NO325260B1 - Fremgangsmate og anordning for styring av slagboring basert pa spenningsnivaet bestemt ut fra den malte tilforselsraten - Google Patents

Fremgangsmate og anordning for styring av slagboring basert pa spenningsnivaet bestemt ut fra den malte tilforselsraten Download PDF

Info

Publication number
NO325260B1
NO325260B1 NO20041970A NO20041970A NO325260B1 NO 325260 B1 NO325260 B1 NO 325260B1 NO 20041970 A NO20041970 A NO 20041970A NO 20041970 A NO20041970 A NO 20041970A NO 325260 B1 NO325260 B1 NO 325260B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
impact
rock
tool
drilling
npr
Prior art date
Application number
NO20041970A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20041970L (no
Inventor
Markku Keskiniva
Original Assignee
Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Mining & Constr Oy filed Critical Sandvik Mining & Constr Oy
Publication of NO20041970L publication Critical patent/NO20041970L/no
Publication of NO325260B1 publication Critical patent/NO325260B1/no

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions

Landscapes

  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte i forbindelse med en fjellboreanordning, hvilken fjellboreanordning innbefatter en fjellboremaskin tilveiebragt med en slaginnretning, en tilførsels-innretning og et verktøy, der verktøyenden innbefatter et bor for å bryte fjell, og der verktøyet er anordnet for å overføre anslagsenergi generert av slaginnretningen som en trykkspenningsbølge til boret, og der tilførselsinnretningen er anordnet for å skyve verktøyet og boret mot fjellet som skal bores, hvorved, ved boring, minst en del av trykkspenningsbølgen generert av slaginnretningen til verktøyet reflekteres fra fjellet som skal bores og tilbake til verktøyet som trekkspenning, idet fremgangsmåten innbefatter å bestemme boreinntrengningsraten (NPR).
Oppfinnelsen vedrører videre et arrangement i forbindelse med en fjellboreanordning, hvilken fjellboreanordning innbefatter en fjellboremaskin tilveiebragt med en slaginnretning, en tilførselsinnretning og et verktøy, der verktøyenden innbefatter et bor for å bryte fjell, og der verktøyet er anordnet for å overføre slagsenergi generert av slaginnretningen som en trykkspenningsbølge til boret, og der tilførselsinnretningen er anordnet for å skyve verktøyet og boret mot fjellet som skal bores, hvor, ved boring, minst en del av trykkspenningsbølgen generert av slaginnretningen til verktøyet reflekteres fra fjellet som skal bores og tilbake til verktøyet som trekksepnning idet arrangementet innbefatter et målingsmiddel for å bestemme boreinntrengningsraten
(NPR).
Fjellboremaskiner blir benyttet for boring og uthuling av fjell, for eksempel i underjordiske gruver, dagbrudd og på byggeplasser på land. Kjente fjellbore- og uthulingsfremgangsmåter inkluderer kuttings-, knusnings- og slagmetoder. Slagmetoder er vanligvis brukt i forbindelse med harde fjelltyper. I slagmetoden både roterer og slår verktøyet til slagboremaskinen. Fjell brytes imidlertid hovedsakelig på grunn av virkningen av et anslag. Hovedfunksjonen med rotasjonen er å sikre at innsatsene (buttons) eller andre arbeidende deler i borekronen eller hodet i den ytre enden av verktøyet alltid treffer et nytt punkt i fjellet. Fjellboremaskinen innbefatter generelt en hydraulisk operert slaginnretning hvis slagstempel tilveiebringer verktøyet med de nødvendige trykkspenningsbølger, og en roterende motor som er adskilt fra slaginnretningen. I slagfremgangsmåten krever effektiv bryting av fjellet at borekronen er mot fjelloverflaten i anslagsøyeblikket. Anslagsenergien til slaginnretningsslaget produserer en trykkspenningsbølge i verktøyet, som blir overført fra verktøyet til borekronen anordnet i verktøyenden, og derfra videre til fjellet. Generelt reflekteres ved alle boreforhold en del av trykkspenningsbølgen tilbake til vertkøyet som trekkspenning. Dersom fjellet er mykt og fjell/borekronekontakten er dårlig, er trekkspenningen høy i bølgen som reflekteres fra fjellet. Dersom boringen blir fortsatt i mykt fjell med for stor anslagsenergi fører det generelt til slitte gjengeforbindelser mellom borestengene og/eller for tidlig utmattingssvikt for boreverktøyet.
Generelt er fremgangsmåten som for tiden benyttes for boringsstyring, en såkalt tilførsels-anslags-oppfølgings-styringsmetode, ikke i stand til å forhindre boring i mykt fjell med for stor anslagsenergi. I tilførsels-anslags-oppfølgings-styirngsmetoden blir anslagstrykket styrt på grunnlag av tilførselen til boremaskinen. Den gjensidige avhengigheten mellom anslagstrykket og tilførselstrykket ved fjellboring er beskrevet i US patent nr 5.778.990, for eksempel. Når mykt fjell blir boret, forblir tilførselstrykket på den innstilte verdien. Bare dersom ratesgrensen innstilt for tilførselen til boremaskinen blir overskredet, faller tilførselstrykket og anslagstrykket sammen med dette. I for eksempel en situasjon hvor tilførsels-anslags-oppfølgings-styringsmetoden blir benyttet for boring fra hardt til mykt fjell, stiger imidlertid inntrengningsraten ved boringen. I praksis er det umulig å innstille ratesgrensen for tilførselen til å være tilstrekkelig nøyaktig for inntrengningsratesverdien for ulike fjelltyper, for at ratesgrensen til tilførsels-anslags-oppfølgings-styringen begrenser tilførselstrykket på en ønsket måte. Fordi inntrengningsraten ved boringen således forblir under ratesstyringsgrensen innstilt for tilførselen forblir trykket og følgelig anslagstrykket på det opprinnelige nivået, som fører til høy trekkspenning i verktøyet. Generelt sagt er ratesgrensen konstant, og den er satt så høy at den ikke vil detektere en endring i fjelltypen, men bare boring inn i et hulrom.
Av ytterligere kjent teknikk beskriver US-publikasjon 4,271,366 (Dl) en fremgangsmåte og et arrangement for justering av en fjellboreanordning. Verktøyet til anordningen er anordnet for å overføre anslagsenergien generert av slaginnretningen til fjellboreanordningen som en trykkspenningsbølge til verktøyet. En del av trykkspenningsbølgen overført til verktøyet reflekteres fra det borede fjellet og tilbake til verktøyet som en spenningsbølge. På grunnlag av denne spenningsbølgen blir operasjon av fjellboreanordningen justert, for eksempel ved hjelp av dempingsraten eller spekteret til den målte spenningsbølgen eller formen til spenningsbølgen og/eller energien matet av de ulike deler derav.
Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny løsning for å justere anslagsenergien for en boremaskin.
Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved å bestemme nivået for trekkspenningen som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet på grunnlag av den gjensidige avhengigheten mellom boreinntrengningsraten (NPR) og nivået for trekkspenningen, og ved å justere anslagsenergi for slaginnretningen på grunnlag av nivået for trekkspenning som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet.
Arrangementet i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en styringsenhet er anordnet for å bestemme nivået for trekkspenning som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet på grunnlag av den gjensidige avhengigheten mellom inntrengningsraten (NPR), ved boringen og nivået for trekkspenning, og at anslagsenergien til slaginnretningen er anordnet for å bli justert på grunnlag av nivået for trekkspenning som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet.
Den grunnleggende ideen ved oppfinnelsen er at i en fjellboreanordning innbefattende en fjellboremaskin tilveiebragt med en slaginnretning, en tilførselsinnretning og et verktøy, er verktøyenden innbefattet en borekrone for bryting av fjell, og der verktøyet er anordnet for å overføre anslagsenergi generert av slaginnretningen som en trykkspenningsbølge til borekronen, og der tilførselsinnretningen er anordnet for å skyve verktøyet og borekronen mot fjellet som skal bores, hvorved, ved boring, minst en del av trykkspenningsbølgen generert av slaginnretningen til verktøyet reflekteres fra fjellet som skal bores og tilbake til verktøyet som trekkspenning, blir anslagsenergi fra slaginnretningen justert på grunnlag av trekkspenningsnivået som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet. I henhold til en første utførelsesform av oppfinnelsen blir strekkspennningsnivået som reflekteres fra fjellet og til verktøyet bestemt på grunnlag av den gjensidige avhengigheten mellom boreinntrengningsraten og trekkspenningsnivået. I henhold til en andre utførelsesform av oppfinnelsen blir den gjensidige avhengigheten mellom boreinntrengningsraten og trekkspenningsnivået benyttet ved å innstille et anslagstrykk som skal benyttes i slaginnretningen, innstille det høyest tillatte trekkspenningsnivået som verktøyet til fjellboremaskinen blir utsatt for, og bestemme den høyest tillatte inntrengningsraten for boring på grunnlag av det benyttede anslagstrykket og det høyest tillatte trekkspenningsnivået, og bestemme den virkelige inntrengningsraten ved boring, og sammenligne den faktiske inntrengningsraten ved boring med den høyest tillatte inntrengningsraten, og dersom den virkelige inntrengningsraten overskrider den høyest tillatte inntrengingsraten blir operasjonen av fjellboremaskinen justert slik at anslagsenergien til slaginnretningen reduseres til et nivå hvor den virkelige inntrengningsraten er på det meste lik den høyest tillatte inntrengingsraten ved boring, hvorved trekkspenningsnivået som verktøyet til fjellboremaskinen er utsatt for, forblir under det innstilte, høyest tillatte trekkspenningsnivået.
Oppfinnelsen har en fordel i at det er mulig å påvirke belastningen til boreverktøyet direkte på en enkel måte og således påvirke levetiden til verktøyet, og at det er mulig å justere anslagsenergien nøyaktig for å passe til ulike fjelltyper. Implementering av løsningen krever bare måling av boreinntrengningsraten, og ingen andre målinger er nødvendigvis påkrevd. Styrbarheten ved boringen forbedres vesentlig fordi tilførsels-anslags-oppfølgings-styringsmetoden ikke reagerer i det hele tatt dersom det ikke er noen endring i tilførselstrykket. Videre tilveiebringer løsningen informasjon om hardheten til fjellet i det øyeblikket med en gitt nøyaktighet.
I det følgende vil det foreliggende dokumentet også benytte en annen parameter, inntrengningsmotstand for fjell, i tillegg til fjellhardhet. Ifølge definisjonen beskriver inntrengingsmotstanden for fjell forholdet mellom en borekrone- eller borinntrengning og kraften som motstår denne, som hovedsakelig avhenger av hardheten til fjellet og geometrien til borekronen eller boret. Inntrengningsmotstanden vedrører således gitte egenskaper for borekronen eller boret og hardheten til fjellet.
I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med de vedlagte tegninger, der: Fig. 1 er et skjematisk sideriss av en fjellboreanordning som løsningen i henhold til
oppfinnelsen er anvendt på;
fig. 2 viser skjematisk trekkspenning produsert av et fjellboremaskinenhetsslag med
ulik inntrengningsmotstand for fjell;
fig. 3 viser skjematisk inntrengning av en borinnsats (bit button) produsert av et fjellboremaskinenhetsslag eller -enhetsanslag med ulik inntrengningsmotstand i
fjell;
fig. 4 viser skjematisk den gjensidige avhengigheten mellom anslagshastigheten og
anslagstrykket for en slaginnretning i en fjellboremaskin;
fig. 5 viser skjematisk den gjensidige avhengigheten mellom anslagsfrekvensen og
anslagstrykket for en slaginnretning i en fjellboremaskin; og
fig. 6 viser skjematisk de høyest tillatte inntrengningsrater for et boreverktøy ved ulike trekkspenningsnivåer.
Figur 1 viser et skjematisk og svært forenklet sideriss av en fjellboreanordning 1 hvor løsningen i henhold til oppfinnelsen er benyttet. Fjellboreanordningen 1 i henhold til fig. 1 innbefatter en utligger 2 i enden av hvilken det er en tilførselsbom 3 som
innbefatter en fjellboremaskin 6 inkludert en slaginnretning 4 og en rotasjonsinnretning 5. Rotasjonsinnretningen 5 overfører til et verktøy 7 en kontinuerlig rotasjonskraft med hvis virkning et bor 8 tilkoblet verktøyet 7 endrer sin posisjon etter et anslag og hvor et etterfølgende anslag treffer et nytt punkt i fjellet. Konvensjonelt innbefatter slaginnretningen 4 et slagstempel som beveges ved hjelp av et trykkmedium, hvilket slagstempel treffer den bakre enden av verktøyet 7 eller et skaft anordnet mellom verktøyet 7 og slaginnretningen 4. Naturligvis kan konstruksjonen til slaginnretningen 4 også være av en annen type. For eksempel er det mulig å produsere anslagspulsen med midler basert på elektromagnetisme. Slaginnretninger basert på en egenskap av denne typen blir også betraktet som slaginnretninger heri. Den bakre enden av verktøyet 7 er tilkoblet fjellboremaskinen 6, og den ytre enden eller enden av verktøyet 7 innbefatter et fast eller løsbart bor 8 for å bryte fjell. Under boring blir boret 8 skjøvet mot fjellet med en tilførselsinnretning 9. Tilførselsinnretningen 9 er anordnet i tilførselsbommen 3, og fjellboremaskinen 6 er anordnet bevegelig i forbindelse med denne. Typisk er boret 8 en såkalt borekrone med borinnsatser 8a, men andre borkonstruksjoner er også mulig. Når dype hull blir boret, det vil si i såkalt forlengelsesstangboring, er borestenger 10a til 10c, hvis antall avhenger av dybden av hullet som skal bores og som utgjør verktøyet 7, anordnet mellom boret 8 og boremaskinen 6.
I figur 1 er fjellboreanordningen 1 vist vesentlig mindre enn den er i virkeligheten sammenlignet med konstruksjonen til fjellboremaskinen 6. Av tydelighetshensyn innbefatter fjellboreanordningen 1 i fig. 1 bare en utligger 2, tilførselsbom 3, fjellboremaskin 6 og tilførselsinnretning 9, men det er innlysende at fjellboreanordningen typisk er tilveiebragt med et flertall utliggere 2, og en tilførsels-bom 3 tilveiebragt med en fjellboremaskin 6 og en tilførselsinnretning 9 er anordnet i enden av hver utligger 2. Videre er det innlysende at fjellboremaskinen 6 generelt også innbefatter en spyleinnretning for å forhindre at boret 8 blokkeres, men av tydelighetshensyn er spyleinnretningen utelatt i fig. 1.
Anslagsenergien produsert av slaginnretningen 4 blir overført som en trykkspenningsbølge gjennom borestengene 10a til 10c mot boret 8 i enden av den ytterste borestangen 10c. Når trykkspenningsbølgen når boret 8 treffer boret 8 og boreinnsatsene 8a i dette med materialet som skal bores, og forårsaker intens trykkspenning ved hjelp av hvilken det blir dannet brudd i fjellet som skal bores. Dersom anslagsenergien til slaginnretningen 4 er for stor sammenlignet med fjellhardheten oppstår det problemet at trekkspenningsnivået i boreverktøyet blir unødvendig høyt. Dersom boring blir fortsatt i mykt fjell med for stor anslagsenergi fører det generelt til utslitte gjengeforbindelser mellom borestengene 10a til 10c og/ eller for tidlig utmatningssvikt for boreverktøyet.
Løsningen i henhold til oppfinnelsen for justering av anslagsenergien er basert på det faktum at det er mulig å beregnet for hver boremaskin/verktøy/bor-kombinasjon et spenningsnivå forårsaket i verktøyet 7 ved hjelp av et enhetsanslag med ulike inntrengningsmotstander i fjell. Enhetsanslaget er et anslag hvis hastighet v,- er 1 m/s. Figur 2 viser skjematisk enhetstrekkspenningen oV forårsaket av enhetsanslaget med ulike inntrengningsmotstander Ki i fjell, der inntrengningsmotstanden varierer mellom ki = 10 kN - 1000 kN/mm. For en bortype er inntrengningsmotstanden i fjell for mykt fjell Ki = 10 kN/mm, og tilsvarende for en bortype er inntrengningsmotstanden i fjell
for hardt fjell Ki = 1000 kN/mm. Horisontalaksen i fig. 2 fremviser inntrengningsmotstanden i fjell Ki og vertikalaksen fremviser den reflekterte enhetstrekkspenningen av\
Et anslag ved hastigheten Vi gir verktøyet et trekkspenningsnivå lik
hvorGy<1>er trekkspenningen tilsvarende enhetsanslaget med en gitt inntrengningsmotstand i fjell Ki, som vist i fig. 2. Et anslag med hastighet Vi = 9,5 m/sek i fjell, hvis inntrengningsmotstand er Ki = 300 kN/mm, gir således verktøyet en verktøytrekk-spenning lik av = 9,5 * 12 = 114 MPa i henhold til formelen (1). Tilsvarende får det samme anslaget borinnsatsene 8a borkronen 8 til å trenge inn som følger:
hvor u,,<1>er inntrengningen for borinnsatsen 8a, tilsvarende enhetsanslaget, med en gitt inntrengningsmotstand Ki, som skjematisk vist i fig. 3. For eksempel gir et anslag med en hastighet v; = 9,5 m/sek i materie hvis inntrengningsmotstand er Ki = 300 kN/mm en innsatsinntrengning u„ = 9,5 * 0,125 = 1,19 mm.
Nettoinntrengningshastigheten NPR ved boring kan bli estimert ved hjelp av formelen hvor f er anslagsfrekvens, a og p er konstanter som representerer forholdet mellom inntrengningen av borekroneinnsatsene og hele borekronen. Konstantene a og P avhenger av diameteren til hullet som skal bores og borekronegeometrien, og de kan bli definert med en tilstrekkelig nøyaktighet på grunnlag av diameteren til den ytterste innsatsen i borekronen, diameteren til borekronen og antallet ytterste innsatser. Videre er det mulig å bestemme karakteristiske kurver for hver boremaskin, hvilke kurver beskriver hvordan anslagshastighetenVjog anslagsfrekvensen f avhenger av anslagstrykket. Under boringen kan anslagsfrekvensen f bli målt for eksempel fra trykkmediumpulsering for boremaskinen. Fig. 4 viser skjematisk den gjensidige avhengigheten mellom slaginnretningsanslagshastighetenVjog anslagstrykket, på horisontalaksen er anslagstrykket gitt i bar, og på vertikalaksen er anslagshastigheten for slagstempelet til slaginnretningen 4 gitt i m/sek. Fig. 5 viser i sin tur skjematisk den gjensidige avhengigheten mellom anslagsrfekvensen fog anslagstrykket, på horisontalaksen er anslagstrykket gitt i bar, og på vertikalaksen er anslagsrfekvensen til slagstempelet til slaginnretningen 4 gitt i hertz.
En justeringskurve påkrevd for anslagsenergijustering oppnås på følgende måte:
1. innstil det høyest tillatte trekkspenningsnivået av<max>.
2. bestem anslagshastigheten v,- og anslagsrfekvensen f tilsvarende hvert anslagstrykk. 3. ut fra anslagshastigheten vy, oppnådd i punkt 2, søk, ved hjelp av formelen (1) og kurven i fig. 2, etter den lavest tillatte inntrengningsmotstandsverdien kj<mm>som tillater trekkspenninger å forbli under den høyest tillatte verdi av<max>. 4. den høyest tillatte innsatsinntrengningsverdien u„ max som tilsvarer den lavest tillatte fjellinntrengningsmotstandsverdi kj""" blir oppnådd ved hjelp av formelen
(2) og ved hjelp av kurven i fig. 3.
5. den høyest tillatte inntrengningsraten NPR" 10* blir oppnådd fra formelen (3) når konstantene a og p, anslagsfrekvensen/og den høyest tillatte innsatsinntrengningsverdien u„ max er kjent. På den måten er det mulig for de innstilte trekkspenningsnivåer å bestemme inntrengningsratekurvene som beskriver den høyest tillatte inntrengningsraten NPR<max>som en funksjon av anslagstrykket. 6. dersom den høyest tillatte inntrengningsraten NPR<max>blir overskredet under boringen blir det høyest tillate trekkspenningsnivået avmax også overskredet. Derfor bør anslagstrykket bli redusert for å redusere trekkspenningene.
Dersom en boremaskin blir benyttet hvor slaglengden til slaginnretningens 4 slagstempel kan bli endret, kan anslagshastigheten v,- bli redusert for eksempel ved å justere slaglengden, hvorved anslagsfrekvensen/øker tilsvarende. Anslagskraften forblir da konstant, men anslagsenergien reduseres til det tillatte nivået. Justerings-kurvene blir da litt forskjellige fordi en endring i anslagsfrekvensen/må tas i betraktning.
Eksempel
Figur 6 viser skjematisk, med kontinuerlige linjer, de høyest tillatte inntrengningsrater NPR<max>i et boreverktøy ved ulike trekkspenningsnivåer av. De stiplede linjene er hjelpelinjer som beskriver inntrengningsmotstanden Kj i fjellet som skal bores, som hjelper til i oppfatningen av inntrengningsratene NPR med ulike inntrengningsmotstander Kj i fjellet som skal bores og ulike anslagstrykk. Initielt finner boringen sted i et operasjonspunkt A, hvor anslagstrykket er 220 bar og inntrengningsmotstanden i fjellet ca 300 kN/mm. Det høyest tillatte trekkspenningsnivået øv<max>innstilt av boremaskinoperatøren er 140 MPa. Boreinntrengningsraten i operasjonspunktet A er 3,1 rn/min, slik at inntrengningsraten er mindre enn den høyest tillatte inntrengningsraten NPR""" = 3,5 m/min tilsvarende nevnte anslagstrykk. Ettersom boringen skrider frem, blir fjellet plutselig mykere, til
inntrengningsmotstandsverdien Kj = 200 kN/mm, som henviser til operasjonspunktet B i fig. 6, hvor inntrengningsraten er 3,9 m/min, det vil si at inntrengningsraten er høyere enn det som er tillatt for nevnte anslagstrykk. Justeringsløsningen responderer på dette ved å redusere anslagstrykket inntil operasjonspunktet C blir oppnådd, hvor anslagstrykket er 175 bar og inntrengningsraten er 3,3 m/min, som er den høyeste tillatte inntrengningsraten for nevnte anslagstrykk ved nevnte hardhet for materien som skal bores.
Løsningen i henhold til oppfinnelsen tillater at det er mulig å påvirke belastningen til boreverktøyet direkte på en enkel måte, og således å påvirke levetiden for verktøyet. Det er mulig å justere anslagsenergien nøyaktig til å passe ulike fjelltyper. Implementering av løsningen krever bare måling av boreinntrengningsraten, og ingen andre målinger er nødvendigvis påkrevd. Løsningen forbedrer styrbarheten ved boringen vesentlig fordi tilførsels-anslags-oppfølgingsstyirngsmetoden ikke reagerer i det hele tatt dersom det ikke er noen endring i tilførselstrykket. Videre tilveiebringer løsningen informasjon om hardheten til fjellet som skal bores i det øyeblikket med en gitt nøyaktighet. Videre, dersom boremaskinen er tilveiebragt med justerbar slaglengde, er det mulig å justere anslagsfrekvensen og anslagsraten, i stedet for anslagstrykket, til å passe for fjellhardheten slik at anslagsenergien reduseres men at anslagskraften forblir tilnærmelsesvis konstant.
Inntrengningsraten NPR for boremaskinen blir målt på grunnlag av målingen utført av et målingsmiddel 11 anordnet i forbindelse med boremaskinen 6. Målingsmiddelet 11 kan direkte måle fremføringshastigheten for boremaskinen 6 på tilførselsbommen 3, eller det kan måle bevegelsen til boremaskinen 6 på tilførselsbommen 3, hvorved inntrengningsraten ved boring kan bli bestemt på grunnlag av bevegelsen som har blitt gjort og tiden som har blitt brukt. Målingssignalet til målingsmiddelet 11 blir overført til en styringsenhet 12, som fordelaktig er en mikroprosessor- eller signalprosessor-basert databehandlings- og styringsinnretning, som bestemmer et styringssignal 14 som skal påføres en pumpe 13 på grunnlag av målingssignalet tilveiebragt av målingsmiddelet 11 og standardverdier innstilt av operatøren. Standardverdiene innstilt av operatøren inkluderer anslagstrykket HP til slaginnretningen 4 ved start av boringen og den høyest tillatte trekkspenningsnivået av<max>under boringen. På grunnlag av disse to initielle verdiene bestemmer styringsenheten 12, på den ovennevnte måten, den høyest tillatte inntrengningsraten NPR<max>, som inntrengningsraten målt av målingsmiddelet 11 blir sammenlignet med. Dersom den målte inntrengningsraten overskrider den høyest tillatte inntrengningsraten NPR<max>blir anslagstrykket til slaginnretningen 4 redusert. Pumpen 13 pumper trykkfluid igjennom en trykkanal 15 i retning av pilen A inn i slaginnretningen 4 for å frembringe et slag med slagstempelet. Under reversslaget for slagstempelet strømmer trykkfluidet gjennom en returkanal 16 inn i en beholder 17 i retning av pilen B. Av tydelighetshensyn er konstruksjonen til slaginnretningen bare skjematisk vist i fig. 1, og for eksempel har en eller flere styringsventiler som blir benyttet for styring av slaginnretningen på en måte som er kjent i seg selv blitt utelatt i fig. 1.
Tegningene og den tilknyttede beskrivelse har bare til hensikt å illustrere den inventive ide. Detaljene ved oppfinnelsen kan variere innenfor omfanget av kravene. I stedet for å være hydraulisk operert, kan således boremaskinen også være en pneumatisk eller elektrisk operert boremaskin.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte i forbindelse med en fjellboreanordning, hvilken fjellboreanordning (1) innbefatter en fjellboremaskin (6) tilveiebragt med en slaginnretning (4), en tilførsels-innretning (9) og et verktøy (7), der verktøy-(7)-enden innbefatter et bor (8) for å bryte fjell, og der verktøyet (7) er anordnet for å overføre anslagsenergi generert av slaginnretningen (4) som en trykkspenningsbølge til boret (8), og der tilførselsinnretningen (9) er anordnet for å skyve verktøyet (7) og boret (8) mot fjellet som skal bores, hvorved, ved boring, minst en del av trykkspenningsbølgen generert av slaginnretningen (4) til verktøyet (7) reflekteres fra fjellet som skal bores og tilbake til verktøyet (7) som trekkspenning, idet fremgangsmåten innbefatter å bestemme boreinntrengningsraten (NPR),karakterisert vedå bestemme nivået for trekkspenningen (av) som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet (7) på grunnlag av den gjensidige avhengigheten mellom boreinntrengningsraten (NPR) og nivået for trekkspenningen (ov), og ved å justere anslagsenergi for slaginnretningen (4) på grunnlag av nivået for trekkspenning (av) som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet (7).
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert veda: innstille et anslagstrykk som skal benyttes i slaginnretningen (4), innstille det høyest tillatte trekkspenningsnivået (ov<max>), som verktøyet (7) til fjellboremaskinen (6) er utsatt for, bestemme den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>) ved boring på grunnlag av det benyttede anslagstrykket og det høyest tillatte trekkspenningsnivået (avmax), bestemme den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring, sammenligne den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring med den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>), og dersom den virkelige inntrengningsraten (NPR) overskrider den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>) blir operasjonen av fjellboremaskinen (6) justert slik at anslagsenergien for slaginnretningen (4) reduseres til et nivå hvor den virkelige inntrengningsraten (NPR) er på det meste lik den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>) ved boring, hvorved trekkspenningsnivået som verktøyet (7) til fjellboremaskinen (6) er utsatt for forblir under det innstilte høyest tillatte trekkspenningsnivået (av<max>).
3. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 eller 2,karakterisert vedå bestemme den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring ved å måle fremføringsraten for fjellboremaskinen (6) på . tilførselsbommen (3).
4. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedå justere anslagsenergien for slaginnretningen (4) ved å endre anslagstrykket for slaginnretningen (4).
5. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 3,karakterisert vedat slaglengden til slaginnretningens (4) slagstempel er justerbar og at anslagsenergien til slaginnretningen (4) blir justert ved å endre slaglengden til slaginnretningens (4) slagstempel.
6. Arrangement i forbindelse med en fjellboreanordning, hvilken fjellboreanordning (1) innbefatter en fjellboremaskin (6) tilveiebragt med en slaginnretning (4), en tilførselsinnretning (9) og et verktøy (7), der verktøy-(7)-enden innbefatter et bor (8) for å bryte fjell, og der verktøyet (7) er anordnet for å overføre slagenergi generert av slaginnretningen (4) som en trykkspenningsbølge til boret (8), og der tilførselsinnretningen (9) er anordnet for å skyve verktøyet (7) og boret (8) mot fjellet som skal bores, hvor, ved boring, minst en del av trykkspenningsbølgen generert av slaginnretningen (4) til verktøyet (7) reflekteres fra fjellet som skal bores og tilbake til verktøyet (7) som trekkspenning, idet arrangementet innbefatter et målingsmiddel (11) for å bestemme boreinntrengningsraten (NPR) er,karakterisert vedat en styringsenhet (12) er anordnet for å bestemme nivået for trekkspenning (av) som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet (7) på grunnlag av den gjensidige avhengigheten mellom inntrengningsraten (NPR), ved boringen og nivået for trekkspenning (av), og at anslagsenergien til slaginnretningen (4) er anordnet for å bli justert på grunnlag av nivået for trekkspenning (av) som reflekteres fra fjellet som skal bores og til verktøyet (7).
7. Arrangement i henhold til krav 6,karakterisert vedat styringsenheten (12) innbefatter midler for å: innstille et anslagstrykk som skal benyttes i slaginnretningen (4), innstille det høyest tillatte trekkspenningsnivået (ov<1>™"), som verktøyet (7) til fjellboremaskinen (6) er utsatt for, bestemme den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR1™") ved boring på grunnlag av det benyttede anslagstrykket og det høyest tillatte trekkspenningsnivået (av<max>), bestemme den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring, sammenligne den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring med den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>), og dersom den virkelige inntrengningsraten (NPR) overskrider den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>), blir operasjonen av fjellboremaskinen (6) justert slik at anslagsenergien for slaginnretningen (4) reduseres til et nivå hvor den virkelige inntrengningsraten (NPR) er på det meste lik den høyest tillatte inntrengningsraten (NPR<max>) ved boring, hvorved trekkspenningsnivået som verktøyet (7) til fjellboremaskinen (6) er utsatt for forblir under det innstilte høyest tillatte trekkspenningsnivået (av<max>).
8. Arrangement i henhold til krav 6 eller 7,karakterisertv e d å innbefatte et målingsmiddel (11) som er anordnet for å bestemme den virkelige inntrengningsraten (NPR) ved boring ved måling av fremføringsraten for fjellboremaskinen (6) på tilførselsbommen (3).
9. Arrangement i henhold til et hvilket som helst av kravene 6 til 8,karakterisert vedat anslagsenergien for slaginnretningen (4) er anordnet for å kunne justeres ved endring av anslagstrykket.
10. Arrangement i henhold til et hvilket som helst av kravene 6 til 8,karakterisert vedat slaglengden til slaginnretningens (4) slagstempel kan justeres, og at anslagsenergien til slaginnretningen (4) er anordnet for å kunne justeres ved endring av slaglengden til slagstemplet.
NO20041970A 2001-10-18 2004-05-12 Fremgangsmate og anordning for styring av slagboring basert pa spenningsnivaet bestemt ut fra den malte tilforselsraten NO325260B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20012022A FI115037B (fi) 2001-10-18 2001-10-18 Menetelmä ja sovitelma kallionporauslaitteen yhteydessä
PCT/FI2002/000809 WO2003033873A1 (en) 2001-10-18 2002-10-17 Method and arrangement of controlling of percussive drilling based on the stress level determined from the measured feed rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20041970L NO20041970L (no) 2004-05-12
NO325260B1 true NO325260B1 (no) 2008-03-17

Family

ID=8562078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20041970A NO325260B1 (no) 2001-10-18 2004-05-12 Fremgangsmate og anordning for styring av slagboring basert pa spenningsnivaet bestemt ut fra den malte tilforselsraten

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7114576B2 (no)
EP (1) EP1436486B1 (no)
JP (1) JP4116556B2 (no)
CN (1) CN1300444C (no)
AT (1) ATE358225T1 (no)
CA (1) CA2463603C (no)
DE (1) DE60219186T2 (no)
FI (1) FI115037B (no)
NO (1) NO325260B1 (no)
WO (1) WO2003033873A1 (no)
ZA (1) ZA200402881B (no)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI116968B (fi) * 2004-07-02 2006-04-28 Sandvik Tamrock Oy Menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi, ohjelmistotuote sekä iskulaite
FI121027B (fi) * 2004-09-24 2010-06-15 Sandvik Mining & Constr Oy Menetelmä iskevän kallionporauksen ohjaamiseksi, ohjelmistotuote sekä kallionporauslaite
FI20045353A (fi) * 2004-09-24 2006-03-25 Sandvik Tamrock Oy Menetelmä kiven rikkomiseksi
AP2342A (en) * 2005-02-25 2011-12-28 Commw Scient Ind Res Org A method and system for controlling an excavating apparatus.
FI117548B (fi) * 2005-03-24 2006-11-30 Sandvik Tamrock Oy Iskulaite
SE529036C2 (sv) * 2005-05-23 2007-04-17 Atlas Copco Rock Drills Ab Metod och anordning
SE528859C2 (sv) 2005-05-23 2007-02-27 Atlas Copco Rock Drills Ab Styranordning
SE528650C2 (sv) 2005-05-23 2007-01-09 Atlas Copco Rock Drills Ab Impulsgenerator och förfarande för impulsgenerering
SE528654C2 (sv) 2005-05-23 2007-01-09 Atlas Copco Rock Drills Ab Impulsgenerator och impulsverktyg med impulsgenerator
FI120559B (fi) * 2006-01-17 2009-11-30 Sandvik Mining & Constr Oy Menetelmä jännitysaallon mittaamiseksi, mittauslaite ja kallion rikkomislaite
SE530467C2 (sv) * 2006-09-21 2008-06-17 Atlas Copco Rock Drills Ab Förfarande och anordning för bergborrning
SE530571C2 (sv) 2006-11-16 2008-07-08 Atlas Copco Rock Drills Ab Bergborrningsförfarande och bergborrningsmaskin
NL1033528C2 (nl) * 2007-03-09 2008-09-10 Univ Eindhoven Tech Hei-inrichting met dubbele ontbranding en werkwijze voor het werken met een dergelijke hei-inrichting.
SE532464C2 (sv) * 2007-04-11 2010-01-26 Atlas Copco Rock Drills Ab Metod, anordning och bergborrningsrigg för styrning av åtminstone en borrparameter
FI122300B (fi) * 2008-09-30 2011-11-30 Sandvik Mining & Constr Oy Menetelmä ja sovitelma kallionporauslaitteen yhteydessä
SE535585C2 (sv) 2010-09-20 2012-10-02 Spc Technology Ab Förfarande och anordning för slagverkande sänkhålsborrning
CN102352751B (zh) * 2011-10-10 2014-12-31 攀钢集团工程技术有限公司 撬毛石机
SE540205C2 (sv) * 2016-06-17 2018-05-02 Epiroc Rock Drills Ab System och förfarande för att bedöma effektivitet hos en borrningsprocess
EP3266975B1 (en) * 2016-07-07 2019-01-30 Sandvik Mining and Construction Oy Component for rock breaking system
DE102017220664A1 (de) * 2017-11-20 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Bearbeiten von Halbzeug und Verfahren insbesondere zum Steuern der Vorrichtung
SE542131C2 (en) * 2018-03-28 2020-03-03 Epiroc Rock Drills Ab A percussion device and a method for controlling a percussion mechanism of a percussion device
SE543372C2 (sv) * 2019-03-29 2020-12-22 Epiroc Rock Drills Ab Borrmaskin och metod för att styra en borrningsprocess hos en borrmaskin
CA3091247A1 (en) * 2019-09-06 2021-03-06 Optimum Petroleum Services Inc. Downhole pressure wave generating device
CN116547435A (zh) 2020-12-21 2023-08-04 安百拓凿岩有限公司 用于在进行的钻进过程期间优化钻进参数的方法和系统
AU2021408910A1 (en) 2020-12-21 2023-06-22 Epiroc Rock Drills Aktiebolag Method and system for detecting a state of a joint of a drill string
CN113310829B (zh) * 2021-04-14 2022-10-25 西南石油大学 一种冲击方式下岩石的可钻性测试装置及实验方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109475A (en) * 1974-12-10 1978-08-29 Van Kooten B.V. Pile-driving ram and method of controlling the same
US4165789A (en) 1978-06-29 1979-08-28 United States Steel Corporation Drilling optimization searching and control apparatus
SE8207405L (sv) 1982-12-27 1984-06-28 Atlas Copco Ab Bergborranordning och metod att optimera bergborrning
FI69680C (fi) * 1984-06-12 1986-03-10 Tampella Oy Ab Foerfarande foer optimering av bergborrning
FI86008C (fi) 1989-04-06 1992-06-25 Tampella Oy Ab Foerfarande och anordning foer reglering av en bergborrningsmaskin.
DE4036918A1 (de) * 1990-11-20 1992-05-21 Krupp Maschinentechnik Verfahren zur anpassung des arbeitsverhaltens eines schlagwerks an die haerte des zerkleinerungsmaterials und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
FI88744C (fi) 1991-04-25 1993-06-28 Tamrock Oy Foerfarande och anordning foer reglering av bergborrning
US5416697A (en) * 1992-07-31 1995-05-16 Chevron Research And Technology Company Method for determining rock mechanical properties using electrical log data
FI95166C (fi) 1994-04-14 1995-12-27 Tamrock Oy Sovitelma painenestekäyttöisessä kallionporauslaitteessa
FR2792363B1 (fr) * 1999-04-19 2001-06-01 Inst Francais Du Petrole Methode et systeme de detection du deplacement longitudinal d'un outil de forage

Also Published As

Publication number Publication date
EP1436486A1 (en) 2004-07-14
JP4116556B2 (ja) 2008-07-09
EP1436486B1 (en) 2007-03-28
DE60219186D1 (de) 2007-05-10
FI115037B (fi) 2005-02-28
CA2463603A1 (en) 2003-04-24
ATE358225T1 (de) 2007-04-15
FI20012022A0 (fi) 2001-10-18
CA2463603C (en) 2008-07-29
US7114576B2 (en) 2006-10-03
CN1300444C (zh) 2007-02-14
NO20041970L (no) 2004-05-12
WO2003033873A1 (en) 2003-04-24
US20040251049A1 (en) 2004-12-16
CN1571878A (zh) 2005-01-26
DE60219186T2 (de) 2007-12-27
FI20012022A (fi) 2003-04-19
JP2005505711A (ja) 2005-02-24
ZA200402881B (en) 2005-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO325260B1 (no) Fremgangsmate og anordning for styring av slagboring basert pa spenningsnivaet bestemt ut fra den malte tilforselsraten
CA2469179C (en) Method and equipment for controlling operation of rock drilling apparatus
AU2010264620B2 (en) Method and apparatus for controlling rock drilling
AU2006250111B2 (en) Method and device
CA2735772C (en) Method and arrangement in rock drilling rig
AU750436B2 (en) Method and apparatus for controlling drilling of rock drill
NO325048B1 (no) Fremgangsmate og anordning for overvakning av operasjon av en slaginnretning
AU2002333928B2 (en) Method and arrangement of controlling of percussive drilling based on the stress level determined from the measured feed rate
CA3049342A1 (en) Rock drilling device
AU2002333928A1 (en) Method and arrangement of controlling of percussive drilling based on the stress level determined from the measured feed rate

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees