FI126793B - Menetelmä porausreikien mittaamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä porausreikien mittaamiseksi

Keksinnön ala Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää.

Keksinnön tausta

Monissa eri sovellutuksissa, esimerkiksi maanalaisissa kovakivikai-voksissa, on äärimmäisen arvokasta olla oikea-aikaista ja tarkkaa tietämystä porausreikäpaikoista. Porausreikiä, joihin tavallisesti viitataan pitkäreikinä (ts. pitkäreikäporaus ja räjäytys), käytetään tyypillisesti räjähdysaineiden asettamista varten kaivoslouhinnassa avolouhinnan, välitasolouhinnan, lohkosorros-louhinnan, pystykraaterin peräytymismenetelmien ja levysorroslouhinnan kautta. Se on käytännöllistä missä tahansa maanalaisessa kaivoslouhinnassa, joka edellyttää pitkäreikien porausta räjähdysaineiden jakamiseksi läpi kallion tai energioiden viemiseksi kallion läpi. On kuitenkin olemassa yhdensuuntaisia maanpäällisiä kaivosluohintasovellutuksia, joissa käytetään yläpuolisia vasara-koneita, missä tarkka mittaus on myös tarpeen.

Maanalainen kaivoslouhinta avo- tai välitasolouhintamenetelmillä ottaa malmin talteen avolouhoksista, jotka normaalisti täytetään poislouhimisen jälkeen. Louhokset ovat kaivettuja tyhjiä paikkoja kalliossa, joilla on tyypillisesti suurimmat mitat pystysuunnassa. Malmio jaetaan erillisiin louhoksiin avolouhoksen välitasolouhintaa varten. Tällainen kokoonpano on tyypillisesti esitettynä kuviossa 4, jossa maanalaiset louhokset 22 on muodostettu käyttäen välita-soperiä 23, jotka sijaitsevat strategisesti alustana pitkäreikäporauslaitteistolle pitkäreikäräjäytyskaavion poraamiseksi, joka on tyypillisesti esitettynä säteittäi-sillä linjoilla 24. Malmi poistetaan tyypillisesti kourumaisten ala-avausten 25 läpi vetoaukkoihin 26.

Louhosten välillä jätetään malmiosat sikseen pilareita varten katto-puolen kannattamiseksi. Pilarit on normaalisti muotoiltu pystypalkeiksi malmion poikki. Malmista jätetään myös vaakasuoria osia, jotka tunnetaan kattopilareina, kannattamaan kaivostyöskentelyä tuotantolouhosten yläpuolella. Ympäröivän kalliomassan vakavuuden varmistaminen vaikuttaa kaivoslouhinnan tehokkuuteen suotuisasti. Vakavuuteen vaikuttaa vahvasti kaivoslouhintaprosessin osana suoritetun pitkäreikäporauksen tarkkuus ja täsmällisyys. Välitasoperät pitkäreikäporausta varten valmistellaan malmion sisään päätasojen väliin. Perät sijaitsevat strategisesti alustana pitkäreikäporauslait- teisteille pitkäreikäräjäytyskaavion poraamiseksi, joka on tyypillisesti esitettynä kohdassa 24. Porauskaaviosta kiinnipitäminen on tärkein vaihe pitkäreikäräjäy-tykselle. Porauskaavio erittelee, mistä räjäytysreiät aloitetaan, kunkin reiän syvyyden ja kulman. Kaikki parametrit on asetettu suurella täsmällisyydellä pitkä-reikäräjäytyksen onnistunutta toimitusta varten. Mikäli pitkäreikien kaavio poikkeaa toivotusta suunnitelmasta, voi tästä olla tuloksena malmion laimennus poraamalla suunnittelualueen ulkopuolelta, harhailevien reikien välisen alhaisemman panostustiheyden aiheuttama ylisuuren louheen aikaansaaminen sekä kat-topuolen/jalkapuolen vaurio, josta syystä vakavuuskysymyksiä suurentuneen panostustiheyden vuoksi.

Pitkäreikiä porataan nykyään ”yläreikinä”, ”alareikinä”, ”renkaina” tai ”viuhkan” malliin. Käytännöllisen työskentelykorkeuden rajoitusten vuoksi maanalaisissa toiminnoissa, kuten esimerkiksi välitasoperissä 23, on porauslaitteis-toilla lyhyet poratankopituudet ja vastaavat lyhyet syöttö- ja puomipituudet toiminnan helppouden varmistamiseksi. Jotta kaivoslouhinnan tehokkuus maksimoitaisiin, sijoitetaan porauksen välitasot erilleen niin säästeliäästi kuin mahdollista, mistä on tuloksena vaatimus porata reikiä, jotka ovat monta kertaa käytettävissä oleva tankopituus. Nämä tangot ovat tyypillisesti välillä 1,2-3 metriä pitkiä, kun taas pitkäreiät saattavat olla pituudeltaan yli 60 metriä.

Niin muodoin kussakin porauslaitteistossa tulee olemaan käytettävissä moninkertaiset tangot ja usein niissä on automatisoitu ”karuselli” tankoja, jotka voidaan panna poranvarren kruunun edetessä. Reiässä olevien tankojen määrän kasvaessa kasvaa liitoskohtien määrä ja porausprosessin tarkkuus pienenee. Reiän poraamiseksi ”aloittaa” ensimmäinen tanko ja kruunu niin läheltä mitattua paikkaa kuin mahdollista oikeine kohdistuksineen toivotun reiän tuottamiseksi. Kun on aloitettu, tarkistetaan reiän kohdistus ja porausprosessi alkaa lisäten uuden tangon sarjan edetessä reiässä.

Loppuun saattamisen jälkeen reikä huuhdellaan vedellä poraussoijan poistamiseksi ja tanko vedetään sitten sisään reiästä.

Olemassa oleva teknologia porausreikien mittaamiseksi tarkkaan edellyttää mittausta reiän loppuun saattamisen jälkeen. Tämä on tarpeen, sillä pitkäreiät porataan tyypillisesti yläpuolisilla vasaraporilla, jotka antavat iskevää voimaa alas pitkin poranvartta osana poraustoimintaa. Vaikka teknologiaa mitata porausreikiä tosiajassa (ts. osana poraustoimintaa) on olemassa sovellutuksissa, joissa poranvarsi ei ole alttiina yläpuolisen vasaran olosuhteille, ei tä hän asti ole ollut mahdollista käyttää mittaustyövälineitä tosiajassa yläpuolisten vasaraporien kanssa johtuen iskevän voiman vahingollisuudesta poranvarressa.

Vaikka jotkut yläpuolisen vasaraporauskaluston valmistajat väittävät suorittavansa loppuun tosiaikamittausta koneessa olevana toimintona, luottavat ne kriittiseen olettamukseen, että kun reiät kerran alkavat, ovat ne aina suorat. Käytännössä asia ei ole näin ja reiät saattavat poiketa merkittävästi niiden pituuden kasvaessa. Tyypillisesti mittaus, jossa käytetään tällaista kalustoa, koostuu ainoastaan reiän pituuden ja suunnan aikaansaamisesta, jotka oletetaan parametreista, jotka voidaan tallentaa porauslaitteistolle.

Ainoa tällä hetkellä käytettävissä oleva tarkka mittausmenetelmä yläpuolisten vasaraporien käyttäjiä varten on porauksen jälkeinen mittaus, joka edellyttää mittaustyövälineen laskemisen reikään sen jälkeen, kun reikä on porattu, huuhdeltu ja laitteisto siirretty eri reikäsijaintiin. Tämä on aikaa vievä ja kallis tehtävä, joka voi lopulta tunnistaa reiän ominaispiirteitä, mutta mikäli sallittujen side-ehtojen ulkopuolella on esiintynyt poikkeamista, luottaa sitten merkittävään korjaavaan toimeen, joka suoritetaan sekundaarisena tai tertiaarisena prosessina sen jälkeen, kun yläpuolinen vasaraporauslaitteisto on siirtynyt po-rauspaikalta.

Ei ole olemassa minkäänlaista tosiaikamittausteknologiaa, joka voi vastustaa alas suunnatun reiän tärinää ja kiihtyvyyttä, jotka liittyvät yläpuoliseen vasaraporaan, ja jolla voi varmistua reiän todellisesta kulkuradasta ennen loppuun saattamista ja välittää tiedot lopuksi edelleen päätäntäohjelmistolle.

Sen lisäksi monia nykyisiä järjestelmiä, jotka luottavat muutoksiin maan magneettikentässä paikan määrittämiseksi, ei voida käyttää tarkasti magneettisissa ympäristöissä.

Keksinnön yhteenveto

Esillä oleva keksintö aikaansaa siis menetelmän porausreikien mittaamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että menetelmä käsittää seu-raavat vaiheet: järjestetään mittaustyöväline, joka sisältää inertiamittauspaketin, po-ranvarren sisään leikkauspäässä ja joka etenee poranvarren kanssa poraus-reikään samalla kun poranvarsi on toiminnassa poraamaan porausreikä osana reikäporaustoimintaa, ja jossa mittaustyöväline pidetään lepotilassa porausta suoritettaessa; aktivoidaan mittaustyöväline kun poraus on suoritettu loppuun; vedetään poranvarsi pois porausreiästä; määritetään milloin poranvarsi on pysäytetty kun poranvartta vedetään pois porausreiästä; ja otetaan paikkalukemia inertiamittauspaketista, kun poranvarren vetäminen on pysäytetty tilapäisesti kunkin poratangon poistamista varten poran-varresta, vasteena määrittämiselle milloin poranvarsi on pysäytetty kun poranvartta vedetään pois porausreiästä.

Edullisesti mittaustyöväline on konfiguroitu tuntemaan porauksen lakkaaminen mittaustyövälineen aktivoimiseksi heti kun poraus on suoritettu loppuun.

Piirustusten kuvaus Välittämättä mistään muista muodoista, jotka saattavat kuulua sen suoja-alaan, kuvataan nyt eräs edullinen muoto keksinnöstä ainoastaan esimerkin vuoksi viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on kaaviomainen poikkileikkaukselleen pystykuva kaivoksen läpi esittäen porausreiän porauksen käyttäen yläpuolista vasaralaitteistoa; kuvio 2 on suurennettu kuva kuvion 1 leikkauksesta A; kuvio 3 on suurennettu kuva kuviossa 1 käytetystä poraustyöväli- neestä; ja kuvio 4 on kaaviomainen maanalainen kuva avolouhoslouhintako-koonpanosta.

Yksityiskohtainen kuvaus keksinnön edullisista suoritusmuodoista

Keksinnön edullisessa muodossa yläpuolinen vasaraporauslaitteisto 10 on asetettu paikalleen pääsyn/porauksen ajotielle 9, joka on yleisesti kuviossa 4 kohdassa 23 esitettyä tyyppiä ja kuvattu aikaisemmin viitaten tekniikan tasoon.

Yläpuolinen vasaraporauslaitteisto sisältää hydraulikäyttöisen pe-ränajajan 11 asennettuna peränajajan syöttökiskolle 12, jota tyypillisesti pidetään paikoillaan tukipiikeillä 7 ja 8, jotka tukevat yläpuolisen vasaraporan pääsyn/porauksen ajotien 9 lattiaan ja kattoon tässä järjestyksessä.

Yläpuolista vasaraporauslaitteistoa syötetään poraustangoilla karusellista (ei esitettynä), josta ne syötetään työvälineen käsittelijään (ei esitettynä) ja pidellään kiinnittimen 13 avulla.

Laitteisto on varustettu alla kuvatulla mittaustyövälineellä, joka voi syöttää informaatiota vastaanottimeen 15, joka on asennettu automatisoituun poranvarren paikkamittauksen kotiyksikköön 16 porauslaitteistolle.

Poranvarsi 3 on leikkaavassa päässä varustettu porakruunulla 1, joka on kuvattu yksityiskohtaisemmin viitaten kuvioon 3.

Aivan porakruunun 1 yläpuolella sijaitsee valmennusjärjestelmä 18, joka vuorostaan on yhdistetty inertiamittauspakettiin 21. Valmennusjärjestelmän 18 tarkoituksena on eristää elektroniikan ohjausyksikkö (käsittäen 19, 20, 21) tärinöiltä ja kiihtyvyydeltä, joita aiheutuu epäsuoralla tavalla poraputkessa/työ-välineen rungossa 17. Mittauspaketti 21 syöttää mitattuja tietoja tietojenkirjaus-laitteeseen 20, jonka käyttövoimana on akkujen 19 muodossa oleva tehon lähde.

Inertiamittauspaketti 21 sisällyttää tyypillisesti yleistä tyyppiä olevia mittaustyövälineitä, jotka tunnetaan kaupallisesti ei-iskevässä porauksessa käyttöä varten mutta on huolellisesti valittu niiden tärinän-ja iskunkestävyyten-sä vuoksi. Tällaisten työvälineiden lähteinä voi tyypillisesti olla navigointi-instrumentit, jotka on suunniteltu käyttöä varten taistelukärkiohjuksissa jne.

Mittaustyövälineet voidaan myös valita niin, että niihin ei oleellisesti vaikuta magneettikentät sallien sen vuoksi keksinnön käytön magneettisissa ympäristöissä.

Kun pitkäreikää porataan käyttäen yläpuolista vasaraporaa tekniikan tason menetelmien mukaisesti, määrätään kohdassa 5 (kuvio 1) esitetty suunniteltu (ihanteellinen) reiän paikka alussa perinteisillä mittaustekniikoilla ja merkitään sen mukaisesti. Reiän pituus ja suunta lasketaan tehokkaimman tuloksen tuottamiseksi, yleensä tulostustiedot kaivossuunnittelupaketista tai mittausohjelmistosta. Käytännössä reiän paikan määrää käyttäjä, joka sovittaa yhteen parametrit, kuten esimerkiksi reiän alun paikan ja kulman, jotka voidaan määrätä porauslaitteistolla 10 hänelle aikaansaatuun suunniteltuun paikkaan. Käytännössä tämä saattaa aiheuttaa reiän paikan poraamisen kohdassa 6 ja kirjaamisen kohdaksi 5 tuoden virhettä pitkäreikäkäytäntöön jopa ennen kuin poraus alkaa.

Moninkertaisten tankojen porasarjojen taipuisasta luonteesta johtuen on tavallista, että todellisen reiän kulkurata poikkeaa kohdasta 5 tai 6 merkittävällä määrällä, kuten on esitetty kohdassa 3. Keksinnön mukainen automatisoitu poranvarren paikkamittaustyöväline ja menetelmä sallii todellisen reiän kulku-radan 3 kartan määräämisen tarkkaan tosiajassa osana poraustoimintaa niin, että myöhemmät reiät voidaan kohdistaa uudelleen tai asettaa tarkemmin toivotun porausreikäkaavion saavuttamiseksi sekä panostustiheyden ja asettelun säätämiseksi. Tämä keksintö sallii reiän mittaamisen porausprosessin ja poranvar-ren porareiästä takaisin saamisen aikana. Akut, tietojen kirjaus, elektroniikka ja inertiatunnistimet ovat suojattuina suljetussa yksikössä 19, 20, 21, joka on suuressa määrin eristetty (vaimennettu) iskevän yläpuolisen vasarakäyttölaitteen aiheuttamalta tärinältä ja kiihtyvyydeltä. Työväline tyypillisesti ”lepää” reiän edetessä ja sitten havahtuu ja tallentaa tietoja kutakin poratankoa sisään vedettäessä. Kun tangot ovat liikkumattomat ja karuselli toiminnassa, on työväline tietoinen, että tämä on kulkenut tangon pituuden. Tällä tavalla aika, jona tunnistimet mittaavat, on rajoitettu ja siis ajautuma (josta syystä virhe) pienenee. Merkityksellisesti, yläpuolinen vasara ei ole toiminnassa poranvarren sisään vetämisen aikana, mikä minimoi vaurion todennäköisyyttä inertiatunnistimille näiden ollessa toiminnassa.

Samalla, kun tankojen sisään vetäminen suoritetaan loppuun, välittyy tallennetut tiedot porauslaitteistoon asennetulle vastaanottimelle ja reiän 3 todellinen kulkurata näkyy suunniteltua kulkurataa 5 vasten. Kunkin reiän jälkeen suoritetaan loppuun jonkin verran kalibrointia tasaamaan ajautumaa/virhettä ennen seuraavan reiän alulle panemista. Tiedot voidaan ladata ja muuntaa syli-mikrolla ja kaapeliyhteydellä, vaikka on mahdollista viime kädessä kytkeä po-raustiedot saumattomasti kaivosmittaustietoihin.

Keksinnön kehitystuloksissa tiedot säilytetään, muunnetaan ja välitetään langattomalla tavalla sallimaan kaivosinsinöörien määrätä, mikäli tietty reikä on suunniteltujen parametrien ulkopuolella. Tämä voidaan täysin automatisoida ja sitoa suunnitteluohjelmiston kanssa muutosten suorittamiseksi automaattisesti seuraavaa reikää varten.

Tietoja voidaan myös käyttää määrittämään, mikäli reikä poikkeaisi raakulle tai toisten reikien vaikutusalueelle, kun sitä ei ole täysin ladattu räjähdysaineella tai on ehkä sytytetty järjestyksessä aikaisemmin tai myöhemmin. Tällä tavalla on mahdollista aikaansaada yläpuolisen vasaraporaus-laitteiston kanssa käyttöä varten mittaustyöväline, joka mahdollistaa tarkan to-siaikamittauksen reiästä, jota porataan, myöhempien reikien sovittamisen sallimiseksi tasaamaan aikaisemman reiän harhailemista suunnitelluista parametreista. Tämä vähentää merkittävästi mittauksen aikaa, joka vaaditaan maanalaisessa kaivoslouhintatoiminnassa, ja tuloksena on turvallisemmat ja tehokkaammat kaivoslouhintakäytännöt.

Vaikka keksintö on kuvattu viitaten erityisiin esimerkkeihin, ymmärtävät alan ammattimiehet, että keksinnön toteutus voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

1. Menetelmä porausreikien mittaamiseksi käsittäen vaiheet: porataan porausreikä poranvarrella (3), joka on muodostettu useista poratangoista, joilla on poranterä poranvarren (3) leikkauspäässä ja jota käytetään ainakin iskevillä voimilla, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraa-vat vaiheet: järjestetään mittaustyöväline, joka sisältää inertiamittauspaketin (21), poranvarren (3) sisään leikkauspäässä ja joka etenee poranvarren (3) kanssa porausreikään samalla kun poranvarsi (3) on toiminnassa poraamaan porausreikä osana reikäporaustoimintaa, ja jossa mittaustyöväline pidetään lepotilassa porausta suoritettaessa; aktivoidaan mittaustyöväline kun poraus on suoritettu loppuun; vedetään poranvarsi (3) pois porausreiästä; määritetään milloin poranvarsi (3) on pysäytetty kun poranvartta (3) vedetään pois porausreiästä; ja otetaan paikkalukemia inertiamittauspaketista (21), kun poranvarren (3) vetäminen on pysäytetty tilapäisesti kunkin poratangon poistamista varten poranvarresta (3), vasteena määrittämiselle milloin poranvarsi (3) on pysäytetty kun poranvartta (3) vedetään pois porausreiästä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustyöväline on konfiguroitu tuntemaan porauksen lakkaaminen mittaus-työvälineen aktivoimiseksi heti, kun poraus on suoritettu loppuun.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustyöväline sisältää myös tietojenkirjauslaitteen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustyöväline on asennettu poranvarteen (3) valmennusjärjestelmällä (18), joka on järjestetty eristämään mittaustyöväline poratangossa aiheutuvilta tärinöiltä ja kiihtyvyydeltä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että inertiamittauspaketti (21) on valittu ryhmästä, joka käsittää kaupallisesti tunnettuja inertiamittauspaketteja (21), tärinän-ja iskunkestävyyden parempien ominaispiirteiden vuoksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että inertiamittauspaketti on valittu paremman tärinän- ja iskunkestävyyden vuoksi lepotilassa ollessaan. Patentkrav