge von jedem zu bohrenden Loch (3) in einem dreidimensionalen Koordinatensystem definiert werden und der Ausgangspunkt von jedem Loch in der Bohrlochoberfläche (4), die quer zum Tunnel verläuft und von der tatsächlichen Gesteinsoberfläche verschieden ist, definiert wird und die Richtung und Länge der Löcher des Bohrmusters definiert werden, so dass die Positionen der Endpunkte der Löcher (5) in Bezug zueinander vorbestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich die zum Sprengen benötigte Bohrtiefe von der vorbestimmten Sprengtiefe unterscheidet, die Bohrlänge im Bohrmuster geändert wird, indem die Position des Musters in der Längsrichtung des Tunnels in Übereinstimmung mit der Änderung in der Sprengtiefe so versetzt wird, dass die Positionen der Endpunkte der Löcher in dem dreidimensionalen Koordinatensystem um die Länge versetzt werden, aber in Bezug zueinander im Wesentlichen gleich bleiben, und dass die Bohrlochoberfläche, wo die Ausgangspunkte der Löcher definiert sind, gleich gelassen wird, so dass sich der Abstand zwischen den Endpunkten der Löcher und der Bohrlochoberfläche in der Längsrichtung des Tunnels um die Änderung in der Sprenglänge ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bohrmuster versetzt wird, die Positionen der Löcher in dem Bohrmuster in dem dreidimensionalen Koordinatensystem in Bezug zueinander gleich gelassen werden und dass ein neuer Ausgangspunkt für jedes Loch in dem versetzten Bohrmuster definiert wird, wobei sich der neue Ausgangspunkt in der Bohrlochoberfläche am Schnittpunkt der Bohrlochoberfläche und der Achse von jedem Loch des Bohrmusters befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Bohrmuster versetzt wird, der Ausgangspunkt von jedem Loch in der Bohrlochoberfläche gleich gelassen wird und dass eine neue Richtung und Abstand von dem Ausgangspunkt des Lochs in der Bohrlochoberfläche zum Endpunkt, wie durch das Bohrmuster definiert, für jedes Loch in der versetzten Position des Bohrmusters definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohr muster in Übereinstimmung mit der in das Gestein zu sprengenden Tiefe stufenlos versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrmuster definiert wird, um in vorbestimmten Intervallen versetzt zu werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Bohrmusters verkürzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Bohrmusters verlängert wird.