SE533986C2 - Metod anordning och borrigg samt datoriserat styrsystem för att styra en bergborrmaskin vid borrning i berg - Google Patents

Description

35 533 986 använda en så kallad. kedjematare, ersatt där' matarcylindern är med en kugghjulsförsedd hydraulmotor som är monterad längst bak på mataren. Med hjälp av en kedja, som är fäst i släden, och ett kugghjul längst fram på mataren för släden och bakåt. Det matarcylindern respektive med borrmaskinen framåt till hydraulmotorn på kedjemataren är i denna text definierad som matningstryck. hydraultryck som går Olika bergarter är olika svåra att borra i beroende på vilka mineraler de består av och vilken struktur bergarten har. Allmänt gäller att en ökning av borrningshastigheten (borrsjunkningen) utgör en indikation på att berget blir Detta förhållande utnyttjas exempelvis- i dokumentet EP1l02917B1 där' beskrivs hur slagverkstrycket kontrolleras proportionellt mot matningstrycket, mjukare. så att slagverkstrycket reduceras till en startborrningsnivå när borrmaskinen kommer in i ett område med mjukare berg där mindre slagverksenergi behövs för avverkning av berg.

Denna reglering kan dock leda till en produktionsminskning mn regleringen ställs in med för hög känslighet för att uppnå en lång livslängd.

Det är också betydelsefullt att bibehålla en bra kontakt med berget under dessa svåra bergförhållanden, speciellt vid borrning med hög slagkraft. Därför har ett dämpsystem att tillse att en god bergkontakt bibehålls utvecklats. Borrkronans anliggningstryck anordnat mot berget påverkas därmed via matningstrycket via en i dämpsystemet anordnad dämpkolv, vilken är anordnad att med ett hydraultryck (dämptryck) alstra en dämpkraft i dämpsystemet. Vid borrning trycks dämpkolven mot borrstålet, och därmed borrstålet mot berget, genom trycksättning av en mot dämpkolven verkande tryckkammare.

Dämpkolven är vanligtvis så anordnad, att om dämpkolven kommer för långt fram, dvs. området framför borrstålet är och ett så pass mjukt att slagkolvens slag får borrstålet, därmed dämpkolven, att röra sig framåt och förbi 10 15 20 25 30 35 533 985 normalläge öppnas, helt eller delvis, ett utlopp för nämnda tryckkammare, varvid en trycksänkning i tryckkammaren uppstår. Dämpsystemet skyddar även borrmaskinen genom att dämpa slagimpulsreflexer från berget.

Problem som. kan uppkomma i samband med borrning är exempelvis hålavvikelse eller hålkrökning. Hálavvikelsen uppstår exempelvis pga. inriktningsfel av borrstålet vid påhu99, skedet då ett nytt hål påbörjas, avhjälpas av operatören. och kan oftast att hålet kröker av och får en kurvformig istället för en önskad Hålkrökningen, dvs. râtlinjig utsträckning, är svårare för operatören att hantera. Det kan finnas flera orsaken till att hålkrökning uppstår exempelvis att kronan når ett parti med omväxlande hårdare och mjukare bergtyper med ett delningsplan som ligger snett mot borrningsriktningen. Hálkrökning kan även uppkomma då det förekommer sprickbildningar i berget samt direkta hálrum som kan vara fyllda med vatten eller lera vilket kontinuerlig bergkontakt. Andra orsaker till hålkrökning kan vara att borrkronan inte år ordentligt att försvårar en slipad och/eller i kombination med borrstålslängden har nått sin knäcklängd.

Ytterligare problem som kan uppstå vid borrning vid dålig bergkontakt är att borrsträngens borrstål som vanligen är sammanfogade med gängförband riskerar att gängas upp, så att gângförbanden upphör att vara åtdragna under pågående borrning. Detta medför att det kan uppkomma skador på kontaktytor mellan han- och hon-gänga, exempelvis så kan kontaktytorna punktvis svetsas samman av friktionsvärmen, varvid en brottanvisning uppstår på gängorna, vilket kan medföra att borrstålen kan gå av.

Det existerar således ett behov av en förbättrad metod och anordning för styrning av borrparametrar som åtminstone lindrar problem med den kända tekniken. V 10 15 20 25 35 533 986 REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ett första ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för styrning av åtminstone en borrparameter som löser ovanstående problem. metod kännetecknen i krav 1.

Lösningen är en som har de karaktäriserande En sådan metod för styrning av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg med en borrmaskin, innefattande en impulsalstrande anordning anordnad att med en genom ett slagverkstryck alstrad slagkraft stötvágor i ett mot berget verkande verktyg, en rotationsalstrande anordning anordnad att med en genom ett ett rotationsmoment till stötorganet, och en trycksâttbar dämpkammare anordnad att genom ett inducera rotationstryck alstrad rotation avge dämptryck i dämpkammaren åtminstone delvis reglera borrmaskinens kontakt mot berget, innefattar att -bestämma ett första parametervärde representerande dämptrycket, -bestämma ett andra parametervärde representerande borrkronans rotationstryck, -bestämma en avvikelse mellan nämnda andra parametervärde och ett rotationstrycksreferensvârde, ett nämnda avvikelse, - bestämma dämptrycksreferensvärde i beroende av - reglera slagverkstrycket baserat på en funktion av nämnda första parametervärde och nämnda dämptrycksreferensvärde.

Detta har fördelen att genom att reglera slagverkstrycket som funktion av rotationstrycket och trycket i en dämpkammare kan det i varje läge säkerställas att ett korrekt slagverkstryck i förhållande till dämptrycket och rotationen används. 10 15 20 30 35 533 986 Detta uppnås genom att om rotationstrycket ligger på en hög nivå där' matningstrycket reduceras skall även. detta tillåtna förhållande mellan dämptrycket och slagverks- trycket korrigeras på ett lämpligt sätt.

Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen regleras slagverkstrycket på så sätt att det reflekterar förändringar i nämnda rotationstryck. Enligt en föredragen utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen inkluderar metoden vidare steget att reglera slagverkstrycket under ett slagverkstrycksreferensvärde när det första parameter- värdet är' mindre än. ett dämptrycksreferensvärde och det andra parametervärdet är större än ett rotations- trycksreferensvärde. Enligt en föredragen utföringsmetod är slagverkstrycksreferensvärdet ett börvärde för slagverkstrycket.

Genom att övervaka rotationstrycket och kombinera detta med en reglering av slagverkstrycket dämptrycket och är* det möjligt att få att hålkrökning minskas möjliggör också att en produktivitetsminskning undviks vid hålavvikelse pga. det rotationstrycket dämptrycket kommer förhållandet mellan matningstryck och slagverks- trycket att minskas. Detta kommer att ge en ökad möjlighet baserat på en känsligare risken för funktion så men sänkt slagverkstryck. När höga reducerar reglernivån för att hantera situationen när borrkronan kommer till ett delningsplan, framför allt när berget gàr från mjukt till hårt. När rotationstrycket har en högre nivå än vad som anses som normalt är det ganska liten risk att gängorna på borrstålen går upp även bergkontakten inte är fullgod. att slagverkstryck kan godkännas.

Funktionen bidrar även till att rakare häl kan erhållas då man borrar i sprucket berg. Riktningen på borrkronan kan Detta gör ett högre bättre bibehållas då ett högre slagverkstryck används vid sprick borrning. 10 15 20 30 35 533 986 Föreliggande uppfinning har ett flertal fördelar. T.ex. ökas livslängden på borrkronor, borrstål (borrsträng) och nackadapter. Denna fördel uppnås genom att de skadliga reflexerna minskas eftersom skarpare reglerniváer kan sättas och slagverkstrycket regleras i beroende av rotationstrycket samt vilken bergkontakt kronan har. En ytterligare fördel är att skador på gängförbanden minskar.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att ett betydligt mera följsamt system erhålls.

Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen varvid metoden inkluderar att steget att det hålls parametervärdet är reglera slagverkstrycket så första oförändrat när det ett dämptrycksreferensvärde och det andra. parametervärdet âr större än ett rotationstrycksreferensvärde. mindre än Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen innefattar att ett beroende av nämnda metoden vidare steget slagverkstrycksgränsvärde sätts i funktion och att slagverkstrycket regleras i beroende av slagverkstrycksgränsvärdet.

Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen bestäms rotationstrycket kontinuerligt och/eller med vissa intervall genom avkänning, övervakning, uppmâtning eller beräkning. Genom att bestämma nämnda tryck kontinuerligt är det möjligt att göra en kontinuerlig reglering av systemtrycket. Genom att bestämma nämnda tryck med vissa intervall uppnås fördelen att regleringen blir mindre känsligt för små fluktuationer.

Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen utförs regleringen med hjälp av ett matematiskt samband mellanv dämptryck, rotationstryck och slagverkstryck och/eller, uppslagning i en förutbestämd tabell. 10 15 20 30 533 985 Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen utgörs funktionen av någon, eller en kombination av några, ur gruppen: proportionell relering, integrerande reglering, deriverande reglering mot nämnda avvikelse och/eller nämnda dämptrycksreferensvärde.

Enligt en utföringsmetod av en nætod enligt uppfinningen varvid metoden även innefattar att nämnda slagverkstryckökning regleras på så sätt att slagverkstryckökningen per tidsenhet hålls under ett tröskelvärde.

Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen varvid den rotationsalstrande anordningen innefattar en rotationsmotor och det parametervärdet är ett medelvärde baserat på åtminstone en rotationscykel för rotationsmotorn. andra Enligt en utföringsmetod av en metod enligt uppfinningen varvid metoden även innefattar att nämnda impulsalstrande organ år rörligt fram och åter längs en matarbalk reglerat av ett att regleras i beroende av rotationstrycket. matningstryck, och nämnda matningstryck Ett andra syfte med föreliggande att tillhandahålla en anordning för styrning av åtminstone en uppfinning är borrparameter som löser ovanstående problem; Lösningen är en anordning som har de karaktäriserande kännetecknen i krav 11.

En sådan för åtminstone en anordning styrning av borrparameter vid borrning i berg med en borrmaskin, innefattar en impulsalstrande anordning anordnad att med en genom ett slagverkstryck alstrad slagkraft ett rotationsalstrande anordning anordnad att med en genom ett inducera stötvågor i mot berget verkande verktyg, en rotationstryck alstrad rotation avge ett rotationsmoment till stötorganet, 10 15 20 25 30 35 533 986 en trycksättbar dämpkammare anordnad att genom rådande tryck i dämpkammaren åtminstone delvis reglera borrmaskinens kontakt mot berget, varvid det slagverkstrycket regleras i beroende av trycket i nämnda dämpkammare, och ett styrsystem anordnat att styra borrmaskinens rörelse, varvid anordningen innefattar organ anordnade att utföra metoderna i enlighet med något av kraven 1-10.

En dylik anordning, besitter fördelar motsvarande de ovan beskrivna.

Uppfinningen omfattar även ett datoriserat styrsystem som innefattar medel att att vid borrning i utföra en metod styra av åtminstone en borrparameter berg, i enlighet med någon av metoderna i kraven 1-10.

Uppfinningen omfattar vidare ett datorprogram direkt nedladdningsbart i. en dators internminne, vilket program innefattar programkod för att kontrollera en metod enligt någon av metoderna i kraven 1-10.

Uppfinningen omfattar även ett datorlâsbart medium med ett inspelat datorprogram, vilket datorprogram är designat att få en dator att utföra stegen i enlighet med metoden i något av kraven 1-10.

Uppfinningen omfattar dessutom en borrigg innefattande ett datoriserat styrsystem enligt krav 11.

Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, i vilka 10 15 20 25 30 35 533 986 figur 1 visar schematiskt på en borrigg utrustad med en anordning enligt föreliggande uppfinning, figur 2 visar en flytdämpare enligt känd teknik, figur 3 visar ett exempel på reglering av dämp- och slagverkstryck som en funktion av tiden, figur 4 visar ett exempel på reglering av nmtningstryck som funktion av rotationstryck, figur 5 visar ett exempel pà reglering av slagverkstryck, enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning, figur 6 visar ett exempel på en detalj av ett styrsystem enligt uppfinningen och figur 7 visar ett exempel på en display för reglering av slagverkstryck enligt figur 5.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Följande beskrivning beskriver en underjordsríggf men uppfinningen kan även appliceras på en ovanjordsrigg.

I figur 1 visas en bergborrningsrigg 10 för tunnel- drivning, malmbrytning eller installation av bergförstârkningsbultar vid t.ex. tunneldrivning eller gruvdrift. Borriggen 10 inkluderar en. bom 11, vars ena ände lla är ledbart fäst vid en bärare 12, såsom ett fordon, via ett eller flera ledorgan och vid vars andra llb är impulsalstrande anordning i ände anordnad en matare 13 som uppbär en form av en borrmaskin 14.

Borrmaskinen 14 är förskjutbar längs mataren 13, och genererar stötvágor som via en borrsträng 15 och en borrkrona 18 överförs till berget 17. Riggen 10 innefattar vidare en styrenhet 16 vilken kan användas vid styrning av borrparametrar enligt föreliggande uppfinning och enligt vad som kommer att beskrivas nedan. Styrenheten 16 kan användas för att övervaka position, riktning och borrat avstånd etc. med avseende pà borrmaskin och bärare.

Styrenheten innefattar en mikroprocessor, eller en processor innefattande en centralprocessor (CPU) eller en fältprogrammerbar integrerad krets (FPGA) eller halv- 10 15 20 30 35 533 986 10 ledarenhet innefattande programmerbara logikkomponenter och programmerbara kommunikationsenheter som reglerar och utför stegen enligt metoden enligt någon aspekt av uppfinningen.

Detta utförs med hjälp av ett eller flera datorprogram, som är ett minne åtkomligt Styrenheten 16 användas för styrning av förflyttning av riggen 10, även borrmaskinens funktioner med styrfunktioner lagrade åtminstone delvis i som är för styrenheten. kan även om en separat styrenhet naturligtvis kan användas för detta.

Borrmaskinen 14 innefattar på ett i och för sig känt sätt en rotationsanordning (ej visad) anordnad att rotera borrsträngen 15 under borrningen. Rotationsanordningen innefattar en rotationsmotor som drivs hydrauliskt genom ett rotationsvätskeflöde emanerar ledning 22. Trycket i ledningen 22 uppmäts med en första trycksensor 24. som från en första är rotationstrycket som Styrenheten 16 tar emot signaler från den första trycksensorn 24 och övervakar och registrerar därmed den första trycket i ledningen 22. och/eller övervakning, Rotationstrycket uppmäts kontinuerligt med vissa intervall genom avkänning, uppmätning eller beräkning. Trycksensorn 24 kan även, i en mäta annan utföringsform ej visad, rotationstrycket i rotationsmotorn.

Borrmaskinen 14 drivs framåt med en nmtningskraft av en matningsmotor (ej visad) som drivs hydrauliskt genom ett matningsflöde som emanerar från en andra pump 26 genom en ledning 28. matningstrycket som uppmäts med en andra trycksensor 30. andra Trycket i matarledningen 28 är Styrenheten 16 tar emot signaler från trycksensorn 30 och övervakar och registrerar därmed trycket i den andra ledningen 28. Bergborrens position och hastighet bestäms med hjälp av en positionssensor (ej visad) på mataren (13) ansluten till styrsystemet 16. Den hastighet som borrmaskinen och släden har under den tid då det inte pågår någon borrning benämns här matningshastighet. Den hastighet som borrmaskinen och släden har under borrning benämns här borrsjunkning. 10 15 20 30 533 986 11 Genom en slagverksmekanism inuti borrmaskinen (borrstálet) och därifrån vidare till berget genom att slagverksmekanismen slår mot en adapter (ej visad) överförs slagpulser till borrsträngen (ej visad) fäst i borrsträngen 15 distalt borrkronan. Slagverksmekanism drivs med. ett slagverkstryck (stötvágsgenererande tryck).

Borrmaskinen innefattar vidare ett dämparsystem.

Borrsträngen 15 matas mot berget via visad), en dämpkolv (ej anordnad i dämparsystemet. Förutom nämnda funktion att trycka borrsträngen mot berget har dämpkolven även en dämpande funktion.

Figur 2 visar dämparsystemet mer i detalj. Borrsträngen 15 matas mot berget via en dämpkolv 34, detta fall, mot berget via en hylsa 37 med hjälp av dåmpkolven 34 varvid dämparen 34 slår mot adaptern 35. I drift överförs en med ett hydraultryck i en trycksättbar dämpkammare 38 bestämd kraft till adaptern 35 via dämpkolven 34 och hylsa 37, för att säkerställa att borrkronan hela tiden hålls tryckt mot berget. Dämpkolven är vidare så en flytdämpare i anordnad i dämparsystemet. Borrsträngen matas där nämnda kraft används anordnad att om den förhållande till ett normalläge, t.ex. till ett nytt läge, vilket t.ex. kan vara fallet om borrkronan når ett hålrum, förskjuts i borrningsriktningen i eller om en hårdare bergart övergår i en lösare bergart, i vilka fall slagkolvens slag slår iväg borrsträngen, åstadkoms en trycksänkning i dämpkammaren 38.

Hydraultrycket i dämpkammaren 38 är dämptrycket som uppmäts med en tredje trycksensor, ej visad. Styrenheten 16 tar emot signaler från den tredje trycksensorn och övervakar och registrerar därmed dämptrycket. Genom att mäta kan ett uppmäts/bestäms i. eller vid en tryckmatningsledning till dämptrycket (alternativt dämptrycket i dämpkammaren representeras av tryck som dämpkammaren 38) kan styrenheten 16 bestämma i vilken grad borrkronan har kontakt med berget, samt även dämpkolvens position relativt normalpositionen. 10 15 20 35 533 985 12 I en annan utföringsform, ej visad, kan även en dämpkammare innefattande två dämpkammare utnyttjas.

Hydraultrycket i, eller i en matningsledning till, dämpkammaren 38 utnyttjas som en första styrfunktion för en reglering av funktion av dämptrycket och tiden med syfte att uppnå bra bergkontakt.

Figur 3 visar ett exempel på en sådan reglering. första innefattar att slagverkstrycket när dämptrycket sjunker, vilket medför att nackadaptern har trycks fram och bergkontakten är slagverkstrycket som en Den styrfunktionen reducera - dålig, och öka slagverkstrycket när dämptryck är högt och när bergkontakten bedöms vara god. Den första styrfunktionen utnyttjas möjliggör därmed att kontrollerat växla mellan olika dämptrycksnivàer.

I styrsystemet finns ett antal gränsvärden för dämptrycket D definierade: ett första dâmptryck Dl, motsvarande dämptrycket vid ett lågt slagverkstryck, ett andra dämptryck D2 motsvarande dämptrycket vid ett högt slagverkstryck.

Grundprincipen för den första styrfunktionen är en reglering av slagverkstrycket som en funktion av dämptrycket när dämptrycket befinner sig, mellan de två dämptrycksnivåerna det första dämptrycket D1 och det andra dämptrycket D2. Det första dämptrycket D1 kan exempelvis utgöras av en nivå där slagverkstrycket är reducerat till startborrningsnivà, med syfte att utrustningen inte ska ta skada om bergskontakten går förlorad eftersom stötvágs- impulsen då till Det andra dämptrycket D2 kan inte överförs berget utan studsar tillbaka inom borrmaskinen. exempelvis utgöras av ett tryck vid vilket bergkontakten anses vara god, och ett högt slagverkstryck. därför kan godtas eftersom risken att skada. utrustningen. är~ mindre eftersom stötvágsimpulsen därvid överförs på ett effektivt sätt.

Slagverket är i detta fall reglerat så att det kan vara aktiverat då dämptrycket befinner sig i intervallet lågt dämptryck D1 till högt dämptryck D2. I figur 3 visas hur 10 15 20 25 35 533 986 13 slagverkstrycket hålls på en påhuggs- (startborrnings-) nivå S1 vid borrningens start och så länge som dämptrycket understiger den högre nivån D2. När dämptrycket vid en tidpunkt T1 överstiger trycknivån D2 ökas slagverkstrycket till normalborrningstrycket S2, där slagverkstrycket sedan bibehålls så länge scmn dämptrycket inte understiger den lägre första dämptrycksnivån D1. Vid en senare tidpunkt T3 understiger dämptrycket tryckniván D1 och därmed sänks slagverkstrycket till startborrningsnivån S1. sker som en stegfunktion i Sånkningen detta fall men även andra funktioner kan utnyttjas i andra utföringsformer såsom exempelvis en proportionell funktion eller en rampfunktion.

I samband med borrning så finns det trots regleringen med den ovanstående första styrfunktionen en risk att man borrar fast. Fastborrning medför att det antingen är svårt att få att kvarlämnas i borrhålet från berget vilket i sig förorsakar loss måste borrstången så borrstången en produktionsminskning. Om en borrstång måste kvarlämnas uppstår dessutom problemet förutom kostnaden för själva samband med risken att den kvarvarande fortsatt stången och borrkronan även svårigheter i Dessutom finns skall av borrkaxet lastningen. borrkronan istöra borrning eller detta eftersom material hårdmetall Ofta borrmaskinen är på väg att fastna så ökar rotationstrycket bearbetningen efteråt när krossas borrkronan innefattar hårdare som som kan förstöra utrustningen. när R till rotationsmotorn eftersom det då krävs ett högre moment för att driva runt borrkronan. Därför har såsom visas i figur 4 en andra styrfunktion implementerats i styrsystemet. Den andra styrfunktionen reglerar matningstrycket som en funktion i beroende av rotationstrycket R. I figur 4 beskriver den horisontella axeln rotationstrycket och den vertikala axeln beskriver till matarcylindern är i. detta fall direkt proportionellt mot matningstrycket. Matningstrycket matarmotorn/ matningskraften. 10 15 20 25 30 533 985 14 I styrsystemet finns ett antal rotationstryck definierade, två ändlägen ett rotationstryck Rl, ett börvärde för rotationstrycket R2, ett gränsvärde för rotationstrycket R3 efter fastborrning, vilket rotationstryck som är större än börvärdet R2, samt ett tillåtna R4. Det rotationstrycket R1 motsvarar tomgång för rotationsmotorn, när borrmaskinen är aktiverad men obelastad. Börvärdet för rotationstryck R2 motsvarar ett antaget rotationstryck för aktuell bergtyp, såsom för rotationstrycket: lägsta högsta rotationstryck lägsta vilket motsvarar att gângförbanden på håller Det tillåtna rotationstrycket R4 är definierat som ett tryck alldeles borrsträngen ihop. högsta före det tryck som motsvarar att gângförbanden dras åt så mycket att de Om det högsta tillåtna rotationstrycket R4 uppnås aktiverar styrsystemet en fastborrningsskyddsfunktion_ inte längre kan lossas.

Fastborrningsskydd- funktionen backar borrmaskinen till dess att rotations- trycket understiger rotationstrycket efter fastborrning R3. Motsvarande matningstryck är: ett matningstryck vid fastborrning M1, ett gränsvärde för matningstryck M2, samt ett börvärde för matningstryck vid normalborrning M3.

I figur 4 startar borrmaskinen med tomgångsrotations- trycket R1 och så länge normal borrning utförs understiger rotationstrycket R2. I styrsystemet motsvarar intervallet mellan börvärdet för rotationstrycket figuren och i tomgàngsrotationstrycket R1 och. börvärdet för rotations- trycket R2 borrmaskinen av någon anledning börjar borra fast ökar matningstrycket vid normalborrning M3. Om rotationstrycket såsom ovan nämnts. Om rotationstrycket därvid passerar börvärdet för rotationstrycket R2 är styrsystemet anordnat att minska matningstrycket till gränsvärdet för matningstrycket M2. I detta fall sker minskningen av matningstrycket proportionellt mot rotationstrycket, men, minskningen av' matningstrycket kan även ske enligt andra matematiska funktioner.

Trycknivån för gränsvärdet för matningstryck M2âr vanligen fastställd till en nivå där friktionen precis övervinns och borrmaskinen börjar röra sig. Syftet är att vid denna 10 15 20 30 35 533 985 15 nivå minska bergkontakten något för borrkronan och därmed att borrmaskinen och att gängförbanden. blir för hårt åtdragna så att de ej kan lossas. Om rotationstrycket trots detta fortsätta att stiga till det högsta tillåtna rotationstrycket R4 kommer att minska risken fastnar styrsystemet aktivera fastborrningsskyddsfunktionen till matningstrycket i detta fall som en stegfunktion. och sänka matningstrycket vid fastborrning M1, Under förloppet fram till att fastborrningsskyddet aktiveras är flödet konstant och därmed är matningstrycket konstant på nivån för för När gränsvärdet matningstrycket M. fastborrningsskyddet därefter aktiveras regleras matnings- trycket sà bakåt till dess att rotationstrycket efter att borrsläden matas rotationstrycket understiger fastborrning R3.

Det finns olika funktionen för utföringsformer för reglering av matningstrycket i riggtyper Regleringen kan modell deriverande, integrerande reglering eller någon annan känd reglering. beroende av rotations- trycket för olika såsom ovan-> eller underjordsriggar. exempelvis utföras enligt en matematisk såsom proportionell, När ovan beskrivna första och andra styrfunktioner kombineras så kan följande situation uppstå: Styrsystemet avläser ett ökande rotationstryck R, vilket medför att när rotationstrycket ökat över börvärdet för rotationstrycket R2 så minskar systemet matningstrycket M med. den andra styrfunktionen. Eftersom matningstrycket M minskar orsakar detta att bergkontakten försämras vilket medför att dämptrycket D minskas och i beroende av detta minskar styrsystemet med den första styrfunktionen slagverks- trycket S.

Denna situation får till följd att det minskade matningstrycket M 'visserligen. medverkar till att minska risken för att borrstàlet knäcks men om borrkronan däremot träffar ett delningsplan mellan olika bergtyper kan det eftersom förhållandet uppstå en risk för hålkrökning 10 15 20 25 30 35 533 986 16 mellan matningstryck och slagverkstrycket eftersom båda är reducerade. är konstant, En annan följd att detta är också om inte systemet lyckas att räta upp hålet så finns risken den sista delen av hålet kommer att borras med påhuggslagverk, vilket kraftigt minskar borrsjunkningen och därmed produktiviteten.

Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till figur 5 som ett exempel på reglering av slagverkstrycket, enligt en utföringsform av uppfinningen soul har till syfte att öka. borrsjunkningen och produktiviteten. I figur 5 visas en metod där slagverkstrycket regleras i beroende av rotationstyck och dämptryck. I tre kurvor figuren visas representerande slagverkstryck S, dämpningstryck D och rotationstryck R i beroende av en gemensam tidsaxel.

I styrsystemet finns förutom de fördefinierade gränsvärden för rotationstrycket som nämnts i beskrivningen till figur 4 ett rotationstrycksreferensvärde Rref definierat mellan ändlägena för rotationsborrning R1 och R4.

För dämpningstrycket finns förutom de gränsvärden för dämptrycket som definierats i beskrivningen till figur 3 ett tredje gränsvärde för dämptrycket, ett dämptrycks- referensvärde Dref definierat, vilket dämptryck är lägre än det första dämptrycket Dl.

För slagverkstrycket finns som ovan nämnts i beskrivningen till figur 3 två nivåer för slagverkstrycket definierade i styrsystemet: slagverkstrycket vid påhugg S1 och, slagverkstrycket vid normalborrningstryck S2.

Metoden innefattar att ett första parametervärde P1 representerande dämptrycket D bestäms. Dessutom bestäms ett andra parametervärde P2 representerande borrkronans rotationstryck R.

Därefter bestäms en avvikelse AR mellan nämnda andra parametervärde och ett rotationstrycksreferensvårde Rref, ett beroende av nämnda avvikelse AR. därefter bestäms dämptrycksreferensvärde Dref i 10 15 20 25 30 533 986 17 Slagverkstrycket regleras baserat därmed på en funktion G(AR, Dref) av nämnda dämptrycksreferensvärde Dref.

Borrningen i exemplet beskrivet i figur 5 börjar vid tiden T00 och startar med ett slagverkstryck S1 för påhugg, dämptrycksreferensvärdet D1 och. börvärdet för rotations- trycket R2. Under tiden visad i intervallet mellan T00 och Tll motsvaras med den styrfunktionen visad i figur 3 mellan tidpunkterna TO och T1. Detta intervall vilket att rotationstrycket ligger under eller på börvärdet av rotationstryck R2. I detta fall har villkoren för kurvan av regleringen första motsvarar normalborrning innebär reglering enligt ännu inte förevarande metod uppfyllts.

Dock om rotationstrycket R stiger så att börvärdet för rotationstryck R2 överskrids börjar styrsystemet reducera matningstrycket M, i enlighet med den andra styrfunktionen visad i Detta samtidigt att dämptrycket D sjunker orsakad av att bergkontakten därvid blir sämre. figur 4. förorsakar Om rotationstrycket är större än rotationstrycks- referensvärde Rref såsom visas vid tidpunkt Tl2 i figur 5 är också ett av villkoren för att aktivera den beskrivna metoden uppfyllt. Styrsystemet reglerar därmed slagverkstrycket baserat på följande metod: Styrsystemet ett dämptrycket D, bestämmer första parametervärde P1 ett borrkronans representerande samt andra parametervärde P2 representerande rotationstryck R. Därefter bestämmer styrsystemet en avvikelse AR mellan nämnda andra parametervärde P2 och ett Rref att det bestämma ett dâmptrycksreferensvärde lDref i beroende av nämnda avvikelse AR. rotationstrycksreferensvärde för efter Därefter regleras slagverkstrycket baserat på en funktion av nämnda avvikelse och det första parametervärdet P1.

I den visade utföringsformen innebär detta att när rotationstrycksreferensvärde Rref uppnåtts ändras villkoren vid reglering av slagverstrycket och dämp- 10 15 20 30 35 533 986 18 trycksreferensvärdet Dref utnyttjas som reglernivà istället för gränsnivän motsvarande det första dämptrycksvärdet D1 som beskrivs i figur 3. Detta innebär att när rotationstrycket R stiger exempelvis pga. fastborrning och matningstrycket börjar reduceras i beroende därav så kommer styrsystemet att hålla kvar slagverkstrycket på nivån för normalborrningstrycket S2 istället att till pàhuggstrycket S1. När rotationstrycket åter sjunker under nivån för rotationstrycksreferensvärde Rref, se punkt T14 i figur 5, för sänka slagverkstrycket så uppfylls inte längre villkoren för metoden och den första styrfunktionen reglerar slagverkstrycket som beskrivet i figur 3. återigen mn borrkronan vidare träffar ett hålrum eller parti med löst berg så att minskar att rotationstrycket samtidigt ökar kommer styrsystemet att dåmptrycket utan reducera slagverkstrycket redan pá reglernivàn dämptrycket för lågt slagvärde D1 se T15 i figur 5. Slagverkstrycket regleras pà så sätt att det reflekterar förändringar i dämningstrycket.

Slagverkstrycket regleras väsentligen på så sätt att reflekterar det förändringar i nämnda rotationstryck. När rotationstrycket överstiger Rref skiftar reglernivàn dämptrycket D från D1 till Dref. bestämmas för Rotationstrycket kan kontinuerligt och/eller med vissa intervall genom avkänning, övervakning, uppmätning eller beräkning.

Ovan har föreliggande uppfinning exemplifierats med en linjärreglering. Exempelvis kan slagverkstrycket vara reglerat som en funktion av rotationstryck och dämptryck varvid nämnda funktion utgörs av någon, eller en kombination av några, ur gruppen: proportionell reglering, deriverande reglering, integrerande reglering 1not nämnda avvikelse och/eller nämnda dämptrycksreferensvärde eller en kombination därav. Metoden kan även utföras med hjälp samband dâmptryck, rotationstryck och slagverkstryck och/eller, uppslagning i en förutbestämd tabell. av ett matematiskt mellan 10 15 20 30 35 533 986 19 Slagverkstryckökning kan även regleras på så sätt att slagverkstryckökningen per tidsenhet hålls under ett tröskelvärde.

I en ytterligare utföringsform sätts ett slagverkstrycksgränsvärde i beroende av rotationstryck och dämptryck och slagverkstrycket regleras mot detta slagverkstrycksgränsvärde.

Att tillåta ett slagverkstryck S som är högre än normalborrningstrycket S2 har fördelen att borrning i t.ex. fall där lager med. betydligt hårdare berg ligger insprängda i det borrade berget kan underlättas.

I en ytterligare utföringsfunktion begränsas slagverks- trycket om det första parametervärdet understiger dämptrycksreferensvärdet Dref.

Slagverkstrycket begränsas dessutom om det första parametervärdet understiger dämpsystemets tomgângstryck.

I ännu en utföringsform regleras att överstiga ett slagverkstrycksreferensvärde när det första parametervärdet P1 är ett dåmptrycksreferensvärde och det andra parametervärdet är ett trycksreferensvärdet är slagverkstrycket mindre än större än rotationstrycksreferensvärde. ett såsom ett matematiskt Slagverks- börvärde för samband exempelvis slagverkstrycket beräknat eller taget ur en tabell.

I en. ytterligare utföringsform regleras slagverkstrycket så att det bibehålls väsentligen kontinuerligt oförändrat det ett dämptrycksreferensvärde och det andra _parametervärdet är när första parametervärdet är mindre än större än ett rotationstrycksreferensvårde.

I figur 6 en anordning 100 såsom en detalj av styrsystemet (16) för reglering av slagverkstryck enligt figur 5. 10 15 20 30 35 533 986 20 Anordningen innefattar ett första organ 110 som pàförs signaler från den första trycksensorn 24 som mäter rotationstrycket. ett rotationstrycket R.

Det första organet 110 är anordnat att bestämma andra parametervärde P2 representerande ett från den tredje trycksensorn som mäter dämptrycket. Det andra organet 120 år anordnat att bestämma ett första parametervärde P1 representerande dämptrycket D. Det andra. parametervärdet ett Rref påförs ett tredje organ 130 anordnat att bestämma en avvikelse AR Anordningen innefattar vidare andre organ 120 som påförs signaler och rotationstrycksreferensvårde mellan det andra parametervärdet R2 och rotationstrycks- referensvärdet Rref. Avvikelsen AR påförs ett fjärde organ 140 anordnat att bestämma ett dämptrycksreferensvärde Dref i beroende av nämnda avvikelse. Dämptrycksreferensvärde Dref och det första parametervärdet P1 páförs därefter ett femte organ 150 anordnat att reglera slagverkstrycket S baserat på en funktion av nämnda dämptrycksreferensvârde och det första parametervärdet P1.

Figur 7 visar ett exempel på en display för reglering av slagverkstryck enligt figur 5 med en manometer vardera för rotations-, slagverks- och dämptrycket.

Under att dämptrycket ligger i de streckade fälten i manometrarna.

Vilket inne bär att rotationstrycket ligger under börvârde normalborrning dvs. rotationstrycket och rotationstryck R2 ligger över nivån högt detta förevarande uppfinning inte att påverka systemet.

Under de förhållandena att rotationstrycket stiger inom och dämptrycket dämptrycket, dämptryck D2. I fall kommer det rutade området så har styrsystemet med den andra styrfunktionen börjat reducera matningstrycket. Detta orsakar att dämptrycket sjunker eftersom bergkontakten inte är lika bra och kommer dämptrycket under nivån under det blir följden blir att slagverkstrycket reduceras. första dämptrycket 533 986 21 Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan fackmannen kan. givetvis modifiera den på ett flertal sätt inom ramen för den av patentkraven definierade uppfinningen.

Claims (15)

10 15 20 35 533 986 22 NYA PATENTKRAV

1. En metod för styrning av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg med en borrmaskin (14), innefattande en impulsalstrande anordning anordnad att med en genom ett inducera slagverkstryck alstrad slagkraft stötvågor i ett mot berget verkande verktyg (18), en rotationsalstrande anordning anordnad att med en genom ett rotationstryck alstrad rotation avge ett rotationsmoment till stötorganet, och en trycksättbar dämpkammare (38) anordnad att genom ett dämptryck i dämpkammaren åtminstone delvis reglera borrmaskinens kontakt mot berget, kännetecknad av mm -bestämma ett första parametervärde (P1) representerande dämptrycket (D), -bestämma ett andra parametervärde (P2) representerande borrkronans rotationstryck (R), -bestämma en avvikelse (AR) mellan nämnda andra parametervärde och ett rotationstrycksreferensvârde (Rref), - behålla eller skifta ett dämptrycksreferensvärde (D1,Dref) i beroende av nämnda avvikelse, - reglera slagverkstrycket (S) nämnda baserat på en funktion av första parametervärde (Pl) och nämnda dämptrycksreferensvärde.

2. Metod kontinuerligt och/eller med vissa intervall bestäms genom enligt krav 1, varvid rotationstrycket (R) avkänning, övervakning, uppmätning eller beräkning.

3. Metoden enligt något av patentkraven 1-2, varvid att ett sätts i beroende av nämnda innefattar (S2) funktion och att slagverkstrycket (S) metoden vidare steget slagverkstrycksgrânsvärde regleras mot nämnda slagverkstrycksgränsvärde (S2). 10 15 20 25 30 35 533 986 23

4. Metod enligt något av patentkraven 1-3, varvid nämnda funktion utgörs av någon, eller en kombination av några, ur gruppen: proportionell reglering, deriverande reglering, integrerande reglering mot nämnda avvikelse (AR) och/eller nämnda dämptrycksreferensvârde (Dref) eller en kombination därav.

5. Metoden enligt något av patentkraven 1-4, varvid regleringen utförs med hjälp av ett matematiskt samband mellan dämptryck, rotationstryck och slagverkstryck och/eller, uppslagning i en förutbestämd tabell.

6. Metod enligt något av patentkraven 1-5, vidare inkluderande steget att reglera slagverkstrycket under normalborrningstrycket (S2) när det första parametervärdet (Dref) och det är större än rotationstrycks- (P1) är mindre än dämptrycksreferensvärdet andra parametervärdet (P2) referensvärdet (Rref).

7. Metod 1-6, inkluderande steget att reglera slagverkstrycket (S) enligt något av patentkraven vidare mOt normalborrningstrycket (S2) när det första parametervärdet (P1) är större än dämptrycksreferensvärdet (Dref) och det andra parametervärdet (P2) är större än rotationstrycksreferensvärdet (Rref).

8. Metoden enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden även innefattar att nämnda slagverkstryckökning regleras på så sätt att slagverkstryckökningen tidsenhet hålls under ett tröskelvärde. per

9. Metoden enligt något av patentkraven 1-8, varvid den rotationsalstrande anordningen innefattar en rotationsmotor och det andra parametervärdet är ett medelvärde baserat på åtminstone en rotationscykel för rotationsmotorn. 10 15 20 30 35 533 986 24

10. även Metoden enligt något av' kraven 1-9, att rörligt fram och åter längs en matare (13)reglerat av ett varvid metoden innefattar nämnda impulsalstrande organ är matningstryck (M), och att nämnda matningstryck regleras i beroende av rotationstrycket (R).

11. Anordning för styrning av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg med en borrmaskin (14), innefattande en impulsalstrande anordning anordnad att med en genom ett inducera slagverkstryck alstrad slagkraft stötvågor i ett mot berget verkande verktyg (18), en rotationsalstrande anordning anordnad att med en genom ett rotationstryck alstrad rotation avge ett rotationsmoment till stötorganet, en trycksättbar dämpkammare (38) anordnad att genom rådande tryck i dämpkammaren åtminstone delvis reglera borrmaskinens kontakt mot berget, varvid det slagverkstrycket regleras i beroende av trycket i nämnda dämpkammare, och ett styrsystem (16) anordnat att styra borrmaskinens rörelse, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar organ anordnade att utföra metoderna i enlighet med. något av kraven 1-10.

12. Ett datoriserat styrsystem som innefattar medel att utföra en metod att styra av åtminstone en borrparameter vid borrning i berg, i enlighet med någon av metoderna i kraven 1-10.

13. Ett datorprogram direkt nedladdningsbart i en dators internminne, vilket program innefattar programkod för att kontrollera en metod enligt någon av metoderna i kraven 1- 10.

14. Ett datorprogram, ett vilket datorprogram är designat att få en datorläsbart medium med inspelat dator att utföra stegen i enlighet med metoden i något av kraven 1-10. 533 986 25

15. En borrigg (10) innefattande ett datoriserat styrsystem enligt krav 12.