NO317774B1

NO317774B1 - Device by rock drill

Info

Publication number: NO317774B1
Application number: NO20031105A
Authority: NO
Inventors: Njål Underhaug; Per Olav Haughom; Kjell Roar Knutsen
Original assignee: Sira Kvina Kraftselskap
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-12-13
Also published as: NO20031105D0

Description

ANORDNING VED FJELLBOREMASKIN DEVICE FOR MOUNTAIN DRILL MACHINE

Denne oppfinnelsen omhandler en anordning ved en boremaskin av det slaget som benyttes til boring av hull i fjell-formasjoner. This invention relates to a device for a drilling machine of the type used for drilling holes in rock formations.

Boremaskiner av forskjellige utførelser blir i dag benyttet til boring av hull i fjell for forskjellige formål, spesielt der det ikke lar seg gjøre, eller det er økonomisk ulønnsomt, å føre frem vannrør eller kabler i en grøft som må graves fra overflaten. Drilling machines of various designs are today used to drill holes in rocks for various purposes, especially where it is not possible, or it is economically unprofitable, to lead water pipes or cables in a trench that must be dug from the surface.

For slike kjente formål benyttes fortrinnsvis boreutrustning-er der boremaskinen med rotasjonsutstyr og nødvendig hjelpe-utstyr står på overflaten. Borestrengen med tilhørende borekrone roteres av en boremaskin. Selve borestrengen består av rørseksjoner som skrus sammen med gjengeforbindelser etter hvert som boringen foregår. Til å spyle ut borekaks tilføres væske gjennom et sentrisk hull i borestrengen. Væsken retur-nerer i mellomrommet mellom borestrengen og borehullsveggen og drar med seg borekakset. For such known purposes, drilling equipment is preferably used where the drilling machine with rotation equipment and necessary auxiliary equipment stands on the surface. The drill string with associated drill bit is rotated by a drilling machine. The drill string itself consists of pipe sections that are screwed together with threaded connections as the drilling takes place. To flush out drilling cuttings, fluid is supplied through a centric hole in the drill string. The fluid returns in the space between the drill string and the borehole wall and drags the drill cuttings with it.

I spesielle tilfeller benyttes også en væskemoter som plasse-res ytterst på borestrengen og like bak borekrona. Denne motoren drives av væskestrømmen som pumpes gjennom borestrengen. Mellom motoren og borekrona anordnes et "kneledd" av kjent utførelse til å styre boringen i ønsket retning. In special cases, a fluid motor is also used which is placed at the far end of the drill string and just behind the drill bit. This motor is powered by the flow of fluid pumped through the drill string. A "knee joint" of known design is arranged between the motor and the drill bit to guide the drilling in the desired direction.

Ved boring med boremaskin anvendes ofte borekroner av typen rulleborekrone eller skjærende elementer, såkalte PDC borekroner. Materialet som disse borekronene bryter løst, blir forholdsvis finkorning. Dette medfører at slitasjen og derved kostnadene på borekronene blir høye i forhold til avvirket masse. When drilling with a drilling machine, drill bits of the roller drill bit type or cutting elements, so-called PDC drill bits, are often used. The material that these drill bits break loose becomes relatively fine-grained. This means that the wear and thus the costs of the drill bits will be high in relation to the harvested mass.

Et alternativ til denne art av borekroner er å benytte rulleskjær (disker) som presses mot fjellet med stor kraft samtidig som de roteres konsentrisk om borehullets akse. Materialet som disse rulleskjærene bryter løst er betydelig grovere enn ved ruileborekroner noe som gir vesentlig mindre slitasje og kostnader pr. avvirket massenhet. An alternative to this type of drill bits is to use roller bits (discs) which are pressed against the rock with great force while simultaneously being rotated concentrically about the axis of the borehole. The material that these roller cutters break loose is significantly coarser than with rotary drill bits, which results in significantly less wear and costs per deforested mass unit.

Borekroner med rulleskjær kan ikke benyttes sammen med en tradisjonell borestreng fordi det er begrenset hvor stor trykkraft som kan overføres gjennom en tynn og lang borestreng. Drill bits with roller bits cannot be used together with a traditional drill string because there is a limit to the amount of pressure that can be transmitted through a thin and long drill string.

Store tunnelboremaskiner med diameter på 5-6 meter anvender rulleskjær for å bryte løst fjell. Maskinene spennes fast mot borehullsveggen for å kunne gi nok matekraft på rulleskjærene. Disse store maskinene gir muligheter for adkomst til kontroll og vedlikehold av utstyret inne i selve borehullet. Large tunnel boring machines with a diameter of 5-6 meters use roller cutters to break loose rock. The machines are clamped against the borehole wall to be able to provide enough feed force on the roller cutters. These large machines provide opportunities for access to control and maintenance of the equipment inside the borehole itself.

Det er i dag et stigende behov for a kunne bore hull med forholdsvis liten diameter, ca.l m, til bruk ved utbygging av for eksempel småkraftverk. Today, there is a growing need to be able to drill holes with a relatively small diameter, approx. 1 m, for use in the development of, for example, small power plants.

For å kunne realisere småkraftverk er det helt avgjørende at prisen pr. meter borehull er lav. Tradisjonelle boremetoder vil i de fleste tilfeller koste så mye at prosjektene blir ulønnsomme. In order to be able to realize small power plants, it is absolutely essential that the price per meter borehole is low. Traditional drilling methods will in most cases cost so much that the projects become unprofitable.

For småkraftverk er borehullsdiameteren forholdsvis liten og det blir derfor nødvendig a fjernstyre boremaskinen og man må lett kunne kjøre den ut og inn for skifte av slitedeler og å foreta service. For small power plants, the borehole diameter is relatively small and it is therefore necessary to remotely control the drilling machine and it must be easy to drive it in and out to change wearing parts and carry out service.

I forhold til kjente teknikker er hensikten med den forelig-gende oppfinnelse å frembringe en boremaskinløsning som be-nytter teknikken med rulleskjær til boring av hull med liten diameter og samtidig slik at maskinen lett kan kjøres ut og inn i borehullet for skifte av slitedeler og service. In relation to known techniques, the purpose of the present invention is to produce a drilling machine solution that uses the technique of roller cutters for drilling holes with a small diameter and at the same time so that the machine can be easily driven out and into the drill hole for changing wearing parts and servicing .

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at fremdriftsan-ordningen for boremaskinen utstyres med en kombinasjon av belter og spennmekanismer med labber som festes mot borehullsveggen og derved hvor disse kan gi tilstrekkelig matekraft på rulleskjærene. This is achieved according to the invention by equipping the propulsion device for the drilling machine with a combination of belts and clamping mechanisms with lugs that are attached to the borehole wall and thereby where these can provide sufficient feeding force on the roller cutters.

Beltene benyttes til å holde boremaskinen i posisjon når spennmekanismen skifter tak, og til å kjøre ut og inn boremaskinen for skifte av slitedeler. The belts are used to hold the drilling machine in position when the clamping mechanism changes roof, and to drive the drilling machine in and out for changing wear parts.

Boremaskinen utstyres med egen fremdriftsmotor og rotasjonsmotor for rotasjon av borekronen. The drilling machine is equipped with its own propulsion motor and rotation motor for rotation of the drill bit.

Krafttilførselen skjer gjennom en kabel som integreres med en vannslange for spyling samt styrekabler for overvåking og retningskontroll. Power is supplied through a cable that is integrated with a water hose for flushing as well as control cables for monitoring and direction control.

Retningskontroll foretas ved at spennlabbene kan settes i posisjoner som skråstiller boremaskinaksen i forhold til borehullets akse. Directional control is carried out by setting the clamping pawls in positions which tilt the axis of the drilling machine in relation to the axis of the borehole.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere i tilknytning til beskrivelse av et utførelseseksempel og med henvisning til tegninger, hvor: Fig. 1 viser boremaskin med tilhørende hjelpe- og kontrol-lutstyr; Fig. 2 viser boremaskinen med fremmatingsinnretninger og borekrone; The invention will now be explained in more detail in connection with the description of an embodiment and with reference to drawings, where: Fig. 1 shows a drilling machine with associated auxiliary and control equipment; Fig. 2 shows the drilling machine with feed devices and drill bit;

Fig. 3 viser belter for fremdrift av boremaskinen; og Fig. 3 shows belts for driving the drilling machine; and

Fig. 4 viser borekrone med rulleskjær. Fig. 4 shows a drill bit with roller cutter.

Boremaskinen omfatter en sylindrisk strengdel 1 hvortil er The drilling machine comprises a cylindrical string part 1 to which is

anordnet belter 2 i maskinens lengderetning og hvor beltene 2 er anbrakt med 120 graders innbyrdes vinkel 22 i forhold til hverandre. Beltene løper over venderuller 16 som drives av en rotasjonsmotor av kjent utførelse. arranged belts 2 in the longitudinal direction of the machine and where the belts 2 are placed with a mutual angle 22 of 120 degrees in relation to each other. The belts run over turning rollers 16 which are driven by a rotary motor of known design.

Støtte- og styrerullene 17 benyttes til å presse beltene 2 som er forsynt med fortanninger 18 mot borehullsveggen. Beltene 2 sentrerer boremaskinen i borehullet og sørger for at minimum aksialkraft til borekrona opprettholdes. The support and guide rollers 17 are used to press the belts 2, which are provided with serrations 18, against the borehole wall. The belts 2 center the drilling machine in the borehole and ensure that the minimum axial force to the drill bit is maintained.

Til maskinens sylindriske strengdel 1 er det anordnet en teleskopisk sylindrisk bakre del 8 som går i inngrep mot en sylinder 9 slik at bakre del kan gis aksial forskyvning ved hjelp av hydraulisk trykk. Til bakre sylindrisk del 8 med et sluttstykke 7 er det anordnet tre radielt virkende sylindre 6 påmontert gripeanordninger 5. A telescopic cylindrical rear part 8 is arranged for the machine's cylindrical string part 1 which engages with a cylinder 9 so that the rear part can be axially displaced by means of hydraulic pressure. To the rear cylindrical part 8 with an end piece 7, there are three radially acting cylinders 6 fitted with gripping devices 5.

Når gripeanordningene 5 presses mot borehullsveggen oppnås tilstrekkelig friksjon til at sylinderdelen 8 kan påføre borekrona 4 tilstrekkelig aksial kraft mot fjellformasjonen 12. When the gripping devices 5 are pressed against the borehole wall, sufficient friction is achieved so that the cylinder part 8 can apply sufficient axial force to the drill bit 4 against the rock formation 12.

Borekrona 4 roteres av en motor 3 bygget inn i fremre del av maskinens sylindriske strengdel 1. The drill bit 4 is rotated by a motor 3 built into the front part of the machine's cylindrical string part 1.

Borekrona 4 er forsynt med rulleskjær 20 festet med braketter 21. Rulleskjærene 20 er anordnet radielt ut fra rotasjonssen-teret og blir presset mot fjellformasjonen med kraft som er tilstrekkelig til at fjellet sprekker opp i små flak mellom rulleskjærene 20. The drill bit 4 is provided with roller cutters 20 attached with brackets 21. The roller cutters 20 are arranged radially from the center of rotation and are pressed against the rock formation with a force sufficient for the rock to crack into small flakes between the roller cutters 20.

Når boremaskinen skal trekkes ut av borehullet for skifte av slitedeler og service, trekkes gripeanordningene 5 inn og beltene 2 settes i rotasjon slik at maskinen oppnår forholdsvis stor hastighet. When the drilling machine is to be pulled out of the borehole for replacement of wearing parts and service, the gripping devices 5 are retracted and the belts 2 are set in rotation so that the machine achieves a relatively high speed.

Boremaskinen tilføres effekt og fjernstyres gjennom en kabel-forbindelse 14 som kveiles opp på en trommel 13. Kontroll av boremaskinens funksjoner skjer fra en kontrollpult 11 med kontrollpanel 10. The drilling machine is supplied with power and remotely controlled through a cable connection 14 which is coiled up on a drum 13. Control of the drilling machine's functions takes place from a control desk 11 with a control panel 10.

Effekt til drift av anlegget kan komme fra en dieselelektrisk kraftenhet 15. Power to operate the plant can come from a diesel-electric power unit 15.

Claims

1. Rock drilling machine for drilling in a rock formation (12) where the rock drilling machine comprises a drill bit (4) with roller bit (20) and a feed device for the drill bit (4) in the form of at least one hydraulic cylinder (9), and where the hydraulic cylinder (9) is connected the drill bit (4) rotates ion storage and at least one gripping device (5), the gripping device (5) being designed to grip the rock formation (12) in a gripping manner, characterized in that the rock drilling machine is provided with a wheel-driven displacement device (2, 16 , 17) which is designed to be used for rapid displacement in the rock formation (12) .

2. Rock drilling machine according to claim 1, characterized in that the wheel-driven displacement device (2, 16, 17) comprises belts (2).

3. Rock drilling machine according to claim 1, characterized in that the rock drilling machine is provided with at least two wheel-driven displacement devices (2, 16, 17) and where the wheel-driven displacement devices (2, 16, 17) are arranged to be able to be tensioned against the rock formation (12) .