SE529285C2 - Anordning och metod för att lossa en gängfog vid bergborrning - Google Patents

Description

25 30 35 529 285 2 WO0201041 beskriver en metod att lossa skarvari borrstål i en borranordning. Vid lossning minskas trycket från en slaganordning på borrstàlen och skarven får en lättare axiell stöt, som nämnts ovan. Borrstålet hålls fast samtidigt som det roteras.

WO 03/033858 visar en slaganordning med ett slaghuvud vilken slaganordning är avsedd att reducera vrldmomentet mellan två hopskruvade borrstänger vid lossning.

Anordningen svängs manuellt fram till bonstängema som ska lossas och kläms manuellt runt dessa av en operatör. Anordningen klämmer runt de hopskruvade borrstångema från två diametralt motsatta håll. Detta görs genom att en griparm på slaganordningen trycker de hopskruvade borrstängema mot själva slaghuvudet pâ slaganordningen med hjälp av en spiraltjäder. Slaghuvudet, dvs. den ena klämpunkten stöter sedan med radiella stötar mot eller nära skarven för att minska de spänningar som uppstår på grund av deformationer i gängan. Borrstàlen roteras därefter inbördes och frigörs därmed. Detta är en komplicerad anordning som måste skötas manuellt. Dessutom är det svårt att få stabilitet eftersom ena klämpunkten också är slagpunkt vilket innebär att klåmkraften minskar när slaghuvudet är på tillbakagång och ända till ett nytt slag kommer. Detta kan också medföra risk att delar av borrsträngen tappas, speciellt om borrningen sker nedåt i berget och påverkas av tyngdkraften.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är därför ett syfte med föreliggande uppflnning att tillhandahålla en lossningsanordning som är enkel, har en ökad stabilitet och som lämplig att automatiseras.

I enighet med föreliggande uppfinning uppnås detta syfte av en lossningsanordning för användning pà en borranordning för bergborrning. Borranordning innefattar en bergborrmaskin till vilken en borrsträng är sammanfogningsbari en gängfog. Borrsträngen innefattar ett godtyckligt antal borrstänger som âr sammanfogningsbara med varandra i gängfogar. Borranordningen innefattar också en drivanordning för fram och backrotation av borrsträngen. Lossningsanordningen innefattar en klämanordning arrangerad att klämma fast borrstrången, samt en separat slaganordning anordnad att slå med en vinkel mot borrsträngens ländriktning på huvudsakligen 752105' pà en första av någon av sagda gängfogar under backrotation så att ett pälagt vridmoment på borrsträngen erhålles i en gängIossnings-rotationsrikning, för att åstadkomma lossning av den första gängfogen. 10 15 20 25 30 ~ 529 285 3 I enighet med föreliggande uppfinning uppnås också detta syfte av en borranordning för bergborrning. Borranordningen innefattar en bergborrmaskin till vilken en borrsträng är sammanfogningsbar i en gängfog. Borrsträngen innefattar ett godtyckligt antal borrstänger som är sammanfogningsbara med varandra i gängfogar. Borranordningen innefattar en drivanordning för fram och backrotation av borrsträngen, samt en lossningsanordning med de särdrag som beskrivits ovan.

I enighet med föreliggande uppfinning uppnås också detta syfte av en metod att lossa en gängfog vid bergbonning med en borranordning. Metoden innefattar stegen: En borrsträng kläms fast med hjälp av en klämanordning, en slaganordning slår på borrsträngen i området vid en första gängfog som ska lossas, och borrsträngen utsätts för ett moment i en gänglossnings-rotationsriktning.

Eftersom lossningsanordningen innefattar en klämanordning och en separat slaganordning kommer klämanordningen att klämma runt borrsträngen på ett ställe och slaganordningen att slå pà borrsträngen pà ett annat ställe. Detta innebär att en ökad stabilitet vid slag på borrsträngen för lossning av gängfogen kommer att erhållas, risken att tappa borrsträngen kommer att minska samtidigt som anordningen är relativt enkel och väl lämpad att automatisera.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figur 1 är en schematisk sidovy av en borranordning för bergbonning enligt föreliggande uppfinning.

Figur 2a är en perspektiwy av en lossningsanordning enligt föreliggande uppfinning med ett kopplingsschema som visar hur lossningsanordningen styrs med hjälp av hydraulik.

Figur 2b är en schematisk sidovy av en lossningsanordning enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING Ett antal utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas även om uppfinningen inte är begränsad till dessa.

Figur 1 visar en borranordning 2 för bergborrning enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 529 285 4 Borranordningen 2 innefattar en bergborrmaskin 4 anordnad på en släde 6 som är förskjutbar längs minst en en matarbalk 8 pä sedvanligt sätt. Borrmaskinen 4 är pà så vis fram och äter rörlig längs matarbalken 8.

Till borrmaskinen 4 är en borrsträng 10 anslutningsbar. Borrsträngen 10 innefattar ett godtyckligt antal borrstänger 12, 14 och 16. En typisk borrstäng kan vara ca 6 m läng men kan vara kortare eller sträcka sig upp till ca 10 meter. En typisk borrsträngs diameter är ca 38 - 87 mm. Borrsträngen 10 innefattar också en nackadapter 18 i sin ena ände och en borrkrona 20 i sin andra ände och däremellan är borrstängema 12, 14 och 16 anordnade.

Nackadaptem 18 är i sin ena ände anordnad pä borrmaskinen 4 och i sin andra ände sammanfogningsbar med borrstángen 12 i en gängfog. Borrstängema 12, 14 och 16 är sammanfogningsbara med varandra i gängfogar. Varje borrstáng 12, 14 och 16 har en hangänga i sin ena ände och en hongänga i sin andra ände så att varje borrstáng på ena sidan med sin hangänga kan skruvas samman med en annan borrstàngs hongänga och på andra sidan med sin hongänga kan sammanskruvas med en annan borrstångs hangänga. I borrstångens 16 andra ände är bonkronan 20 sammanfogningsbar i en gängfog. När nästan hela borrsträngen borrats in i berget 21 förlängs borrsträngen 10 för att kunna fortsätta borra djupare in i berget. Detta sker med en borrstång i taget genom att borrsträngen 10 lossas från nackadaptem 18 och ytterligare en borrstàng skruvas fast med borrsträngen 10 och med nackadaptem 18. Detta innebär att borrsträngen kan förlängas till en längd som vanligen är ca 50 meter läng och ända upp till 100 meter.

Vid avslutad borrning lossas borrstängema en i taget. Ett vanligt sätt är att gängfogen som sammanbinder borrstång 12 med nackadaptem 18 lossas först och skruvas sedan ät med ett litet vridmoment som senare enkelt ska kunna lossas. Därefter matas fogen som sammanbinder borrstángen 12 med borrstàngen 14 och lossas, varefter fogen mellan nackadapter 18 och borrstången 12 enkelt lossas sä att borrstàngen 12 kan tas bort.

Därefter skruvas nackadaptem 18 fast i borrstängen 14 med ett litet vridmoment som senare enkelt ska kunna lossas och gängfogen mellan borrstängen 14 och borrstàngen 16 matas fram för att lossas etc. Minst ett borrstöd 22 är anordnat vid främre änden av matarbalken 8 för att styra borrsträngen vid borrning, vilket borrstöd 22 innefattar ett hål 23, se figur 2a, igenom vilket borrsträngen 10 är avsedd att löpa. Borrmaskinen 4 innefattar ett slagverk (ej visat) avsett att utsätta borrsträngen 10 för slag i borrsträngens 10 längdriktning och en drivanordning (ej visad) fördrivning av fram- och backrotatíon av borrsträngen 10. En vanlig rotationshastighet vid borrning är 50 r.p.m. Borranordningen är . anordnad på en rörlig bärare t.ex. på en borrigg (ej visad). En operatör kan styra borrning tex. från en manöverpanel på borriggen eller t.ex. fjärrstyra från en manöverpanel ovan 10 15 20 25 30 35 529 285 5 jord med hjälp av bildskärm vid manöverpanelen som visar borranordningen 2 filmad av en videokamera anordnad pà borranordningen, vid borrning under jord eller från en manöverpanel på annat lämpligt ställe.

Lossning av gängfogama sker dels vid själva borrningen då borrsträngen 10 ska förlängas med ytterligare borrstänger 14, 16 och 18 och dels när borrhàlet är färdigborrat vid isär-montering av borrstängema 14, 16 och 18 i bonsträngen 10. För att underlätta lcssningen av gängfogama innefattar borranordnlngen 4 en lossningsanordning 24 enligt föreliggande uppfinning, vilken visas i Figur 2a.

Lossningsanordningen 24 innefattar en klämanordning 25 vilken anordnas på borranordningen 2 på lämpligt sätt t.ex. i nära anslutning till eller på borrstödet 22 såsom visas i Figur 2a, i nära anslutning till eller pà matarbalken 8. Klämanordningen som kan vara av lämpligt slag, kan t.ex. innefatta minst en klämback. I utföringsformen i Figur 2a har klämanordningen 2 klämbackar 26, 27 där varje klämback 26, 27 uppvisar en klämyta med en profil som är V-formad, profilen kan också vara t.ex. U-forrnad eller har en annan profil som ger ett bra grepp om borrsträngen 10. Klämbackama 26 och 27 kan t.ex. vara anordnade på var sin cylinder 28 och 29 som löper igenom hållare 30 och 31 anordnade på borrstödet 22, fördelaktligen i nära anslutning till hålet 23. Klämbackama 26 och 27 är anordnade på var sin sida om hålet 23 på lämpligt ställe, t.ex. mitt emot varandra, så att de kan röra sig i en i huvudsak inátgående radiell rörelse mot den genom hålet 23 löpande borrsträngen 10 och klämma fast denna. Borrsträngen 10 kan med fördel klämmas fast nära en första gängfog 32 som ska lossas. Klämanordningen 25 styrs på lämpligt sätt, t.ex. pneumatiskt eller hydrauliskt, vilket kan ske automatiskt med hjälp av programvara, från en manöverpanel av en operatör eller på annat sätt.

Lossningsanordningen 24 innefattar också en slaganordning 33 anordnad att slå på borrsträngen, detta i syfte att minska det erforderliga vridmoment som behövs läggas på borrsträngen för att kunna skruva isär gängförbandet. Användning av slag mot skarven minskar detta vridmoment från ca 10 000 Nm till ca 3 000 - 4 000 Nm. Det är fördelaktigt om slaganordningen 33 slår nära, speciellt på den första gängfogen 32 som ska lossas.

Slaganordningen 33 är av lämpligt slag, t.ex. en hammare 35, en slagborr, ett slagverk, en excenter som genererar slag, etc. Slaganordningen 33 är anordnad vid borranordningen 2 på lämpligt ställe, t.ex. vid främre änden av matarbalken 8, på borrstödet 22, i anslutning till borrstödet 22 eller matarbalken 8, eller på annat sätt. 10 15 20 25 30 35 529 285 e Slaganordningen 33 kan t.ex. skruvas fast i borrstödet 22 eller byggas in i borrstödet 22. l Figur 2a visas en utföringsfonn med en hammare 35 anordnad i en cylinder 37 så att dess rörelse styrs upp av cylindem 37. Hammaren 35 är anordnad så att den slår med en vinkel mot borrsträngens 10 längdriktning av huvudsakligen 75°-105', företrädesvis 85'- 95', speciellt huvudsakligen 90' på den första gängfogen 32. Slaganordningen 33 kan exempelvis slå med en slagenergi av 20-200 joule per slag, företrädesvis 100 joule per slag och en slagfrekvens av 5 Hz och uppåt, företrädesvis 10 Hz. Slaganordningen 33 styrs på lämpligt sätt, t.ex. pneumatiskt eller hydrauliskt vilket kan ske automatiskt med hjälp av programvara, från en manöver panel av en operatör eller på annat sätt.

För att hålla fast borrsträngen när en borrstång skruvas av och för att erhålla stabilitet när borrsträngen 10 kläms fast och utsättas för slag är slaganordningen 33 separat från klämanordningen 25, dvs. det är inte någon av klämbackama 26 och 27 som både klämmer och slår. Istället klämmer klämanordningen 25 fast borrsträngen 10 på ett ställe så att borrstàngen hålls stabilt fast under slag och inte riskerar att tappas.

Slaganordningen 33 slår sedan på borrsträngen 10 pà ett annat ställe. Klämanordningen 25 klämmer företrädesvis runt stången som angränsar till den stång som ska tas bort så att klämanordningen 25 kan hålla kvar borrsträngen 10, så att borrsträngen 10 inte faller tillbaka i borrhälet medan den lossade borrstången tas bort. Det är fördelaktigt om slaganordningen 33 slår på skawen på borrstången med hongängan. Ett exempel på hur slaganordningen 33 och klämanordningen 25 samverkar således visas i Figur 2b, där klämbackama 26 och 27 klämmer fast borrsträngen 10 med krafter som visas av pilama 38 och 39, med fördel nära den första gängfogen 32 och hammaren 35 knackar på den första gängfogen 32 med rörelser som visas av pilen 40. Klämanordningen 25 klämmer i huvudsakligen radiell riktning mot borrsträngen 10 på diametralt motsatta sidor om borrsträngen och slaganordningen 33 slår fördelaktligen med en vinkel mot borrsträngens 10 längdriktning av speciellt i huvudsak 90' på den första gängfogen 32.

Klämanordningen 25 och slaganordningen 33 är med fördel anordnade så nära varandra att de båda anordningama både kan klämma och slå på borrsträngen 10 i gängfogområdet, dvs. det område där gängfogen finns samt det område som är nära ängfogen, företrädesvis klämma borrsträngen 10 så nära den första gängfogen 32 så att slaganordningen får utrymme att slå på eller nära den första gängfogen 32.

Klämanordningen 25 och slaganordningen 33 kan samverka på flera sätt, t.ex. kan klämriktning och slagriktning vara huvudsakligen vinkelräta mot varandra såsom visas i figur 2a, eller slagriktningen kan vara parallell med den ena klämbackens 26 10 15 20 25 30 35 529 285 1 rörelseriktning såsom visas i Figur 2b eller på annat lämpligt sätt. Wd slag mot borrsträngen 10 läggs ett vridmoment på borrsträngen 10 av ca 3 000 - 4 000 Nm i gänglossningsrotations-riktningen för att åstadkomma lossning av den första gängfogen 32. Denna storlek på vridmoment krävs efter avslutad borrning, eftersom det är vid borrningen med höga vridmoment på borrsträngen som den verkligt kraftiga åtdragningen av skruvförbanden sker. Något mindre vridmoment krävs vid förlängning av bonstränen 10, dvs. när borrstängema inte skruvats åt så hårt under den då kortare borrtiden.

Vridmomentet för lossning åstadkommes t.ex. genom att drivanordningen driver borrsträngen 10 ibackrotation, vilken backrotation visas av pilen 42 i Figur 2b.

Sammanfattningsvis, vid lossning av borrsträngen 10 för förlängning med ytterligare en borrstàng vid borrning eller efter avslutad borrning då gängfogama i den långa borrsträngen 10 ska lossas, dvs. ett antal sammanfogade borrstänger 12, 14, 16 ska monteras isär så placeras borrsträngen 10 med fördel i gängfogområdet dvs. så att klämanordningen 25 klämmer fast borrsträngen 10 nära en första gängfog 32 som ska lossas. Slaganordningen 33 slår sedan företrädesvis på den första gängfogen 32 som ska lossas under samtidig backrotation av borrsträngen 10. Lossningsanordningen 24 kan enkelt styras på lämpligt sätt t.ex. pneumatiskt eller hydrauliskt.

I Figur 2a visas schematiskt hur en utföringsfonn av lossningsanordningen 24 enligt uppfinningen styrs med hjälp av hydraulik. Med hjälp av hydraultanken 44 och hydraulpumpen 46 cirkuleras hydraulvätska i hydraulsystemet.

Ventilen 48 styr slaganordningen 33. l ett viloläge när slaganordningen 33 inte slår är ventilen i det läge som visas i figur 2a, dvs. i läge 50. Hydraulvätska cirkulerar då enligt pilen 52 och sätter hammaren 35 i ett läge på avstånd från borrsträngen 10. Når hammaren 35 ska slå, skjuts ventilen 48 till vänster till ett läge 54 då hydraulvätska cirkulerar enligt pilen 56 vilken hydraulvätska styr hammaren 35 fram till borrsträngen 10 därefter förs ventilen 48 till höger tillbaka till läge 50 så att hammaren 35 åter förs bort från borrsträngen 10. Ventilen 48 förs fram och tillbaka mellan lägena 50 och 54 med den frekvens som får hammaren att slå på borrsträngen 10 med önskad slagfrekvens. (Se ovan). När hammaren ska sluta slå, sätts ventilen i sitt vilolåge 50 då hammaren är på avstånd från borrsträngen 10.

Ventilen 58 styr klämanordningen 25. I ett viloläge 60 cirkuleras ingen hydraulvätska till eller från klämanordningen 25, detta låge visas i Figur 2b. För att klämma fast borrsträngen 10 skjuts ventilen 60 åt vänster till läge 62. Hydraulvätska cirkulerar då enligt pilamas 64 och 65 riktningar som för klämbackama 26 och 27 mot borrsträngen 10 så att 10 15 529 285 8 den kläms fast. För att avlägsna klämbackama 26 och 27 frán borrsträngen 10 skjuts ventilen 60 åt höger till läge 66. Hydraulvätska cirkulerar då enligt pilamas 67 och 68 riktningar som för klämbackama 26 och 27 bort fràn borrsträngen 10 så att den släpps loss. Ventilen 58 kan sedan åter föras till viloläget 60.

Ventilema 48 och 58 styrs med hjälp av signaler t.ex. automatiskt med hjälp av elektriska signaler och programvara, från ten manöverpanelen av operatören eller på annat lämpligt sätt. I en annan utföringsforrn av föreliggande uppfinning styrs lossníngsanordningen 24 med hjälp av pneumatik på liknande sätt men här har hydraulvätskan bytts ut mot luft.

Detta ger en enkel och stabil lösning för lossning av gängfogar i borrsträngar vid bergborrning.

Ovan beskrivna utföringsformer tjänar endast ett illustrativt syfte och skall ej ses som begränsningar. Det är uppenbart för en fackman att awikelser kan göras fràn ovan beskrivna utföringsforrner utan att awika fràn uppfinnlngens omfång och innebörd.

Uppfinningens omfång skall inte betraktas såsom begränsat till de ovan beskrivna exemplen utan skall istället betraktas såsom likvärdigt med följande patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 529 285 9 KRAV . Lossningsanordning (24) för användning på en borranordning (2) för bergborming vilken borranordning (2) innefattar en bergborrmaskin (4) till vilken en borrsträn (10) är sammanfogningsbar i en oänofflo. sagda borrsträng (10) innefattande ett godtyckligt antal borrstänger (12,14,16) som är sammanfognlngsbara med varandra i gängfogar, sagda borranordning (2) innefattar en drivanordning för fram och backrotation av borrsträngen (10), kännetecknad av att Iossningsanordningen (24) innefattar. en klämanordning (25) arrangerad att klämma fast borrsträngen (1 O), samt en separat slaganordning (33) anordnad att slá med en vinkel mot borrsträngens (10) längdriktning av huvudsakligen 752105” på en första (32) av någon av sagda gângfogar under backrotation så att ett pàlagt vridmoment pà borrsträngen (10) erhålles i en gänglossnings-rotationsrikning, för att åstadkomma lossning av den första gängfogen (32). . Lossningsanordning (24) enligt krav 1, där klämanordningen (25) klämmer i huvudsakligen radiell riktning mot borrsträngen (10). . Lossningsanordning (24) enligt krav 2, där slaganordningens (33) slagrörelse och klämanordningens (25) radiella klämriktning är huvudsakligen vinkelräta mot varandra. . Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-2, där klämanordningen (25) innefattar tvâ motstående klämbackar (26.27), där varje klämback (26,27) uppvisar en klämyta. . Lossningsanordning (24) enligt krav 4, där klämytans profil är V-formad eller U- formad. . Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-5, där kiämanordningen (25) styrs pneumatiskt eller hydrauliskt. . Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-6, där slaganordningen (33) utgörs av en hammare (35). 5 10 15 20 25 30 35 529 285 10 8. Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-7, där slaganordningen (33) styrs pneumatiskt eller hydrauliskt. 9. Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-8, där slaganordningen (33) slår med en vinkel mot borrsträngens (10) längdriktníng av huvudsakligen 852952 10. Lossningsanordning (24) enligt krav 9, där slaganordningen (33) slår med en vinkel mot borrsträngens (10) längdriktning av huvudsakligen 90”. 11. Lossningsanordning (24) enligt något av kraven 1-10, där slaganordningen (33) slår med en slagenergi av 20-200 joule per slag. 12. Borranordning (2) för bergborrning vilken borranordning (2) innefattar en bergborrmaskin (4) till vilken en borrsträng (10) är sammanfogningsbar i en gängfog, sagda borrsträng innefattande ett godtyckligt antal borrstänger (12,14,16) som är sammanfogningsbara med varandra i gängfogar, sagda borranordning (2) innefattar en drivanordning för fram och backrotation av borrsträngen (10), kännetecknad av att borranordningen innefattar en lossningsanordning (24) enligt något av ovanstående krav. 13. Borranordning (2) enligt krav 12, innefattande minst en matarbalk (8) längs vilken borrmaskinen (4) är rönig, och minst ett borrstöd (22) anordnat vid matarbalken (8), vid vilket borrstöd (22) sagda klämanordning (25) âr anordnad. 14. Borranordning (2) enligt något av kraven 12-13, där sagda slaganordning (33) är anordnad vid borrstödet (22). 15. Borranordning (2) enligt något av kraven 12-14, där klämanordningen (25) är anpassad så att den klämmer fast borrsträngen (10) nära intill en av sagda gängfogar. 16. Metod att lossa en gângfog vid bergborrning med en borranordning (2) enligt något av kraven 12-15, kännetecknad av att metoden innefattar stegen: i 529 285 11 borrsträngen (10) kläms fast med hjälp av klämanordningen (25), slaganordníngen (33) slàr pá borrsträngen (10) i området vid en första gängfog (32) som ska Iossas, och borrsträngen (10) utsätts för ett moment i en gänglossnings-rotationsriktning. 17. Metod enligt krav 16, där klämanordningen (25) klämmer i huvudsakligen radiell riktning mot borrsträngen (10). 18. Metod enligt krav 17, där slaganordningens (33) slagröreise och klämanordningens 10 (25) radiella klämriktning är huvudsakligen vinkelräta mot varandra. 19. Metod enligt något av kraven 16-18, där slaganordníngen (33) slàr med en vinkel mot borrsträngens (10) längdriktning av huvudsakligen 852952 15 20. Metod enligt krav 19, där slaganordníngen (33) slàr med en vinkel mot borrsträngens (10) längdriktning av huvudsakligen 902 21. Metod enligt något av kraven 1-10, där slaganordníngen (33) slår med en slagenergi av 20-200 joule per slag. 20