JPH0220789A - ダウンホールハンマーを操縦する方法および装置 - Google Patents
ダウンホールハンマーを操縦する方法および装置Info
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- JPH0220789A JPH0220789A JP1125459A JP12545989A JPH0220789A JP H0220789 A JPH0220789 A JP H0220789A JP 1125459 A JP1125459 A JP 1125459A JP 12545989 A JP12545989 A JP 12545989A JP H0220789 A JPH0220789 A JP H0220789A
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/20—Drives for drilling, used in the borehole combined with surface drive
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/36—Percussion drill bits
- E21B10/40—Percussion drill bits with leading portion
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/58—Chisel-type inserts
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
- E21B7/064—Deflecting the direction of boreholes specially adapted drill bits therefor
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/26—Drilling without earth removal, e.g. with self-propelled burrowing devices
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- E21B7/26—Drilling without earth removal, e.g. with self-propelled burrowing devices
- E21B7/267—Drilling devices with senders, e.g. radio-transmitters for position of drilling tool
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は地中を移動される空気圧駆動式の細長いＩＩダ
ウンホールハンマーによって、より詳細にはハンマーが
地中を移動するときにハンマーを操縦する簡単で信頼性
のある方法で、地下トンネルを形成する技術に関する。
ウンホールハンマーによって、より詳細にはハンマーが
地中を移動するときにハンマーを操縦する簡単で信頼性
のある方法で、地下トンネルを形成する技術に関する。
〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕最前方
の対称掘削ビットを利用した空気圧駆動式の衝撃ダウン
ホールハンマーが当業界でよく知られている。このよう
なビット付きハンマーはＨＡＬＣＯで製造されており、
主として２４．３８４ｍ（８０フイート）〜３０４．８
ｍ（１０００フイート）またはもっと深い垂直方向の深
い穴を掘るのに使用される。このビットは掘削ストリン
グによってハンマーとともに向き変えするようになって
いる。作動中（ｂンマーを空気圧で付勢しているとき）
、ハンマーのピストンは、回転中、ビットに衝撃を与え
て一連のくぼみおよび掘削物を生じる。例えば２ＯＲＰ
Ｍで回転している間、１分あたり１６００打撃での衝撃
作用により、工具を掘削ストリングにより前方に押すと
きにこの工具を前進させる。掘削物を除去するのに、ビ
ットの側部に設けられた２組のチャンネルがしばしば使
用される。一方の組のチャンネルは空気を掘削面に差し
向けるものであり、他方の組のチャンネルにより、掘削
物を穴から排出することが、できる。
の対称掘削ビットを利用した空気圧駆動式の衝撃ダウン
ホールハンマーが当業界でよく知られている。このよう
なビット付きハンマーはＨＡＬＣＯで製造されており、
主として２４．３８４ｍ（８０フイート）〜３０４．８
ｍ（１０００フイート）またはもっと深い垂直方向の深
い穴を掘るのに使用される。このビットは掘削ストリン
グによってハンマーとともに向き変えするようになって
いる。作動中（ｂンマーを空気圧で付勢しているとき）
、ハンマーのピストンは、回転中、ビットに衝撃を与え
て一連のくぼみおよび掘削物を生じる。例えば２ＯＲＰ
Ｍで回転している間、１分あたり１６００打撃での衝撃
作用により、工具を掘削ストリングにより前方に押すと
きにこの工具を前進させる。掘削物を除去するのに、ビ
ットの側部に設けられた２組のチャンネルがしばしば使
用される。一方の組のチャンネルは空気を掘削面に差し
向けるものであり、他方の組のチャンネルにより、掘削
物を穴から排出することが、できる。
対称形掘削ビットを利用した代表的な従来のダウンホー
ルハンマーはまっすぐな経路および弯曲経路の両方に沿
って容易には操作できない。しかしながら、より最近で
は、米国特許第４．６９４．９１３号〔ガスリサーチイ
ンスチチュート （ＧＲＩ）］に操縦可能な空気圧駆動
式衝撃型ポーリング装置が述べられている。この特定の
装置は弯曲経路に沿って操縦することができるように非
対称に形成されたヘッドを利用している。より詳細には
、このＧＲＩ特許に述べられているように、ポーリング
装置を前方に押すとき、その非対称形ヘッドを回転させ
ることによってポーリング装置を直線経路に沿って移動
させることができる。他方、ポーリング装置を弯曲経路
に沿って移動させるには、非対称形ヘッドが回転してい
ない間、ポーリング装置を前方に押し進める。
ルハンマーはまっすぐな経路および弯曲経路の両方に沿
って容易には操作できない。しかしながら、より最近で
は、米国特許第４．６９４．９１３号〔ガスリサーチイ
ンスチチュート （ＧＲＩ）］に操縦可能な空気圧駆動
式衝撃型ポーリング装置が述べられている。この特定の
装置は弯曲経路に沿って操縦することができるように非
対称に形成されたヘッドを利用している。より詳細には
、このＧＲＩ特許に述べられているように、ポーリング
装置を前方に押すとき、その非対称形ヘッドを回転させ
ることによってポーリング装置を直線経路に沿って移動
させることができる。他方、ポーリング装置を弯曲経路
に沿って移動させるには、非対称形ヘッドが回転してい
ない間、ポーリング装置を前方に押し進める。
ＧＲＩ特許第４．６９４．９１３号に開示されている衝
撃型ポーリング装置はこの特許自身に指摘されているよ
うに、掘削物を生じるようにはなっておらず、またその
ようにしようとするものでもない。
撃型ポーリング装置はこの特許自身に指摘されているよ
うに、掘削物を生じるようにはなっておらず、またその
ようにしようとするものでもない。
むしろ、この装置は掘削物を形成せずに突き入れること
ができる比較的軟かい土に使用するものである。すなわ
ち、比較的硬い土や、岩石の中を移動するときに掘削物
を生じるように特定設計されたダウンホールハンマーを
利用しようとする本発明とは異なっている。本出願人は
、ダウンホールハンマーにより生じた掘削物が掘削ビッ
トと掘削すべき土との間にクツションをなしてハンマー
の掘削作用を妨げるものと思う。効果的な掘削のために
は、これらの掘削物をハンマーの面から除去しなければ
ならない。
ができる比較的軟かい土に使用するものである。すなわ
ち、比較的硬い土や、岩石の中を移動するときに掘削物
を生じるように特定設計されたダウンホールハンマーを
利用しようとする本発明とは異なっている。本出願人は
、ダウンホールハンマーにより生じた掘削物が掘削ビッ
トと掘削すべき土との間にクツションをなしてハンマー
の掘削作用を妨げるものと思う。効果的な掘削のために
は、これらの掘削物をハンマーの面から除去しなければ
ならない。
出願人は、可能でないにしても、非対称掘削ビットを有
するダウンホールハンマーをＧＲＩ（Ｊ）特許第４．６
９４．９１３号に記載の方法で操縦することが困難であ
るとわかった。より詳細には、出願人は、装置をその非
対称掘削ビットの回転を止めることによって向き変えし
ようとした場合、ハンマーはそれ自身を掘削物の中へ押
し込む傾向があって、全く移動しない。
するダウンホールハンマーをＧＲＩ（Ｊ）特許第４．６
９４．９１３号に記載の方法で操縦することが困難であ
るとわかった。より詳細には、出願人は、装置をその非
対称掘削ビットの回転を止めることによって向き変えし
ようとした場合、ハンマーはそれ自身を掘削物の中へ押
し込む傾向があって、全く移動しない。
上記の点をかんがみて、本発明の目的は掘削物が存在し
ていても、空気圧駆動式の衝撃ダウンホールハンマーを
地中に操縦し、それにより最終的には地下トンネルを形
成することができる多くの簡単な、それでも信頼性のあ
る技術を提供することである。
ていても、空気圧駆動式の衝撃ダウンホールハンマーを
地中に操縦し、それにより最終的には地下トンネルを形
成することができる多くの簡単な、それでも信頼性のあ
る技術を提供することである。
より詳細に後述するように、ここに開示する空気圧駆動
式のｉｓダウンホールハンマーはその延長軸線に対して
非対称に形成される最前方掘削ビットを有している。こ
の掘削ビットをハンマーの延長軸線を中心に回転させ、
その一方、ハンマーを空気圧で駆動（付勢）し、地中を
前方に押し、それによりハンマーを前方に移動させる。
式のｉｓダウンホールハンマーはその延長軸線に対して
非対称に形成される最前方掘削ビットを有している。こ
の掘削ビットをハンマーの延長軸線を中心に回転させ、
その一方、ハンマーを空気圧で駆動（付勢）し、地中を
前方に押し、それによりハンマーを前方に移動させる。
本発明の実施例すべてによれば、ハンマーをまっすぐな
経路に沿って移動させるために、非対称の掘削ビットを
定速度で時計方向または反時計方向に連続的に回転させ
る。一実施例によれば、ハンマーの向きを変えるには、
掘削ビットの回転を、ハンマーの向きをどのようにして
変えるかによる特定の方法で調整する。本発明の第２実
施例によれば、ハンマーをまっすぐ移動させるかあるい
は向き変えさせるべく、異なる方法で掘削ビットの回転
に同期してハンマーを前方に押し、例えば、そのスラス
ト力を調整する。第３実施例によれば、ハンマーをまっ
すぐ移動させるか或は向き変えさせるべく、異なる方法
で掘削ビットの回転に同期してハンマーを空気圧で駆動
し、例えば、その動力を調整する。第４実施例によれば
、ハンマーを向き変えさせるために、掘削ビットを回転
させずにハンマーに作用するスラスト力を調整する。
経路に沿って移動させるために、非対称の掘削ビットを
定速度で時計方向または反時計方向に連続的に回転させ
る。一実施例によれば、ハンマーの向きを変えるには、
掘削ビットの回転を、ハンマーの向きをどのようにして
変えるかによる特定の方法で調整する。本発明の第２実
施例によれば、ハンマーをまっすぐ移動させるかあるい
は向き変えさせるべく、異なる方法で掘削ビットの回転
に同期してハンマーを前方に押し、例えば、そのスラス
ト力を調整する。第３実施例によれば、ハンマーをまっ
すぐ移動させるか或は向き変えさせるべく、異なる方法
で掘削ビットの回転に同期してハンマーを空気圧で駆動
し、例えば、その動力を調整する。第４実施例によれば
、ハンマーを向き変えさせるために、掘削ビットを回転
させずにハンマーに作用するスラスト力を調整する。
以下、図面を参照して説明するが、種々の図全体にわた
って、同じ構成要素は同じ参照番号で示しである。まず
、第１図について説明する。第１図は地下トンネルを作
るための本発明により構成された装置全体を概略的に示
している。この装置は全体として参照番号１０で示して
あり、この装置により形成されているトンネルを１２で
示しである。装置１０は空気圧駆動式の細長い衝撃ダウ
ンホールハンマー１４を有しており、このハンマー１４
は最も前方の掘削ビット１６を有している（第２図）。
って、同じ構成要素は同じ参照番号で示しである。まず
、第１図について説明する。第１図は地下トンネルを作
るための本発明により構成された装置全体を概略的に示
している。この装置は全体として参照番号１０で示して
あり、この装置により形成されているトンネルを１２で
示しである。装置１０は空気圧駆動式の細長い衝撃ダウ
ンホールハンマー１４を有しており、このハンマー１４
は最も前方の掘削ビット１６を有している（第２図）。
このダウンホールハンマーはその掘削ビットを除いて在
来のものであり、容易に用意できる。このようなハンマ
ーはＨＡ Ｌ ＣＯにより製造されている。本発明の実
施例では、ＨＡＬＣＯのダウンホールハンマーモデルＤ
Ａ２６５を使用する。掘削ビット１６は在来のものでは
なく、掘削ビットおよびハンマーを後述のように操縦可
能にするために非対称切削面を形成するように本発明に
より設計されている。
来のものであり、容易に用意できる。このようなハンマ
ーはＨＡ Ｌ ＣＯにより製造されている。本発明の実
施例では、ＨＡＬＣＯのダウンホールハンマーモデルＤ
Ａ２６５を使用する。掘削ビット１６は在来のものでは
なく、掘削ビットおよびハンマーを後述のように操縦可
能にするために非対称切削面を形成するように本発明に
より設計されている。
第２図と併せて第１図を参照して説明すると、ダウンホ
ールハンマー１４の後端部はハウジングｌ８に連結され
ており、このハウジング１８は後述の理由で成る電子構
成要素を収容している。ハウジング１８の後端部は米国
特許第４．６７４．５７９号（ゲラ−）に記載の種類の
キー付き掘削管すなわち掘削ストリング２０に連結され
ている。ゲラ−の特許第４．６７４．５７９号における
掘削ストリングと同様、掘削ストリング２０はその全体
を１つの一部ユニットとして回転させることができるよ
うに複数のキー付き又はかみ合う長さ方向の部分で構成
されている。同時に、掘削ストリングの後端には、地上
で、追加の掘削ストリング部分を設けることができる。
ールハンマー１４の後端部はハウジングｌ８に連結され
ており、このハウジング１８は後述の理由で成る電子構
成要素を収容している。ハウジング１８の後端部は米国
特許第４．６７４．５７９号（ゲラ−）に記載の種類の
キー付き掘削管すなわち掘削ストリング２０に連結され
ている。ゲラ−の特許第４．６７４．５７９号における
掘削ストリングと同様、掘削ストリング２０はその全体
を１つの一部ユニットとして回転させることができるよ
うに複数のキー付き又はかみ合う長さ方向の部分で構成
されている。同時に、掘削ストリングの後端には、地上
で、追加の掘削ストリング部分を設けることができる。
全体装置１０は、加圧空気源、例えば、ダウンホールハ
ンマー１４を空気圧で駆動（付勢）するためのコンプレ
ッサ２１と、空気をハンマーに移送するための協働導管
とを介在させるための適当な手段とを有している。また
、この装置は掘削ストリング２０、従ってダウンホール
ハンマー１４およびその関連掘削ピッ）１６を地中を前
方に押し進め、同時に掘削ス）ＩＪソングそれ自身の軸
線を中心に回転させ、従って掘削ビットおよびダウンホ
ールハンマー１４をその軸線を中心に回転させるための
構造体２２を有している。
ンマー１４を空気圧で駆動（付勢）するためのコンプレ
ッサ２１と、空気をハンマーに移送するための協働導管
とを介在させるための適当な手段とを有している。また
、この装置は掘削ストリング２０、従ってダウンホール
ハンマー１４およびその関連掘削ピッ）１６を地中を前
方に押し進め、同時に掘削ス）ＩＪソングそれ自身の軸
線を中心に回転させ、従って掘削ビットおよびダウンホ
ールハンマー１４をその軸線を中心に回転させるための
構造体２２を有している。
成る例外を述べると、構造体２２は、ゲラ−の特許に述
べられている、例えば、その特許の第１図に示されてい
る相応の構造体と同じであってもよく、この相応の構造
体を考慮して容易に用意できる。ゲラ−の特許では、そ
こに開示されている構造体はその掘削ス） ＩＪソング
び協働穴ぐりバイトを回転させながら、あるいは回転さ
せずに地中を前方に押し進める。ゲラ−の特許によれば
、穴ぐりバイトは、ＧＲＩ特許第４．６９４．９１３号
の記載と同じようにして定速度で時計方向又は反時計方
向に回転しながら、前方に押し進められれば、まっすぐ
な経路に沿って移動し、そして前方に押し進められなが
ら、その回転を全く止めることによって特定の方向に向
きを変えられる。後述のように、全体装置ｌＯの一部を
構成する構造体２２はダウンホールハンマー１４を操縦
するという点でこのゲラ−の特許の構造体と異なる。
べられている、例えば、その特許の第１図に示されてい
る相応の構造体と同じであってもよく、この相応の構造
体を考慮して容易に用意できる。ゲラ−の特許では、そ
こに開示されている構造体はその掘削ス） ＩＪソング
び協働穴ぐりバイトを回転させながら、あるいは回転さ
せずに地中を前方に押し進める。ゲラ−の特許によれば
、穴ぐりバイトは、ＧＲＩ特許第４．６９４．９１３号
の記載と同じようにして定速度で時計方向又は反時計方
向に回転しながら、前方に押し進められれば、まっすぐ
な経路に沿って移動し、そして前方に押し進められなが
ら、その回転を全く止めることによって特定の方向に向
きを変えられる。後述のように、全体装置ｌＯの一部を
構成する構造体２２はダウンホールハンマー１４を操縦
するという点でこのゲラ−の特許の構造体と異なる。
以上に指摘したように、掘削ビット１６はこれを操縦可
能にするために非対称に形成されている。
能にするために非対称に形成されている。
より詳細には、第３図ないし第６図と関連して後述する
ように、掘削面はビットの軸線に対して傾斜してお°す
、ゲラ−およびＧＲＩの特許におけると同様に、その軸
線を中心に定速度で回転されれば、直線経路に沿って移
動するようになっている。
ように、掘削面はビットの軸線に対して傾斜してお°す
、ゲラ−およびＧＲＩの特許におけると同様に、その軸
線を中心に定速度で回転されれば、直線経路に沿って移
動するようになっている。
但し、もちろん、ダウンホールハンマー自身が付勢され
、同時に構造体２２によって前方に押し進められるもの
と仮定してのものである。しかしながら、ＧＲＩおよび
ゲラ−の特許における穴ぐりバイトと違って、ダウンホ
ールハンマー１４はその掘削ビット１６の回転を止める
だけで向きを変えられない。先に述べたように、出願人
は、この方法が掘削物の存在のため、ダウンホールハン
マーによる使用には信頼性がないとわかった。むしろ、
後述するように、装置１０は（１）後述の異なる方法で
掘削ビット１６０回転を調整したり、（２）掘削ビット
の回転と同期してダウンホールハンマーを前方に押し進
める方法を調整したり、（３）掘削ビットの回転と同期
してダウンホールハンマー自身勢する方法を調整したり
、（４）これらの調整すべての組合せ調整を行ったりす
る。
、同時に構造体２２によって前方に押し進められるもの
と仮定してのものである。しかしながら、ＧＲＩおよび
ゲラ−の特許における穴ぐりバイトと違って、ダウンホ
ールハンマー１４はその掘削ビット１６の回転を止める
だけで向きを変えられない。先に述べたように、出願人
は、この方法が掘削物の存在のため、ダウンホールハン
マーによる使用には信頼性がないとわかった。むしろ、
後述するように、装置１０は（１）後述の異なる方法で
掘削ビット１６０回転を調整したり、（２）掘削ビット
の回転と同期してダウンホールハンマーを前方に押し進
める方法を調整したり、（３）掘削ビットの回転と同期
してダウンホールハンマー自身勢する方法を調整したり
、（４）これらの調整すべての組合せ調整を行ったりす
る。
すぐ上で指摘したように、ダウンホールハンマー１４お
よびその関連掘削ピッ）１６の向きを変える一つの方法
は掘削ビットの回転を調整することである。より詳細に
は、ＧＲＩおよびゲラ−特許におけるように掘削ストリ
ング、従ってダウンホールハンマーおよび掘削ビットの
回転を止めるのではなく、掘削ビットをその回転経路の
特定のセグメントの間でその回転経路の残部よりゆっく
り回転させるか、或はビットの各まる一回転中、上記セ
グメント間で多数回、前後に移動させ、それにより掘削
ビットおよびダウンホールハンマーを上記セグメントの
方向に向かせる。この手法はハンマーを一定のスラスト
力、例えば、１０００１ｂｓ、の力で連続的に前方に押
し進められており、また連続的に付勢されて例えば１分
あたり１６００打撃（衝撃）になるものと仮定している
。米国特許第４．７１４．１１８号（ベーカー）には、
同様な方法が述べられている。この方法で掘削ビット１
６を調整するためには、構造体２２は速度が可変であり
、かつ／あるいは逆回転できる駆動モータを有していな
ければならない。実際には、この程度まで、構造体２２
はゲラー特許第４．６７４．６７９号における相応の構
造体と異なっている。また、本発明はＧＲＩおよびゲラ
−の特許におけるようにハンマーを向き変えさせるため
にビット１６を止めることも意図している。しかしなが
ら、ハンマーが向きを変えている間、掘削物をビットを
越えて後方に送るために、ビットを３６０° （１回転
またはそれ以上の回転）またはその回転経路のもっと小
さいセグメントにわたって前後に周期的に回転させる。
よびその関連掘削ピッ）１６の向きを変える一つの方法
は掘削ビットの回転を調整することである。より詳細に
は、ＧＲＩおよびゲラ−特許におけるように掘削ストリ
ング、従ってダウンホールハンマーおよび掘削ビットの
回転を止めるのではなく、掘削ビットをその回転経路の
特定のセグメントの間でその回転経路の残部よりゆっく
り回転させるか、或はビットの各まる一回転中、上記セ
グメント間で多数回、前後に移動させ、それにより掘削
ビットおよびダウンホールハンマーを上記セグメントの
方向に向かせる。この手法はハンマーを一定のスラスト
力、例えば、１０００１ｂｓ、の力で連続的に前方に押
し進められており、また連続的に付勢されて例えば１分
あたり１６００打撃（衝撃）になるものと仮定している
。米国特許第４．７１４．１１８号（ベーカー）には、
同様な方法が述べられている。この方法で掘削ビット１
６を調整するためには、構造体２２は速度が可変であり
、かつ／あるいは逆回転できる駆動モータを有していな
ければならない。実際には、この程度まで、構造体２２
はゲラー特許第４．６７４．６７９号における相応の構
造体と異なっている。また、本発明はＧＲＩおよびゲラ
−の特許におけるようにハンマーを向き変えさせるため
にビット１６を止めることも意図している。しかしなが
ら、ハンマーが向きを変えている間、掘削物をビットを
越えて後方に送るために、ビットを３６０° （１回転
またはそれ以上の回転）またはその回転経路のもっと小
さいセグメントにわたって前後に周期的に回転させる。
本発明による第２の操縦手法によれば、掘削ビット１６
を例えば２ＯＲＰＭで連続的に回転させる。しかし、ダ
ウンホールハンマーをまっすぐ進ませる、例えば４５３
ｋｇ（１０００ボンド）のスラスト力でこのハンマーを
前方に連続的に押すのではなく、掘削ビット１６の回転
運動に同期してスラスト力を調整する。これは矢印２６
．２８により掘削ビット１６の回転経路を概略的に示す
第７図と関連して最も良く解明される。矢印２６は掘削
ビットがその回転経路のほとんどを通って移動するとき
の掘削ビットの特定箇所の位置に相当し、矢印２８はダ
ウンホールハンマーのｒｌの変える特定の方向により決
まる経路の小さいセグメントに相当する。この説明のた
めに、矢印２８に相当するセグメントを向き変えセグメ
ントと称し、このセグメントはベーカーの特許第４．７
１４．１１８号と関連して上述した向き変えセグメント
に相当する（特に、ベーカー特許における第５Ａ図、第
５Ｂ図および第５Ｃ図を参照）。
を例えば２ＯＲＰＭで連続的に回転させる。しかし、ダ
ウンホールハンマーをまっすぐ進ませる、例えば４５３
ｋｇ（１０００ボンド）のスラスト力でこのハンマーを
前方に連続的に押すのではなく、掘削ビット１６の回転
運動に同期してスラスト力を調整する。これは矢印２６
．２８により掘削ビット１６の回転経路を概略的に示す
第７図と関連して最も良く解明される。矢印２６は掘削
ビットがその回転経路のほとんどを通って移動するとき
の掘削ビットの特定箇所の位置に相当し、矢印２８はダ
ウンホールハンマーのｒｌの変える特定の方向により決
まる経路の小さいセグメントに相当する。この説明のた
めに、矢印２８に相当するセグメントを向き変えセグメ
ントと称し、このセグメントはベーカーの特許第４．７
１４．１１８号と関連して上述した向き変えセグメント
に相当する（特に、ベーカー特許における第５Ａ図、第
５Ｂ図および第５Ｃ図を参照）。
掘削ビット１６が定速度で回転するものと仮定し、更ら
に掘削ビットが一定のスラスト力で前方に押されるもの
と仮定すると、ダウンホールハンマーは直線経路に沿っ
て移動する。しかしながら、本発明によれば、この手法
によりダウンホールハンマーの向きを変えるためには、
掘削ビットが操縦セグメント２８を通って移動するにつ
れ、ダウンホールハンマーに加えられる前方スラスト力
を間欠的に増大させる。例えば、ダウンホールハンマー
が経路セグメント２６を通って移動するときにこのハン
マーに加えられるスラスト力は８１．６ｋｇ （２００
１ｂｓ）ないしゼロ（無スラスト）であるのがよいが、
ハンマーがセグメント２８を通るときには、スラスト力
は４５３ｋｇ （１０００１ｂｓ）まで増大される。そ
の結果、ダウンホールハンマーはセグメント２８で示さ
れる方向に向きを変える。
に掘削ビットが一定のスラスト力で前方に押されるもの
と仮定すると、ダウンホールハンマーは直線経路に沿っ
て移動する。しかしながら、本発明によれば、この手法
によりダウンホールハンマーの向きを変えるためには、
掘削ビットが操縦セグメント２８を通って移動するにつ
れ、ダウンホールハンマーに加えられる前方スラスト力
を間欠的に増大させる。例えば、ダウンホールハンマー
が経路セグメント２６を通って移動するときにこのハン
マーに加えられるスラスト力は８１．６ｋｇ （２００
１ｂｓ）ないしゼロ（無スラスト）であるのがよいが、
ハンマーがセグメント２８を通るときには、スラスト力
は４５３ｋｇ （１０００１ｂｓ）まで増大される。そ
の結果、ダウンホールハンマーはセグメント２８で示さ
れる方向に向きを変える。
本発明による第３の操縦方法は上記の方法と同様である
が、ダウンホールハンマー１４に加えられるスラスト力
を調整するのではなく、ハンマーの付勢を掘削ビット１
６の回転に同期して調整する。より詳細には、再び、掘
削ビットが第７図に概略的に示すように一方向に定速度
で回転していると仮定する。従って、ハンマーをセグメ
ント２８で示される方向に向けるためには、ハンマーを
完全に消勢する（その空気圧動力を遮断する〉か、或は
掘削ビットがその回転経路の部分２６を通る間、その空
気圧動力を弱める。掘削ビットが部分２８を通るとき、
ハンマーを再び付勢するか、或はその空気圧動力を増大
させる。これにより、ハンマーはセグメント２８で示さ
れる方向を向くことになる。
が、ダウンホールハンマー１４に加えられるスラスト力
を調整するのではなく、ハンマーの付勢を掘削ビット１
６の回転に同期して調整する。より詳細には、再び、掘
削ビットが第７図に概略的に示すように一方向に定速度
で回転していると仮定する。従って、ハンマーをセグメ
ント２８で示される方向に向けるためには、ハンマーを
完全に消勢する（その空気圧動力を遮断する〉か、或は
掘削ビットがその回転経路の部分２６を通る間、その空
気圧動力を弱める。掘削ビットが部分２８を通るとき、
ハンマーを再び付勢するか、或はその空気圧動力を増大
させる。これにより、ハンマーはセグメント２８で示さ
れる方向を向くことになる。
以上に説明した方法の３種すべてを組合せることができ
ることは明らかである。すなわち、掘削ビット１６の特
定の箇所がその回転経路のセグメント２８に沿ってもっ
と多くの時間を費やし、同時に掘削ビットが部分２８を
通る間、ダウンホールハンマーをもっと大きいスラスト
力で前方に押すことができ、同時にその期間中により多
量の空気圧動力でダウンホールハンマーを付勢すること
ができるように、掘削ビット１６の回転を調整すること
ができる。これらの場合すべてにおいて、ＧＲＩおよび
ゲラ−特許の両方においてそうであるように、向変え手
順中、掘削ビットが不動のままではないことは注意すべ
きである。向変え手順中、掘削ビットが移動するため、
掘削物は掘削ビットの後方により容易に送られ、掘削ビ
ットが他の掘削作用して停止しないようにクツションと
して作用するわけではない。
ることは明らかである。すなわち、掘削ビット１６の特
定の箇所がその回転経路のセグメント２８に沿ってもっ
と多くの時間を費やし、同時に掘削ビットが部分２８を
通る間、ダウンホールハンマーをもっと大きいスラスト
力で前方に押すことができ、同時にその期間中により多
量の空気圧動力でダウンホールハンマーを付勢すること
ができるように、掘削ビット１６の回転を調整すること
ができる。これらの場合すべてにおいて、ＧＲＩおよび
ゲラ−特許の両方においてそうであるように、向変え手
順中、掘削ビットが不動のままではないことは注意すべ
きである。向変え手順中、掘削ビットが移動するため、
掘削物は掘削ビットの後方により容易に送られ、掘削ビ
ットが他の掘削作用して停止しないようにクツションと
して作用するわけではない。
以上に説明した操縦手順によれば、全体装置は回転経路
２６．２８に沿った掘削ビット１６の位置、実際には、
ビットの特定箇所を監視することが可能であることが予
想される。これはゲラ−の特許第４．６７４．５７９号
における教示により容易に達成することができる。とい
うのは、ダウンホールハンマー１４および掘削ビット１
６がゲラ−の特許に述べられているもののと同じように
掘削ストリングとともに回転するからである。監視され
る掘削ビットの特定箇所はいずれの箇所でもよく、例え
ば、後述の掘削歯である。他方、本発明は掘削ストリン
グがベーカーの特許第４．７１４．１１８号に開示され
ているもののような非回転導管と交換された構成に変更
することができる。その場合、掘削ビットをダウンホー
ルハンマーに対して回転させるか、或はこのビットおよ
びハンマーを導管に対して回転させるためのダウンホー
ルモータを設けるのがよい。同時に、全体装置には、経
路２６．２８に沿った任意の時点での掘削ビット１６０
回転位置を監視するために、ベーカーの特許におけるも
のに相当する適当・な手段を設ける。いずれの場合でも
、ダウンホールハンマーが地中を移動するとき、任意の
所定の時点でダウンホールハンマーの全体地中位置を監
視することが必要である。
２６．２８に沿った掘削ビット１６の位置、実際には、
ビットの特定箇所を監視することが可能であることが予
想される。これはゲラ−の特許第４．６７４．５７９号
における教示により容易に達成することができる。とい
うのは、ダウンホールハンマー１４および掘削ビット１
６がゲラ−の特許に述べられているもののと同じように
掘削ストリングとともに回転するからである。監視され
る掘削ビットの特定箇所はいずれの箇所でもよく、例え
ば、後述の掘削歯である。他方、本発明は掘削ストリン
グがベーカーの特許第４．７１４．１１８号に開示され
ているもののような非回転導管と交換された構成に変更
することができる。その場合、掘削ビットをダウンホー
ルハンマーに対して回転させるか、或はこのビットおよ
びハンマーを導管に対して回転させるためのダウンホー
ルモータを設けるのがよい。同時に、全体装置には、経
路２６．２８に沿った任意の時点での掘削ビット１６０
回転位置を監視するために、ベーカーの特許におけるも
のに相当する適当・な手段を設ける。いずれの場合でも
、ダウンホールハンマーが地中を移動するとき、任意の
所定の時点でダウンホールハンマーの全体地中位置を監
視することが必要である。
ゲラ−およびベーカーの特許は適当な手法を述べている
。
。
ダウンホールハンマーの地中位置を監視する特定の手法
によれば、装置１０用の全体案内装置を使用する。この
案内装置はハンマーに設けられた伝送器と、「別体の地
中穴ぐり装置を位置決めする装置および方法」と称する
出願中の特許出願第８６６、２４２号（１９８７年５月
２２日出願）に記載のものと同様な地上位置決め装置と
よりなる。適当な電子構成要素の構造体がハウジング１
８内に設けられ、このハウジング１８は非金属窓ヲ鋼ハ
ウジングに設けてなる。結晶制御式発振器を使用した伝
送器を設けてＤ種増幅器を駆動することができる。この
増幅器の出力部は直列同調化ＬＣタンク回路網に接続さ
れるのがよく、誘導子はアンテナであるフェライトロッ
ドである。伝送器全体は衝撃ハンマーにより引き起され
る振動に耐えるように緩衝装着されている。より良好な
制御のために、ゲラ−の特許に述べられているようにピ
ッチ検知装置を付設するのがよく、またベーカーの特許
に記載のようなヘッドの向きのローラセンサを付設する
のがよい。いずれにしても、本発明はダウンホールハン
マー自身の位置又はその掘削ビットの位置を監視するこ
とができることにあるわけではない。むしろ、本発明は
ダウンホールハンマーおよびその掘削ビットを作動して
上記のようにその向きを変える異なる方法にある。
によれば、装置１０用の全体案内装置を使用する。この
案内装置はハンマーに設けられた伝送器と、「別体の地
中穴ぐり装置を位置決めする装置および方法」と称する
出願中の特許出願第８６６、２４２号（１９８７年５月
２２日出願）に記載のものと同様な地上位置決め装置と
よりなる。適当な電子構成要素の構造体がハウジング１
８内に設けられ、このハウジング１８は非金属窓ヲ鋼ハ
ウジングに設けてなる。結晶制御式発振器を使用した伝
送器を設けてＤ種増幅器を駆動することができる。この
増幅器の出力部は直列同調化ＬＣタンク回路網に接続さ
れるのがよく、誘導子はアンテナであるフェライトロッ
ドである。伝送器全体は衝撃ハンマーにより引き起され
る振動に耐えるように緩衝装着されている。より良好な
制御のために、ゲラ−の特許に述べられているようにピ
ッチ検知装置を付設するのがよく、またベーカーの特許
に記載のようなヘッドの向きのローラセンサを付設する
のがよい。いずれにしても、本発明はダウンホールハン
マー自身の位置又はその掘削ビットの位置を監視するこ
とができることにあるわけではない。むしろ、本発明は
ダウンホールハンマーおよびその掘削ビットを作動して
上記のようにその向きを変える異なる方法にある。
上記３つの実施例のうち、後の２つの各々はそのスラス
ト力の調整および／またはその空気圧動力の調整を必要
とする。所望の調整を行うために、本明細書における教
示により構造体２２および空気圧動力供給手段を容易に
作動することができる。
ト力の調整および／またはその空気圧動力の調整を必要
とする。所望の調整を行うために、本明細書における教
示により構造体２２および空気圧動力供給手段を容易に
作動することができる。
上記３つの方法と異なる第４の操縦方法は向き変え手順
中の掘削ビットの回転にはよらない。その程度まで、こ
の第４の方法はＧＲＩおよびゲラ−の特許に記載の操縦
手法に類似している。しかしながら、これらの特許の両
方とも、穴ぐりバイトを一定のスラスト力で連続的に前
方に押し進める。
中の掘削ビットの回転にはよらない。その程度まで、こ
の第４の方法はＧＲＩおよびゲラ−の特許に記載の操縦
手法に類似している。しかしながら、これらの特許の両
方とも、穴ぐりバイトを一定のスラスト力で連続的に前
方に押し進める。
この第４方法によれば、ダウンホールハンマーを向き変
えするために、その掘削ビットの回転を止める。しかし
ながら、同時にハンマーに作用するスラスト力を特定の
方法で調整する。詳細には、まずハンマーを成る距離、
例えば、３０．４８ ｃｍ（１フイート）移動するよう
に前方に押す。次いで、このハンマーをもっと短かい距
離、例えば、１５．２４ｃｍ（ｄインチ）引き戻し、次
いでもっと長い距離、例えば、３０．４８ｃｍ（１フイ
ート）再び前方に押し、以下同様である。これにより掘
削物を後方に移動させるが、ビット１６の一層の掘削作
用を防ぐクツションを生じない。有効な試験で、引き戻
し中の回転が掘削物の除去を助長することがわかった。
えするために、その掘削ビットの回転を止める。しかし
ながら、同時にハンマーに作用するスラスト力を特定の
方法で調整する。詳細には、まずハンマーを成る距離、
例えば、３０．４８ ｃｍ（１フイート）移動するよう
に前方に押す。次いで、このハンマーをもっと短かい距
離、例えば、１５．２４ｃｍ（ｄインチ）引き戻し、次
いでもっと長い距離、例えば、３０．４８ｃｍ（１フイ
ート）再び前方に押し、以下同様である。これにより掘
削物を後方に移動させるが、ビット１６の一層の掘削作
用を防ぐクツションを生じない。有効な試験で、引き戻
し中の回転が掘削物の除去を助長することがわかった。
この調整スラストを与えるのに、ゲラ−およびベーカー
の特許に記載のスラスト機構のいずれも容易に変更する
ことができる。
の特許に記載のスラスト機構のいずれも容易に変更する
ことができる。
上記の操縦手法の４つすべては掘削ビット１６自身が上
記のように作用されると向きを変えるように非対称状に
特定設計されていることによるものである。第３図ない
し第６図は実施例により設計された掘削ビット１６を示
している。このビットは、軸部３０の前端に設けられ、
掘削面３２を形成している掘削へラド２９を有しており
、掘削面３２は掘削歯３４を支持している。ビットの掘
削面に対する法線４０は代表的にはダウンホールハンマ
ー１４の軸線と同一延長である軸部３０の軸線に対して
１０°ないし３０°傾いている。この角度により、操縦
のための側方の力が得られる。
記のように作用されると向きを変えるように非対称状に
特定設計されていることによるものである。第３図ない
し第６図は実施例により設計された掘削ビット１６を示
している。このビットは、軸部３０の前端に設けられ、
掘削面３２を形成している掘削へラド２９を有しており
、掘削面３２は掘削歯３４を支持している。ビットの掘
削面に対する法線４０は代表的にはダウンホールハンマ
ー１４の軸線と同一延長である軸部３０の軸線に対して
１０°ないし３０°傾いている。この角度により、操縦
のための側方の力が得られる。
法線４１が第１表面に対する法線の平面にある第２表面
が切取られてビットの面となっている。この第２表面の
法線は操縦を助長したりチップ（掘削物）隙間を形成し
たりするために法線４２とによりハンマーの軸線に対し
て約１５°の鋭角をなしている。ビットの面には、′掘
削歯３４またはボタン（図示せず）が設けられている。
が切取られてビットの面となっている。この第２表面の
法線は操縦を助長したりチップ（掘削物）隙間を形成し
たりするために法線４２とによりハンマーの軸線に対し
て約１５°の鋭角をなしている。ビットの面には、′掘
削歯３４またはボタン（図示せず）が設けられている。
掘削刃は操縦方向の平面にある。定速度で一方または他
方の方向にビットが連続回転している間、歯またはボタ
ンは円錐形ミクロトンネル面を掘削する。空気を同一供
給源２１または異なる供給源からチャンネル３５を通し
て掘削面に流して掘削物をチャンネル３６を通して後方
に流す。上記の調整手順によりダウンホールハンマーを
操縦すると、ビットはミクロトンネル面上に傾斜する。
方の方向にビットが連続回転している間、歯またはボタ
ンは円錐形ミクロトンネル面を掘削する。空気を同一供
給源２１または異なる供給源からチャンネル３５を通し
て掘削面に流して掘削物をチャンネル３６を通して後方
に流す。上記の調整手順によりダウンホールハンマーを
操縦すると、ビットはミクロトンネル面上に傾斜する。
これによりダウンホールハンマーを所望の操縦方向に向
ける。
ける。
新しいミクロトンネルが形成されると、ビットの第２表
面は操縦力を増大させる。
面は操縦力を増大させる。
ハンマー１４を空気圧駆動式１具として説明してきたが
、本願は液圧または電気的に作動する衝撃型穴ぐり工具
の場合でも好適であることは理解てべきである。その程
度まで、これらの３種類の工具は同等である。
、本願は液圧または電気的に作動する衝撃型穴ぐり工具
の場合でも好適であることは理解てべきである。その程
度まで、これらの３種類の工具は同等である。
第１図は本発明により地下トンネルを形成するための全
体装置を示す概略図；第２図は第１図の全体装置の一部
をなし、本発明により設計された空気圧駆動式衝撃ダウ
ンホールハンマーおよび操縦可能な掘削ビットを示す拡
大概略図；第３図は第１図および第２図に示すダウンホ
ールハンマーの一部をなす操縦可能なビットの瑣事面図
；第４図は第３図の掘削ビットの倒立面図；第５図は第
４図の掘削ビットの正両立面図；第６図は第４図の掘削
ビットの後両立面図；第７図は第１図および第２図のハ
ンマーの作動特徴を示す概略図である。 ０・・・・・・装置全体 １２・・山・トンネ
ル４・・・・・・空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホー
ルレノ嶌ンマー ６・・・・・・最前方掘削ビット ８・・・・・・ハウジング ０・・・・・・掘削ストリング
体装置を示す概略図；第２図は第１図の全体装置の一部
をなし、本発明により設計された空気圧駆動式衝撃ダウ
ンホールハンマーおよび操縦可能な掘削ビットを示す拡
大概略図；第３図は第１図および第２図に示すダウンホ
ールハンマーの一部をなす操縦可能なビットの瑣事面図
；第４図は第３図の掘削ビットの倒立面図；第５図は第
４図の掘削ビットの正両立面図；第６図は第４図の掘削
ビットの後両立面図；第７図は第１図および第２図のハ
ンマーの作動特徴を示す概略図である。 ０・・・・・・装置全体 １２・・山・トンネ
ル４・・・・・・空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホー
ルレノ嶌ンマー ６・・・・・・最前方掘削ビット ８・・・・・・ハウジング ０・・・・・・掘削ストリング
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、地下トンネルを形成する装置において、（ａ）ハン
マーの延長軸線に対して非対称に形成された最前方掘削
ビットを有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホール
ハンマーと、 （ｂ）上記ハンマーが地中にある間、このハンマーを駆
動する空気圧手段と、 （ｃ）上記ハンマーを上記空気圧手段により駆動すると
きに上記ハンマーを前方に押して地中前方に移動させる
ための手段と、 （ｄ）ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移動さ
せる第１方法、および掘削ビットを移動させる方法によ
り決まる特定の湾曲経路に沿ってハンマーを前方に移動
させる第２方法で上記掘削ビットを上記ハンマーの延長
軸線を中心に回転させる手段とを備えており、上記掘削
ビットを回転させる上記手段は、 （ｉ）ハンマーをまっすぐな経路に沿って移動させるよ
うに上記ビットを上記ハンマーの 延長軸線を中心に定速度で上記一方の方法 で回転させる手段と、 （ｉｉ）上記ビットの特定部分が上記軸線のまわりのそ
の回転経路の特定セグメントに沿っ た方が回転経路の残部に沿ってよりも多く の時間を費すように上記ビットを上記ハン マーの延長軸線に沿って第２方法で回転さ させる手段と を有しており、それにより上記回転経路の上記特定セグ
メントが上記ハンマーの特定湾曲経路を定めるようにし
たことを特徴とする装置。 ２、上記ハンマーは、地中を前方に移動すると、上記掘
削ビットの前方に掘削物を生じ、上記掘削ビットはハン
マーが前方に移動するときにビットを通り越える上記掘
削物の後方への移送を受入れるために少なくとも１つの
チャンネルを有していることを特徴とする請求項１記載
の装置。 ３、上記ビットは少なくとも１つの他のチャンネルを有
しており、装置は上記掘削物を上記第１チャンネルを通
して後方に圧送するために空気の流れを上記他方のチャ
ンネルを通して前方に差し向ける手段を有していること
を特徴とする請求項２記載の装置。 ４、上記ビットを上記第２方法で移動させる上記手段は
モータ手段と、該モータ手段の速度、従って上記掘削ビ
ットの速度を、上記ハンマーのとる経路に応じて調整す
る手段とを有していることを特徴とする請求項１記載の
装置。 ５、上記ビットを上記第２方法で移動させる上記手段は
可逆モータ手段と、該モータ手段の回転方向、従って上
記掘削ビットの回転方向をハンマーがとる経路に応じて
調整するビット手段とを有していることを特徴とする請
求項１記載の装置。 ６、上記掘削ビットはその特定部分として機能する掘削
歯を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。 ７、上記掘削ビットは上記ハンマーの延長軸線に対して
ほぼ２０゜傾いた法線を持つ掘削面を有していることを
特徴とする請求項１記載の装置。 ８、上記掘削ビットは法線が上記掘削面に対する法線の
平面にある第２表面を有しており、該第２表面の上記法
線はハンマーに対する法線とほぼ１５゜の鋭角をなすこ
とを特徴とする請求項７記載の装置。 ９、上記掘削ビットは上記掘削面に掘削歯を有しており
、上記掘削歯は、掘削ビットをハンマーの延長軸線を中
心に定速度で回転させれば、地中の円錐形トンネル面を
掘削するように形成されていることを特徴とする請求項
８記載の装置。 １０、上記ハンマーを前方に押す上記手段は、ハンマー
をまっすぐな経路に沿って前方に移動させるための上記
第１方法で上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を
中心に移動させるとき、ハンマーを連続的に前方に押し
、また上記押し手段は、上記ビットが上記第２方法で移
動するとき、上記ビットの上記特定部分がその回転経路
の上記特定セグメントを通って移動する時期に同期して
上記ハンマーを間欠的に前方に押し、それにより上記ハ
ンマーを特定の経路に沿って前方に移動させるようにし
たことを特徴とする請求項１記載の装置。 １１、上記ハンマーを駆動する上記空気圧手段は、ハン
マーをまっすぐな経路に沿って前方に移動させるための
上記第１方法で上記掘削ビットを移動させるとき、上記
ハンマーを連続的に駆動し、また上記空気圧手段は、ビ
ットが上記第２方法で移動するとき、上記掘削ビットが
その回転経路の上記特定セグメントに沿って費やす時間
と同期して上記ハンマーを間欠的に駆動し、それにより
ハンマーを湾曲経路に沿って移動させるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の装置。 １２、地下トンネルを形成する装置において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーと、 （ｂ）上記ハンマーが地中にあるとき、上記ハンマーを
駆動する空気圧手段と、 （ｃ）上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心
に回転させる手段と、 （ｄ）上記掘削ビットが回転し、かつ上記ハンマーを駆
動するとき、ハンマーをまっすぐな経路に沿って移動さ
せるための第１方法、およびハンマーを前方に押す方法
により決まる特定の湾曲経路に沿ってハンマーを前方に
移動させるための第２方法で上記ハンマーを前方に押す
ための手段とを備えていることを特徴とする装置。 １３、上記回転手段は上記ビットを定速度でハンマーの
延長軸線を中心に回転させ、上記ハンマーを上記第１方
法で前方に押すための手段は実質的に一様なスラスト力
で連続的に押すことによってハンマーを前方に押し、ま
た上記ハンマーを上記第２方法で前方に押すための手段
は、上記掘削ビットがハンマーの延長軸線を中心として
その回転経路の特定セグメントを通って回転するときの
方が、ビットがその回転経路の残部を通って移動すると
きにハンマーに加えられるスラスト力より大きいスラス
ト力で上記ハンマーを前方に押すことによってそのよう
にし、それによりビットの特定の回転セグメントがハン
マーのとる湾曲経路を定めるようにしたことを特徴とす
る請求項１２記載の装置。 １４、地下トンネルを形成する装置において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーと、 （ｂ）上記ハンマーを前方に押す手段と、 （ｃ）上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心
に回転させる手段と、 （ｄ）上記ハンマーを前方に押している間かつ上記掘削
ビットをハンマーの延長軸線を中心に回転させている間
、上記ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移動さ
せる第１方法、および上記ハンマーを駆動する特定の方
法により決まる特定の湾曲経路に沿ってハンマーを前方
に移動させるための第２方法で上記ハンマーを駆動する
空気圧手段とを備えていることを特徴とする装置。 １５、上記回転手段は上記ビットを定速度で回転させ、
上記空気圧手段は、上記掘削ビットを上記ハンマーの延
長軸線を中心に回転させるときに上記ハンマーを連続的
に駆動することによって上記第１方法で駆動し、また上
記空気圧手段は、上記掘削ビットが上記ハンマーの延長
軸線を中心にその回転経路の特定セグメントを通って回
転するのに費やす時間と同期して上記ハンマーを間欠的
にのみ駆動することによって上記第２方法で駆動し、そ
れにより上記特定セグメントがハンマーがとる湾曲経路
を定めるようにしたことを特徴とする請求項１４記載の
装置。 １６、地下トンネルを形成する装置において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーと、 （ｂ）上記ハンマーが地中にある間、上記ハンマーを駆
動する空気圧手段と、 （ｃ）掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心に間
欠的に回転させる手段と、 （ｄ）上記ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移
動させるために、上記ハンマーを駆動しかつ上記掘削ビ
ットを回転させるとき、上記ハンマーを前方に連続的に
押す手段と、 （ｅ）上記ハンマーを湾曲経路に沿って前方に移動させ
るために、ハンマーを駆動するとき、上記ハンマーを特
定の距離、前方に間欠的に押し、これと交互にもっと短
かい距離、後方に引くための手段とを備えていることを
特徴とする装置。 １７、上記ハンマーを間欠的に押している間には上記掘
削ビットを回転させないことを特徴とする請求項１６記
載の装置。 １８、上記間欠押し手段が上記ハンマーを前方に押すと
きには上記ビットを回転させないが、上記間欠押し手段
が上記ハンマーを後方に引くときに上記ビットを回転さ
せるための手段を備えていることを特徴とする請求項１
６記載の装置。 １９、地下トンネルを形成する方法において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーを用意し、 （ｂ）上記ハンマーが地中にある間、上記ハンマーを空
気圧駆動し、 （ｃ）上記ハンマーを上記空気圧手段で駆動するときに
前方に押し、それによりハンマーを地中を前方に移動さ
せ、 （ｄ）ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移動さ
せる第１方法、および掘削ビットを移動させる方法によ
り決まる特定の湾曲経路に沿ってハンマーを前方に移動
させる第２方法で上記掘削ビットを上記ハンマーの延長
軸線を中心に回転させ、この回転工程は、 （ｉ）ハンマーをまっすぐな経路に沿って移動させるた
めに、上記ビットを上記一方の方 法で上記ハンマーの延長軸線を中心に定速 度で回転させ、 （ｉｉ）上記ビットの特定部分が上記軸線を中心とする
その回転経路の特定セグメントに沿 っての方が、回転経路の残部に沿ってより も多くの時間を費やすように上記ビットを 上記ハンマーの延長軸線を中心に第２方法 で回転させることを含み、上記回転経路の 上記特定セグメントが上記ハンマーの特定 湾曲経路を定めることを特徴とする方法。 ２０、上記ビットを上記第２方法で回転させる上記工程
は上記ハンマーがとる経路に応じて上記掘削ビットの速
度を調整する工程を含むことを特徴とする請求項１９記
載の方法。 ２１、上記ビットを上記第２方法で回転させる上記工程
はハンマーがとる経路に応じて上記掘削ビットの回転方
向を調整する工程を含むことを特徴とする請求項１９記
載の方法。 ２２、上記ハンマーを前方に押す上記工程は、ハンマー
をまっすぐな経路に沿って前方に移動させる上記第１方
法で上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心に
移動させるとき、上記ハンマーを連続的に前方に押し、
また上記押し工程は、上記ビットが上記第２方向で移動
するとき、上記ビットの上記特定部分がその回転経路の
上記特定セグメントを通って移動する時と同期して上記
ハンマーを間欠的に前方に押し、それにより上記ハンマ
ーを特定の湾曲経路に沿って前方に移動させることを特
徴とする請求項１９記載の方法。 ２３、上記ハンマーを駆動する上記工程は、ハンマーを
まっすぐな経路に沿って前方に移動させる上記第１方法
で上記掘削ビットを移動させるとき、上記ハンマーを連
続的に駆動し、また上記ハンマー駆動工程は、ビットが
上記第２方法で移動するとき、上記掘削ビットがその回
転経路の上記特定セグメントに沿って費やす時間と同期
して上記ハンマーを間欠的に駆動し、それによりハンマ
ーを湾曲経路に沿って移動させることを特徴とする請求
項１９記載の方法。 ２４、地下トンネルを形成する方法において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーを用意し、 （ｂ）上記ハンマーが地中にあるとき、上記ハンマーを
空気圧で駆動し、 （ｃ）上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心
に回転させ、 （ｄ）上記掘削ビットが回転し、上記ハンマーを駆動す
るとき、ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移動
させる第１方法、およびハンマーを前方に押す方法によ
り決まる特定の湾曲経路に沿ってハンマーを前方に移動
させる第２方法で上記ハンマーを前方に押すことを特徴
とする方法。 ２５、上記回転工程は上記ビットをハンマーの延長軸線
を中心に定速度で回転させ、上記ハンマーを上記第１方
法で前方に押す工程はハンマーを実質的に一様なスラス
ト力で連続的に押すことによってハンマーを前方に押し
、上記ハンマーを上記第２方法で前方に押す工程は、上
記掘削ビットがハンマーの延長軸線を中心にその回転経
路の特定セグメントを回転するときの方が、ビットがそ
の回転経路の残部を移動するときにハンマーに加えられ
るスラスト力よりも大きいスラスト力で上記ハンマーを
前方に押すことによって上記ハンマーを上記第２方法で
前方に押し、ビットの特定の回転セグメントがハンマー
のとる湾曲経路を定めることを特徴とする請求項２４記
載の方法。 ２６、地下トンネルを形成する方法において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーを用意し、 （ｂ）上記ハンマーを前方に押し、 （ｃ）上記掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心
に回転させ、 （ｄ）上記ハンマーを前方に押している間、および上記
掘削ビットをハンマーの延長軸線を中心に回転させてい
る間では第１方法で、また空気圧手段が上記ハンマーを
駆動する特定の方法により決まる特定の湾曲経路に沿っ
てハンマーを前方に移動させるためにに第２方法で上記
ハンマーを空気圧で駆動することを特徴とする方法。 ２７、回転工程は上記ビットを定速度で回転させ、上記
掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心に回転させ
るとき、上記ハンマーを連続的に駆動することによって
上記第１方法で駆動し、上記掘削ビットが上記ハンマー
の延長軸線を中心にその回転経路の特定セグメントを回
転するのに費やす時間と同期してのみ、上記ハンマーを
駆動することによって上記第２方法で駆動し、それによ
り上記特定セグメントがハンマーのとる湾曲経路を定め
ることを特徴とする請求項２６記載の方法。 ２８、地下トンネルを形成する方法において、（ａ）延
長軸線に対して非対称に形成された最前方の掘削ビット
を有する空気圧駆動式の細長い衝撃ダウンホールハンマ
ーを用意し、 （ｂ）上記ハンマーが地中にある間、上記ハンマーを空
気圧で駆動し、 （ｃ）掘削ビットを上記ハンマーの延長軸線を中心に間
欠的に回転させ、 （ｄ）上記ハンマーをまっすぐな経路に沿って前方に移
動させるために、上記ハンマーを駆動し、かつ上記掘削
ビットを回転させるとき、上記ハンマーを前方に連続的
に押し、 （ｅ）上記ハンマーを湾曲経路に沿って前方に移動させ
るために、ハンマーを駆動するとき、上記ハンマーを特
定の距離、前方に間欠的に押し、これと交互にもっと短
かい距離、後方に引くことを特徴とする方法。 ２９、上記間欠的押し工程中には上記掘削ビットを回転
させないことを特徴とする請求項２８記載の方法。 ３０、上記ハンマーを間欠的に後方に引くときに上記ビ
ットを回転させるが、上記ハンマーを間欠的に前方に押
すときには、上記ビットを回転させないことを特徴とす
る請求項２８記載の方法。
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