SE417122B

SE417122B - PROCEDURE AND DEVICE FOR GROUND MOUNTAINS AND MOUNTAIN DRILLING WITH A DRILLING MACHINE

Info

Publication number: SE417122B
Application number: SE7904768A
Authority: SE
Inventors: Alf Sven Johan Wallgren
Original assignee: Alf Sven Johan Wallgren
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1981-02-23
Also published as: WO1980002717A1; SE7904768L; FI801753A; FR2470375A1

Description

4 -spolhuvud, bringas passera en 1 79Ûl§768"4 2 a tilloppskanalen monterad backventil, šom'fö?hiﬁä- rar tillbakaströmning, och därefter från tilloppskanalen in i en i nackadaptern och borrstången vertikal kanal, i vars övre ände en pumpkolv förefinns, vilken bringas att upptryckas av nämnda tryck ett stycke över det plan mot vilket slagborrmaskinens slagkolv slår, varefter slagkolven bringas slå ner pumpkolven i nackadaptern, var- vid vid varje slag en mycket kraftig tryckstöt alstras i den genom backventilen i borrutrustningen innestängda vätskan, vilka tryckstötar framdriver vätskan i borr- stången, trycker ut vätska och lossborrat material ur spolkanalerna i borrkronan och bringar vätskan med lossborrat material att strömma uppåt mellan borrstång och borr- hålsvägg. K Vidare innefattar uppfinningen en anordning för jord-bergsondering och bergborrning med slagborrmaskin, där en tixotrop vätska är avsedd att tillföras och användas för att föra upp lossborrat material ur borrhålet, vilken vätska är avsedd att nedföras i en vertikal kanal, vilken anordning karakteriseras av att anordningen innefattar en nackadapter, i vilken en tilloppskanal med en backventil förefinns, där backventilen är anordnad att endast tillåta vätsketransport in i nackadaptern, och i vars övre ände en pumpkolv förefinns anordnad att av tillförd vätska tryckas upp till ett läge där dess övre yta förefinns ovanför nackadapterns övre yta, på vilken yta en slagborrmaskins slagkolv är avsedd att slå, och vilken pumpkolv åstadkommer ett mycket högt tryck i vätskan i den vertikala kanalen när slagkolven slår mot nack- adapterns och därmed pumpkolvens övre yta. 4 -coil head, is brought to pass a non-return valve mounted on the inlet duct, which flows backwards, and then from the inlet duct into a vertical duct in the neck adapter and the drill rod, in the upper end of which there is a pump piston, which is caused to be pushed by said pressure a distance above the plane against which the percussion piston of the percussion drill strikes, after which the percussion piston is caused to strike the pump piston into the neck adapter, whereby at each stroke a very strong pressure surge is generated in the check valve in the drilling equipment. the liquid in the drill rod, pushes liquid and drilled material out of the flushing channels in the drill bit and causes the liquid with drilled material to flow upwards between the drill rod and the borehole wall. fluid is intended to be supplied and used to bring loose material out of the borehole, which The liquid is intended to be lowered into a vertical channel, which device is characterized in that the device comprises a neck adapter, in which there is an inlet channel with a non-return valve, where the non-return valve is arranged to allow only liquid transport into the neck adapter, and in its upper end a pump piston arranged to be pushed by supplied liquid to a position where its upper surface is above the upper surface of the neck adapter, on which surface a percussion piston percussion piston is intended to strike, and which pump piston causes a very high pressure in the liquid in the vertical channel when the percussion piston strikes the neck - the upper surface of the adapter and thus the pump piston.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas med hänvisningar till bi- fogade fig~ l och 2.The invention will be described in the following with reference to the accompanying Figures 1 and 2.

- Fig. la visar schematiskt förhållandena i ett borrhål vid jord-bergson- dering enligt uppfinningen.Fig. 1a schematically shows the conditions in a borehole during earth-rock sounding according to the invention.

~ Fig. lb visar avsnittet inom rektangeln A i fig. la uppfärstorat.Fig. 1b shows the section within the rectangle A in Fig. 1a enlarged.

- Fig. lc visar avsnittet inom rektangeln B i fig. la uppförstorat.Fig. 1c shows the section within the rectangle B in Fig. 1a enlarged.

- Fig. 2 visar schematiskt övre delen av borrutrustningen vid jord-berg- sondering enligt uppfinningen. _ Huvudproblemen vid jord-bergsondering är för det första att förhindra att den i jord borrade delen av borrhålet rasar igen och för det andra att föra upp loss- borrat material ur borrhålet. En gemensam lösning på båda dessa problem är att vid borrningen använda en spolnings- och stabiliseringsvätska av speciell typ. Nämnda vätska bör vara tixotrop och ha en skrymdensitet som inte alltför mycket skiljer sig från skrymdensiteten hos de jordmaterial, i vilka borrningen utförs. En tixo- trop vätska erhålls om bentonit och vatten blandas i lämpliga proportioner. Tixo- tropin hos vätskan har till följd att lossborrat material håller sig svävande i vätskan, även om vätskans uppåtriktade strömningshastighet är mycket låg. Låg ström- ningshastighet innebär att vätskeåtgången blir liten, som exempel kan nämnas en vät- skeåtgång av 20 ä 30 liter till ett c:a 8m djupt borrhål vid borrning med 38mm borr- krona. Vätskan kommer att innehålla en stor mängd lossborrat material, som ökar vätsk- ans skrymdensitet och förbättrar dess förmåga att stabilisera borrhålet. Problema s 7904768-4 att bringa den relativt trögflytande, tixotropa vätskan att med låg hastighet strömma i borrutrustningens trånga spolkanaler, utan att igensättning av kanalerna riskeras, löses enligt föreliggande uppfinning.Fig. 2 schematically shows the upper part of the drilling equipment during earth-rock exploration according to the invention. The main problems with earth-rock exploration are, firstly, to prevent the earth-drilled part of the borehole from collapsing again and, secondly, to bring loose material drilled out of the borehole. A common solution to both of these problems is to use a flushing and stabilizing fluid of a special type when drilling. Said liquid should be thixotropic and have a bulk density which does not differ too much from the bulk density of the soil materials in which the drilling is carried out. A thixotropic liquid is obtained if bentonite and water are mixed in appropriate proportions. The thixotropin of the liquid has the effect that loosely drilled material remains suspended in the liquid, even if the upward flow rate of the liquid is very low. Low flow velocity means that the liquid consumption is small, for example a liquid consumption of 20 to 30 liters to an approximately 8m deep borehole when drilling with a 38mm drill bit. The fluid will contain a large amount of loosely drilled material, which increases the bulk density of the fluid and improves its ability to stabilize the borehole. The problems of causing the relatively viscous, thixotropic liquid to flow at low velocity in the narrow flushing channels of the drilling equipment, without risking clogging of the channels, are solved according to the present invention.

I fig. la visas ett borrhåi ll, i vilket en borrstång 8 med tillhörande borrkrona 9 förefinns. Schematiskt visas uppifrån och ned olika jord, sten och bergföi hâllanden. Av fig. lb framgår även en vätskekanal med vätska 7 i borrstången 8. Fig. lc visar dessutom spolkanalerna l2 i borrkronan 9.Fig. 1a shows a borehole 11, in which a drill rod 8 with associated drill bit 9 is present. Schematically, topsoil and rock are shown from different soils, rocks and rocks. Fig. 1b also shows a liquid channel with liquid 7 in the drill rod 8. Fig. 1c also shows the flushing channels 12 in the drill bit 9.

Fig. 2 visar schematiskt övre delen av borrutrustningen vid jord-bergson- dering enligt uppfinningen.Fig. 2 schematically shows the upper part of the drilling equipment in earth-rock sounding according to the invention.

Nackadaptern l är pågängad den hålade borrstången 8. På nackadaptern l är spolhuvudet 3 anbringat. På spolhuvudet 3 förefinns ett tilloppsrör I6 för tillför- sel av vätska till nackadapterns l tilloppskanal 2. Tilloppskanalen 2 mynnar i en axiell kanal 5.The neck adapter 1 is threaded onto the perforated drill rod 8. The coil head 3 is mounted on the neck adapter 1. On the coil head 3 there is an inlet pipe I6 for supplying liquid to the inlet duct 2 of the neck adapter 1. The inlet duct 2 opens into an axial duct 5.

Mellan tilloppskanalen 2 och nämnda axiella kanal 5 förefinns en backven~ til H så anordnad att vätska endast kan passera från tilloppskanalen 2 i riktning mot den axiella kanalen 5.Between the inlet duct 2 and said axial duct 5 there is a non-return valve H arranged so that liquid can only pass from the inlet duct 2 in the direction of the axial duct 5.

I nackadapterns l övre ände förefinns en pumpkolv 6. En lâsring l5 för- hindrar att pumpkolven kan tryckas ur nackadaptern l. i pumpkolvens 6 översta läge skjuter denna upp ett stycke över nackadapterns l övre plan l3, mot vilket en slag- borrmaskins slagkolv lå är avsedd att slå.At the upper end of the neck adapter 1 there is a pump piston 6. A locking ring 15 prevents the pump piston from being pushed out of the neck adapter 1. In the uppermost position of the pump piston 6 it projects a distance above the upper plane 13 of the neck adapter 1, against which a percussion piston intended to strike.

Enligt föreliggande uppfinning förfar man på följande sätt medelst den be- skrivna anordningen.According to the present invention, the process is carried out in the following manner by means of the described device.

Vätska med lågt tryck tillförs nackadapterns l tilloppskanal 2 via ett spolhuvud 3. I tilloppskanalen är en backventil Ä monterad. Tilloppskanalen mynnar i en axiell kanal 5 i nackadaptern, i vars övre ände en pumpkolv 6 är anbringad.Liquid with low pressure is supplied to the inlet duct 2 of the neck adapter 1 via a flushing head 3. A non-return valve Ä is mounted in the inlet duct. The inlet channel opens into an axial channel 5 in the neck adapter, in the upper end of which a pump piston 6 is fitted.

När slagborrmaskinens slagkolv lä lyfts, trycks pumpkolven 6 upp av nämnda låga tryck ett stycke över det plan l3, mot vilket slagkolven lä är avsedd att slå. Slag- kolven kommer därefter, innan den når fram till nackadaptern, att slå ner pumpkolven i nackadaptern med följd att en mycket kraftig tryckstöt alstras i den genom back- ventilen Å i borrutrustningen instängda vätskan. Tryckstötarna som alstras vid varje slag av slagkolven framdriver vätskan i den hålade borrstången, trycker ut vätska och lossborrat material ur spolkanalerna l2 i borrkronan 9 och bringar vätska och lossborrat material att strömma uppåt mellan borrstången 8 och borrhålsväggen ll.When the percussion piston 1a of the percussion drill is lifted, the pump piston 6 is pushed up by said low pressure a distance above the plane 13 against which the percussion piston 1a is intended to strike. The impact piston will then, before it reaches the neck adapter, strike the pump piston in the neck adapter, with the result that a very strong pressure surge is generated in the liquid trapped by the non-return valve Å in the drilling equipment. The pressure shocks generated at each stroke of the percussion piston propel the liquid in the hollow drill rod, push out liquid and loosened material from the flushing channels 12 in the drill bit 9 and cause liquid and loosened drill material to flow upwards between the drill rod 8 and the borehole wall 11.

En låsring IS förhindrar att pumpkolven 6 trycks ur nackadaptern, om slag- borrmaskinen lyfts av.A locking ring IS prevents the pump piston 6 from being pushed out of the neck adapter if the percussion drill is lifted off.

Genom uppfinningen framdríves således vätskan intermittent med ett mycket högt tryck, varvid igensättning av spolkanalerna undvikes.The invention thus propels the liquid intermittently at a very high pressure, whereby clogging of the flushing channels is avoided.

Föreliggande uppfinning skall inte anses begränsad till den ovan angivna utföríngsformen utan kan verieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.The present invention is not to be construed as limited to the above-mentioned embodiment, but may be varied within the scope of the appended claims.

Claims

A method of earth-rock sounding and rock drilling with an impact drill, wherein a thixotropic liquid, preferably a mixture of bentonite and water in suitable proportions, is used to bring loose material out of the borehole and to stabilize it in earth drilled part of the borehole, which liquid is caused to flow down in a vertical channel (5) to flushing channels (12) in the drill bit (9), characterized in that said liquid, brought with low pressure, is supplied to an inlet. channel (2) in a neck adapter (I) belonging to the rock drilling equipment via a flushing head (3), is passed a non-return valve (4) mounted in the inlet channel, which prevents backflow, and then from the inlet channel into a vertical channel in the neck adapter and drill rod ( 5), in the upper end of which there is a pump piston (6), which is caused to be pushed by said pressure a distance over the plane (13) against which the percussion piston (lay) of the percussion drill strikes, after which the percussion piston is brought down the pump piston (6) in the neck adapter (1), whereby at each stroke a very strong pressure surge is generated in the liquid trapped by the non-return valve (Å) in the drilling equipment, which pressure surges propel the liquid in the drill rod, expel liquid and loosened material from the flushing channel in the drill bit and causes the fluid with loosely drilled material to flow upwards between the drill rod (8) and the borehole wall (II).

Device for earth-rock sounding and rock drilling with percussion drilling machine, wherein a thixotropic liquid is intended to be supplied and used for bringing loose drilled material out of the borehole, which liquid is intended to be lowered into a vertical channel, characterized in that the device comprises a neck adapter (1), in which an inlet duct (2) with a non-return valve (Ä) is present, the non-return valve being arranged to allow only liquid transport into the neck adapter (1), and in the upper end of which a pump piston (6) is arranged to be pushed up of supplied liquid to a position where its upper surface is above the upper surface (13) of the neck adapter (1), on which surface an impact piston (1a) of an impact drill is intended to strike, and which pump piston produces a very high pressure in the liquid in the vertical_channel when the percussion piston (lä) strikes the upper surface of the neck adapter (1) and thus the pump piston (6).