KR20200079189A

KR20200079189A - 암석 드릴링 머신, 암석 드릴링 리그 및 측정 방법

Info

Publication number: KR20200079189A
Application number: KR1020190165483A
Authority: KR
Inventors: 유하 삐스빠넨; 띠모 레이노; 시르빠 라우니스
Original assignee: 산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 오와이
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-07-02
Also published as: US20200199941A1; CL2019003695A1; AU2019272027B2; AU2019272027A1; CN111350458A; JP2020101076A; EP3670831B1; US11118402B2; EP3670831A1; ZA201907948B; CA3065433A1

Abstract

본 발명은 암석 드릴링 머신, 암석 드릴링 리그 및 암석 드릴링 머신의 물리적 특징의 측정 방법에 관한 것이다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 굽힘가능한 감지 코드 (20) 와 연결되어 배치된 하나 이상의 감지 장치 (19) 를 포함한다. 감지 코드는 공급 통로 (21) 를 통해 드릴링 공구 (8) 의 플러싱 통로 (15) 에 공급된다.

Description

암석 드릴링 머신, 암석 드릴링 리그 및 측정 방법{ROCK DRILLING MACHINE, ROCK DRILLING RIG AND MEASURING METHOD}

본 발명은 드릴링 공정 동안에 감지 데이터를 수집하기 위한 감지 수단이 제공된 암석 드릴링 머신에 관한 것이다.

본 발명은 또한 암석 드릴링 리그 (rig) 및 암석 드릴링 동안에 적어도 하나의 물리적 특징을 측정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 분야는 독립 청구항의 전제부에서 보다 구체적으로 정의된다.

광산, 건설 현장 및 기타 작업장에서는, 상이한 유형의 암석 드릴링 리그가 사용된다. 암석 드릴링 리그는 하나 이상의 붐을 구비하며, 암석 드릴링 유닛은 드릴 구멍을 천공하기 위해 붐의 원위 단부에 배열된다. 정확하고 효과적인 드릴링은 드릴링 과정 동안에 측정 및 데이터 수집을 필요로 한다. 통상적으로 감지는 드릴 홀 외부에 위치하는 감지 장치에 의해 실행된다. 그러나, 드릴링 튜브 또는 드릴 비트에 대해 드릴링 공구에 감지 장치가 통합되는 솔루션이 있다. 따라서 감지 장치에는 큰 머신적 하중과 충격 펄스가 가해져, 감지 장치의 고장이 유발된다. 더욱이, 드릴 홀의 바닥으로부터의 데이터 전송은 큰 문제였다.

본 발명의 목적은 신규하고 개선된 암석 드릴링 머신, 암석 드릴링 리그 및 드릴링 중에 측정을 실행하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 암석 드릴링 머신은 제 1 독립 장치 청구항의 특징을 특징으로한다.

본 발명에 따른 암석 드릴링 리그는 제 2 독립 장치 청구항의 특징을 특징으로한다.

본 발명에 따른 방법은 독립 방법 청구항의 특징 및 단계를 특징으로 한다.

개시된 해결책의 아이디어는, 암석 드릴링 머신의 기본 구조가 보디, 및 회전 요소를 그 종방향 축선 주위로 회전시키도록 구성된 회전 장치를 포함한다는 것이다. 회전 요소는 보디의 전방 단부 부분에 위치하고 드릴링 공구에 연결될 수 있다. 드릴링 공구에는 중앙 플러싱 통로가 제공되어, 플러싱제가 드릴링 공구를 통해 천공된 홀로 공급되도록 한다. 드릴링 머신에는 또한 하나 이상의 감지 장치가 제공된다.

또한, 드릴링 머신의 구조는 공급 통로를 포함하여서, 감지 코드가 이를 통해 드릴링 공구의 플러싱 통로에 공급될 수 있게 한다. 감지 코드는, 연결가능한 드릴링 공구의 중앙 플러싱 통로에 공급 통로를 통해 삽입되도록 구성된 세장형의 (elongated) 굽힘가능한 요소이다. 이는 공급 통로와 플러싱 통로가 서로 연결되어 있음을 의미한다. 하나 이상의 감지 장치는 감지 코드와 연결되어 배열된다. 다시 말해서, 하나 이상의 감지 장치는 감지 코드에 의해 드릴링 공구 내부로 진입될 수 있다.

개시된 해결책의 이점은 감지 시스템의 내구성이 개선된다는 것이다. 개시된 해결책은 드릴링 공정 동안에 그리고 모니터링된 목표 요소 또는 목표 지점에 근접하여 데이터를 수집할 수 있게 한다. 감지 코드는 감지 장치에 연속적인 물리적 접촉을 제공하고 그럼으로써 감지 장치는 연속적으로 제어하에 있고 그 이동이 정확하게 제어될 수 있다.

감지 장치가 드릴링 동안에 플러싱 통로 내부에 있는 때에 기계적 충격, 힘, 열 및 기타 유해한 영향이 회피될 수 있다. 이러한 방식으로 감지 장치의 작동 수명이 길어질 수 있고, 감지 장치가 고장난 경우에 교체하는 것이 간단하고 신속하다.

개시된 해결책의 다른 장점은 상이한 유형의 센서들이 이용될 수 있다는 것이다. 따라서 해결책은 드릴링을 위한 다목적 감지 시스템을 제공한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치는 드릴링 동안에 드릴링 공구에 대해 이동할 수 있다. 따라서, 감지 장치는 드릴링 공구의 원하는 부분 또는 요소에 대한 모니터링 데이터를 생성하기 위해 플러싱 통로 내부에서 원하는 위치로 이동될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 공급 개구 특징은 후방-공급, 측면-공급, 피스톤을 통한 공급, 회전 요소를 통한 공급, 어댑터 요소를 통한 공급 등을 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 별도의 감지 장치를 구비하거나, 감지 코드는 감지 장치 자체로서 기능한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 로터리 드릴링에서 구현된다. 따라서 감지 코드는 회전 헤드 또는 회전 허브 및 그의 토크 전달 머신 요소를 통해 드릴링 공구의 플러싱 채널에 공급된다.

일 실시형태에 따르면, 암석 드릴링 머신의 회전 요소는 토크 전달 머신 요소이다. 따라서, 회전 요소는 예를 들어 생크 또는 회전 허브일 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 타격 드릴링에서 구현된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 상부 해머 드릴링에서 구현되며, 충격 장치 및 회전 장치는 천공될 암석을 향하는 드릴 비트에 대해 드릴링 공구의 대향 단부에 위치된다. 감지 코드는 회전 장치의 회전 요소를 통해 공급될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 다운더홀 (down-the-hole: DTH) 드릴링에서 구현되는데, 여기서 충격 장치는 드릴 비트에 가깝이 그리고 회전 장치에 대해 드릴링 공구의 대향 단부에 위치된다. 감지 코드는 회전 헤드 또는 회전 허브의 회전 요소를 통해 공급된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 연장 로드 드릴링 또는 긴 홀 드릴링에서 구현된다. 따라서, 드릴링 공구는 드릴링 공구의 원위 단부에서 드릴 비트 및 2 개 이상의 중공 연장 로드를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 페이스 드릴링에서 구현된다. 따라서 드릴링 공구는 드릴링 공구의 원위 단부에서 드릴 비트 및 하나의 단일 중공 드릴 로드를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 생크와 같은 회전 요소는 생크의 전방 단부로부터 후방 단부를 향해 축방향 거리를 연장하는 중앙 확대 섹션을 구비한다. 따라서, 회전 요소 또는 생크는 확대 섹션 내부에서 감지 코드의 원위 단부에 위치한 감지 장치 또는 유닛을 수용할 수 있고, 그럼으로써 드릴링 공구의 교체 동안에 감지 기구를 위한 보호소 (shelter) 를 제공할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 암석 드릴링 머신의 보디를 통해 축방향으로 안내된다. 즉, 드릴링 공구와 암석 드릴링 머신 사이에 코드 공급 수단이 제공된 어댑터와 같은 별도의 요소가 없다. 암석 드릴링 머신의 보디는 보디의 후방 단부에 위치될 수 있는 공급 포트를 포함한다. 따라서 해결책은 후방 공급 원리를 구현한다. 그러나, 공급 포트는 또한 보디 구조에서 후방 단부 이외의 다른 위치에 위치될 수도 있다. 축방향 후방 이송의 장점은, 회전 커넥터 및 다른 민감하고 쉽게 고장나는 머신 부품을 사용할 필요가 없다는 것이다.

일 실시형태에 따르면, 암석 드릴링 머신은 측면 공급 수단 및 특징부를 포함한다. 따라서, 암석 드릴링 머신은 보디의 측면에 위치된 적어도 하나의 공급 포트를 포함한다. 즉, 암석 드릴링 머신은 회전 장치와 후방 커버 사이의 측면 공급 연결부를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 공급 통로는 전체 암석 드릴링 머신을 통해 축방향으로 연장된다. 따라서 감지 코드의 공급은 후방 공급 원리를 구현한다. 후방 공급의 이점은, 공급 시스템이 암석 드릴링 머신의 회전 머신 요소와 동일한 축방향 라인 상에 장착될 수 있고 그럼으로써 복잡한 회전 조인트 및 연결 요소의 사용이 회피될 수 있다는 것이다. 또한, 일부 구조에서, 암석 드릴링 머신 내의 다른 어느 곳보다도 암석 드릴링 머신의 후방에 공급 통로 및 필요한 공급 수단을 배치하기 위한 더 많은 자유 공간이 있다.

일 실시형태에 따르면, 암석 드릴링 머신의 보디는 암석 드릴링 머신의 후방 단부에 그리고 생크가 제공되는 전방 단부에 대향하여 후방 커버를 포함하고, 후방 커버는 후방 커버를 통한 감지 코드의 통과를 허용하는 개구를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 공급 통로는 암석 드릴링 머신의 측면 상의 제 1 개구, 및 플러싱 통로와 연계되어 있는 제 2 개구를 갖고, 그럼으로써 감지 코드의 공급은 측면 공급 원리를 구현한다.

일 실시형태에 따르면, 암석 드릴링 머신은 충격 장치를 포함한다. 더욱이, 공급 통로는 또한 충격 장치를 통과한다.

일 실시형태에 따르면, 충격 장치는, 보디 내부에 이동가능하게 배치되고 생크의 후방 단부를 타격하도록 구성되는 타격 피스톤을 포함하고, 타격 피스톤은, 타격 피스톤을 통해 축방향으로 연장되고 생크의 대응하는 개구와 지속적으로 연결되는 중앙 개구를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 충격 장치는 생크로 향하는 충격 펄스를 생성하도록 구성된 세장형 충격 요소를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 공급 통로는 플러싱 공급 포트와 유체 연결되고, 그럼으로써 감지 개구는 플러싱 유체를 드릴링 공구에 보내는 유체 도관으로서도 기능하도록 구성된다. 즉, 감지 코드와 플러싱 시스템은 동일한 공급 시스템을 활용한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드의 공급 통로는 플러싱 시스템과 동일한 공간에 연결된다. 따라서, 공급 통로는 회전 요소의 일부를 둘러싸는 플러싱 챔버에 연결될 수 있다. 감지 코드는 따라서 플러싱 챔버를 통해 드릴링 공구의 플러싱 통로에 이송될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 감지 장치는 감지 코드의 원위 단부 부분에 연결된다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치는 센서 또는 측정 기구이다.

일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 감지 장치는 감지 코드에 직접 연결된다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드의 원위 단부에는 하나 이상의 감지 장치가 제공된 감지 유닛이 있다.

일 실시형태에 따르면, 하나 이상의 감지 장치는 감지 코드의 원위 단부로부터 거리를 두고서 연결된다.

일 실시형태에 따르면, 적어도 2 개의 상이한 유형의 감지 장치가 감지 코드에 연결되거나 감지 유닛에 위치된다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드 자체는 감지 장치로서 기능하도록 구성된다. 따라서, 감지 코드는 광섬유에 기초한 센서일 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 하나 이상의 소형 감지 장치가 감지 코드의 구조에 통합될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 감지 장치는 오디오 센서, 온도 센서, 가속도 센서, 힘 센서, 위치 센서, 카메라, 자이로스코프 또는 전자기 센서 중 하나이다.

일 실시형태에 따르면, 실제로 감지 장치는 IR-센서, IR-카메라, 스트레인 게이지, 광섬유 센서, 마이크로폰, 진동 센서, 레이저 스캐너, LIDAR, 비디오 카메라, 유도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책으로 구현된 하나 이상의 감지 장치는 드릴링 공구와 물리적으로 고정 연결되지 않고, 그럼으로써 그 작동 수명이 길 수있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치는 가장 큰 가속도가 존재하는 드릴 비트로부터 거리를 두고서 드릴링 공구 내부에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로 감지 장치의 작동 수명이 연장될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 적어도 하나의 데이터 전송 요소를 포함하고, 그럼으로써 감지 코드는 기계적 힘 전달 요소 및 데이터 전송 요소로서 기능하는 이중 목적을 갖는다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드의 단면은, 적어도 종방향 힘을 전달하고 외부 케이싱 내부에서의 데이터 전송 요소에 대한 기계적 보호를 제공하도록 구성된 외부 케이싱을 포함한다. 따라서, 감지 코드의 단면은 관형일 수 있고, 그럼으로써 데이터 전송 요소는 중공 내부 공간 내에 있거나, 대안적으로, 외부 케이싱에 의해 제한되는 내부 공간은 전송 요소가 삽입된 후에 충전 재료로 채워진다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 적어도 장력을 전달할 수 있어야 한다. 그러나, 감지 코드가 드릴링 공구 내부에서 감지 장치를 공급하기 위해 사용될 때, 이는 또한 조립력 (erection forces) 을 전달할 수 있어야 하며, 즉 조립 강성을 가져야 한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 또한 감지 코드의 원위 단부가 천공된 홀을 벗어난 부분과 실질적으로 동일한 터닝 위치를 갖도록 비틀림 강성을 가질 수 있다. 따라서, 드릴링 공구 내부에서의 감지 장치의 회전 위치는 감지 코드의 암석 드릴링 머신 단부에서 결정될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 당김력, 누름력 및 터닝력을 전달할 수 있으며, 데이터를 전송할 수도 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 적어도 종방향 힘을 전달하도록 구성된 엔벨로프, 케이싱 또는 커버를 포함할 수 있다. 따라서 코드의 외부 재료 내부에 와이어 및 기타 민감 요소가 위치할 수 있다. 따라서, 엔벨로핑 재료는 예를 들어 데이터 전송 수단을 위한 보호 케이스를 제공한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드의 데이터 전송 특징은 전기 전도성에 기초 할 수 있거나, 대안적으로 전송 광 또는 무선 주파수 신호에 기초할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 코드는 안테나로서 기능하도록 구성된다. 따라서, 감지 장치는 송신기를 포함하고 안테나와 협력한다. 암석 드릴링 머신은 감지 장치로부터 신호를 전송하는 수신기를 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 암석 드릴링 머신은 드릴링 공구에 대해 종방향으로 감지 코드를 이동시키기 위한 전달 장치를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치는 적어도 암석 드릴링 머신을 향해 역방향으로 종방향으로 감지 코드를 이동시키도록 구성된다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치는 감지 코드를 드릴링 공구의 드릴 비트를 향해 종방향으로 이동시키고 감지 코드를 암석 드릴링 머신을 향해 역전시키도록 구성된다. 즉, 전달 장치는 개시된 측정 및 모니터링 기구를 공급하고 역전시키는데 이용된다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치 및 연결된 감지 코드의 공급이 가압 유체 유동에 의해 실행되기 때문에 전달 장치는 오직 감지 코드를 역전시키도록 구성된다. 그런 다음 압축 공기 또는 물이 감지 장치의 후방 단부로 향할 수 있고, 유체 유동은 감지 장치를 드릴링 공구의 원위 단부를 향해 운반한다. 감지 장치 또는 유닛의 후방 단부는 하나 이상의 자유 표면들을 포함할 수 있어서, 가압 유체가 그들에 영향을 줄 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치와 관련하여 또는 대안적으로 그로부터 거리를 두고서, 굽힘가능한 감지 코드를 감기 위한 릴이 있을 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치와 관련하여 또는 대안적으로 그로부터 거리를 두고서, 굽힘가능한 감지 코드를 수용하기 위한 저장 공간이 있을 수 있다. 저장 공간은 공간 내부에서 코드를 올바르게 안내할 수 있는 원형 내벽을 가질 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치는 역전 기능을 위해서만 사용될 때에 스프링 작동될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 이송 장치는, 감지 코드가 사이를 통과하는 적어도 2 개의 대향 롤 또는 휠, 및 축방향 힘을 감지 코드에 보내기 위해 롤 또는 휠 중 적어도 일부를 회전시키기 위한 적어도 하나의 모터를 포함하는 공급 액추에이터를 구비할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치와 관련하여, 드릴링 공구 내부에서의 감지 장치의 축방향 위치를 결정하기 위해 적어도 하나의 측정 휠 또는 대응 기구가 있을 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 전달 장치와 관련하여, 감지 코드의 회전 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 검출기 또는 측정 기구가 있을 수 있다. 생성된 데이터는 감지 코드의 대향 단부 부분에서 감지 장치의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치는 천공된 홀의 외부에 위치된 적어도 하나의 제어 유닛과 온라인 데이터 전송을 하도록 구성된다.

일 실시형태에 따르면, 감지 및 측정은 드릴링 동안에 실행될 수 있고, 생성된 데이터는 지연없이 더 전송될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치 또는 유닛은 암석 드릴링 머신의 제어 유닛과 유선 데이터 전송을 한다.

일 실시형태에 따르면, 감지 장치 또는 유닛은 암석 드릴링 머신의 제어 유닛과 무선 데이터 전송을 한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 이동가능한 캐리어, 하나 이상의 드릴링 붐 및 드릴링 붐의 원위 단부 부분에서의 드릴링 유닛을 포함하는 암석 드릴링 리그에 관한 것이다. 드릴링 유닛은 피드 빔 및 피드 빔 상에 이동가능하게 지지된 암석 드릴링 머신을 포함한다. 드릴링 유닛은 암석 드릴링 동안에 감지 데이터를 제공하기 위한 감지 수단을 추가로 구비한다. 감지 수단은 암석 드릴링 머신을 통해 감지 코드와 함께 드릴링 공구의 중앙 플러싱 통로에 삽입되도록 구성된 적어도 하나의 감지 장치를 포함한다. 암석 드릴링 머신은 이전의 실시형태들에 개시된 특징 및 이슈를 추가로 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 해결책은 암석 드릴링 동안에 적어도 하나의 물리적 특징을 측정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 암석 드릴링 머신 및 이 암석 드릴링 머신의 생크에 연결된 드릴링 공구에 의해 드릴 홀의 드릴링을 실행하는 것을 포함한다. 이 방법은, 드릴링 공구에 대해 개별 피스이고 암석 드릴링 머신을 통해 드릴링 공구의 중앙 플러싱 통로에 공급되는 하나 이상의 감지 장치에 의해 드릴링 동안에 측정 데이터를 생성하는 것을 더 포함한다. 감지 장치는 감지 코드를 통해 플러싱 통로 내부에서 제어된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 감지 코드에 의해 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부에서 적어도 하나의 감지 장치를 지지하는 것을 더 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 플러싱 경로 내부의 플러싱 유동에 의해 야기된 힘에도 불구하고 적어도 하나의 감지 장치의 축방향 위치를 감지 코드에 의해 변경되지 않은 상태로 유지하는 것을 더 포함한다. 다시 말해서, 삽입된 적어도 하나의 감지 장치의 축방향 위치는 감지 코드에 의해 결정된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 드릴링 공구의 드릴링 부품의 변경 기간 동안 생크의 축방향 개구 내에서 적어도 하나의 감지 장치를 후퇴시키는 것을 더 포함하고, 그럼으로써 감지 장치는 생크의 구조에 의해 보호된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 드릴링 공구에 대한 적어도 하나의 감지 장치의 축방향 위치를 변경하고 드릴링 공구의 여러 개의 상이한 축방향 위치들에서의 감지 데이터를 생성하는 것을 더 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 드릴링 동안에 미리 결정된 측정 시퀀스를 자동으로 실행하는 것을 더 포함한다. 측정 시퀀스는 측정 시퀀스 동안에 플러싱 통로 내부의 감지 장치를 적어도 2 개의 개별 위치로 이동시키는 것을 포함하고, 그럼으로써 수 개의 원하는 측정이 자동으로 실행된다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 드릴링 작업 동안에 온라인 측정을 실행하고, 생성된 측정 데이터를 천공된 드릴 홀 외부의 적어도 하나의 제어 유닛에 온라인으로 전송하는 것을 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 측정 데이터를 유선 데이터 전송 경로를 통해 외부 제어 유닛에 온라인으로 전송하는 것을 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 적어도 하나의 전달 장치에 의해 드릴링 공구의 원위 단부를 향해 이동되는 감지 코드에 의해 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부에 적어도 하나의 감지 장치를 공급하는 것을 더 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부의 플러싱 유체 유동에 의해 드릴 비트를 향해 적어도 하나의 감지 장치 및 감지 코드를 공급하고, 이들을 전달 장치에 의해 후퇴시키는 것을 더 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 적어도 하나의 감지 장치와 암석 드릴링 머신 사이의 거리를 결정하기 위해 암석 드릴링 머신에 대한 감지 코드의 공급 길이를 측정하는 것을 더 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 토크 저항 감지 코드를 사용하고, 감지 코드의 중심 축선에 대한 하나 이상의 감지 장치의 위치를 검출하는 것을 더 포함한다. 감지 코드의 회전 위치는 드릴 홀 외부에 위치한 검출기 또는 센서에 의해 검출될 수 있다. 검출기는 예를 들어 전달 장치와 연계될 수 있다.

전술한 개시된 실시형태들은 필요한 전술한 특징들을 갖는 적합한 솔루션을 형성하기 위해 조합될 수도 있다.

일부 실시형태들은 첨부 도면에 보다 상세히 설명되어 있다.
도 1 은 드릴링 유닛을 갖는 드릴링 붐을 구비한 언더그라운드 드릴링을 위한 암석 드릴링 리그의 개략적인 측면도이다.
도 2 는 다운더홀 (DTH) 드릴링 원리를 구현하는 드릴링 유닛의 개략적인 측면도이다.
도 3 은 드릴링 공구 내부의 암석 드릴링 머신을 통해 뒤에서부터 감지 코드를 공급하기 위한 시스템을 구비한 암석 드릴링 머신의 개략적인 측면도이다.
도 4 는 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부에 이동가능하게 배열된 감지 장치 및 드릴링 공구의 전방 단부 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 5 는 공구 취급 프로세스 기간 동안에 감지 장치를 수용하기 위한 공간을 구비한 회전 요소의 전방 단부 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 6 은 플러싱 통로가 확대 섹션을 포함하는 측정 부분을 구비한 드릴링 공구의 상세부의 개략적인 부분 단면도이다.
도 7 은 암석 드릴링 머신의 감지 코드 공급 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 8 은 감지 코드의 일부 목적을 나타낸 개략도이다.
도 9 는 감지 코드의 이동과 관련된 일부 특징을 나타낸 개략도이다.
도 10 은 개시된 해결책에서 구현될 수 있는 일부 가능한 센서 또는 측정 장치를 도시하는 개략도이다.
도 11 은 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부에 감지 코드가 삽입되는 회전 헤드를 포함하는 암석 드릴링 머신의 개략적인 측면도이다.
도 12 는 드릴링 공구의 플러싱 통로 내부의 DTH 드릴링 시스템 및 측정 장치의 개략적인 측면도이다.
도 13 내지 16 은 하나 이상의 감지 장치가 제공된 일부 감지 코드의 개략적 인 측면도이다.
명확성을 위해, 도면은 개시된 해결책의 일부 실시형태를 단순화된 방식으로 도시한다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.

도 1 은 암석 드릴링 리그 (1) 를 도시한다. 암석 드릴링 리그 (1) 는 이동가능한 캐리어 (2) 및 캐리어 (2) 에 연결된 적어도 하나의 드릴링 붐 (3) 을 포함한다. 붐 (3) 의 원위 단부에는 드릴링 유닛 (4) 이 있다. 드릴링 유닛 (4) 은 피드 빔 (5) 및 그 위에 지지된 암석 드릴링 머신 (6) 을 포함할 수 있다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 드릴링 공구 (8) 를 회전시키기 위한 회전 장치 (7) 를 포함할 수 있다. 암석 드릴링 머신 (6) 은 드릴링 공구 (8) 에 충격 펄스를 발생시키기 위한 충격 장치 (9) 를 더 포함한다. 개시된 암석 드릴링 리그는 상부 해머 드릴링 원리를 구현한다. 암석 드릴링 리그 (1) 는 수신된 감지 데이터 및 제어 명령에 기초하여 작동을 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어 유닛 (CU) 을 추가로 포함한다.

도 2 는, 공구 (8) 의 원위 단부 부분에 위치되고 드릴 비트 (10) 에 대한 충격 펄스 (P) 를 생성하는 충격 장치 (9) 를 포함하는 DTH 드릴링 유닛 (4) 을 개시한다. 충격 장치 (9) 는 드릴 홀 (11) 내부에 위치되고, 일반적으로 가압 공기에 의해 작동된다. 따라서, 가압 공기는 충격 장치 (9) 를 구동하기 위해 그리고 형성된 드릴 홀 (11) 로부터의 드릴링 절삭물의 플러싱을 위해 필요하다. 필요한 가압 공기는 적어도 하나의 압축기를 포함하는 압축기 시스템에 의해 생성된다. 드릴링 공구 (8) 는 회전 장치 (7) 에 의해 회전 (R) 되고, 또한 드릴링 동안에 드릴링 방향 A 로 공급 (F) 된다. 드릴링 공구 (8) 는 방향 B 로 역전될 수도 있다. 회전 장치 (7) 는 도 2 에 도시되지 않은 공급 장치에 의해 피드 빔 (5) 상에서 이동할 수 있는 회전 헤드 (12) 의 부분이다. 주목될 수 있는 바와 같이 드릴링 공구 (8) 는 여러 개의 연속적인 연장 튜브들 또는 부품들 및 이들 사이의 조인트 (13) 를 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2 에 개시된 암석 드릴링 머신 (6) 은 본 출원에 개시된 측정 시스템 및 그 실시형태를 구비할 수 있다.

도 3 은 암석 드릴링 머신 (6) 의 회전 장치 (7) 가 생크와 같은 회전 요소 (14) 를 회전시키는 것을 개시한다. 회전 요소 (14) 는 암석 드릴링 머신 (6) 의 보디의 전방 단부 부분에 위치하고, 중앙 플러싱 통로 (15) 가 제공된 드릴링 공구 (8) 에 연결된다. 명확성을 위해 플러싱 통로 (15) 는 도 3 에만 화살표로 도시되어 있다. 공구 (8) 의 플러싱 통로 (15) 는, 드릴링 홀 (11) 로부터의 드릴링 절삭물 (18) 을 플러싱하기 위하여 공구 (8) 의 드릴링 튜브 또는 관형 로드 (17) 를 통해 드릴 비트 (10) 에 가압 물 또는 공기와 같은 플러싱제를 공급하도록 플러싱 장치 (16) 와 유체 연결된다. 플러싱 통로 (15) 의 내부에는, 드릴링 공구 (8) 에 대한 개별 감지 또는 모니터링 부품인 하나 이상의 감지 장치 (19) 가 있다. 감지 장치 (19) 는 감지 코드 (20) 에 연결되며, 그럼으로써 감지 장치 (19) 는 드릴링 공구 (8) 외부의 연결 지점에 연속적으로 기계적으로 연결된다. 감지 코드 (20) 는 세장형의 굽힘가능한 요소이며, 이는 플러싱 통로 (15) 내부로의 그의 삽입을 용이하게 한다. 감지 코드 (20) 는 먼저 암석 드릴링 머신 (6) 내부에서 그리고 이어서 플러싱 통로 (15) 내부에서 공급 개구 (21) 를 통해 공급될 수 있다. 감지 코드 (20) 의 굽힘가능한 구조로 인해, 공급 통로 (21) 는 플러싱 통로 (15) 의 축방향 라인과 일직선일 필요는 없다. 그러나, 도 3 에서는 이것이 그러한 경우인데, 왜냐하면 감지 코드 (20) 의 후방 공급이 개시되어 있기 때문이다. 후방 커버 (22) 에는 공급 통로 (21) 및 관통을 허용하는 필요한 안내 및 밀봉 수단이 제공될 수 있다. 감지 코드 (20) 및 감지 장치 (19) 가 드릴링 축선 (23) 상에 위치될 때, 감지 코드 (20) 의 공급 및 지지 수단과 연계하여 회전 요소가 필요하지 않고, 이는 구조를 단순화시킨다. 하나 이상의 감지 장치 (20) 에 의해 생성된 감지 데이터는 유선 또는 무선 데이터 통신 경로에 의해 하나 이상의 제어 장치 (CU) 또는 다른 전기 장치로 전송될 수 있다.

도 4 는, 플러싱 통로 (15) 내부의 감지 장치 (19) 가 감지 코드 (20) 에 의해 드릴 비트 (10) 에 근접하여 지지될 수 있고, 여전히 감지 장치 (19) 가 드릴 비트 (10) 와 접촉하지 않고 따라서 충격 펄스 및 다른 무거운 로드에 노출되지 않는다는 것을 개시하고 있다. 도 4 는 또한 감지 장치 (19) 가 플러싱 통로 (15) 내부에서 이동될 수 있음을 개시하고 있다. 감지 장치 (19) 는 연속 드릴링 튜브들 사이에서 조인트 (13) 에서 이동될 수 있다.

도 5 는 회전 요소 (14) 가 그 전방 단부에 개방 공간 (24) 을 포함할 수 있음을 개시하고 있다. 공간 (24) 은 연장 로드 또는 튜브 시스템이 분해될 때에 감지 코드 (20) 에 의해 후퇴되는 때에 감지 장치 (19) 를 수용할 수 있다.

도 6 은 드릴링 공구 (8) 의 로드 또는 튜브 (17) 가 확대 섹션 (25) 을 구비한 하나 이상의 부분들을 포함할 수 있음을 개시하고 있다. 확대 섹션 (25) 은 플러싱 유동에서 상당한 스로틀링없이 플러싱 유체가 플러싱 통로 (15) 내부에서 유동할 수 있게 한다. 확대 섹션은 모니터링 목적으로 흥미로운 드릴링 공구 (8) 의 그러한 위치에 위치될 수 있다.

도 7 은 회전 헤드 (12) 및 충격 장치 (9) 를 포함하는 암석 드릴링 머신 (6) 을 개시한다. 감지 코드 (20) 를 위한 공급 통로 (21) 는 충격 장치 (9) 의 후방 단부에 있을 수 있으며, 그럼으로써 감지 코드 (20) 는 축방향으로 공급된다. 감지 코드 (20) 는 충격 장치의 타격 피스톤 또는 다른 충격 요소 (IE) 를 통해 공급될 수 있다. 감지 코드 (20) 는 전달 장치 (26) 에 의해 이동될 수 있다. 전달 장치 (26) 는 감지 코드 (20) 가 사이를 통과하는 대향하는 회전가능한 롤러들 (27) 을 포함할 수 있다. 감지 코드 (20) 의 공급 길이는 전달 장치 (26) 와 관련하여 위치된 공급 검출기 (28) 에 의해 측정될 수 있거나, 또는 대안적으로 검출은 외부 공급 검출기 (29) 에 의해 실행된다. 검출된 공급 길이 데이터는 드릴링 공구 내부의 감지 장치 (19) 의 위치를 결정하기 위해 제어 유닛 (CU) 에 전송된다. 전술한 검출기 (28, 29) 와 관련하여 종방향 축선 주위의 감지 코드 (20) 의 회전을 결정하기 위한 감지 수단일 수도 있다. 또한, 감지 장치 (19) 의 감지 데이터는, 데이터를 제어 유닛 (CU) 에 추가로 전송할 수 있는 데이터 수집기 (30) 에 의해 수신될 수 있다. 데이터 수집기 (30) 는 회전 헤드 (12) 의 외부에 위치될 수 있고, 감지 장치 (19) 와 유선으로 데이터 전송을 하도록 연결될 수 있다. 대안적으로, 제 2 데이터 수집기 (31) 는 회전 요소 (14) 와 연결되어 위치될 수 있고, 감지 장치 (19) 와 유선 또는 무선으로 데이터 전송을 하도록 연결되도록 구성된다. 또 다른 가능성은, 감지 장치 (19) 가 무선 송신기를 구비하고, 드릴 홀로부터 후퇴될 때에 또는 데이터 전송 연결이 가능할 때마다 데이터를 직접적으로 (32) 제어 유닛 (CU) 에 전송하도록 구성된다는 것이다.

도 7 은 감지 코드 (20) 가 대안적으로 측면 공급 통로 (21a 또는 21b) 로부터 공급될 수 있음을 개시하고 있다. 측면 공급 통로 (21a) 는 회전 헤드 (12) 의 측면에 위치하고, 측면 공급 통로 (21b) 는 회전 요소 (14) 의 측면에 위치된다.

도 8 은 감지 코드와 관련된 일부 특징을 개시한다. 이러한 이슈는 이 문서에서 앞에서 논의되었다.

도 9 는 감지 코드의 이동과 관련된 일부 특징을 개시한다. 드릴링 공구의 플러싱 통로 내에서 감지 코드를 이동시킬 수 있는 여러 가지 가능성이 있다. 상이한 이동 장치들의 조합이 또한 구현될 수 있음이 언급된다.

도 10 은 감지 장치로서 사용하기에 적합한 일부 가능한 센서 또는 측정 기구를 개시한다. 감지 장치는 둘 이상의 센서를 포함할 수 있으며 그럼으로써 상이한 센서 조합이 또한 구현될 수 있다.

도 11에서, 하나 이상의 감지 장치 (19) 는 감지 코드 (20) 의 구조에 통합된다. 감지 코드 (20) 는 공급 통로 (21) 를 통과하고 회전 헤드 (12) 의 회전 요소 (14) 를 통과한다. 회전 요소 (14) 는 모터 (M) 및 트랜스미션 기어 (33) 에 의해 회전된다. 또한, 회전 요소 (14) 주위에는 플러싱 장치 (16) 에 연결된 플러싱 하우징 (34) 이 있다.

도 12 는 DTH 드릴링에서 감지 장치 (19) 가 충격 장치 (9) 에 근접한 거리 (D) 에서 고정되는 방식으로 제공될 수 있음을 개시하고 있다. 다른 모든 특징 및 이슈는 이 문서에서 앞에서 이미 논의되었다.

도 13 내지 16 은 일부 대안적인 감지 코드 (20) 및 감지 장치 (19) 를 개시하고 있다. 도 13 에는 감지 코드 (20) 의 전방 부분에 하나의 단일 감지 장치 (19) 가 있다. 도 14 에서 감지 코드 (20) 는 수개의 감지 장치들 (19a-19c) 을 갖는다. 도 15 에서, 감지 코드 (20) 자체는 감지 장치 (19) 로서 기능한다. 감지 코드는 예를 들어 섬유 광학 센서일 수 있다. 도 16 에서, 감지 코드 (20) 의 구조는 하나 이상의 통합된 감지 장치 (19) 를 구비한다. 통합된 감지 장치 (19) 는 예를 들어 소형화된 센서일 수 있다. 감지 코드 (20) 는 금속 와이어, 플라스틱 또는 복합 스트링, 또는 임의의 다른 적합한 굽힘가능하고 세장형인 요소일 수 있다.

개시된 감지 또는 모니터링 시스템 및 개시된 감지 코드 및 감지 장치는 다른 유형의 드릴링 리그 및 드릴링 머신에 사용될 수 있음이 언급된다. 그럼으로써, 개시된 해결책은 언더그라운드 드릴링, 프로덕션 드릴링, 장공 드릴링, 표면 드릴링, 벤치 드릴링, 탐사 드릴링 및 내부에 감지 코드 및 감지 장치가 삽입될 수 있는 중공 드릴링 공구를 구현하는 임의의 종류의 드릴링 기술에서 구현될 수 있다.

도면 및 관련 설명은 본 발명의 아이디어를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 상세하게, 본 발명은 청구범위의 범위 내에서 달라질 수 있다.

Claims

암석 드릴링 머신 (6) 으로서,
상기 암석 드릴링 머신 (6) 은
보디;
충격 장치 (9);
회전 장치 (7);
상기 회전 장치 (7) 에 의해 자신의 종방향 축선 주위로 회전하도록 구성된 회전 요소 (14) 로서, 상기 회전 요소 (14) 는 상기 보디의 전방 단부 부분에 위치하고 중앙 플러싱 통로 (15) 가 제공된 드릴링 공구 (8) 에 연결될 수 있는, 상기 회전 요소 (14); 및
적어도 하나의 감지 장치 (19)
를 포함하고,
상기 암석 드릴링 머신 (6) 은 추가로
공급 통로 (21);
연결가능한 상기 드릴링 공구 (8) 의 상기 중앙 플러싱 통로 (15) 에 상기 공급 통로 (21) 를 통해 삽입되도록 구성된 세장형의 굽힘가능한 요소인 감지 코드 (sensing cord: 20)
를 포함하고,
상기 공급 통로 (21) 는 상기 충격 장치 (9) 를 통과하도록 구성되고,
상기 감지 장치 (19) 는 상기 감지 코드 (20) 와 연결되어 있는, 암석 드릴링 머신.
제 1 항에 있어서,
상기 공급 통로 (21) 는 전체 암석 드릴링 머신 (6) 을 통해 축방향으로 연장되고, 그럼으로써 상기 감지 코드 (20) 의 공급이 후방 공급 원리를 구현하는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항에 있어서,
상기 공급 통로 (21) 는 상기 암석 드릴링 머신의 측면 상의 제 1 개구 및 상기 플러싱 통로 (15) 와 연결되어 있는 제 2 개구를 갖고, 그럼으로써 상기 감지 코드 (20) 의 공급이 측면 공급 원리를 구현하는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 는 상기 감지 코드 (20) 의 원위 단부 부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 장치 (20) 는 오디오 센서, 온도 센서, 가속도 센서, 힘 센서, 위치 센서, 카메라, 자이로스코프 또는 전자기 센서 중 하나인 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지 코드 (20) 는 적어도 하나의 데이터 전송 요소를 포함하고, 그럼으로써 상기 감지 코드 (20) 는 기계적 힘 전달 요소로서 그리고 데이터 전송 요소로서 기능하는 이중 목적을 갖는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 암석 드릴링 머신 (6) 은 상기 드릴링 공구 (8) 에 대해 그리고 종방향으로 상기 감지 코드 (20) 를 이동시키기 위한 전달 장치 (26) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지 장치는 천공된 홀 (11) 의 외부에 위치된 적어도 하나의 제어 유닛과 온라인 데이터 전송을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공급 통로 (21) 는 상기 충격 장치 (9) 의 충격 요소 (IE) 를 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 암석 드릴링 머신.
암석 드릴링 리그 (rig: 1) 로서,
이동가능한 캐리어 (2);
적어도 하나의 드릴링 붐 (3);
상기 드릴링 붐 (3) 의 원위 단부에 있는 드릴링 유닛 (4) 으로서, 상기 드릴링 유닛 (4) 은 피드 빔 (5) 및 상기 피드 빔 (5) 상에 이동가능하게 지지되는 암석 드릴링 머신 (6) 을 포함하는, 상기 드릴링 유닛 (4)
을 포함하고,
드릴링 유닛 (4) 에는 암석 드릴링 동안에 감지 데이터를 제공하기 위한 감지 수단이 제공되고,
상기 감지 수단은 감지 코드 (20) 와 함께 드릴링 공구 (8) 의 중앙 플러싱 통로 (15) 에 상기 암석 드릴링 머신 (6) 을 통해 삽입되도록 구성된 적어도 하나의 감지 장치 (19) 를 포함하고,
상기 암석 드릴링 머신 (6) 은 제 1 항 내지 제 9 항에 따른 것인, 암석 드릴링 리그.
암석 드릴링 동안에 적어도 하나의 물리적 특징을 측정하는 방법으로서,
암석 드릴링 머신 (6) 및 상기 암석 드릴링 머신 (6) 의 생크 (14) 에 연결된 드릴링 공구 (8) 에 의해 드릴 홀의 드릴링을 실행하는 단계;
적어도 하나의 감지 장치 (19) 에 의해 측정을 구현하는 단계;
상기 드릴링 공구 (8) 에 대해 별개의 피스인 상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 에 의해 드릴링 동안에 측정 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 암석 드릴링 머신 (6) 의 충격 장치 (9) 를 통해 상기 드릴링 공구 (8) 의 중앙 플러싱 통로 (15) 에 별개의 상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 를 공급하고, 감지 코드 (20) 에 의해 상기 플러싱 통로 (15) 내부에서 상기 감지 장치 (19) 를 제어하는 단계
를 포함하는, 측정하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 감지 코드 (20) 에 의해 상기 드릴링 공구 (8) 의 상기 플러싱 통로 (15) 내부에서 상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 를 지지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 드릴링 공구 (8) 에 대해 상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 의 축방향 위치를 변경하고, 상기 드릴링 공구 (8) 의 여러 개의 상이한 축방향 위치들에서 감지 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정하는 방법.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
드릴링 작업 동안에 온-라인 측정을 실행하고, 천공된 드릴 홀 (11) 외부의 적어도 하나의 제어 유닛 (CU) 에 생성된 측정 데이터를 온라인으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정하는 방법.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 전달 장치 (26) 에 의해 상기 드릴링 공구 (8) 의 원위 단부를 향해 이동되는 상기 감지 코드 (20) 에 의해 상기 드릴링 공구 (8) 의 상기 플러싱 통로 (15) 내부에 적어도 하나의 감지 장치 (19) 를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정하는 방법.
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 감지 장치 (19) 와 상기 암석 드릴링 머신 (6) 사이의 거리를 결정하기 위해 상기 암석 드릴링 머신 (6) 에 대한 상기 감지 코드 (20) 의 공급 길이를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정하는 방법.