ES2288683T3 - Dispositivo para consolidar rocas y para consolidar rocas de modo automatizado y consolidacion de rocas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para consolidar rocas que tiene un dispositivo adaptador (10) para conexión de una máquina de perforación (3) a un perno autoperforante (7) de roca, incluyendo dicho dispositivo adaptador un elemento adaptador (14) que está rodeado, con efecto de sellado, por un manguito de giro (13) que está dispuesto para conexión de un canal axial a través del dispositivo adaptador (20), que, en funcionamiento, coopera con un canal de descarga axial en el perno de roca, a una o varias fuentes externas, para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9) para cubrir con lechada pernos, en el que el elemento adaptador (14) en un extremo distal (11) incluye una rosca para conexión a una rosca correspondiente en el perno (7) de roca, por lo que el elemento adaptador (14) en un extremo proximal (12) incluye una porción integral de conexión para conectarlo a la máquina de perforación (3), caracterizado porque: - el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, está constituido por un único elemento integral de una pieza.

Description

Dispositivo para consolidar rocas y para consolidar rocas de modo automatizado y consolidación de rocas.

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo para consolidar rocas, según el preámbulo de la reivindicación 1, y a un dispositivo para consolidar rocas de modo automatizado, según el preámbulo de la reivindicación 4. La invención se refiere también a un método para consolidar rocas.

Descripción de antecedentes de la técnica

El uso de pernos autoperforantes de roca proporciona un procedimiento razonable, ya que el agujero de sondeo, en el que se pretende insertar el perno de roca, se forma con el propio perno de roca como herramienta de perforación. Después de la etapa de perforación, un medio para cubrir con lechada pernos, tal como cemento, se inyecta en el agujero de sondeo para cubrir con lechada el perno de roca, a fin de reforzar las rocas, etc.

Durante la etapa de sondeo, el área de perforación se limpia por descarga con aire comprimido o con un fluido de limpieza por descarga que se descarga alternativamente durante la etapa de perforación, como un cemento de flujo débil, que sirve también para el objetivo de cubrir con lechada.

Dicha limpieza por descarga puede ser continua y da como resultado una mayor penetración del cemento en la roca que rodea el agujero de sondeo y, por consiguiente, un mejor anclaje del perno.

Un aparato conocido previamente para consolidar rocas incluye un dispositivo de giro que está atornillado sobre el adaptador del cuello de la máquina de perforación. El otro extremo del dispositivo de giro proporciona una rosca para recibir un extremo roscado de un perno autoperforante de roca.

Este dispositivo conocido previamente se usa para consolidar rocas con control manual y requiere la supervisión de un operario cuando se suelta del dispositivo de giro el perno de roca taladrado en ella.

El documento DE 196 07 988 describe un método y un dispositivo para consolidar rocas, correspondientes a los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 6.

Objetivo y propiedades más importantes de la invención

Un objetivo de esta invención es proporcionar una mejora del dispositivo según los antecedentes de la técnica y, en particular, proporcionar un dispositivo que permita la consolidación de rocas enteramente automatizada, incluyendo la conexión de un perno autoperforante de roca.

Estos objetivos se obtienen gracias a las propiedades de la reivindicación 1.

Por esta memoria, se consigue que el desprendimiento del elemento adaptador se produzca de manera definida entre ese elemento y el emplazamiento de la consolidación de rocas o la varilla de extensión. Ésta es una ventaja considerable, ya que, por la misma, el procedimiento de desprendimiento se simplifica esencialmente comparado con los antecedentes de la técnica y ya que se permite su uso con la consolidación de rocas automatizada.

Un dispositivo correspondiente para consolidar rocas de modo automatizado está definido en la reivindicación 4, con la que se consiguen las ventajas correspondientes.

Además, el método según la reivindicación 5 proporciona las ventajas correspondientes.

Las propiedades y ventajas adicionales resultarán evidentes a partir de lo que sigue.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe ahora para los antecedentes de una realización y con referencia a los dibujos anexos, en los que:

la figura 1 muestra diagramáticamente un dispositivo para consolidar rocas de modo automatizado, que incluye un equipo de perforación, y

la figura 2 muestra, con mayor detalle, un dispositivo para consolidar rocas según la invención.

Descripción de una realización

Un dispositivo 1 para consolidar rocas de modo automatizado con pernos autoperforantes de roca incluye una plataforma de perforación 2, que tiene medios para soportar una máquina de perforación 3 usual, que es desplazable recíprocamente sobre una guía 4 longitudinal. Un mecanismo de almacenamiento para pernos de roca y/o varillas de conexión para los mismos se indica con el número de referencia 5.

Se han previsto soportes de perforación 6, a lo largo de una de guía 4, para soportar un perno autoperforante 7 de roca con posibles varillas de conexión unidas por rosca en el proceso de perforación.

El mecanismo de almacenamiento y los soportes de perforación funcionan, en general, como los que están dispuestos en los dispositivos usuales para perforación automatizada y, por lo tanto, no se describen con más detalle en esta memoria.

Una fuente para un medio de limpieza por descarga 8 está sobre las canalizaciones y un dispositivo adaptador 10 está dispuesto para comunicar con el perno autoperforante 7 de roca, a fin de limpiar por descarga durante la perforación de un agujero de sondeo para el perno de roca en una posición determinada hacia adentro de la estructura de roca a reforzar.

Una fuente con un medio 9 para cubrir con lechada pernos que inyecta cemento o un medio correspondiente para cubrir con lechada está dispuesta también para comunicarse con el perno 7 de roca sobre el dispositivo adaptador 10. Esto se puede conseguir alimentando continuamente con este medio durante el proceso de perforación, como medio de limpieza por descarga/medio de inyección, o después de terminar el proceso de perforación, como medio usual para cubrir con lechada.

El dispositivo 10 para consolidación de rocas se muestra con más detalle en la figura 2 como un dispositivo adaptador 10, por lo que es evidente que el dispositivo incluye un elemento adaptador 14 longitudinal que tiene un extremo distal 11, para conexión a un perno autoperforante de roca y un extremo proximal 12, que comprende una porción integral de conexión del elemento adaptador 14 para cooperación con una máquina 3 usual de perforación de rocas.

Según la invención, se pretende por esta memoria que el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, esté constituido por un único elemento integral, fabricado de una pieza. Esto da como resultado que este elemento soporte las cargas que la onda de choque causa en la perforación por percusión. Por esta memoria, se da a conocer una posibilidad real de automatizar el proceso de empernado.

Un manguito de giro 13 está dispuesto rodeando una porción del elemento adaptador 14, fijado de manera rotatoria y sujetado a la máquina de perforación 3 sobre un brazo 17 que impide la rotación. Por un lado, este elemento está sujetado a la máquina de perforación 3 y, por otro lado, proporciona medios en forma de una porción extrema anular para cooperación con una boquilla de conexión 16 que se extiende radialmente desde el manguito de giro 13. El manguito de giro está dispuesto por ello de modo no rotatorio con respecto a la máquina de perforación.

La boquilla de conexión 16 está destinada a ser conectada a cualquiera de las fuentes 8 o 9 en la figura 1 para descargar e inyectar un medio para cubrir con lechada, respectivamente. Como alternativa, se podrían disponer, por supuesto, dos boquillas de conexión, cada una para comunicación con cada fuente.

El manguito de giro 13 proporciona sellados 15 en cada lado de un espacio anular 18, que rodea una porción del elemento adaptador 14, en el que desemboca un canal radial 19 (puede ser más de uno). El canal 19 conecta el espacio 18 con un canal axial 20 que desemboca en el interior de una porción rebajada, para un perno autoperforante de roca, en el extremo distal del elemento adaptador 14. De este modo, los medios desde las fuentes 8 y 9 en la figura 1 se transmitirán hasta un perno de roca que se inserta en la porción rebajada.

Un método para consolidar rocas según la invención se desarrolla como sigue:

Etapa 1

En una porción rebajada de un dispositivo adaptador que se inserta en una máquina de perforación, hay conectado un perno autoperforante de roca que se ha de introducir y anclar.

Etapa 2

La etapa de perforación se produce de modo usual con la diferencia de que la limpieza por descarga del área de una barrena de perforación del perno autoperforante de roca no se descarga sobre la propia máquina de perforación, sino sobre el dispositivo adaptador, que está conectado a una fuente del medio de limpieza por descarga o a un cemento de flujo débil que limpia por descarga y cubre con lechada simultáneamente.

Etapa 3

Después de haberlo introducido, se hace que el perno autoperforante de roca atraviese un soporte de perforación delantero sobre la guía de la máquina de perforación y se invierte la dirección rotatoria de la máquina de perforación 3 para aflojar el acoplamiento roscado entre la rosca hembra en el extremo distal del elemento adaptador y el perno de roca. El perno de roca está ahora libre para ser utilizado como refuerzo de roca o para ser unido con una varilla de conexión, y ser introducido más por taladrado.

Etapa 4

La máquina de perforación 3 invierte la marcha a fin de estar alternativamente en una posición para cooperar con una varilla de conexión, si esto fuera necesario para inserción de un perno de roca suficientemente largo, por lo que, después de haber sido insertado, se inyecta cemento de la manera indicada anteriormente. Esta etapa de inyección es también aplicable en el caso de que el perno de roca estuviera listo para usar justo después de la etapa 2 y de que no se hubiera usado cemento (o similar) para limpiar por descarga.

Las ventajas conseguidas gracias a la invención se podrían resumir como sigue:

no se tiene que manipular ningún acoplamiento suelto, ya que el perno de roca estará siempre desprendido del elemento adaptador debido a la presencia de sólo una unión roscada.

Se puede realizar una inyección continua de cemento durante la perforación.

El perno se instala en una única operación, ya que la inyección del cemento no requiere la conexión de una bomba independiente del perno.

La instalación completamente mecanizada/auto-
matizada de pernos autoperforantes se puede realizar según la invención y con la ayuda de un mecanismo de almacenamiento de pernos.

Claims (6)

1. Dispositivo para consolidar rocas que tiene un dispositivo adaptador (10) para conexión de una máquina de perforación (3) a un perno autoperforante (7) de roca, incluyendo dicho dispositivo adaptador un elemento adaptador (14) que está rodeado, con efecto de sellado, por un manguito de giro (13) que está dispuesto para conexión de un canal axial a través del dispositivo adaptador (20), que, en funcionamiento, coopera con un canal de descarga axial en el perno de roca, a una o varias fuentes externas, para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9) para cubrir con lechada pernos, en el que el elemento adaptador (14) en un extremo distal (11) incluye una rosca para conexión a una rosca correspondiente en el perno (7) de roca, por lo que el elemento adaptador (14) en un extremo proximal (12) incluye una porción integral de conexión para conectarlo a la máquina de perforación (3), caracterizado porque:

- el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, está constituido por un único elemento integral de una pieza.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la rosca en el elemento adaptador es una rosca hembra y porque la rosca en el perno de roca es una rosca macho.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el manguito de giro (13) tiene una boquilla de conexión (16) que se extiende de modo esencialmente radial, para un medio de limpieza por descarga y un medio para cubrir con lechada pernos, que está dispuesta para cooperación con un brazo (17) que impide la rotación, que está dispuesto para ser sujetado a la máquina de perforación.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 o 3, que está dispuesto para utilizarse en la consolidación de rocas automatizada, caracterizado porque el elemento adaptador tiene una longitud que excede una distancia entre la máquina de perforación (3) en su posición más avanzada y un soporte de perforación delantero (6) para un perno de roca (7) que se ha de introducir.

5. Dispositivo (1) para consolidar rocas de modo automatizado con pernos autoperforantes de roca y que incluye una máquina de perforación (3) que se mueve alternativamente sobre una guía (4), un mecanismo (5) de almacenamiento de pernos de roca para unos pernos autoperforantes (7) de roca, una o varias fuentes externas para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9) para cubrir con lechada pernos, un soporte de sondeo para un perno de roca que está en una posición para ser introducido, y que incluye un dispositivo (7) para consolidar rocas según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

6. Método para consolidar rocas con pernos autoperforantes de roca, en el que una máquina de perforación (3) acciona un perno de roca durante la limpieza por descarga, con un medio de limpieza por descarga, y la inyección simultáneas de un medio para cubrir con lechada pernos, respectivamente, sobre un dispositivo adaptador (10), que incluye un elemento adaptador (14) que está rodeado con efecto de sellado por un manguito de giro (13), en el que el dispositivo adaptador (10) está roscado al perno de roca que se ha de introducir, en el que el elemento adaptador (14) está conectado a la máquina de perforación (3) por medio de una porción integral de conexión en un extremo proximal (12), en el que el dispositivo adaptador se desprende de su acoplamiento con el perno de roca al invertir la marcha de manera rotatoria de la máquina de perforación, caracterizado porque el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, está constituido por un único elemento integral de una pieza.