NO143172B - Borkrone for utvidelse av et styrehull. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår borehull, og,spesielt en stige-borkrone for utvidelse av et styrehull (pilot hole) til et hull med større diameter, ved desintegrering av jordformasjonene som omgir styrehullet.

Et hull med forholdsvis stor diameter kan utvirkes mellom

en første posisjon og en andre posisjon i en gruve av en operasjon som vanligvis betegnes som stigeboring. En stigeboringsoperasjon starter med utboring av et styrehull med liten diameter gjennom grunnen og fra den første posisjon til en åpning ved den andre posisjon under bruk av en stige-borkrone med liten diameter. Etter at styrehullet er fullført, fjernes styreborkronen fra borestrengen og en stige-borkrone med større diameter monteres. Stige-borkronen roteres og trekkes langs styrehullet, hvorved styrehullet utvides til den ønskede størrelse.

I mange tilfeller strekker det trange styrehullet seg til

et område som bare er tilgjengelig gjennom en liten drift eller gjennomgang. Stige-borkronen ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter en avtakbar drivstamme som gir stige-borkronen en lav profil, slik at det blir mulig å transportere stige-borkronen gjen-

nom små drifter eller gjennomganger. For eksempel kan en stige-borkrone ^ifølge oppfinnelsen, med en diameter på 183 cm føres gjen-

nom en 76 cm høy drift, mens en stige-borkrone med 183 cm diameter uten den avtakbare stamme krever en drift med en høyde på minst 132 cm.

Under en stigeboreoperasjon utsettes stige-borkronen for

en voldsom belastning og slitasje. Vanligvis har styrehullet en tendens til å vandre slik at det oppstår en rekke buede partier eller kurver langs styrehull-lengden. Når en stige-borkrone trekkes, langs styrehullet endres boringsgeometrien. Dette medfører at en voldsom belastning overføres til stige-borkronen når denne trekkes gjennom kurvene. Stige-borkronens ytre radius kan være flere ganger

større enn radien i styrehullet, hvilket medfører at det utviklede moment blir stort. Når skjær som er anordnet på stige-borkronens ytre radius møter motstand, så som ved boring langs kurven, utsettes stige-borkronen for øket belastning. Det vil forstås at enhver endring som påtreffes i formasjonene under stigeboringsoperasjonen kompliserer ovennevnte forhold og vanskeliggjør boringen.

Den voldsomme belastning og slitasje som opptrer under stigeboringsoperasjonen medfører at enkelte elementer i stige-borkronen slites ut meget hurtigere enn andre, spesielt skjærene og drivstammen. Ved borkronen ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig å skifte ut elementer som har forholdsvis kort levetid slik at borkronens levetid forlenges og omkostningene reduseres. Drivstammen er uttakbar, og således utskiftbar, i likhet med de enkelte skjær. Dette gjør det mulig enkelt og hurtig å skifte ut de elementer som utsettes for den største belastning og slitasje. De enkelte skjærs forholdsvis korte levetid skyldes at de nærmest uopphørlig er i kontakt med formasjonene og at de stadig utsettes for slitasje og skader. Drivstammen er også i kontakt med formasjonene og utsettes for stor slitasje og skadepåvirkning. Drivstammen opptar en stor belastning ettersom den er det eneste ledd mellom borstrengen og selve borkronen. All energi fra rotasjons-utstyret overføres til stige-borkronen gjennom drivstammen.

Meget ofte utsettes drivstammen for brudd før brudd oppstår i selve borkronen eller skjærholderen. Det er derfor ønskelig hurtig og enkelt å kunne fjerne stammen fra borkronen og erstatte den med en ny drivstamme. Stammen konstrueres vanligvis av et høy-verdig, varmebehandlet materiale som ville svekkes ved sveising. Det bør derfor være mulig å feste og fjerne stammen fra skjærholderen uten sveising. Av ovenstående vil forstås at stammen må fremstilles av et materiale som kan motstå de ugunstige betingelser. Slikt materiale er kostbart og enhver reduksjon av det nødvendige materiale vil bety lavere omkostninger. Ved borkronen ifølge foreliggende oppfinnelse kan stammen fremstilles av høyverdig materiale, mens selve borkronen eller skjærholderen kan innbefatte materialer som har lavere fasthet og derfor er billigere.

Stammen eller et stabiliseringsparti på stammen bør ha omtrent samme størrelse som styrehullet under stigeboringsoperasjonen for å sikre en jevn boreoperasjon. For at samme skjærholder skal kunne benyttes i styrehull av forskjellig størrelse, bør man kunne fjerne stammen fra skjærholderen og erstatte den med en korrekt dimensjonert stamme. Stammen bør lett kunne fjernes og erstattes ved bruk av enkle håndverktøy. Derved kan stammen utskiftes på stedet under ugunstige forhold.

En generell beskrivelse av en stigeboringsoperasjon er gitt i U.S.-patent nr. 3 220 494. I systemet vist i dette patent-skrift utvides et styrehull til den ønskede dimensjon for styrehullet ved å rotere og trekke en stige-borkrone med stor diameter oppover langs styrehullet.

I U.S.-patent nr. 3 659 659 er vist en stige-borkrone med stor diameter og med en utskiftbar stamme. Skjærholderen innbefatter et antall skjærseter omkring en midtakse. Borkronen er festet til borstrengen ved hjelp av en utskiftbar stamme som er forbundet med borkronens hoveddel eller skjærholder og skjærholderen innbefatter en rekke plater som er atskilt av en rekke hule bæreelementer.

Stige-borkroner som fremstilles av The Robbins Company, 650 South Orcas Street, Seattle, Washington 98108, innbefatter en stamme som kan utskiftes ved å løsne en kileforbindelse mellom stammen og skjærholdertoppen og fjerne en bolt med en splittet av-smalnende foring som strekker seg gjennom nedre ende av stammen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en stige-borkrone for utvidelse av et styrehull til et hull med større diameter ved desintegrering av jordformasjonene omkring styrehullet. Borkronen omfatter en drivstamme som er løsbart montert i en midtre åpning i en skjærholder utstyrt med et antall skjærvalser eller rullekuttere. Det nye ved borkornen ifølge oppfinnelsen er at kileorganer, f.eks. i form av en to-delt, splittet hylse med en innerflate som er tilpasset stammens ytterflate og en konisk ytterflate som er tilpasset en konisk innerflate i skjærholderens midtåpning, er anordnet omkring nedre ende av drivstammen. Når drivstammen og splitthylsen trekkes opp i skjærholderens midtåpning utvikles friksjonskrefter mellom midtåpningens, hylsens og drivstammens tilstøtende flater, slik at drivstammen ikke kan ut-føre rotasjons-, radial- og aksialbevegelser i forhold til skjærholderen i stige-borkronen.

Drivstammen kan fjernes og en ny drivstamme innsettes

i stedet. Stige-borkronen ifølge oppfinnelsen kan føres gjennom små drifter eller gjennomganger ved å fjerne driv-

stammen fra skjærholderen. Drivstammen kan så festes på nytt og borkronen er klar for drift. Den høyverdige varmebehandlede stamme er ikke svekket ved sveising. Skjærholderen kan fremstilles av materialer som er billigere enn de materialer som benyttes for drivstammen. Drivstammer av forskjellig størrelse kan festes til skjærholder en slik at borkronen kan benyttes i styrehull av forskjellig størrelse. Fjerning eller utskifting av stammen kan utføres på

stedet under ugunstige forhold med enkle håndverktøy. Der er ingen klaring mellom stammen, splitthylsen og kragen. Dette sikrer en stiv forbindelse mellom drivstammen og skjærholderen. Drivstammen ifølge oppfinnelsen kan lett fjernes og en ny stamme settes på

plass uten å fjerne skjærseter nær stammen. Ovennevnte samt andre trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følg-

ende beskrivelse av oppfinnelsen i sammenheng med tegningen, hvor:

Fig. 1 viser et sideriss av en borkrone ifølge oppfinnelsen .

Fig. 2 viser et utspilt riss av en del av borkronen vist

i fig. 1.

Fig. 3 viser plasseringen av de elementer som er vist

i fig. 2 i elementenes monterte tilstand.

på fig. 1 er vist et sideriss av en stige-borkrone kon-struert i henhold til oppfinnelsen og angitt med tallet 10. Stige-borkronen 10 innbefatter en hoveddel eller skjærholder 11 og en drivstamme 12. Øvre del av drivstammen 12 er utvidet for å utgjøre et stabiliseringsparti 13. Borkronen 10 er innrettet til å til-

kobles en rotasjonsborstreng ved hjelp av en gjengeforbindelse 14.

Et antall rulleskjær eller -kuttere 15 er montert i et tilsvarende antall skjærseter 16. skjærsetene 16 strekker seg fra skjærholderen 11.

Borkronen 10 benyttes ved en stigeboringsoperasjon for

å fremskaffe et hull med forholdsvis stor diameter fra et første gruvenivå til et andre gruvenivå. Stigeboringsoperasjonen innledes med utboring av et styrehull med liten diameter gjennom grunnen fra et første sted til en åpning ved et annet sted ved bruk av en styre-borkrone med liten diameter. Etter at styrehullet er full-

ført fjernes styre-borkronen fra borstrengen og stige-borkronen 10 festes til borstrengen. Stige-borkronen 10 roteres og trekkes langs styrehullet slik at dette utvides til ønsket størrelse.

I fig. 2 er vist et utspilt riss av en del av stammen 12

og stige-borkronens hoveddel eller skjærholder 11. En sylindrisk krage 17 er festet til skjærholderen 11. Kragen 17 har en konisk avkortet innerflate 24. Spissen til den koniske flate 24 skjærer rotasjonssentret til stige-borkronen. Nedre ende av drivstammen 12 strekker seg gjennom kragen 17. En to-delt, splittet, uttakbar hylse bestående av seksjoner 18 og 19 er anordnet rundt drivstammen 12. Seksjonen 18 innbefatter en flate 25 som danner en del av én konisk ytterflate som er tilpasset den koniske innerflate 24 på kragen 17. Seksjonen 19 omfatter en flate 26 som danner en del av ovennevnte koniske ytterflate som er tilpasset den koniske innerflate 24 på kragen 17. Seksjonen 18 omfatter en flate 2 7 som danner en del av en sylindrisk innerflate som er tilpasset den sylindriske ytterflate 29 på drivstammen 12. Seksjonen 19 omfatter en flate 28 som er tilpasset en del av ovennevnte sylindriske ytterflate 29 på drivstammen 12. En flens 20 strekker seg fra nedre ende av drivstammen 12. Et deksel 21 er plassert under flensen 20 og et par bolter 22 og 23 strekker seg henholdsvis gjennom huller 30 og 31 i dekslet

21 og danner inngrep med gjengehull 3 2 og 33 i kragen 17.

På fig. 3 er elementene i fig. 2 vist i montert stilling. Seksjonene 18 og 19 i splitthylsen er anordnet rundt nedre ende

av drivstammen 12. Drivstammen 12 og seksjonene 18 og 19 trekkes deretter opp inn i kragen 17. Stammen 12 hindres opprinnelig fra å trekkes gjennom kragen 17 ved hjelp av flensen 20 som strekker seg fra nedre ende av stammen 12. Flensen 20 utøver også en kraft mot seksjonene 18 og 19 i splitthylsen slik at denne presses enda tettere mot kragen 17. De motsvarende koniske flater på kragen 17 og seksjonene 18 og 19 til splitthylsen presser seksjonene 18 og 19 mot ytterflaten til stammen 12. Når borkronen belastes øker de ovennevnte krefter. Friksjonskrefter som utvikles mellom de motsvarende flater på kragen 17 og seksjonene 18 og 19 og drivstammen 12 hindrer rotasjons-, radial-, og aksialbevegelser av drivstammen 12 i forhold til skjærholderen 11. Dekslet 21 og boltene 22 og 23 bevirker en forspenning i systemet for å sikre tilstrekkelig over-føring av dreiemoment ved lave belastninger på borkronen. Når boltene 22 og 23 tiltrekkes tvinger de dekslet 21 mot flensen 20 og seksjonene 18 og 19 oppover i kragen 17.

Etter at konstruksjonsdetaljene i en stige-borkrone ifølge oppfinnelsen nå er beskrevet, skal i det følgende omtales en stigeboringsoperasjon hvor borkronen vist i fig.l, 2 og 3 be-

nyttes. Stigeboringsoperasjonen innledes ved boring av et styre-

hull med liten diameter gjennom grunnen fra et første sted til en åpning ved et andre sted under bruk av en hjelpe-borkrone ned liten diameter. Etter at styrehullet er fullført fjernes styre-borkronen fra borstrengen og stige-borkronen 10 festes til borstrengen. Stige-borkronen roteres og trekkes langs styrehullet, slik at styrehullet utvides til ønsket størrelse. Kragen 17 og seksjon-

ene 18 og 19 i splitthylsen danner en stiv forbindelse mellom drivstammen 12 og stige-borkronens skjærholder 11.

Stigebor-kronen kan føres gjennom små eller trange drifter, eller gjennomganger ved å fjerne drivstammen 12 og føre drivstammen 12 og skjærholderen 11 enkeltvis gjennom de trange drifter eller gjennomganger. Boltene 22 og 23 fjernes, hvorved dekslet 21

kan frakobles kragen 17. Drivstammen 12 og seksjonene 18 og 19 i splitthylsen beveges nedover slik at seksjonene 18 og 19 i splitthylsen frigjøres fra kragen 17. Når splitthylsen er fjernet kan drivstammen 12 fjernes fra skjærholderen 11. De enkelte elementer i stige-borkronen 10 kan så føres enkeltvis gjennom den trange drift eller gjennomgang. Når stige-borkronen 10 skal kobles til bor-

strengen innføres drivstammen 12 gjennom kragen 17. Seksjonene 18

og 19 i splitthylsen plasseres rundt nedre ende av drivstammen 12

og drivstammen 12 og splitthylsen beveges oppover i kragen 17.

Dekslet 21 plasseres i anlegg mot flensen 20 og boltene 22 og 23 innskrues i gjengehullene 32 og 33. Tiltrekking av boltene 22 og 23 bevirker forspenning i systemet. Stige-borkronen 10 er igjen klar for drift.

Dersom brudd oppstår i drivstammen 12 før brudd i hoveddelen eller skjærholderen 11 kan drivstammen fjernes fra skjærholderen 11 og en ny drivstamme innføres i stedet. Boltene 22 og 23 fjernes slik at dekslet 21 frigjøres fra kragen 17. Drivstammen 12

og seksjonene 18 og 19 i splitthylsen beveges nedover hvorved drivstammen 12 frigjøres fra skjærholderen 11. Drivstammen 12 fjernes og den nye drivstamme innføres gjennom kragen 17. Seksjonene 18 og 19 i splitthylsen plasseres rundtden nye drivstamme og den nye drivstamme og seksjonene 18 og 19 i splitthylsen beveges oppover inn i kragen 17. Dekslet 21 plasseres i anlegg mot flensen på enden av den nye drivstammen og boltene 22 og 23 innskrues i gjengehullene 32 og 33. Tiltrekking" av boltene 22 og 23 bevirker en forspenning i systemet og stige-borkronen er klar for drift.

Claims (5)

1. Borkrone for utvidelse av et styrehull til et hull med større diameter ved desintegrering av jordformasjoner omkring styrehullet, omfattende en hoveddel (11) som innbefatter et antall skjærvalser (15) og er utformet med en midtre åpning i hvilken er anordnet en drivstamme (12) som er løsbart montert til hoveddelen, karakterisert ved kileorganer (18, 19) som er innrettet til å monteres omkring drivstammen (12) og har en overflate som danner inngrep med en konisk innerflate (24) i hoveddelens midtåpning for å fastholde drivstammen (12) i den midtre åpning.

2. Borkrone som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter en flens (20) på enden av drivstammen for anlegg mot kileorganene (18, 19) som er innrettet for å monteres omkring drivstammen.

3. Borkrone som angitt i krav 2, karakterisert ved at den innbefatter et deksel (21) samt boltorganer (22, 23) for å tvinge dekslet mot flensen.

4. Borkrone som angitt i krav 1, karakterisert ved at kileorganene er en to-delt hylse med konisk ytterflate.

5. Borkrone som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved organer for å tvinge kileorgan-enes (18, 19) overflate til anlegg mot den koniske innerflate av den midtre åpning i hoveddelen (11).