SE526134C2 - Borrigg för produktionsborrning i begränsande utrymmen - Google Patents

Description

25 30 malmbärande berg där malmen är närvarande i relativt tunna skikt som sträcker sig genom sagda berg.

Sådan malm är ofta närvarande i mycket stora, grunt skålfor- made formationer, varvid utvinning av malmen utförs i rikt- ningar relativt nära horisontalen. För detta ändamål är borr- enheten ledbar för att verka i riktningar i sidled från för- flyttningsriktningen av borriggen och ledbar i ett plan vinkelrätt mot denna riktning.

Normalt är det tillfredsställande att borrenheten är ledbar över en vinkel av omkring lO° under horisontalen till en vinkel av omkring 30° över horisontalen.

Att ha vridlederna direkt fästa vid stommen separerade längs' den första riktningen ökar styvheten hos konstruktionen.

Detta förbättras genom att det är tillhandahàllet ett kraft- överförande organ mellan varje vridled och en intilliggande hållare för en horisontell domkraft. Härigenom överförs och motstås krafter som uppträder under borrningen på ett effek- tivt sätt. Detta förbättras genom att varje hållare för en horisontell domkraft är integrerad med en stationär del av respektive ledorgan.

Genom att borrenheten inkluderar en främre och en bakre ram- del, vilka är separerade genom linjära styrorgan för att styra organen för borrsträngsrotation och -framdrivning tillhanda- hålls en effektiv, stabil och kostnadseffektiv borrenhet.

I synnerhet föredras att borrenheten är ledbart fäst vid stom- men via dess bakre ramdel på grund av stabiliteten och möjlig- heten att ha en kompakt lösning. 72744sv.doc; 2005-03-21 lO 15 20 25 30 CN FO (;\ __; '04 Jäs Genom att tillhandahålla borrenheten med i sidled verkande stabiliseringsorgan vid en övre, bakre del för verkan mot en bergyta i riktningar motsatt borriktningen, stabiliseras borriggen ytterligare på ett föredraget sätt under drift.

Vid en särskilt föredragen utföringsform inkluderar en borrigg en styrenhet för att styra inställning av stabiliserings- organen och för att styra positionering och elevation av borr- enheten.

Det föredras vidare att styrenheten är i stånd att ställa in stabiliseringsorganen för att höja eller sänka och/eller luta borriggen till förutbestämda vinklar med avseende på ett stöd- jande underlag.

Detta medger korrekt och enkel initial positionering av skär- _huvudet före start av borrningsoperationen och att bidra till att nå den korrekta borriktningen.

Ytterligare särdrag och fördelar förklaras i följande beskriv- ning av en utföringsform.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Metoden enligt föreliggande uppfinning beskrivs mer i detalj nedan med referens till de bifogade ritningarna, varvid: Fig. l är en sektion genom en ort, som sträcker sig genom ett berg och med en borrmaskin däri, som borrar en serie av över- lappande hål; Fig. 2 är en sektion genom ett hål borrat mellan intilliggande Orter; 72744sv.doc; 2005-03-21 10 15 20 25 30 Ch BJ Qx ...A cm f> Fig. 3 är en sidovy av borrmaskinen; Fig. 4 är en perspektivvy av en del av en borrigg enligt upp- finningen och inkluderande en borrenhet illustrerad vid posi- tioneringsprocessen, och Fig. 5 är en perspektivvy av enheten i fig. 4 illustrerande krafter som uppträder under borrning.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORM En borrigg 14 som visas i fig. 1 - 3 inkluderar olika maskin- delar, såsom drivorgan, stabiliseringsorgan, en borrenhet, som har organ för rotation och framdrivning av skärhuvud, en borr- strängkomponentförràd och borrsträngföreningsorgan. Borriggen har en första riktning av huvudsaklig förflyttning, (till ' höger i fig. 1) och en stomme omfattande stödkropp hos borrig- gen. Driften av borriggen styrs av en datoriserad styrenhet.

I fig. 1 - 3, är 10 ett berg med en relativt tunn malmbärande formation ll som sträcker sig därigenom. Utsträckningen och den approximativa tjockleken av den malmbärande formationen har bestämts genom borrning från ytan av marken ovan formatio- nen. En ort 12 har gjorts genom berget så att den malmbärande formationen 11 sträcker sig längst denna. Utsträckningen (i en riktning) och den approximativa tjockleken 3 av den malm- bärande formationen såsom är bestämd är indikerad i fig. 1 och 3 genom två streckade linjer som sträcker sig längs orten.

Som framgår i fig. 2 och 3 är den malmbärande formationen 11 visad att vara lutande.

En borr 13 som har diameter d väsentligen motsvarande med en approximativa tjockleken t av det malmbärande skiktet 11, som '72744Sv. dOC; 2005-03-21 15 20 25 30 bestämts, är använd för att borra ett första hål H1 längs en axel A1 som sträcker sig längs ett approximativt mittplan M hos skiktet ll (fig. 1).

Efter färdigställande av det första hålet H1 borras ett andra hål H2 längs en andra axel A2 också sträckande sig längs det approximativa mittplanet av det malmbärande skiktet ll.

Axlarna A1 och A2 är parallella om skiktet är ett ”plant” skikt, men de kan också vara ickeparallella om skiktet är krökt. Avståndet s mellan axlarna A1och A2 är valt så att hålen H1 och H2 skär varandra eller överlappar med varandra som visas i fig. l. Med andra ord är avståndet s mindre än borr- diametern d. Uppenbarligen, beroende på det valda avståndet, lämnas mer eller mindre material obrutet i områden där de två hålen inte skär varandra.

Det utborrade producerade materialet uppsämlas kontinuerligt.

I ändamål att uppnå acceptabel ekonomi hos borriggen 14 i pro- cessen att borra hålen H1, H2, H3, H4 och H5 är snabb och kor- rekt uppställning av borriggen 14 viktig. Detta uppnås genom föreliggande uppfinning.

I fig. 4 visas en del av en borrigg liknande den som visas i fig. 1 - 3 i detalj. I fig. 4 visas således en borrenhet 20, vilken är uppburen på en stomme till en borrigg, varav visas två längsgående sidoelement av sagda riggs stomme, vilka indi- keras med 21 och 22.

Borrenheten 20 omfattar en främre ramdel 3 och en bakre ramdel 24, vilka är åtskilda genom separations- och uppstyvnings- element formade som linjära styrorgan 25 för ett borrsträngs- 7274 4sv. doc; 2005-03-21 10 15 20 25 30 Lfi PJ gm ___5 bd rs GX rotations- och -drivningsorgan, vilket indikeras som en inte- grerad enhet med hänvisningsbeteckningen 26.

De skall noteras att ”främre” och ”bakre” avser respektive främre del respektive bakre del av borrenheten 20 och handlar inte om främre eller bakre delar av borriggen som uppbär borr- enheten.

Borrsträngsrotations- och -drivningsorgan 26 är aktivt för att rotera och framtrycka en borrsträng 27, som vid dess distala ände uppbär ett skärhuvud 29, vilket utnyttjas för att erhålla den bergsönderdelande/utgrävande operationen.

Borrsträngen 27 består av ett antal axiellt inriktade, för- bundna borrsträngskomponenter 28, vilka adderas till borr- strängen pà ett sätt som inte är del av uppfinningen och där- för inte ytterligare diskuteras här.

Borrenheten 20 är ledbart förbunden med stommen över ledorgan 30 i formen av vridleder mellan den bakre ramdelen 24 och ett kraftöverförande organ 34 positionerat på ett sidoelement 22 hos riggens stomme. I synnerhet är vridleden 30 positionerad vid bottendelen av borrenheten och mer i detalj vid den undre delen av den bakre ramdelen 24.

Ledrörelse hos borrenheten 20 i ett plan som är vinkelrätt till längsriktningen av stommen och i synnerhet till rikt- ningen av huvudsaklig förflyttning av borriggen erhålls genom linjärmotorer 41, av vilka en verkar pà vardera sida av den främre ramdelen 23. I detalj inkluderar varje motor 4l en rotator, vilken kan vara en hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk rotator, vilken är ledbart fäst vid ett sidoelement 21 och är arrangerat att rotera en gängad stång, vilket i sin 72744sv.dOC; 2005-03-21 10 15 20 25 30 s 522.6 124 tur är ingrepp med en mutter, som är ledbart fäst vid den främre ramdelen 23; Rotation av motorerna 41 resulterar i änd- rad elevation av borrenheten med avseende på horisontalen. Det ska noteras att motorerna 41 kan vara utgjorda av andra slag av linjärmotorer såsom t ex hydraulcylindrar.

Fästa vid riggens stomme är ett antal stabiliseringsorgan, vilka utgörs av å ena sidan horisontella stabiliseringsorgan och å andra sidan av vertikala stabiliseringsorgan.

De horisontella stabiliseringsorganen 31 och 32 är utgjorda av horisontellt verkande horisontella domkrafter, som har ingreppsändar för ingrepp med bergytan i orten, inuti vilken riggen är avsedd att vara positionerad i drift. Varje horison~ tell domkraft 31 är fäst vid riggens stomme över en hållare 33, vilken i den visade utföringsformen är integrerad med kraftöverföringsorganet 34, varvid fördelaktig kraftöverföring erhålls mellan skärhuvudet, borrenheten, stommen och de hori- sontella stabiliseringsorganen.

Vid sidan av stommen, som är motsatt sidan av vridlederna, är varje motsvarande hållare för en horisontell domkraft 32 fäst vid ett sidoelement 21 hos riggens stomme och kan av stabili- seringsskäl vara direkt eller indirekt förbunden med en hål- lare för motorn 41 för att privotera borrenheten 20.

De vertikala stabiliseringsorganen inkluderar i den visade utföringsformen fyra vertikala stöddomkrafter 35, 36, 37 (den fjärde är inte visad) vilka verkar mot ortgolvet, och vilka kan inställas så att de lyfter borriggen och i synnerhet dess drivhjul från ortgolvet i ändamål att medge rätt positionering med avseende på sagda golv, som nämns ovan. 72744sv.d0C; 2005-03-21 10 15 20 25 30 än i J LN _; \*J *L Vidare är tillhandahållna vertikala takdomkrafter 38 och 39, vilka verkar för ingrepp mot orttaket. Hållaren för varje ver- tikal takdomkraft 38, 39 är företrädesvis förbunden med eller kan t o m vara integrerad med hållaren för en vertikal stöd- domkraft. I vart fall är företrädesvis tillhandahàllet för krafttransmission över ett kraftöverförande organ 40 mellan en vertikal takdomkraft 38 och intilliggande vertikala stöddom- kraft.

I fig. 4 visas endast två vertikala takdomkrafter men det inses att ett par av vertikala takdomkrafter också kan till- handahållas intill den bakre ramdelen 28 hos borrenheten För ytterligare stabilisering under borrning är tillhandahål- let, vid den visade utföringsformen, ett par av sidleds stabi- liseringsorgan i formen av hydrauliska domkrafter 48, vilka är positionerade vid överdelen av borrenheten. De är i synnerhet konstruerade så att de har sina cylinderrör bildande stabili- seringsrör som separerar den främre ramdelen och den bakre ramdelen hos borrenheten 20. De i sidled stabiliserade organen är avsedda att vara i ingrepp mot en ortvägg för att motstå axiella krafter i borrsträngen 27, vilka annars skulle tendera att tippa borriggen under drift.

En datoriserad styrenhet styr de olika stabiliseringsorganen och motorerna för att pivotera borrenheten för att positionera både borriggen och borrenheten före drift för att erhålla en sidelevationsvinkel för borrningsändamål. Organen för positio- nering och styrning av borrenheten kan därför sägas inkludera organen för positionering och stabilisering av borriggen lik- som organen verkande mellan en borriggs stomme och borrenheten 20. Också organen för framdrivning och styrning av borriggen bidrar vid positionering och inriktning av borrsträngen. 72744sv.d0C; 2005-03-21 10 15 20 25 30 rfgf 4 va.- ß) l of] JB De fyllda enkla pilarna i fig. 4 indikerar uppställningsrikt- ningar för de olika stabiliseringsorganen vid positionering och stabilisering. De dubbla pilarna indikerar rörelse upp och ner av den främre ramdelen vid påverkning av motorerna 41 för att pivotera borrenheten.

Fig. 5 visar i grunden samma element som i fig. 4, men här är också översiktligt illustrerat (genom de fyllda enkla pilarna) krafterna som verkar på denna del av borriggen. För detta ändamål är indikerat att på skärhuvudet det verkar ett vrid- moment liksom en axiell kraft på grund av den rotationsmässiga och pressande kraften som tillförs till borrsträngen.

På de olika domkrafterna som utgör stabiliseringsorganen ver- kar i princip endast axiella krafter med avseende på de verti- kala stabiliseringsorganen, dvs de vertikala stöddomkrafterna Voch de vertikala takdomkrafterna under det att på de horison- tella stabiliseringsorganen liksom de sidleds stabiliserande organen det verkar axialkrafter liksom skjuvkrafter. Den huvudsakliga lasten resulterande från borroperationen är avsedd att transmitteras över de horisontella stabiliserings- organen, vilka för detta ändamål är väsentligt mer kraftfulla än de vertikala stabiliseringsorganen.

Uppfinningen kan modifieras inom ramen för de bifogade kraven.

För detta ändamål ska förstås att de olika organen och elemen- ten kan vara konstruerade annorlunda än vad som visas figu- IÉEII18.

Exempelvis kunde stommen vara framställd av annorlunda ele- ment, såsom från plattformiga element. Borrenheten kan vara konstruerad med att ha t ex boxlik struktur, istället för den relativa öppna strukturen som visas, i ändamål att separera 72744sv.doc: 2005-03-21 ramar. Domkrafterna kan vara drivna annorlunda, t ex som skruvdomkrafter istället för hydrauliska domkrafter.

Borrenheten kan vara fäst annorlunda vid stommen, t ex över en 5 centralt positionerad vridled istället för en i sidled posi- tionerad vridled som visas. Som ett alternativ kan borrenheten ha vridlederna fästa vid dess frontomràde för att medge att den pivoteras kring den främre delen. Detta ger större möjlig- heter att ha elevationsvinklar som är negativa och att utvinna 10 i riktningar snett nedåt. 72744sv. dOC; 2005-03-21

Claims (18)

10 15 20 25 30 \ -t-.S dk» PATENTKRAV

1. l. Borrigg (14) för utvinningsborrning under jord och inklude- rade en stomme (2l,22), drivorgan, stabiliseringsorgan (31,32,35,36,37,38,39,42), och en borrenhet (20), som har rotations- och framdrivningsorgan (26) för skärhuvud (29), varvid riggen har en första riktning av huvudsaklig förflytt- ning och tvâ sidoriktningar, och varvid borrenheten (20) är ledbart fäst vid stommen för pivoterande rörelse av borrenhe- ten till en operationsriktning, k ä n n e t e c k n a d av - att stabiliseringsorganen inkluderar horisontella (3l,32) och vertikala (35,36,37,38,39), stabiliseringsorgan, som är fästa vid stommen (21,22) i ändamål att, i aktiva lägen, pres- sas mot en intilliggande bergyta för att transmittera krafter från borrenheten (20) som uppträder under borrningen, till sagda bergyta.

2. , Borrigg enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att borrenheten (20) är pivoterbar för operation i riktningar väsentligen vinkelrätt mot den första riktningen och inklude- rande en sidledsriktning.

3. Borrigg enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att borrenheten (20) är pivoterbar över ledorgan (30) som är utgjorda av vridleder, fästa vid stommen (22) vid separata lägen längs den första riktningen.

4. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en motor (41) är arrangerad mellan stommen (21) och borrenheten (20) för att pivoterbart förflytta borrenheten. 72744sv.doc; 2005-03-21 10 15 20 25 30 rfn' f 7, Ö É 1-1 u; ll.. '~ 12

5. Borrigg enligt något av föregående krav, beroende av krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att de horisontella stabili- seringsorganen är i sidled riktade horisontella domkrafter (3l,32) positionerade på varje sida av stommen.

6. Borrigg enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det finns kraftöverförande organ (34) tillhandahållna mellan varje vridled (30) och en intilliggande hållare (33) för en horisontell domkraft.

7. Borrigg enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att varje hållare (30) för en horisontell domkraft är fäst vid ett respektive sidoelement hos stommen.

8. Borrigg enligt krav 5, 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att varje hållare (30) för en horisontell domkraft är inte- grerad med en stationär del av ett respektive ledorgan.

9. Borrigg enligt något av föregående krav, beroende av krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att de vertikala stabilise- ringsorganen (35,36,37,38,39) är vertikalt riktade vertikala domkrafter positionerade på stommen.

10. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att borrenheten (20) är ledbart fäst med en bottendel vid stommen.

11. ll. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att borrenheten (20) är ledbart fäst med en bakre del vid stommen.

12. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - 72744sv.doc; 2005-03-21 10 15 20 25 30 t e c k n a d av att borrenheten inkluderar en främre (23) och en bakre (24) ramdel, vilka är separerade genom linjära styrorgan (25) för att styra organ för borrsträngsrotation och -framdrivning (26). av att

13. Borrigg enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d sagda ledorgan (30) är fästa vid den bakre ramdelen (24).

14. Borrigg enligt krav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a d av att varje ramdel är utgjord av ett stycke av metallplåt.

15. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att borrenheten (20) vid en övre bakre del är försedd med i sidled verkande stabiliseringsorgan (42) för verkan mot en bergyta, i riktningar, vilka är väsentligen mot- satt operationsriktningen av borrenheten (20).

16. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att den inkluderar ett styrorgan för att styra uppställning av de stabiliserande organen (31,32,35,36,37,38,39,42) och för att styra positionering och elevation av borrenheten (20).

17. Borrigg enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten är kapabel att inställa stabiliseringsorganen (3l,32,35,36,37,38,39,42) för att luta borriggen (14) till förutbestämda vinklar med avseende på ett stödjande underlag.

18. Borrigg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att den inkluderar ett borrsträngskompo- nentförråd och borrsträngsföreningsorgan. 7274 4sv. dOC; 2005-03-21