Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze- iiia wiertnicy w wybranej warstwie ziemi, zwlasz¬ cza w pozicimyclh pokladach wegla.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjed^ nocizonyCh Ameryki no: 3 853 185 sposób poziomego 5 powadzenia wieritnicy, w którym wykorzystuje sie metody obliczeniowe do prowadzenia wiertnicy równolegle do wczesniej wywierconego otworu o iznanyim ipolozeniiu ii kierunku. Otwory "takie wierci sie okresowo w poziomych pokladach weigia na 10 •dlugosci 300 ni i wiecej, o ile ipozwalla na to ge^ omeltiria zloza dlla uwoGinienia lub kontrolowania ofbecnosdi metanu przed urzadzeniem górniczym.Znane jest z opisu patentowego Stanów Zjed- noczonyah Aimeryki nr 3 922 015 wykorzystywanie 15 otworów pilotujacych do aiutiomatyciznej kontroli prowadzenia wiertniicy. Podobny sposób przedsta¬ wiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki."mir 3 907 045.Znane jest równiez z opisu patentowego Stanów 20 Zjednoczonych Ameryki nr 3 823 787 wykorzysta- niie zjawiska detekcji promieniowamia zródla, umie- szczonelgo wraz z detektorem na urzadzeniu wiert- ndcizym. (Promieniowanie oddzialywujac na powierz- cJhrcie pnzyilegialjaca otaczajacej warstwy pozwala na uzyskiwanie .danych dla sterowania kierun¬ kiem pnowadzenlia wiertnicy.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pro¬ wadzenia wiertnicy, który nie wymaga uprzednie- go odwiercenia otworu i innego zródla energii 30 25 niz naturalnie istniejace promieniowanie gamma wynikajace z aktywnosci srodowiska oraz zapew¬ niajacego sterowanie prowadzeniem wiertnicy przy prostej kalibracji urzadzenia, zarówno recznego jak i automatycznego, dla umozliwienia kontroli za¬ wartosci metanu adbo prowadzenia maszyny gór¬ niczej pnzez poklady podziemne wegla.Cel wynalazku osiagnieto przez opracowanie sposobu prowadzenia wiertnicy, w którym wyko¬ nuje sie wiercenie w wybranej warstwie ziemi na pierwsza glebokosc, mierzy sie wielkosc promie- niowania gamma na wiertnicy, 'dla wprowadzenia wzorcowego odczytu, a nastepnie wierci sie na za- 'dana odleglosc poprzez wyibrana warsitwe, prizy czym prowadzi sie wiertnice utrzymujac wzorco¬ wy odczyt licznika na przyblizionym tym samym odczycie wyjsciowym. Pierwsze wiercenie wyko¬ nuje sie na pierwsza glebokosc dostateczna, dla zmierzenia naturalnego promieniowania gamma bez oddzialywania promieniowania zewnetrznego.Odczytuje sie zliczone na pierwszej glebokosci pro¬ mieniowanie gamma, 'dla ustalenia absoribcji pro¬ mieniowamia w pokladzie wegla w wybranej od¬ leglosci od przylegaej war sitwy lupka i steruje sie postepowo skokiem oraz nachyleniem wiertnicy, ¦dla utrzymania zdiczen promieniowania gamma w izakreie zaidanyclh wartosci granicznych. Porównuje sie nieprzerwanie odczytywane zliczenia promie- niiiowania gamma i zadane wartosci (graniczne, dla automatycznego sterowania usytuowaniem wiertni- 121 3043 121304 cy, przy czym steruje sie wiertnice zgadnie ze wskazarriaima licznika promieniowania gaarmia, w które uzyskuje sie na oddalonej pozycji roboczej. iPrzedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy- ikladzie wykonania na; rysunku, na którym fig. 1 przedstawiia prowadzenie wiercenia w podziem¬ nej warstwie schematycznie, fig. 2 — wiertnice w wddokiu z boku, fig." 3 — szczegól wiertnicy jak na ifiig. 2 z pojedynczym detektorem promieniowa- nia w przekroju, scihematyczniie, fig. 4 — szczegól wiertnicy jak na fig. 2 z dwoma detektorami pro¬ mieniowania, schematycznule, fig. 5 — wykres wska¬ zan licznika [promieniowania gamma wegla atfbo lupku, przy pomiarach w wybranymi pokladzie ^KBjgla, fig. 6 — wykres zliczen promieniowania IgHPCMma, na^monute w zaleznosci od odleglosci od Jspajgu lupku przybywajacegio poklad wegla, dla i pokladu wegla, odniesiony do fig. 5, fig. 7 — ob- l wx3^*-s*enowania iwaefltnicy, scnematyczniie, fig. 8 t — ^ffi^^mafr Arit&dnf oibwodów sterowania wiertnicy.W sposobie prowadzenia wiertnicy wykorzystuje sie naturalne promieniowanie albo promieniowanie gamma, które wystepuje w zlozach mineralnych towanzyszacydh zlozom wegla. Prawie zawrze sa to warstwy lupków usytuowane nad i/allbo pod po¬ kladami wegla, przy czym zloza lupków zawieraja materialy (bedace zródlem promieniowania gamma.Materialami tymi jest zwykle ura&, tor i potas —40, przy czym ich obecnosc zostala stwierdzona w prawie wszystkich zlozach lupków, (które to¬ warzysza pokladom wegla. Amerykanski Instytut Naftowy ustafldl wzorzec jednostki radioaktywnosci, dla potrzeb karotazu studziennego, jaka stwierdzo¬ no w iprzecietnym wystepujacym w iregionie srod- towo-^zadhodnriim lupku, który stanowi 6—7 czastek na milion uranu w postaci U3Oa, 12 czastek na milion toru i 2% potasu. Przy naturalnym wystepo¬ waniu (potasu —0,0118% stanowi radioaktywny po¬ tas —40. Powyzsze materialy zapewniaja wystepo¬ wanie naturalnego promieniowania gamma.Plnamdeniowande gamma oddzialywuje na ma¬ terie poprzez rozproszenie Oomptona, zjawisko fo- (boetóktryozne i tworzenie par elektronów. Jedna z podstawowycfh cech promieniowania gamma jest to, ze jest absorbowane w sposób logarytmiczny albo wykladniczy. Istnieje prawdopodobienstwo za- trzymania czesci. pfromtemowania gamma, zgodnie z prawem rozpadu (promieniotwórczego, przez ma¬ terial , absorbujacy o okreslonej grubosci, bez wzgledu na intensywnosc wstepnego promienio- wama, \Rozdom zlozonego promieniowania gamma, w dowolnym danym punkcie pokladu wegla, jest suma intensywnosci ponomieniowania otrzymywane¬ go z Ikmlfcu zródel. Wszystkie sasiednie warstwy maja udzial i*kazdy skladnik spelnia eksperymen¬ talnie sprawdzony wzór: C8 = Cfe gdzie Cg — intensywnosc promieniowania odpo¬ wiednio do danego skladnika w punkcie pomiaru; Cf —intensywnosc proniieniowania pewnego sklad¬ nika na powierzchni rozdzialu poszczególnych mi¬ neralów w zlozu wegla; e — podstawa logarytmu naturalnego; a — stala charakterystyczna dla pe¬ netrowanego materialu pokladu wegla; x — od¬ leglosc od odpowiedniej .powierzchni rozdzialu lup- ku i wegla do (polozenia czujnika.W sposobie wedlug wynalazku prowadzeniem .wiertnicy isteruje sie zgodnie z wstepna kalibracja, która uwzglednia warunki lokalne i laczy w tym poziomie odniesienia wszystkie otaczajace sklado- 10 we zródla promieniowania. Poziom odniesienia dla wstepnej kalibracji rózni sie w kazdym zastoso¬ waniu do wybranego pokladu wegla, jesli beda zróznicowania promieniowania odipowiednio do lupku i jego usytuowania w spagu albo nakladzie, 15 róznic wspólczynnika absorbcji promieniowania po¬ szczególnych pokladów wegla, przy czym obecnosc pasm lupka w pokladzie wegla wprowadza dalsze róznice w poziomie odniesienia. Zasadniczo w kaz¬ dym przypadku konsystencja poszczególnego miej- 20 sca pckladu lupka albo wegla, umozliwia na pra¬ widlowe wstepne nastawienie wartosci odniesienia wskazan licznika i dzieki temu prowadzi sie wiert¬ nice w zadanej odleglosci od 'powierzchni roz¬ dzialu. 25 Urzadzenie prowadzace wiertnice pracuje w czesci chodnikowej kopalni 10, która jest ograni¬ czona od czola przodkiem 12 w pokladzie 14 we¬ gla o okreslonej dlugosci i zróznicowanej glebo¬ kosci (fig. 1). Poklad 14 wegla jest przykryty stro- 3Q pam, który tworzy warstwa 16 lupku podzielona plaszczyzna 18 rozdzialu, zas spag tworzy warstwa 20 lupku przedzielona plaszczyzna 22 rozdzialu.Urzadzenie wiercace otwór pilotujacy jest ste¬ rowane za pomoca zespolu 24 sterowania polozeniem 35 roboczym i dziala w kierunku strzalki 26 dla prowadzenia wzdluz kalibracyjnego otworu 28 i ciaglego pilotujacego otworu 30. Znane sa rózne urzadzenia do wiercenia otworów pilotujacych, iprzy czym w urzadzeniu wedlug wynalazku zasto- 40 sowano urzadzenie pilotujace wyposazone w czuj¬ niki promieniowania gamma znane z opiisu zglo¬ szeniowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 891679.Wiertnica 32 ma urzadzenia sterujace polaczo- i5 me linia 34 sterowania z zespolem 24 sterowania polozeniem roboczym. Wiertnica 32 zawiera po¬ nadto zespól 36 wyciagowy polaczony sztywno, za ipomoca wiertniczej zerdzi 38, z zespolem 40 mo¬ cujacym polaczonym, za (pomoca wiertniczej zerdzi M 38, z zespolem 42 wiercacym, majacym przedni wyjsciowy wal 44 i glowice 46 wiertnicza.Wiertnica 32 jest samobieznym zespolem wiert¬ niczym praystcteowanym do kierunkowego stero¬ wania wierceniem przy odpowiednim oprzyrzado- K waniu. Zespól 42 wiercacy zawiera rolkowy ze- $pól 43 sterowania^vsilnik 50, zespól 52 odchylania oraz sekcje SI oprzyrzadowania sterujacego. Zespól 24 sterowania polozeniem roboczym wiertnicy 32 jest polaczony za pomoca elektrycznego przewodu 60 z silnikiem 50 wiertnicy. Przewód 56 hydrau¬ liczny podaje cisnienie sterujace do silnika 50 a hydrauliczny przewód 38, majacy trzy weze, za¬ pewnia sterowanie zespolem utrzymujacym i od- ohylajacym. 55 Stosujac sposób wedlug wynalazku decyzje o* 121 304 * usytuowaniu otworu wiertniczego w poszczególnych pokladach iwegla .podejmuje sie majac dane o usy¬ tuowaniu zloza wegla oraz o orientacji pokladu.Nastepnie unuchaimia sie wiertnice 32, która prze¬ suwa sie w kierunku strzalki 26 w kalJbracyjnym otworze 28 na odleglosc 1 m aDbo na odleglosc dostateczna, dda iwyeliminowania izewnetirznych efektów promieniowania gamma majacych miejsce w -powietrzu albo w caliznie wegla, w przodku 12.W punkcie 'tym, odczytuje sie wskazanie licznika promieniowania "gamma, w zespole 24 sterowania polozeniem roboczym i w pcilaczeniu ze znana geometria pokladu 14 wegla kalibiruje sie wstepnie wiertnice 32, -dla izapewnienia odczytu odniesienia ^promieniowania gamma w odleglosci od jednej z wybranych powierzchni 18 alto 22. W pewnych przypadkach obie powierzchnie sa wykorzystywa¬ ne dla kalibracji i oidzialywuja na licznik pro¬ mieniowania gamma.Po wstepnej kalibracji wiertnica 32 jest ste¬ rowana iprzez zespól 24 isterowania i poprzez po- iklad 14 wegla na odleglosc kilkudziesieciu metirów wzdluz otworu wiertniczego, uwidocznionego prze¬ rywana linia 30, Wierceniem na wymagana pelna glebokosc steruje operator na podstawie odczytów promieniowania albo automatyczne urzadzenie sterujace, Iktóre porównuje w sposób ciagly war¬ tosci promieniowania z uprzednio ustalonymi zakre¬ sem wartosci, idokonujac koniecznych korekt kie¬ runku prowadzenia wiertnicy 32. Uklad automa¬ tycznego sterowania jest sterowany za (pomoca komputera mikroprocesorowego, w którym odczy¬ ty wan-osci promieniowania sa porównywane w sposób ciagly z nastawionym zakresem wartosci promieniowania^ i który dokonuje korekty zada- nyc\h wartosci oraz steruje wiertnica 32.W uklacizie automatycznego sterowania wiertnica 32 uwzglednia sie fakt, ze detekcja promieniowania ma miejsce, albo z jednego kierunku, albo z sze¬ regu kierunków wzgledem wiertnicy 32. Na fig. 3 przedstawiono isekcje 54 instrumentów zespolu 42 wiercacego, w którym pojedynczy detektor 62 scyntylacji jest wykorzystany w jego radialnie najwiekszym zakresie widzenia. Detektor 62 pro¬ mieniowania gamma jest dowolnym znanym detek¬ torem scyntylacyjnym promieniowania gamma, po¬ wszechnie dostepnym w handlu, korzystnie uwzglednia sie uklad detekcji iiinny niz scyntyilacja sodowo-jodowa ze wzgledu na trudne warunki srodowiska wystepujace przy stosowaniu wiertnicy.Znane i stosowane uklady wykorzystuja ^detektor BICRON. Detektor 62 wymaga zamontowania go w sekcji 54 insibrumenitaw we Wlasciwym polozeniu, -przy zapewnieniu transmisji promieniowania przez okno 64. Detektor 62 jest korzystnie zaimontowany -na tarczy z odpowiedniego materialu, przy czyim iimpulsy promieniowania sa przesylane do obwodu 68 sterowania za pomoca przewodników 66. Na¬ piecie analogowe stanu zliczen wyjsciowych jest podawane przewodem 70 a nastepnie przewodem '60 do zespolu 24 sterowania polozeniem roboczym.Na figurze 4 przedstawiono inny przyklad wy¬ konania .urzadzenia, w którym sa wykorzystywane dwa albo wiecej .detektory, usytuowane przeciw¬ legle albo na kwadracie albo w innym polozeniu.Sekcja 54 instrumentów zawiera pierwsze i drugie detektory 72, 74 scyntylacji, zamontowane dla przeciwleglego poila odbioru, oraz okna 76, 78 transmisyjne promieniowania. Sygnal wyjsciowy 5 z licznika poprzez przewody 80, 82 podawany jest do Obwodu 84 sterowania za .pomoca linii 86.W przypadku .detektorów o przeciwleglym polu odbioru, usytuowanych w polozeniu jak na fig. 4, stosowanym korzystnie w bardzo cienkich czyistych zlozach wegla, wskazanie licznika jest kontrolowa¬ ne wzgledem lupka stropu i lupka spagu, prowadzi sie wiertnice w polozeniu, w którym wskazania licznika promieniowania sa najmniejsze. Fig. 5 jest wykresem wskazan licznika gamma, dla otworu ]5 wiertniczego wierconego tylko dla badania pro¬ mieniowania i wykorzystywanym dla zlustrowania charakterystyk promieni.owania lupka albo wegla.Prosty otwór wiertniczy, obnizajacy sie pod katem 17,5°, przechodzil przez pierwsze 6,55 m przez lupek, a nastepnie powierzchnie rozdzialu do wegla i byl prowadzony na odleglosc nieco wieksza niz 2,7 ni w ipokladziie weglowym. Periodyczne dane odczytu promieniowania gamma wykonano stosu¬ jac detektor scyntaiacyjny sodowo-jodowy w po¬ lozeniach zmienianych wzdluz dlugosci oitworu.Odczyt iprzy "przechodzeniu przez warstwe 6,55 m lupka pozostawal wzglednie staly, .pomiedzy 7 i 8,3 tysiaca zliczen na minute, zas po przejsciu przez powierzchnie rozdzialu wegla i lupka odczyt liczni¬ ka gwaltownie sie zmniejszyl w dobrze zaznaczony sposób, dla czesci otworu przechodzacej przez zloze wegla. Linia 90 ilustruje bardzo dobre pokrywanie sie punktów danych zliczen promieniowania wzdluz niej, gdy mierzono ip,romieniowanie w czesci otwo¬ ru przechodzacej przez poklad wegla w odleglosci. 35 od 6,71 m do 8,84 m.'Na figurze przedstawiono zliczenia promieniowa¬ nia gamma na minute w zaleznosci od grubosci warstwy wegla wzgledem stropu lupka albo po- 40 wierzchni rozdzialu. Liczba zliczen promieniowania gamma licznika zmniejsza sie i zliczanie licznika promieniowania gamma przy przejsciu od powie¬ rzchni rozdzialu do 3,66 m ponizej powierzchni roz¬ dzialu, wskazuje wartosc polowicznej grubosci 45 wegla, która wynosi 2,23 m. Jest to miara grubosci rodzaju wegla, jaka absorbuje polowe naturalnego promieniowania gamma wystepujacego w stropie lupka. . ¦ ¦ - ¦ Na figurze 7 przedisitawiono zespól 100 sterowa- 50 nia, który jest wykorzystywany w urzadzeniu, ko¬ rzystnie umieszczony w zespole 24 sterowania po¬ lozeniem roboczym. Zespól 100 sterowania jest za¬ silany poprzez lacznik 102, przewody 104 i 106 oraz wspólny przewód 108, przy czym przewody 55 silowe sa polaczone bezposrednio poprzez lacznik 110, dla przylaczenia do urzadzenia wiertniczego zasilajacego przewodu 60. Ujemny 18 woltowy przewód 106 jest polaczony do potencjometrów 112 i 114 .zerujacych, odpowiednio skokowego oraz go nachylajacego i laczy sie przez oporniki 116 i 11$ z dodatkiem 18 wlotowym przewodem 104. srod¬ kowy zaczep potencjometru 112 jest polaczony przez przewód 120 lacznikiem 110, zas srodkowy zaczep potencjometru 114 obrotowego jest polaczo- 65 ny przewodem 122 iz lacznikiem 110. Wskazania7 121304 8 operacyjne WZORCOWANIE, SKOK I NACHYLE¬ NIE uwiadaczmiane sa ma miernikach 124, 126 i 128, z których kazdy jest polaczony poprzez od- powiedini potencjometr zerowej nastawy dla po¬ laczenia sterowania poprzez odpowiednie przewo¬ dy 130, 132 i 134.Wartosci WZORCOWANIE licznika gamma SKOK oraz NACHYLENIE wiertnicy podawane sa przez analogowo-cyffirowy przetwornik 136 na wej¬ scie . który steruje automatycznie wiertnica 32. Jako komputer 138 mozna stasowac dowolny dostepny w ihandlu komputer mikroprocesorowy, korzystnie komputer firmy Texas Instairnents model Nr 2808, wykonania calego zadania (przeksztalcenia danych na postac numeryczna i sterowania cyfrowego.Na figurze 8 uwidoczniono obwód 140 sterowa¬ nia, umieszczony w sekcji 54 instrumentów zesipolu 42 wiercacego. Konstrukcja ta jest szczególowo opisana w zgloszeniu patentowym Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 891679. Wyjscie z lacznika 110 na zespole 100 sterowania operacyjnego jest polaczone poprzez kalbel 60 sterowania wiertnicy 32 z sekcja 54 instrumentów i lacznikiem 142 ob¬ wodu 140 sterowania. Przewody silowe 104, 106 i 108 sa bezposrednio polaczone z 12 woltowym regulatorem 144, co zapewnia zadany sygnal wyj¬ sciowy napiecia regulatora.Dodatni 12 woltowy sygnal wyjsciowy na wypro¬ wadzeniu z regulatora 144 jest równiez na prze¬ wodach 146 i 148 i jest podawany do zasilacza 150 wysokiego napiecia, które podaje napiecie 1200 wolt do elektronowej lampy 152 licznika BICRON.Elektronowa lampa 152 licznika BICRON jest do¬ stepna w handlu lampa licznika promieniowania gamma model 2M2P. Sygnal wyjsciowy licznika gamma o zakresie 2 volt jest podawany przez przewodnik 154 na wejscie wstepnego wzmacniacza 156 zintegirowanego obwodu IC-typ 715393. Sygnal wyjsciowy ze wzmacniacza 156 jest pobierany na polaczeniu 158, a sprzezenie zwrotne z polaczenia 158 poprzez isiec pojemnosciowo-opoirnakowa po¬ dawane jest do wejscia wzmacniacza wstepnego.Dioda 162 jest wlaczona dla eliminacji wszystkich szkodliwych impulsów napiecia.Sygnal wyjsciowy z licznika gamma z polacze¬ nia 158 jest podawany do obwodu 164 ogranicze¬ nia pirogowego, stanowiacego zintegrowany obwód podwójnej bramki NIE-LUIB typu CM4001. Obwód bramki 164 jest zamkniety dla sygnalu wyjscio¬ wego gdy przekracza on wartosc (progowa. Sygnal wyjsciaz polaczenia 166 jest podawany do jednego z wejsc mteg^tora 168, bedacego wzmacniaczem operacyjnym- zintegirowanego obwodu typu MC 1741. integracje sygnalu wyjsciowego na po¬ laczeniu lld osiaga sie za pomoca zwirotnego sprze¬ zenia poprzez ^jemnosciowo-opornosoiowa siec 172 czaisowania, a zintegrowany sygnal wyjscia jest podawany poprzez przewód IT4 do sieci opor¬ ników zawierajacej opornik 176 szeregowo pola¬ czony z potencjometrem 178 kalilbracyjnytm i po¬ laczonym z niml opornikiem 180.•Potencjometr 178 zapewnia wysterowanie kali¬ bracji licznika, gamma, gdy sygnal jest podawany na jedno z wejsc przetwornika 182 volto-ampero- wego, zas wzmacniacz pradu stalego ma utrzy¬ mac napiecie wstepne za pomoca wejscia pola¬ czonego z odpowiednim zródlem pradu stalego.Przetwornik 182 jest zintegrowanym obwodem. 5 typu MC 1741 z wejsciem zaopatrzonym w zlacze 184 i przewód 130, -dla polaczenia z miernikiem 124 wzorca w zespole 100 sterowania (fig. 7). Sygnal wyjsciowy na przewodzie 130 jest w postaci wska¬ zania pradu tak, ze miernik 124 WZORCOWANIE io odczytuje w sposób ciagly wskazania liczn.:'ka gam¬ ma, jakie beda wykrywane przez lampe licznika BICRON 152. Skok wiertnicy 32 jest wykrywany przez przyspieszeriiómierz 186, z którego sygnal wyjsciowy podawany jest na volito-amperowy 15 wzmacniacz 188 typu MC 1741. Odpowiedni sygnal wyjsciowy jest podawany przez przewód 122 z ze¬ spolu 100 sterowania. Sygnal wyjsciowy ze wzmac¬ niacza 188 jest kolejno podawany przez przewód 132 do miernika 126 skoku zespolu 100 sterowania. 2Q Przyspieszeniomierz 186 jest typu statycznego prze¬ mieszczenia firmy Columbia model SA 107. Przy- spieszeniomierz zapewnia ustalony sygnal pradu stalego proporcjonalny do katów tak, ze miernik 126 skoku o zakresie od 0 do 5 wskazuje zakres skoku od 0 do 90°.Wykrywanie naclhylenia wiertnicy 32 jest pro¬ wadzone w podobny sposób pirzez indentyczny przyspieszeniomierz 190, z którego sygnal wyjs¬ ciowy podawany jest do identycznego obwodu na 30 wzmacniaczu 192 przetwornikowo-voltoam(rerowyni.Wzmacniacz 192 ma podobne wstepne napiecie na przewodzie 122 sterowania, a sygnal wyjsciowy jest podawany przez pirzewód 134 na miernik 128 NACHYLENIE w zespole 100 sterowania. 35 Rzeczywiste sterowanie prowadzeniem wiertnicy 32 z pozycji operatora jest szczególowo opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 885 319 jak równiez szczególy uruchamiania napedu. Odczyt przez operatora na mierniku 124 40 WZORCOWANIE, mierniku 126 SKOKU i mierni¬ ku128 NACHYLENIE umozliwia zdalne urucho¬ mienie, odpowiednio do ciaglego sterowania, prze¬ suwania sie wiertnicy 32 wzgledem warstwy lupka jaka jest wykorzystywana, to znaczy spaigu, stropu albo obu warstw.Poczatkowo uzyskuje sie odczyt z licznika gam¬ ma dla okreslonej formacji w pierwszej minimal¬ nej odleglosci albo wejsciowym otworze 28 (fig. 1), albo inne srodki bardziej bezposrednich odczyty licznika gamma jesli sa dostepne. Nastepnie po 50 okresleniu wspólczynnika absorpcji promieniowa¬ nia gamma pokladu wegla na jednostke dlugosci potencjometr 178 kalitaracyjny (fig. 8) jest usta¬ wiany na zadana wartosc, po czym ustala sie wier¬ cenie na dlugim dystansie, dla utrzymania doklad- 55 nych wskazan licznika gamma, a tym samym od¬ stepu od warstwy lupka jaki jest odczytywany na mierniku 124 WZORCOWANIE.Korzystnie stosuje sie sposób prowadzenia wiert¬ nicy w wybranej warstwie ziemi przy wierceniu 60 otworów pilotowych pirzez poziome poklady wegJa przylegle do lupkowego stropu i spagu. Sposób wedlug wynalazku wykorzystuje naturalnie wy¬ stepujace promieniowanie radioaktywne, które jak stwierdzono wystepuje w prawie wszystkich lup- 35 kaoh. Ponadto poniewaz zloza lupków prawie za- 15 20 25 30 35 40 45 50 559 121 304 10 wsze (towarzysza zlozom wegla oznacza to, ze sposób prowadzenia otworu pilotujacego mozna stosowac w wiekszosci,' jesli nie we wszystkich przypadkach.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób iprowadzenia wiertnicy w wybranej warstwie ziemi, zwlaszcza poziomych pokladach wegla, znamienny tym, ze wykonuje sie poczat¬ kowo wiercenie w wybranej warstwie ziemi na pierwsza glebokosc, mierzy sie wieUkosc (promie¬ niowania gamma na wiertnicy, dla wprowadzenia wzorcowego odczytu, a nastepnie wierci sie na zadana odleglosc poprzez wylbrana warstwe, przy czyim prowadzi sie wiertnice utrzymujac wzorcowy odczyt licznika 'na przyblizonym tym samym od¬ czycie wyjsciowym. - 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wykonuje sie pierwsze wiercenie na pierwsza gle¬ bokosc dostateczna dla zmierzenia naturalnego 10 15 promieniowania gamma bez oddzialywania promie¬ niowania zewnetrznego. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odczytuje sie zliczone na pierwszej glebokosci pro¬ mieniowanie gamma, dla ustalenia absorbcji pro¬ mieniowania gamma w pokladzie wegla w wybra¬ nej odleglosci od przyleglej warstwy lupka i ste¬ ruje sie postepowo skokiem oraz nachyleniem wiertnicy, dla utrzymania zliczen promieniowania gamma w zakresie zadanych wartosci granicz¬ nych. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze steruje sie wiertnica zgodnie ze wskazaniami licz¬ nika .promieniowania gamma, które uzyskuie sie na oddalonej pozycji roboczej. 5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze porównuje sie nieprzerwanie odczytywane zliczenia zliczenia promieniowania gamma i zadane wartos¬ ci graniczne dla automatycznego sterowania usy¬ tuowaniem wiertnicy.121 304 42 / r \ ' i £ o i ? 0 / 4- YtU4^1, iWAnfa ° ,/ 9 r i f ' 1 2 \ \ ' 2 i \ z ( / \ \ i 90 K \ \ 30 34 < < < ( i 3^1 ^80yS2 \ Gtebokosc oLnoru x 0,5048[m] -ic ^7a _£I3*_ H6 COM -id H— 1 0^_4^=L ^/fl* -130 \JriS2 (34 103^ 106 n 4 , tf s ,o ,2 x 25,4LmmJ Grubosc warstwy negla PZGraf. Koszalin A-1620 30 A-4 Cena 100 zl PL PL PL PL The subject of the invention is a method of operating a drilling rig in a selected layer of the earth, especially in horizontal coal seams. A method of operating a drilling rig horizontally is known from the United States patent description No. 3,853,185, which uses computational methods to operate the drilling rig parallel to a previously drilled hole with a known position and direction. Such holes are drilled periodically in horizontal seams of 300 m or more in length, as long as the geological condition of the deposit allows, to release or control the presence of methane upstream of the mining device. It is known from United States Patent No. 3,922,015 to use 15 pilot holes for automatic control of the drilling rig. A similar method is presented in United States Patent No. 3,907,045. It is also known from United States Patent No. 3,823,787 to use the phenomenon of detection by radiation from a source placed together with a detector on the drilling device. (Radiation acting on the surface of the adjacent layer allows for obtaining data for controlling the direction of the drilling rig. The aim of the invention is to develop a method for operating a drilling rig that does not require prior drilling of a hole or any other energy source than naturally occurring gamma radiation resulting from environmental activity, and that ensures control of the drilling rig with a simple calibration of the device, both manual and automatic, to enable control of the methane content and to drive the mining machine through underground coal seams. The aim of the invention is achieved by developing a method for operating a drilling rig, in which drilling is performed in a selected earth layer to a first depth, the amount of gamma radiation on the drilling rig is measured, in order to introduce The reference reading is taken, and then the drilling rig is drilled to a specified distance through the selected layer, while the drilling rig is operated while maintaining the reference counter reading at approximately the same initial reading. The first drilling is performed to a depth sufficient to measure natural gamma radiation without the influence of external radiation. The gamma radiation counted at the first depth is read to determine the radiation absorption in the coal seam at a selected distance from the adjacent shale layer, and the drilling rig is progressively controlled to maintain gamma radiation exposure within the specified limit values. The read gamma radiation counts and the specified values (limits, for automatic controlling the drilling rig location, wherein the drilling rig is controlled in accordance with the readings of the gamma radiation counter, which are obtained at a remote working position. The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows schematically the drilling in an underground layer, Fig. 2 — a side view of the drilling rig, Fig. 3 — a detail of the drilling rig as in Fig. 2 with a single radiation detector in cross-section, schematically, Fig. 4 — a detail of the drilling rig as in Fig. 2 with two radiation detectors, schematically, Fig. 5 — a diagram of the readings of the gamma radiation counter in coal and shale, during measurements in selected seams of the KBjgla, Fig. 6 — a diagram IgHPCMma radiation counts, measured depending on the distance from the shale reaching the coal seam, for the first coal seam, referred to Fig. 5, Fig. 7 — the diagram of the drilling rig control circuits, schematically, Fig. 8 t — ^ffi^^mafr Arit&dnf of the drilling rig control circuits. The method of operating the drilling rig uses natural radiation or gamma radiation, which occurs in mineral deposits accompanying coal deposits. These are almost always shale layers located above and/or below coal seams, and the shale deposits contain materials (which are sources of gamma radiation). These materials are usually ura, thorium and potassium -40, and their presence has been detected in almost all shale deposits (which accompany coal seams. The American Petroleum Institute has established a standard unit of radioactivity for well log analysis, which was found in the average shale found in the central-western region, which contains 6-7 parts per million of uranium in the form of U3Oa, 12 parts per million of thorium, and 2% potassium. With the natural occurrence of potassium, 0.0118% is radioactive potassium-4O. These materials ensure the occurrence of natural gamma radiation. Gamma radiation affects matter through Ompton scattering, photo-(boeto-crystalline) phenomena, and the formation of electron pairs. One of the basic characteristics of gamma radiation is that it is absorbed in a logarithmic or exponential. There is a probability of retaining part of the gamma radiation, in accordance with the law of radioactive decay, by an absorbing material of a given thickness, regardless of the intensity of the initial radiation. The intensity of complex gamma radiation, at any given point in a coal seam, is the sum of the radiation intensities received from all sources. All adjacent layers contribute and each component satisfies the experimentally verified formula: C8 = Cfe where Cg — radiation intensity corresponding to a given component at the measurement point; Cf — radiation intensity of a certain component at the interface of individual minerals in the coal seam; e — base of the natural logarithm; a — constant characteristic for of the penetrated coal seam material; x - distance from the corresponding shale-coal interface to the sensor location. In the method according to the invention, the drilling rig is controlled in accordance with a preliminary calibration which takes into account local conditions and combines all surrounding radiation source components in this reference level. The reference level for the preliminary calibration differs in each application for the selected coal seam if there are radiation differences corresponding to the shale and its location in the floor or overburden, differences in the radiation absorption coefficient of individual coal seams, and the presence of shale bands in the coal seam introduces further differences in the reference level. Basically, in each case, the consistency of a particular location in the shale or coal seam, enables the correct initial setting of the reference value of the counter readings and thanks to this the drilling rig is guided at the desired distance from the 'separation surface'. The drilling rig guiding device operates in the roadway part of the mine 10, which is limited from the front by the face 12 in a coal seam 14 of a certain length and varied depth (fig. 1). The coal seam 14 is covered by a roof 3Q, which is formed by a shale layer 16 divided by a separation plane 18, while the floor is formed by a shale layer 20 divided by a separation plane 22. The pilot hole drilling device is controlled by a working position control unit 24 and operates in the direction of arrow 26 to guide along a calibration hole 28 and a continuous pilot hole 30. Various devices for drilling pilot holes are known, and the device according to the invention uses a pilot device equipped with gamma radiation sensors as described in U.S. Patent Application No. 891,679. The drilling rig 32 has control devices connected by a control line 34 to an operating position control unit 24. The drilling rig 32 further comprises a hoisting unit 36 rigidly connected by a drill rod 38 to a mounting unit 40 connected by a drill rod M 38 to a drilling unit 42 having a front output shaft 44 and a drilling head 46. Drilling rig 32 is a self-propelled drilling unit designed for directional control of drilling with appropriate equipment. Drilling unit 42 includes a roller control unit 43, a motor 50, a tilt unit 52, and a control instrumentation section S1. A drilling rig 32 operating position control unit 24 is connected by an electrical line 60 to the drilling rig motor 50. Hydraulic line 56 supplies control pressure to the motor 50, and hydraulic line 38, having three hoses, provides control of the holding and tilting unit. Using the method of the invention, the decision on the location of the borehole in the particular coal seam is made with data on the The drilling rig 32 is then started and moved in the direction of arrow 26 in calibration hole 28 by a distance of 1 m or by a sufficient distance to eliminate external gamma radiation effects occurring in the air or in the coal mass in face 12. At this point, the reading of the gamma radiation counter is read in the working position control unit 24 and, in connection with the known geometry of coal seam 14, the drilling rig 32 is pre-calibrated to provide a reference gamma radiation reading at a distance from one of the selected surfaces 18 or 22. In some cases, both surfaces are used for calibration and affect the counter. gamma radiation. After initial calibration, the drilling rig 32 is controlled by the control unit 24 and through the coal seam 14 at a distance of several dozen meters along the borehole, shown by the dashed line 30. Drilling to the required full depth is controlled by the operator based on the radiation readings or by an automatic control device, which continuously compares the radiation values with the previously set range of values and makes the necessary corrections to the direction of the drilling rig 32. The automatic control system is controlled by a microprocessor computer, in which the radiation value readings are continuously compared with the set range of radiation values and which makes corrections to the set values and controls the drilling rig 32. The automatic control system for drilling rig 32 takes into account that detection of radiation takes place either from one direction or from a number of directions relative to drilling rig 32. Figure 3 shows instrument sections 54 of drilling assembly 42 in which a single scintillation detector 62 is used in its radially largest viewing range. Gamma radiation detector 62 is any known commercially available gamma ray scintillation detector; preferably, a detection system other than sodium-iodine scintillation is considered due to the difficult environmental conditions encountered when using the drilling rig. Known and used systems utilize a BICRON detector. Detector 62 requires mounting in section 54 of the in situ equipment in the appropriate The detector 62 is preferably mounted on a disc of suitable material, wherein the radiation pulses are transmitted to the control circuit 68 via conductors 66. The analog voltage of the output count state is supplied via conductor 70 and then via conductor 60 to the operating position control unit 24. Figure 4 shows another embodiment of the device in which two or more detectors are used, arranged oppositely either in a square or in another position. The instrument section 54 comprises first and second scintillation detectors 72, 74, mounted for opposite reception fields, and radiation transmission windows 76, 78. The output signal from the counter via conductors 80, 82 is supplied to the control circuit 68. 84 control by means of line 86. In the case of detectors with an opposite receiving field, situated in the position shown in Fig. 4, which is advantageously used in very thin, clean coal seams, the counter reading is controlled with respect to the roof shale and the floor shale, and the drilling rig is operated in the position in which the radiation counter readings are the lowest. Fig. 5 is a graph of gamma counter readings for a borehole drilled only for radiation testing and used to observe the radiation characteristics of the shale or coal. A straight borehole, descending at an angle of 17.5°, passed for the first 6.55 m through the shale, then the interface to the coal, and was carried out a distance slightly greater than 2.7 m in the coal seam. Periodic gamma radiation reading data were taken using a sodium-iodine scintillator detector at positions varied along the length of the borehole. The gamma reading as it passed through the 6.55 m shale layer remained relatively constant, between 7 and 8.3 thousand counts per minute, while after passing the coal-shale interface the counter reading decreased rapidly in a well-defined manner for the part of the borehole passing through the coal seam. Line 90 illustrates very good overlap of the radiation count data points along it when the β radiation was measured in the part of the borehole passing through the coal seam at a distance of 6.71 m to 8.84 m. The figure shows the gamma radiation counts per minute as a function of the thickness. The gamma radiation counter count decreases and the gamma radiation counter count from the interface to 3.66 m below the interface indicates a half-thickness value of 2.23 m. This is a measure of the thickness of the type of coal that absorbs half of the natural gamma radiation present in the shale roof. Figure 7 shows a control unit 100 used in the apparatus, preferably located in the operating position control unit 24. The control unit 100 is powered via a connector 102, conductors 104 and 106, and a common conductor 108, the conductors The power lines 112 and 114 are connected directly via a switch 110 for connection to the drilling rig feeding line 60. The negative 18 volt line 106 is connected to the reset, step and slope potentiometers 112 and 114, respectively, and is connected through resistors 116 and 117 to the inlet line 104. The center tap of the potentiometer 112 is connected via line 120 to a switch 110, and the center tap of the rotary potentiometer 114 is connected via line 122 to a switch 110. The operational readings of CALIBRATION, STROKE AND SLOPE are indicated on the meters 124, 126 and 128, each of which is connected via a respective zero-set potentiometer to the control connection via respective wires 130, 132, and 134. The gamma counter CALIBRATION, PITCH, and rig TILTING values are fed through an analog-to-digital converter 136 to the input ., which automatically controls the drilling rig 32. Any commercially available microprocessor computer, preferably a Texas Instruments model No. 2808 computer, may be used as computer 138, to perform the entire task (conversion of data into numerical form and digital control). Figure 8 shows a control circuit 140 located in the instrument section 54 of drilling unit 42. This design is described in detail in U.S. Patent Application No. No. 891679. The output from the switch 110 on the operational control assembly 100 is connected via the control cable 60 of the drilling rig 32 to the instrument section 54 and the switch 142 of the control circuit 140. Power leads 104, 106, and 108 are directly coupled to a 12-volt regulator 144, which provides the desired regulator voltage output. The positive 12-volt output from regulator 144 is also on leads 146 and 148 and is applied to a high-voltage power supply 150, which supplies 1200 volts to a BICRON counter tube 152. The BICRON counter tube 152 is a commercially available model 2M2P gamma counter tube. The 2-volt gamma counter output signal is applied via conductor 154 to the input of preamplifier 156 of integrated circuit IC type 715393. The output signal from amplifier 156 is taken at junction 158, and feedback from junction 158 via a capacitance-resistor network is applied to the input of the preamplifier. Diode 162 is turned on to eliminate any harmful voltage spikes. The gamma counter output signal from junction 158 is applied to pyrog limiter circuit 164, which is an integrated dual-gate NIE-LUIB circuit type CM4001. Gate circuit 164 is closed to the output signal when it exceeds a threshold value. The output signal from connection 166 is applied to one of the inputs of processor 168, which is an operational amplifier - integrated circuit type MC 1741. Integration of the output signal at connection 16d is achieved by means of feedback coupling via a capacitive-resistive timing network 172, and the integrated output signal is applied via line IT4 to a resistor network comprising resistor 176 in series with calibration potentiometer 178 and resistor 180 connected thereto. Potentiometer 178 provides control of the calibration of the gamma counter when the signal is applied to one of the inputs of volt-ampere transducer 182, and a DC amplifier is provided to maintain the bias voltage by means of an input connected to a suitable DC source. Transducer 182 is an integrated circuit of the MC 1741 type with an input provided with a connector 184 and a wire 130 for connection to a standard meter 124 in control unit 100 (Fig. 7). The output signal on wire 130 is in the form of a current reading, so that the meter 124 continuously reads the gamma counter readings, which will be detected by the BICRON counter tube 152. The stroke of the drilling rig 32 is detected by an accelerometer 186, the signal from which The output is applied to a volt-ampere amplifier 188 of the MC 1741 type. The corresponding output signal is applied via line 122 from control unit 100. The output signal from amplifier 188 is then applied via line 132 to a pitch meter 126 of control unit 100. 2Q Accelerometer 186 is of the Columbia model SA 107 static displacement type. The accelerometer provides a steady DC signal proportional to the angles so that the pitch meter 126, with a range of 0 to 5, indicates a pitch range of 0 to 90°. Detection of the inclination of drilling rig 32 is performed in a similar manner by an identical accelerometer 190, the output from which is applied to an identical circuit on amplifier 30. 192 is a voltage-to-noise converter (refer to Figure 192). Amplifier 192 has a similar bias on control line 122 and the output signal is applied via line 134 to TILT meter 128 in control unit 100. The actual control of the drilling rig 32 from the operator's position is described in detail in U.S. Patent No. 3,885,319 as well as details of actuation of the drive. The operator's reading on the CALIBRATION meter 124, the PITCH meter 126 and the TILT meter 128 allows remote actuation, respectively, of the movement of the drilling rig 32 relative to the shale layer being used, i.e., the spacing, the roof, or both. Initially, a reading from the meter 124 is obtained. gamma radiation for a particular formation in the first minimum distance or entrance hole 28 (Fig. 1), or other more direct means of gamma counter readings if available. Then, after determining the gamma radiation absorption coefficient of the coal seam per unit length, calibration potentiometer 178 (Fig. 8) is set to the desired value, and long-distance drilling is then established to maintain accurate gamma counter readings, and therefore the distance from the shale layer as read on meter 124. CALIBRATION. Preferably, the method of drilling the rig in the selected earth stratum is used to drill 60 pilot holes through the horizontal seams adjacent to the shale. roof and floor. The method of the invention utilizes naturally occurring radioactive radiation, which has been found to be present in almost all shale deposits. Furthermore, since shale deposits almost always (accompanies coal deposits), this means that the pilot hole method can be used in most, if not all, cases. Patent Claims 1. A method of drilling a drilling rig in a selected earth layer, especially horizontal coal seams, characterized in that drilling is initially performed in the selected earth layer to a first depth, the magnitude of gamma radiation on the drilling rig is measured to provide a reference reading, and then drilling a desired distance through the selected layer, wherein the drilling rig is operated while maintaining the reference counter reading at approximately the same initial reading. - 2. The method of claim 1, wherein the first drilling is performed to a first depth sufficient to measure natural gamma radiation without interference from external radiation. 3. The method of claim 1, wherein the gamma radiation counted at the first depth is read to determine the gamma radiation absorption in the coal seam at a selected distance from the adjacent shale layer and the pitch and inclination of the drilling rig are progressively controlled to maintain the gamma radiation counts within predetermined limit values. 4. The method of claim 1, wherein the drilling rig is controlled in accordance with the readings of a gamma radiation counter, which is obtained at a remote working position. 5. A method according to claim 3, characterized in that the continuously read gamma radiation counts and the set limit values for automatic control of the drilling rig position are compared. 121 304 42 / r \ ' i £ o i ? 0 / 4- YtU4^1, iWAnfa ° ,/ 9 r i f ' 1 2 \ \ ' 2 i \ z ( / \ \ i 90 K \ \ 30 34 < < < ( i 3^1 ^80yS2 \ Depth of the hole x 0.5048 [m] -ic ^7a _£I3*_ H6 COM -id H— 1 0^_4^=L ^/fl* -130 \JriS2 (34 103^ 106 n 4 , tf s ,o ,2 x 25,4LmmJ Negl layer thickness PZGraf.Koszalin A-1620 30 A-4 Price 100 PLN PL PL PL PL