DE1161524B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bohrschaechten und aehnlichen Bohrungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bohrschächten und ähnlichen Bohrungen Bei der Herstellung von Bohrschächten und ähnlichen Bohrungen bediente man sich im allgemeinen eines Vorbohrloches, das nachfolgend erweitert wird. Werden verschiedene Gesteinsschichten unterschiedlicher Härte durchteuft, so entsteht die Gefahr, daß das Vorbohrloch verläuft und dann eine Korrektur erforderlich wird. Bisher hat man sich bemüht, diese Korrektur durch die dem Vorbohrloch folgende Erweiterungsbohrung vorzunehmen.
• Es ist auch schon versucht worden, das zur Herstellung des Vorbohrloches dienende Bohrgerät unmittelbar an das Erweiterungsbohrgerät zu kuppeln, um dadurch eine bessere Führung zu erzielen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet, das Verlaufen des Vorbohrloches zu beseitigen, sondern läuft im Ergebnis auf eine Führung des Erweiterungsbohrgerätes hinaus, so daß bei Verlaufen des Vorbohrloches die Erweiterungsbohrung ebenfalls verläuft. Ähnliche Nachteile ergeben sich bei der Verwirklichung der ebenfalls bekannten Maßnahme, mehrere Stufen von Erweiterungsbohrgeräten aneinander anzuschließen.
• Das Verlaufen des Vorbohrloches und damit auch der Erweiterungsbohrung kann auch bei Verwirklichung eines anderen zum Stande der Technik gehörigen Vorschlages nicht verhindert werden, der darin besteht, das Gestänge des Vorbohrers im Gestänge des Erweiterungsbohrers in Achsrichtung gleitend zu führen, wobei jedoch der Erweiterungsbohrer nicht gegen die Bohrlochwand festgesetzt werden kann, so daß ein Einrichten des Vorbohrers in die Bohrlochachse und damit eine Richtungskorrektur nicht möglich ist.
• Insbesondere bei der Herstellung von Strecken ist vorgeschlagen worden, den eigentlichen, den vollen Querschnitt herstellenden Bohrwerkzeugen eine Kernbohrung vorzuschalten, um die nachgeschalteten Bohrwerkzeuge besser führen zu können. Auch bei diesem Verfahren wird nicht der Erweiterungsbohrer an den Bohrlochwänden abgestützt, um die Vorbohrung auszurichten; es handelt sich hier um ein auf Raupen fahrbares Aggregat, bei dem das den Vorbohrer tragende Fahrgestell zur Ausrichtung des Vorbohrers benutzt wird.
• Nach einem auf die Patentinhaberin zurückgehenden älteren Vorschlag ist es bekannt, Bohrlöcher dadurch niederzubringen, daß die Bohrwerkzeuge auf einer Kreisbahn abrollend einzeln angetrieben werden. Im Zusammenhang mit diesem Verfahren wurde bereits der Vorschlag gemacht, eine Drehkupplung am Bohrgerüst der Aufweitungsbohrer zu verwenden, die am zentralen Spülrohr in axialer Richtung gleitbar angeordnet ist.
• Von diesem Vorschlag ausgehend, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zum gerichteten Niederbringen eines Bohrloches unter ineinandergleitender Anordnung zweier oder mehrerer Bohrgeräte das Vorbohrloch in kurzen Abschlaglängen nach Ausrichten des Vorbohrers niederzubringen. Das erfolgt dadurch, daß der Erweiterungsbohrer beim Niederbringen des Vorbohrers gegen die Schachtwand festgelegt wird und als Führung für den Vorbohrer dient.
• Auf diese Weise ist es möglich, jegliches Verlaufen des Vorbohrloches, welches bei dem derzeitigen Bohrverfahren sehr häufig vorkommt, weitgehendst einzuschränken bzw. vollständig zu vermeiden. Bei den bekannten Schachtbohrverfahren wird nämlich grundsätzlich zuerst das Vorbohrloch hergestellt und dieses anschließend erweitert. Dabei kommt es häufig vor, daß das Vorbohrloch verläuft und nur nachträglich beim erweiternden Bohren korrigiert werden kann. Durch das erfindungsgemäß abwechselnde Niederbringen von Vorbohrloch und Erweiterungsbohrloch mit starr bzw. lose gleitend gekuppelten Meißelsätzen wird dieser Übelstand im wesentlichen ausgeschaltet.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung benutzt werden, die darin besteht, daß die Schneid- und Führungswerkzeuge der Erweiterungsbohrer mittels Tragseilen od. dgl. über dem zentralen Rohrgestänge gleitend eingebaut und mit dem zentralen Gestänge kuppelbar sind. Zweckmäßig ist es ferner, ein auf dem zentralen Gestänge sitzendes Mitnehmerstück, welches eine die Bohrwerkzeuge eines Erweiterungsbohrers tragende, verschiebbare, aber gegen das Mitnehmerstück nicht verdrehbare Hülse aufnimmt und diese Hülse mit dem Gestänge versperrt, zu verwenden, so daß beim Niederbringen des Vorbohrlochs der Erweiterungsbohrer als Führung für den Vorbohrer dient und beide Bohrwerkzeuge voneinander gelöst sind, während beim Erweiterungsbohren beide Bohrwerkzeuge miteinander gekuppelt sind und der zurückgezogene Vorbohrer zur Führung des Erweiterungsbohrers in Richtung des Vorbohrloches dient. Vorzugsweise ist auf der entsprechend verlängerten Hülse eine gegebenenfalls drehbar sitzende Richtspannführung vorgesehen, um derart die Führung des gerade arbeitenden Bohrwerkzeuges noch zu verbessern.
• Als Kupplungsvorrichtung zwischen Bohrgestänge und den Erweiterungsbohrern können Bajonett-, Vielkant- oder Gewindeverbindungen benutzt werden.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrensprinzips des alternierenden Vorbohrens und Erweiterns bei jeweiliger Führung und Ausrichtung der Bohrwerkzeuge wurde eine neuartige Zusammenstellung von zentralem Bohrgestänge, Vorbohrer und Erweiterungsbohrer benutzt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das zentrale Bohrgestänge den Vorbohrer und gegebenenfalls eine Führungsvorrichtung trägt und über diesem gleitend oder mit ihm fest gekuppelt die Erweiterungsbohrer angeordnet sind. Dadurch ergeben sich besondere Vorteile, denn die Verwendung von Großlochbohrgeräten dieser Ausführungsformen beschränkt sich nicht allein auf das Verfahrensprinzip der Führung des Vorbohrers und der unmittelbar darauf folgenden Niederbringung des Erweiterungsbohrloches; in gut bohrbaren Gebirgsschichten, oder wenn die sonstigen örtlichen Verhältnisse es zulassen, kann das erfindungsgemäß zusammengesetzte Bohrgerät unter starrer Bindung zwischen dem Zentralbohrgestänge und den übergeschobenen Erweiterungsbohrern auch zur gleichzeitigen Herstellung von Vorbohrloch und Erweiterungsstufen oder zur Erweiterung eines Vorbohrloches benutzt werden.
• Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren und der dabei zum Einsatz kommenden Werkzeuge, und zwar in F i g. 1 a, 1 b, 1 c ein Arbeitsschema für das stufenweise Bohren gemäß der Erfindung, F i g. 2 in Einzeldarstellung das stufenweise Niederbringen von Vorbohrloch und Erweiterungsbohrloch mit einer bevorzugten Ausführungsform der zur Anwendung kommenden Bohrwerkzeuge, F i g. 3 eine Einzeldarstellung zweier verschiedener Möglichkeiten der Kupplung zwischen Bohrgestänge und Meißelsatz.
• Nach den F i g. 1 a bis 1 c findet zum Niederbringen eines Bohrschachtes 1 ein kombiniertes Werkzeug Verwendung, mit dessen Vorbohrer 2 das Vorbohrloch 3 bis zu einer bestimmten Abschlaglänge 4 niedergebracht wird. Nunmehr wird, wie man aus F i g. 1 b erkennt, das Bohrwerkzeug 5 zum Einsatz gebracht, welches das Vorbohrloch 2 auf den größeren Durchmesser 6 erweitert. Der Vorbohrer 2 wird dazu in das Innere des Bohrwerkzeuges 5 zurückgezogen und dient mit seiner Schneide 7 zur Führung des Bohrwerkzeuges 5 bis zum Erreichen der Höhe B. Nunmehr werden der Vorbohrer 2 und das Bohrwerkzeug 5 in das Innere des Bohrers 9 zurückgezogen und dort mit Hilfe einer Kupplung 10 versperrt, wobei die Spannvorrichtungen 11, die bei den Stufen nach F i g. 1 a und 1 b den Bohrer 9 im Schachtteil 12 versperrt haben, gelöst werden. Der Bohrer 9 wird nunmehr in Betrieb genommen und das Vorbohrloch auf die Weite 13 aufgeweitet (F i g. 1 c ). Diesem Arbeitsgang schließt sich jetzt wieder der Arbeitsgang nach F i g. 1 a an, d. h., es wird mit Hilfe des Vorbohrers 2 die nächste Abschlaglänge 4 niedergebracht.
• In Fig. 2 ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise geeignete zweistufige Vorrichtung dargestellt. Man erkennt ein Vorbohrloch 14, welches mit kurzer Abschlaglänge durch den Vorbohrer 15 nach Einrichten und Feststellen des Erweiterungsbohrers 18 und damit des Bohrgestänges 16 des Vorbohrers 15 niedergebracht wird, nachdem die Schraubkupplung 19, die den Erweiterungsbohrer 18 mit dem Vorbohrer 15 beim Niederbringen des Erweiterungsbohrloches verbindet, gelöst worden ist. Nach Erreichen einer bestimmten Abschlaglänge wird der Vorbohrer 15 in die in der rechten Hälfte der F i g. 2 dargestellten zurückgezogene Stellung zurückgebracht, worauf der Erweiterungsbohrer 18 in Betrieb genommen wird. Die Kupplung 19 greift in die Laufhülse 20, an der die Bohrschneiden des Erweiterungsbohrers 18 und gegebenenfalls eine Richtspannführung 21 befestigt sind. Die Richtspannführung 21 wird beispielsweise durch die hydraulischen Zylinder 22, 23 in die in der linken Hälfte der F i g. 2 gezeichnete Stellung verspannt, um dabei die Führung des Vorbohrers durch die Laufhülse 20 beim Niederbringen des Vorbohrloches zu verstärken. Am Vorbohrmeißel 1 ist ferner eine mehrarmige flexible Spannführung 24 vorgesehen, deren Führungsarme beim Hochfahren des Vorbohrers 15 unter den Erweiterungsbohrer 18 gegen die Wandung des Vorbohrloches gepreßt und in dieser Stellung durch Feststellvorrichtungen arretiert werden.
• Während in F i g. 1 auch für den Erweiterungsbohrer ein Gestänge vorgesehen ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, daß der Erweiterungsmeißel, ähnlich wie in F i g. 3 angedeutet, an Seilen 25 aufgehängt ist. Die Schneid- und Führungswerkzeuge 26 und 27 werden mit Hilfe dieser Seile 25 über dem zentralen Rohrgestänge 28 gleitend eingebaut und durch Mitnehmer 29, 30, wie auf der rechten Seite der F i g. 3 dargestellt, und/oder durch Kupplungsvorrichtungen 31, 32, wie auf der linken Seite der F i g. 3 dargestellt, mit dem Bohrgestänge verbunden. Vorzugsweise weist der Mitnehmer 30 bzw. 33 eine Verlängerung auf, die eine äußere Rundführung 34 für die Führung 27 besitzt.
• Im linken Teil der F i g. 3 ist eine gewinde- oder bajonettartige Feststellvorrichtung dargestellt, wobei die beiden Teile 31 und 32 selbstverständlich gegeneinander austauschbar sind und vorzugsweise am unteren und/oder oberen Ende einer zylindrischen Hülse 33 sitzen, mit der die Bohrschneiden der Schneid- und Führungswerkzeuge 26 fest und die Führung 27 durchgehend verbunden sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Bohrschächten und ähnlicher Bohrungen durch Niederbringen eines Vorbohrloches und Erweitern desselben auf den gewünschten Schachtdurchmesser mittels ineinandergleitender Bohrgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät zur Nederbringung der Erweiterungsbohrung beim Niederbringen des Vorbohrers gegen die Schachtwand festgesetzt wird und als Führung für den Vorbohrer dient. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid- und Führungswerkzeuge der Erweiterungsbohrer (18, 26) mittels Tragseilen (25) od. dgl. über dem zentralen Rohrgestänge (16, 28) gleitend eingebaut und mit dem zentralen Gestänge kuppelbar sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein über dem zentralen Gestänge (28) sitzendes Mitnehmerstück (29), welches eine die Bohrwerkzeuge eines Erweiterungsbohrers tragende, verschiebbare, aber gegen das Mitnehmerstück nicht verdrehbare Hülse (30) aufnimmt und diese Hülse mit dem Gestänge versperrt. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch eine auf der entsprechend verlängerten Hülse (30) gegebenenfalls drehbar sitzende Richtspannführung (27). 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Kupplungsvorrichtung (31, 32) an der Hülse (30) und Mitnehmerstück (29). 6. Vorrichtung zum Niederbringen des Vorbohrloches nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erweiterungsbohrer (18) das mit dem Vorbohrer (15) ausgerüstete zentrale Gestänge (16) axial verschiebbar angeordnet ist. 7. Vorrichtung zum Aufweiten von Vorbohrlöchern, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweiterungsbohrer (18) auf dem zentralen Bohrgestänge (16) feststellbar, gegebenenfalls unter Verwendung von formschlüssigen Verbindungen angeordnet ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigung der Richtspannführung (21) aus senkrecht gegen die Bohrlochwandungen und/oder schräg dagegen wirkenden hydraulischen Zylindern (22, 23) besteht. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine mehrarnüge flexible Spannführung (24) am Vorbohrer (15), deren Führungsarme beim Hochfahren des Vorbohrers unter den Erweiterungsbohrer (18) gegen die Wandung (14) des Vorbohrers gepreßt und in dieser Stellung arretiert werden. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsbohrer aus einzeln angetriebenen, auf einer Kreisbahn um das Zentralgestänge abrollenden Bohrwerkzeugen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 308 841; französische Patentschrift Nr. 508 626; USA.-Patentschrift Nr. 1941723; Heise-Herbst-Fritzsche, Bergbaukunde, 1950, Bd.
2. 2, S. 224.