DE2056598B2

DE2056598B2 - Verfahren und vorrichtung zur erweiterung von durchgehenden, im wesentlichen horizontalen bohrloechern durch mechanisches abtragen des umgebenden gesteins

Info

Publication number: DE2056598B2
Application number: DE19702056598
Authority: DE
Original assignee: Institut gornowo dela Sibirskowo otdelenija Akademn Nauk SSSR, Nowo sibirsk (Sowjetunion)
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1973-07-19
Also published as: NL7016906A; AU457675B2; BE759970A; AU2287270A; GB1271790A; FR2115660A5; DE2056598A1; US3730283A; NL145624B; DE2056598C3

Description

loch ragendes Führungsglied sowie ein konusförmi- chen des zerkleinerten Gesteins in einem Schwebezugsr Räumer mit gesteinszerstörenden Schneidelemen- stand befinden. In der Praxis können nach dem er-

ten angeordnet sind, sind die Wäi,de des Räumers findungsgemäßen Verfahren Bohrlöcher in beliebi-

rostförmig ausgeführt und geilen vom in eine Düse gem Gestein, im Kohlenflöz unter anderem, erweitert

und hinten in eine mit einem Luftzufuhrkanal verse- 5 werden.

hene Kammer über, wobei der Luftzufuhrkanal mit In F i g, 2 ist eine Einrichtung, die zur Durchfüh-

einem Kompressor in Verbindung steht. rung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt

Es ist vorteilhaft, daß die Wände des Räumers aus ist, dargestellt

einem Satz von verschieden großen Messerringen ge- Die Einrichtung enthält ein aus einem Gehäuse 2 bildet sind, die miteinander durch Rippen verbunden io und einem (in der Zeichnung nicht angegebenen) im sind und deren Durchmesser von vom nach hinten Gehäuse laufenden Schlagkopf bestehendes Schlagzunimmt, gerät 1 und einen vom am Gehäuse 2 des Schlaggerä-

Vorzugsweise ragen die die Messerringe miteinan- tes 1 befestigten Räumer 3. Der Räumer 3 ist durch der verbindenden Rippen über die Schneidkanten der in Reihenfolge ihrer Weitenvergrößerung angeord-Messerringe hervor. Dadurch wird erreicht, daß die 15 nete ringförmige Messer 4 verschiedener Größe geSchneidkanten der Messerringe beim Anstoßen des bildet. Die Messer 4 sind durch Rippen 5 miteinander Räumers gegen Blöcke oder andere Hindernisse vor verbunden, welche mittels einer Büchse 6 (Fig. 2) einer Beschädigung weitgehend geschützt sind, da die auf dem Gehäuse 2 befestigt sind. Die Rippen 5 sind Blöcke durch die Rippen nach außen an die Seiten so ausgeführt, daß sie in bezug auf die Schneidkanten gedrängt werden. 20 der Messer 4 nach außen vorspringen. Dadurch wer-

Um eine Verstopfung des Düsendurchgangsquer- den beim Stoßen des Räumers 3 gegen Rolkteine schnittes durch das Bohrklein zu verhindern und zur oder gegen andere nichtzerkleinerungs- öder nichtwirksameren Zerkleinerung der Gesteinsspäne ist es verdichtungsfähige Einschlüsse diese durch die gevorteilhaft, daß im Inneren der Kammer des Räu- neigten Flächen der Rippen 5 seitlich weggeschoben, mers eine frei drehbare Scheibe angeordnet ist, die 25 Der Räumer 3 endet vorn in einer Düse 7; im Schafttangential und in Richtung zur Düse des Räumers teil ist er durch eine Zarge 8 mit einer Kaminer 9 verangeordnete Düsen enthält. bunden, der von einem (in der Zeichnung nicht dar-

Um eine Havariedrucksteigerung in der Kammer gestellten) Kompressor durch eine Rohrleitung 10

im Falle der vollständigen Verstopfung des Bohr- Druckluft zugeführt wird. Auf der Rohrleitung 10 ist

lochdurchgangsquerschnitts durch Bohrklein zu ver- 30 ein Stauventil 11 montiert, das die Druckluftzufüh-

hindern, wird vorzugsweise die Rückwand der Kam- rung in das Gehäuse 2 des Gerätes 1 und in das In-

mer des Räumers aus einem elastischen Werkstoff nere der Kammer 9 regelt. Die Abluft aus dem Gerät

hergestellt und mit einem Schlitz versehen, der bei wird ebenfalls der Kammer 9 zugeführt. In der

einer Verformung der Rückwand eine öffnung bil- Zarge 8 ist eine Scheibe 12 mit tangential und zur

det. 35 Düse des Räumers7 (Fig.2 und3) geneigt angeord-

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von neten Düsen 13 drehbar montiert. Die Rückwand 14

Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeich- der Kammer 9 ist aus einem elastischen Werkstoff

nungen näher erläutert. Es zeigt (Gummi) gefertigt. Entsteht im Falle einer Verstop-

F i g. 1 ein durchgehendes, im Erdreich niederge- fung des Durchgangsquerschnittes der Düse 7 oder brachtes Bohrloch, das nach dem erfindungsgemäßen 40 des Primärbohrloches 15 durch Bohrlochgestein in Verfahren in einem Teil seiner Länge erweitert der Kammer 9 ein Havariedruck, so erfolgt eine Verwurde, formung der Wand 14, und es bildet sich ein Spiegel

F i g. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch eine zwischen den Wänden des Schlitzes, durch den die

Einrichtung zur Erweiterung von Bohrlöchern nach Rohrleitung 10 läuft, wodurch die Druckluft durch

dem erfindungsgemäßen Verfahren, 45 das erweiterte Bohrloch nach außen strömt.

F i g. 3 einen Schnitt IH-III der F i g. 2, Der Betrieb der Anlage verläuft in folgender

F i g. 4 einen Schnitt IV-IV der F i g. 2, Weise: Die Düse 7 wird im Bohrloch 15 angeordnet.

F i g. 5 eine Abwandlung der Einrichtung für die Mit der Druckluftzuführung durch die Rohrleitung

Durchführung des erfindungsgemäSen Verfahrens 10 beginnt das Gerät 1 Schläge gegen den Räumer 3

zur Erweiterung von Bohrlöchern, 50 auszuüben. Dadurch wird der Vortrieb der Einrich-

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI der Fig. 5. tung im Bohrloch 15 gewährleistet. Bei Fortbewe-

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Erweite- gung der Einrichtung werden die an das Bohrloch

rung von durchgehenden Bohrlöchern, die nach grenzenden Gesteinsschichten durch die Ringmesser

einem beliebigen bekannten Verfahren und durch be- abgeschnitten, das Gestein läuft durch die stabrost-

liebige bekannte Einrichtungen niedergebracht wur- 55 förmigen Wände des Räumers 3, wird zerkleinert und

den, bestimmt. durch den Luftstrom durch die Düse 7 und weiter

Die Erweiterung der Bohrlöcher kann durch eine durch das Bohrloch 15 nach außen ausgetragen. Bei der nachstehend beschriebenen Einrichtungen ausge der Bewegung des durch den Kompressor erzeugten führt werden. Dadurch, daß der Räumer dieser Ein- Luftstromes wird die Scheibe 12 infolge der oben berichtungen stabrostförmige Wände hat, wird bei sei- 60 sc!>nebenen Anordnung der Düsen 13 in Rotation nem Fortbewegen im Bohrloch das angrenzende Ge- versetzt, wobei konzentrierte, gerichtete Luftstrahlen stein zerstört und gerät durch die Durchlauföffnun- erzeugt werden. Dadurch wird die zusätzliche Zergen des Räumers in die Räumerkammer. Die in das kieinerung der Gesteinsspäne gefördert und ein wirkinnere der Räumerkammer eingedrungenen Teilchen sameres Austragen der Gesteinsteilchen erzielt. Die des zerkleinerten Gesteins werden durch den vom 65 Reibungskräfte, welche zwischen der Oberfläche der Kompressor erzeugten Luftstrom aus dem Bohrloch Zarge 8 und dem Gestein entstehen, wirken den die weggetragen. Die Geschwindigkeit des Luftstromes Einrichtung im Bohrloch 15 angreifenden Trägheitsist ausreichend groß zu halten, damit sich die Teil- kräften entgegen.

In F i g. 5 ist eine Abwandlung der Einrichtung zur Bohrlocherweiterung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Die Einrichtung enthält ein aus einem Gehäuse 18 und einem (in der Zeichnung nicht angegebenen) im Gehäuse laufenden Schlagkopf bestehendes Schlaggerät 17 und einen v(vn am Gehäuse 18 des Schlaggerätes 17 befestigten Räumer 19. Der Räumer 19 ist mit einer Kammer 20 in einem Stück gefertigt und endet in einer Düse 21. Die Wände des Räumers 19 und der Düse 21 sind mit Löchern 22 (Fig.5, 6) bzw. 23 (Fig.5) versehen. Der Räumer 19 und die Kammer 20 sind durch Rippen 24 an einer Büchse 25 befestigt, welche auf dem Vorderteil des Gehäuses 18 des Schlaggerätes 1 montiert ist. Die Rückwand 26 an der Kammer 20 ist ähnlich der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen ausgebildet und dient dem gleichen Zweck. Dem Gerät 17 wird die Druckluft durch einen Schlauch 27, der Kammer 20 durch einen Schlauch 28 zugeführt.

Der Betrieb der Einrichtung verläuft ähnlich dem oben beschriebenen. Beim Vortrieb der Einrichtung werden die angrenzenden Gesteinsschichten durch

ίο die Löcher 22 gepreßt, und die Gesteinsteilchen 29 werden mit der Druckluft durch das Bohrloch 30 nach außen ausgetragen. Die Löcher 23 an der Düse 21 sind zur Verhinderung einer Gesteinsverdichtng vor dem Räumer 19 bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 durchblasen oder von einer Bohrflüssigkeit Patentansprüche: durchspült wird. Der Luft- bzw, Wasserstrom tritt im Bereich der Bohrer aus und wird sofort von der Ro-

1. Verfahren zur Erweiterung von durchgehen- tationskraft erfaßt und tangential ins Bohrloch geden, im wesentlichen horizontalen Bohrlöchern 5 worfen. Bei einem senkrechten Bohrloch ist dies ausdurch mechanisches Abtragen des umgebenden reichend, da das Bohrklein auf Grund der Schwer-Gesteins, dadurch gekennzeichnet, kraft in das tiefere Bohrloch herabfallen kann und daß das beim Erweitern der Bohrlöcher abge- dadurch aus der Bohrzone entfernt wird. Beim spante Bobrgut in Vortriebsrichtung durch einen waagerechten Bohrloch ist das jedoch nicht möglich, Druckluftstrom beaufschlagt, mitgerissen und aus io und nach kurzer Bohrzeit würde das Pionierloch den Pionierlöchern ausgetragen wird. verstopft sein und der Bohrer festsitzen. Die Verwen-

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- dung einer Bohrflüssigkeit bei der vorgesehenen Anrens nach Anspruch 1, die einen mit HiUe eines wendung des Verfahrens zum Erweitern von Bohrun-Antriebs bewegbaren Körper enthält, an dem gen in Bahndämmen und unter Straßen ist nicht vorn ein in das Pionierloch ragendes Fühfungs- 15 möglich, da durch nichtkontrollierbare Ausschwemglied sowie ein konusförmiger Räumer mit ge- mungen die Standfestigkeit der Bauwerke gefährdet steinszerstörenden Sdhneidelementen angeordnet wäre.

sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Die Herstellung eines zweiten Bohrlochs (USA.-

Räumers (3, 19) rostförmig ausgeführt sind und Patentschrift 3 208 537) ist zeit- und kostenaufwen-

vorn in eine Düse (7, 21) und hinten in eine mit 20 dig und oft auch aus Platzmangel nicht möglich,

einem Luftzufuhrkanal (28) versehene Kammer Aaj> der Patentschrift 6557 des Amtes für Erfin-

(29) übergehen, wobei der Luftzufuhrkanal (28) dungs- und Patentwesen in Ost-Berlin ist eine Tief-

mit einem Kompressor in Verbindung steht. bohrmaschine mit einer kegeligen glatten Schneid-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- scheibe bekannt, deren Kegelform dem Schüttwinkel kennzeichnet, daß die Wände des Räumers (3) 25 des liohr'-leins unter Berücksichtigung der Neigung aus einem Satz von verschieden großen Messer- des vorgebohrten Loches entspricht, auf der ausringen (4) gebildet sind, die miteinander durch wechselbare, spiralförmige Mitnehmerrippen und Rippen (5) verbunden sind und deren Durchmes- auswechselbare Schneid- und/oder Brechwerkzeuge ser von vorn nach hinten zunimmt. versetzt zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 Aus der Patentschrift 943 des Amtes für Erfinkennzeichnet, daß die die Messerringe (4) mitein- dungs- und Patentwesen in Ost-Berlin ist eine Tiefander verbindenden Rippen (5) über die Schneid- bohrmaschine mit einem glatten Schneidkopf bekanten der Messerringe (4) hervorragen. kannt, auf den ringförmige Schneiden aufgesetzt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 sind.

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren 35 Aus Erzmetall, Heft 6, 1970, S. 277 und 278, sind

der Kammer des Räumers (3, 19) eine frei dreh- Verfahren und Vorrichtungen zum Bohren eines

bare Scheibe (12) angeordnet ist, die tangential Vorschachtes und zur Ausweitung auf ein größeres

und in Richtung zur Düse (7, 21) des Räumers Profil bekannt. Es wird ein Vorschacht aufgefahren

geneigt angeordnete Düsen (13) enthält. und dieser nachfolgend mit einer Ausweitungsma-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 40 schine auf das endgültige Profil aufgebohrt. Die Ausbis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück- weitung muß nach oben erfolgen, da nur dieses Verwand (14) der Kammer (9) des Räumers aus fahren die vollständige Abförderung des Bohrkleins einem elastischen Werkstoff hergestellt und mit und den Abfluß des Wassers vcn der Ortsbrust geeinem Schlitz versehen ist, der bei einer Verfor- währleistet und verhindert, daß die Bohrwerkzeuge mung der Rückwand (14) eine öffnung bildet. 45 immer wieder in die schlammgefüllte Kehle zwischen

Stoß und Ortsbrust eintauchen, welche bei der Ausweitung nach unten entsteht. Der Ausweitungsmethode haftet unter anderem als Nachteil an, daß das

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Kaliber zweimal gebohrt werden muß. Diese Verfah-Vorrichtung zur Erweiterung von durchgehenden, im 50 ren sind zudem nur bei großen Durchmessern (mehwesentlichen horizontalen Bohrlöchern durch mecha- rere Meter) anzuwenden. Bei horizontalen Bohrlönisches Abtragen des umgebenden Gesteins. ehern mit kleineren Durchmessern sind bisher nur

Aus der USA.-Patentschrift 3 208 537 und aus Verfahren bekannt, die auf der Verdichtung des das dem »Engineering & Mining Journal«, Oktober Pionierbohrloch umgebenden Gesteins beruhen.
1964, S. 55, sind Verfahren und Vorrichtungen zur Er- 55 Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verweiterung von vertikalen Bohrlöchern bekannt. Die fahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieaus diesen Druckschriften bekannten Vorrichtungen ses Verfahrens anzugeben, die es ermöglichen, die Und Verfahren sind jedoch nicht geeignet, horizon- Erweiterung yon im wesentlichen horizontalen Bohrtale Bohrlöcher zu erweitern. Das beim Erweite- löchern durch Abspanung der das Pionierbohrloch rungsbohren abgespante Bohrklein fällt gemäß der 60 umgebenden Gesteine vorzunehmen.
Schwerkraft nach unten und lagert sich auf der Sohle Dies wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

ab, so daß schon nach kurzer Betriebszeit des Boh- dadurch erreicht, daß das beim Erweitern der Bohrrers dieser im Bohrklein zu malen beginnt, wodurch löcher abgespante Bohrgut in Vortriebsrichtung großer Verschleiß und gesteigerter Kraftbedarf ent- durch einen Druckluftstrom beaufschlagt, mitgerissen steht, was endlich zum Stillstand und Festsitzen des 65 und aus den Pionierlöchern ausgetragen wird.
Bohrers führen kann. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Ver-

Aus diesen Druckschriften ist es ferner bekannt, fahrens, die einen mit Hilfe eines Antriebs beweglidaß das Bohrloch in Richtung des Bohrvortriebs chen Körper enthält, an dem vorn ein in das Pionier-