DE3103336C2

DE3103336C2 - Method and device for drilling directional bores

Info

Publication number: DE3103336C2
Application number: DE19813103336
Authority: DE
Inventors: Georg 5140 Erkelenz Hurtz; Willi 5140 Erkelenz Steufmehl; Heinz-Peter 5142 Hückelhoven Vogts
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1981-01-31
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3103336A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Niederbringen von im wesentlichen vertikalen Richtbohrungen, insbesondere Großlochbohrungen, Schächten oder dergleichen, wobei für ein mittels eines Bohrgestänges drehbares Bohrwerkzeug jeweils beim Abbohren eines Bohrabschnitts die Bohrrichtung unter Verwendung einer gegenüber der Bohrlochwandung fixierbaren Einriciitung vorgegeben wird, und auf eine Vorrichtung zum Niederbringen von Richtbohrungen.The invention relates to a method for drilling essentially vertical directional bores, in particular large hole bores, shafts or the like, whereby for a means of a Drill rod rotatable drilling tool in each case when drilling a drilling section below the drilling direction Use of a device that can be fixed in relation to the borehole wall is specified, and on one Device for drilling directional bores.

Insbesondere beim Bohren von Löchern größeren Durchmessers stellt die Einhaltung der geforderten Richtung der Bohrung, normalerweise der Vertikalität, ein schwerwiegendes Problem dar. Beim Bohren mit drehendem Bohrgestänge hängt bei der nomalen Arbeitsweise die Vertikalität des Bohrlochs von der Auswirkung des sog. Pendeleffekts ab. Um die Richtung einer Bohrung zu ändern, sind in das Bohrloch einzubringende sog. Ablenkkeile bekannt. Hierbei handelt es sich um eine problematische Hilfsmaßnahme. Es ist ferner vorgeschlagen worden, sowohl einen Vorbohrer als auch einen Erweiterungsbohrer durch das Gestänge anzutreiben (DE-AS 11 61 524). Dabei wird jeweils in aufeinanderfolgendem Wechsel ein Abschnitt des Vorbohrloches gebohrt und ein Abschnitt desselben erweitert, wobei eine ineinandergleitende Anordnung von Vorbohrgerät und Erweiterungsbohrgerät vorgesehen ist. Das Erweiterungsbohrgerät kann während des Arbeitens des Vorbohrers an der Schachtwand festgesetzt werden und als Führung für den Vorbohrer dienen.In particular when drilling holes with a larger diameter, compliance with the required The direction of the hole, usually vertical, poses a serious problem. When drilling with rotating drill pipe, the verticality of the borehole depends on the normal operation Effect of the so-called pendulum effect. To change the direction of a hole, you are in the borehole So-called whipstocks to be introduced are known. This is a problematic remedy. It has also been proposed to insert both a pilot drill and an extension drill through the Drive linkage (DE-AS 11 61 524). In this case, one section is alternated one after the other of the pilot hole is drilled and a portion of the same expanded, with a nesting arrangement of the pre-drilling rig and the extension drilling rig. The extension drilling rig can be used during the Working the pilot drill are fixed on the shaft wall and serve as a guide for the pilot drill.

Es sind Tunnelbohrmaschinen bekannt, die einen Antrieb für den Bohrkopf aufweisen und jeweils zur Ausführung eines Arbeitshubes mittels einer Verspanneinrichtung mit auswärts und einwärts bewegbaren Spannschilden an der Streckenwandung festgesetzt werden können. Die Bewegung des Bohrkopfes in Vortriebsrichtung wird durch Vorschubzylinder bewirkt. Durch diese kann am Ende eines Arbeitshubes auch die Verspanneinrichtung nachgehölt werden, während der andere Teil der Maschine auf nach unten ausgefahrenen Abstützstempeln ruht. Solche Tunnelbohrmaschinen werden bei Ausrüstung mit einer Abfangeinrichtung auch zum Auffahren von Schrägschächten eingesetzt (Prospekt »Tunnelbohrmaschinen zur vollmechanischen Auffahrung von Tunneln, Stollen,There are tunnel boring machines known which have a drive for the drill head and each for Execution of a working stroke by means of a bracing device that can be moved outwards and inwards Tension shields can be fixed on the route wall. The movement of the drill head in The direction of advance is effected by the advance cylinder. This can be used at the end of a working stroke also the bracing device can be re-holed while the other part of the machine is on downwards extended support rests rests. Such tunnel boring machines are equipped with a Support device also used for driving inclined shafts (brochure »Tunnel boring machines for fully mechanical excavation of tunnels, galleries,

Strecken und Scheme·-.« der Alfred Wirth & Co. KG., Erkelenz, 1970).Routes and Scheme · -. «By Alfred Wirth & Co. KG., Erkelenz, 1970).

Des weiteren sind an Seilen hängende Maschinen zum Herstellen vertikaler Schächte unter Enveileieng eines Pilotloches bekannt (»Glückauf«, !!eft '.4, 1961, ί S. 834; »The Mining Journal«, 7.9.62, S. 206; »Industrie Minerale-Mine«, Dezember 79, S. 306), die mit Anrriebsmotoren für ein Bohrwerkzeug ausgestattet sind und Einrichtungen zum Verspannen an der Schachtwand, Ausrichtzylinder und Vorschubzyiinder aufweisen.Furthermore, machines hanging on ropes for the production of vertical shafts are under environmental protection of a pilot hole known (»Glückauf«, !! eft '.4, 1961, ί P. 834; "The Mining Journal", 9/7/62, p. 206; "Industry Minerale Mine «, December 79, p. 306) with drive motors are equipped for a drilling tool and devices for bracing on the shaft wall, Have alignment cylinder and feed cylinder.

Schließlich ist ein ohne Drehbewegung mit thermischer K£«rgi»?. arbeitendes Vortreibgerät bekannt (US-PS 33 96 806), das an der Wandung des erzeugten Loches anliegende Stützkörper aufweist, die zusammen mit Wandteilen des Gerätes dazu dienen, die Lochwandüngen abzukühlen und zu vergleichmäßigen. Außerdem sind Führungsstücke vorhanden, die gegen die Lochwandungen ausgeschoben werden können, um die Richtung des Gerätes zu beeinflussen.After all, there is a no rotational movement with thermal heat. working propulsion device known (US-PS 33 96 806), which has on the wall of the hole produced abutting support body, which together with wall parts of the device serve to cool down the hole walls and to make them even. aside from that are guide pieces available that can be pushed out against the hole walls to the To influence the direction of the device.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorteilhafte Möglichkeit zu finden, um beim Arbeiten mit drehendem Gestänge verhältnismäßig große Bohrlöcher, insbesondere auch über etwa 1,5 bis 2 mm Durchmesser, so niederzubringen, daß die jeweiligen Anforderungen an die gewünschte Vertikalität bzw. Geraülinigkeit erfüllt werden können, ohne daß es dazu unumgänglich ist, einen Vorbohrer führungsmäßig mit einem Erweiterungsbohrer zu kombinieren. Vielmehr soll ein Bohrloch auch mit einem Bohrwerkzeug, namentlich einem Bohrkopf, allein gerichtet niedergebracht werden können, was nicht ausschließt, daß es sich dabei um ein Vorbohrloch handelt, welches noch zu erweitern ist. Die Erfindung strebt weiterhin die vorteilhafte Ausbildung einer derartigen Möglichkeit bietenden Vorrichtung an. Weitere mit der Gesamtaufgabe in Zusammenhang stehende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.The object of the invention is to find an advantageous way to work with rotating Linkage relatively large drill holes, in particular also over about 1.5 to 2 mm in diameter, to be brought down in such a way that the respective requirements for the desired verticality or rectilinearity can be met without it being inevitable to guide a pilot drill with an extension drill to combine. Rather, a borehole should also be made with a drilling tool, namely one Drill head, can be brought down directed alone, which does not rule out that it is a Pre-borehole is still to be expanded. The invention continues to strive for advantageous training such a possibility offering device. Others related to the overall task standing problems, with which the invention is concerned, emerge from the respective explanation of the indicated solution.

Die Erfindung sieht vor, daß das Bohrwerkzeug in stillstehendem Zustand in eine am Bohrgestänge hängende Lüge gebracht wird, daß hierauf zuerst eine Führungsrichtung für den Bohrvorgang nach Maßgabe eines Meßwertes eingestellt wird und dann unter Aufrechterhaltung dieser Einstellung eine betriebsmäßige Fixierung der Führungsrichtung vorgenommen wird. Hierdurch ist es möglich, eine genaue Einstellung der Richtung für den nächsten zu bohrenden Abschnitt zu erreichen und diese als Führungsrichtung so zu fixieren, daß sie unter den Beanspruchungen des Bohrvorganges so weit wie möglich bestehen bleibt. Die Trennung des Einstellvorganges von dem Fixierungsvorgang ist sowohl für den Arbeitsablauf als auch für die einzusetzenden Gerätschaften von besonderem Vorteil. Es kann dabei u. a. den Anforderungen jedes Vorgangs in besonderer Weise Rechnung getragen werden.The invention provides that the drilling tool is in a stationary state in one on the drill rod hanging lie is brought that thereupon first a guide direction for the drilling process according to the stipulation of a measured value is set and then an operational one while maintaining this setting Fixation of the guide direction is made. This makes it possible to set the To achieve the direction for the next section to be drilled and to fix this as a guide direction in such a way that that it remains as far as possible under the stresses of the drilling process. The separation of the Adjustment process of the fixation process is both for the workflow and for the The equipment to be used is of particular advantage. It can include the requirements of each operation be taken into account in a special way.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zum Niederbringen von im wesentlichen vertikalen Richtbohrungen, insbesondere Großlochbohrungen, Schächten oder dergleichen, umfaßt ein mittels eines Bohrgestänges drehbares Bohrwerkzeug und eine ausschiebbare uiid zurückziehbare, an die Wandung des hergestellten Bohrlochs anpreßbare Spannstücke aufweisende, in dem sich rückwärts an das Bohrwerkzeug anschließenden Bereich der Vorrichtung angeordnete Verspanneinrichtung mit einem Führungsteil für einen relativ dazu zusammen mit dem Bohrwerkzeug in Bohrrichtung bewegbaren Teil und kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß turn Abtragen des Gesteins ausschließlich ein unabhängig von einem zusätzlichen Vorbohrloch geführtes Bohrwerkzeug und zusätzlich zu der Verspanneinnchtung noch eine vnrt dieser getrennte und unabhängig betätigbare Einsitiieinrichvjng n'it mehreren einwärts und auswärts verschiebbaren und bei der Radialverstellung einzeln steuerbaren, zur Aulage sn der Bohrlochwandung bringbaren AbsfOizorganen vorgesehen sind.An advantageous device for drilling essentially vertical directional bores, in particular Large hole bores, shafts or the like, comprises a rotatable by means of a drill string Drilling tool and an extendable uiid retractable on the wall of the drilled hole having compressible clamping pieces in the area adjoining the drilling tool backwards the device arranged bracing device with a guide part for a relative thereto together with the drilling tool in the drilling direction movable part and is characterized according to the Invention in that turn removal of the rock exclusively one regardless of an additional Drilling tool guided by a pilot hole and, in addition to the bracing device, a separate one from the front and independently operable unit n'it several inwardly and outwardly displaceable and individually controllable for the radial adjustment, for Aulage sn the borehole wall bringable AbsfOizorganen are provided.

Mit einer solchen Vorrichtung geschieht also die Fixierung der Führungsrichtung für das Bohrwerkzeug unmittelbar in dem Bohrloch, das von diesem Bohrwerkzeug niedergebracht worden ist. Die Einsteileinrichtung kann drei oder mehr für sich steuerbare Abstützorgane aufweisen. Insbesondere sind gemäß der Erfindung vier solcher Abstützorgane vorhanden. Zwischen der Einstelleinrichtung und dem Bohrwerkzeug sind vorzugsweise Belastungsgewichte für das Bohrwerkzeug vorgesehen.Such a device is used to fix the guide direction for the drilling tool immediately in the borehole that has been drilled by this drilling tool. The adjustment device can have three or more individually controllable support members. In particular, according to the Invention four such support members are available. Between the adjustment device and the drilling tool loading weights are preferably provided for the drilling tool.

Im Vergleich zu einer bisher üblichen Arbeitsweise nach dem sog. Pendeleffekt werden mit der Erfindung wesentliche Vorteile erzielt. Bei der Erfindung kann eine größere Vortriebsgeschwindigkeit oteicht werden, weil das Bohrwerkzeug höher belastbar ist üs beim Bohren nach dem Pendelprinzip. Im letztgenannten Fall muß bei der Hubeinrichtung über Tage bei gleicher Belastung des Bohrwerkzeuges erheblich höher sein als bei der Erfindung. Bei dieser wird eine beim Bohren nach dem Pendelprinzip sonst erforderliche zusätzliche Belastung gespart. Bei gegebener Größe von Belastungsgewichten läßt sich die effektive Werkzeugbelastung durch entsprechenden Zug im Bohrstrang verändern.In comparison to a previously customary mode of operation according to the so-called pendulum effect, the invention achieves significant advantages. In the invention, a greater rate of advance can be oteicht because the drill is heavier loads üs when drilling for the pendulum principle. In the latter case, the lifting device above ground must be considerably higher than in the case of the invention with the same load on the drilling tool. This saves the additional load otherwise required when drilling according to the pendulum principle. With a given size of loading weights, the effective tool loading can be changed by pulling the drill string accordingly.

Die Einstelleinrichtung ist zweckmäßig an einem relativ zu der Verspanneinrichtung in Bohrrichtung bewegbaren Teil angeordnet. Eine besonders günstige Ausführung besteht darin, daß ein eine Lagerung für das Bohrwerkzeug und/oder dsssen Antriebswelle aufweisender Fußteil und ein die Einstelleinrichtung tragender Grundkörper als Kopfteil starr miteinander verbunden sind und die Verspanneinrichtung zwischen dem Kopfteil und dem Fußteil angeordnet ist. Zur Führung des sich zusammen mit dem Bohrwerkzeug in Bohrrichtung bewegenden, jedoch nicht drehbaren Teiles der Vorrichtung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Besonders zweckmäßig ist es, ein oder mehrere den Fußteil mit dem Kopfteil verbindende Körper am Führungsteil der Verspanneinrichtung zv führen. Solche Verbindungskörper können insbesondere so angeordnet sein, daß sie den Führungsteil der Verspanneinrichtung umgeben.The setting device is expediently arranged on a part that can be moved in the drilling direction relative to the bracing device. A particularly favorable embodiment consists in that a foot part having a bearing for the drilling tool and / or the drive shaft and a base body carrying the adjusting device are rigidly connected as a head part and the bracing device is arranged between the head part and the foot part. There are various possibilities for guiding the part of the device that moves together with the drilling tool in the drilling direction, but cannot rotate. It is particularly expedient to guide one or more bodies connecting the foot part to the head part on the guide part of the bracing device . Such connecting bodies can in particular be arranged so that they surround the guide part of the bracing device.

Besonders vorteilhaft sind die den Fußteil mit dem Kopfteil verbindenden Körper als Belastungsgewichte ausgebildet.The bodies connecting the foot part to the head part are particularly advantageous as loading weights educated.

Die Verspanneinrichtung ist zweckmäßig an parallel zum Bohrgestänge verlaufenden Organen aufgehängt. Diese können relativ starr sein, z. B. in Form vcn Stangen oder dergleichen. Vorzugsweise sind die Aufhängeorgane aber flexibel und über Tage von einer Trommel abwickelbar.The bracing device is expediently suspended on organs running parallel to the drill rod. These can be relatively rigid, e.g. B. in the form of rods or the like. Preferably they are Suspension elements, however, are flexible and can be unwound from a drum for days.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, ir der nachstehenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigtFurther features of the invention emerge from the claims ir the description below an embodiment explained. It shows

Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung, teils im Schnitt in einer Einstellposition,Fig. 1 shows an embodiment of the device, partly in section in an adjustment position,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Bereitschaft zum Bohren,FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in readiness for drilling,

F i g. 3 ■] . Vorricr ;ung in einer Position wäh'-'n·': des Bohrens,F i g. 3 ■] . Adjustment in one position select '-' n ': of drilling,

F i g. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach der LinieF i g. 4 shows a section essentially along the line

rV-IVin Fig. 2.rV-IV in Fig. 2.

Fig. 5 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie V-V in F ig. 1 undFig. 5 is a section essentially along the line V-V in Fig. 1 and

Fig. 6 ein Prinzipschema für die Steuerung der Einstelleinrichtung.6 shows a basic diagram for the control of the setting device.

In den F i g. 1 bis 3 ist mit der Ziff. 1 ein Bohrwerkzeug in Form eines Bohrkopfes bezeichnender in bekannter Weise mit lediglich schematisch angedeuteten Rollenmeißeln. Schneidrollen 2 od. dgl. versehen ist. Das Bohrwerkzeug 1 ist mit einer Antriebswelle 3 verbunden, die an ein in bekannter Weise von einer über Tage befindlichen üblichen Einrichtung aus drehend antreibbares Bohrgestänge 4 angeschlossen ist. Es kann sich um ein Schraubgestänge oder z. B. auch um ein Flanschgestänge handeln. Letzteres ist in der Zeichnung strichpunktiert bei der Ziff. 4a angedeutet. Besonders vorteilhaft sind sowohl das Bohrgestänge 4 als auch die Antriebswelle 3 hohl, so daß ein Bohrverfahren mit Spülung angewendet werden kann, insbesondere mit ruhen, der die der Einfachheit halber nur schematisch mit einem Axiallager angedeutete Hauptlagerung 15 für den Bohrkopf 1 enthält. Ein dahinter befindliches Radiallager 15a ist dem benachbarten Bereich der Antriebswelle 3 oder einem Ansatz des Bohrkopfes zugeordnet. Vorteilhaft ist die gesamte Bohrkopflagerung mit ihrer Schmiermittelversorgung in an sich bekannter Weise druckkompensiert ausgebildet. Die in Umfangsrichtung belassenen Zwischenräume zwischenIn the F i g. 1 to 3 with the number 1 is a drilling tool in the form of a drill head in a known manner with roller bits only indicated schematically. Cutting rollers 2 or the like. Is provided. The drilling tool 1 is provided with a drive shaft 3 connected to a known manner from a conventional device located above the ground rotating drivable drill rod 4 is connected. It can be a screw rod or z. B. also to a Act flange linkage. The latter is indicated in the drawing by dash-dotted lines at point 4a. Particularly Both the drill rod 4 and the drive shaft 3 are advantageously hollow, so that a drilling process with Flushing can be applied, especially with rest, which for the sake of simplicity is only shown schematically with an axial bearing indicated main bearing 15 for the drill head 1 contains. One behind it Radial bearing 15a is the adjacent area of the drive shaft 3 or a shoulder of the drill head assigned. The entire drill head bearing with its lubricant supply is advantageous in and of itself known way pressure-compensated. The gaps left in the circumferential direction between

ίο den einzelnen Belastungsgewichten 13 bieten den erforderlichen Raum für die Zylinder 8 der Verspanneinrichtung 6, wie besonders F i g. 4 erkennen läßt.ίο the individual load weights 13 offer the required space for the cylinder 8 of the bracing device 6, as in particular F i g. 4 shows.

Die Belastungsgewichte 13 sind so ausgebildet und montiert, daß sie mit dem Führungsteil 7 der Verspanneinrichtung zusammenwirken, derart, daß im verspannten Betriebszustand eine einwandfreie Richtungsführung für den Bohrkopf 1 gegeben ist. Vorteilhaft sind dabei Führungsleisten 16 aus geeignetem Material vorhanden, die entweder an demThe load weights 13 are designed and mounted so that they are with the guide part 7 of the Bracing device cooperate in such a way that in the braced operating state a perfect directional guidance for the drill head 1 is given. Guide strips 16 made of a suitable material are advantageous Material available that is either attached to the

~. Trairlnrnpr 7 nHpr an rlpn dpwirhtpn 1.1 hefestiet sind~. Trairlnrnpr 7 nHpr an rlpn dpwirhtpn 1.1 are yeast fixed

ein Saugstutzen oder Einlaß gezeigt, durch den von der Stirnseite des Bohrkopfes 1 her mit Bohrgut beladene Spülung in die hohle Antriebswelle 3 und das Bohrgestänge 4 gelangen kann und darin aufwärts gefördert wird, insbesondere nach dem Prinzip des Lufthebeverfahrens. Die dann in üblicher Weise vorhandenen Wege für die Heranführung der Luft und ihre Einleitung in das Gestänge sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.a suction nozzle or inlet shown through the loaded from the end face of the drill head 1 with cuttings Flush can get into the hollow drive shaft 3 and the drill rod 4 and upwards therein is promoted, in particular according to the principle of the air lift process. Then in the usual way Existing paths for the introduction of the air and its introduction into the linkage are simplicity not shown for the sake of

Im Bereich hinter dem Bohrkopf t ist eine insgesamt mit der Ziff. 6 bezeichnete Verspanneinrichtung angeordnet. Diese weist als Führungsteil einen hülsenartigen Tragkörper 7 auf. an dem in zwei verschiedenen Ebenen E\ und £2 jeweils vier regelmäßig über den Umfang verteilte, radial gerichtete Druckmittel-Zylinder 8 befestigt sind. Die darin ausschiebbaren und zurückziehbaren Kolben 9 tragen an ihren Enden Spannstücke 10 in Form von Platten. Schilden od. dgl.. die an die Wandung VVdes von Bohrkopf 1 hergestellten Bohrloches B anpreßbar sind und dann den TragkörperIn the area behind the drill head t there is a bracing device designated as a whole by number 6. This has a sleeve-like support body 7 as a guide part. to which four radially directed pressure fluid cylinders 8, regularly distributed over the circumference, are attached in two different planes E \ and £ 2. The pistons 9, which can be extended and retracted therein, have clamping pieces 10 in the form of plates at their ends. Shields or the like, which can be pressed against the wall VV of the drill hole B produced by the drill head 1, and then the support body

7 fest in der verspannten Lage halten. Alle Zylinder 8 können gleichzeitig mit Druckmittel, namentlich Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagt werden, so daß sich die Spannstücke 10 sowohl gemeinsam ausfahren und an die Bohrlochwandung anpressen als auch gemeinsam einfahren lassen. Die hydraulische Schaltung kann dabei in einer dem Fachmann vertrauten Weise ausgeführt sein, wobei sich jedem Zylinder auch ein hydraulischer Sperrblock zuordnen läßt.Hold 7 firmly in the tensioned position. All cylinders 8 can be pressurized at the same time, namely hydraulic fluid, be applied so that the clamping pieces 10 both extend together and to the Press the wall of the borehole and let it run in together. The hydraulic circuit can thereby be carried out in a manner familiar to those skilled in the art, each cylinder also having a hydraulic Allocate lock block.

Bei der gezeigten Ausführung ist die Verspanneinrichtung 6 an parallel zum Bohrgestänge 4 verlaufenden Organen 11 at.'gehängt. deren untere Enden z.B. an zwei der oberen Zylinder 8 oder Halterungen für diese lösbar befestigt sind. Es handelt sich dabei vorzugsweise um flexible Aufhängeorgane, die je nach dem Bohrfortschritt die Abwärtsbewegungen mitmachen und z. B. von einer über Tage befindlichen Trommel abgewickelt werden können. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Aufhängeorgane 11 wenigstens teilweise mit Versorgungs- und/oder Steuerleitungen für die ZylinderIn the embodiment shown, the bracing device 6 is on parallel to the drill rod 4 Organs 11 at. their lower ends e.g. two of the upper cylinders 8 or brackets for these are releasably attached. It is preferably flexible suspension elements that depend on the drilling progress join in the downward movements and z. B. handled by a drum located above days can be. According to an advantageous embodiment, the suspension elements 11 are at least partially with Supply and / or control lines for the cylinders

8 bzw. auch fur weitere, noch zu erläuternde Aggregate versehen oder durch solche gebildet. An den Aufhängeorganer 11 können Abstandhalter 12 fest oder verschiebbar angebracht sein, wie F i g. 1 erkennen läßt.8 or also for other units to be explained provided or formed by such. On the suspension element 11, spacers 12 can be fixed or be slidably mounted, as shown in FIG. 1 shows.

Der den Führungsteil der Verspanneinrichtung 6 bildende Tragkörper 7 ist bei der dargestellten besonders günstigen Ausführungsform von vier Beiastungsgewichten 13 umgeben, die auf einem Fußteil 14 und auf Flächen an dem betreffenden Gegenteil gleiten. Wie aus F i g. 4 erkennbar ist, können solche Führungsleisten 16 an den vier nicht von den Zylindern 8 eingenommenen Flächen des bei dieser Ausführung zweckmäßig außen achtseitigen Tragkörpers 7 sitzen. Sie können sich über die ganze Länge desselben erstrecken oder z. B. auch nur am oberen und am untei en Ende vorgesehen sein. Letzteres ist in F i g. 1 bis 3 an l".w zugleich auch die Zylinder 8 aufweisenden Seiten des Tragkörpers 7 veranschaulicht. Sofern dies nur an den in F i g. 4 gezeigten Seiten der Fall ist, ist die Darstellung in den F i g. 1 bis 3 an den betreffenden Stellen um 45° versetzt aufzufassen. Im Inneren weist der Tragkörper 7 einen genügend großen zylindrischen Durchlaß 7a für die Antriebswelle 3 auf.In the particularly advantageous embodiment shown, the support body 7 forming the guide part of the bracing device 6 is surrounded by four loading weights 13 which slide on a foot part 14 and on surfaces on the relevant opposite. As shown in FIG. 4 can be seen, such guide strips 16 can be seated on the four surfaces of the eight-sided support body 7 on the outside in this embodiment, which are not occupied by the cylinders 8. You can extend the same over the entire length or z. B. only be provided at the top and at the untei en end. The latter is shown in FIG. 1 to 3 at 1 ″ .w at the same time also illustrates the sides of the support body 7 having cylinders 8. If this is only the case on the sides shown in FIG. 4, the illustration in FIGS. 1 to 3 is on the relevant points offset by 45.degree .. In the interior, the support body 7 has a sufficiently large cylindrical passage 7a for the drive shaft 3.

Oberhalb der Verspannvorrichtung 6 ist eine insgesamt mit der Ziff. 17 bezeichnete Einstelleinrichtung angeordnet. Diese weist einen Grundkörper 18 auf. der eine Lagerung 19 für die Antriebswelle 3 enthält und vier radial gerichtete Druckmittel-Zylinder 20 trägt. Die darin auswärts und einwärts verschiebbaren doppelwirkenden Kolben 21 tragen an ihren Enden zur Anlage an der Bohrlochwandung W bestimmte Abstützorgane 22 in Form von Schilden od. dgl. Die Steuerung der Druckmittelzu- und abfuhr ist bei den Zylindern 20 so ausgebildet, daß jeder Kolben 21 für sich, also unabhängig von den anderen, um beliebige Beträge in Auswärtsrichtung bewegt werden kann. Die Einwärtsbewegung der Kolben 21 läßt sich gemeinsam vorsehenAbove the bracing device 6 is an adjusting device designated as a whole by the number 17 arranged. This has a base body 18. which contains a bearing 19 for the drive shaft 3 and four radially directed pressure medium cylinders 20 carries. The double-acting ones that can be moved outwards and inwards At their ends, pistons 21 carry certain supporting elements 22 for contact with the borehole wall W in the form of shields or the like. The control of the pressure medium supply and discharge is the same for the cylinders 20 designed that each piston 21 for itself, that is, independently of the others, by any amount in Outward direction can be moved. The inward movement of the pistons 21 can be provided jointly

so oder aber ebenfalls getrennt. Das Schema in F i g. 6 mit einzelnen Leitungen 23 für jeden radial innenliegenden Zylinderraum und einer Sammelleitung 24 .ur die außenliegenden Zylinderräume soll lediglich das Prinzip veranschaulichen. Dem Fachmann stehen die erforderlichen Bauelemente wie Ventile usw. zur Verfugung, um das Druckmittelsystem im einzelnen so auszubilden, daß die gewünschte Funktion erreicht wird. Die Versorgung erfolgt über Leitungen, die parallel zum Bohrgestänge verlaufen können und insbesondere in den Aufhängeorganen 11 angeordnet oder durch diese gebildet sind.one way or another separately. The scheme in FIG. 6 with individual lines 23 for each radially inner Cylinder space and a collecting line 24. Only the outer cylinder spaces should be the principle illustrate. The skilled person has the necessary components such as valves, etc. available to to train the pressure medium system in detail so that the desired function is achieved. The supply takes place via lines that can run parallel to the drill pipe and, in particular, in the suspension elements 11 are arranged or formed by this.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Einstelleinrichtung 17 als separates Aggregat auszubilden. Dieses kann auch gesondert aufgehängt sein. Voraussetzung ist nur eine geeignete Halterung mit Einwirkungsmöglichkeit auf das Bohrgestänge oder dessen Fortsetzung. Zweckmäßig ist die Einstelleinrichtung an einem relativ zu der Verspanneinrichtung 6 bewegbaren Teil angeordnet. Bei der gezeigten besonders vorteilhaftenIt is within the scope of the invention, the adjustment device 17 to be designed as a separate unit. This can also be hung up separately. The only requirement is a suitable holder with the possibility of influencing the drill pipe or its continuation. The adjusting device is expediently arranged on a part that can be moved relative to the bracing device 6. Particularly advantageous in the one shown

Ausführung sind der die Lagerung 15 enthaltende Fußteil 14 und der Grundkörper 18 der Einstelleinrichtu.j 17 als Kopfteil zu einer sich mit dem Bohrkopf 1 in Bohrrichtung bewegenden Einheit miteinander verbunden, wobei sich die Verspanneinrichtung 6 hierbei 5 zwischen dem Kopfteil 18 und dem Fußteil 14 befindet. Die Verbindung zwischen dem Kopfteil 18 und dem Fußteil 14 kann durch starre Bauteile geeigneter Art bewir', sein, die am Führungsteil 7 der Verspanneinrichtung 6 geführt sind. Bei dem dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Kopfteil 18 und dem Fußteil Ά durch die Belastungsgewichte 13 gegeben.In the embodiment, the foot part 14 containing the bearing 15 and the base body 18 of the adjusting device 17 are connected as a head part to form a unit moving with the drill head 1 in the drilling direction, the bracing device 6 being located between the head part 18 and the foot part 14 . The connection between the head part 18 and the foot part 14 can be effected by means of rigid components of a suitable type, which are guided on the guide part 7 of the bracing device 6. In the advantageous embodiment shown, the connection between the head part 18 and the foot part Ά is provided by the loading weights 13.

Die Vorrichtung ist mit einer strichpunktiert eingezeichneten Meßeinrichtung 25 ausgestattet, die es ermöglicht, über Tage festzustellen, ob bzw. in welcher Richtung und um welchen Betrag die Bohrung bzw. deren jeweils hergestellter Abschnitt von der Vertikalen abweicht. Solche Meßeinrichtungen stehen dem Fachmann vnr VprfiicTiinu F«: Wann «ir h 7 R um pin Pendel in ......... __. . ....._σ_.._σ. — __The device is equipped with a dash-dotted measuring device 25, which makes it possible to determine above days whether or in which direction and by what amount the bore or its respectively produced section deviates from the vertical. Such measuring devices are available to the expert from VpriicTiinu F ": When" ir h 7 R to pin pendulum in ......... __. . ..... _σ _ .. _σ . - __

(Lot in zwei Ebenen) und einen Kompaß und eine Fernsehkamera bzw. ein Signalübertragungsgerät oder um eine ähnliche Einrichtung handeln, wobei die Versorgungs- und Meßwert- oder Signalleitungen durch die Aufhängeorgane 11 der Verspanneinrichtnng geführt sein können, was in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist. Die Meßeinrichtung 25 befindet sich bei der wiedergesehenen Ausführung der Vorrichtung auf dem Grundkörper 18 der Einstelleinrichtung 17. Sie läßt sich aber auch an anderer Stelle vorsehen.(Plumb line in two planes) and a compass and a television camera or signal transmission device or be a similar device, with the supply and measurement or signal lines through the suspension elements 11 of the bracing device can be performed, which is not shown in the drawing is particularly shown. The measuring device 25 is located in the again seen embodiment of Device on the base body 18 of the adjusting device 17. It can also be used elsewhere provide.

In 'en Fig. 1 bis 3 ist das Bohrloch B als vertikal eingezeichnet. Liegt nach dem Abbohren eines Abschnitts eine Abweichung von der Vertikalen vor, wie in F i g. 1 durch strichpunktierte Linien A angedeutet ist, so wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einsatz einer Vorrichtung der erläuterten Art wie folgt vorgegangen.In 'en Fig. 1 to 3, the borehole B is shown as vertical. If there is a deviation from the vertical after drilling a section, as in FIG. 1 is indicated by dash-dotted lines A , the procedure according to the invention when using a device of the type explained is as follows.

Der Bohrkopf 1 wird mittels des Bohrgestänges 4 geringfügig aufwärts bewegt, so daß er von der Sohle S des Bohrloches abgehoben ist. Sowohl die Abstützo.gane 22 der Einstelleinrichtung 17 als auch die Spannstücke 10 der Verspanneinrichtung 6 sind bzw. werden eingefahren. Der Bohrkopf 1 kann sich deshalb unter dem Einfluß der Schwerkraft an eine Seite des nicht vertikalen Bohrloches anlegen (z. B. in Fig. 1 an der rechten strichpunktierten Lime A). Mittels der Meßeinrichtung 25 läßt sich die Abweichung von der Vertikalen nach Größe und Richtung über Tage feststellen, z.B. Winkel a in Fig. 1. Nun wird die Vorrichtung mittels der Einstelleinrichtung 17 durch gesteuertes Ausschieben eines oder mehrerer der Kolben 21 mit den Abstützorganen 22 so positioniert, daß sich die gewünschte Richtung für den nächsten vom Bohrkopf abzubohrenden Abschnitt ergibt. Dies geschieht unter Berücksichtigung der von der Meßeinrichtung 25 gelieferten Angaben. Beim Betätigen der Einstellvorrichtung 17 findet also eine Verschwenkung der Vorrichtung um eine Stelle statt, die auf der Höhe des Bohrkopfes liegt und normalerweise die Anlagestelle des Bohrkopfes an der Bohrlochwandung ist. Die neue Richtung kann sowohl exakt vertikal sein oder aber auch einen Winkel gegenüber der Vertikalen haben, namentlich in Gegenneigung zu der vorausgegangenen Neigung (vgl. den in F i g. I zur anderen Seite hin eingezeichneten Winkelausschlag), und z. B. beim nächsten Abschnitt dann wieder genau vertikal sein, um dadurch eine gewünschte Zielachse zu erreichen. Das Ausrichten oder Einstellen kann wegen der Steuerbarkeit jedes einzelnen Zylinders 20 der Einrichtung 17 sehr genau geschehen.The drill head 1 is moved slightly upwards by means of the drill rod 4 so that it is lifted from the bottom S of the borehole. Both the Abstützo.gane 22 of the adjusting device 17 and the clamping pieces 10 of the clamping device 6 are or will be retracted. The drill head 1 can therefore rest against one side of the non-vertical borehole under the influence of gravity (e.g. on the right-hand dash-dotted lime A in FIG. 1). By means of the measuring device 25, the deviation from the vertical in terms of size and direction can be determined above ground, for example angle a in FIG that results in the desired direction for the next section to be drilled off by the drill head. This is done taking into account the information supplied by the measuring device 25. When the setting device 17 is actuated, the device is pivoted about a point which is at the level of the drill head and which is normally the contact point of the drill head on the borehole wall. The new direction can be exactly vertical or also have an angle with respect to the vertical, namely at an inclination opposite to the previous inclination (cf. the angular deflection drawn in FIG. B. then be exactly vertical again in the next section in order to achieve a desired target axis. The alignment or adjustment can be done very precisely because of the controllability of each individual cylinder 20 of the device 17.

Ist die F.instellposition erreicht, werden alle Zylinder 8 der Verspanneinrichtung 6 beaufschlagt, wodurch deren Kolben 9 ausgeschoben und die Spannstücke 10 an die Bohrlochwandung W angepreßt werden. Hierauf können die Kolben 21 der Einstelleinrichtung 17 gemeinsam eingefahren und damit die Abstützorgane 22 von der Bohrlochwandung gelöst werden. Dieser Zustand als Ausgangsposition für das Bohren des nächsten Abschnitts ist in F i g. 2 dargestellt. F i g. 3 zeigt die Vorrichtung während dieses folgenden Bohrhubes, bei dem der Bohrkopf 1 dadurch geführt ist, daß die mit dem die Lagerung enthaltenden Fußteil 14 verbundenen Gewichte 13 mit den entsprechenden Innenflächen auf den Führungsleisten 16 des Führungsteiles 7 der Verspanneinrichtung gleitend geführt sind. Bei der Ziff. Γ ist in F i g. 3 strichpunktiert die Ausgangsposition des Bohrkopfes für den Bohrabschnitt angedeutet, während mit H der inzwischen abgebohrte Teil des Hubes bezeichnet ist. Am Ende des gesamten Bohrhubes werden die Kolben 9 mit den Spannstücken 10 eingefahren. Die Verspanneinrichtung 6 wird nun bei auf der Bohrlochsohle S aufsitzendem Bohrkopf durch Nachlassen der Aufhängeorgane 11 in die andere Endsiellung abgesenkt, wobei der Führungsteil 7 in den Gewichten 13 abwärts gleitet. Wenn kein neues Ausrichten erforderlich ist, kann sogleich ein neues Verspannen stattfinden und der nächste Abschnitt gebohrt werden. Soll eine Richtungskorrektur erfolgen, wird der Bohrkopf 1 mittels des Bohrgestänges 4 von der Sohle 5 abgehoben, so daß sich wiederum der Zustand nach F i g. 1 ergibt. Die Vorgänge laufen dann in der bereits erläuterten Weise ab.When the adjustment position is reached, all cylinders 8 of the clamping device 6 are acted upon, whereby their pistons 9 are pushed out and the clamping pieces 10 are pressed against the borehole wall W. The pistons 21 of the adjustment device 17 can then be retracted together and the support members 22 can thus be detached from the borehole wall. This state as the starting position for drilling the next section is shown in FIG. 2 shown. F i g. 3 shows the device during this subsequent drilling stroke, in which the drill head 1 is guided in that the weights 13 connected to the base part 14 containing the bearing are slidably guided with the corresponding inner surfaces on the guide strips 16 of the guide part 7 of the bracing device. In fig. Γ is in Fig. 3 the starting position of the drill head for the drilling section is indicated by dash-dotted lines, while the part of the stroke that has meanwhile been drilled off is denoted by H. At the end of the entire drilling stroke, the pistons 9 with the clamping pieces 10 are retracted. With the drill head resting on the bottom of the borehole S, the bracing device 6 is now lowered into the other end joint by slackening the suspension elements 11, the guide part 7 sliding downwards in the weights 13. If no realignment is required, a new clamping can take place immediately and the next section can be drilled. If a direction correction is to be made, the drill head 1 is lifted off the base 5 by means of the drill rod 4, so that the state according to FIG. 1 results. The processes then proceed in the manner already explained.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. Method for drilling essentially vertical directional bores, in particular Large hole bores, shafts or the like, whereby for a rotatable by means of a drill rod Drilling tool each time a drilling section is bored, the drilling direction using a device which can be fixed in relation to the borehole wall is specified, characterized in that that the drilling tool is brought in a stationary state in a hanging position on the drill rod, that then first one Guide direction for the drilling process is set according to a measured value and that then an operational fixation of the guide direction while maintaining this setting is made.

2. Device for drilling essentially vertical directional bores, in particular large bores, shafts or the like, with a drilling tool rotatable by means of a drill rod and an extendable and retractable clamping piece which can be pressed onto the wall of the drilled hole and has clamping pieces in the area adjoining the drilling tool backwards the device arranged bracing device with a guide part for a part movable relative to it together with the drilling tool in the drilling direction, in particular for carrying out the method according to claim 1, characterized in that only one drilling tool (1) and in addition to the bracing device (6), an adjusting device (17) that is separate from this and can be operated independently and has several inward and outwardly displaceable and individually controllable during radial adjustment, for contact with the B ear hole wall (W) bringable support members (22) are provided.

3. Apparatus according to claim 2, characterized by between the adjusting device (17) and the Drilling tool (1) arranged loading weights (13) for the latter.

4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the adjusting device

(17) arranged on a part (18, 13) which can be moved in the drilling direction relative to the bracing device (6) is.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that a bearing (15) for the drilling tool (1) and / or its drive shaft (3) having foot part (14) and a die Adjusting device (17) carrying head part (18) are rigidly connected to one another and the bracing device (6) is arranged between the head part (18) and the foot part (14).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that one or more of the foot part (14) with the body (13) connecting the head part (18) is guided on the guide part (7) of the bracing device (6) are.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the foot part (14) with the head part

(18) connecting body (13) are arranged surrounding the guide part (7).

8. Device according to one of claims 5 to 7,

characterized in that the foot part (14) with the body (13) connecting the head part (18) are designed as loading weights.

9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the adjusting device (17) supporting part (18) a bearing (19) for a drill string part, a drive shaft (3) for the Has drilling tool (1) or the like

10. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the savings device (6) is suspended from organs (11) running parallel to the drill pipe (4)

11. The device according to claim 10, characterized in that on the suspension members (11) Spacers (12) or the like. Are provided.

12. Device according to one of claims 10 and 11, characterized in that the suspension members (11) at least partially with supply and / or control lines are provided or formed by such.