DE914483C

DE914483C - Drilling machine for mining

Info

Publication number: DE914483C
Application number: DEU1862A
Authority: DE
Inventors: Paul Luther Alspaugh
Original assignee: CARBON CORP; Union Carbide Corp
Current assignee: CARBON CORP; Union Carbide Corp
Priority date: 1951-12-01
Filing date: 1952-10-07
Publication date: 1954-07-05

Description

Bohrmaschine für den Bergbau Die Erfindung behandelt eine Bohrmaschine für den Bergbau mit einem Drehbohrkopf, der die Stirnfläche einer Mineralschicht bearbeitet.Drilling machine for mining The invention relates to a drilling machine for mining with a rotary drill head, which is the face of a mineral layer processed.

Bei manchen Bohrarbeiten in Gruben, z. B. beim Kohlenabbau mit Horizontalbohrmaschinen, ist es sehr wichtig, die Maschine genau im Kohlenflöz und außerhalb der angrenzenden Gesteins- oder Tonschichten zu halten. Hierzu muß man jederzeit über die von der Maschine angebohrte Schicht unterrichtet sein. Die Meßwerte müssen sich außerdem so rasch wie möglich zu einer entfernten Kontrollstelle weitergeben lassen, damit die Maschine von Hand oder selbsttätig abschaltbar ist, bevor die Schneidzähne im Gestein beschädigt werden.For some drilling work in pits, e.g. B. in coal mining with horizontal drilling machines, it is very important to keep the machine exactly in the coal seam and outside the adjacent To hold layers of rock or clay. To do this, you have to be informed about the by the Machine drilled layer. The readings must also be Have it passed on to a remote control point as soon as possible so that the machine can be switched off manually or automatically before the cutting teeth in Rock can be damaged.

Man hat nun bereits vorgeschlagen, Schrämmaschinen mit Leitfühlern auszurüsten, die an dem Hangenden eines Abbaustoßes entlang gleiten und auf elektrischem oder hydraulischem Weg die Höhe der Schrämvorrichtung so einstellen, daß diese innerhalb des Kohlenflözes verbleibt und nicht auf Gesteinsschichten trifft. Diese bekannte Einrichtung ist aber für Bohrmaschinen, die nach dem zugleich mit dem Abbau ermittelten Flözverlauf gesteuert werden, ungeeignet.It has already been proposed to use cutting machines with guide sensors to equip that slide along the hanging wall of a mining pile and on electrical or hydraulic way adjust the height of the cutting device so that it is within of the coal seam remains and does not hit rock layers. This well-known However, the facility is for drilling machines that were determined after the dismantling The seam course can be controlled, unsuitable.

Man hat nun festgestellt, daß die Temperatur der Bohrschneiden einer Bohrmaschine mit der Härte der durchbohrten Schichten rasch entsprechend ansteigt. Die Erfindung macht sich diese Feststellung zunutze und besteht darin, daß bei der Bohrmaschine eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, die an einer entfernten Stelle die Härte des vom Bohrkopf durchbohrten Materials anzeigt und aus einem auf dem Bohrkopf befestigten, temperaturempfindlichen Schneidzahn und einer an einer entfernten Stelle angeordneten Anzeigevorrichtung besteht, welche auf die durch den Schneidvorgang im Schneidzahn erzeugte Temperatur anspricht. Zur Meßvorrichtung gehören außerdem elektrische Steuerorgane, die die Drehbewegung des Bohrkopfes dann selbsttätig unterbrechen, wenn die Temperatur des Schneidzahnes ein bestimmtes Höchstmaß überschreitet.It has now been found that the temperature of the cutting edges Drilling machine with the hardness of the drilled layers increases rapidly accordingly. The invention makes use of this finding and is that in the Drill a measuring device is provided which is at a remote location indicates the hardness of the material pierced by the drill head and from one on the Drill head attached, temperature sensitive cutting tooth and one on a distant one Job arranged display device, which is based on the by the cutting process temperature generated in the cutting tooth responds. The measuring device also includes electrical controls that automatically interrupt the rotary movement of the drill head, when the temperature of the cutting tooth exceeds a certain maximum level.

Das Thermoelement bringt man zweckmäßig in einem der sich nach vorn erstreckenden, äußeren Zähne der Bohrmaschine unter. Sobald die Maschine das Kohlenflöz verläßt, tritt im Zahn ein rascher Temperaturwechsel auf. Wenn der Zahn dann aus dem Kohlenflöz in eine Gesteinsschicht übertritt, nimmt die Temperatur rasch zu; beim Anschneiden weicherer Schichten, wie Ton od. dgl., sinkt die Temperatur dagegen rasch ab. Das im temperaturempfindlichen Abtastzahn angeordnete Thermoelement ist mit einer entfernten Kontrollstelle elektrisch verbunden und gibt dadurch die Temperaturanzeigen zu einem Meßgerät in der Kontrollstelle weiter. Unter Beobachtung des Temperaturverlaufs am Meßgerät kann der Arbeiter dann die Bohrmaschine abschalten oder ihre Richtung verändern, sobald er aus den Temperaturangaben ersieht, daß die Maschine aus dem Kohlenflöz läuft. Mit dem Thermoelement kann man natürlich auch ein Relais betätigen und die Bohrmaschine abstellen. In der Zeichnung ist Fig. i eine schematische Darstellung des Abtastschneidzahnes und der elektrischen Verbindungen zwischen dem im Abtastzahn angeordneten Thermoelement und der an einer entfernten Stelle befindlichen Anzeigevorrichtung, Fig. 2 der Träger des Abtastzahnes, zum Teil in Ansicht und zum Teil im Schnitt, Fig. 3 eine Vorderansicht des Bohrkopfes mit dem Abtastzahn auf einem Arm und Fig.4 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der vom Abtastzahn angezeigten Temperatur und der Zeit, wenn die Bohrmaschine unterschiedliche Schichten anschneidet.The thermocouple is expediently brought to the front in one of the areas extending, outer teeth of the drill under. As soon as the machine hits the coal seam leaves, a rapid temperature change occurs in the tooth. If the tooth is out then If the coal seam passes into a layer of rock, the temperature increases rapidly; When cutting into softer layers, such as clay or the like, the temperature drops quickly. The thermocouple located in the temperature-sensitive scanning tooth is electrically connected to a remote control point and thereby gives the temperature displays to a measuring device in the control post. While observing the temperature profile The worker can then switch off the drill or its direction on the measuring device change as soon as he sees from the temperature information that the machine is from the Coal seam is running. The thermocouple can of course also be used to operate a relay and turn off the drill. In the drawing, FIG. 1 is a schematic representation of the tracer cutting tooth and the electrical connections between that in the tracer tooth located thermocouple and remote indicator, 2 shows the carrier of the scanning tooth, partly in view and partly in section, 3 shows a front view of the drill head with the scanning tooth on an arm and FIG is a schematic representation of the relationship between that indicated by the scanning tooth Temperature and time when the drill cuts different layers.

Gemäß Zeichnung wird ein temperaturempfindlicher Abtastschneidzahn r von einem Träger 2 gehalten, der auf einem Drehbohrkopf 3 einer Horizontalbohrmaschine zum Abbau geschichteten Materials 4 befestigt ist. Ein Thermoelement 5, das z. B. aus Eisen und Konstantan besteht, sitzt in einer Ausnehmung 6 des Abtastzahnes i. Elektrische Leitungen 7 führen vom Thermoelement zu einem üblichen Meßgerät 8, das auf Temperaturgrade geeicht und im Bedienungsgehäuse der Bohrmaschine angeordnet ist. Schleifringe 9 auf dem Bohrkopf 3 verbinden Thermoelement und Meßgerät.According to the drawing is a temperature-sensitive scanning cutting tooth r held by a carrier 2, which is on a rotary drill head 3 of a horizontal drilling machine for breaking down layered material 4 is attached. A thermocouple 5, the z. B. consists of iron and constantan, sits in a recess 6 of the scanning tooth i. Electrical lines 7 lead from the thermocouple to a conventional measuring device 8, the calibrated to temperature degrees and arranged in the operating housing of the drill is. Slip rings 9 on the drill head 3 connect the thermocouple and the measuring device.

Wie Fig. 2 genauer zeigt, weist der Abtastzahn i einen verjüngten Schaft io auf, der in eine Metallhülse i i eingepaßt ist. Diese ist in einem hohlen Halter i2 befestigt, wobei eine in eine seitliche Bohrung im Halter 12 eingeschraubte Stellschraube 13 in die Metallhülse ii eingreift und sie in ihrer Stellung hält. Der Halter 12 ist mit dem Träger 14 verschweißt und der Träger 14 mit dem Bohrkopf 3 durch Bolzen 15 verbunden. Die vom Thermoelement 5 zu den Schleifringen 9 führenden elektrischen Leitungen 7 sind mit dem Kabel 16 durch den Träger :2 durchgeführt.As shown in more detail in FIG. 2, the scanning tooth i has a tapered one Shank io which is fitted into a metal sleeve i i. This is in a hollow Holder i2 attached, one screwed into a side hole in holder 12 Set screw 13 engages in the metal sleeve ii and holds it in place. The holder 12 is welded to the carrier 14 and the carrier 14 to the drill head 3 connected by bolts 15. Those leading from the thermocouple 5 to the slip rings 9 electrical lines 7 are passed through the carrier: 2 with the cable 16.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wurde zusammen mit einer Horizontalkohlenbohrmaschine verwendet. Beim Flözabbau unter normalen Bedingungen mit einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa 3o cm/Min. und einer Bohrkopfdrehzahl von 6o Umdr./Min. zeigte das Meßgerät des Thermoelements am Abtastzahn etwa 66°- C Temperatur an. Wenn die Maschine auf eine Tonschicht stieß, sank die beobachtete Temperatur des Thermoelements innerhalb 3 bis 5 Sekunden plötzlich auf 38'° C. Das tatsächliche Vorhandensein dieser Schicht wurde später durch das auf das Förderband der Maschine aufgelieferte Material und eine Besichtigung des Bohrloches nach Beendigung des Bohrvorganges bestätigt. Eine besonders nasse Tonschicht verursachte einen Temperaturabfall auf 24°' C. Eine schmale Sändsteinschicht bewirkte dagegen einen Temperaturanstieg auf 8o° C. Beim Auftreffen auf breite Gesteinsschichten stieg die Temperatur bis auf über io8° C an.A device according to the invention was used together with a horizontal coal boring machine used. When mining seams under normal conditions at one feed rate of about 30 cm / min. and a drill head speed of 6o rev / min. showed the meter of the thermocouple on the scanning tooth reaches a temperature of around 66 ° C. When the machine is on bumped a clay layer, the observed temperature of the thermocouple dropped within 3 to 5 seconds suddenly to 38 ° C. The actual presence of this layer was later due to the material being delivered to the machine's conveyor belt and an inspection of the borehole after completion of the drilling process is confirmed. One A particularly wet layer of clay caused the temperature to drop to 24 ° C. A narrow one On the other hand, the sandstone layer caused the temperature to rise to 80 ° C. Upon impact on broad strata of rock the temperature rose to over 10 ° C.

Während der Bohrarbeiten sprach die Vorrichtung gemäß Erfindung immer sehr rasch auf Schichtänderungen an. Beim Auftreffen auf das Sandsteinband z. B. betrug die Ansprechzeit dem Temperaturanstieg um i4° C entsprechend zwischen i und 2 Sekunden.During the drilling work, the device according to the invention always spoke reacts very quickly to shift changes. When hitting the sandstone band z. B. the response time was the temperature increase of 14 ° C between i and 2 seconds.

Der große Temperaturänderungsbereich des Thermoelements ergibt zusammen mit der kurzen Ansprechzeit einen raschen und genauen Schichtprüfer während des Abbaus, und zwar unabhängig davon, ob die Temperaturanzeige zur automatischen oder Handsteuerung der Maschine benutzt wird. In jedem Fall wird beim Auftreffen auf taubes Gestein eine Beschädigung der Schneidzähne verhindert.The large temperature change range of the thermocouple results together with the short response time a quick and accurate shift tester during the Dismantling, regardless of whether the temperature display is for automatic or Manual control of the machine is used. In any case, when it hits it will be on Dead rock prevents damage to the cutting teeth.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Drilling machine for mining with a rotary drilling head which processes the end face of a mineral layer, characterized by a measuring device which indicates the hardness of the material drilled through by the drill head at a remote point, consisting of a temperature-sensitive cutting tooth attached to the drill head and a display device arranged at a remote point which is responsive to the temperature generated in the cutting tooth by the cutting process.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the Tooth extends forward on the outer circumference of the drill head.

3. Apparatus according to claim i or 2, characterized in that the temperature-sensitive cutting tooth is a Has thermocouple and the display device with a with the thermocouple connected electrical measuring device is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the thermocouple is arranged in a recess of the tooth is.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that that the thermocouple is connected to the electrical Meter is connected.

6. Device according to one of claims i to 5, characterized by electrical, then automatically interrupting the rotary movement of the drill head Control organs when the temperature indication of the cutting tooth is a certain maximum exceeds.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the electrical control organs consist of a relay that is connected to the power supply the drill is switched on and the one supplied by the thermocouple previously determined maximum voltage responds. Printed publications: British U.S. Patent No. 494,784.