SE524164C2 - Borrningsförfarande - Google Patents

Description

20 25 30 35 524 164 2 Under tunneldrivning före införing av sprängämnen fylls bottenhàlen med lera, borrkax, rasberg etc och begravs. Hela orten måste dà skottas ur manuellt för att man skall få tillgång till hàlen. Bottenhàlen mäste bokstavligen grävas ur och rensas för hand - en lång arbetsam process.

För eliminering eller reducering av det tidsödande och kostsamma förfarandet att rensa eller mocka ur bottenhàl startades ett forskningsprojekt med ändamålet att förfina en teknik som skulle säkerställa att ett ortgolv skulle kunna schaktas tillförlitligt utan behovet rensa och ladda bottenhàl.

(Dergler et al) av att gräva ur, US-5 232 268 för tunneldrivning genom borrning av ett centralt avlast- föreslår ett förfarande ningshál med stor diameter omgivet av en uppsättning koncentriska väsentligen axiellt parallella primära och sekundära spränghàl med mindre diameter. Sprängämnen placeras i avlastningshàlen och i de flesta, om inte alla, primära och sekundära hålen. Det centrala avlast- ningshàlet borras djupare än de andra hålen. Uppfinnarna anger att man genom användning av deras metodik byter ut den svåra tidigare övningen att borra exakt parallella hàl mot ungefärligen axiellt parallella avlastningshàl.

US-patentet i namnet Cha et al. anvisar användning av parallella spränghàl. Även om skifferoljeutvinning tydligt skiljer sig från gruvdrift i hårt berg visar patentet användning av ”parallella rader av [språng-] hål sträcker sig över retortplatsens horisontella tvärsnitt” spalt 6, rad 26. Vinklade borrhàl vid retortens bas möjliggör bildandet av retortens avsmalnande nedre parti.

De ovan nämnda referenserna utgör exempel pà kända parallellborrningstekniker. De problem i hårt berg som man stöter pá med bottenhàl erkänns inte.

Sammanfattning av uppfinningen En teknik tillhandahålls för schaktning av berg- pallar, orter, tunnlar, schakt och liknande genom borrning av en uppsättning tätt intill varandra belägna 10 15 20 25 30 35 524 164 3 koncentrerade konturborrhàl vid bergfrontens bas. Dessa konturborrhàl kan vara något vinklade i förhållande till spränghålen. Ej laddade med sprängämnen kan dessa kontur- borrhål ”offras” och tjänar som sprickanvisningar där tryckvågor alstrade fràn närmaste spränghål reflekteras och koncentreras som dragvågor som används för att för- svaga berget mellan ett förutbestämt plan och ett spräng- hål.

Det uppfinningsenliga förfarandet för schaktning och framdrift i en bergyta för bildande av ett schakt omfattar stegen: (a) att anordna en tunnelfront i schaktet med en bas och en första referensaxel, varvid den första referensaxeln är väsentligen parallell med schaktets ortriktning, (b) att borra ett flertal bottenhàl som har en första symmetriaxel i tunnelfronten i en första spetsig vinkel i förhållande till den första referensaxeln utmed ett första längsgående band vid tunnelfronten, (c) att borra ett flertal konturhål som har en andra symmetriaxel i tunnelfronten i en andra spetsig vinkel i förhållande till en andra referensaxel utmed ett andra längsgående band vid tunnelfronten motstående närbelägen det första längsgående bandet av bottenhål, varvid den andra spetsiga vinkeln är mindre än den första spetsiga vinkeln, (d) att borra bottenhålen djupare än konturhålen, så att bottenhålen blir längre än konturhålen, (e) att bringa den första och andra referensaxeln att vara parallella med varandra, (f) att borra bottenhålen och konturhålen så att deras första resp andra symmetriaxel kon- vergerar innanför bergytan, medan bottenhålen och konturhålen ej fysiskt korsar varandra, (g) att ladda sprängämne endast i bottenhålen; och 10 15 20 25 30 35 524 164 4 (h) att detonera sprängämnet.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 är en sidovy av en tunnel som använder en utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 är en vy utmed linjen 2-2 i fig 1.

Fig 3 är en vy utmed linjen 3-3 i fig 1.

Fig 4 är en isometrisk vy av fig 1.

Föredragen utföringsform av uppfinningen Fig 1, 2 och 3 är förenklade vertikalprojektioner av en tunnelfront 10 vid änden av den underjordiska orten 12. Utöver tunnelfronten 10 innefattar orten 12 en hjässa (eller tak) 14, Adverbet ”ungefär” före en serie värden är, om ej ett golv 16 och sidoväggar 18. annat anges, tillämpligt för varje värde i serien.

Ett flertal bottenhàl 20 borras nedåt med en spetsig lutningsvinkel A av ungefär 8-10% från en fastställd horisontell referensaxel 28 från tunnelfrontens 10 bas 22 in i det område av marken eller orten 24 som skall sprängas. Bottenhålen 20 borras företrädesvis i en upp- sättning inom ett upphöjt längsgående band 36 på avstånd ovanför tunnelfrontens 10 bas 22.

Ett flertal konturhàl nedanför och mellan bottenhàlen 20. ”line hole”) 26 borras Konturhålen 26 kan borras med en spetsig lutningsvinkel B visavi en andra (eng. horisontell referensaxel 30. Lutningsvinkel B är mindre än lutningsvinkel A och kan vara ungefär 3-4%. Både de första och andra horisontalerna 28 och 30 är parallella med varandra och är väsentligen relativa axelramar i förhållande till en godtycklig horisontell referens-X- axel vinkelrät mot en vertikal referens-Y-axelriktning hos den underjordiska orten 12. X-axeln är väsentligen parallell med den underjordiska ortens 12 riktning och träder fram ur (eller går in i) tunnelfronten 10. Y- axeln, normal mot X-axeln, är väsentligen parallell med tunnelfronten 10. I de icke begränsade utföringsformer som visas i fig 1-4 sammanfaller de första och andra horisontalerna 28 och 30 med X-axeln. 10 15 20 25 30 35 524 164 5 Bottenhålen 20 är längre än konturhålen 26. Botten- hålens och konturhålens 26 djup och avstånd är funktioner av markförhållandena i orten 12. Det är föredraget att ha flera gånger (ungefär 2-4) antalet konturhål 26 jämfört med antalet bottenhål 20.

Det är föredraget att borra bottenhålen 20 och konturhålen 26 i ett svagt solfjädersmönster 38 ungefär 3-5° från varje sida av den horisontella X-axeln.

Såsom visas i fig 1-4 borras konturhàlen 26 med en vinkel B så att deras virtuella symmetriaxlar 32 korsar Konturhålen 26 och bottenhålen korsar dock inte varandra fysiskt. bottenhàlens 20 virtuella symmetriaxlar 34.

Efter att föreliggande borrningsmönster har slut- förts laddas lämpliga sprängämnen i bottenhålen 20 och detoneras därefter.

Föreliggande bottenkonturborrningsteknik används inte för att skydda ortens 12 golv 16 från skada utan för att inducera skada i golvet 16 nedanför bottenhålen 20.

De oladdade konturhàlen 26 tjänar som sprickanvisningar där tryckvågor alstrade från närmaste bottenhål reflek- teras och koncentreras som dragvågor som används för att ”försvaga” berget mellan de förutbestämda horisontella (28 och 30) Parallellkonturhålsborrning har i näringen använts planen och närmaste bottenhål. för försiktig sprängning nära befintliga byggnader och andra konstruktioner. Denna teknik används för att skydda det viktiga området genom förhindrande av att energier från spränghålen skadar zonen bakom de konturborrade hålen. De konturborrade hälen skapar en barriär där en stor del av sprängenergin inte kan passera.

Existerande konturborring används dock inte för tillredningsortdrivning utan endast för initial spräng- ning som skydd för omgivande områden. I stället för att lindra skador främjar tvärtom föreliggande uppfinning användbar destruktion.

En serie borrförsök visade effektiviteten hos före- liggande lutade bottenkonturmetod. I motsats till den 10 15 20 25 30 35 524 164 6 konventionella metoden att använda en uppsättning paral- lella häl av lika längd som är användbara endast i rela- tivt mjuka bergmiljöer kan den omedelbara tekniken med lutade ”offerbara” små, lägre konturhàl och längre övre bottenhál användas i alla typer av bergformationer. Även om varje gruvdriftssituation är unik anger erfarenheten t ex att konturhàlen 26 i typiska berg- förhàllanden som påträffas i Sudbury, Ontario, Kanada, är ungefär 48-64 mm (1,89-2,51 tum) ningsvinkel B av ungefär 3-4%. Konturhálens 26 längd är i diameter med en lut- generellt en funktion av berget. För mjukare och/eller sprucket berg skulle längden sträcka sig fràn ungefär 1,83 m (6 fot) till mindre än ungefär 4,88 m (16 fot) medan i hårdare kompetent berg längden skulle vara (5 fot) till 2,44 m (8 fot).

Avståndet mellan konturhàlen 26 centrum) är åter en funktion av markförhàllandena men ungefär 1,52 (centrum till skulle typiskt vara ungefär 20-25 cm (7,87-9,84 tum) ifràn varandra.

Bottenhälen 20 skulle typiskt ha en diameter av ungefär 48-64 mm (1,89-2,51 tum) och en längd av ungefär 3,05 m (10 fot) till 4,88 m (16 fot).

Avståndet mellan bottenhàlen 20 (centrum till centrum) följer generellt industristandarder - 0,9-1,2 m (3-4 fot). sträcker sig upp till ungefär 0,76 m (2,5 fot).

Det längsgående bandets 36 höjd fràn basen 22 Föreliggande lutade metod visade utomordentliga resultat vid hàrda bergförhàllanden. De tätt intill varandra belägna sprängämnesladdade bottenhàlen 20 hade fullständig extraktion av basen 22 vid en standardsalva (22,5m2[242,2 ftfl). Detta resulterar i en ren yta för nästa salva och lägger endast till ungefär 52 m (170,6 fot) ytterligare borrning till en standardsalva. Även om en väsentligen horisontell ort 12 visas kan processen användas vid en ort riktad i vilken som helst vinkel. Referensaxlarna X och Y är godtyckliga begrepp.

Om t ex orten 12 är ett vertikalt schakt skulle natur- 10 15 20 524 164 7 ligtvis X- och Y-axelns dominans växlas men processens huvudpunkt, ett staplat arrangemang av ett flertal vinklade spränghàl 20 korsade av mindre vinklade botten- för- Pà liknande vis är basen 22 faktiskt vid metodens attackpunkt. hål 26 utmed ett enda plan eller sida av schaktet, blir densamma.

I en väsentligen horisontell ort 24 "botten".

När orten 12 blir mer vertikal börjar begreppet botten av I ett helt vertikalt schakt är ”basen” 22 faktiskt en sektion såsom en perifer omkrets- är basen 22 vid den vertikala tunnelfrontens 10 tunnelfronten att rotera. vägg eller -väggar som botten- och konturhàlen borras vinklade in i. Följaktligen tolkas ordet ”bas” brett så att det innefattar en sektion av fronten 10 där kontur- hàlen 20 skall borras.

Emedan det i enlighet med förordningen här visas och beskrivs specifika utföringsformer av uppfinningen kommer fackmän att förstå att förändringar kan göras i formen för uppfinningen som täcks av kraven och att vissa sär- drag hos uppfinningen ibland med fördel kan användas utan en motsvarande användning av andra särdrag.

Claims (7)

5 10 15 20 25 30 35

1. l. 524 164 8' PATENTKRAV Förfarande för schaktning och framdrift i en bergyta för bildande av ett schakt, varvid förfarandet omfattar stegen: (a) (b)

2. hål (26) att anordna en tunnelfront (22) varvid den första referensaxeln (28) (10) i schaktet med en bas och en första referensaxel (28), är väsent- ligen parallell med schaktets ortriktning, att borra ett flertal bottenhål (20) första symmetriaxel i tunnelfronten (10) som har en i en (A) i förhållande till (28) längsgående band vid tunnelfronten (10), att borra ett flertal konturhål (26) andra symmetriaxel i tunnelfronten i en andra i förhållande till en andra (30) utmed ett andra längsgående (10) lägen det första längsgående bandet av botten- hål är mindre än den första spetsiga vinkeln (A), att borra bottenhålen (20) djupare än kontur- hålen (26), så att bottenhålen (20) blir längre (26), att bringa den första och andra referensaxeln (28, 30) att vara parallella med varandra, att borra bottenhålen (20) och konturhålen (26) så att deras första resp andra symmetriaxel första spetsig vinkel den första referensaxeln utmed ett första som har en spetsig vinkel (B) referensaxel band vid tunnelfronten motstàende närbe- (20), varvid den andra spetsiga vinkeln (B) än konturhålen konvergerar innanför bergytan, medan botten- hålen (20) (26) korsar varandra, och konturhålen ej fysiskt att ladda sprängämne endast i bottenhålen (20); och att detonera sprängämnet. Förfarande enligt krav 1, varvid antalet kontur- överskrider antalet bottenhàl (20). 10 15 o n - . na 524 164 n - - . .., f?

3. Förfarande enligt krav 1, innefattande att borra bottenhàlen (20) och konturhàlen (26) i ett solfjäders- mönster i bergytan.

4. Förfarande enligt krav 1, varvid konturhàlen (26) placeras mellan det längsgående bandet och tunnelfrontens (10) (22).

5. Förfarande enligt krav 1, varvid konturhàlen (26) (10) (22).

6. Förfarande enligt krav 1, varvid de första och bas borras invid tunnelfrontens bas andra spetsiga vinklarna (10) (22).

7. Förfarande enligt krav 1, varvid de första och (A, B) väsentligen horisontell schaktort (12). (A, B) är lutade mot tunnel- frontens bas andra spetsiga vinklarna är lutade neràt i en