NL8802005A

NL8802005A - Well-drilling system - uses tractor-mounted lifting mast pressing supporting portion downwards, and has hydraulic hammer

Info

Publication number: NL8802005A
Application number: NL8802005A
Authority: NL
Original assignee: Monique Julia Jozef Achiel Van
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1990-03-01

Abstract

A well is drilled in the ground using a lifting mast coupled to a farm tractor. This presses a supporting portion vertically downwards against the ground, a portion of the mast sliding on it. This drives a well tube into the ground with the aid of a hydraulic hammer. The tube can be rotated as it is driven home, and the movement of the sliding mast section can also be used to extract the tube afterwards.

Description

Monique Julia Jozef Achiel van BoschKalmthout, BelgiëMonique Julia Jozef Achiel from BoschKalmthout, Belgium

Werkwijze en inrichting voor het uitvoeren vangrondboringenMethod and device for performing ground drilling

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijzevoor het verrichten van grondboringen en op een inrichtingvoor het uitvoeren van de werkwijze.The invention relates to a method for performing ground drilling and to a device for carrying out the method.

Bij het verrichten van oppervlakkige grond¬boringen voor het boren van boorgaten tot enkele meters, ishet algemeen bekend om gebruik te maken van een grondboor.Voor het verrichten van grondboringen tot diepten van on¬geveer 3 meter kan daarbij nog gebruik gemaakt worden vaneen uit te koppelen delen opgebouwde grondboor. Dezemethode is in zijn algemeenheid tijdrovend en vereist nogalwat spierkracht en is bovendien niet geschikt voor boringentot diepten van enkele tientallen meters.It is generally known to use an earth auger when making surface drillings for drilling holes up to a few meters. To drill holes to depths of about 3 meters, it is still possible to use coupling parts of built-up auger. This method is generally time consuming and requires a lot of muscle strength and is not suitable for boreholes to depths of several tens of meters.

Voor het verrichten van boringen op zeer grotediepte is het algemeen bekend om gebruik te maken vanprofessionele boorplatforms. Deze boorplatforms hebbenevenwel het nadeel dat deze zeer kostbaar zijn, moeilijkverplaatsbaar zijn en bovendien niet geschikt zijn voor hetop regelmatige afstand van elkaar boren van meerdere gatenmet een diepte tot enkele tientallen meters.It is generally known to make use of professional drilling platforms for drilling at very deep depths. However, these drilling platforms have the disadvantage that they are very expensive, difficult to move and, moreover, are not suitable for regularly drilling several holes with a depth of up to several tens of meters.

In de praktijk blijkt nu juist behoefte te zijn aanhet bijvoorbeeld voor seismische doeleinden boren van gaten totdergelijke diepten. Ook valt te denken aan het doen vanboringen ten behoeve van waterputten of grondwateronder-zoek. Bij geologische onderzoekingen wordt op de bodem vande boorput een springlading geplaatst, waarna de boorput metzwelklei wordt gevuld, dat bij het in aanraking komen metwater opzwelt en de boorput in het algemeen tot aan hetmaaiveld afsluit. Indien meerdere, in het algemeen opregelmatige afstanden ten opzichte van elkaar aangebrachte,boorgaten op deze wijze zijn afgewerkt worden de springla- dingen tot ontploffing gebracht, waarna seismische appara¬tuur de ondergrondse reflecties van de door de ontploffingveroorzaakte trilling registreren. Dit reflectiebeeld wordtdoor geologen geïnterpreteerd op basis waarvan een beeldwordt verkregen over de geologische struktuur en bodemge¬steldheid ter plaatse.In practice it appears that there is a need for drilling holes to such depths for seismic purposes, for example. This could also include drilling for wells or groundwater research. In geological surveys, a blast charge is placed on the bottom of the wellbore, then the wellbore is filled with swelling clay, which swells upon contact with water and generally seals the wellbore to ground level. If multiple boreholes, generally spaced at regular intervals, are completed in this manner, the explosives are detonated and seismic equipment registers the underground reflections of the explosion-induced vibration. This reflection image is interpreted by geologists on the basis of which an image is obtained about the geological structure and soil conditions on site.

Het nadeel van de bekende werkwijze en grond-boorinrichtingen is, dat deze in het algemeen niet geschiktzijn voor het op snelle wijze verrichten van de wat dieperedan de oppervlakkige boringen en voor zover zij voor ditdoel wel geschikt zijn slecht transportabel zijn en nietgeschikt zijn om met relatief korte tussenpozen te wordenafgebroken en opgebouwd.The drawback of the known method and soil drilling devices is that they are generally not suitable for performing the shallow bores somewhat deeper than they are fast and, insofar as they are suitable for this purpose, are poorly transportable and are not suitable for relatively be dismantled and built up at short intervals.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van eenwerkwijze en grondboorinrichting voor het doeltreffend enop snelle en geluidsarme wijze verrichten van boringen, inhet bijzonder tot diepten van enkele tientallen meters,welke grondboorinrichting op eenvoudige wijze is te be¬dienen en gemakkelijk verplaatsbaar en installeerbaar is enwaarvan de produktie op eenvoudige wijze met algemeen ver¬krijgbare onderdelen plaatsvindt.The object of the invention is to provide a method and a soil drilling device for the efficient and rapid and low-noise drilling of holes, in particular to depths of a few tens of meters, which soil drilling device is easy to operate and easy to move and install, the production takes place in a simple manner with generally available parts.

Daartoe is de werkwij ze overeenkomstig de uit¬vinding daardoor gekenmerkt, dat·van een' aan een landbouw¬trekker gekoppelde hefmast' een dragend gedeelte nagenoegvertikaal op de bodem wordt gedrukt, dat met behulp van eenten opzichte van het dragend gedeelte verschuifbaar ge¬deelte van de hefmast, tijdens het verschuiven, een hoor¬buis onder gelijktijdige activering van een hydraulischehamer de bodem in wordt gedreven.For this purpose, the method according to the invention is characterized in that a load-bearing part of an 'hitch coupled to an agricultural tractor' is pressed virtually vertically onto the ground, which part is displaceable with the aid of parts with respect to the load-bearing part of the mast, while sliding, a steerer tube is driven into the ground while simultaneously activating a hydraulic hammer.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding heefthet voordeel dat deze automatisch, onder gebruikmaking Vande algemeen aan een landbouwtrekker aanwezige.hydraulischemiddelen, plaatsvindt.The method according to the invention has the advantage that it takes place automatically, using hydraulic means generally present on an agricultural tractor.

Een werkwijze overeenkomstig de uitvinding,waarbij een aanzienlijke tijdwinst wordt bereikt .bij het boren van gaten, bezit het kenmerk dat de hoorbuis tijdenshet in de bodem drijven met de hydraulische hamer onder¬worpen is aan een draaiende beweging.A method according to the invention, in which a considerable time saving is achieved when drilling holes, is characterized in that the tube is floated with the hydraulic hammer while floating in the bottom.

De grondboorinrichting overeenkomstig de uitvin¬ding voor het uitvoeren van de werkwijze overeenkomstig deuitvinding, bezit het kenmerk dat de grondboorinrichting deaan de landbouwtrekker gekoppelde hefmast bevat, welkehefmast uit het nagenoeg vertikaal op de bodem te drukkendragend gedeelte alsmede uit het verschuifbare gedeelte isopgebouwd, dat de grondboorinrichting een ten opzichte vande hefmast verschuifbaar montagebord bevat waarop dehydraulische hamer is bevestigd en dat de grondboorinrich¬ting aan de hefmast en het montagebord bevestigde ketting-loopmiddelen bevat voor het bewegen van het montagebord bijhet verschuiven van het verschuifbare gedeelte van de hef¬mast langs de vertikaal.The soil drilling device according to the invention for carrying out the method according to the invention, is characterized in that the soil drilling device contains the lifting mast coupled to the agricultural tractor, which lifting mast is built up from the part which can be pressed virtually vertically on the ground and from the sliding part, which the earth drilling device includes a sliding board slidable with respect to the mast to which the hydraulic hammer is mounted and that the auger attaches to the mast and the mounting board chain-moving means for moving the assembly board when sliding the sliding portion of the mast along the vertical .

Het voordeel van de grondboorinrichting overeen¬komstig de uitvinding 1¾ dat deze het mogelijk maakt om dehoorbuis zonder gebruikmaking van handkracht, automatischomhoog te halen en dat bovendien bij het verrichten van deboring een neerwaarts gerichte kracht wordt uitgeoefend.The advantage of the auger according to the invention is that it makes it possible to automatically raise the ear tube without the use of manual force and, moreover, that a downward directed force is exerted when the drilling is performed.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de grondboorin¬richting overeenkomstig de uitvinding, bezit het kenmerkdat de kettingloopmiddelen twee paren aan het verschuifbaregedeelte van de hefmast bevestigde kettingwielen bevatten,waarbij een eerste paar kettingwielen aan een buiten hetdragend gedeelte van de hefmast verblijvend uiteinde vanhet verschuifbare gedeelte is bevestigd en een tweede paarkettingwielen aan het binnen het dragend gedeelte verblij¬vend uiteinde van het verschuifbare gedeelte is bevestigd,dat de kettingloopmiddelen twee paren kettingen bevatten,waarvan het eerste paar’kettingen over het eerste-paarkettingwielen is gelegen, waarbij elk van de eerste uit¬einden van het eerste paar kettingen aan het dragend gedeelte van de hefmast is bevestigd en elk van de tweede uiteinden v?n het eerste paar kettingen aan hetmontagebord is bevestigd, en waarvan het tweede paar ket¬tingen over het tweede paar kettingwielen is gelegen,waarbij elk van de eerste uiteinden van het tweede paarkettingen aan het dragend gedeelte van de hefmast is be¬vestigd en elk van de tweede uiteinden van het tweede paarkettingen aan het montagebord is bevestigd, en dat tussenhet dragend gedeelte en het verschuifbare.gedeelte van dehefmast een in twee tegengestelde richtingen werkzamehydraulische cylinder is aangebracht.A preferred embodiment of the earth auger according to the invention, is characterized in that the chain running means comprise two pairs of sprockets mounted on the movable part of the mast, a first pair of sprockets being attached to an end of the movable part which is outside the load-bearing part of the mast and a second pair sprockets attached to the end of the slidable portion within the bearing portion, the chain running means comprising two pairs of chains, the first pair of chains being over the first pair of sprockets, each of the first ends of the first pair of chains is attached to the bearing portion of the mast and each of the second ends of the first pair of chains is attached to the mounting board, the second pair of chains of which overlie the second pair of sprockets, each of the first ends of the second p a chain is attached to the bearing portion of the mast and each of the second ends of the second pair of chains is attached to the mounting board, and a hydraulic cylinder acting in two opposite directions is arranged between the bearing portion and the sliding portion of the mast.

Het voordeel van de voorkeursuitvoeringsvorm vande grondboorinrichting overeenkomstig de uitvinding is, datdeze geschikt is om de grote krachten, welke in het algemeennodig zijn om de boorbuis omhoog te halen, met eenvoudigemiddelen te verschaffen.The advantage of the preferred embodiment of the soil drilling device according to the invention is that it is suitable for providing the large forces, which are generally necessary to lift the drill pipe, with simple means.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan dehand van de tekening waarin dezelfde verwijzingscijfersovereenkomstige elementen aanduiden. Daarbij toont: figuur 1 schematisch een vooraanzicht van eengedeelte van de voorkeursuitvoeringsvorm van de grondboor¬inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een rechterzij aanzicht van de weergavevan figuur 1; figuur 3 een weergave van een mogelijke uitvoe¬ringsvorm van het ondergrondse uiteinde van de boorbuis; enfiguur 4 een aanzicht van de boorpunt voorsamenwerking met het ondergrondse uiteinde van de boorbuisvolgens figuur 3.The invention will be further elucidated with reference to the drawing, in which the same reference numerals indicate corresponding elements. In the drawing: figure 1 schematically shows a front view of a part of the preferred embodiment of the earth drilling device according to the invention; figure 2 shows a right side view of the representation of figure 1; figure 3 shows a possible embodiment of the underground end of the drill pipe; figure 4 shows a view of the drill tip for co-operation with the underground end of the drill pipe according to figure 3.

In de figuren 1 en 2 is schematisch een grond¬boorinrichting 1 weergegeven. De grondboorinrichting heefteen hefmast 2, 3 opgebouwd uit een dragend gedeelte 2 eneen ten opzichte hiervan verschuifbaar gedeelte 3. De ge¬deelten 2 en 3, welke geleid worden over rolwielen 4 zijnten opzichte van elkaar verschuifbaar met behulp van eenhydraulische cylinder 5. Een montagebord 6 is met behulp van rolwielen 7 verplaatsbaar aangebracht tussen -jeleiders8 van het verschuifbaar gedeelte 3. Een eerste paar ket¬tingwielen 9, 9' is bevestigd aan het boveneind" van hetgedeelte 3 en een tweede paar kettingwielen 10, 10r is be¬vestigd aan het benedeneinde van het gedeelte 3. Over dekettingwielen 9, 9' zijn kettingen 11, 11' geslagen, waar¬van telkens een uiteinde aan een ligger 12 van het dragendgedeelte 2 is bevestigd en de andere einden elk met hetmontagebord 6 zijn verbonden. Over de kettingwielen 10, 10') zijn elk kettingen 13, 13' geslagen, waarvan telkens eenuiteinde is verbonden met de ligger 12 en de andere eindenzijn verbonden met het montagebord 6.Figures 1 and 2 schematically show a soil drilling device 1. The earth auger has a mast 2, 3 built from a load-bearing part 2 and a part 3 that can be slid relative to it. The parts 2 and 3, which are guided over roller wheels 4, are slidable with respect to each other by means of a hydraulic cylinder 5. A mounting board 6 is mounted in a movable manner between roller guides 8 of the sliding part 3 by means of roller wheels 7. A first pair of chain wheels 9, 9 'is attached to the top end "of the part 3 and a second pair of chain wheels 10, 10r is fixed to the lower end of the section 3. Chains 11, 11 'are placed over the sprockets 9, 9', one end of which is each attached to a beam 12 of the supporting section 2 and the other ends are each connected to the mounting board 6. Over the sprockets 10, 10 '), chains 13, 13' are each driven, one end of which is connected to the beam 12 and the other ends are connected to the mounting board 6.

De werking van het geheel van de kettingloop-middelen 9, 9', 10, 10' , 11, 11', 13, 13' is zodanig, datI bij een met een zekere snelheid bewegen van het verschuif¬baar gedeelte 3, het montagebord met dubbele snelheid incorresponderende richting met het gedeelte 3 meebeweegt.The action of the whole of the chain running means 9, 9 ', 10, 10', 11, 11 ', 13, 13' is such that when the sliding part 3 moves at a certain speed, the mounting board double-speed incorresponding direction with the part 3 moving with it.

In het rechterzijaanzicht zoals weergegeven in figuur2, waarin de positie van het montagebord 6 enigszins inhoogte verschoven is ten opzichte van de weergegeven posi¬tie in figuur 1, is zichtbaar gemaakt dat aan het dragendgedeelte 2 een topstang 14 en een hefarm 15 zijn bevestigd.Topstang 14 en hefarm 15 zijn tevens verbonden met een nietweergegeven landbouwtrekker. Met behulp van niet weergege¬ven hydraulische middelen, welke zijn verbonden met detopstang 14 en de hefarm 15 is de hefmast 2, 3 in een ver-tikale positie te brengen en op het maaiveld te drukken.,eventueel zodanig dat de achterwielen van de landbouwtrek¬ker geheel of gedeeltelijk van de bodem loskomen·. Hiermedewordt een zeer stabiele grondboorinrichting 1 verkregen.In the right side view as shown in figure 2, in which the position of the mounting board 6 has been shifted slightly in height relative to the position shown in figure 1, it is shown that a top rod 14 and a lifting arm 15 are attached to the bearing part 2. 14 and lifting arm 15 are also connected to an agricultural tractor not shown. Using hydraulic means, not shown, which are connected to the top rod 14 and the lifting arm 15, the mast 2, 3 can be brought into a vertical position and pressed onto the ground level, possibly so that the rear wheels of the agricultural tractor Completely or partially come off the ground. A very stable earth drilling device 1 is hereby obtained.

Op het montagebord 6 is een hydraulische hamer 16bevestigd, welke is voorzien van een slagpen 17. Op hetmontagebord 6 is bij voorkeur nog een eventueel: van deslagpen 17 wegdraaibare hydraulisch aandrijfbare draaikop18 aangebracht. De draaikop 18 zal in het algemeen als een hydraulisch aan te drijven tandwielkast zjn uitgevoerd. Metde hydraulische hamer 16 wordt een met de slagpen 17 teverbinden hoorbuis 19 de bodem ingedreven, waarbij dedraaikop 18 aan de hoorbuis 19 een draaiende beweging ver¬schaft.A hydraulic hammer 16 is mounted on the mounting board 6 and is provided with a firing pin 17. On the mounting board 6, preferably, a further hydraulically drivable rotating head 18 can be rotated away from the firing pin 17. The rotary head 18 will generally be designed as a gearbox that can be driven hydraulically. With the hydraulic hammer 16, a hearing tube 19 connected to the firing pin 17 is driven into the bottom, the rotary head 18 on the hearing tube 19 providing a rotary movement.

Het ondergrondse uiteinde 19 van de hoorbuis isnog weergegeven in figuur 3. Het is voorzien van nokken 20en de op het uiteinde van de hoorbuis 19 losneembaar aan tebrengen boorpunt 21, welke is getoond in figuur 4, is vancorresponderende inkepingen 22 voorzien. De boorpunt 21,welke overigens in het algemeen na het verrichten van deboring als verloren moet worden beschouwd, omdat deze in debodem achterblijft, is over het buitenoppervlak ervan voor¬zien van schroeflijnvormige rillen 23, welke al of niet incombinatie met de draaikop 18 toegepast de draaiende bewe¬ging van de hoorbuis 19 met draaikop 18 bewerkstelligen. Deboorpunt 21 bezit een cylindrisch gedeelte 24 waarvan dediameter correspondeert met de inwendige diameter van dehoorbuis 19. Op het cylindrisch gedeelte 24 zijn O-ringen25 aangebracht voor het bereiken van een klemmend contacttussen de boorpunt 21 en de hoorbuis 19.The underground end 19 of the tube is shown in Figure 3. It is provided with cams 20 and the drill tip 21 which can be detachably mounted on the end of the tube 19, which is shown in Figure 4, is provided with corresponding notches 22. The drill point 21, which, incidentally, is generally to be regarded as lost after the drilling has been carried out, because it remains in the bottom, is provided over the outer surface thereof with helical grooves 23, which may or may not be used in combination with the rotary head 18. effect rotational movement of the hearing tube 19 with rotating head 18. The drilling tip 21 has a cylindrical portion 24, the diameter of which corresponds to the internal diameter of the hearing tube 19. O-rings 25 are arranged on the cylindrical portion 24 to achieve a clamping contact between the drilling tip 21 and the hearing tube 19.

Claims

1. Method for making ground bores, characterized in that a load-bearing part of a lifting mast coupled to an agricultural tractor is pressed practically vertically on the ground, which part is displaceable with the aid of one piece with respect to the load-bearing part of the mast, while shifting, a drill pipe is driven into it while activating a hydraulic hammered bottom.

2. Method according to claim 1, characterized in that the drill pipe is subjected to a thirteenth consideration during the hydraulic hammer driving into the ground.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that after the drill pipe has been driven into the ground, it is pulled out of the ground by means of a renewed displacement of the parts of the mast.

4. Earth-drilling machine for carrying out the method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the earth-drilling machine comprises the lifting mast coupled to the agricultural tractor, the lifting mast of which can be pressed from the vertical section and the sliding part is constructed that the ground drilling device contains a mounting board which is slidable with respect to the mast, on which the hydraulic hammer is mounted and that the ground drilling device contains chain moving means attached to the mast and the mounting board for moving the mounting board when sliding the sliding part of the mast along the vertical .

Auger according to claim 4, characterized in that the chain running means comprise two pairs of chain wheels attached to the slidable part of the mast, a first pair of sprockets being attached to an end of the slidable portion residing outside the load-bearing part of the mast and a second pair of sprockets attached to the end of the sliding portion residing within the bearing portion, the chain means comprises two pairs of chains, the first pair of chains being over the first pair of sprockets, each of the first ends of the first pair of chains is attached to the load bearing portion of the mast and each of the second ends of the first pair of chains is attached to the mounting board, the second pair of chains of which overlie the second pair of sprockets, with each of the first ends of the second pair of chains the bearing part of the, h The mast is secured and each of the second ends of the second pair of chains is secured to the mounting board, and a hydraulic cylinder acting in two opposite directions is provided between the bearing portion and the sliding portion of the mast.

6. Drilling device according to either of Claims 4 and 5, characterized in that a hydraulically drivable rotary head is mounted on the mounting board, which gives a rotating movement while driving the hearing tube with the hydraulic hammer.

Auger according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the underground end of the drill pipe is provided with a tapered drill tip to be left behind in the ground, which drill tip is provided with helical ribs arranged over the outer surface thereof for the purpose of Floating the hydraulic hammer into the ground automatically provides a twisting motion to the casing.

Auger drilling device according to claim 7, characterized in that the drill tip is detachably attached to the underground end of the drill pipe.

Auger according to claim 8, characterized in that the detachable fastening is realized by means of notches and cams corresponding to each other at the ends of the hearing tube and the drill tip.

Auger according to any one of claims 7, 8 or 9, characterized in that the drill tip with a cylindrical portion, the diameter of which corresponds to the internal diameter of the casing, protrudes into the casing, and that the drill point clamps in the casing by means of the cylindrical part fitted 0-rings.