用于在岩床中钻孔的方法和设备

摘要

本发明涉及一种用于利用钻岩设备在岩石中钻孔的方法和一种钻岩设备，该钻岩设备包括进给梁(1)、沿所述进给梁的纵向方向沿着进给梁(1)移动的岩钻(2)、被连接用以被岩钻(2)旋转的钻杆(3)、在钻杆(3)的端部处的钻头，和位于进给梁(1)的岩石一侧端部处并且用于在钻凿期间被朝着岩石(16)推压的前支撑件(6)。在所述方法中，在钻凿开始时，当钻头(4)沿着进给梁(1)的横向方向移动而使得钻杆弯曲时，进给梁(1)沿着进给梁(1)的横向方向相对于前支撑件(6)移位。所述设备包括在前支撑件(6)和进给梁(1)之间的横向移位装置(7)，利用该横向移位装置，前支撑件(6)和进给梁(1)可以相对于彼此移位。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用钻岩设备在岩石中钻孔的方法，该钻岩设备包括进给梁、沿所述进给梁的纵向方向沿着进给梁移动的岩钻、被连接用以被岩钻旋转的钻杆、在钻杆的端部处的钻头，和位于进给梁的岩石一侧端部处并且用于在钻凿期间被朝着岩石推压的前支撑件，在该方法中，通过朝着岩石推压进给梁的前支撑件来在钻凿期间将岩钻的进给梁支撑到岩石上，然后将进行钻孔。

本发明进一步涉及一种用于在岩石中钻孔的设备，该设备包括进给梁、沿所述进给梁的纵向方向沿着进给梁移动的岩钻、被连接用以被岩钻旋转的钻杆、在钻杆的端部处的钻头，和位于进给梁的岩石一侧端部处并且用于在钻凿期间被朝着岩石推压的前支撑件。

背景技术

当在岩石表面上开始钻凿新的孔时，相当普遍的是，钻头侧向于岩石表面移动。在实践中，这接着出现孔将从在定位岩钻机时预期的点偏移。原因在于，岩石表面通常是以各种方式倾斜的或者不平坦的，并且因此在一方面钻凿机器的进给作用力并且在另一方面钻头的旋转产生趋向于侧向地移位钻头的作用力。而这又具有以下后果，即：当钻凿继续时，钻杆并非沿着起初设计的钻凿方向，而是与之形成一定角度。而且，当钻头的位置从起初设计的钻凿位置侧向地偏离时，孔将不在设计位置中。钻杆的弯曲又拉紧钻头和钻杆以及整个钻机，这引起不必要的磨损并且缩短了设备的使用寿命。

从US专利4,979,575已知一种方案，其中在初步钻凿之后，在钻臂和进给梁并且可选地沿其纵向方向的进给梁之间的接头被松开以自由地移动，使得钻臂和进给梁可以呈现基本无张力的位置，同时钻头仍然在初步孔中。在这个方案中，当它们无张力地静止时，测量在各种构件之间的角度和它们的相互位置，并且然后，将计算出新的方向和位置，从而孔将在所期望的位置中。然而，这是一种比较复杂和耗时的问题解决方式。

发明内容

本发明的目的在于提供以一种方法和设备，其允许以无须重新导向进给梁的、容易和简单的方式(尽管存在微小的侧向移位)让钻凿继续进行。

本发明的方法的特征在于，当钻头在钻凿开始时沿着进给梁的横向方向移动而使得钻杆弯曲时，进给梁相对于前支撑件沿着进给梁的横向方向移位到钻头的移动方向，使得钻杆再次变得基本上是直的。本发明的设备的特征在于，该设备在前支撑件和进给梁之间包括横向移位装置，利用该横向移位装置，前支撑件和进给梁可以至少在相对于进给梁横向的一个方向上相对于彼此移位。

本发明的基本思想在于，在岩钻机中的进给梁的前端处的钻凿支撑件利用横向移位装置而被连接到进给梁，利用该横向移位装置，该钻凿支撑件可以沿着横向于进给梁的纵向轴线的两个相互间基本垂直的方向被从它的正常位置移动，由此，当初步钻凿从起初设计位置沿着侧向方向偏移到一定程度时，进给梁可以根据沿着弯曲方向的偏转而沿着上述方向移位，从而所述进给梁与钻杆一起将能够基本上无张力地静止，同时基本上保持进给梁和钻杆与钻头共轴的方向。此后，钻凿支撑件和进给梁可以被锁定到合适位置上，并且钻凿可以沿着初始孔的方向继续进行。

本发明具有以下优点，即：仅仅利用进给梁相对于前支撑件的位置的简单位移，钻孔方向便可以保持如起初设计的那样。本发明具有进一步的优点，即方案简单并且易于实施。

附图说明

下面将结合附图更加详细地描述本发明，其中

图1是进给梁的概略视图，

图2a和2b是能够被应用于分别地沿着进给梁的纵向和横向方向实现本发明的移位装置元件的概略视图，

图3是移位装置的实施例的透视图，

图4a到4c概略地示出本发明关于一个移位方向的操作，以及

图5概略地示出用于测量必要移位数量的一种简单方案。

具体实施方式

图1概略地示出设有本发明的横向移位装置的进给梁。它示出进给梁1，在进给梁顶部上存在沿其纵向方向移动的岩钻机器2。这种进给梁以及岩钻和被用于进给岩钻机器的进给设施通常本质上是众所周知的并且对于本领域技术人员而言是明显的，并且因此它们不需要被更加详细地解释。此外，它示出钻杆3，在钻杆端部处存在钻头4。在钻梁1的端部处，在钻头4一侧上，还存在前引导件5，在钻凿期间利用该前引导件5支撑钻杆。

在钻梁1的前端处，还存在前支撑件6，前支撑件6旨在被朝着待被钻削的岩石推压并且非常经常地被称为桩子。前支撑件6利用在本文中将在以后描述结构和功能的横向移位装置7而被连接到进给梁1。进给梁1通常被连接到钻臂，钻臂被部分地示出并且通常被安装在未示出的、本质上众所周知的钻凿基台(drilling base)上。钻臂和进给梁利用有关的致动器的相互连接是本领域技术人员通常已知的，并且因此它们不需要被更加详细地解释。

图2a概略地示出沿着进给梁的纵向方向看到的、用于沿着一个方向相互移位进给梁和前支撑件的、能够被应用于实现本发明的横向移位装置7的一个移位元件7a。图2b则示出沿着图2a中的线B-B剖切的移位元件。

移位元件7a包括由本体部件9a和9b构成的本体，本体部件9a和9b利用螺栓9c而被相互连接，以提供一体的本体。在本体上以沿着进给梁1的横向方向可移动的方式安装了支撑件10。在支撑件10和本体之间存在移位缸11，由此可以相对于本体移位支撑件10。在移位元件7a的正常位置中，支撑件10有利地在相对于本体的这样一个位置中，在此处它可以在沿着它的运动方向的任一方向上被移位基本相同的距离。

移位元件7a的本体包括三角形引导凹槽，其滑动表面由引用数字12标注。相应地，支撑件10包括处于对应于本体中的凹槽的角度的边缘，并且其滑动表面由引用数字13标注。以此方式，支撑件10在本体中的凹槽的引导下保持在合适的位置，但是能够利用移位缸11的作用而沿着图2a所示箭头的方向以往复方式移动。

第二移位元件7b的结构与移位元件7a的基本相同。移位元件7a和7b被沿着进给梁的纵向方向相继地相互连接，使得它们的支撑件的运动方向基本上相互垂直并且垂直于进给梁的纵向方向。

通过将移位元件7a和7b的本体相互连接，移位元件7a和7b可以被相互连接，使得它们的运动方向彼此横交。在该情形中，可以相对于本体和相对于彼此地移动的支撑件被分别地连接到进给梁1和前引导件6。相应地，如果支撑件被相互连接，则可以相对于支撑件和相对于彼此移动的本体被分别地连接到进给梁1和前引导件6。

图3以透视方式概略地示出移位元件7a和7b是如何被相互连接起来的。如图所示，移位元件7a和7b的本体相互间成90度的角度，并且因此支撑件10的运动方向是相互垂直的。

图4a到4c概略地示出本发明关于一个移位方向的操作。这示意出当在钻孔开始、钻头仅仅被竖直地弯曲时将如何应用本发明。进给梁1的前支撑件6被支撑到岩石14上并且开始钻孔。这在图4a中示出。这些图还概略地示出测量装置15，可以利用测量装置15确定钻杆的弯曲。在图5中更加详细地示出测量装置。

图4b示出一种情形，其中，在钻凿已经开始之后，钻头已经从开始点向下地移位，由此钻杆3已经弯曲。这由虚线16示意，虚线16描绘了如果不发生弯曲时钻杆应该延伸的方向。

图4c示出一种情形，其中，进给梁相对于前支撑件6向下地移位，使得在钻凿进行期间，钻杆3能够被尽可能地设置为是直的，并且能够在不会不必要地张紧钻杆、钻头和其它钻凿设施的情况下执行钻凿。为了实现这个效果，移位部件7b的支撑件已经相对于它的本体向上移位，由此本体和被连接到本体的进给梁1已经相对于移位部件7a和前支撑件6向下地移位，使得钻杆再次变直。如果还沿着横向方向发生弯曲，则移位部件7a的支撑件将以相应的方式沿着适当方向侧向地移位，从而将弯曲部拉直。

可以利用不带任何传感器的简单设备来实现本发明，但是钻操作员基于视觉而人工地以所期望的方式执行横向移位。然而，可以通过使用独立的探测器装置来应用本发明，该探测器装置探测钻杆相对于进给梁的弯曲，由此自动地或者利用在钻操作员前面的显示器执行横向移位是更加可靠的。

图5概略地示出这种探测器装置，该探测器装置被以不可移动方式安装在前引导件上，使得在正常情形中，钻杆行进穿过探测器装置。探测器装置15包括本体17和在其中间的环形探测器18，环形探测器18围绕钻杆3并且沿其横向方向被连接到探测器装置15的本体17，使得在支撑弹簧19的支撑下能够沿着竖直和水平这两个方向移动。探测器装置还包括感测探测器18是否沿着两个轴线的方向从它的正常位置移位的传感器20。在该情形中，偏转可以例如被电传到在钻操作员前面的显示器上，并且因此钻操作员可以按照需要沿着竖直和水平方向根据显示信息移位进给梁，直至探测器装置示意钻杆是直的。相应地，沿着水平方向移位以使进给梁处于正确的位置以相应的方式执行。

在上面，在说明书和附图中仅仅通过实例描述了本发明，并且保护范围是在权利要求中限定的。可以以上述方式利用相互连接的并且在进给梁和前支撑件之间的分离的移位部件组装移位装置。移位装置还可以被实现为一个紧凑的整体，使得同一本体包括支撑件和两个方向的传递缸。本体还可以由主要成一体的部件制成，在该部件中加工出引导凹槽和其它的必要元件。在本领域技术人员的一般知识内，其它实现方式也是可能的。为了满足具体需要，在支撑件和本体之间的引导件可以与在上面所提出的不同。同样地，移位缸的位置和安装可以是不同的。支撑件的形状也可以改变。

本质的是，在前支撑件和进给梁之间，进给梁包括移位装置，利用该移位装置，进给梁和前支撑件的位置可以沿着两个轴线的方向相对于彼此移位，所述两个轴线有利地相互垂直并且横向于进给梁的纵向方向，使得在初始钻凿之后，为了进行实际钻凿，钻杆将被设置为基本上是直的。