SE526462C2 - Förfarande, program och arrangemang för styrning av slagbergborrning - Google Patents

Description

25 30 35 O o 0 0 o 0 Q o o 0 0 O I I 0 I G 0 o n o o 0 c Q Q Q I n o o n ø Q O I o O co ände inträngeri berget och bryter det. Samtidigt pressas verktyget medelst en mataranordning mot berget på så sätt att kontakten mellan verktyget och berget förblir och en så stor proportion av slagenergin som möjligt överförs till berget. Ytterligare, för att förorsaka effektiva slag bör verktyget indexeras medelst en rotationsanordning mellan slagen på så sätt att borrkronorna träffar ett nytt ställe med varje slag. Det lossnade bergmaterialet spolas bort från borrhålet med ett lämpligt medium. Slagbergborrning omfattar sålunda fyra delprocesser för borrningen: slag, rotation, matning samt spolning.

Borrningsvariabler inkluderar däremot slageffekt, slagenergi, slagfrekvens, matningseffekt, rotationshastighet, rotationsmoment, spolningsflöde och spolningstryck. Genom reglering av borrningsvariablerna kan man påverka borrningens delprocesser samt borrningens effektivitet.

[0006] Publikation EP 0 112 810 visar reglering av slageffekten för att uppnå en maximal penetreringshastighet. I den visade lösningen regleras en slagkolvs slaghastighet och slagfrekvens oberoende av varandra, vilket är möjligt i mycket få bergborrmaskiner, eftersom det kräver reglering av slaglängden. l typiska tryckmediedrivna slaganordningar är slaglängden konstant och endast slagtrycket och flödet kan regleras, varvid ändringar utförda däri påverkar samtidigt både slaghastigheten och slagfrekvensen.

Ytterligare en nackdel med den i EP-publikationen beskrivna lösningen är att borrningens styrning riktas endast på reglering av slageffekten. Såsom är känt inom området, är bergborrning dock en komplex process och effektiv kontroll därav på det i EP-publikationen beskrivna sättet, genom reglering av endast en borrningsvariabel, är inte möjlig.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[0007] Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett nytt och förbättrat sätt att styra slagbergborrning genom användning av borrningens specifika energiförbrukning som basis för reglering av borrningsvariablerna.

[0008] Förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat av att förutom slageffekten bestäms även den effekt som används i åtminstone en annan delprocess; förhållandet mellan den av de under observation varande delprocesserna använda totaleffekten och penetreringshastigheten beräknas för att bestämma den totala specifika energi som har använts vid borrningen; och borrningsvariablerna regleras så att borrningen sker med den förutbestämda totala specifika energin. 10 15 20 25 30 35 526 462 3

[0009] Programmet enligt uppfinningen är kännetecknat av att utförandet av programmet i styranordningen är anordnat: att bestämma förhållandet mellan den av åtminstone två under observation varande delprocesser använda totaleffekten och penetreringshastigheten för att klarlägga den totala specifika energi som har använts vid borrningen; och att reglera borrningsvariablerna så att borrningen sker med den förutbestämda totala specifika energin.

[0010] Bergborrningsarrangemanget enligt uppfinningen är kännetecknat av att arrangemanget dessutom omfattar medel för att bestämma den effekt som åtminstone en annan delprocess använder; och att styranordningen är anordnad att reglera borrningsvariablerna så att förhållandet mellan den av de under observation varande anordningarna använda totaleffekten och penetreringshastigheten under borrningen är förutbestämt.

[0011] Det andra förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat av att förutom slageffekten bestäms den effekt som används i åtminstone en annan delprocess; förhållandet mellan den av de under observation varande delprocesserna använda totaleffekten och penetreringshastigheten beräknas för att bestämma den totala specifika energi som har använts vid borrningen; och borrningsvariablerna regleras så att borrningen sker med den förutbestämda totala specifika energin.

[0012] Den väsentliga idén med uppfinningen är att borrningens penetreringshastighet och den i borrningen använda effekten bestäms för bestämning av borrningens specifika energi. Den specifika energin är en kvot av den i borrningen använda effekten och penetreringshastigheten, beräknad i bergborrmaskinens styrenhet på basis av mätresultat. Häri är den specifika energins måttenhet kWh/m eller J/m. Den specifika energin kan även bestämmas för borrad volym, dvs. den använda effekten divideras med produkten av hålets tvärsnittsarea och penetreringshastigheten. Den specifika energins måttenhet är härvid kWh/m3 eller J/ms. Vid bestämning av den specifika energin, tas åtminstone slagprocessen och en annan av borrningens delprocesser i beaktande. Typiskt tas rotationsprocessen i beaktande men vid behov kan även de två återstående delprocesserna, dvs. matning och spolning tas med. Förhållandet mellan den av de under observation varande delprocesserna använda effekten och penetreringshastigheten kallas total specifik energi. Borrningen styrs genom reglering av borrningsvariablerna, så oloiø 10 15 20 25 30 35 526 462 n I 0 0 Q 0 0 0 Q 0 O 0 I I n U O O o I I I Q I 0 0 0 l o 0 U | Q 0 I o Q I oo 4 att den förutbestämda totala specifika energin används vid borrningen.

[0013] Uppfinningen medför den fördel att styrningen är kapabel att samtidigt övervaka flera av borrningens delprocesser och att på många sätt reglera de borrningsvariabler som påverkar borrningsprocessen. En ytterligare fördel är att styrningen enligt uppfinningen är oberoende av bergborrmaskinens strukturella detaljer och funktionella princip.

[0014] Den väsentliga idén med en utföringsform av uppfinningen är att styra borrningen genom reglering av borrningsvariablerna så att minimal specifik energi används i borrningen. En så stor proportion som möjligt av den i borrningen använda energin kan sålunda riktas till det huvudsakliga ändamålet, dvs. bergbrytning, varvid den proportion av energin som används för alstring av värme och olika transformationer förblir obetydlig.

[0015] Den väsentliga idén med en utföringsform av uppfinningen är att reglera borrningsvariablerna i förutbestämda borrningssituationer på så sätt att den för varje situation bestämda totala specifika energin används i bormingen. Detta medför t.ex. att man kan godkänna ett högre specifikt energivärde för ansättningsborrning, så att hålet inleds försiktigt och noggrant. l andra speciella situationer, såsom i upprymning, är det även möjligt att godkänna ett specifikt energivärde som är högre än i vanlig borrning. l vanlig borrning utförs borrningen företrädesvis med minimal specifik energi.

[0016] Den väsentliga idén med en utföringsform av uppfinningen är att bestämma den i borrningens varje delprocess använda effekten och att bestämma delprocessernas specifika energier. Ytterligare bestäms en vägningskoefficient för varje delprocess, och de specifika energiema multiplicerade med vägningskoefficientema adderas sedan för att erhålla den vägda totala specifika energin som slutlig produkt. Vägningskoefficlenterna kan användas för att väga borrningens olika delprocesser enligt önskan på så sätt att vissa delprocessers betydelse för borrningen kan enligt behov vägas högre eller lägre än delprocessens betydelse vore endast på basis av dess energiförbrukning. Sålunda är det t.ex. möjligt att betona matningsprocessens betydelse, vilken förbrukar endast litet energi, i helhetssituationen, eftersom det är känt att en för hög matningshastighet kan förorsaka åtskilliga problem för processen och utrustningen. Å andra sidan förorsakar överdriven spolning inga väsentliga problem upp till viss gräns, med undantag av energiförbrukning, och därför kan vägningen för spolningen förbli låg.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING 00 0000 0 0 00 0 00 0 0 0 O 0 0 0 00 0 0 0 I 0 0 0 0 to 0 0 0000 0 0 00 I 00 000 I 10 15 20 25 30 35 526 462 5

[0017] Uppfinningen beskrivs mera detaljerat pà bifogade ritning där figur 1 är en schematisk vy från sidan av ett bergborrningsarrangemang, och figur 2 är en schematisk vy av ett arrangemang enligt uppfinningen för styrning av bergborrning.

[0018] För klarhets skull visas uppfinningen på ett förenklat sätt i figurerna. I figurerna används samma hänvisningsbeteckningar för motsvarande element.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[0019] Figur 1 visar en typisk bergborrmaskin 1 som används i slagbergborrning och kan förflyttas med en mataranordning 2 i förhållande till en matarbalk 3. Matarbalken 3 är typiskt anordnad vid den fria änden hos en bom 5 anordnad i bergborrningsriggens underrede. Mataranordningen 2 är vanligtvis en hydraulisk cylinder från vilken effekt överförs medelst en vajer, kedja eller annat lämpligt effektöverföringsmedel till bergborrmaskinen 1.

Bergborrmaskinen 1 omfattar en slaganordning 6, en rotationsanordning 7 och en borrnacke 8, som slaganordningen 6 slår och som rotationsanordningen 7 strävar att rotera. Ett verktyg 9, som typiskt omfattar en eller flera borrstänger 10 och en borrkrona 11 med stiftborrkronor 12 vid borrstàngens yttersta fria ände, kan kopplas till borrnacken 8 som befinner sig vid bergborrmaskinens 1 främre ände. Verktyget 9 kan även vara ett enhetligt stycke med stiftborrkronorna 12 fästa till dess fria ände.

[0020] Figur 2 illustrerar ett styrsystem enligt uppfinningen med hänvisning till en hydrauliskt driven bergborrmaskin. Bergborrmaskinens slaganordning 6, rotationsanordning 7 och mataranordning 2 drivs härvid med trycket av en tryckvätska. En tryckgivare 15 och en flödesgivare 16 är anordnade i en arbetstryckskanal 14 som leder från en hydraulisk pump 13 till slaganordningen 6. En tryckgivare 19 är anordnad i en returkanal 18 som leder från slaganordningen 6 till en tank 17. Tryckgivarna 15 och 19 är företrädesvis anordnade så nära slaganordningen 6 som möjligt. Ytterligare uppvisar arbetstryckskanalen 14 en ventil 20 för styrning av tryckvätskeflödet som inverkar på slaganordningen 6. Ett tryckvätskeflöde leds i sin tur till rotationsanordningen 7 från en hydraulisk pump 21 längs en arbetstryckskanal 22 som styrs av en ventil 23. En tryckgivare 24 är anordnad l arbetstryckskanalen 22. Den fràn pumpen 21 löpande kanalen uppvisar även en flödesgivare 25. En tryckgivare 28 är anordnad i en returkanal 27 som leder 10 15 20 25 30 35 6 från rotationsanordningen 7 till en tank 26. I detta sammanhang hänvisar arbetstryckskanalen 22 till den kanal till vilken tryckvätskeflödet leds då verktyget roteras i den normala rotationsriktningen. Ytterligare är en tryckgivare 32 anordnad i en första kanal 31 som leder från en ventil 30 till mataranordningen 2 och på motsvarande sätt är en annan tryckgivare 34 anordnad i en andra kanal 33. Tryckvätskeflödet från en hydraulisk pump 29 mäts med en flödesgivare 35. Mataranordningen 2 kan uppvisa en givare 36 för övervakning av bergborrmaskinens 1 penetreringshastighet. Spolmedium leds till bergborrmaskinen 1 längs en spolmediumkanal 37. En tryckgivare 38 och en flödesgivare 39 är anordnade i spolmediumkanalen 37. För klarhets skull visas inga element som hänför sig till spolmediets styrning i figuren.

[0021] Figur 2 visar även en styranordning 40 för bergborrmaskinen, som är anordnad att styra den till bergborrmaskinen hörande slaganordningen 6 och rotationsanordningen 7 och dessutom bergborrmaskinens mataranordning 2 och inmatningen av spolmediet.

Styranordningen 40 omfattar typiskt en eller flera datorer eller motsvarande styranordningar, såsom programmerbar logik som är kapabel att besluta om erforderliga styråtgärder pà basis av däri matad grundinformation och mätvärden. Styranordningen 40 omfattar en datakommunikationsförbindelse.

Datakommunikationsförbindelsen kan vara en läsaranordning 41 för läsning av minneselement, såsom minnesskivor, eller den kan omfatta medel för trådad eller trådlös kommunikation med ett externt minne eller styranordning 42.

Givama 15, 16, 19, 24, 25, 28, 32, 34, 35, 36, 38 och 39 överför mätdata till styranordningen 40. För klarhets skull visar figur 2 endast förbindelsen 43 mellan flödesgivaren 39 och styranordningen 40 i sin helhet. För klarhets skull visas förbindelserna 44 från styranordningen 40 till regleranordningar på ett förenklat sätt i figur 2. l en hydraulisk bergborrmaskin kan regleranordningarna omfatta olika ventiler, trottlar och liknande som är kapabla att inverka på trycket och tryckvätskeflödet som flödar i tryckvätskekanalen. De hydrauliska pumparna kan även vara reglerbara pumpar.

[0022] Figur 2 visar ytterligare en mätenhet 46 anordnad i pumparna 13, 21, 29 och 45 för bestämning av det av pumpen vid varje enskild tidpunkt alstrade volymflödet på basis av pumpens drivhastighet och förträngningskapacitet. Vid användning av mätenheten 46 kan flödesgivarna 16, 25, 35 och 39 utelämnas, om så önskas. Emellertid då slaganordningen, rotationsanordningen och mataranordningen drivs med det av en eller flera 10 15 20 25 30 35 526 462 7 gemensamma hydrauliska pumpar alstrade tryckvätskeflödet, måste det till varje anordning ledda tryckvätskeflödet mätas separat från varje anordnings trycklinje för att möjliggöra beräkningen av delprocessernas specifika energier.

Specifik energi

[0023] Specifik energi kalkyleras genom dividering av den i borrningen använda totala effekten PTOT med nettopenetreringshastigheten NPR. Detta alstrar parametern SE (Specific Energy) som indikerar den energi som används per det borrade hålets varje längdenhet. Altemativt är det möjligt att bestämma energiförbrukningen per varje volymenhet, eftersom volymen hos berg som lösgjorts genom borrning kan kalkyleras från penetreringshastigheten och verktygets dimensioner. Ett för effektiv borming kännetecknande lågt SE-värde betyder att den energi som matas till bergborrmaskinen används effektivt för lösgörning av bergmaterial. Med andra ord indikerar specifik energi borrningens effektivitet.

Exempel på kalkylering av specifik energi

[0024] Detta exempel visar hur den totala specifika energin hos en hydrauliskt driven slagbergborrmaskin och delprocessernas specifika energier kan bestämmas.

[0025] Specifik energi kan kalkyleras genom användning av följande formel: SETQT = PTQT / NPR, eller alternativt formeln: SETOT = PToT / ( NPR * ÅHoLE). vari AHOLE är tvärsnittsarean hos hålet som skall borras.

[0026] Penetreringshastigheten NPR kan bestämmas t.ex. genom mätning av bergborrmaskinens rörelse på matarbalken medelst en lämplig givare eller mätanordning eller alternativt genom mätning av mataranordningens matarrörelse. Ytterligare, vid användning av en hydraulisk cylinder som mataranordning, kan penetreringshastigheten kalkyleras på basis av det till cylindern ledda tryckvätskeflödets volym. Även andra lämpliga lösningar för bestämning av penetreringshastigheten kan naturligtvis tillämpas. 10 15 20 25 30 35 526 462 8

[0027] Den i borrningen använda totala effekten PTQT bestäms genom addition av de under observation varande delprocessernas effekter.

Delprocessernas effekter inkluderar slageffekt PPERC, rotationseffekt PRQT och matningseffekt PFEED. Vid behov kan även spolningseffekt PFLUSH inkluderas, även om spolningseffektens betydelse är vanligtvis obetydlig.

[0028] Den till en hydraulisk slaganordning matade slageffekten PpERC kan kalkyleras enligt följande: PPeRc = (PPERc, P ' PPERC, T) * QPERc vari: ppERC, p = trycket i den till slaganordningen löpande trycklinjen, dvs. arbetstrycket ppERC, f = trycket i den från slaganordningen returnerande trycklinjen, dvs. returtrycket QPERC = flödet av den till slaganordningen flödande tryckvätskan.

[0029] ppERC, p kan mätas med en i den till slaganordningen löpande trycklinjen anordnad tryckgivare. Mätningen utförs så nära slaganordningen som möjligt för eliminering av eventuella av den hydrauliska kanalen förorsakade tryckförluster. Å andra sidan, ifall tryckgivaren av någon anledning inte kan placeras i närheten av slaganordningen, utan befinner sig t.ex. i bergborrningsriggens underrede, kan olika förlusters proportion kompenseras kalkylatoriskti bergborrmaskinens styrenhet.

[0030] ppERC, T kan mätas med en i den från slaganordningen till tanken löpande tryckkanalen anordnad tryckgivare. I vissa fall mäts returtrycket inte, utan det kan bestämmas genom kalkylering eller anses vara obetydlig.

[0031] QPERC kan mätas med en i den till slaganordningen löpande trycklinjen anordnad tryckgivare. Alternativt kan den till slaganordningen ledda tryckvätskans flödeshastighet kalkyleras pà basis av den hydrauliska pumpens förträngningsvolym och drivhastighet. Förträngningsvolymen är en strukturell egenskap hos en hydraulisk pump. Drivhastigheten kan i sin tur bestämmas med en i pumpen anordnad givare. Ytterligare kan slaganordnlngens flödeshastighet bestämmas tillräckligt noggrant kalkylatoriskt i bergborrmaskinens styrenhet. Slaganordningens drivfrekvens bestäms sedan 10 15 20 25 30 35 526 462 9 från pulsfrekvensen som erhålls på basis av mätresultaten för det till slaganordningen matade trycket ppERC, p. Flödeshastigheten till slaganordningen erhålls genom multiplicering av drivfrekvensen med den på slaganordningens fysiska dimensioner baserade förträngningsvolymen.

[0032] Ytterligare ett alternativ för bestämning av slageffekten PPERC är mätning av slagfrekvensen och slagenergin från borrstången med lämpliga givare. Slageffekten är sedan produkten av slagfrekvensen och slagenergin.

[0033] Effekten kan sålunda bestämmas antingen från delprocessernas in- eller uteffekt.

[0034] Den till en hydraulisk rotationsanordning matade rotationseffekten PRQT kan kalkyleras enligt följande: PRor = (PRoT, A _ PRor, s) * QRor vari: pROT, A = trycket i rotationsanordningens trycklinje A pRof, B = trycket i rotationsanordningens trycklinje B QRQT = tryckvätskeflödet till rotationsanordningen.

[0035] Tryckvätskans tryck matas till trycklinje A då verktyget roteras i den normala rotationsriktningen. Därvid verkar arbetstrycket i trycklinje A och pà motsvarande sätt det från rotationsanordningen till tanken ledda returtrycket i trycklinje B. Rotationsanordningens arbetstryck och returtryck kan bestämmas på samma sätt som slaganordningens arbetstryck och returtryck. Det är även möjligt att ignorera returtrycket eller det kan bestämmas genom kalkylering.

[0036] QROT kan mätas med en i den till rotationsanordningen löpande trycklinjen anordnad flödesgivare. Alternativt kan den till rotationsanordningen ledda tryckvätskans flödeshastighet kalkyleras på basis av den hydrauliska pumpens förträngningsvolym och drivhastighet.

Förträngningsvolymen är en strukturell egenskap hos en hydraulisk pump och drivhastigheten kan bestämmas t.ex. med en i pumpen anordnad givare.

Alternativt är det möjligt att mäta bergborrmaskinens rotationshastighet och bestämma Qaor på basis av rotationsmotoms erhållna rotationshastighet och förträngningsvolym.

[0037] Vid behov kan rotationseffekten PROT bestämmas genom bestämning av uteffekten i stället för den ovan beskrivna ineffekten. Uteffekten 10 15 20 25 30 35 526 462 non o Q Q Q no 10 kan bestämmas medelst rotationshastigheten och rotationsmomentet.

[0038] Den till en hydraulisk mataranordning, där manövreringsorganet är en hydraulisk motor, matade matningseffekten PFEED kan kalkyleras enligt följande: PFEED = (PFEED, A _ PFEED, B) * QFEED vari: ppgw A = trycket i mataranordningens trycklinje A pFEED, B = trycket i mataranordningens trycklinje B QFEED = tryckvätskeflödet till mataranordningen.

[0039] Tryckvätskeflödet leds till mataranordningens trycklinje A under borrning, dvs. då bergborrmaskinen matas mot berget. Arbetstrycket verkar då i trycklinje A och mataranordningens returtryck verkar i trycklinje B.

Mataranordningens arbetstryck och returtryck kan bestämmas på samma sätt som för slaganordningen. Ytterligare, eftersom den till mataranordningen under borrningen riktade flödeshastigheten är rätt låg, kan returtrycket ignoreras.

[0040] Om mataranordningens manövreringsorgan är en hydraulisk cylinder, bör cylinderkamrarnas olika arbetsytor och de olika flödena i trycklinjerna A och B tas i beaktande. Annars kan den ovan beskrivna kalkyleringen användas.

[0041] QFEED kan mätas med en i den till mataranordningen löpande trycklinjen anordnad flödesgivare. Alternativt kan flödeshastigheten hos den till mataranordningen ledda tryckvätskan kalkyleras på basis av den hydrauliska pumpens förträngningsvolym och drivhastighet. QFEED kan även bestämmas medelst penetreringshastigheten, eftersom flödet och penetreringshastigheten uppvisar en explicit avhängighet.

[0042] Angående matningseffektens reglering kan man notera att storleken hos den använda matareffekten beror inte bara på slageffekten utan även på typ av berg, dimensionerna hos hålet som skall borras och den använda borrningsutrustningen. I undermatningsborrning är överföring av slagenergi till berget dåligt och risken av skador till borrningsutrustningen ökar eftersom de gängade kopplingarna mellan borrstängerna tenderar att öppnas.

Rotationsresistansen är låg i undermatning. Övermatning i sin tur förorsakar problem för spolningen och i borrningsutrustningens livslängd. Dessutom minskar övermatning penetreringshastigheten. 10 15 20 25 30 35 526 462 . 00 O O O O O I O l I n o o o 0 u I 00 11

[0043] Den för spolning använda effekten PFLUSH kan kalkyleras enligt följande: PFLusH = (PFLusH) * QFLusi-l vari: DFLusH = trycket i spolningsmediekanalen QFLUSH = flödet i spolningsmediekanalen.

[0044] pFLUSH kan mätas med en i spolningsmediekanalen anordnad tryckgivare och på motsvarande sätt kan QFLUSH mätas med en i spolningsmediekanalen anordnad flödesgivare.

[0045] På basis av de ovannämnda effektkalkyieringarna âr det lätt att bestämma den specifika energin för varje delprocess i borrningen. Om så önskas, kan nämnaren NPR i följande formler ersättas med produkten (NPR * AHOLE), varvid storleken hos hålet som borras tas i beaktande. Även i det sistnämnda fallet är det frågan om förhållandet mellan den använda effekten och penetreringshastigheten.

[0046] Slagprocessens specifika energi kan kalkyleras enligt följande: SEPER = PPER / NPR

[0047] Rotationsprocessens specifika energi SEROT kan kalkyleras enligt följande: SERQT: PRQT/ NPR

[0048] Matningsprocessens specifika energi SEFEED kan kalkyleras enligt följande: SEFEED = Pr-'EED / NPR SEFLusH kafl

[0049] Spolningsprocessens specifika energi kalkyleras enligt följande: SEFLUSH = PFLusH / NPR

[0050] l praktiken utförs borrningen vanligtvis med en önskad total specifik energi som typiskt är på miniminivån. Under borrningen övervakar bergborrmaskinens styranordning den totala specifika energin och om den 00000 10 15 20 25 30 35 526 462 n 0 0 ø o 0 n c 0 o o i ø ø O 0 en 12 observerar några avvikelser, reglerar den borrningsvariablerna för att igen åstadkomma den förutbestämda nivån för den totala specifika energin. De delprocesser och borrningsvariabler som skall regleras i varje enskilt fall beslutar styranordningen för det första på basis av om den totala specifika energin ökar eller minskar och för det andra på basis av hur förändringen i den totala specifika energin har påverkat de under observation varande delprocessemas specifika energier.

Exempel på styrstrategier

[0051] Detta exempel beskriver några alternativa styrstrategier som möjligtvis kan användas i styranordningen då slag- och rotationsprocessema används som de under observation varande delprocessema.

[0052] Fall 1: SETOT ökar, SEPERC ökar, SEROT förändras inte.

[0053] I denna situation beslutar styranordningen att borrningen utförs av någon anledning med undermatning eller ett hårdare berg har påträffats. Styranordningen ökar matningstrycket för att öka penetreringshastigheten. Då penetreringshastigheten ökar, minskar den totala specifika energin SETOT tillbaka till den önskade nivån.

[0054] Fall 2: SETQT ökar, SEPERC förändras inte, SERQT ökar.

[0055] I denna situation beslutar styranordningen att borrningen utförs av någon anledning med övermatning. Alternativt har rotationsmomentet ökat på grund av ett lerlager. Styranordningen beslutar att sänka matningstrycket för att eliminera eventuell övermatning.

[0056] Fall 3: SETQT mlflSkaf, SEPERC mlnSkâf, SERQT fÖfäflfifaS lfltê.

[0057] I denna situation beslutar styranordningen att ett mjukare berg än tidigare borras. Styranordningen minskar på slagtrycket.

[0058] Fall 4: 10 15 20 25 30 35 526 462 13 SETOT minskar kraftigt, SEPERC minskar, SEROT minskar.

[0059] I denna situation beslutar styranordningen att ett väsentligen mjukare berg än tidigare borras. Alternativt kan detta tolkas så att borrkronan har träffat en hålighet. Styranordningen minskar betydligt på slagtrycket.

Borrningen fortsätter med t.ex. halva slageffekten.

[0060] Ett flertal hål borras ofta bredvid varandra i berget. Man kan då anta att bergmaterialet är likadant i de närliggande hålen. Efter det att ett borrhål har borrats och borrnlngen reglerats enligt uppfinningen, kan borrnlngen av följande borrhål sålunda företrädesvis inledas genom användning av de för föregående hål använda borrningsvariablerna som begynnelseinställningar. På detta sätt kan den från borrnlngen av föregående hål erhållna informationen utnyttjas.

[0061] Ytterligare kan typen och hårdheten hos berget som borras estimeras på basis av den uppmätta specifika energiförbrukningen. Det kan på ett enkelt sätt sägas att hårt berg kräver mera effekt per mängden lösgjort berg än mjuk berg. Å andra sidan indikerar kraftiga och plötsliga förändringar i de specifika energivärdena variationer i berget, såsom slagriktberg eller lerskikt.

Styranordningen kan omfatta medel, såsom ett datorprogram, för bestämning av bergtypen på basis av den specifika energin.

[0062] Förfarandet enligt uppfinningen kan exekveras genom körning av en programvaruprodukt för utförande av förfarandet i bergborrmaskinens styranordning. Härvid omfattar styranordningen en dator med programvara lagrad i sitt minne eller alternativt kan programvaran nerladdas till datorn från ett datanät, såsom Internet, eller den kan nerladdas från ett externt minne, såsom en andra dators minne eller från en diskett. För dataöverföring omfattar styranordningen medel för etablering av en datakommunikationsförbindelse och/eller en läsningsanordning för läsning av minnesenheter. Programvaran kan dessutom implementeras som en maskinvarulösning.

[0063] Ännu en annan möjlighet är att utföra uppfinningen på så sätt att de i de under observation varande delprocesserna använda effekterna registreras i styranordningen 40. En i styranordningen 40 befintlig processor räknar sedan den under bormingen använda penetreringshastigheten och totala energin på basis av de registrerade effekterna. Styranordningen 40 526 462 14 uppvisar även en bildskärm 50, såsom en monitor, mätinstrument, signa||jus eller liknande, medelst vilken den beräknade totala specifika energin indikeras till bergborrmaskinens användare. Bergborrmaskinens styrning utförs sedan genom användning av de på bildskärmen 50 indikerade data och användarens empiriska styrstrategl. l denna lösning reglerar styranordningen 40 inte borrningsvariablerna, utan regleringen är manuell. Bildskärmen 50 indikerar ytterligare den specifika energin för varje under observation varande delprocess. Det är fördelaktigt för styrningen om bildskärmen 50 kan samtidigt indikera ett flertal värden för den specifika energin samt deras trend.

[0064] Ritningarna och beskrivningen i anslutning därtill är endast avsedda att åskådliggöra uppfinningsidén. Beträffande detaljerna kan anordningen enligt uppfinningen variera inom ramen för patentkraven.

Följaktligen, även om uppfinningen beskrivs ovan med hänvisning till funktionen av en hydraulisk bergborrmaskin, är det uppenbart att uppfinningens princip inte beror på hur slagpulsen àstadkoms i verktyget.

Uppfinningen kan således tillämpas även på t.ex. pneumatiska och elektriska slaganordningar. På motsvarande sätt kan rotationsanordningen och mataranordningen vara t.ex. elektriska manövreringsorgan. De elektriska manövreringsorganens funktion regleras genom ändning av elektriska variabler, såsom ström och spänning. Den elektriska effekten hos en bergborrmaskins varje delprocess, dvs. slag, rotation, matning och spolning kan bestämmas relativt lätt för kalkylering av den specifika energin.

Claims (14)

(fl 10 15 20 25 30 35 526 462 15 PATENTKRAV

1. Förfarande för styrning av slagbergborrning vars fyra delproces- ser är slag, rotation, matning samt spolning, som styrs genom reglering av borrningsvariabler, vilket förfarande omfattar åtminstone: bestämmande av en bergborrmaskins penetreringshastighet och slageffekt; överföring av de erhàllna resultaten till borrmaskinens styranordning (40) som omfattar en reglerstrategi för styrning av borrning; användning av de erhållna resultaten vid styrning av borming l en- lighet med nämnda reglerstrategi, kännetecknat avatt förutom slageffekten bestäms även den effekt som används i åtmin- stone en annan delprocess; förhållandet mellan den av de under observation varande delpro- cesserna använda totaleffekten och penetreringshastigheten beräknas för att bestämma den totala specifika energi som har använts vid borrningen; och borrningsvariablerna regleras så att borrningen sker med förutbe- stämd total specifik energi. I

2. Förfarande enligt patentkrav i, k ä n n e t e c k n at av att dess- utom bestäms den för rotation använda effekten.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at av att dess- utom bestäms den för matning av borrmaskinen använda effekten.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k - n at av att dessutom bestäms den för spolning använda effekten.

5. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n - n e te c k n at av att den specifika energin för varje under observation varan- de delprocess bestäms genom dividering av den effekt som varje delprocess använder med penetreringshastigheten.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at av att föränd- ringar som sker i delprocessernas specifika energi övervakas, och att en reg- lerbar bormingsvariabel och regleringsàtgärd väljs pà basis av nämnda över- vakning samt den i styranordningen anpassade reglerstrategin.

7. Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at av att varje delprocess specifika energi multipliceras med en pà förhand bestämd väg- nlngskoefficient, och att delprocessernas vägda specifika energier adderas för att bestämma den totala specifika energin. 10 15 20 25 30 35 526 462 16

8. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kä n - n e t e c k n at av att bormingsvariablerna regleras så att minimum total speci- fik energi används.

9. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n at av att i förutbestämda borrningssituationer regleras borr- ningsvariablerna så att bormingen sker för varje borrningssituation med den förutbestämda totala specifika energin.

10. Program som är avsett att utföras i en bergborrmaskíns (1) styr- anordning (40), vilken styranordning (40) är anordnad att styra bergborrnings- processen som omfattar fyra delprocesser, nämligen slag, rotation, matning samt spolning, k ä n n e t e c k n at av att utförandet av programmet l styranord- ningen (40) är anordnat att bestämma förhållandet mellan totaleffekten som åtminstone två un- der observation varande delprocesser har använt och penetreringshastigheten för bestämmande av den totala specifika energi som har använts vid borrning- en, och reglera borrningsvariablerna så att borrningen sker med förutbe- stämd total specifik energi.

11. Bergborrningsarrangemang. vilket omfattar åtminstone: en bergborrmaskin (1) med en slaganordning (6) för att ge slagpul- sar i berget som skall borras via ett till bergborrmaskinen (1) kopplat verktyg (9), samt vidare en rotationsanordning (7) för rotation av nämnda verktyg (9) runt sin axel; en mataranordning (2) för att flytta bergborrmaskinen (1) i förhållan- de till berget som skall borras; en spolanordning för spolning av material som lossnat vid borrning- en; en styranordning (40), som är anordnad att styra en eller flera av borrningens delprocesser, vilka är slag, rotation, matning samt spolning, och som omfattar en reglerstrategi för reglering av borrningsvariabler; medel för att bestämma bergborrmaskinens (1) penetreringshastig- het; samt medel för att bestämma den effekt som slaganordningen (6) fordrar, kännetecknat avatt arrangemanget dessutom omfattar medel för att bestämma den ef- 10 15 20 25 526 462 17 fekt som åtminstone en annan delprocess använder; och styranordningen (40) är anordnad att reglera borrningsvariablerna sà att förhållandet mellan den av de under observation varande anordningama använda totaleffekten och penetreringshastigheten under borrningen är förut- bestämt.

12. Förfarande för styrning av slagbergborming vars fyra delproces- ser är slag, rotation, matning samt spolning som styrs genom reglering av borrningsvariabler, och vilket förfarande omfattar åtminstone: bestämmande av en borrmaskins penetreringshastighet och slagef- fekt; överföring av de erhållna resultaten till borrmaskinens styranord- ning; användning av de erhållna resultaten vid styrning av borrning, kânnetecknat avatt förutom slageffekten bestäms den effekt som används i åtminstone en annan delprocess; förhållandet mellan den av de under observation varande delpro- cesserna använda totaleffekten och penetreringshastigheten beräknas för att bestämma den totala specifika energi som har använts vid borrningen; och borrningsvariablema regleras så att borrningen sker med förutbe- stämd total specifik energi.

13. Förfarande enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n at av att nämnda totala specifika energi indikeras i en till styranordningen (40) hörande bildskänn (50).

14. Förfarande enligt patentkrav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n at av att den specifika energin för åtminstone en delprocess indikeras i den till styr- anordningen (40) hörande bildskärmen (50).