SE536713C2

SE536713C2 - Drilling rig as well as a procedure for operating a drilling rig

Info

Publication number: SE536713C2
Application number: SE1251217A
Authority: SE
Inventors: Camilla Spångberg; Ulf Kämpe; Sverker Hartwig; Tommy Edetun
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-06-10
Also published as: CA2888074A1; CL2015000931A1; PL2914797T3; EP2914797A1; EP2914797A4; US20150275663A1; ZA201502981B; MX2015004766A; SE1251217A1; AU2013338685A1; EP2914797B1; WO2014070073A1

Abstract

I En borrigg för utvinningsborrning under jord, varvid borriggeninkluderar: en borrningsenhet (1) med en längsriktning (L) ochtvä sidledsriktningar (S1, S2), och ett pä borrningsenhetenuppburet borraggregat (5), vilket är utrustat med rotations-och framdrivningsorgan för ett skärhuvud (6), och vilket ärsvängbart inställbart för borrning i riktningar väsentligenvinkelräta mot nämnda längsriktning (L). Borrningsenheten (1)ansluter pä sin ena, i nämnda längsriktning belägna ände viaen första svängled (14) till en första drivenhet (2) och päsin andra, i nämnda längsriktning belägna ände via en andrasvängled (15) till en andra drivenhet (3). Varje drivenhet (2,3) uppvisar tvä pä en hjulaxel anordnade, individuelltdrivbara hjul (8, 10), och borrningsenhetens (1) position ärjusterbar genom att den första svängleden (14) säväl som den andra svängleden (15) är inställbara. Uppfinningen avser även ett förfarande. Fig. 3 77386; 20l2~lO~3O I A drilling rig for underground drilling, wherein the drilling rig includes: a drilling unit (1) with a longitudinal direction (L) and two lateral directions (S1, S2), and a drilling unit (5) supported on the drilling unit, which is equipped with a rotation and cutting drive means for a (6), and which is pivotably adjustable for drilling in directions substantially perpendicular to said longitudinal direction (L). The drilling unit (1) connects at its one, said longitudinally located end via the first pivot joint (14) to a first drive unit (2) and at the other, said longitudinally located end via a second pivot joint (15) to a second drive unit (3). Each drive unit (2,3) has two, individually drivable wheels (8, 10) arranged on a wheel axle, and the position of the drilling unit (1) is adjustable in that the first pivot joint (14) as well as the second pivot joint (15) are adjustable. The invention also relates to a method. Fig. 3 77386; 20l2 ~ lO ~ 3O

Description

25 30 536713 ÄNDA1V1ÅL ocH vIKTIGAsTE sÅRDRAG Hos UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att till- handahålla en ytterligare utveckling av en borrigg, som är lämpad för produktionsborrning i begränsade utrymmen, enligt US 735 74 58. I synnerhet avser uppfinningen en borrigg som är än mer flexibel och som medger borrning med ytterligare för- höjd precision samtidigt med reducerad uppsättningstid. OBJECTS AND MOST IMPORTANT FEATURES OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a further development of a drilling rig suitable for production drilling in confined spaces, according to US 735 74 58. In particular, the invention relates to a drilling rig which is even more flexible and which allows drilling with further increased precision while reducing set-up time.

Dessa ändamål uppnås genom att borrningsenheten, vilken uppvisar en längsriktning och två sidledsriktningar, på sin ena, i nämnda längsriktning belägna ände via en första sväng- led ansluter till en första drivenhet, att borrningsenheten på sin andra, i nämnda längsriktning belägna ände via en andra svängled ansluter till en andra drivenhet, att varje drivenhet uppvisar åtminstone två individuellt drivbara hjul. En första vinkelställning hos den första svängleden såväl som en andra vinkelställning hos den andra svängleden är inställbara, varigenom borrningsenhetens position i sidledsriktning såväl som en vinkelriktning för borrningsenhetens längsriktning är justerbara.These objects are achieved by connecting the drilling unit, which has a longitudinal direction and two lateral directions, on its one, in said longitudinal direction via a first pivot joint to a first drive unit, that the drilling unit on its second, in said longitudinal end via a second swivel joint connects to a second drive unit, that each drive unit has at least two individually drivable wheels. A first angular position of the first pivot joint as well as a second angular position of the second pivot joint are adjustable, whereby the position of the drilling unit in the lateral direction as well as an angular direction of the longitudinal direction of the drilling unit are adjustable.

Nämnda åtminstone två individuellt drivbara hjul är par- vis placerade i sidoförhållande till varandra och kan vara arrangerade på en gemensam hjulaxel eller vara försedda med separata hjulaxlar.The at least two individually drivable wheels are placed in pairs in lateral relation to each other and may be arranged on a common wheel axle or be provided with separate wheel axles.

Med borrigg avses här en maskin utrustad med en borrningsenhet, vilken uppbär ett borraggregat, två driven- heter samt därutöver eventuellt en eller flera supportenheter anslutna till borrningsenheten.Drilling rig here refers to a machine equipped with a drilling unit, which carries a drilling unit, two drive units and in addition possibly one or more support units connected to the drilling unit.

Med ”längsriktning” avses här riktningen från den ena till den andra svängleden, helt oavsett om borrningsenheten är utformad så att någon annan av dess dimensioner, t ex i sid- led, överstiger dimensionen i denna längsriktning. lO 15 20 25 30 536713 Med ”sidledsriktningar” avses här riktningar vinkelrätt mot nämnda längsriktning sett i ett basplan för borrnings- enheten, vilket basplan definieras som ett genom borrnings- enheten tänkt plan, vilket är parallellt med ett horisontal- plan då borrningsenheten är idealt horisontellt uppställd.By “longitudinal direction” is meant here the direction from one to the other pivot joint, completely regardless of whether the drilling unit is designed so that another of its dimensions, for example laterally, exceeds the dimension in this longitudinal direction. 10 20 25 25 536713 By "lateral directions" is meant here directions perpendicular to said longitudinal direction seen in a base plane of the drilling unit, which base plane is defined as a plane conceived by the drilling unit, which is parallel to a horizontal plane when the drilling unit is ideal horizontally arranged.

Uppfinningen möjliggör alternativa rörelsemönster för borrningsenheten: i) Inställning av vinkelställningen hos en av svänglederna. ii) Inställning av vinkelställningen hos båda svänglederna.The invention enables alternative movement patterns for the drilling unit: i) Adjustment of the angular position of one of the pivot joints. ii) Adjustment of the angular position of both pivot joints.

Detta ger möjlighet till frihet att justera borrningsenhetens position efter olika behov och utgångslägen.This gives the opportunity to freely adjust the position of the drilling unit according to different needs and starting positions.

Resultatet blir finjustering av ett exakt eftersträvat läge i sidledsriktning, vinkelriktning och även i längsrikt- ning.The result is fine-tuning of an exact desired position in the lateral direction, angular direction and also in the longitudinal direction.

Genom uppfinningen erhálls en stor frihet att på ett okomplicerat sätt noggrant justera borriggens uppställnings- position så att det blir möjligt att med stor precision borra även relativt långa hål i avsedda riktningar, dvs. i sådana riktningar, som troget följer en för utvinning avsedd bergs- formation.The invention obtains a large freedom to accurately adjust the positioning position of the drilling rig in an uncomplicated manner so that it becomes possible to drill even relatively long holes in the intended directions with great precision, ie. in such directions as to faithfully follow a rock formation intended for extraction.

Uppfinningen finner förutom vid bergborrmaskiner av så kallad slot-boring-typ även tillämpning vid bergborrmaskiner för raise-boring och för box hole boring.In addition to rock drilling machines of the so-called slot-drilling type, the invention also finds application in rock drilling machines for raise-drilling and for box hole drilling.

Vid slot-boring är det viktigt att borrningen av varje hål, som utförs av den uppfinningsenliga borriggen, startar på korrekt nivå och med korrekt riktning i en ort upptagen genom formationen, en ort, i vilken borriggen befinner sig under borrningen. Detta kan genom uppfinningen enkelt tillgodoses genom att de individuellt manövrerbara svänglederna medger precisionspositionering av borrningsenheten, genom inställning av svänglederna för en korrekt position i sidledsriktning och en korrekt vinkel hos längsriktningen i orten direkt efter en framkörning av borriggen till ett ungefärligt borrningsläge. 10 15 20 25 30 536713 Att korrekt positionering och riktning har uppnåtts kan verifieras genom konventionell navigeringsutrustning, som typiskt är tillgänglig i gruvan. Därefter stabiliseras borriggen mot ortens sidor och eventuellt mot dess tak, even- tuellt lyfts riggen med lyftdomkrafter och svängs borraggrega- tet till en avsedd avverknings- eller höjdriktning och stabi- liseras, varefter borrningen kan inledas.In slot drilling, it is important that the drilling of each hole performed by the drilling rig according to the invention starts at the correct level and with the correct direction in a location occupied by the formation, a location in which the drilling rig is located during drilling. This can be easily achieved by the invention by the individually maneuverable pivot joints allowing precision positioning of the drilling unit, by adjusting the pivot joints for a correct lateral position and a correct longitudinal angle in the locality immediately after driving the drilling rig to an approximate drilling position. 10 15 20 25 30 536713 That correct positioning and direction have been achieved can be verified by conventional navigation equipment, which is typically available in the mine. Thereafter, the drilling rig is stabilized against the sides of the site and possibly against its roof, possibly the rig is lifted with lifting jacks and the drilling rig is turned to a intended felling or height direction and stabilized, after which drilling can begin.

Inställningen av svänglederna görs lämpligen i en speciell inställningsmod. I denna mod kan inställningen helt enkelt utföras manuellt genom individuell/sekvensiell eller åtminstone delvis samtidig manövrering av svänglederna/de drivbara hjulen, varvid resulterande läge och riktning för borrningsenheten okulärt eller med hjälp av instrument kan verifieras i förhållande till ett börläge och en börriktning.The adjustment of the pivot joints is suitably done in a special adjustment mode. In this mode, the adjustment can simply be performed manually by individual / sequential or at least partially simultaneous operation of the pivot joints / the drivable wheels, whereby the resulting position and direction of the drilling unit can be verified ocularly or by means of instruments in relation to a set position and a set direction.

Enligt uppfinningen är det dock även möjligt, beroende på tillgängligt hård- och mjukvarustöd, att tillhandahålla ett styrsystem för att manövrera borriggen i inställningsmod, varvid t ex en operatör via inmatningsorgan såsom t ex en joystick eller någon annan i och för sig känd inmatningsanord- ning ger indata till styrsystemet, som i sin tur påverkar svänglederna och/eller de drivbara hjulen för erhållande av inplacering och inriktning enligt önskemål.According to the invention, however, it is also possible, depending on available hardware and software support, to provide a control system for operating the drilling rig in setting mode, whereby for example an operator via input means such as a joystick or another per se known device provides input to the steering system, which in turn affects the pivot joints and / or the drivable wheels to obtain placement and alignment as desired.

Det är möjligt att under vissa omständigheter tillse att den första och den andra svängleden i en speciell körmod är gemensamt manövrerbara för underlättande av körning av borriggen t ex vid snäv kurvtagning mellan avverkningsplatser.It is possible in certain circumstances to ensure that the first and the second turning joint in a special driving mode are jointly manoeuvrable to facilitate driving of the drilling rig, for example in tight cornering between felling sites.

Med att svänglederna är gemensamt manövrerbara avses här att vid svängning av borriggen automatiskt samma svängvinkel inställs för båda svänglederna.The fact that the pivot joints are jointly manoeuvrable here means that when the drilling rig pivots, the same pivot angle is automatically set for both pivot joints.

Det föredras att en av den första eller den andra driven- het uppvisar en låsbar pendelled för medgivande av pendling i förhållande till borrningsenheten. Genom pendlingen medges upptagning av ojämnheter i underlaget vid körning och genom 10 15 20 25 30 536 713 låsbarheten ges möjlighet till stabilisering vid stillastående eventuellt upplyft borrigg. Lämpligen ansluter den låsbara pendelleden till svängleden mellan ifrågavarande drivenhet och borrningsenheten, vilket ger möjlighet till en enkel pendel- konstruktion.It is preferred that one of the first or the second drive unit has a lockable oscillating joint for allowing oscillation in relation to the drilling unit. The oscillation allows the pick-up of irregularities in the ground when driving and the lockability allows the possibility of stabilization at a stationary, possibly raised drilling rig. Conveniently, the lockable pendulum joint connects to the pivot joint between the drive unit in question and the drilling unit, which provides the possibility of a simple pendulum construction.

Det är föredraget att den första drivenheten inkluderar en kraftenhet för försörjning av borriggen med hydraulvätska under tryck och att den andra drivenheten är inrättad för upp- tagning av borrsträngskomponenter och för tillhandahållande av borrsträngskomponenter till borrningsenheten, Kraftenheten kan vara en förbränningsmotor eller en elmotor.It is preferred that the first drive unit includes a power unit for supplying the drilling rig with hydraulic fluid under pressure and that the second drive unit is arranged for receiving drill string components and for supplying drill string components to the drilling unit. The power unit may be an internal combustion engine or an electric motor.

Det är dock även möjligt att inrätta separata, indivi- duellt styrbara hydraulmotorer och/eller elmotorer vid vart och ett av hjulen.However, it is also possible to install separate, individually steerable hydraulic motors and / or electric motors at each of the wheels.

Det föredras vidare att den andra drivenheten även utgör en operatörsenhet uppvisande ett gränssnitt för operatörs- samverkan. Detta kan t ex realiseras genom en operatörshytt utrustad med sedvanliga körkontroller samt omkopplare för inställningsmod och körmod. Eventuellt är borriggen utrustad med ett distansstyrdon inkluderande körkontroller och omkopp- lare, vilket medger manövrering av borriggen från distans.It is further preferred that the second drive unit also constitutes an operator unit having an interface for operator cooperation. This can be realized, for example, through an operator cab equipped with the usual driving controls and switches for setting mode and driving mode. The drilling rig may be equipped with a remote control device including travel controls and switches, which allows operation of the drilling rig from a distance.

Enligt en viktig aspekt av uppfinningen är den första och andra drivenheten uppbyggda som moduler, vilka är valbart ihopkopplingsbara med den en borrmodul bildande borrningsenhe- ten för att tillsammans med denna bilda nämnda första och andra svängled. Härigenom kan borriggen enkelt omrangeras så att den kan utformas för borrning i valfri sidledsriktning.According to an important aspect of the invention, the first and second drive units are constructed as modules, which are selectively interconnectable with the drilling unit forming a drilling module in order to together with it form said first and second pivot joints. In this way, the drilling rig can be easily rearranged so that it can be designed for drilling in any lateral direction.

Detta accentueras genom att nämnda första och andra svängleder är uppbyggda som snabblösbara leder med mekaniska så väl som hydrauliska snabbkopplingar. Detta kan vad gäller svänglederna realiseras genom att en svängtapp är enkelt uttagbar ur ett säte bildat av svängledskomponenter på varje modul. 10 15 20 25 30 536713 Nämnda första och andra svängled är lämpligen manövrer- bara genom någon av: - 1) Genom drivning av minst ett hjul och broms- ning/låsning av övriga hjul. Drivning kan vara i motsatta rik- tingar och med samma eller olika varvtal för olika hjul. - 2) Genom aktivering av mellan borrningsenheten och respektive drivenhet verkande vridmotorer såsom hydraulcylind- rar. - 3) Genom en kombination av 1) och 2).This is accentuated by the fact that the first and second pivot joints are constructed as quick-release joints with mechanical as well as hydraulic quick couplings. In the case of pivot joints, this can be realized by a pivot pin being easily removable from a seat formed by pivot joint components on each module. 10 15 20 25 30 536713 Said first and second pivot joints are suitably operable by one of: - 1) By driving at least one wheel and braking / locking the other wheels. Drive can be in opposite directions and with the same or different speeds for different wheels. - 2) By activating rotary motors such as hydraulic cylinders acting between the drilling unit and the respective drive unit. - 3) By a combination of 1) and 2).

Det är föredraget att borrningsenheten är försedd med lyftdomkrafter för lyftning av hela borriggen. Detta ger för det första ytterligare en möjlighet att inrikta borriggen pà korrekt nivå i orten, för det andra att rikta in borriggens delar med varandra efter att borrningsenhetens position blivit bestämd. Normalt behöver den andra drivenheten inriktas i för- hållande till och i linje med borrningsenheten för medgivande av att borrsträngskomponenter ska kunna överföras mellan dessa borriggdelar.It is preferred that the drilling unit is provided with lifting jacks for lifting the entire drilling rig. This firstly provides an additional opportunity to align the drilling rig at the correct level in the locality, secondly to align the parts of the drilling rig with each other after the position of the drilling unit has been determined. Normally, the second drive unit needs to be aligned in relation to and in line with the drilling unit to allow drill string components to be transferred between these drilling rig parts.

Föredraget är borrningsenheten försedd med stabiliseringsdomkrafter för inspänning av hela borriggen mot intilliggande bergsidor.Preferably, the drilling unit is provided with stabilizing jacks for clamping the entire drilling rig against adjacent rock sides.

Uppfinningen avser även ett förfarande för manövrering av en borrigg för utvinningsborrning under jord, varvid borriggen inkluderar: en borrningsenhet med en längsriktning och två sidledsriktningar, och ett på borrningsenheten uppburet borr- aggregat, vilket är utrustat med rotations- och framdrivnings- organ för ett skärhuvud för borrningsverkan i riktningar i vinkel mot nämnda längsriktning. Borrningsenheten svängs på sin ena, i nämnda längsriktning belägna ände via en första svängled relativt en första drivenhet och på sin andra, i nämnda längsriktning belägna ände via en andra svängled rela- tivt en andra drivenhet. Varje drivenhet drivs av två på en hjulaxel anordnade, individuellt drivbara hjul och den första lO l5 20 25 30 536713 och den andra svängleden manövreras individuellt i en inställ- ningsmod för justering av borrningsenhetens position i sid- ledsriktning såväl som en vinkelriktning för borrningsenhetens längsriktning.The invention also relates to a method of operating a drilling rig for underground drilling, the drilling rig comprising: a drilling unit with a longitudinal direction and two lateral directions, and a drilling unit supported on the drilling unit, which is equipped with rotary and propulsion means for a cutting head for drilling action in directions at angles to said longitudinal direction. The drilling unit pivots on its one, said longitudinally located end via a first pivot relative to a first drive unit and on its other, in said longitudinal end via a second pivot relative a second drive unit. Each drive unit is driven by two, individually drivable wheels arranged on a wheel axle and the first 10 and the pivot joint is operated individually in a setting mode for adjusting the position of the drilling unit in the lateral direction as well as an angular direction for the longitudinal direction of the drilling unit.

Genom särdrag hos det uppfinningsenliga förfarandet erhålls fördelar motsvarande vad som anges för motsvarande anordningssärdrag. Ytterligare särdrag och fördelar framgår av följande beskrivning av en utföringsform.By features of the method according to the invention, advantages corresponding to those stated for corresponding device features are obtained. Additional features and advantages will become apparent from the following description of an embodiment.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning beskrivs mer i detalj nedan med referens till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l är en längsektion genom en ort, som sträcker sig genom ett berg och med en borrigg, vilken borrar en serie av överlappande hål, Fig. 2 är en tvärsektion genom orten i Fig. 1, Fig. 3 är en perspektivvy av en borrigg enligt uppfin- ningen, Fig. 4 och 5 är planvyer av olikartat rangerade borriggar enligt uppfinningen, Fig. 6 visar schematiskt en förfarandesekvens enligt upp- finningen, Fig. 7a - 7c visar borriggen under en inställningsfas i en ort, och Fig. 8 visar ett svängledsarrangemang.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a longitudinal section through a locality extending through a rock and with a drilling rig drilling a series of overlapping holes, Fig. 2 is a cross-section through the locality in Fig. 1, Fig. 3 is a perspective view of a drilling rig according to the invention, Figs. 4 and 5 are plan views of differently arranged drilling rigs according to the invention, Fig. 6 schematically shows a method sequence according to Fig. 7a - 7c shows the drilling rig during a setting phase in a locality, and Fig. 8 shows a pivot arrangement.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORM En borrigg i fig. 1 omfattar globalt tre moduler, näm- ligen en borrmodul i form av en borrningsenhet 1 med ett borr- aggregat som har organ för rotation och framdrivning av ett skärhuvud 6, en kraftmodul i form av en första drivenhet 2 och en operatörsmodul i form av en andra drivenhet 3. Olika maskindelar, såsom drivorgan, stabiliseringsorgan, ett borr- 10 15 20 25 30 536713 strängkomponentförråd och borrsträngföreningsorgan ingår i borriggen. Vissa av dessa maskindelar är inte visade på figu- rerna. Driften av borriggen styrs av ett datoriserat styr- system 28.DESCRIPTION OF EMBODIMENT A drilling rig in Fig. 1 globally comprises three modules, namely a drilling module in the form of a drilling unit 1 with a drilling unit having means for rotation and propulsion of a cutting head 6, a power module in the form of a first drive unit 2 and an operator module in the form of a second drive unit 3. Various machine parts, such as drive means, stabilizing means, a drilling string supply component and drilling string connecting means are included in the drilling rig. Some of these machine parts are not shown in the figures. The operation of the drilling rig is controlled by a computerized control system 28.

I fig. 1 och 2, är 10 ett berg med en relativt tunn malm- bärande formation 11 som sträcker sig därigenom. Utsträck- ningen och den approximativa tjockleken av den malmbärande formationen har exempelvis bestämts genom borrning från ytan av marken ovan formationen. En ort 12 har gjorts genom berget så att den malmbärande formationen ll sträcker sig längs denna. Utsträckningen och den approximativa tjockleken av den malmbärande formationen är indikerad i fig. 1 och 2 genom två streckade linjer som sträcker sig längs orten.In Figs. 1 and 2, 10 is a rock with a relatively thin ore-bearing formation 11 extending therethrough. The extent and approximate thickness of the ore-bearing formation has been determined, for example, by drilling from the surface of the ground above the formation. A location 12 has been made through the rock so that the ore-bearing formation II extends along it. The extent and approximate thickness of the ore-bearing formation is indicated in Figures 1 and 2 by two dashed lines extending along the site.

Som framgår i fig. 2 år den malmbärande formationen ll visad att vara lutande, varför borraggregatet har svängts till en höjdvinkel d.As can be seen in Fig. 2, the ore-bearing formation II is shown to be inclined, so that the drilling unit has been pivoted to a height angle d.

Ett basplan för borrningsenheten 1 är betecknat med B.A base plan for the drilling unit 1 is denoted by B.

Skärhuvudet 6, som har en diameter d, typiskt över- stigande en approximativ tjocklek t av den malmbärande forma- tionen 11, är använt för att borra ett första hål H1 längs en axel A1 som sträcker sig längs ett approximativt mittplan M hos formationen 11 (fig. 1).The cutting head 6, which has a diameter d, typically exceeding an approximate thickness t of the ore-bearing formation 11, is used to drill a first hole H1 along an axis A1 extending along an approximate center plane M of the formation 11 ( Fig. 1).

Efter färdigställande av det första hålet H1 (se Fig. 1) borras ett andra hål H2 längs en andra axel A2 också sträckande sig längs det approximativa mittplanet av den malmbärande for- mationen 11. 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. 1. Med andra ord är avståndet s mindre än borr- diametern d. Uppenbarligen, beroende på det valda avståndet, lämnas mer eller mindre mängd material obrutet i områden där de två hålen inte överlappar. lO 15 20 25 30 536 713 Det utborrade sönderdelade materialet uppsamlas kontinuerligt. Ett exempel på hur detta kan göras är att insätta en sugutrusning i anslutning till skärhuvudet, vilken sugutrustning borttransporterar lösgjort material till en upp- samlingsstation för senare vidarehantering.After completion of the first hole H1 (see Fig. 1), a second hole H2 is drilled along a second axis A2 also extending along the approximate center plane of the ore-bearing formation 11. The axes A1 and A2 are parallel if the layer is a "plane". Layers, but they can also be non-parallel if the layer is curved. The distance s between the axes A1 and A2 is chosen so that the holes H1 and H2 intersect or overlap with each other as shown in Fig. 1. In other words, the distance s is smaller than the drill diameter d. Obviously, depending on the selected distance, more or less material unbroken in areas where the two holes do not overlap. 10 20 20 25 30 536 713 The drilled disintegrated material is collected continuously. An example of how this can be done is to insert a suction equipment in connection with the cutting head, which suction equipment transports loose material away to a collection station for later further handling.

I ändamål att uppnå acceptabel ekonomi hos borriggen i processen att borra hålen H1, H2, H3, H4 och H5 är snabb och korrekt uppställning av borriggen viktig. Detta uppnås genom föreliggande uppfinning.In order to achieve acceptable economy of the drilling rig in the process of drilling the holes H1, H2, H3, H4 and H5, fast and correct installation of the drilling rig is important. This is achieved by the present invention.

Borrsträngen består av ett antal axiellt inriktade, med varandra förbundna rörformiga borrsträngskomponenter 30, vilka adderas till borrsträngen på ett sätt som inte är del av upp- finningen och därför inte ytterligare diskuteras här.The drill string consists of a number of axially aligned, interconnected tubular drill string components 30, which are added to the drill string in a manner which is not part of the invention and therefore is not further discussed here.

I fig. 3 visas en alternativ borrigg mer i detalj. Borr- ningsenheten 1, vilken uppvisar basplanet B (se fig 1 och 2), har en stomme 4, vilken uppbär ett borraggregat 5 med rota- tions- och framdrivningsorgan för ett skärhuvud 6. Borraggre- gatet 5 är i det visade exemplet svängbart inställbart för borrning i riktningar väsentligen vinkelräta mot en längs- riktning L för borrningsenheten 1.Fig. 3 shows an alternative drilling rig in more detail. The drilling unit 1, which has the base plane B (see Figs. 1 and 2), has a body 4, which supports a drilling unit 5 with rotation and propulsion means for a cutting head 6. In the example shown, the drilling unit 5 is pivotably adjustable. for drilling in directions substantially perpendicular to a longitudinal direction L of the drilling unit 1.

Det ska betonas att uppfinningen även avser borriggar med borrningsenheter utrustade med borraggregat, vilka är sväng- bart inställbara för borrning i andra riktningar än väsent- ligen vinkelräta mot längsriktningen L. Sådana borraggregat kan till och med vara svängbara 3600 kring en axel vinkelrät mot borrningsenhetens basplan utöver att vara svängbara i en höjdriktning d.It should be emphasized that the invention also relates to drilling rigs with drilling units equipped with drilling assemblies, which are pivotably adjustable for drilling in directions other than substantially perpendicular to the longitudinal direction L. Such drilling assemblies can even be pivotable 3600 about an axis perpendicular to the base plane of the drilling unit. in addition to being pivotable in a height direction d.

Borrningsenheten 1 är via en första svängled 14 ansluten till en första drivenhet 2 utgörande kraftmodul, vilken i ett hölje upptar en kraftenhet, hydraulpumpar etc. för försörjning av borriggen med hydraulolja under tryck. Den första driven- heten 2 uppvisar två på en hjulaxel inrättade individuellt drivstyrbara/drivbara hjul, av vilka ett indikeras med 8 på 10 15 20 25 30 536713 figuren. Som anges ovan är det även möjligt att inrätta på annat sätt än på en gemensam hjulaxel upphängda hjul och även att inrätta separata, individuellt styrbara elmotorer vid vart och ett av hjulen.The drilling unit 1 is connected via a first pivot joint 14 to a first drive unit 2 constituting a power module, which in a housing receives a power unit, hydraulic pumps etc. for supplying the drilling rig with hydraulic oil under pressure. The first drive unit 2 has two individually drivable / drivable wheels arranged on a wheel axle, one of which is indicated by 8 in the figure. As stated above, it is also possible to set up wheels suspended in a manner other than on a common wheel axle and also to set up separate, individually steerable electric motors at each of the wheels.

På motsatta änden av borrningsenheten 1 ansluter denna via en andra svängled 15 till en andra drivenhet 3 utgörande operatörsmodul. Denna uppvisar gränssnitt för samverkan med en operatör i en operatörshytt 31 samt ett förråd av borrsträngs- komponenter 30, vilka genom en lämplig tillförselmekanism görs tillgängliga för borrningsenheten 1 i samband med borriggens borrningsdrift.At the opposite end of the drilling unit 1, it connects via a second pivot joint 15 to a second drive unit 3 constituting the operator module. This has interfaces for cooperation with an operator in an operator's cabin 31 and a supply of drill string components 30, which are made available to the drilling unit 1 by means of a suitable supply mechanism in connection with the drilling operation of the drilling rig.

Den första och den andra svängleden 14 och 15 är endast rörliga i basplanet B och förhindrar rörelser i vinklar till detta.The first and second pivot joints 14 and 15 are only movable in the base plane B and prevent movements at angles thereto.

I anslutning till den första svängleden 14 är i den första drivenheten 2 inrättad en låsbar pendelled 19 (indike- rad med streckade linjer), vilken tillåter en pendelrörelse av den första drivenheten 2 i förhållande till borrningsenheten 1 och den andra drivenheten 3 för underlättande av körning på ojämnt underlag. Även den andra drivenheten 3 uppvisar två på en hjulaxel inrättade individuellt drivbara hjul, av vilka ett indikeras med 10 på fig. 3. Borrningsenheten 1 uppvisar på dess stomme 4 anordnade lyftdomkrafter 13, i princip en lyftdomkraft 13 i vart och ett av stommens 4 fyra hörn, för anbringning mot ett underlag och stödjande och/eller upplyftande av hela borriggen från detta underlag.Adjacent to the first pivot joint 14, a lockable pendulum joint 19 (indicated by dashed lines) is arranged in the first drive unit 2, which allows a pendulum movement of the first drive unit 2 relative to the drilling unit 1 and the second drive unit 3 to facilitate driving. on uneven ground. The second drive unit 3 also has two individually drivable wheels arranged on a wheel axle, one of which is indicated by 10 in Fig. 3. The drilling unit 1 has lifting jacks 13 arranged on its body 4, in principle a lifting jack 13 in each of the four frames of the body 4. corner, for mounting against a base and supporting and / or lifting the entire drilling rig from this base.

Då hela borriggen lyfts upp av lyftdomkrafterna 13 är drivenheterna 2 och 3 fria att inriktas i linje med borrnings- enheten 1. I synnerhet är det normalt behövligt att inrikta den andra drivenheten 3 med sitt förråd för borrsträngskompo- nenter med borrningsenheten 1 för möjliggörande eller 10 10 15 20 25 30 536713 åtminstone underlättande av överföringen av borrsträngskompo- nenterna mellan dessa enheter.When the entire drilling rig is lifted by the lifting jacks 13, the drive units 2 and 3 are free to align in line with the drilling unit 1. In particular, it is normally necessary to align the second drive unit 3 with its supply for drill string components with the drilling unit 1 for enabling or 10 At least facilitating the transfer of the drill string components between these units.

På stommen 4 visas även stabiliseringsdomkrafter 16, vilka vid ansättning kommer till stabiliserande anliggning mot en bergssida i den ort där borriggen är inrättad att verka.Stabilizing jacks 16 are also shown on the frame 4, which on application come to a stabilizing abutment against a rock side in the place where the drilling rig is set up to operate.

Motsvarande stabiliseringsdomkrafter föreligger på borriggens andra sida för stabiliserande anliggning mot en intilliggande bergssida.Corresponding stabilization jacks are present on the other side of the drilling rig for stabilizing abutment against an adjacent rock side.

Fig. 4 och 5 visar borriggen enligt fig. 3 i två planvyer och rangerad på två olika sätt. Borrningsenheten 1 har en längsriktning L jämte en första och en andra sidledsriktning S1 resp. S2.Figs. 4 and 5 show the drilling rig according to Fig. 3 in two plan views and arranged in two different ways. The drilling unit 1 has a longitudinal direction L together with a first and a second lateral direction S1 resp. S2.

Borriggen enligt uppfinningen är lämpligen moduluppbyggd på så sätt att den första och den andra drivenheten 2 respek- tive 3 kan anslutas till valfri sida (sett i längsriktningen L) av borrningsenheten l. På detta sätt kan borriggen arrange- ras för borrning i valfri sidledsriktning S1 eller S2 i en ort där den är insatt att verka. För detta ändamål är modulerna lösgörbara från varandra och fastsättbara vid varandra i båda de avsedda lägena. Detta realiseras vid en på figurerna illustrerad utföringsform genom att såväl den första som andra svängleden är utformade så att de är enkelt isärtagbara sväng- leder. Exempelvis kan i svänglederna ingå utdragbara sväng- tappar, vars utdragande medger separering av modulerna. Hyd- raulledningar är med fördel inrättade med snabbkopplingar för snabb omkoppling vid omrangering av borriggen.The drilling rig according to the invention is suitably modular in such a way that the first and the second drive unit 2 and 3, respectively, can be connected to any side (seen in the longitudinal direction L) of the drilling unit 1. In this way the drilling rig can be arranged for drilling in any lateral direction S1 or S2 in a place where it is set to operate. For this purpose, the modules are detachable from each other and attachable to each other in both the intended positions. This is realized in an embodiment illustrated in the figures in that both the first and second pivot joints are designed so that they are easily detachable pivot joints. For example, the pivot joints may include extendable pivot pins, the extension of which allows separation of the modules. Hydraulic pipes are advantageously set up with quick couplings for quick switching when rearranging the drilling rig.

Lämpligen är den första och den andra drivenheten indivi- duellt körbara så att de, t ex med tillsats av ett eller två stödhjul, individuellt kan bringas att själva drivas och sty- ras för förflyttning till ett valt läge för (om-) rangering eller för något annat ändamål.Conveniently, the first and the second drive unit can be driven individually so that, for example with the addition of one or two support wheels, they can be individually driven and driven for movement to a selected position for (re-) ranking or for any other purpose.

Borrningsenheten 1 saknar drivhjul och förflyttas normalt endast med den första och den andra drivenheten tillkopplade. 11 10 15 20 25 30 536 713 Det utesluts emellertid inte att borrningsenheten 1 är försedd med eller är tillkopplingsbar med hjul för att underlätta för- flyttning, vridning etc. genom t ex bogsering därav för att t ex byta borriktning 1800.The drilling unit 1 has no drive wheels and is normally moved only with the first and the second drive unit connected. 11 10 15 20 25 30 536 713 However, it is not excluded that the drilling unit 1 is provided with or can be connected to wheels to facilitate movement, rotation, etc. by, for example, towing it to, for example, change drilling direction 1800.

För manövrering av svänglederna 14 och 15 är lämpligen mellan de intilliggande delarna/modulerna verkande hydraul- cylindrar 7 insatta. Detta är antytt med streckade linjer på Fig. 4 och 5. Som alternativ kan svänglederna manövreras genom precisionsmanövrering av de drivbara hjulen pà drivenheterna.For operating the pivot joints 14 and 15, hydraulic cylinders 7 acting suitably between the adjacent parts / modules are inserted. This is indicated by dashed lines in Figs. 4 and 5. As an alternative, the pivot joints can be operated by precision operation of the drivable wheels on the drive units.

Som ytterligare alternativ kan en kombination av dessa varian- ter tillämpas.As a further alternative, a combination of these variants can be applied.

Dessa principer kan i sin tur kombineras med styrning genom ett styrsystem, som styr hjuldrivning/bromsning/låsning av de individuellt drivbara hjulen respektive hydraulcylind- rarnas rörelser utifrån indata från en operatör eller från givna börvärden för borrningsenhetens 1 läge i sidledsriktning samt inriktningsläge för borrningsenhetens 1 längsriktning L. detta förfarande kan automatiseras i olika grad fram till fullständig automatisering med datorstödd styrning utgående från avkänd position av riggen.These principles can in turn be combined with control through a control system, which controls wheel drive / braking / locking of the individually drivable wheels and hydraulic cylinders' movements based on input data from an operator or from given setpoints for the drilling unit 1 lateral direction and alignment position of the drilling unit 1 longitudinal direction L. this method can be automated to varying degrees until complete automation with computer-aided control based on the sensed position of the rig.

Fig. 6 visar schematiskt en förfarandesekvens enligt upp- finningen, varvid: Position 20 indikerar sekvensens start.Fig. 6 schematically shows a method sequence according to the invention, wherein: Position 20 indicates the start of the sequence.

Position 21 indikerar inkörning av borriggen till ett ungefärligt borrningsläge, varvid varje drivenhet drivs av två på en hjulaxel anordnade, individuellt drivbara hjul.Position 21 indicates running in of the drilling rig to an approximate drilling position, each drive unit being driven by two, individually drivable wheels arranged on a wheel axle.

Position 22 indikerar att borrningsenheten på sin ena, i nämnda längsriktning belägna ände via en första svängled svängs relativt en första drivenhet.Position 22 indicates that the drilling unit on its one, in said longitudinal direction located end via a first pivot joint pivots relative to a first drive unit.

Position 23 indikerar att borrningsenheten på sin andra, i nämnda längsriktning belägna ände via en andra svängled svängs relativt en andra drivenhet. 12 10 15 20 25 30 536713 Position 24 indikerar att borrningsenhetens position i sidledsriktning såväl som en vinkelriktning för borrningsenhe- tens längsriktning justeras genom att en första vinkelställ- ning hos den första svängleden såväl som en andra vinkelställ- ning hos den andra svängleden inställs. Därefter följer veri- fiering av att det inställda läget är korrekt.Position 23 indicates that the drilling unit is pivoted relative to a second drive unit at its second end, located in said longitudinal direction via a second pivot joint. 12 10 15 20 25 30 536713 Position 24 indicates that the position of the drilling unit in the lateral direction as well as an angular direction of the longitudinal direction of the drilling unit is adjusted by adjusting a first angular position of the first pivot as well as a second angular position of the second pivot. This is followed by verification that the set position is correct.

Position 25 indikerar att lyftdomkrafter lyfter borriggen och att borriggen inriktas.Position 25 indicates that lifting jacks lift the drilling rig and that the drilling rig is aligned.

Position 26 indikerar sekvensens avslutning.Position 26 indicates the end of the sequence.

Händelserna ovan kan i vissa fall ske samtidigt eller delvis samtidigt. Det ovanstående följs av fastspänning i orten, inställning av borraggregatet, utförande av borrningen osv.The above events can in some cases occur simultaneously or partially simultaneously. The above is followed by clamping in the locality, setting up the drilling unit, performing the drilling, etc.

Fig. 7a - 7c visar schematiskt olika positioner under en inställningssekvens för borriggen enligt uppfinningen. I fig. 7a har borriggen körts in i en ort på ett lämpligt avstånd från den bergvägg 27, mot vilken utvinningsborrningen ska ske.Figs. 7a - 7c schematically show different positions during a setting sequence for the drilling rig according to the invention. In Fig. 7a, the drilling rig has been run into a location at a suitable distance from the rock wall 27, against which the extraction drilling is to take place.

Fig. 7b visar manövrering av en av svänglederna 14 för sidoförflyttning av motsvarande ände av borrningsenheten 1 mot nämnda bergvägg 27.Fig. 7b shows operation of one of the pivot joints 14 for lateral movement of the corresponding end of the drilling unit 1 towards said rock wall 27.

Fig. 7c visar att även den andra svängleden 15 har svängts för sidoförflyttning även av borrningsenhetens 1 andra ände mot nämnda bergvägg 27 och varvid tillses att längsrikt- ningen L för borrningsenheten samt dess sidoläge i sidleds- riktningarna S1 och S2 i förhållande till bergväggen 27 och i synnerhet till den bergsformation som ska avverkas är enligt vad som planerats.Fig. 7c shows that also the second pivot joint 15 has been pivoted for lateral movement also of the other end of the drilling unit 1 towards said rock wall 27 and it is ensured that the longitudinal direction L of the drilling unit and its lateral position in the lateral directions S1 and S2 relative to the rock wall 27 and in particular to the rock formation to be felled is as planned.

En styrenhet ingående i borriggens styrsystem (28 i Fig. 3) styr med fördel de olika stabiliseringsorganen och moto- rerna för att pivotera borraggregatet 5 före drift för att erhålla en höjdvinkel för borrningsändamål.A control unit included in the drilling rig control system (28 in Fig. 3) advantageously controls the various stabilizing means and motors for pivoting the drilling unit 5 before operation in order to obtain a height angle for drilling purposes.

Fig. 8 visar ett svängledsarrangemang, varvid på stommen 4, på ömse sidor om svängleden 14, är fästa kolvstänger till 13 10 15 20 25 536 713 hydraulcylindrar 7. Dessa hydraulcylindrar 7 är i sin tur fastsatta på en vid någon av drivenheterna fäst till sväng- leden associerad komponent. Svängleden 14 kan manövreras genom styrt hydraulflöde till hydraulcylindrarnas sidor på i och för sig känt sätt.Fig. 8 shows a pivot joint arrangement, wherein on the body 4, on either side of the pivot joint 14, piston rods are attached to hydraulic cylinders 7. These hydraulic cylinders 7 are in turn fastened to a pivot attached to one of the drive units. joint associated component. The pivot joint 14 can be operated by controlled hydraulic flow to the sides of the hydraulic cylinders in a manner known per se.

Uppfinningen kan modifieras inom ramen för de bifogade kraven. För detta ändamål kan de olika organen och elementen vara konstruerade annorlunda än vad som visas figurerna. Modu- lerna utgörande drivenheter kan vara annorlunda bestyckade, och det utesluts inte att en eller flera ytterligare moduler kan vara ansluten (anslutna) till borriggen, även om detta inte föredras.The invention may be modified within the scope of the appended claims. For this purpose, the various members and elements may be constructed differently from those shown in the figures. The modules constituting drive units may be differently equipped, and it is not excluded that one or more additional modules may be connected (connected) to the drilling rig, even if this is not preferred.

Vid en alternativ utföringsform av uppfinningen är själva borrningsenheten 1 bestyckad med kraftenhet, hydraulpumpar etc. för försörjning av borriggen med hydraulolja under tryck.In an alternative embodiment of the invention, the drilling unit 1 itself is equipped with a power unit, hydraulic pumps, etc. for supplying the drilling rig with hydraulic oil under pressure.

De individuellt drivstyrbara/drivbara hjulen på såväl den första som den andra drivenheten kan i detta fall vara drivna från borrningsenheten i den mån de inte har individuell sepa- rat drivning, tex elektrisk eller hydraulisk.The individually drivable / drivable wheels on both the first and the second drive unit can in this case be driven from the drilling unit to the extent that they do not have individual separate drive, eg electric or hydraulic.

Det är även möjligt att vid ytterligare alternativa utfö- ringsformer av uppfinningen i stället eller dessutom bestycka borrningsenheten 1 såsom operatörsmodul med gränssnitt för samverkan med en operatör i form av en operatörshytt och/eller med ett förråd för borrsträngskomponenter. 14In further alternative embodiments of the invention, it is also possible to equip the drilling unit 1 instead or additionally as an operator module with an interface for interaction with an operator in the form of an operator cab and / or with a supply of drill string components. 14

Claims

10 15 20 25 30 536713 CLAIMS:

A drilling rig for extraction drilling underground, the drilling rig comprising: - a drilling unit (1), and - a drilling unit (5) supported on the drilling unit (1), which is equipped with rotary and propulsion means for a cutting head (6), and which is pivotally adjustable for drilling in different directions, characterized in that - that the drilling unit (1) has a longitudinal direction (L) and two lateral directions (S1, S2) - that the drilling unit (1) on its one, in said longitudinal direction located via a first pivot joint (14) connects to a first drive unit (2), - that the drilling unit (1) at its second, in said longitudinal direction located via a second pivot joint (15) connects to a second drive unit (3), - that each drive unit ( 2, 3) have at least two wheels (8, 10), which are arranged individually drivable, and - that a first angular position of the first pivot joint (14) as well as a second angular position of the second pivot joint (15) are adjustable, whereby the drilling unit (1) position n in the lateral direction (S1, S2) as well as an angular direction of the longitudinal direction (L) of the drilling unit are adjustable.

Drilling rig according to claim 1, characterized in that the first and the second pivot joint (14, 15) in a driving mode are jointly manoeuvrable.

Drilling rig according to claim 1 or 2, characterized in that the first or the second drive unit (2, 3) has a lockable pendulum joint (19) for allowing oscillation relative to the drilling unit (1).

Drilling rig according to claim 3, characterized in that the lockable pendulum joint (19) connects to the pivot joint (14, 15) between the drive unit (2, 3) in question and the drilling unit (1).

Drilling rig according to one of the preceding claims, characterized in that - the first drive unit (2) includes a power unit for supplying the drilling rig with hydraulic fluid under pressure.

Drilling rig according to one of the preceding claims, characterized in that - the second drive unit (3) is arranged for receiving drill string components and for supplying drill string components to the drilling unit (1).

Drilling rig according to claim 6, characterized in that the second drive unit (3) constitutes an operator unit and has an interface for operator cooperation.

Drilling rig according to one of the preceding claims, characterized in that the drilling unit (1) and the first and second drive unit (2, 3) are constructed as modules, which can be selectively interconnected with the drilling unit (1) forming a drilling module in order to with this forming said first or second pivot joint (14, 15).

Drilling rig according to claim 8, characterized in that said first and second pivot joints (14, 15) are constructed as quick-release joints with mechanical as well as hydraulic quick couplings.

Drilling rig according to any one of the preceding claims, characterized in that said first and second pivot joints (2, 3) are operable by any of: hydraulic cylinders (7) acting between the drilling unit and the respective drive unit; individual control of the drive wheels (8, 10) of the drive units.

Drilling rig according to one of the preceding claims, characterized in that the drilling unit (1) is provided with lifting jacks (13) for lifting the entire drilling rig.

Drilling rig according to one of the preceding claims, characterized in that the drilling unit (1) is provided with stabilizing jacks (16) for clamping the entire drilling rig against adjacent rock sides.

A method of operating a drilling rig for underground drilling, the drilling rig comprising: - a drilling unit (1), and - a drilling unit (5) supported on the drilling unit (1), which is equipped with rotary and propulsion means for a cutting head ( 6) for drilling action in different directions, characterized by - that the drilling unit (1) on its one, in a longitudinal direction (L) located via a first pivot (14) pivots relative to a first drive unit (2), - that the drilling unit (1) on its second end, located in said longitudinal direction (L) via a second pivot joint (15), a second drive unit (3) pivots relative, - that each drive unit (2, 3) is driven by two individually arranged on a wheel axle, individually drivable wheels (8, 10), and - that a first angular position of the first pivot joint (14) as well as a second angular position of the second pivot joint (15) is set, whereby the position of the drilling unit (1) in a lateral direction (S1, S2) as well as an angular direction for the longitudinal direction of the drilling unit ( L) adjusted. 17 10 15 20 25 30 536713

Method according to Claim 13, characterized in that the first and the second pivot joint (14, 15) are operated jointly in a driving mode.

Method according to Claim 13 or 14, characterized in that the drilling unit (1) oscillates relative to one of the first or the second drive unit (2, 3) through a lockable pendulum joint (19).

Method according to one of Claims 13 to 15, characterized in that - the drilling rig is supplied with hydraulic fluid under pressure by a power unit located in the first drive unit (2).

Method according to one of Claims 13 to 16, characterized in that the second drive unit (3) receives drill string components and supplies drill string components to the drilling unit (1).

Method according to one of Claims 13 to 17, characterized in that the drilling unit (1) and the first and second drive units (2, 3) are constructed as modules and are selectively connected to the drilling unit (1) forming a drilling module in order to connect with this forming said first or second pivot joint (14, 15).

Method according to one of Claims 13 to 18, characterized in that the entire drilling rig is lifted by lifting jacks (13) arranged on the drilling unit.

Method according to one of Claims 13 to 19, characterized in that the entire drilling rig is clamped against adjacent rock sides by stabilizing jacks (16) arranged on the drilling unit (1). 19