CH677261A5 - - Google Patents

Description

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CH 677 261 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in einem Gestein gemäss Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs t sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.

Beim Bohren eines Lochs in ein Gestein ist es besonders beim Anbohren wichtig, das Vorderende des Vorschubbalkens der Bohrmaschine auf den Felsen stützen zu können, damit die Bohrkrone sich nicht beim Rotieren entlang der Felsenoberfläche bewegt, sondern die Bohrung an einer erwünschten Stelle beginnt. Dazu bewirkt eine Bewegung der Bohrkrone an der Bohrstange seitliche Kräfte, auf Grund deren die Bohrstange verdreht oder gebrochen werden kann, wodurch unnötige Kosten und Arbeitsunterbrechungen beim Bohren veranlasst werden.

Um das zu vermeiden, wurde der Vorschubbalken sowohl bei manueller als auch automatischer Bohrung zuerst in eine richtige Bohrungslage versetzt und danach in der Längsrichtung gegen den Felsen verschoben, so dass eine am Vorderende des Vorschubbalkens montierte Bohrstütze, die meistens spitzenförmig war, den Felsen traf und dadurch die Querbewegungen des Vorderendes des Vorschubbalkens und somit auch der Bohrkrone verhinderte. Der Bohrarbeiter war gezwungen, diese Massnahme manuell auszuführen, obgleich die Bohrung sonst völlig automatisiert gewesen wäre.

Eine automatische Verschiebung des Vorschubbalkens in einen gewissen Abstand von der Felsenoberfläche ist u.a. aus der GB-Patentanmeldung 2103968 an und für sich bekannt, wobei ein Vorschubmechanismus der Bohrstange und ein damit verbundenes Steuerwerk zur Regelung des Ab-stands des Vorschubbalkens benutzt werden. Bei der Lösung gemäss der Schrift wird der Vorschubbalken zuerst in einige Entfernung vom Felsen in der Bohrrichtung verschoben, wonach man anfängt, die in ihrer hintersten Lage befindliche Ge-steinsbohrmaschine mit ihrer Bohrstange mittels des Vorschubbalkens vorwärts zu verschieben, bis die Bohrkrone an die Felsenoberfläche an-stösst. Bei Verschiebung der Bohrmaschine wird ihre Verschiebungsstrecke gemessen, wobei der Vorschubbalken, nachdem die Bohrkrone an den Felsen angestossen ist, eine kürzere Strecke als die Verschiebungsstrecke der Gesteinsbohrmaschine verschoben wird, so dass zwischen dem Vorschubbalken und dem Felsen ein vorbestimmter Abstand bleibt.

Die obenerwähnte Lösung kann auf automatische Bohrung angewandt werden, wobei das Steuerwerk die Annäherungs-, Mess- und Verschiebungsfunktionen ausführt, ohne dass der Bohrarbeiter etwas machen muss.

Ausser in Langsamkeit besteht die Schwäche der Lösung darin, dass der Vorschubbalken nicht auf den Felsen gestützt wird und die Bohrung somit durch Störungen und Schädigungen erschwert wird.

Die Absicht der erfindungsgemässen Lösung ist, ein Verfahren und eine Anordnung zustandezubringen, die es ermöglichen, den Vorschubbalken automatisch in die korrekte Bohrungslage zu verschieben, so dass sein Vorderende sich auf den Felsen stützt und somit das Anbohren erleichtert. Das er-findungsgemässe Verfahren weist die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 auf.

Eine erfindungsgemässe Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens besitzt die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüche beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden mittels der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, wobei

Fig. 1 eine Gesteinsbohrvorrichtung mit einem Ausleger und einem Vorschubbalken zeigt,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung detailliertzeigt,

Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform von vorn zeigt,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht zeigt,

Fig. 5 die Ausführungsform der Fig. 4 von vorn zeigt und

Fig. 6 und Fig. 7 die Ausführungsform der Erfindung gemäss den Fig. 4 und 5 in einer Betriebssituation zeigen.

In Fig. 1 wird eine Gesteinsbohrvorrichtung gezeigt, die allgemein mit der Ziffer 1 bezeichnet ist. Zu der Gesteinsbohrvorrichtung gehört ein Ausleger 2, an dem ein Vorschubbalken 3 befestigt ist. Der Vorschubbalken 3 kann in seiner Längsrichtung hinsichtlich des Endes des Auslegers 2 mittels Verschiebemittel 4 entlang in einer Wiege 5 befindlichen Gleitstücken verschoben werden. Die Verschiebemittel 4 werden im allgemeinen durch einen hydraulischen Zylinder oder dergleichen getrieben.

Am Vorderende des Vorschubbalkens ist ein er-findungsgemässes Steuerelement 6 befestigt, durch das eine an der Gesteinsbohrmaschine befestigte Bohrstange 7 dringt.

Die Funktionen und die Konstruktion der Bedienungseinrichtungen der Gesteinsbohrvorrichtung und des Auslegers sowie der sich an die Verschiebemittel des Vorschubbalkens anschliessenden Bedienungseinrichtungen sind in diesem Bereich allgemein bekannt und werden somit in diesem Zusammenhang nicht desto genauer erläutert.

In Fig. 2 wird ein erfindungsgemässes Steuerelement gezeigt. In der Figur läuft die Bohrstange 7 mit einer daran befestigten Bohrkrone 8 durch eine an sich bekannte Bohrsteuerung 9. Am Vorderende des Vorschubbalkens 3 vor der Bohrsteuerung 9 ist das Steuerelement 6 montiert, das ein die Bohrkrone 8 umgebendes, hülsenförmiges Stützelement 10, das als Tastkörper fungiert, und einen Rahmen 11 aufweist, der am Ende des Vorschubbalkens 3 befestigt ist. Am Rahmen 11 hinter dem Stützelement 10 zwischen diesem und dem Rahmen 11 ist eine Feder 12 montiert, die das Stützelement 10 vorwärtsschiebt, d.h. von dem Vorschubbalken abwärts. Zur Steuerung der Funktion weist das Stützelement 10 beispielsweise eine ringförmige Nut 13 auf, deren

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Kante 14 in der vordersten Lage des Stützelements 10 an einem Fühler 15 liegt. Das Stützelement 10 ist achsial beweglich, aber drehungsfrei beispielsweise mittels existierender, nicht-gezeigter Nuten und sich durch den Rahmen bis zu den Nuten erstreckender Bolzen 16 am Rahmen 11 montiert.

Der Fühler 15, der zum Beispiel mittels Elektrizität oder Licht fungiert, ist eingeschaltet, die Verschiebemittel 4 des Vorschubbalkens 3 so zu steuern, dass durch Verschieben des Stützelements 10 aus seiner vordersten Lage ein Steuerimpuls mittels des Fühlers 15 gegeben wird, welcher Impuls die Funktion der Verschiebemittel 4 stoppt.

Die Anlage fungiert so, dass wenn die Bohrung beispielsweise mit einem automatischen Steuerwerk angelassen wird, der Vorschubbalken 3 sich in die Bohrlage so verschiebt, dass die Bohrstange 7 sich an dem zu bohrenden Loch befindet, und zwar parallel dazu, aber in einiger Entfernung von der Felsenoberfläche. Danach werden die Verschiebemittel 4 von dem Steuerwerk angelassen, mit Hilfe welcher Mittel der Vorschubbalken 3 sich den Gleitflächen der Wiege 5 entlang gegen den Felsen verschiebt, bis das Stützelement 10 die Felsenoberfläche trifft. Weil das Stützelement 10 sich achsial hinsichtlich des Rahmens 11 bewegen kann, sinkt es einigermas-sen einwärts und schiebt die Feder 12 zusammen, wobei die in der Nute 13 der Hülse befindliche Kante 14 sich von der Gegend des Fühlers 15 weg verschiebt. Durch die Verschiebung der Kante 14 weg von der Gegend des Fühlers 15 wird im Fühler ein Steuerimpuls bewirkt, der die Funktion des Verschiebemittels stoppt und den Vorschubbalken dabei lässt, sich mittels des Stützelements 10 auf die Felsenoberfläche zu stützen.

Weiter kann der die Funktion der Verschiebemittel 4 stoppende Steuerimpuls zugleich zum automatischen Anlassen eines Bohrvorgangs benutzt werden, wobei die Gesteinsbohrmaschine und die Bohrstange 7 damit anfangen, sich in einer an sich bekannten Weise dem Vorschubbalken entlang gegen den Felsen zu verschieben und der ganze Bohrvorgang setzt sich wie üblich fort, bis an das folgende Loch vorgerückt wird.

Wenn das Stützelement 10 gemäss Figur 2 und 3 als Tastkörper verwendet wird, dessen Bewegung eine Steuerfunktion zum Stoppen einer Vorschubbewegung zustandebringt, wird eine einfache und vorteilhafte Lösung erreicht, wobei der Vorschubbalken am Anfang der Bohrung gestützt wird, was das Anbohren leichter macht. Am Ende des Stützelements 10 können gemäss den Figuren spitzenför-mige Zacken 17 ausgeformt werden, die vorzugsweise symmetrisch die Achse des Stützelements 10 umgeben, wobei die Zacken zuverlässiger als Bohrstütze fungieren, weil sie sogar in kleine Felsenklüfte dringen können.

Das Stützelement 10 kann drehungsfrei befestigt sein, es kann aber auch drehbar montiert werden, wenn es notwendig gefunden wird. Die Aushöhlung oder die Nut 13 kann sich nur an der dem Fühler 15 zugewandten Seite befinden, wenn das Stützelement 10 drehungsfrei montiert ist, sie kann aber auch zu einer die ganze Hülse umgebende Nut ausgeformt werden.

Der Querschnitt des Stützelements 10 kann eine runde, eckige, elliptische oder jede beliebige andere erwünschte Form aufweisen. Wenn es mit Zacken 17 versehen ist, sind sie vorzugsweise drei oder mehrere.

Als Fühler 15 kann ein elektrischer, elektromagnetischer oder mit Hilfe von Licht fungierender Fühler benutzt werden, wobei entsprechend die einen Steuerimpuls bewirkende Stelle des Stützelements 10 in einer für den Gebrauch des Fühlers erforderlichen Weise ausgeformt oder konstruiert werden kann. Der Fühler kan auch ein hinter dem Tastkörper befindlicher Schalter oder dergleichen Fühler sein, wobei der Tastkörper beim Pressen oder Annähern des Fühlers eine Steuerfunktion bewirkt.

Anstatt aus einem hülsenförmigen Stützelement, kann der Tastkörper aus einem separaten, beispielweise spitzenförmigen Stück oder aus einem Stück von einer anderen Form bestehen, das am Vorderende des Vorschubbalkens seitwärts von dem Axialpunkt der Bohrstange montiert ist, so dass es sich zur Vorderseite der in ihrer hintersten Lage befindlichen Bohrkrone 8 erstreckt und somit beim Verschieben des Vorschubbalkens gegen den Felsen als erstes die Felsenoberfläche berührt. Dass ein solcher Tastkörper den Felsen trifft, kann in den früher erwähnten Weisen abgetastet werden, und somit kann die Funktion der Anlage in den entsprechenden Weisen gesteuert werden. In den Figuren 4 und 5 wird eine von drei separaten Fühlgliedern ausgeformte Konstruktion gezeigt, wobei der Tastkörper symmetrisch um die Bohrkrone 8 herum angeordnet ist. Jedes Fühlglied weist einen Tastkörper 10' und einen Rahmen 11' auf. Das Ende des Tastkörpers 10' kann spitzenförmig sein oder erj» kann mit spitzenförmigen Zacken oder dergleichen * versehen sein.

Die Fühlglieder sind eingeschaltet, die Verschiebemittel des Vorschubbalkens 3 so zu steuern, dass sogar, wenn ein einziger Tastkörper 10' den Felsen trifft, die Verschiebebewegung des Vorschubbalkens gestoppt wird. Weiter können die Steuerelemente eingeschaltet werden, den Bohrvorgang so zu steuern, dass wenn ein oder mehrere Tastkörper 10' am Ende der Verschiebebewegung des Vorschubbalkens den Felsen nicht berühren, das Steuerwerk den Vorschubbalken verschiebt und ihn in der Richtung der Tastkörper 10' dreht, die den Felsen nicht berührt haben. Dabei dreht sich die Bohrstange näher der senkrechten Achse der Felsenoberfläche, was ' das Anbohren erleichtert. Bei automatischer Bohrung ist es besonders leicht, das Drehen und Verschieben des Vorschubbalkens zu beachten, weil der Vorschubbalken von der ursprünglich geplanten Bohrungsachse zur Seite verschoben und die Verschiebung so beachtet werden kann, dass das Ende des wirklichen Bohrlochs sich wesentlich an derselben Stelle befindet wie das Ende des Bohrlochs gemäss dem ursprünglichen Plan. Die obenbeschriebene Tätigkeit wird in den Figuren 6 und 7 dargestellt, wobei in Figur 6 ein Tastkörper 10' die Felsenoberfläche getroffen hat, der andere aber nicht. Wegen der Berührung des Tastkörpers 10', der die Felsenoberflä5

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che getroffen hat, ist die Bewegung des Vorschubbalkens gegen den Felsen gestoppt, aber der Vorschubbalken befindet sich zu schräg hinsichtlich der Oberfläche, damit es möglich ist, mit dem Bohren zuverlässig anzufangen. Auf der Basis der Lage des Tastkörpers ohne Berührung dreht die Steuervorrichtung den Vorschubbalken und verschiebt ihn seitlich hinsichtlich der Wandung so, dass die beiden Tastkörper die Felsenoberfläche treffen und die Bohrung gestartet werden kann.

Weiter kann das Fühlglied 6 zur Steuerung der Funktion der Bohranlage in einem solchen Fall benutzt werden, wenn unter dem beim Anbohren als Bohrstütze fungierenden Fühler ein Stein so abbricht, dass der Tastkörper 10, 10' in seine vorderste Lage dringt. Dabei besteht die Gefahr, dass die Bohrstange bei Mangel an ausreichender Stütze beschädigt wird und somit eine Unterbrechung bei der Bohrung veranlasst.

In einem solchen Fall kann die Funktion beispielsweise so gesteuert werden, dass die Länge der Vorschubbewegung der Bohrmaschine, d.h. die Vorrückung der Bohrstange, gemessen wird, und wenn die Vorrückung kürzer ist, als im voraus bestimmt wurde, wird die Bohrung unterbrochen, die Bohrstange in ihre Hinterlage gezogen und danach der Vorschubbalken nochmals vorwärts verschoben, bis der Tastkörper wieder an den Felsen anstösst und es möglich ist, die Funktion wie bei ursprünglicher Bohrung fortzusetzen.

Wenn die Bohrung aber weiter vorgerückt ist als im voraus bestimmt, kann ausschliesslich durch Vorwärtsverschieben des Vorschubbalkens weitergebohrt werden, bis der Tastkörper 10 an die nach dem Abbrechen eines Felsenstücks entstandene Oberfläche anstösst.

Es ist möglich zu bewirken, dass die beiden Funktionen automatisch erfolgen, wobei die Vorrückung des Tastkörpers die Funktion anlasst, und zwar abhängig von der Strecke, die die Bohrstange zurückgelegt hat, und ein Vorwärtsschieben des Vorschubbalkens im Fall einer zu kurzen Bohrung beispielsweise unter der Einwirkung eines die Hinterlage der Gesteinsbohrmaschine abtastenden Impulses und im Fall einer längeren Bohrung als im voraus bestimmt durch einen von dem Tastkörper beim Vorrücken gegebenen Steuerimpuls erfolgt.

Das Verfahren und die Anordnung gemäss der Erfindung können auch bei einer Gesteinsbohrania-ge benutzt werden, wobei keine separate Verschiebevorrichtung zum Längsverschieben des Vorschubbalkens vorhanden ist. Dabei wird eine Längsbewegung des Vorschubbalkens beispielsweise durch Drehen des Auslegers hinsichtlich der Unterlage der Anlage und durch dessen gleichzeitige Verlängerung sowie durch weiteres Drehen des Vorschubbalkens hinsichtlich des Auslegerendes zustandegebracht. Besonders bei computergesteuerten Anlagen kann dies leicht verwirklicht werden und dabei fungiert der Ausleger als Verschiebemittel der Längsbewegung des Vorschubbalkens.

Ausserdem können sowohl die Verschiebevorrichtung als auch der Ausleger miteinander als Verschiebemittel einer Längsbewegung des Vorschubbalkens benutzt werden.

Die Erfindung eignet sich ausser zur automatischen Bohrung auch zur manuellen Bohrung, wobei der Vorschubbalken bedeutend schneller als bis jetzt gegen die Felsenoberfläche angeordnet werden kann. Wenn der Bohrarbeiter eine Bewegung zum Längsverschieben des Vorschubbalkens startet, wird sie fortgesetzt, bis das Fühlglied einen die Bewegung stoppenden Steuerimpuls gibt und zum Beispiel ein Anzeigelicht anzündet und/oder die Bohrung anlasst.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Bohrung in einem Gestein mittels einer Gesteinsbohrmaschine mit einem Vorschubbalken (3), wobei die Gesteinsbohrmaschine in Richtung der voranzutreibenden Bohrung angeordnet wird, so dass eine Bohrstange (7) sich vor der zu erstellenden Bohrung befindet, wonach der Vorschubbalken (3) In seiner Längsrichtung mittels Verschiebemittel (4) gegen die anzubohrende Felsenoberfläche verschoben wird, bis das Vorderende des Vorschubbalkens (3) die Felsenoberfläche berührt und den Vorschubbalken (3) wenigstens zu Beginn des Bohrvorganges auf den Felsen stützt, wobei die Längsbewegung des Vorschubbalkens (3) mittels eines am Vorderende des Vorschubbalkens (3) montierten Steuerelements (6) gesteuert wird, das bei Berührung der Felsenoberfläche die Funktion der Verschiebemittel (4) des Vorschubbalkens (3) stoppt, wonach mit dem Bohren angefangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerelement (6) eine am Vorderende des Vorschubbalkens (3) um eine Bohrkrone (8) hemm montierte, hülsenförmige Bohrstütze (10) verwendet wird, die achsial beweglich in der Längsrichtung der Bohrstange (7) befestigt ist, wobei die achsiale Bewegung der Bohrstütze (10) hinsichtlich des Vorschubbalkens (3) die Verschiebebewegung des Vorschubbalkens (3) steuert, wenn die Stütze (10) den Felsen berührt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (6) den Bohrvorgang so steuert, dass beim Stoppen der Funktion der Verschiebemittel des VorsGhubbal-kens (3) der Bohrvorgang gestartet wird.

3. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 oder 2, an einer Gesteinsbohrmaschine, zur Steuerung eines Vorschubbal-kens (3) der Gesteinsbohrmaschine, wenn dieser verschoben wird, um mit seinem Vorderende zwecks Stützens des Vorschubbalkens (3) während des Bohrvorganges die anzubohrende Felsenoberfläche zu berühren, welche Anordnung Verschiebemittel (4) zum Längsverschieben des Vorschubbalkens (3) und Steuermittel zur Steuerung der Funktion der Verschiebemittel (4) aufweist, wobei die Steuermittel ein Steuerelement (6) aufweisen, das am Vorderende des Vorschubbalkens (3) so montiert ist, dass es beim Längsverschieben des Vorschubbalkens (3) als erstes die Felsenoberfläche berührt, und dessen eine Aufgabe es ist, die Funktion der Verschiebemittel (4) des Vorschubbalkens (3) zu stoppen, wenn es die Feisenoberfläche trifft, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer-

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element (6) eine in der Längsrichtung des Vorschubbalkens (3) beweglich montierte, eine Bohrkrone (8) in ihrer hintersten Lage umgebende, hülsenförmige Bohrstütze (10), die sich beim Treffen der Felsenoberfläche hinsichtlich des Vorschubbalkens (3) in dessen Längsrichtung rückwärts verschiebt, ein Organ (12), das die Bohrstütze (10) in ihre vorderste Lage schiebt, und ein Fühlglied (15) aufweist, das die Verschiebung der Bohrstütze (10) abtastet und das in der Lage ist, die Verschiebemittel (4) des Vorschubbalkens (3) zu steuern,

4. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstütze (10) eine Nut oder eine Aushöhlung (13) aufweist und dass das Fühlglied (15) montiert ist, die Verschiebung der Kante (14) der Nut oder Aushöhlung (13) abzutasten,

5. Anordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ (12), das die Bohrstütze (10) schiebt, eine Feder ist.

6. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante der hüisen-förmigen Bohrstütze (10) wenigstens drei spitzen-förmige Zacken (17) aufweist, die sich hinsichtlich der Längsachse der Bohrstütze (10) wesentlich symmetrisch befinden.

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