[发明专利]用于防止在钻出的岩孔中的钻杆故障的危险的安全系统和方法

说明书

本发明提供了一种安全系统(1)，用于防止在水平面上方钻出的岩孔(B)中的钻杆故障的危险，尤其是由滞留在所述孔(B)内的断裂的钻杆段(S)造成的危险，所述安全系统(1)包括：插塞构件(2)，其用于插入邻近岩面(F)的所述孔(B)的近端区域(E)中，该插塞构件(2)构造成能固定在所述孔(B)的近端区域(E)内；冲击减小构件(5)，用于减小断裂的钻杆段(S)撞击位于所述孔(B)的近端区域(E)内的插塞构件(2)的冲击。冲击减小构件(5)构造成位于所述孔(B)的近端区域(E)内并于所述插塞构件(2)上方在孔(B)内延伸。

技术领域

本发明涉及一种安全系统，用于防止在水平面上方延伸的钻出的岩孔中的钻杆故障的危险，尤其是由滞留在钻出的岩孔内的断裂的钻杆段造成的危险。本发明还涉及一种防止钻杆故障的这样的危险的方法。因此，应当理解本发明在采矿工业中具有特定的应用或用途，但是在其它领域中(例如在建筑工业中)也可以考虑这些应用。

背景技术

在地下矿山环境中，矿体或矿脉将通常通过开凿空腔或作业腔室(下文称为空腔)进入矿体或矿脉下方的岩层并随后从下方朝向矿床作业来接近。这种技术在采矿领域被称为“上向梯段回采法”，并且随着岩石爆破和机械钻的出现已成为采矿的主要方向。特别地，该技术通常涉及从空腔朝向上方的矿床向上钻出进入岩层的多个孔。然后在这些孔内设置炸药以炸毁中间岩石并直接接近矿床。实际上，这些孔和炸药可能会延伸进入矿床本身，矿床与中间岩石一起随后塌陷到下面的空腔中以便去除。

当朝向矿体钻出向上延伸进入岩层的多个孔时，与这种采矿技术相关的重要问题与钻杆故障有关。钻出的单独的孔通常长达数十米(例如，在20至60米的范围内)，并且在该长度上延伸的钻杆可仅具有约80毫米的直径。由于岩层的组成和性质通常会随其深度而变化，所以在每个孔的钻进过程中钻杆受到变化并且也在某种程度上不可预测的负载。因此，也许并不令人惊讶的是，当钻出多个孔以放置炸药时，钻杆的故障或断裂并不罕见。这具有这样的问题，即例如长度为十五米或二十米并且质量在100kg至500kg范围内的一段钻杆被留在从空腔向上延伸的孔中。由岩层产生的压力可能自然地改变，或者由于相邻孔的进一步钻进而改变。这可能导致断裂的钻杆从钻孔中移出并落入空腔中。因此不难想象，这样一个大而重的断裂的钻杆段可能会意外地从孔中脱落对人员和/或设备造成的危险是极大的。

在在水平面以上延伸的孔中发生这样的钻杆故障的情况下(存在断裂的钻杆段掉出的风险的情况下)，许多国家的职业健康和安全法规要求在该特定区域的工作可以继续之前，受影响的孔要被覆盖和/或以其它方式使得其变得安全。但是，由于迄今为止还没有针对这个问题的量身定制的解决方案，矿工们不得不临时提供非常临时性的和未达最佳标准的措施。这些措施不仅非常耗时，还导致采矿作业进一步进展的长期拖延，而且这种临时措施所提供的真正安全性有时也值得怀疑。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种新的和改进的安全系统和相关方法，用于防止在水平面上方钻出的岩孔中的钻杆故障的危险，尤其是防止断裂的钻杆段从孔中掉落入开凿的空腔区域的危险。

因此，根据一个方案，本发明提供了一种安全系统，用于防止在水平面上方钻出的岩孔中的钻杆故障的危险，尤其是由在所述孔内的断裂的钻杆段造成的危险，该安全系统包括：

锚固构件，其构造成固定在靠近岩面的钻出的孔的近端区域中；和

冲击减小构件，用于减小钻杆段撞击在钻出的孔的近端区域中的该锚固构件的冲击，其中所述冲击减小构件构造成位于所述孔的近端区域内并在所述锚固构件上方在所述孔内延伸。

因此，本发明的安全系统构造和布置成固定在孔的邻近岩面的近端区域处，并且吸收朝向岩面中的开口落入孔内的断裂的钻杆段的力或冲击。此外，安全系统可取地防止这样的断裂的钻杆段掉出到正在进行作业的空间或区域中。以这种方式，安全系统能够保护在其中工作人员和/或设备仍在进一步采矿作业中活动的区域免受钻杆段从钻出的孔中掉落的危险，其中在所述钻出的孔中钻杆已经遭受故障和断裂或折断。