JPH0776518B2 - 硬岩内掘さく孔の直径拡大用ガングドリル - Google Patents

硬岩内掘さく孔の直径拡大用ガングドリル

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JPH0776518B2
JPH0776518B2 JP1282842A JP28284289A JPH0776518B2 JP H0776518 B2 JPH0776518 B2 JP H0776518B2 JP 1282842 A JP1282842 A JP 1282842A JP 28284289 A JP28284289 A JP 28284289A JP H0776518 B2 JPH0776518 B2 JP H0776518B2
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    • 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
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/16Plural down-hole drives, e.g. for combined percussion and rotary drilling; Drives for multi-bit drilling units
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    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的にいえば、さく岩機に関するものであ
り、さらに詳しくいえば、硬岩内に試掘穴の直径を大き
くするためのガングドリルに関するものである。
〔従来の技術〕
建設工事中、道路及び建物基礎の下の岩盤に水平穴をそ
れらの構造物を損うことなく掘さくするのが望ましいこ
とが多い。このような水平穴は、公益事業施設、すなわ
ち下水道などに用いられることもあり、この目的のため
には、まつすぐな穴を土地を乱すのを最小限にして経済
的に掘さくすることが望ましい。
このような穴を完成するためには、構造物のどちらの側
にもたて坑を掘つて、軟らかい土地ではオーガを、硬い
土地ではさく岩ドリルを用いてたて坑からたて坑へ穴を
掘るのが普通である。これは、回転ドリルストリングを
用いてオーガ又はさく岩ドリルを押し進める在来の掘さ
く技術を利用して遂行される。オーガ又はドリル及び引
きずりドリルストリングを解体して挿入し、一方のたて
坑から他方のたて坑へ駆動する。
二つの場所の間に正確なまつすぐな穴を掘るのに比較的
有効なコアドリルが小さな穴のために開発されていた。
しかし、コアは、普通、最大6mのセグメントで掘られた
取除かれなければならないので、有効なコア試すいは約
10〜20cm(4〜8インチ)以下の穴に制限される。
大きな寸法の穴では、工程が手間どることになるので、
コアはますます取除き難くなり、特に硬岩においてそう
なる。結果として、より大きな直径の穴をあけるとき
に、まずコア抜き穴をあけて、そのあとで穴の寸法を所
望の直径まで大きくするために一連の回転リングリーマ
をコア抜き穴に押し通す慣用手段が生じた。
拡掘はまた時間がかかり、一般に、粗雑であつたり又は
くねくねしている穴を作り、寸法が大きくなるにつれ
て、リングカツタに加わる回転駆動力を生ずるドリルス
トリングを曲げることなく前進を続けさせることがさら
に困難になる。この方法に対する一つの改良にリングカ
ツタを穴を通して引き戻すことがあるが、これは漸進的
な段階的操作なので、リーマが穴の直径の付近を動きま
わる困難性は、改良されたが、なお続いている。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、硬岩内に正確な大直径の穴を掘さくす
る装置を提供することである。本発明の一つの目的は、
効率よく最小の空気消費量で上記のような穴を硬岩内に
高速度で掘ることである。本発明のその他の目的は、容
易に改変されて入手できる集合ドリル及び硬岩内の類似
の寸法の穴のための類似の方法に比べて小寸法の簡単で
がんじようで信頼性のあるボーリング装置を用いて硬岩
内の大直径水平穴の掘さくを遂行することである。
本発明のその他の目的は、重合ドリルの後端に取付けら
れ、集合ドリルが穴を通つて進むにつれて岩石粒子を取
除くのを助けるオーガ手段を備えた装置を提供すること
である。岩石粒子の取除きは、オーガを引きずつてドリ
ルと一緒に回転することと、圧力流体を吐出すことを組
合せて遂行され、それによつて岩石粒子の取除きのとき
の圧力流体の消費量を最小限にする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明において、水平穴の掘さくは、接近を可能にする
たて坑を水平穴の両側に相当する位置にまず掘り下げる
ことによって始められる。次に、約10cm(4インチ)の
たて坑の間の小さな直径の穴がコア試すいによつて掘り
抜かれる。次に、ドリルストリングがその穴の中に挿入
される。「ガングドリル構成」という名称で本発明の譲
受人であるインガーソル・ランド・カンパニーに譲渡さ
れた米国特許第4,729,439号に図示されて説明された形
式のものと大体同じ改変集合ドリルがドリルストリング
に取付けられる。本発明の目的のために、中央ドリルは
取除かれて、1本のボーリングロツドまたはコアロツド
によつて置換され、そのロツドによつてガングドリルに
圧力流体をその反対端、すなわち通常は岩石掘さくビッ
トを入れている端から供給する。これによつて集合ドリ
ルをコア抜きしたコアドリル孔の中に挿入されたドリル
ストリングに逆向きに取付けることができる。次に、ガ
ングドリルは、円周方向に取付けた衝撃さく岩ドリルを
作動させるために圧力流体を供給される。次に、ドリル
ストリングを回転し、穴を通して抜き出して、集合ドリ
ルを引きずり回転する。圧力流体及びさく岩ドリルの掘
さくくずが普通のやり方で大きな直径の穴から出てゆ
く。追加された特徴として、ガングドリルを穴から引き
抜いて回転するとき、数区分のオーガをガングドリルの
うしろに取付けて水平穴の清掃を追加して行つてもよ
い。これによつて穴を清掃するのに必要な空気の必要量
を全体として少なくする。
上述の目的は、岩石に衝突する端において圧力流体とド
リルストリングからの回転力を受けるように適応された
集合ドリルを備え、圧力流体を受けて前記集合ドリルを
前記集合ドリルの衝突端で前記集合ドリルの中心線上に
取付けられたドリルストリングに接続する手段をさらに
備え、前記ドリルストリングは、さらに、回転して集合
ドリルを前記ドリルストリングの入つている掘さくされ
た穴の中に引き入れて、前記ドリルストリングが進むに
つれて前記穴を大きくするようにした硬岩中により大き
な直径の穴を掘る装置において得られる。
〔実施例〕
次に第1図を参照すると、改変した集合ドリルの断面図
が示され、集合ドリルが参照数字1によつて総括的に表
されている。集合ドリルは、前方端又は仕事発生端に端
プラグ3を有し、後方端に後頭4を有する円筒形成本体
バレル2からなつている。複数のダウンホールドリル5
が米国特許第4,729,439号に前に開示された方法でバレ
ル2に取付けられている。
一般に、個々のドリル5の各々が前方端にあるプラグ3
の中の穴6、中央支持板200の穴202及び後頭4の中のテ
ーパ穴7を通して所定の位置に位置合せされる。テーパ
穴7は個々のダウンホールドリル5の各々についている
テーパ210と協動する。ダウンホールドリル5の各々
は、それぞれの関連のテーパ穴に袋ナット8によって固
定される。圧力流体が円周方向に取付けられたダウンホ
ールドリル5の各々に半径方向分配穴9によつて分配さ
れる。
従来の集合ドリルにおいては、ドリルストリングは、後
頭に取付けられて、圧力流体を半径方向分配穴に供給す
る。本発明においては、中央ドリルは取除かれてコアロ
ツド10で置替えられている。コアロツド10は、圧力流体
を後頭に供給する中央穴11を設けられている。コアロッ
ド10は、それの前方端13にねじ12を備え、ねじ14又は他
の都合のよい手段によつて後頭に接続されている。
後頭にはまた、オーガを集合ドリルの後頭端に取付けで
きるようにするソケットフランジ15が取付けられてい
る。ダウンホールドリル5の各々には、ダウンホールド
リルによつて衝撃を加えられて岩石を破片にして岩石粒
子を除去するさく岩ドリルビツト16(仮想線で示されて
いる)が取付けられている。第2図は、ダウンホールド
リル5のコアロツド10によつて与えられる中心軸のまわ
りの配置を示している。ドリルビッド16は、周辺用のド
リルより、直径がわずかに大きく、本体バレル2が掘さ
く孔24の中に掘さく孔に接触しないで入ることができる
ようにするのに必要で本体バレル2の壁と掘さく孔24の
間に掘さくくずの通路となる隙間を生じさせる。圧力流
体(普通は圧縮空気)をコアロツド10を経て後頭4の中
の半径方向分配穴9を通り、個々のダウンホール5の各
々に供給できることを当業者が認めるはずである。圧力
流体はドリルビツト16に伝えられる打撃作用を生ずる。
第3図に示されているように、逆集合ドリル1がドリル
ストリング20に取付けられ、そのドリルストリングは、
それとほぼ同じ直径のあらかじめあけられたコアドリル
穴21の中に挿入される。ドリルストリング20は、次に、
例えば、日本国東京のエヌ・エル・シー株式会社によつ
て供給され、ロングイヤー・ボーリング・マシンズの商
品名で販売されているボーリング・マシンのような図示
の形式のボーリングマシン26に取付けられている。ボー
リングマシン26は、掘さく孔24を作る操作においてドリ
ルストリングに回転力とけん引力の両方を与える。
水平掘さく孔を作るために、たて坑25と25Aが予定した
掘さく孔の両端に掘られる。次に、ボーリングマシン26
が二つのたて坑の一方(例えば25)の中に配備されて基
礎27の上に取付けられる。ボーリングマシンは、一般に
たて坑25と25Aの間に10〜15cm(4〜6インチ)の範囲
にあるコアドリルによつてコアドリル孔を、コアドリル
を進めるためにドリルストリング・セグメントを用いる
従来の方法で作るのに用いられる。
コア抜きされた穴が完成すると、コアドリルを取除いて
本発明による集合ドリルと置替える。次に、ドリルスト
リングを引つ張つて回転し、ドリルストリングと一緒に
集合ドリル1及び集合ドリルに続く部分30の中にサービ
スクレーン32などを用いて挿入される付属オーガを運
ぶ。
圧力流体は、集合ドリル1に、例えば空気圧縮機31によ
つてボーリングマシンとドリルストリングを通して送ら
れ、さく岩ドリルビツド16に岩石掘さく衝撃作用をひき
起す。集合ドリルコアドリル孔を通して引かれるにつれ
て、集合ドリルは、コアドリル孔を所望の直径D2まで拡
大する。小直径D1の中のドリルストリングは、コアドリ
ルが作りつつある大直径穴の中にコアドリルを引き入れ
るとき、コアドリルを中心によせて安定化するように作
用する。張力がかかつていて中心によせる安定化装置と
して作用するドリルストリングは、集合ドリルでまつす
ぐな真円穴を作る。
集合ドリル1から出てゆく圧力流体及び集合ドリルを引
きずり、ソケツトフランジ15によつて集合ドリルに取付
けられた回転オーガ30の作用が大直径穴から作られたく
ずを掃除し、くずを取除くことのできるたて坑25Aの中
に蓄積する。集合ドリルがたて坑25に一たん達すると、
集合ドリルが取除かれ、オーガのセグメントとも同様の
方法で取除かれて仕事を完了する。オーガを用いると、
穴をきれいにするのに必要な空気の量が大いに減少す
る。しかし、穴をきれいにするのに空気だけを用いても
よい。
本発明による掘さく方式は、直径が500〜800mm(20〜32
インチ)で長さが78m(230フイート)の穴を硬岩内に在
来の掘さく方法を著しく上まわるボーリング速度であけ
るのに用いられた。より長く、より大きい穴もこの掘さ
く方式の能力内によく入つている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、前方圧力流体供給及び回転のための本発明に
従つて改変された集合ドリルの断面図、 第2図は、前記集合ドリルの端面図、 第3図は、本発明による水平逆掘さく方式の絵画図を示
す。 1…集合ドリル、2…本体バレル、3…プラグ、4…後
頭、5…ダウンホールドリル、10…コアロツド、11…中
央穴、15…ソケツトフランジ、16…さく岩ドリルビツ
ド、20…ドリルストリング、21…コアドリル穴。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】後方端及び前方端を有する円筒形ドリル本
    体の中にある複数の個別衝撃発生さく岩ドリルを備え、
    前記ドリル本体の前記前方端には岩石を掘さくするため
    に露出している前記ドリルのビット端が前記本体の周辺
    に配置され、あらかじめ掘さくされた穴を拡大するため
    に、前記あらかじめ掘さくされた穴を通して前記さく岩
    ドリルを回転しながら引き抜くドリルストリングが前記
    ドリル本体に前記前方端で前記さく岩ドリルの中心線に
    おいて接続されているガングドリルであって、前記ドリ
    ル本体が前記さく岩ドリルを完全に囲い、前記ドリル本
    体がさらに前記ドリル本体の前方端、中央及び後方端に
    固定して配設されて前記複数のさく岩ドリルを所定の位
    置に配置する位置合せ手段と、前記ドリル本体の両端に
    あって前記複数のドリルの各々を前記位置合せ手段に固
    定するドリル固定手段と、前記ドリル本体の後方端にあ
    る前記位置合せ手段を介して前記複数のさく岩ドリルに
    圧力流体を供給する手段とを備え、前記圧力流体は前記
    ドリル本体の内部で前記さく岩ドリルに入り、前記さく
    岩ドリルから前記前方端で前記ドリル本体の外部へ出て
    ゆき、前記複数のさく岩ドリルの周辺ドリルのビットの
    外包絡円の直径が前記ドリル本体の直径より大きく前記
    ドリル本体の壁と掘さく穴との間に岩石掘さくくずを外
    に出す周辺通路が形成され、圧力流体を供給する前記手
    段がコアロッドを備え、前記コアロッドを同じ寸法の押
    込み掘さくに用いる中央衝撃ドリルに置換え、後方端か
    ら圧力流体を供給することによって前記ガングドリルの
    さく岩方向を押込み方向に反転できることを特徴とする
    硬岩内掘さく穴の直径拡大用ガングドリル。
  2. 【請求項2】前記コアロッドが前記ドリル本体の前記前
    方端から圧力流体を受ける中央通路をなかに形成されて
    いることをさらに特徴とする請求項1に記載のガングド
    リル。
  3. 【請求項3】前記コアロッドがそれの前方端にあってド
    リルストリングに取付けるねじを備え、前記ドリル本体
    の前記後方端へソケットフランジを備えた取付け手段に
    よって接続されていることを特徴とする請求項1に記載
    のガングドリル。
JP1282842A 1988-10-28 1989-10-30 硬岩内掘さく孔の直径拡大用ガングドリル Expired - Lifetime JPH0776518B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26401688A 1988-10-28 1988-10-28
US264016 1988-10-28
US07/368,904 US4878547A (en) 1988-10-28 1989-06-21 Rock drilling apparatus
US368904 1989-06-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02289794A JPH02289794A (ja) 1990-11-29
JPH0776518B2 true JPH0776518B2 (ja) 1995-08-16

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ID=26950201

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AU (1) AU632511B2 (ja)
DE (1) DE3935897A1 (ja)
GB (1) GB2224765B (ja)
SE (1) SE8903606L (ja)

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