FI105942B - Menetelmä kallionporauksen ohjaamiseksi - Google Patents

Description

105942

Menetelmä kallionporauksen ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä kallionporauksen ohjaamiseksi porattaessa reikiä tunnelin poikkileikkauksen perusteella ennalta määrätyn ' 5 mittaista räjäytyssyvyyttä vastaavan ennalta määritellyn porauskaavion mukai sesti, jolloin kunkin porattavan reiän asema ja pituus kolmiulotteisessa koordinaatistossa on määritelty niin, että kunkin reiän alkupiste on määritelty tunnelin poikkisuuntaisessa todellisesta kallionpinnasta eroavassa aloituspinnassa ja porauskaavion reikien suunnat ja pituus on määritelty tietyn ennalta asetetun 10 suunnitelman mukaisesti niin, että reikien loppupisteiden asema toistensa suhteen on ennalta määrätty.

Tehtäessä kallioon tunneleita tai aukkoja käytetään yleisesti menetelmää, jossa räjäytettävään kallioon porataan ennalta suunnitellun poraus-kaavion mukaisesti reikiä niin, että reikiin asennettujen panosten räjähtäessä 15 kalliosta irtoaa halutunsuuntainen ja -syvyinen osa. Reikien suunta ja sijainti on varsin tärkeä, jotta kallio saataisiin rikkoutumaan täsmälleen halutulla tavalla ja irtoamaan riittävän pieninä kappaleina. Eräs ongelma tällaisessa toiminnassa on, että esimerkiksi tunnelin suunnan muuttuessa tai muuten olosuhteiden muuttuessa käytetään räjäytyssyvyydeltään eli etenemäpituudeltaan 20 erilaisia ns. katkoja. Tällöin nykyään kutakin eri pituista katkoa varten käytetään erilaista porauskaaviota halutun lopputuloksen aikaansaamiseksi. Niinpä esimerkiksi käytettäessä automaattista porauslaitteistoa, on kutakin normaalia katkosyvyyttä varten käytössä erillinen porauskaavio, mikä vaatii laitteelta paljon muistitilaa ja monimutkaistaa laitteistoa. Kun lisäksi vielä monet poraus-25 kaaviot ovat varsin lähellä toisiaan, on tämä laitteen suunnittelijan sekä käyttäjän kannalta turhauttavaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä, jolla vältetään tunnetun käytössä olevan menetelmän heikkouksia ja saadaan aikaan yksinkertaisesti ja helposti suoritetuksi sopiva tarkoituksenmukai-30 nen poraus katkonpituuden mukaisesti. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että räjäytystä varten tarvittavan poraussyvyyden poiketessa mainitusta ennalta määrätystä räjäytyssyvyydestä porauskaavion porauspi-tuutta muutetaan siirtämällä sen asemaa tunnelin pituussuunnassa räjäytyssy-vyyden muutosta vastaavasti niin, että reikien loppupisteiden asema mainitus-35 sa kolmiulotteisessa koordinaatistossa siirtyy mainitun pituuden verran, mutta 2 105942 säilyy toistensa suhteen olennaisesti samana ja että mainittu aloituspinta, jossa reikien porauksen aloituspisteet on määritelty, säilytetään samana niin, että reikien loppupisteiden ja mainitun aloituspinnan välinen etäisyys tunnelin pituussuunnassa muuttuu mainitun räjäytyspituuden muutoksen verran.

5 Keksinnön olennainen ajatus on, että poikkileikkaukseltaan tietynlai selle ja -suuruiselle tunnelille määritellään porauskaavio, jossa retkien alkukohta porauksen aloittamista varten määritellyssä tunnelin poikkisuuntaisessa aloituspinnassa eli tavallisesti tasossa sekä kunkin reiän suunta ja pituus sekä siten reiän loppupiste on määritelty. Edelleen keksinnön olennainen ajatus on, 10 että poraussyvyyden eli katkon pituuden muuttuessa normaalia täyttä räjäy-tyspituutta lyhyemmäksi tai pidemmäksi porauskaavion asemaa siirretään tunnelin pituussuunnassa peruskohdasta eteenpäin tai taaksepäin niin, että reikien loppupisteet pysyvät keskenään toistensa suhteen samassa asennossa, mutta asettuvat halutun katkonpituuden mukaisella tavalla kallion suhteen. 15 Vielä olennainen ajatus on, että aloituspinnan asemaa pidetään samana, mutta vastaavasti lasketaan kunkin reiän uusi alkupiste aloituspinnassa tai suunta aloituspinnasta loppupisteeseen säilyy alkuperäisen porauskaavion mukaisesti.

Keksinnön etuna on, että porauksessa voidaan käyttää tietyn muo-20 toisen tunnelin tai vastaavan porauksessa yhtä ainoata porauskaaviota, jonka kaikkien reikien asema toistensa suhteen kolmiulotteisesti on määritelty. Edelleen katkon pituuden lyhetessä tai pidentyessä siirretään porauskaavion asema täyttä katkonpituutta vastaavasta asemasta eli alkuasemasta pääasial-liseen poraussuuntaan eli katkon porareikien loppupäähän päin tai siitä pois-25 päin samalla, kun laite automaattisesti laskee kunkin reiän uuden alkukohdan tai suunnan aloituspinnasta siirrettyä porauskaavion asemaa vastaaviin loppu-pisteisiin niin, että kunkin reiän porattavan osuuden asema muiden reikien suhteen pysyy olennaisesti alkuperäistä porauskaaviota vastaavasti. Näin voidaan porauskaavio muuttaa portaattomasti vastaamaan haluttua katkon pi- • · 30 tuutta ilman katkon pituudesta riippuvia erillisiä porauskaavioita. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti porarin tehtävää ja porauksen automaattista toteuttamista.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuviot 1a ja 1b esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisen mene-35 telmän sovellutusmuotoa, jossa on kuvattu esimerkinomainen erään yksinker- 3 105942 täisen porauskaavion yksi reikärivi normaalissa ja lyhyessä katkossa päältäpäin kuvattuna, ’ kuviot 2a ja 2b esittävät kuvion 1 mukaisen menetelmän sovellutus- muotoa esittämällä saman porauskaavion reikien sijaintia tunnelissa poraus-5 suuntaan katsoen ja kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaisen menetelmän esimerkinomaisesti esitettyä kuvion 1a mukaista toteutusmuotoa, jossa on porauskaaviota vastaava normaali ja normaalia pitempi katko päältäpäin kuvattuna.

10 Kuvioissa 1a ja 1b on kaavamaisesti esitetty erään keksinnön mukai sen menetelmän toteutusmuoto, jossa on esitetty erään esimerkinomaisen porauskaavion muoto ja sijainti kallion suhteen ylhäältä päin katsottuna normaalimittaisen katkon yhteydessä ja sitä lyhyemmän katkon yhteydessä. Kuvioissa on tunnelia 1 ympäröivään kallioon 2 porattu tunnelin päässä porareikiä, jotta 15 kallio voitaisiin halutulla tavalla räjäyttää irti. Kuviossa 1a on katkon pituus tavanomainen, jolloin reikien pituus on niin pitkä kuin katkoon kallioon irtoamiseen ja rikkoutumiseen tarvitaan. Kummassakin kuviossa on merkitty myös aloituspinta 4, jonka suhteen porauskaaviossa kunkin reiän 3a - 3g suunta ja pituus aloituspinnasta alkaen sekä alkukohta aloituspinnassa on määritelty 20 kolmiulotteisessa koordinaatistossa. Kuviossa on myös linjalla 5 merkitty teoreettista katkon pituutta eli porareikien päiden päättymiskohtaa tämän tyyppisillä porauskaavioilla. Kuviossa 1b katkon pituus on matkan AL lyhyempi kuin kuviossa 1a, jolloin vastaavasti reikien pituus räjäytettävässä kalliossa on matkan AL lyhyempi. Kuviossa 1a aloituspinnan 4 sijainti on siten sellaisessa koh-25 dassa, että kunkin reiän poraaminen kallion seinämän suhteen on sopivasti määritelty normaalin täyden porauspituuden eli maksimi katkon pituuden mukaan.

Kuviossa 1b puolestaan on kivimateriaalin ominaisuuksien tms. syyn vuoksi lyhyempi katko, jossa aloituspinnan 4 normaaliasento, mikä on « 30 määritelty numerolla 4' aiheuttaisi kohtuuttoman pitkät tyhjät siirtomatkat, joka puolestaan aiheuttaisi epätarkkuutta ja ajanhukkaa porauksessa tavanomaiseen verrattuna. Niinpä porauskaaviota on tässä tapauksessa siirretty kallion suhteen pituuden AL verran, mikä on sama kuin porauskaavioiden porauspituuden ero. Tässä tilanteessa vastaavasti, kun reikien loppupisteiden asema 35 ja sijainti sekä alkuperäisen aloituspinnan mukaisen alkukohdan perusteella 4 105942 halutaan pitää samana, kunkin reiän alkukohta aloituspinnassa muuttuu reiän suunnan mukaisesti joko poikki- tai korkeussuunnassa tai molemmissa verrattuna alkuperäisen kuviota 1a vastaavan täysimittaisen porauskaavioh mukaisen aloituspinnan asemaan 4'. Tällöin porauksen alkukohta kuviossa 1b on 5 useimmilla rei’illä eri paikassa kun kuviossa 1a, mikä ilmenee verrattaessa reikien aloituspinnan 4 suuntaista leikkausta kuvion suhteen.

Kuviossa 2a näkyy ympyröillä merkittynä erään kuviota 1a vastaavan porauskaavion reikien alkukohdat aloituspinnassa 4. Kuviossa 2b puolestaan on esitetty kuviota 1b vastaava tilanne, jossa porauskaavion asema on siirty-10 nyt kallion suhteen normaalia katkon pituutta vastaavasta asennostaan taaksepäin. Tässä on ympyröillä kuvattu porauskaavion kunkin reiän muuttunut alkukohta aloituspinnassa 4 ja vastaavasti risti, joka on kytketty viivalla ympyrään, osoittaa kuviota 1a vastaavan alkuperäisen täysimittaisen porauskaavion kunkin reiän alkukohdan.

15 Kuviossa 3 on kaavamaisesti esitetty eräs keksinnön mukaisen me netelmän toinen toteutusmuoto. Tässä toteutusmuodossa idea perustuu siihen, että porauskaaviota siirrettäessä reikien aloituspisteet säilyvät keskenään ja vastaavasti loppupisteet säilyvät keskenään ennallaan ja reikien suunta ja porauspituus lasketaan porauskaavion siirtyessä uudelleen alku- ja loppupis-20 teiden välisenä suuntana ja pituutena.

Kuviossa 3 on kaavamaisesti esitetty porauskaaviona ylhäältä katsottuna kuviota 1a vastaavan porauskaavion reiät, jolloin myös numerointi on kuviota 1 vastaava. Kuviossa 3 on esitetty kuviossa 1 esitetyn porauskaavion muuttuminen silloin, kun jostain syystä katkon pituutta eli porauspituutta täytyy 25 pidentää. Kuviossa 3 on katkoviivoilla merkitty porareikien alkuperäinen suunta porauskaavion normaalipituutta vastaavan aloituspinnan alkuperäisessä asemassa 4'. Vastaavasti yhtenäisillä viivoilla on merkitty reikien sekä aloituspinnan 4 asema pidennetyssä porauskaaviossa. Edelleen numerolla 3' on merkitty yhdensuuntaiset katkoviivat, jotka osoittavat, että porauskaavion siir-30 tyessä kallion suhteen reikien alkupisteet säilyvät aloituspinnan 4 suhteen alkuperäisessä asemassa. Tämän seurauksena puolestaan reikien suunta ja pituus porauskaaviossa on muuttunut ja se on määritelty uudelleen aloituspinnan 4 alkupisteiden ja keskenään toistensa suhteen samassa asemassa säilyneiden porauskaaviossa olevien loppupisteiden välisenä suuntana ja pituu-35 tena. Vastaavalla tavalla voidaan katkon pituutta lyhentää tai pidentää siirtä- 5 105942 mällä porauskaaviota alkuperäisestä asemasta taaksepäin tai eteenpäin kallion suhteen pitämällä vastaavasti aloituspinnassa 4 reikien aloituspisteet samana ja laskemalla uusi suunta ja pituus aloituspisteistä loppupisteisiin.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esi-5 merkinomaisesti eikä sitä ole millään tavoin rajoitettu siihen. Olennaista on, että tietyllä tunnelin poikkileikkauksella tehtävään räjäytystyöhön voidaan käyttää yhtä ainoata porauskaaviota, jonka asemaa kallion suhteen siirretään porauskaavion pituussuunnassa täysimittaista katkoa vastaavasta asemasta katkon pituutta vastaavaan asemaan ja samalla porareikien porattava pituus ja 10 suunta tai uusi aloituspiste alkuperäisen suunnan mukaan niiden loppupisteisiin muutetaan niin, että varsinaisesti porattavien reikien loppupisteet ovat olennaisesti samassa asemassa toistensa suhteen kuin täysimittaisessa katkossa vastaavat reiän osat ovat toistensa suhteen.

•« m

Claims (7)

105942

1. Menetelmä kallionporauksen ohjaamiseksi porattaessa reikiä tunnelin poikkileikkauksen perusteella ennalta määrätyn mittaista räjäytyssyvyyttä 5 vastaavan ennalta määritellyn porauskaavion mukaisesti, jolloin kunkin porattavan reiän asema ja pituus kolmiulotteisessa koordinaatistossa on määritelty niin, että kunkin reiän alkupiste on määritelty tunnelin poikkisuuntaisessa todellisesta kallionpinnasta eroavassa aloituspinnassa ja porauskaavion reikien suunnat ja pituus on määritelty tietyn ennalta asetetun suunnitelman mukai-10 sesti niin, että reikien loppupisteiden asema toistensa suhteen on ennalta määrätty, tunnettu siitä, että räjäytystä varten tarvittavan poraussyvyyden poiketessa mainitusta ennalta määrätystä räjäytyssyvyydestä porauskaavion porauspituutta muutetaan siirtämällä sen asemaa tunnelin pituussuunnassa räjäytyssyvyyden muutosta vastaavasti niin, että reikien loppupisteiden asema 15 mainitussa kolmiulotteisessa koordinaatistossa siirtyy mainitun pituuden verran, mutta säilyy toistensa suhteen olennaisesti samana ja että mainittu aloi-tuspinta, jossa reikien porauksen aloituspisteet on määritelty, säilytetään samana niin, että reikien loppupisteiden ja mainitun aloituspinnan välinen etäisyys tunnelin pituussuunnassa muuttuu mainitun räjäytyspituuden muutoksen 20 verran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porauskaaviota siirrettäessä porauskaavion reikien asema toistensa suhteen mainitussa kolmiulotteisessa koordinaatistossa pidetään samana ja että kullekin reiälle määritellään porauskaavion siirretyssä kohdassa uusi aioitus- 25 piste, joka sijaitsee aloituspinnassa porauskaavion kunkin reiän akselin ja aloituspinnan leikkauskohdassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porauskaaviota siirrettäessä kunkin reiän aloituspiste aloituspinnassa säilytetään samana ja että porauskaavion siirretyssä asemassa kullekin reiälle • · 30 määritellään uusi suunta ja pituus reiän aloituspinnassa olevasta aloituspisteestä sen porauskaavion mukaiseen loppupisteeseen.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porauskaaviota siirretään räjäytettävän kalliosyvyyden mukaan portaattomasti. 105942

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että porauskaavion siirto määritellään ennalta määrätyin etäisyyksin olevin välein.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n-5 n ett u siitä, että porauskaavion pituutta lyhennetään.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että porauskaavion pituutta pidennetään. • < • · m e 105942