JPH05202688A - ドリルロッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドリルストリング内に迅速に圧縮空気をチャ
ージできるようにする。 【構成】 他のドリルロッド１０を連結する手段１４，
１６と、ドリルロッド１０内に装着され、ドリルロッド
１０の一端から他端までのびるチューブ２２有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドリルロッドに関し、
一層詳細には、掘削編成に圧縮空気をチャージするのに
必要な時間と労力の軽減を可能とすることのできるドリ
ルロッドライナに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの場合、地上から、あるいは地下か
ら地表下に穴を掘削していくためには、ＩＴＨまたはＤ
ＴＨ式の掘削技術が利用されている。ＩＴＨ方式の掘削
技術は、掘削編成（以下、ドリルストリングという。）
の先端に取り付けた空気圧式のハンマを掘削坑の底に下
げることによって掘削する技術である。ドリルロッドを
次々につなげてなるドリルストリングは掘削坑に降下さ
れる。空気圧ハンマと、これと組み合わされたドリルビ
ットが掘削坑に直接降下されるドリルストリングの先端
に接続される。中空のドリルパイプは、圧縮空気の通路
としての役目を果たし、地表の供給設備からハンマまで
送られる。圧縮空気は、通常、２７０−３３０ｐｓｉ
（１．９−２．３ＭＰａ）の圧力を有し、この圧縮空気
は、油を一緒に運び、ハンマを駆動する。

【０００３】典型的な標準のドリルロッドは、長さが５
フィート（１．５ｍ）で外径が６．５インチ（１６．６
ｃｍ）である。ドリルロッドの一端部は雄ねじのピンコ
ネクタになっており、他方の端部は雌ねじのボックスの
コネクタになっている。ドリルロッドは、ピンコネクタ
が次のロッドのボックスコネクタに合うようになってい
て、次々に接続されドリルストリングを形成する。

【０００４】ある深度まで、掘削坑が掘られると、ドリ
ルストリングに次のドリルロッドが継ぎ足される。ドリ
ルストリングの長さを延ばすたびに、掘削作業を中断し
なければならない。ハンマによって生じた掘削屑は、圧
縮空気によりドリルロッドの外周と掘削坑の内壁の間の
空間から吹き上ってくる。パイプをつなぐためには、ド
リルストリング内の圧縮空気を安全に減圧して最上部の
パイプの接続を戻さなければならない。

【０００５】新しいロッドが接続されると、ドリルスト
リングには、再び圧縮空気がチャージされる。この場
合、ドリルストリングが２００−３００フィート（６１
−９１ｍ）の長さのものであると、十分に圧縮空気をチ
ャージするのに２分以上かかる。

【０００６】このラグタイムの間は、ハンマは徐々に作
動し始め、ドリルビットに対してハンマピストンを打ち
付け始める。ハンマは、上述した空気圧力が２７０−３
３０ｐｓｉ（１．９−２．３ＭＰａ）で効率良く作動す
るように設計されている。圧縮空気の圧力がゆっくりと
上昇して規定値以上になると、、ハンマピストンはビッ
トに岩を砕くのに十分なエネルギを与える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このハ
ンマの連打は、熱を発生せしめる、十分な圧縮空気の供
給がないと、空気と油の混じった圧縮空気による冷却、
潤滑作用が低下する。ビットのカッタの温度は１８０°
Ｆ（８２．２℃）まで上昇する。このような不十分な作
動状態では、カーバイドのカッタが脱落する危険が生じ
る。従来、圧縮空気の圧力が規定値になるまで、ハンマ
を作動させない装置がなかった。

【０００８】ドリルストリングの長さを延ばすたびに、
掘削作業の低下が発生し、時間が遅延し、ビットの磨耗
を助長し、費用がかさむ問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来技術の有する
問題点を解消し、ライナとしてチューブをロッドに挿入
してなるドリルロッドを提供することを目的とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付の図面
を参照して説明する。図１において、１０は、ドリルロ
ッドを示す。このドリルロッド１０は、菅体部１２を含
み、その両端はピンコネクション１４、ボックスコネク
ション１６になっている。このピン、ボックスコネクシ
ョン１４，１６は、ぞれぞれ次のドリルスロッド１０の
ボックス、ピンと接続され、これらが順々につながって
ドリルストリングを構成している。ウェアグルーブ４８
は、ロッド１０の状態を示している。

【００１１】ロッド１０と他のロッド１０の接続、ねじ
戻しは、ピンツールジョイント１８、ボックスツールジ
ョイント２０にセットされる公知の装置を用いて行われ
る。これらのジョイントは、ロッドが回転したときに、
戻らないように締め付けられる。圧縮空気をチャージす
る時間を少なくするために、インナチューブ２２がロッ
ド１０に挿入される。アニュラス空間２４は、チューブ
２２の外周壁２６とロッド１０の内周壁２８との間に形
成される。それぞれチューブ２２の両端にはＯリング３
０，３２が装着される。商標名スモーレー（Ｓｍａｌｌ
ｅｙ）ＶＨ−３２５のスナップリング３８がチューブ２
２をロッド１０内に保持している。

【００１２】外周壁２６とピン、ボックスコネクション
１４，１６を同一直線上におくのが望ましく、これによ
って、管内の流面３４を実質的に連続したものとするこ
とができる。上記のようにするには、ショルダー部４
０，４２の間でチューブ２２の外径を内径３６と同じ寸
法にする。このような寸法を選択することにより、スト
リングス内の流れ断面が比較的円滑なものとなる。

【００１３】次に、以下ドリルロッドの寸法について、
例を挙げるが、この例示は、いかなる場合も、本発明の
範囲を限定するものではなく、本発明の要旨の範囲内で
種々の設計の変更が可能なことは勿論である。

【００１４】典型的なドリルロッド１０としては、長さ
が６２インチ（１．６ｍ）で、外径が６．５インチ（１
６．５ｃｍ）のものがある。ピンコネクション１４は、
その長さが２インチである。管壁２８の肉厚は、０．１
９インチ（４．９ｍｍ）である。

【００１５】管内の流れ断面が比較的連続するように、
チューブ２２の内径は、約３インチ（７６．２ｍｍ）
で、ツールジョイントの内径３６と同じ寸法になってい
る。なお、チューブ２２は、その長さが５６．４インチ
（１．４ｍ）である。

【００１６】本発明のドリルロッドを組み立てる場合に
は、チューブ２２は、ロッド１０内にボックスコネクシ
ョン１４の端部からショルダー４０に突き当たるまで挿
入される。なお、チューブ２２を組み込む前に予めボッ
クスコネクション１６の端部４４を油圧式の拡径器具を
使用して僅かに内径を大きくしておき、ロッド内にチュ
ーブがタイトに装着されるようにすることが望ましい。

【００１７】Ｏ−リング３０，３２は、エアが漏洩しな
いように気密なシールを形成する。保持リング３８は、
アセンブリを堅固に保持する。Ｏ−リング３０，３２を
装着する前に、リングがぴったりと合うように、ロッド
１０の管壁に小さな溝を加工しておく。保持リング３８
も同様に装着される。

【００１８】このように、チューブ２２を設けることに
より、ドリルロッド内の有効断面積が減少する。例え
ば、ドリルロッド１０の半径４６が３インチ（７．６ｃ
ｍ）として、チューブ２２の半径が１．５インチ、チュ
ーブ２２の長さが５６．４インチとすると、 ゾーン２４の断面積＝π（ｒ_１ ^２−ｒ_２ ^２）＝π（３^２−１．５^２） ＝２１ｉｎｃｈｅｓ^２（１３６ｃｍ^２） ゾーン２４の体積 ＝（５６．４ｉｎｃｈｅｓ）（２ｉｎｃｈｅｓ^２） ６．９ｆｔ^３（１１３ｃｍ^３） となる。

【００１９】ゾーン２４の体積は、チューブ２２によっ
て減少した体積を表している。この数字は、ドリルスト
リングに次々とロッド１０が足されるたびに増加してい
く。これによって、上述したラグタイムが減少するばか
りでなく、連続的な流れ断面積によって、圧力損失なし
で効率的に圧縮空気がハンマに供給されることになる。

【００２０】掘削作業中は、少なくも一本のドリルロッ
ド１０が流体圧作動のハンマなどの掘削機械に接続され
る。油わ含んだ圧縮空気は、チューブ２２を通してハン
マに導入される。ハンマが作動するに従って、掘屑は、
ハンマからロッド１０の外径と坑壁の間の空間を通って
地表まで運ばれる。ロッド１０の内部を通しては掘屑は
運ばれない。

【００２１】所定量だけ掘り進んだところで、圧縮空気
系統の圧力が減圧されるとともに、別のロッド１０がド
リルストリングに継ぎ足される。そして、ドリルストリ
ング系には、再び、圧縮空気が充填される。この場合、
ロッド１０内の比較的スムーズなしかも、容量の小さな
通路体積の為に、圧縮空気のチャージは、迅速に行なわ
れ、ハンマが効率よく作動するまでの時間が短縮され
る。このようにして、ハンマは、効率よく、岩を粉砕
し、従来に較べて、エネルギー、コストの損失を減少す
ることができる。

【００２２】圧縮空気のチャージが迅速に行なわれるこ
とによって、一基の掘削装置の時間あたりの掘進距離が
増大することになる。また、圧縮空気の無駄がなくなる
ので、圧縮機にかかる負荷も減少する。また、圧縮空気
の圧力が迅速に高くなるので、坑内の掘屑も容易に排出
され、坑内がきれいになる。これによって、坑内に掘屑
がたまってドリルストリングが抑留されるような事故を
防止することができる。さらに、ロッドはその内部に挿
入したチューブによって補強されるので、ロッドの強度
が増大する。

【００２３】ロッドの重量は増大し、強度も大きくなる
ことから、抑留されたときに切断しにくくなる欠点があ
る。しかしながら、本発明によってもたらされる掘削能
率の向上はこの欠点を補って余りあるものである。

【００２４】以上、本発明について、好適な実施例を挙
げて説明したが、本発明は、この実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲
内で、当業者に自明の技術の範囲で種々の設計の変更が
可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１０ ドリルロッド １２ 管体部 １４ ピンコネクション １６ ボックスコネクション ２２ チューブ ３８ 保持リング

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドリルロッドからなる掘削器具であって、
   他のドリルロッドを連結する手段と、ドリルロッド内に
   装着され、ドリルロッドの一端から他端までのびるチュ
   ーブ有することを特徴とするドリルロッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載のドリルロッドにおいて、
   ドリルロッドの内周壁と、チューブの外周壁の間に密閉
   された空間が形成されていることを特徴とするドリルロ
   ッド。
3. 【請求項３】請求項１に記載のドリルロッドにおいて、
   ドリルロッドの管内には、実質的に一定の断面形状の流
   路が形成されていることを特徴とするドリルロッド。
4. 【請求項４】請求項１に記載のドリルロッドにおいて、
   チューブは、ドリルロッドの内部に組み込まれることを
   特徴とするドリルロッド。
5. 【請求項５】請求項１に記載のドリルロッドにおいて、
   ドリルロッドは、鉱山機械に接続されることを特徴とす
   るドリルロッド。
6. 【請求項６】ドリルロッドは、細長い円筒状の管体と、
   この管体の一端に設けられた雄ねじの継手と、反対の端
   部に設けられた雌ねじの継手と、管体内に取付けられる
   チューブと、チューブと管体の内周壁の間に形成された
   密閉された空間部とからなることを特徴とするドリルロ
   ッド。
7. 【請求項７】請求項６に記載のドリルロッドにおいて、
   管内には、実質的に一定の断面形状の流路が形成され、
   チーュブの断面積は、前記管体の断面積よりも小さいこ
   とを特徴とするドリルロッド。
8. 【請求項８】請求項７に記載のドリルロッドにおいて、
   管体は雄ねじ継手までのびる断面積一定のチューブであ
   ることを特徴とするドリルロッド。
9. 【請求項９】請求項６に記載のドリルロッドにおいて、
   ロッドには、流体駆動の掘削器具が接続されることを特
   徴とするドリルロッド。
10. 【請求項１０】請求項６に記載のドリルロッドにおい
    て、チューブ内の体積は、ロッド内の体積よりも小さい
    ことを特徴とするドリルロッド。
11. 【請求項１１】請求項６に記載のドリルロツドにおい
    て、ロツドの内部にチューブを保持する手段が設けられ
    たことを特徴とするドリルロツド。
12. 【請求項１２】請求項６に記載のドリルロッドにおい
    て、ロッドには、ウェアグルーブが形成されていること
    を特徴とするドリルロッド。