JPH0640711Y2 - ロータリパーカッションドリル用無水ボーリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はロータリパーカッションドリルのドリルパイプ
先端に取り付けて使用する、無水ボーリング装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、未固結の土砂をロータリパーカッションドリルで
掘削する場合は、ビット先端の掘削面の土砂はビット外
周方向に押し退けられ、圧密された孔壁を形成すること
により、無水でも掘削可能であるが、玉石層や固結度の
高い土質の地層を掘削するには、多量のボーリング用水
を使用するが、圧搾空気やフォーム等の特殊な装置を必
要としている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前記ボーリング用水、圧縮空気、フォー
ム等のための装置を使用する場合は、ボーリング装置以
外の装置の運搬・保守・運転及び償却に費用がかかると
いう欠点があった。

本考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、未
固結の土砂、固結度の高い土質及び巨礫が混在する地層
でも、無水でのボーリングを可能としたロータりパーカ
ッションドリル用無水ボーリングを装置を提供するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため、本考案はドリルパイプ先端に
接続され、所定容積の空間を有するスラッジバーレル
と、基端が前記スラッジバーレルの空間に開放され、先
端が掘削面に連通するシリンダーにピストンが嵌挿さ
れ、前記スラッジバーレルの先端に装着されたビットと
より成り、前記ピストン外周には複数段のリング状弾性
体が装着され、前記ビット先端の掘削面は外周より中心
に向かう凹状のテーパー面に形成されたクラウン部を有
し、その中央には前記シリンダーに連通する孔が穿設さ
れ、前記クラウン部には掘削用チップが植設されている
ことを特徴とするものである。

［作用］ ビット先端の掘削面は外周より中心に向かう凹状のテー
パー面が形成され、掘削用チップが植設されているの
で、前記チップにより打撃破砕された掘り屑は、ビット
の内側に取り込まれ、ビット中心に穿設された孔を通
り、シリンダーに嵌挿されたピストン前面を押圧する。
該ピストンは外周に複数段のリング状弾性体が装着され
ているが、このピストンは実際にはピストンに取り付け
たリング状弾性体のシリンダー内面との摩擦力により、
未固結土砂の掘削時には前記ピストンは掘り屑の進入を
防ぐ働きをし、固結度の高い地層や巨礫が存在する地層
の掘削時には、進入する掘り屑に押し上げられて移動す
るようになっている。即ち、未固結の土砂の場合はビッ
ト先端の掘削面の土砂は凹状のテーパー面に沿って中心
方向に進み、シリンダーに連通する孔を通りピストン前
面を押圧するが、リング状弾性体のシリンダー内面との
摩擦力の方が前記掘り屑の押圧力より大きいので、掘り
屑はビット外周方向に押し退けられ、圧密された孔壁を
形成するので掘削が進行する。しかるに、玉石層や固結
度の高い土質の地層を掘削する際はビット先端の掘り屑
は凹状のテーパー面に沿って中心方向に進み、シリンダ
ーに連通する孔を通り、ピストン前面を押圧するが、玉
石層や固結度の高い土質の掘り屑は打撃破砕されて細か
くなっており、ビット外周方向に押し退けられることが
ないので、掘り屑のピストン前面に対する押圧力は大と
なり、該押圧力はリング状弾性体のシリンダー内面との
摩擦力に打ち勝つ。従って、ピストンは進入する掘り屑
に押し上げられて移動し、スラッジバーレルに進入す
る。スラッジバーレル内部の空間はベントナイト泥水や
CMC溶液のような液体で充たされており、進入してきた
掘り屑は前記液体とパーカッションによる振動で混合さ
れるので、掘り屑は流動性を持つことになる。この流動
性を持った掘り屑は、狭い内径部も容易に通過できるの
で、スラッジバーレルの上のドリルパイプ内にも上昇す
る。

［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を詳細に説明
する。

第１図及び第２図は本考案の一実施例の縦断面図で、第
１図は未固結の土砂層を掘削時の状態、第２図は固結度
の高い地層や礫層を掘削時の状態をそれぞれ示す。第３
図（ａ）は第１図のＡ−Ａ線矢視図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）の一部側面図である。

図において10はドリルパイプ、20はスラッジバーレル、
30はビットである。前記スラッジバーレル20は両端にね
じ部22,23を有し、一端はドリルパイプの先端に、他端
はビット30に螺着され、内部には所定容積の空間21を有
しており、その空間容積は長さを調節することにより所
定容積に調節できるようになっている。前記ドリルパイ
プ10の接手部11には貫通孔12が穿設され、スラッジバー
レル20の空間21に通じている。前記ビット30は先端にチ
ップを植設したクラウン部を有し、基端は前述の如くス
ラッジバーレル20先端のねじ部23に螺着され、シリンダ
ー32の基端が前記スラッジバーレル20の空間21に開放さ
れている。シリンダー32にはピストン33が空間21の方向
から嵌挿されると共に前記シリンダー32の先端はビット
掘削面中央の孔34に連通している。前記ピストン33は外
周には複数のリング状の溝33aが設けられ、この溝33aに
はリング状弾性体35がシリンダー32内壁に圧接して摺動
するように圧縮された状態で装着されている。ビット掘
削面を形成するクラウン部31には、第３図（ａ）、第３
図（ｂ）に示すような形状の掘削用チップである超硬チ
ップ36が４個植設されている。前記超硬チップは４個で
ある必要はなく、地層に応じ植設されるチップの数は適
宜選択されるものである。前記スラッジバーレル20の空
間21には掘削前に第１図に示す如くベントナイト泥水や
CMC（帝石テルセローズの略称で、脱水調整材）溶液が
充たされている。

次に、本考案の装置を使用した作業状態を説明する。

先ず、ロータリパーカッションドリルのドリルパイプ10
先端に本考案のスラッジバーレル20及びビット30より成
る無水ボーリング装置を螺着し、地上よりドリルパイプ
10を打撃・回転させながら給進する。掘削する地層が未
固結の土砂の場合には第１図に示すような状態で掘削さ
れる。即ち、掘削された土砂は前述の如くビット先端掘
削面でビット外周方向に押し退けられ、圧密された孔壁
を形成するのでピストン33は動かない。しかし、掘削す
る地層が固結度の高い地層及び巨礫が混在する地層等の
場合には第２図に示すような状態で掘削される。即ち、
掘削された掘り屑はビット先端クラウン部31の凹状のテ
ーパー面に沿って中心方向に進み、シリンダー32に連通
する孔34を通りピストン33を押圧し、該ピストン33は進
入する掘り屑に押し上げられてスラッジバーレル20内に
移動する。従って、進入してきた掘り屑は前記泥水や溶
液とパーカッションによる振動で混合されるので、掘り
屑は流動性をもつことになる。

この流動性をもった掘り屑は、狭い内径部も容易に通過
できるので、スラッジバーレル20のなかで圧密されて閉
塞を起こすこともなく、スラッジバーレル20の上のドリ
ルパイプ10にも上昇してゆくので引き続き掘削が進行す
る。

［考案の効果］ 以上詳細に説明した本考案の無水ボーリング装置によれ
ば、固結度の高い地層や巨礫が混在する地層等の掘削時
にも掘り屑排除機構が確保され、無水でロータリパーカ
ッションボーリングが可能である。従って、多量のボー
リング用水を使用するか、圧搾空気やフォーム等の特殊
な装置を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す未固結の土砂の層を掘
削時における装置の縦断面図、第２図は本考案の一実施
例を示す固結度の高い地層や礫層を掘削時における装置
の縦断面図、第３図（ａ）は第１図のＡ−Ａ線矢視図、
第３図（ｂ）は第３図（ａ）の一部側面図である。 10……ドリルパイプ、 20……スラッジバーレル、21……空間、 30……ビット、31……クラウン部、 32……シリンダー、33……ピストン、 34……孔、35……リング状弾性体、 36……超硬チップ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ドリルパイプ先端に接続され、所定容積の
   空間を有するスラッジバーレルと、 基端が前記スラッジバーレルの空間に開放され、先端が
   掘削面に連通するシリンダーにピストンが嵌挿され、前
   記スラッジバーレルの先端に装着されたビットとより成
   り、 前記ピストン外周には複数段のリング状弾性体が装着さ
   れ、前記ビット先端の掘削面は外周より中心に向かう凹
   状のテーパー面に形成されたクラウン部を有し、その中
   央には前記シリンダーに連通する孔が穿設され、前記ク
   ラウン部には掘削用チップが植設されていることを特徴
   とするロータリパーカッションドリル用無水ボーリング
   装置。