SE528766C2 - Borrsträngskomponent, nötningsskyddskomponent för borrsträngskomponent samt borrhuvud - Google Patents

Description

25 30 utrymmet mellan borrsträngen och bergväggefl så att borrkaxet sedan spolas genom en kanal i borrsträngen.

Detta spolningsmedium utgörs vanligtvis av luft i ovanÉOfd* borrningsanordningar och vatten i underjordanordningar.

Alternativt kan vattendimma med eller utan ett kemiskt tillsatsmedel användas i båda anordningstyper.

Ett problem som kan uppstå under bergborrning är att borr- strängen, och särskilt dyra borrsträngkomponenter, måste bytas ut.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhanda- hålla en borrsträngkomponent för användning i en borrningsprocess som löser ovannämnda problem.

Detta syfte uppnås med en borrsträngkomponent enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Det är ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en nötningsskyddskomponent Som löser ovanstående problem.

Detta syfte uppnås medelst en nötningsskyddskomponent enligt den kännetecknande delen av patentkrav 7.

Det är också ett syfte med föreliggande uppfinning att till- handahålla ett borrhuvud som löser ovanstående problem.

Detta syfte uppnås med ett borrhuvud enligt den kännetecknande delen av patentkrav l4.

Borrsträngkomponenten enligt föreliggande uppfinning innefat- tar ett yttre hölje och en kanal för evakuering av borrkax från en bergbrytningsyta. Kanalen utgörs av ett första rörfor- migt element och åtminstone ett parti av det första rörformiga elementet, som i drift utsätts för nötning från borrkax, utgörs av, eller är försedtt med, en utbytbar nötningsskydds- 15 20 25 30 komponent. Detta har fördelen att borrsträngkomponenter kan repareras till en väsentligt lägre kostnad än vad Som Skulle utgöra kostnaden för att ersätta dem med nya. Det har Vidäïe fördelen att borrsträngkomponenten kan framställas av ett billigare material eftersom kraven på nötningsmotstànd kan minskas.

Det första rörformiga elementet kan utgöra en utbytbar rörfor- mig nötningsskyddskomponent. Detta har fördelen att kanalen för evakuering av borrkax kan ersättas på ett enkelt sätt när den existerande kanalen har utsatts för omfattande nötning.

Det första rörformiga elementet kan vara anordnat att mottaga ett andra rörformigt element som utgör den utbytbara nötnings- skyddskomponenten. Detta har fördelen att en än billigare komponent kan användas eftersom den inte behöver kunna motstå tvärgâende krafter tack vare stödet från det yttre höljet.

Borrsträngkomponenten kan vara försedd med ett ringformigt inskjutande parti som är anordnat att ligga an mot en nötningsskyddskomponent. Detta har fördelen att nötnings- skyddskomponenten kan hållas i position på ett enkelt sätt.

Borrsträngkomponenten kan anordnad på så sätt att en nötnings- skyddskomponent kan anbringas vid den medelst ett skruvför- band. Detta har fördelen att det tillhandahåller ett alterna- tivt sätt att hålla nötningsskyddskomponenten i position på ett enkelt sätt.

En nötningsskyddskomponent enligt föreliggande uppfinning in- kluderar en första yta, vilken utgör en nötningsyta, och organ för ingrepp med motsvarande organ hos borrsträngkomponenten, så att i ingrepp den första ytan bildar åtminstone en del av nämnda kanal.

Det första och/eller andra rörformiga elementet kan vara ut- fört av ett material ur gruppen: PVC-rör, rör utformat av 10 15 20 25 30 annan plast, metallrör eller ett rör framställt av ett keramiskt material.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 utgör ett tvärsnitt genom en ort som sträcker sig genom ett berg och en bergborrningsanordning däri för borrning av en uppsättning parallella hål.

Fig. 2 visar bergborrningsanordningen i fig. l Sedd frêmiffåfl- Fig. 3 visar i ett längsgående snitt ett borrhuvud och en borrsträngkomponent enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar i ett längsgående snitt en borrsträngkomponent enligt föreliggande uppfinning.

Fig.5a-5e visar alternativa utföringsformer av en borrsträng- komponent och nötningsskyddskomponent enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av exemplifierande utföringsformer I fig. l och 2 visas en bergborrningsanordning l som är lämp- lig för användning med föreliggande uppfinning. I fig. l visas bergborrningsanordningen l med, vid dess vänstra ände, ett ut- rymme för lagring av borrsträngkomponenter 2' att sammansättas till en borrsträng. En lyftarmenhet 8 inkluderar sammansätt- ningsorgan för sammansättning av borrsträngkomponenterna till en borrsträng, vilken blir längre och längre vartefter borr- ningsprocessen fortgår. Sammansättningsorganen kan utgöras av en hàllarnyckel.

I fig. 2 visas bergborrningsanordningen sedd framifrån i en pågående borrningsprocess. Såsom visas används anordningen för urholkning av ett stigande cylindriskt parti av en bergformation.

Borrningen utförs medelst en upprymmare 3 med relativt stor diameter. Upprymmaren 3 är sammanmonterad med en pilotkrona av 10 15 20 25 30 5128 766 mindre diameter. Pilotkronan används för att säkerställa att borrningen utförs i en önskad riktning under borrningen av ett specifikt hål. Upprymmaren 3 uppbärs av en borrsträng 2, vilken för närvarande utgörs av borrsträngkomponenterna 2a, 2b, Zc, där ytterligare borrsträngkomponenter 2d, Ze, etc. (ej visade) kan adderas till borrsträngen med hjälp av sammansätt- ningsanordningen vartefter borrningen fortsätter till dess ett hål med önskad längd har åstadkommits. Varje borrsträngkompo- nent 2' kan till exempel vara 1000 mm lång.

Det framställda borrkaxet måste kontinuerligt borttagas och vid den särskilda anordning som visas, evakueras borrkax genom en kanal i borrsträngen. Vid borrning väsentligen vertikalt uppåt kan borrkaxet evakueras genom kanalen med hjälp av gravitationskraft. Evakueringen kan dock till exempel med för- del assisteras av: i) tillhandahålla ett spolningsmedium till borrningsområdet, vilket sedan spolar borrkaxet genom kanalen i borrsträngen och ut ur hålet, där spolningsmediumet till exempel tillförs till borrningsområdet genom en andra kanal i borrsträngen eller i utrymmet mellan borrsträngen och bergväggen, eller ii) ansluta borrsträngen till en suganord- ning 5 via en slang 6 (visad i fig. 1) så att suganordningen 5 sedan suger allt borrkax från både pilotborr och upprymmare via kanalen i borrsträngen. Evakueringen av borrkaxet genom en kanal i borrsträngen har dock nackdelen att borrsträngkompo- nenterna utsätts för omfattande nötning som orsakas av borr- kaxet, särskilt när evakueringen forceras genom spolning och/eller sugning. När borrsträngskomponenten har utsatts för så omfattande nötning att den måste utbytas, är detta associe- rat med en väsentlig kostnad. Detta beror till exempel på kostnaden för det höghållfast stål som används för att fram- ställa borrsträngkomponenten, och komplexa gängor som måste användas för att säkra borrsträngkomponenterna till varandra 10 15 20 425 30 för att borrsträngen ska kunna hantera de krafter och den tor- sion den utsätts för under en borrningsprocess.

I fig. 3 visas en borrsträngkomponent 30 enligt föreliggande uppfinning, vid dess ena ände förbunden med en upprymmare 31 och med dess andra ände avsedd att anslutas till en annan borrsträngkomponent, eller, om borrningsprocessen befinner sig i sin början, bergborrningsanordningen. Den faktiska bergbry- tande verkan åstadkommes genom att kontinuerligt anbringa tryck på borrsträngen så att pilotkronans skärelement 32, och upprymmarens skärelement 33, 34 kontinuerligt trycks mot berget, samtidigt som borrsträngen roteras. I detta exempel utgörs pilotkronans skärelement av tre koniskt formade skär- rullar med tungstenkarbidinlägg och vardera med en mot borr- strängens normalaxel vinklad axel på ett sådant sätt att pilotkronans skärelement är vinkelräta mot borrsträngen när de är riktade mot berget. Skärrullarnas diameter kan till exempel vara 9-14 tum. Skären 33,34 åstadkommer ringformiga spår, och när spåren är tillräckligt djupa lossnar berget mellan spåren.

Skärelementen 45 är tillhandahållna för att säkerställa att upprymmaren kan dras ut ur hålet bakåt mot maskinen utan att fastna när borrning av hålet är avslutad och maskinen ska för- flyttas till ett annat hål. Upprymmardiametern kan till exempel vara 500-2000 mm. Avståndet mellan pilotkronans skär- element 32 och upprymmarens skärelement kan till exempel vara 500-1000 mm.

När borrningsprocessen pågår leds borrkax från pilotkronan tillsammans med borrkax från upprymmaren leds till en centrum- kanal 37 i borrsträngen via inlopp 35 mellan upprymmarens skarelement längs den streckade, pilförsedda linjen 36. inloppen kan företrädesvis täckas med ett stålnat eller ett galler för att förhindra att stora bitar fastnar i inloppen.

Borrsträngkomponenten 30 visas mer i detalj i fig. 4. 10 15 20 25 30 528 7fi3í5 För att förhindra nötning av borrsträngkomponenten 30 utgörs centrumkanalen 37 av ett rörformigt element 38, vilket ut9Öf en utbytbar nötningsskyddskomponent. På detta sätt utsätts endast nötningsskyddskomponenten 38 för passerande borrkax och således utsätts den utbytbara nötningsskyddskomponenten, och inte den faktiska borrsträngkomponenten, för nötning från pas- serande borrkax. På plats kommer nötningsskyddskomponenten att skydda borrsträngen, och särskilt den individuella borrsträng- komponenterna från nötning, och efter en lämplig tid, när nötningsskyddskomponenten är utsliten, ersätts den med en likadan nötningsskyddskomponent. På detta sätt kommer borr- strängkomponentens livstid förlängas avsevärt och en repara- tion av en borrsträngkomponent genom utbyte av en nötnings- skyddskomponent kan utföras till en betydligt lägre kostnad än vad som skulle utgöra kostnaden för att ersätta hela borr- strängkomponenten.

Nötningsskyddskomponenten 38 insätts i denna utföringsform i borrsträngkomponenten 30 från dess vänstra ände, och hålls på plats av ett hylsparti 40 enligt följande. Borrsträngkomponen- ten 30 och hylspartiet 40 innefattar vardera en avfasad ände, vilka tillsammans med ett spår i nötningsskyddskomponenten bildar en ringformig kanal 46. En ståltråd med en diameter som väsentligen motsvarar den ringformiga kanalens 46 diameter är positionerad i kanalen 46, varvid nötningsskyddskomponenten 38 låses i position genom att säkra hylspartiet 40 till borr- strängkomponenten med t.ex. ett antal fastsättningsanord- ningar, såsom skruvar, indikerat vid 41.

Nötningsskyddskomponenten 38 och hylspartiet 40 kan t.ex. ut- göras av ett metallrör, ett PVC-rör, ett rör framställt av annan plast eller ett rör framställt av ett keramiskt mate- rial. Nötningsskyddskomponenten 38 och hylspartiet 40 kan utgöra ett integrerat element eller två separata element. 10 15 20 25 30 Förutom det ovan beskrivna exemplet kan de separata elementen till exempel sammansvetsas, sammangängas, sammanlödas, Sammafl' limmas eller sammanfogas med en kombination därav.

I figuren visas även ett grepp 39 för användning av en hållar~ nyckel vid sammansättning av borrsträngkomponenter till en borrsträng. Vidare visas partier för anslutning av borrsträng- komponenter till varandra, ett borrhuvud eller en bergborr- ningsanordning. Dessa partier beskrivs dock inte i detalj eftersom denna sammansättning inte utgör del av föreliggande uppfinning.

I denna utföringsform är nötningsskyddskomponenten 38 anordnad så att det finns ett tomt utrymme 42 mellan nötningsskyddskom- ponenten och det yttre höljet 43. Det tomma utrymmet kan till exempel användas som en andra kanal för att förse borrningsom- rådet med ett kylnings- och/eller spolningsmedium såsom be- skrivs i den parallella svenska ansökan 040040l~6 och som indikeras med heldragna pilar 29 i fig. 3, i vilken kylnings~ och/eller spolningsmediumet utsläpps i pilotkronan. En tätning 44 används för att förhindra läckage av kylnings- och/eller spolningsmediumet in i kanalen för evakuering av borrkax.

Kylnings- och/eller spolningsmediumet kan till exempel utgöras av luft, vatten eller vattendimma med eller utan ett kemiskt tillsatsmedel eller skum beroende på vad som är lämpligt för den särskilda tillämpningen.

Vidare, i denna utföringsform, är hela det rörformiga elemen- tet 38 utbytbart. Det är dock även möjligt att ha ett rörfor- migt element 38 som utgör en integrerad del av borrsträngskom- ponenten och en tunnare nötningsskyddskomponent som insätts i det integrerade rörformiga elementet. På detta sätt kan en än billigare ersättningskomponent användas. I denna alternativa utföringsform kan nötningsskyddskomponenten till exempel 10 15 20 25 30 528 766 anbringas till borrsträngkomponenten enligt ovan eller såsom kommer att beskrivas nedan i anslutning till fig. 5.

Såsom kan ses av de streckade linjerna i fig. 4 kømmer nötningsskyddskomponenter för närliggande borrsträngkomponen- ter väsentligen ligga an mot varandra för att tillhandahålla ett kontinuerligt skydd mot nötning för borrsträngkomponen- terna helt och hållet genom borrsträngen.

I fig. 5a-5e visas alternativa utföringsformer av borrsträng- komponenten och nötningsskyddskomponenten. I dessa figurer definieras kanalen av borrsträngkomponentens yttre hölje.

Nötningsskyddskomponenten 51 är i fig. 5a insatt i borrsträng- komponenten 50 från dess ena ände och kan hållas på plats genom friktion och närliggande borrsträngkomponenters nötningsskyddskomponenter (indikeras med streckade linjer).

I den i fig. 5b visade utföringsformen är borrsträngkomponen- ten 60 försedd med ett ringformigt inskjutande parti vid dess ena ande för att förhindra rörelse av nötningsskyddskomponen- ten 62 relativt borrsträngkomponenten 60. För att även skydda borrsträngkomponentens 60 ringformiga inskjutande parti kan nötningsskyddskomponenten 62 i dess ena ände vara försedd med en skuldra 63 såsom visas. Som ett komplement till ansatsen 63 kan nötningsskyddskomponenten vara försedd med en muff 64 såsom visas i fig. 5c för att skydda det ringformiga utskjutande partiet 61. Muffen 64 täcker delvis nötnings- skyddskomponenten för borrsträngkomponenten till vänster, så att det erhålls ett kontinuerligt skydd genom hela borr- strängen.

I fig. âd visas annu en alternativ utföringsform av borr- strängkomponenten. I denna utföringsform är borrsträngkompo- nenten 70 försedd med ett ringformigt inskjutande parti 71 anordnat närmare borrsträngkomponentens borrverktygsande, och nötningsskyddskomponenten är försedd med en muff 72 och ett lO l5 20 25 30 7éí5 528 lO utskjutande parti 73, vilket är anordnat att passa in i en anslutande borrsträngkomponent. På detta sätt underlättas borttagning av nötningsskyddskomponenten när denna ska ersättas. Muffen täcker delvis nötningsskyddskomponenten för borrsträngkomponenten till vänster.

Istället för att ha en nötningsskyddskomponent som täcker väsentligen hela borrsträngkomponenten är det möjligt att istället använda en nötningsskyddskomponent som endast skyddar ett eller flera partier av nötningsskyddskomponenten. Dessa partier kan utgöra särskilt utsatta partier. Detta åskådlig- görs i fig. Se där endast borrsträngkomponentens ändpartier skyddas av en nötningsskyddskomponent. Detta kan vara fördel- aktigt för att till exempel skydda de partier av borrsträng- komponenten som används för anslutning mot andra borrsträng- komponenter. I den i fig. 5e visade utföringsformen finns det endast en nötningsskyddskomponent 81 för varje borrsträngkom- ponent 80 eftersom varje nötningsskyddskomponent 81 både täcker en del av den borrsträngkomponent den tillhör och en del av närliggande borrsträngkomponent. Nötningsskydds- komponenten hålls i position av respektive ringformiga ut- språng 82 på de två borrsträngkomponenter den är anordnad att skydda. Det är naturligtvis även möjligt att ha en nötnings- skyddskomponent i vardera ände av borrsträngkomponenten, eller en eller flera nötningsskyddskomponenter däremellan som ett alternativ till, eller i tillägg till det ovan beskrivna.

Gemensamt för de i fig. 5a-5e visade utföringsformerna är att nötningsskyddskomponenten inte måste kunna motstå tvärgàende krafter eftersom den stöds av det yttre höljet och kan således framställas av ett billigare material.

I den ovanstående beskrivningen har skydd av borrsträngkompo- nenter beskrivits. Det är dock även möjligt att använda före- liggande uppfinning på borrhuvuden såsom upprymmaren i fig. 3. 10 15 20 25 30 528 7 få (få ll Borrhuvudet kan innefatta en eller flera kanaler som leder borrkaxet till en kanal i borrsträngen. Dessa kanaler i borr~ huvudet kan täckas med tillämpligt formade nötningsskyddskom- ponenter vilka insätts i kanalerna och fixeras till borr- huvudet. Således kan av borrkax orsakad nötning av borrhuvudet begränsas, och genom att utbyta borrhuvudets notningsskydds- komponenter kan dess livslängd förlängas väsentligt. Även om foreliggande uppfinning har beskrivits i anslutning till en specifik bergborrningsanordning ska det förstås att föreliggande uppfinning är lämplig för användning i anslutning till godtycklig typ av begborrningsanordning där borrsträngen används för evakuering av borrkax, särskilt bergborrningsan- ordningar som används for bottenhåls-/blindhålsborrning i till exempel en tunnel, eller bergborrningsanordningar som används vid farliga eller ohälsosamma mineraler.

Vidare har i ovanstående beskrivning borrkaxet evakuerats genom en i borrsträngkomponenterna centralt lokaliserad kanal.

Det skall dock förstås att även andra konfigureringar kan användas. Till exempel kan borrkaxet evakueras via en icke- centralt lokaliserad kanal eller två eller flera kanaler. Var och en av dessa kanaler kan naturligtvis skyddas av en notningsskyddskomponent.

Dessutom har kanalen och notningsskyddskomponenten.beskrivits med cirkulärt tvärsnitt. Tvärsnittet kan dock vara fyrkantigt, elliptiskt eller av någon annan lämplig geometrisk form.

Det ska också förstås att även andra typer av kronor och skär- element kan användas med uppfinningen eftersom olika typer av berg och olika typer av borrningsprocesser kan erfordra olika typer av skärelement. Till exempel behöver inte borrhuvudet ha en pilotkrona.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 12 PATENTKRAV Borrstrangkomponent för användning i en berqb0ffnin9SPf0' cess, varvid borrningen utförs med ett till en borrsträng anslutet borrverktyg, vilken borrsträng inkluderar ett flertal borrsträngkomponenter, där borrsträngkomponenten innefattar ett yttre nölje och en kanal för evakuering av borrkax från en bergbrytningsyta, kännetecknad av att ka- nalen utgörs av ett första rörformigt element och att åt- minstone ett parti av det första rörformiga elementet, som i drift utsätts för nötning från borrkax, utgörs av, eller är försett med, en utbytbar nötningsskyddskompo- nent. Borrsträngkomponent enligt krav l, kännetecknad av att det första rörformiga elementet utgör en utbytbar rörfor- mig nötningsskyddskomponent. Borrsträngkomponent enligt krav l, kännetecknad av att det första rörformiga elementet är anordnad att mottaga ett andra rörformigt element, vilket utgör den utbytbara nötningsskyddskomponenten. Borrsträngkomponent enligt något av kraven l-3, kännetecknad av att den är försedd med ett ringformigt inskjutande parti som är anordnat att ligga an mot en nötningsskyddskomponent. Borrsträngkomponent enligt något av kraven l-3, kännetecknad av att den är anordnad på så sätt att en nötningsskyddskomponent kan anbringas vid den medelst ett skruvförband. Borrsträngkomponent enligt något av kraven l-5, kännetecknad av att det första och/eller andra rörformiga elementet är utfört av ett material ur gruppen: PVC-rör, lO 15 20 25 30 lO. ll. l2. l3. 13 rör utformat av annan plast, metallrör eller ett fÖf framställt av ett keramiskt material. Nötningsskyddskomponent för en borrsträngkomponent och/eller ett borrhuvud i en borrsträng, där nämnda borr- strängkomponent och/eller borrhuvud innefattar ett yttre hölje och en kanal för evakuering av borrkax från en bergbrytningsyta, varvid nötningsskyddskomponenten inklu- derar en första yta, vilken utgör en nötningsyta, och organ för ingrepp med motsvarande organ hos borrsträng- komponenten, så att i ingrepp den första ytan bildar åtminstone en del av nämnda kanal. Nötningsskyddskomponent enligt krav 7, kännetecknad av att den utgör en utbytbar rörformig nötningsskyddskompo- Rent . Nötningsskyddskomponent enligt något av kraven 7-8, kännetecknad av den är försedd med en skuldra anordnad att ligga an mot t.ex. ett ringformigt inskjutande parti hos en borrsträngkomponent. Nötningsskyddskomponent enligt något av kraven 7-9, kännetecknad av att den innefattar ett hylsparti anordnat att säkras till borrsträngkomponenten. Nötningsskyddskomponent enligt något av kraven 7-9, kännetecknad av att organet för ingrepp utgör ett spår for bildande av åtminstone en del av en kanal i vilken t.ex. en ståltråd kan positioneras. Nötningsskyddskomponent enligt något av kraven 7-ll, kännetecknad av att den är anordnad på så satt att den kan anbringas till en borrsträngkomponent medelst ett skruvförband. Nötningsskyddskomponent enligt något av kraven 7-12, kännetecknad av att den är utförd av ett material ur 10 14 14 gruppen: PVC-rör, rör utformat av annan plast, metallrör eller ett rör framställt av ett keramiskt material. .Borrhuvud för användning i en bergborrningsprocess, varvid borrhuvudet ar anslutet till en borrstrang inklu~ derande ett flertal borrstrangkomponenter, där borr~ huvudet innefattar åtminstone en kanal för evakuering av borrkax fràn en bergbrytningsyta, kännetecknat av att kanalen utgörs av ett första element och att åtminstone ett parti av det första elementet, vilket i drift utsätts for nötning från borrkax, utgörs av, eller är försett med, en utbytbar nötningsskyddskomponent.