SE506773C2 - Förfarande och anordning för fyllning av borrhål - Google Patents

Description

506 773 2 kompaktheten hos berget och i det tredje fallet rör det sig om genomförande av det verkliga gruvbrytningsarbetet.

Den tidigare kända tekniken handlar mestadels om förfaranden för fixering av förankringsbultar. Exempelvis beskriver FI patent nr 15277 ett förfarande för förankring av stänger i marken eller berggrunden. Detta förfarande involverar använ- dandet av en borrstång, som är inpassad med en borrkrona och omgiven av ett rör under en borrningsoperation. Röret är borttagbart fastgjort vid borrstången och borrkronan. Under en borrningsoperation in i ett genom förankringsstången och röret inneslutet utrymme tillförs ett spolningsmedium, och efter borrningsoperationen fylls nämnda utrymme med ett bindemedel.

Under tillförseln av ett bindemeldel dras röret bort från ett borrhål, varigenom borrstàngen tillsammans med dess borrkrona kvarblir i ett borrhål som en förankringsstång och förankras genom inverkan av ett bindemedel.

Sålunda kräver det i det anförda patentet beskrivna förfarandet specialbyggda borrstänger och borrkronor, och det enda ändamål som det anförda förfarandet kan användas för är förankringen av sådana stänger. Å andra sidan är även ett förfarande tidigare känt, vid vilket fixeringen av en förankringsbult utförs genom att först borra ett hål med en stötborr, följt av bortdragning av borrstången från det borrade hålet, och i hålet införs en separat fyll- nadsmedelslevereringsledning eller -rör. Genom denna ledning eller rör levereras ett fyllnadsmedel in i hålet, varefter en förankringsbult förs in i det med nämnda fyllnadsmedel till- stoppade hålet.

Den ovan beskrivna teknologin är även ogynnsam av följande orsaker: 3 * 506 773 - I ett brutet bergsskikt, som alltid finns. i områden som kräver förstärkning, är införandet av ett rör eller en ledning i ett borrhål svårt på grund av att bergmaterial rullar in i hålet. Därtill tenderar en ledning eller ett rör att klämma i hålet av samma orsak.

- Att bringa ett rör eller en ledning på riktigt sätt till mynningen hos ett borrhål är osäkert, i synnerhet med ett i ojämn terräng borrat hål, eftersom, på grund av den ojämna terrängen, borrstàngen förskjuter sig ut ur det normala centret och borrstàngen även böjer sig i begynnelsestadiet.

- Tillsatser som krävs i synnerhet i områden som skall för- stärkas för att höja hastigheten av stelnandet av en gjutmassa kan inte användas, eftersom stelnandet av en gjutmassa i en tillförsel har varit möjligt. Efter en tillförseloperation innehåller blandningsanordningen fortfarande lite blandad massa som stelnar snabbt. Blandningen av en tillsats med en gjutmassa är ofullständig, eftersom mekanisk blandning inte kan uppnås.

Ej heller åstadkommer rotationen av en förstärkningsbult för blandningsändamål i ett med en gjutmassa fyllt takborrhål ett önskat resultat, eftersom det kan bildas tomrum runt bulten i ett borrhål med gjutmassa sipprande ut ur borrhàlet.

- Cirkulering av en gjutmassa i en tillförselledning för förhindrande av stelning har inte tjänat sitt syfte, eftersom det in i borrhålet trädande och av ett tillförselsystem krävda partiet inte skulle cirkuleras.

- Införandet av en gjutmasseledning eller -rör såsom en separat operation är ett onödigt, tidsödande förfarande.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att introducera ett nytt och oväntat förfarande för fyllning av borrhål, vilket kan anlitas vid alla fyllningsoperationer efter borrning, antingen med en för en förankringsbult avsedd gjutmassa, med ett berg- 506 773 4 eller markförstärkningsmedel eller med ett sprängämne etc. För att uppnå detta syfte är ett förfarande för fyllning av borrhàl enligt uppfinningen huvudsakligen kännetecknat därav, att en rörformig borrstång används för tillförsel av ett fyllnadsmedel in i ett hål och/eller in i ett hål omgivande mark eller ”berggrund. Detta förfarande tillser en mycket enkel, snabb och fullständig fyllning av ett borrhàl. Den använda grundläggande utrustningen kan vara en normal stötborr eller roterande borranordning som är inpassad med ett aggregat för leverering av fyllnadsmedel. Å ena sidan tjänar användningen av detta förfarande till att undvika utnyttjandet av borrstänger, som endast är utformade för förankringsändamál och á andra sidan införandet av en separat ledning eller rör iJ1 i ett borrhàl efter avlägsnande av en borrstàng från ett hål.

Speciellt i vissa applikationer skiftas företrädesvis en borrstång under levererandet av ett fyllnadsmedel i en riktning som är motsatt borrningsriktningen. För att eliminera luft- fickor i ett fyllnadsmedel startas därtill levereringen av ett fyllnadsmedel företrädesvis vid botten hos ett borrhàl. Vidare är det fördelaktigt för blandningen av fyllnadsmedlet, att en borrstàng roteras under en fyllningsoperation.

Uppfinningen avser även en anordning för utförande av förfa- randet för fyllning av borrhàl. Denna anordning är huvudsakli- gen kännetecknad av särdrag angivna i det sig till en anordning riktande självständiga bifogade kravet. De sig till en anord- ning riktande osjälvständiga kraven beskriver föredragna utföranden av anordningen.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj i följande beskrivning' under hänvisning till ett pà bifogade ritningar illustrerat utförande.

Pà ritningarna: s 506 773 fig 1 visar ett tvärsnitt av en med en anordning enligt upp- finningen utrustad borrmaskin (snitt A-A i fig 2), fig 2 är ett snitt utmed B-B i fig 1, och fig 3 är ett schema för hydrauliken hos en anordning.

En på ritningarna visad anordning inkluderar ett matningshus 2, som är fastgjort vid det främre partiet hos en borrmaskin 1, antingen fixerat eller för att bäras därav. Matningshuset 2 inkluderar en väsentligen cylindrisk kammare 1, som omger nackorganet 3 hos en borrmaskin. Kammaren I används för leve- rerande av både fyllnadsmedel och spolningsvatten in i genom- gången 4 i nackorganet 3 utmed förbindelseledningar 5 mellan kammaren I och genomgången 4. Matningshuset 2 inkluderar även en kammare II, som ipà liknande sätt omger nackorganet 3.

Kammaren II är anordnad mellan borrmaskinen 1 och kammaren I.

In i kammaren II levereras spolningsmedium, i synnerhet vatten, under pumpningen av ett fyllnadsmedel. Kammaren I är på ömse sidor därom försedd med tätningar 6a, 6b, som tätar kammaren I relativt nackorganet 3. Ett spolningsmedium, i synnerhet vatten, som matas in i kammaren II under varaktigheten av tillförseln av ett fyllnadsmedel förhindrar i fallet av en möjlig tätningsskada (huvudsakligen tätning 6a) genomgången av en gjutmassa till lager 6c hos borrmaskinens 1 framparti. I det föreliggande utförandet tätar nämnda kammare II mot den främre väggen hos en borrmaskin och den bakre väggen hos kammaren II tillhandahålls genom den främre väggen av borrmaskinen 1. Ett in i kammaren II trädande vattenflöde passerar ut ur kammaren exempelvis in i en behållare. Det ovannämnda tätningsarrange- manget tjänar till att förhindra genomgången av ett fyllnads- medel från kammaren I till kammaren II och à andra sidan till atmosfären. 506 775 Matningshuset 2 inkluderar vidare en ventil 7 för styrning av strömmen av fyllnadsmedel och spolningsvatten och/eller rengö- ringsluft vid olika stadier vid applicering av förfarandet.

Fig 3 illustrerar ett hydraulikschema till vilket det nu hänvisas. I en i schemat visad position håller anordningen på att tillföra ett fyllnadsmedel genom en genomgång 4 i nackor- ganet 3 in i borrhàlet 9 i borrstàngen 8. Änden hos borrstàngen 8 bär ett krossverktyg 10 eller liknande, vilket är försett med öppningar 11 för tillförsel av ett fyllnadsmedel in i borrhàlet PR. Borrstången 8 kan eventuellt vara försedd med extra genom- gångar i närheten av krossverktyget 10. Vatten eller komprime- rad luft bärs ut med en ledning 12 till ventilen 7 via en trevägsventil 13. I en andra position hos trevägsventilen 13 är det möjligt att under en borrningsoperation tillföra tryckluft genom kammaren I in i borrhålet 9 hos borrstàngen 8. En manöv- reringsventil 14 tillhandahåller' styrning av 'ventilen '7 med hjälp av trycket hos en hydraulpump 24 till den i fig 2 visade positionen, varvid vattnet levereras genom ledningen 12 via ett nedströms om ventilen 7 lokaliserat spjäll 15 (se fig 1). Ändamålet med spjället 15 är att tillhandahålla ett vattenflöde som påminner om en finfördelad stràle in i kammaren II för en mera effektiv spolning av nackorganet 3 inuti inneslutningarna av kammaren II. Dessutom används manöverventilen 14 till att med hjälp av trycket hos hydraulpumpen 24 ställa in en cirku- lationsventil 16 till den illustrerade positionen. På liknande sätt används hydraulpumpen 24 till att genom en reversibel backventil 17 åstadkomma en tryckfluidumström för hydraulmotorn 19 hos en fyllnadsmedelspump 18 för pumpverkan. Från cirkula- tionsventilen 16 finns en förbindelse med ventilen 7 utmed en ^tillförselrör1edning 20a, 20b, son: består av två rör. Under pumpningen av ett fyllnadsmedel verkar båda tillförselrören 20a, 20b för att transportera fyllnadsmedlet till ventilen 7.

Nedströms om ventilen 7 är en fyllnadsmedelspumpledning 21 försedd med en tillsatsmatningsledning 23, varvid en ventil 22 däri är anordnad att förhindra genomgången av ett fyllnadsmedel 7 506 773 » in i tillsatsmatningsledningen 23. Ovannämnda operation gör genomgången av ett fyllnadsmedel och en eventuell tillsats in i kammaren I från ett fyllnadsmedelslager 25 och dessutom genom- gången av vatten in i kammaren II genom användning av ledningen 12 möjlig.

När anordningen sätts in i verkligt borrningsarbete sätts det övre blocket hos manöverventilen 14 igång. Således sätter först av allt hydraulpumpen 24 igång det högra blocket hos cirkula- tionsventilen 16. Å andra sidan sätts det högra blocket hos ventilen 7 igång med borttagandet av styrning på det vänstra blocket och när det i ledningen 12 rådande trycket verkar på ventilen 7. Detta åstadkommer för ett fyllnadsmedel en cirku- lationsledning 25-18-16-20a-7-20b-16-25 och vatten och/eller luft förflyttar sig utmed ledningen 12 in i kammaren I. Å andra sidan fortgår nu strömmen av hydraulpumpens 24 hydraulfluidum till motorn 19 genom en strypningsstyrventil 26. Härav reglerar den genom den reversibla backventilen 17 fortgående strömmen sig själv till en lämplig proportion under hänsyn till den nödvändiga utmatningen av den med hjälp av motorn 19 åstadkomna cirkulationen.

I synnerhet visar fig 2 uppbyggnaden av ventilen 7 och de därmed förbundna elementen 15 och 22 samt deras anordning i samband med matningshuset 2. Matningshuset 2 är försett med en lángsträckt ventilkammare 7a, som är inpassad med en ventil- stång 7b, som är utformad att vara rörlig i sin longitudinella riktning. Matningshuset 2 är försett med borrhàl 27a, 27b, vilka kommunicerar med de motsatta ändarna hos ventilkammaren 7a och genom vilka positionen hos stången 7b styrs genom ett på stångens ände verkande styrtryckfluidum. Stángen 7b är försedd med en urtagning eller ett spår 7c, som i den i fig 2 genom heldragna linjer visade positionen hos stången 7 är i inrikt- ning med en ledning 20 (20a, 20b) för att in i kammaren I åstadkomma tillförsel av ett fyllnadsmedel och en in i fyll- nadsmedlet nedströms om ventilen 7 tillförd eventuell tillsats 506 773 (ventilen 22). Levererandet av ett spolningsmedium in i kamma- ren II genom ett nedströms om ventilen 7 inpassat spjäll 15 utförs via ett ringformigt utrymme 7d, som är bildat i ventil- kammaren 7a vid ledningen 12. När ett styrtryckfluidum används för att skifta nämnda stång 7b till den i fig 2 med streck- prickade linjer visade högra positionen, stängs nämnda ledning 20 när den vänstra änden hos stången 7b sätter sig vid led- ningen 20 och nämnda urtagning eller spår sätter sig delvis vid ledningen 12, varvid den från ledningen 12 kommande strömmen av spolningsmedium distribueras in i kamrarna I och II.

I samband med fyllandet av ett hål med en gjutmassa fortgår funktionen hos en anordning enligt uppfinningen på följande sätt: borrningen av ett hål utförs med en borrmaskin normalt till en förutbestämd sträcka. Efter borrningen avslutas borr- ningsoperationerna. Lufttryck. anbringas i ledningen 12 genom vridande av trevägsventilen 13 moturs från den i fig 3 visade positionen. Således utmatas det vid en operation anvanda spolningsvattnet från kammaren I, från borrstångens 8 centrala borrhål 9 och från borrhàlet PR.

Pumpningen av en gjutmassa påbörjas genom förändrande av manöverventilen 14 till den i fig 3 visade pumppositionen, varvid hydraultrycket skjuter på ventilerna 7, 16 och 17 till den i fig 2 visade positionen. De till motorn 19 och utmed en ledning SM till manövermotorn (icke visad) hos borrmaskinen 1 passerande oljeflödena synkroniseras med en separat distribu- eringsventil 26 för att motsvara varandra på sådant sätt att ett krossverktyg 10 rör sig i borrhàlet PR med en hastighet som är' motsatt borriktningen och lika med eller något lägre än hastigheten 'med vilken gjutmassan fyller ett borrhål. Borr- stången roteras under denna rörelse.

Spolningsvattnet kopplas in efter det att pumpningen startats, varvid vattnet spolar kammaren II från vilken vattnet utmatas på marken eller in i en separat behållare. 9 i 506 773 Pumpningen stannas företrädesvis med hjälp av manöverventilen 14 innan ett borrhàl är fyllt ända upp. Efter det att pump- ningen stannats ställer hydraultrycket om ventilen 7 till en position för att tillåta vatten att strömma in i kammaren I, varigenom en gjutmassa, som ligger i kammaren I och inuti utrustningen, transporteras framför vattnet, in i borrhålet PR och fyller de delar av borrhålet som inte var fullständigt fyllda. Detta för att undvika bildandet av spillmassa.

När pumpningen stannats med hjälp av manöverventilen 14 ställer hydraultrycket om ventilerna 7 och 16 till en cirkulerings- position och pumpningen fortgår med en minskad hastighet genom ledningarna 20a, 20b tillbaka till behållaren 25.

Om tillsatser skall användas pumpas dessa via ventilen 22 för att blanda dem med en gjutmassa. I detta fall är det speciellt föredraget att använda rotationen hos borrmaskinen 1 för att blanda en tillsats i borrhålet PR.

Efter det att borrhålet PR fyllts med en gjutmassa, förs pá konventionellt sätt en bult in däri.

Under hänvisning till vad som förklarats ovan kommer nu några fördelar med uppfinningen i förhållande till den tidigare kända tekniken, i synnerhet vid användning av en gjutmassa, att beskrivas: - En borrstång 8 som tjänar som gjutmassematningsledning utmed dess krossverktyg 10, när alltid botten hos ett borrhål oavsett typen hos berget, eftersom alla normala grundläggande arbets- moment (om nödvändigt slag såväl som rotation och matning) är tillgängliga för detta ändamål. Manövreringscykeln kommer att vara snabbare eftersom några steg är utelämnade.

- Ingen gjutmassematningsledning måste rengöras fullständigt under de korta pauserna pá grund av tillhandahàllandet av möjlighet till cirkulation. 506 775 10 - Tillförsel av en tillsats in i en gjutmassa kan utföras inom sådana sektioner hos en tillförselledning som spolas rena under borrning. Längden hos en som matningsrör tjänande borrstàng är alltid lämplig för ett speciellt borrhål PR. Denna fördel är uppenbar, i synnerhet alltid då borrning med förlängd stång måste utnyttjas för att nå ett erfordrat håldjup.

- Förfarandet och anordningen för fyllning erbjuder ävenledes en möjlighet att utnyttja förspända bultar. En tillsats används endast. på det tidiga stadiet av pumpning, varigenom det på botten hos ett hål kvarblivande partiet stelnar snabbare än det närmare mynningen hos ett borrhål belägna partiet. Således kan en bult förspännas efter det att partiet på botten har stelnat.

- Blandningen av ett tillsatsmedel i en gjutmassa kan utföras genom roterande av borrstången. En partiell blandning uppträder i kammaren I när nackorganet roterar. Detta betyder att rör- ledningarna 5 är i rotationsrörelse med den följden att en gjutmassa 5. kammaren även utsätts för rotationsrörelse. Den slutliga blandningen uppträder i ett borrhål när en gjutmassa matas ut genom öppningarna 11 i krossverktyget. Spetsen hos krossverktyget 10 är inpassad med kammar som tillhandahåller ytterligare blandning.

- Under pumpningen av ett gjutmassemedel är en i tillförsel- rörledningen 20a, 20b upplevd tryckförlust mindre, eftersom flödet av ett gjutmassemedel kan uppdelas på två ledningar.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 11 Patentkrav

1. Förfarande för fyllning av ett borrhäl, vilkets första steg inkluderar borrandet av ett hàl (PR) genom användning av en rörformig borrstàng (8), genom vilken under borrandet av nämnda hàl ett spolningsmedium levereras via åtminstone en öppning (11) i ett krossverktyg (10) in i ett ringformigt utrymme som definieras av hålet (PR) och borrstängens (8) yttre yta för att transportera krossat material ut genom hålet, varvid nämnda rörformiga borrstàng (8) används även för tillförsel av ett fyllnadsmedel in i ett hàl och/eller in i ett hål omgivande mark eller berggrund, kännetecknat därav, att i förfarandet används en i och för sig kand borrstàng (8) som är fäst vid ett nackorgan (3), att spolningsmediet pà ett i och för sig känt sätt och fyllnadsmedlet förs till borrstàngen (8) via nackorganet (3) och att i slutstadiet av tillförseln av ett fyllnadsmedel i litet spolningsmedium, företrädesvis vatten, levereras till nackorganet (3) och den rörformiga borrstàngen (8) för avlägsnande av fyllnads- medlet fràn nackorganet (3), från borrstàngens (8) innandöme (9) och från krossningsverktyget (10).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att en tillsats, t ex en tillsats för en snabbare stelning av gjutmassemedel, levereras in i fyllnadsmedlet och att tillsatsen levereras in i fyllnadsmedlet vid en punkt vars ned- strömssektion i fyllnadsmedlets rörelseriktning kan behandlas med ett spolningsmedium.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att fyllnadsmedlet i anordningen utsätts för inre cirkulation åtminstone under perioderna av utförande av borrningsope- rationer.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att levererandet av ett fyllnadsmedel in i borrstàngen (8) utförs vid ett nackorgan (3) (kammare l), som inklude- ras i en borrmaskin (1), genom en genomgång (4) i nämnda nackorgan (3)- 506 773 10 15 20 25 30 35 506 773 l2

5. Förfarande enligt krav 4, därav, att mellan borrmaskinen (1) och fyllnadsme- delstillförselpunkten är nackorganets (3) spolning, företrädesvis vattenspolning (kammare II), anordnad.

6. Förfarande enligt krav 1 och 7, därav, att fylInadsmedelstillförselpunkten vid nackorga- net (3) (kammare I) även utnyttjas för tillförsel av ett vid en borr- ningsoperation använt spolningsmedium.

7. Anordning för användning vid fyllning av ett borrhål och/eller vid fyllning av ett hål omgivande mark eller berggrund, innefattande en borrmaskin (1) som är försedd med ett genomgångsförsett (4) nackor- gan (3), vid vilket en rörformig (9) borrstång (8) skall fastgöras, därav, att med nackorganet (3) är ett matningshus (2) inriktat, vilket inkluderar åtminstone en kammare (I), som är utformad att kommunicera utmed åtminstone nackorganet (3) inkluderad förbindelseledning (5) med nämnda i nackorganet inkluderade genom- gång (4), och att en i matningshuset (2) inkluderad ventil (7) är å ena sidan utformad att in i kammaren (I) föra ett medium som behövs både vid pågående borrningsoperation och vid fyllning av ett borrhål.

8. Anordning enligt krav 7, därav, att mellan den första kammaren (I) och borr- maskinen (1) en andra kammare (Il) är anordnad, vilken företrädesvis är i anliggning mot borrmaskinens (1) främre vägg, varvid den främre väggen hos en borrmaskin tillhandahåller kammarens (Il) bakvägg, och att de inre ytorna hos kamrarna (I, II) består av nackorganets (3) yttre yta.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, därav, att anordningen inkluderar en ventil (7) som, enligt anordningens operationsform, är utformad att in i den första kammaren (I) tillföra a) ett rengöringsmedium, såsom tryckluft, som används vid en borrningsoperation, b) ett fyllnadsmedel under utarbe- tandet av ett hål och c) ett fylInadsmedelsspolningsmedium, såsom 10 15 20 25 30 506 773 13 ' vatten, för spolning av kammaren (l), borrstångens (8) borrhål (9) och öppningar (11) hos ett krossverktyg (10) och in i den andra kammaren (ll) ett spolningsmedium, såsom vatten, under Ievererandet av ett fyllnadsmedel in i den första kammaren (l).

10. Anordning enligt krav 9, därav, att anordningen inkluderar en cirkulationsventil (16) för att valfritt utföra antingen tillförseln av ett fyllnadsmedel genom ventilen (7) in i kammaren (l) eller den inre cirkuleringen av ett fyllnadsmedel genom ventilen (7) genom användande av en rörledning (20a, 20b) som förbinder cirkulationsventilen (16) och ventilen (7).

11. Anordning enligt krav 10, därav, att Ievererandet av en tillsats är anordnat nedströms om ventilen (7)-och att en tillsatslevereringsledning (23) är inpassad med ett ventilorgan (22) eller liknande för att förhindra genomgången av ett fyllnadsmedel in i tillsatslevereringsledningen (23).

12. Anordning enligt krav 10, därav, att vatten och/eller komprimerad luft är anordnat att levereras till ventilen (7) utmed en vanlig ledning (12), varvid ledningen (12) är inpassad med ett ventilorgan (13), företrädesvis en trevägsventil, för väljande av ett i ledningen (12) strömmande medium eller den relativa proportionen av olika medier.

13. Användning av ett förfarande enligt något av kraven 1-6 eller en anordning enligt något av kraven 7-12 för tillförsel av en gjutmassa in i ett borrhål, speciellt för fixering och förankring av bultar i ett borrhål (PR), för behandling av sprickor eller liknande i marken eller berggrun- den genom hålet med ett fyllnadsmedel eller för leverering av ett sprängämne in i ett borrhål.