(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのドリルロッドおよびドリルビットアセンブリを含む掘削機を準備する第１の準備工程と、
ボアホールを測定するセンサ手段を含むボアホール探査器を準備する第２の準備工程と、
前記掘削機内に前記ボアホール探査器を配設する配設工程と、
該掘削機を使用して少なくとも打撃掘削を含む掘削処理を行ってボアホールを掘削する掘削工程と、
前記ボアホール探査器を使用して前記ボアホールを測定し、該ボアホールに関するデータを取得する測定工程と、
該ボアホールに関するデータをデータ処理手段によって処理してボアホールの状態情報を取得する処理工程とを含む掘削孔の探査方法において、
中央フラッシング流路を含む掘削機を使用してフラッシング流体を前記ドリルビットアセンブリに送り、
前記配設工程において前記ボアホール探査器を前記中央フラッシング流路内に配設し、フラッシング流体が該中央フラッシング流路内にある該ボアホール探査器外を流動可能にし、
第２の準備工程にてボアホール探査器を準備し、該ボアホール探査器の前記センサ手段の少なくとも一部分をポリウレタンなどのポリマに埋め込み、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマが少なくとも部分的に前記ボアホール探査器の最外側面を構成するとともに、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマが少なくとも部分的に該ボアホール探査器の保護外被を形成することを特徴とする掘削孔の探査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
フラッシング流路部を含むドリルビットアセンブリを使用し、
前記配設工程は、前記ボアホール探査器の少なくとも一部分を該ドリルビットアセンブリの前記フラッシング流路部内に配設することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
第１の準備工程は、中央フラッシング流路部を備えるアダプタを準備することを含み、
前記配設工程は、前記アダプタを使用して前記ドリルビットアセンブリを前記掘削機の前記ドリルロッドに緊締して、該アダプタの前記中央フラッシング流路部が該掘削機の前記中央フラッシング流路の一部を構成するようにすることを含み、
該配設工程は、前記ボアホール探査器の少なくとも一部分を前記アダプタの前記中央フラッシング流路部内に配設することを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記配設工程は、前記掘削機の前記中央フラッシング流路内に設けられたダンピング手段間に前記ボアホール探査器を懸架することを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記ダンピング手段として、太さが0.5〜3.0mmのワイヤなどからなる円錐バネなどのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、前記配設工程は、前記ボアホール探査器を前記掘削機の前記中央フラッシング流路内の前記ダンピング手段間に懸架して、該ダンピング手段は、該掘削機の該中央フラッシング流路内の該ボアホール探査器の外側に位置して該掘削機の該中央フラッシング流路を流れるフラッシング流体にさらすとともに、該掘削機の該中央フラッシング流路を流れるフラッシング流体と直に接触するようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の方法において、前記配設工程は、前記ボアホール探査器を前記掘削機の前記中央フラッシング流路内の前記ダンピング手段間に懸架して、該ボアホール探査器は該ダンピング手段のみによって該掘削機の該中央フラッシング流路内に支持されるようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法において、前記配設工程は、前記ボアホール探査器と前記中央フラッシング流路の壁部との間で流体を押し流す少なくとも１つのフラッシング流体路を形成して、流体が前記掘削機の前記中央フラッシング流路内にある前記ボアホール探査器外を流れるようにすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法において、
第２の準備工程は、エネルギーを採取する圧電デバイスを含むボアホール探査器を準備することを含み、
エネルギー採取工程にて、打撃掘削中に前記圧電デバイスを使用してエネルギーを採取することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記測定工程は、前記掘削機を前記ボアホールから引き抜きつつ行うことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、前記測定工程は、前記掘削工程中に行うことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法において、
前記掘削工程は待機期間を有し、該待機期間中は前記掘削機を前記ボアホールの長手方向に対して静止させ、
該掘削工程の該待機期間中に前記測定工程を行うことを特徴とする方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのドリルロッドおよびドリルビットアセンブリを含みボアホールを掘削する掘削機と、
該掘削機内に配設され、該掘削機で掘削したボアホールを測定して該ボアホールに関するデータを取得するボアホール探査器と、
前記ボアホールに関するデータを処理してボアホールの状態情報を取得するデータ処理手段とを含む打撃掘削用掘削装置において、
前記掘削機は、フラッシング流体を前記ドリルビットアセンブリに送る中央フラッシング流路を含み、
前記ボアホール探査器は前記中央フラッシング流路内に配設され、前記フラッシング流体が該中央フラッシング流路内にある該ボアホール探査器外を流動可能にして、
前記ボアホール探査器のセンサ手段は少なくとも一部分がポリウレタンなどのポリマに埋め込まれ、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマの少なくとも一部分は前記ボアホール探査器の最外側面を構成するとともに、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマの少なくとも一部分が該ボアホール探査器の外被を形成することを特徴とする打撃掘削用掘削装置。
【請求項１４】
請求項13に記載の掘削装置において、
前記ドリルビットアセンブリはフラッシング流路部を含み、
前記ボアホール探査器は、少なくとも一部分が該ドリルビットアセンブリの該フラッシング流路部内に配されることを特徴とする掘削装置。
【請求項１５】
請求項13または14に記載の掘削装置において、
該装置は、中央フラッシング流路部を含むアダプタを含み、
前記ドリルビットアセンブリは前記アダプタによって前記掘削機のドリルビットに緊締されて、該アダプタの該中央フラッシング流路部が該掘削機の前記中央フラッシング流路の一部を構成し、
前記ボアホール探査器は少なくとも一部分が前記アダプタの前記中央フラッシング流路部内に配されることを特徴とする掘削装置。
【請求項１６】
請求項13ないし15のいずれかに記載の掘削装置において、前記ボアホール探査器は、前記掘削機の前記中央フラッシング流路内に設けられたダンピング手段間に懸架されることを特徴とする掘削装置。
【請求項１７】
請求項16に記載の掘削装置において、前記ダンピング手段は、円錐バネのようなワイヤなどで作られた太さが0.5〜3.00mmのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする掘削装置。
【請求項１８】
請求項16または17に記載の掘削装置において、
前記ダンピング手段は、前記掘削機の前記中央フラッシング流路内に配された前記ボアホール探査器の外側に位置して、該掘削機の該中央フラッシング流路を流れるフラッシング流体にさらされるとともに、該掘削機の該中央フラッシング流路を流れるフラッシング流体に直に接触することを特徴とする掘削装置。
【請求項１９】
請求項16ないし18のいずれかに記載の掘削装置において、前記ボアホール探査器は、前記掘削機の前記中央フラッシング流路内の前記ダンピング手段間に懸架され、該ボアホール探査器は該ダンピング手段のみによって該掘削機の該中央フラッシング流路内に支持されることを特徴とする掘削装置。
【請求項２０】
請求項13ないし19のいずれかに記載の掘削装置において、該装置は、前記ボアホール探査器と前記中央フラッシング流路の壁部との間で流体を押し流す少なくとも１つのフラッシング流体路を含み、前記掘削機の該中央フラッシング流路に配された該ボアホール探査器内を流体が流れることを特徴とする掘削装置。
【請求項２１】
請求項13ないし20のいずれかに記載の掘削装置において、前記ボアホール探査器は打撃掘削中にエネルギーを採取する圧電デバイスを含むことを特徴とする掘削装置。
【請求項２２】
打撃掘削方法用および／または打撃掘削装置用ボアホール探査アセンブリにおいて、該アセンブリは、
ボアホールに関するデータを収集するセンサ手段を備えるボアホール探査器と、
打撃掘削用の掘削機の中央フラッシング流路内にて前記ボアホール探査器を自身の間に懸架するダンピング手段とを含み、
前記ボアホール探査器の前記センサ手段は少なくとも一部分がポリウレタンなどのポリマに埋め込まれ、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマの少なくとも一部分は前記ボアホール探査器の最外側面を構成するとともに、該センサ手段の少なくとも一部分が埋め込まれた該ポリマの少なくとも一部分が該ボアホール探査器の外被を形成することを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２３】
請求項22に記載のボアホール探査アセンブリにおいて、前記ダンピング手段は、円錐バネなどのようにワイヤ製などで太さが0.5〜3.00mmのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２４】
請求項22または23に記載のボアホール探査アセンブリにおいて、前記ボアホール探査器は２つの端部を有する長尺状であり、
それぞれの端部にダンピング手段が１つ取り付けられていることを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２５】
請求項22ないし24のいずれかに記載のボアホール探査アセンブリにおいて、前記ダンピング手段は前記ボアホール探査器の外側に位置することを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２６】
請求項22ないし25のいずれかに記載のボアホール探査アセンブリにおいて、該アセンブリは、
打撃掘削中にエネルギーを採取する圧電デバイスを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２７】
請求項26に記載のボアホール探査アセンブリにおいて、該装置は、
前記圧電デバイスが生成する電気エネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵手段を特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２８】
請求項22ないし27のいずれかに記載のボアホール探査アセンブリにおいて、前記ボアホール探査器は保護外被を備えることを特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【請求項２９】
請求項22ないし28のいずれかに記載のボアホール探査アセンブリにおいて、該アセンブリは、該アセンブリを掘削機の中央フラッシング流路に取り付ける際に該アセンブリが前記中央フラッシング流路に対して回転するのを防止する保持手段を特徴とするボアホール探査アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の前段に規定する掘削孔の探査方法に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、独立請求項13の前段に規定する打撃掘削用掘削装置に関するものである。
【０００３】
さらに、本発明は、独立請求項22に規定する打撃掘削方法用および／または打撃掘削用掘削装置用ボアホール探査アセンブリに関するものである。
【０００４】
掘削においては、ボアホールの深さおよび方向に関する情報を取得することが重要である。そのため、本分野で公知のさまざまなボアホール探査用工具および方法が存在し、これらの工具および方法を用いることでボアホールの深さおよび方向に関する情報を取得することができる。
【０００５】
米国特許公報第8,011,447号は掘削孔の探査方法を提示し、この方法は一般的にはトップハンマードリル・リグを使用して孔を掘削する坑内採鉱状況において用いられ、ドリルビットの近傍に配置される探査器を活用し、掘削作業後にドリルストリングを孔から抜き出す時にこれを用いて位置測定値を記録する。このように、ドリルストリングによって穿たれた実際の孔を掘削作業の進行に合わせて実時間で記録でき、孔の目標位置からのずれを確認できる。探査器は、一般的に、慣性探査装置、電源およびデータロガーを備え、探査装置は、いくつかの市販の慣性探査装置のなかから変動および衝撃耐性に優れたものを選択する。探査器は、掘削を行っている間はスリープモードに維持され、ドリルストリングが現時点の削孔路から徐々に引き出されるにつれ起動されて位置データを出力する。
【発明の目的】
【０００６】
本発明は、掘削孔の探査方法、掘削装置およびボアホール探査器アセンブリを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の掘削孔の探査方法は、独立請求項１に規定する事項により特徴付けられる。
【０００８】
本方法の好適な実施例は、従属請求項２ないし12にて規定する。
【０００９】
本方法は、少なくとも１つのドリルロッドおよびドリルビットアセンブリを備える掘削機を準備する第１の準備工程を含む。また本方法は、ボアホールの測定を行うセンサ手段を備えるボアホール探査器を準備する第２の準備工程を含む。本方法は、ボアホール探査器を掘削機内に配する配設工程を含む。本方法は、少なくとも打撃掘削を含む掘削作業で掘削機を使用してボアホールを掘削する掘削工程を含む。本方法は、ボアホール探査器のセンサ手段を用いてボアホールを測定してボアホールに関するデータを取得する測定工程を含む。本方法は、データ処理手段によってボアホールに関するデータを処理してボアホールの状態情報を取得する処理工程を含む。本方法では、フラッシング流体をドリルビットアセンブリに送る中央フラッシング流路を備える掘削機を使用して、配設工程においてボアホール探査器を中央フラッシング流路内に配設し、フラッシング流体が中央フラッシング流路内にあるボアホール探査器外を流動可能にする。配設工程は、必須ではないが好適には、掘削機の中央フラッシング流路に設けられたダンピング手段間にボアホール探査器を懸架することを含む。このようなダンピング手段は、必須ではないが好適には、次のうちの少なくとも１つを含む。すなわち、例えば、太さが0.5〜3.0mmのワイヤなどからなる円錐バネなどバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気圧式ダンピング手段などを含む。このようなダンピング手段は、例えば円錐バネなどのバネ手段を含んでよく、このようなバネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。
【００１０】
同様に、本発明の打撃掘削用掘削装置は、独立請求項13に規定する事項により特徴付けられる。
【００１１】
掘削装置の好適な実施例は、従属請求項14ないし21にて規定する。
【００１２】
本掘削装置は、ボアホールを掘削する掘削機を含む。掘削機は、少なくとも１本のドリルロッド、およびドリルビットアセンブリを含む。掘削装置は、掘削機によって掘削されたボアホールを測定して掘削機の掘削したボアホールに関するデータを取得するセンサ手段を含むボアホール探査器を含み、ボアホール探査器は掘削機内に配される。掘削装置は、ボアホールに関するデータを処理してボアホールの状態情報を取得するデータ処理手段を含む。掘削機は、フラッシング流体をドリルビットアセンブリに送る中央フラッシング流路を含み、ボアホール探査器が中央フラッシング流路内に配設されて、フラッシング流体が中央フラッシング流路内のボアホール探査器中を流れるようにする。ボアホール探査器は、好適には掘削機の中央フラッシング流路に設けられたダンピング手段間に懸架されるが、これに限らない。本方法で使用されるダンピング手段は、必須ではないが好適には、次のうちの少なくとも１つを含む。すなわち、例えば円錐バネといった太さ0.5〜3.0mmのワイヤなどからなるバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気圧式ダンピング手段を含む。本方法で使用されるダンピング手段は、例えば円錐バネなどのバネ手段を備えていてもよく、このようなバネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。
【００１３】
また、本発明は、請求項22に規定する、打撃掘削方法用および／または打撃掘削装置用のボアホール探査アセンブリに関する。
【００１４】
ボアホール探査アセンブリの好適な実施例は、従属請求項23ないし29に規定する。
【００１５】
ボアホール探査アセンブリは、ボアホールに関するデータを収集するセンサ手段を備えるボアホール探査器を含む。ボアホール探査アセンブリはさらにダンピング手段を含み、ボアホール探査器を打撃掘削用の掘削機の中央フラッシング流路のダンピング手段間に懸架する。このようなダンピング手段は、必須ではないが好適には、次のうちの少なくとも１つを含む。すなわち、例えば円錐バネといった太さ0.5〜3.0mmのワイヤなどからなるバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気圧式ダンピング手段を含む。このようなダンピング手段は、例えば円錐バネなどのバネ手段を備えていてもよく、このようなバネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。
【００１６】
ダンピング手段は、打撃掘削中にボアホール探査アセンブリの構成部材を保護するためのものである。ボアホール探査アセンブリの構成部材とは、例えば、角速度を示す第１の信号を生成する少なくとも１つのジャイロセンサ、および掘削装置によって掘削されたボアホールに沿った加速度を示す第２の信号を生成する少なくとも１つの加速度センサ、または掘削装置と、もしあれば打撃掘削中に電気エネルギーを採取する圧電デバイスであると言える。
【００１７】
打撃掘削中に電気エネルギーを採取する圧電デバイスがボアホール探査アセンブリに設けられている場合、ボアホール探査アセンブリのダンピング手段をなるべくならば打撃掘削中に回転させて圧電デバイスに適した振動数を発生させ、圧電デバイスが打撃掘削中に電気エネルギーを採取できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下に、本発明について添付図面を参照しながら詳細に述べる。
【図１】掘削装置を示す。
【図２】ボアホール探査アセンブリを備える掘削機の端部の切断図を示す。
【図３】一実施例によるボアホール探査アセンブリの切断図を示す。
【図４】いくつかの実施例においてドリルビットアセンブリを掘削機のドリルロッドに緊締するために使用される第１のアダプタ部および第２のアダプタ部を示し、また、それらの第１のアダプタ部および第２のアダプタ部を使用する際にボアホール探査器を配設できる様子を示す。
【図５】別の実施例によるボアホール探査アセンブリを示す。
【図６】打撃掘削時にボアホール探査アセンブリに使用可能で電気エネルギーを採取する圧電デバイスの一実施例を詳細に示す図である。
【図７】図６に示す圧電デバイスをより詳細に示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００１９】
本発明は、掘削孔の探査方法、掘削装置、ならびに本方法および／または本装置に使用するボアホール探査アセンブリに関する。
【００２０】
最初に、掘削孔の探査方法と、いくつかの実施例と、本方法の変形例とについて詳細に述べる。
【００２１】
本方法は、少なくとも１本のドリルロッド２およびドリルビットアセンブリ３を備える掘削機１を準備する第１の準備工程を含む。
【００２２】
本方法はさらに、ボアホール６の測定を行うセンサ手段５を備えるボアホール探査器４を準備する第２の準備工程を含む。
【００２３】
本方法は、ボアホール探査器４を掘削機１に配設する配設工程を含む。
【００２４】
本方法は、掘削機１を使用して、少なくとも打撃掘削を含む掘削作業を行ってボアホール６を掘削する掘削工程を含む。
【００２５】
本方法は、ボアホール探査器４のセンサ手段５によってボアホール６の測定を行い、ボアホール６のデータを取得する測定工程を含む。
【００２６】
本方法は、ボアホール探査器４から得るボアホール６に関するデータをデータ処理手段７に送信する送信工程、およびボアホール６に関するデータをデータ処理手段７にて受信する受信工程を含んでもよい。送信工程および受信工程において、有線接続または無線接続（図示せず）を利用してもよい。本方法の好適な実施例では、本方法は、ボアホール探査器４が掘削機とともに少なくとも部分的にボアホール６の中にある際に、ボアホール６に関するデータをボアホール探査器４の記憶手段26に記憶するデータ保存工程を含む。この好適な実施例では、送信工程および受信工程は、ボアホール探査器４をボアホール６から取り出してしまってからボアホール６のデータを記憶手段26からデータ処理手段７に転送することで行う。
【００２７】
本方法は、データ処理手段７によってボアホール６に関するデータを処理してボアホールの状態情報を取得する処理工程を含む。
【００２８】
本方法では、フラッシング液および／またはフラッシングガスなどのフラッシング流体をドリルビットアセンブリ３に送る中央フラッシング流路８を含む掘削機１を使用し、ボアホール探査器４を配設工程にて着脱可能または固定的に中央フラッシング流路８に配設し、フラッシング流体が中央フラッシング流路中を流れて掘削機１内のボアホール探査器４を通り抜けるようにする。
【００２９】
ボアホール探査器４は、配設工程にて中央フラッシング流路８内に配設されるので、掘削機１の中央フラッシング流路８内を流れるフラッシング流体によって冷却される。
【００３０】
本方法は、フラッシング流路部30を含むドリルビットアセンブリ３を使用することを含んでよく、配設工程は、ボアホール探査器４を少なくとも部分的にドリルビットアセンブリ３のフラッシング流路部30内に配設することを含んでいてもよい。
【００３１】
本方法のいくつかの実施例において、本方法の第１の準備工程はさらに、中央フラッシング流路部36を備えるアダプタ９を準備することを含む。このような実施例では、配設工程に、アダプタ９を用いてドリルビットアセンブリ３を掘削機１のドリルロッド２に緊締して、アダプタ９の中央フラッシング流路部36が掘削機１の中央フラッシング流路８の一部を形成するようにすることが含まれる。このような実施例では、配設工程に、ボアホール探査器４を少なくとも部分的にアダプタ９の中央フラッシング流路部36内に配設することが含まれる。
【００３２】
本方法のいくつかの実施例において、本方法の第１の準備工程はさらに、第１のアダプタ部10および第２のアダプタ部11を含むアダプタ９を準備することを含み、第１のアダプタ部10は、ドリルビットアセンブリ３をアダプタ９の第１のアダプタ部10に緊締する第１の雌ねじ部12および雄ねじ部13を備え、第２のアダプタ部11は、第１のアダプタ部10の第１の雌ねじ部12と連携する第２の雄ねじ部14、およびアダプタ９の第２のアダプタ部11を掘削機１のドリルロッド２に緊締する第２の雄ねじ部15を備えるとともに、第１のアダプタ部10は第１の中央フラッシング流路分６を備え、第２のアダプタ部11は第２の中央フラッシング流路部17を備えるようにする。このような実施例では、配設工程は、ボアホール探査器４を少なくとも部分的に第１のアダプタ部10の第１の中央フラッシング流路部16内に、そして／または少なくとも部分的に第２のアダプタ部11の第２の中央フラッシング流路部17内に配設し、第１のアダプタ部10および第２のアダプタ部11を第１のアダプタ部10の第１の雌ねじ部12と第２のアダプタ部11の第２の雄ねじ部14によって接続することを含む。このような実施例は、アダプタ９を用いてドリルビットアセンブリ３を掘削機１のドリルロッド２に緊締して、第１のアダプタ部10の第１の中央フラッシング流路部16と第のアダプタ部11の第２の中央フラッシング流路部17とによって掘削機１の中央フラッシング流路８の一部が形成されるようにすることを含む。
【００３３】
配設工程では、好適にはボアホール探査器４を掘削機１の中央フラッシング流路８内のダンピング手段18間に懸架することを含むが、これに限らない。ダンピング手段18を用いる目的の１つは、掘削工程時にボアホール探査器４のセンサ手段５やその他の装置を保護することにある。本方法で使用するダンピング手段は次のうちの少なくとも１つを含むことが好ましいが、これに限らない。すなわち、ダンピング手段は、例えば、太さ0.5〜3.0mmのワイヤなどからなる円錐バネなどのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを含む。本方法で使用されるダンピング手段は、例えば、図４および図５に示す円錐バネなどのバネ手段を備えていてもよく、このような円錐バネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。必須ではないが円錐バネを使用することが好ましい理由は円錐バネの構造にあり、円錐バネの構造だと、円筒バネの場合よりもフラッシング流体が効率的に流動できる。その理由の１つは、円錐バネの場合、フラッシング流体が円錐バネの中をその中心方向に流れるときに必要な流れ方向の変化は、円筒バネの中をその中心軸方向に流れる場合に比べ小さいことである。バネ手段をダンピング手段18として用いる場合、必須ではないが、例えば図２に示すようにバネ手段を２つ用いて、それぞれのダンピング手段18を中央フラッシング流路８の内側面（参照符号なし）とボアホール探査器４との間に配設してボアホール探査器４をバネ手段間に懸架するようにすることが好ましい。
【００３４】
配設工程は、必須ではないが好適には、ボアホール探査器４を掘削機１の中央フラッシング流路８内のダンピング手段18間に懸架することを含み、ダンピング手段18は、掘削機１の中央フラッシング流路８内のボアホール探査器４の外側に位置させて、掘削機１の中央フラッシング流路８内を流れるフラッシング流体にさらすとともに、掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体に直に接触させるようにする。
【００３５】
本方法の好適な実施例において、配設工程は、ボアホール探査器４を掘削機１の中央フラッシング流路８のダンピング手段18間に懸架して、ボアホール探査器４をダンピング手段18のみによって掘削機１の中央フラッシング流路８内に支持するようにすることを含む。このような実施例は打撃掘削においてとくに有利であり、その理由は、ボアホール探査器４のセンサ手段５を過度の振動から保護できることである。
【００３６】
本方法による第２の準備工程では、必須ではないが好適には、ボアホール探査器４のセンサ手段５の少なくとも一部分、なるべくならば全体が、ポリウレタンなどのポリマに埋設されたボアホール探査器４を準備し、センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体がボアホール探査器４の最外側面を構成するとともに、センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体もボアホール探査器４の保護外被24を形成するようにする。このような実施例では、ボアホール探査器４は掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体にさらされることになる。センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマが少なくとも部分的にボアホール探査器４の最外側面も構成しているため、掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体によって、ボアホール探査器４のセンサ手段５を効果的に冷却できる。
【００３７】
本方法による第２の準備工程では、掘削機１の中央フラッシング流路８に設けられたボアホール探査器４内をフラッシング流体が流動可能なフラッシング流体路20を少なくとも１本備えるボアホール探査器４を準備することを含んでもよい。
【００３８】
本方法の配設工程は、図２および図４に示すように、少なくとも１本のフラッシング流体路20を形成することを含んでもよく、ボアホール探査器４と中央フラッシング流路８の側壁（参照符号なし）間で流体を押し流してフラッシング流体が掘削機１の中央フラッシング流路８内にあるボアホール探査器４外を流れるようにする。
【００３９】
本方法の第２の準備工程では、エネルギーを採取する圧電デバイスを含むボアホール探査器４を準備することを含んでもよく、これにより、本方法の掘削工程には掘削工程時に圧電デバイスを用いてエネルギーを採取することが含まれる。
【００４０】
本方法の第２の準備工程では、角速度を示す第１の信号を生成する少なくとも１つのジャイロセンサ31、およびボアホール６に沿った加速度を示す第２の信号を生成する少なくとも１つの加速度センサ32を備えるセンサ手段５を含むボアホール探査器４を準備することを含んでもよく、これにより、測定工程には、少なくとも１つのジャイロセンサ31を使用して角速度を測定し、角速度を示す第１の信号を生成することが含まれ、測定工程にはさらに、少なくとも１つの加速度センサ32を使用して加速度を測定し、ボアホール６に沿った加速度を示す第２の信号を生成することが含まれる。
【００４１】
また本方法は、処理工程で生成されるボアホールの状態情報を表示する表示工程を含んでもよい。
【００４２】
本方法では、測定工程は掘削機１をボアホール６から引き抜くときに実行してもよい。本方法では、掘削工程中に測定工程を実行してもよい。本方法の好適な実施例において、掘削工程は待機期間を含み、待機期間中、掘削機１をボアホール６の長手方向に対して静止させておく。すなわち、待機期間中、掘削機１はボアホール６内でボアホール６の深さ方向の位置を静止させておく。本方法のこの好適な実施例では、測定工程を掘削工程の待機期間中に行う。
【００４３】
次に、打撃掘削用の掘削装置、ならびにいくつかの実施例およびその変形例について詳細に述べる。
【００４４】
掘削装置は、ボアホールを掘削する掘削機１を含む。
【００４５】
掘削機１は、少なくとも１本のドリルロッド２、およびドリルビットアセンブリを備える。
【００４６】
掘削装置は、掘削機１によって掘削されたボアホール６の測定を行って掘削機１で掘削したボアホール６に関するデータを取得するセンサ手段５を備えるボアホール探査器４を含み、ボアホール探査器４は掘削機１内に配設される。
【００４７】
掘削装置は、ボアホール探査器４から得られるボアホール６に関するデータを送信する送信手段23、および送信手段23から送られてくるボアホール６に関するデータを受信する受信手段33を含んでもよい。送信手段23と受信手段33とは有線接続または無線接続（図示せず）でつないでもよい。これに代わって、もしくはそれに加えて、ボアホール探査器４は記憶手段26を備えていてもよく、ボアホール探査器４が掘削機１とともに少なくとも部分的にボアホール６内に位置している際、ボアホール６に関するデータをボアホール探査器４の記憶手段26に記憶し、ボアホール探査器４を掘削機１とともにボアホール６から取り出してから、例えば記憶手段26をデータ処理手段７に接続させてボアホール６に関するデータを処理手段７に後で送信するようにしてもよい。
【００４８】
掘削装置は、ボアホールに関するデータを処理してボアホールの状態情報を取得する処理手段７を備える。
【００４９】
掘削機１は、フラッシング液および／またはフラッシングガスなどのフラッシング流体をドリルビットアセンブリ３に送る中央フラッシング流路８を備え、ボアホール探査器４は中央フラッシング流路８内に着脱可能に、または固定的に配設され、流体がボアホール探査器４外を通って中央フラッシング流路８を流れることができるようにする。
【００５０】
ボアホール探査器４は中央フラッシング流路８に配設されているので、ボアホール探査器４は中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体によって冷却される。
【００５１】
ドリルビットアセンブリ３はフラッシング流路部30を含んでもよく、また、ボアホール探査器４の少なくとも一部分はドリルビットアセンブリ３のフラッシング流路部30内に配設してもよい。
【００５２】
掘削装置のいくつかの実施例において、掘削機１はさらに中央フラッシング流路部36を備えるアダプタ９を含んでもよい。これらの実施例では、ドリルビットアセンブリ３はアダプタ９によって掘削機１のドリルロッド２に緊締され、アダプタ９の中央フラッシング流路部36が掘削機１の中央フラッシング流路８の一部を形成するようにする。これらの実施例では、ボアホール探査器４は少なくとも一部分がアダプタ９の中央フラッシング流路部36内に位置するように配される。
【００５３】
例えば図２に部分的に示す掘削装置のように、掘削装置のいくつかの実施例には、第１のアダプタ部10および第２のアダプタ部11で構成されるアダプタ９が含まれる。これらの実施例において、第１のアダプタ部10は、ドリルビットアセンブリ３をアダプタ９の第１のアダプタ部10に緊締する第１の雌ねじ部12および第１の雄ねじ部13を備える。これらの実施例において、第２のアダプタ部11は、第１のアダプタ部10の雌ねじ部12と連携する雄ねじ部14、およびアダプタ９の第２のアダプタ部11を掘削機１のドリルロッド２に緊締する第２の雌ねじ部15を備える。これらの実施例において、第１のアダプタ部10は第１の中央フラッシング流路部16を含み、第２のアダプタ部11は第２の中央フラッシング流路部17を含む。これらの実施例において、ボアホール探査器４は、少なくとも一部分が第１のアダプタ部10の第１の中央フラッシング流路部16内に、そして／または少なくとも一部分が第２のアダプタ部11の第２の中央フラッシング流路部17内に配設される。これらの実施例において、第１のアダプタ部10および第２のアダプタ部11は、第１のアダプタ部10の第１の雌ねじ部12と、第２のアダプタ部11の第２の雄ねじ部14とによって接続され、ドリルビットアセンブリ３は、アダプタ９によって、つまり第１のアダプタ部10および第２のアダプタ部11によって、ドリルロッド３に接続されることにより、第１のアダプタ部10の第１の中央フラッシング流路部16および第２のアダプタ部11の第２の中央フラッシング流路部17によって掘削機１の中央フラッシング流路８の一部が形成される。
【００５４】
ボアホール探査器４は、図２に示すように、好適には掘削機１の中央フラッシング流路８内のダンピング手段18間に懸架されるが、これに限らない。このようなダンピング手段18は次のうちの少なくとも１つを含むことが好ましいが、これに限らない。すなわち、ダンピング手段は、例えば、太さ0.5〜3.0mmのワイヤなどからなる円錐バネなどのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを含む。このようなダンピング手段は、例えば、円錐バネのようなバネ手段を備えていてもよく、このような円錐バネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。ダンピング手段18を用いる目的の１つは、打撃掘削時にボアホール探査器４のセンサ手段５を保護することにある。このようなダンピング手段18は、必須ではないが好適には図４および図５に示すような円錐バネ状のバネ手段を少なくとも１つ含む。必須ではないものの円錐バネを使用することが好ましい理由は円錐バネの構造にあり、円錐バネの構造のほうが、円筒バネの場合よりもフラッシング流体がより効率的に流動できる。その理由の１つは、円錐バネの場合、フラッシング流体が円錐バネの中をその中心方向に流れるときに必要な流れ方向の変化は、円筒バネの中をその中心軸方向に流れる場合よりも小さいことである。バネ手段をダンピング手段18として用いる場合、必須ではないが、例えば図２に示すようにバネ手段を２つ用いて、各ダンピング手段18を中央フラッシング流路８の内側（参照符号なし）とボアホール探査器４との間に配設してボアホール探査器４をバネ手段間に懸架するようにすることが好ましい。
【００５５】
ダンピング手段18は、できれば掘削機１の中央フラッシング流路８内のボアホール探査器４の外側に位置させて、掘削機１の中央フラッシング流路８内を流れるフラッシング流体にダンピング手段18をさらすとともに、掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体に直にダンピング手段18が接触するようにすることが好ましい。
【００５６】
本装置の好適な実施例において、ボアホール探査器４は掘削機１の中央フラッシング流路８のダンピング手段18間に懸架されて、ボアホール探査器４はダンピング手段18のみによって掘削機１の中央フラッシング流路８内で支持される。このような実施例は打撃式掘削においてとくに有利であり、その理由は、ボアホール探査器４のセンサ手段５を例えば過度の振動から保護できることである。
【００５７】
ボアホール探査器４のセンサ手段５は、必須ではないが好適には、少なくともその一部分、なるべくならば全体がポリウレタンなどのポリマに埋設されて、センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体がボアホール探査器４の最外側面を構成し、またセンサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体がボアホール探査器４の保護外被24を形成する。センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマが少なくとも部分的にボアホール探査器４の最外側面を形成しているため、掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体によって、ボアホール探査器４のセンサ手段５を効果的に冷却できる。
【００５８】
ボアホール探査器４は、必須ではないが好適には、少なくとも１本のフラッシング流体路を備えて、フラッシング流体をボアホール探査器４外に流せるようにする。
【００５９】
本装置は、必須ではないが好適には、少なくとも１本のフラッシング流体路20を備え、流体をボアホール探査器４とフラッシング流路の間で押し流すことで、フラッシング流体がボアホール探査器４外を通れるようにする。
【００６０】
ボアホール探査器４は、必須ではないが好適には、打撃掘削中にエネルギーを採取する圧電デバイス19を備える。
【００６１】
ボアホール探査器４は、必須ではないが好適には、角速度を示す第１の信号を生成する少なくとも１つのジャイロセンサ31、およびボアホール６に沿った加速度を示す第２の信号を生成する少なくとも１つの加速度センサ32を備える。
【００６２】
本装置は、必須ではないが好適には、データ処理手段７が出力するボアホールの状態情報を表示する表示手段34を含む。
【００６３】
次に、本願明細書に記載の方法などの打撃掘削方法および／または本願明細書に記載の装置などの打撃掘削用掘削装置で使用するボアホール探査アセンブリ（参照符号なし）、ならびにボアホール探査アセンブリのいくつかの実施例およびその変形例について詳細に述べる。
【００６４】
ボアホール探査アセンブリは、ボアホール６に関するデータを収集するセンサ手段５を備えたボアホール探査器４を含む。
【００６５】
ボアホール探査アセンブリはダンピング手段18も備えて、打撃掘削用の掘削機１の中央フラッシング流路８の前記ダンピング手段18間にボアホール探査器を懸架する。このようなダンピング手段18は、必須ではないが好適には、次のうちの少なくとも１つを含む。すなわち、ダンピング手段は、例えば、太さ0.5〜3.0mmのワイヤなどからなる円錐バネなどのバネ手段、液圧式ダンピング手段、および圧搾空気式ダンピング手段のうちの少なくとも１つを含む。このようなダンピング手段は、例えば、円錐バネなどのバネ手段を備えていてもよく、このような円錐バネはワイヤなどからなり、ワイヤの太さ、例えば直径は0.5〜3.0mmであり、好適には1.0〜2.5mm、より好適には1.5〜2.0mm、例えば1.8mmである。円錐バネをボアホール探査アセンブリに使用すると、中央フラッシング流路８内のフラッシング流体の流れへの影響が少なくてすむという利点が得られる。必須ではないものの円錐バネを使用することが好ましい理由は円錐バネの構造にあり、円錐バネの構造のほうが、円筒バネの場合よりもフラッシング流体がより効率的に流動できる。その理由の１つは、円錐バネの場合、フラッシング流体が円錐バネの中をその中心方向に流れるときに必要な流れ方向の変化は、円筒バネの中をその中心軸方向に流れる場合よりも小さいことである。バネ手段をダンピング手段18として用いる場合、必須ではないが、例えば図２に示すようにバネ手段を２つ用いて、各ダンピング手段18を中央フラッシング流路８の内側（参照符号なし）とボアホール探査器４との間に配設してボアホール探査器４をバネ手段間に懸架するようにすることが好ましい。
【００６６】
ダンピング手段18はボアホール探査器４の外側に位置することが好ましいが、これに限らない。
【００６７】
ボアホール探査器４のセンサ手段５は、なるべくなら少なくともその一部分が、好適には全体がポリウレタンなどのポリマに埋設されて、センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体がボアホール探査器４の最外側面を構成するとともに、センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマの少なくとも一部分、なるべくならば全体がボアホール探査器４の保護外被24を形成するようにする。センサ手段５の少なくとも一部分が埋め込まれたポリマが少なくとも部分的にボアホール探査器４の最外側面を形成しているため、掘削機１の中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体によってボアホール探査器４のセンサ手段５を効果的に冷却できる。
【００６８】
ボアホール探査器４を掘削機１の中央フラッシング流路８内に懸架させるので、ボアホール探査器４は中央フラッシング流路８を流れるフラッシング流体によって冷却されることになる。
【００６９】
図２〜図５に示す実施例では、ボアホール探査器４は２つの端部を有する長尺状構造であり、各端部にダンピング手段18がそれぞれ１つ設けられている。
【００７０】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には圧電デバイス19を備え、圧電デバイス19は、打撃掘削中、すなわち掘削機１およびその各構成部材（ドリルロッド２、ドリルビットアセンブリ３、そしてドリルロッド２とドリルビットアセンブリ３の間にアダプタ９が設けられている場合にはアダプタ９も）が打撃掘削振動をすると、エネルギーを採取する。また、ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には、圧電デバイス19が生成した電気エネルギーを蓄えるエネルギー貯蔵手段21を備える。とくに掘削機１をボアホール６から引き抜いてからボアホールの探査を行う場合にエネルギー貯蔵手段21は有用である。なぜなら、これによって、ボアホール６の掘削に際して打撃掘削中に圧電デバイス19でエネルギーを採取し、その後、ボアホール６から掘削機１を引き出すと、センサ手段でエネルギー貯蔵手段21の貯蔵エネルギーを使用できるためである。圧電デバイス19は１つ以上の圧電装置で構成され、圧電装置はユニモルフ型、バイモルフ型、モノモルフ型、またはマルチモルフ型でよい。このような圧電装置は、予め変形させてもよく、また、例えば金属、ポリマ、および／またはセラミック材料製などでよい。このような圧電装置は、図６および図７に示すように、例えばボアホール探査器４の片端または両端に緊締された可撓性圧電プレート35を備えていてもよい。共振周波数を手動で調節する錘36は、可撓性圧電プレートに緊締してもよい。錘36はなるべく偏心して配設し、錘26が掘削機１の回転および掘削機１の振動によって動くようにする。コイル（図示せず）またはコンデンサ（図示せず）を設けて、電気で共振周波数を調節してもよい。
【００７１】
エネルギーを蓄えるエネルギー貯蔵手段21は、エネルギーを蓄える蓄電器28と蓄電器28を充電するインダクタンスコイル29、またはコンデンサを含んでもよい。
【００７２】
ボアホール探査アセンブリのセンサ手段５は、必須ではないが好適には、角速度を示す第１の信号を生成する少なくとも１つのジャイロセンサ31、およびボアホール６に沿った加速度を示す第２の信号を生成する少なくとも１つの加速度センサ32を含む。
【００７３】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には、制御信号を受信してボアホール探査アセンブリの動作を制御する第１の受信手段22を含む。
【００７４】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には、ボアホール６に関するデータを送信する送信手段23を含む。
【００７５】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には、例えばポリマ外被などの保護外被24を含む。このような保護外被は、防塵防水タイプであることが好ましいが、これに限らない。
【００７６】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には保持手段27を含み、ボアホール探査アセンブリを掘削機１の中央フラッシング流路８に装着する際にボアホール探査アセンブリが回転するのを防止する。
【００７７】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には、センサ手段５を制御する制御手段25を含む。
【００７８】
ボアホール探査アセンブリは、必須ではないが好適には記憶手段26を含み、ボアホール探査アセンブリが掘削機１とともにボアホール６内に少なくとも部分的に位置する際に、センサ手段５が出力するボアホール６に関するデータを記憶する。
【００７９】
当業者には明白なことであるが、本発明の基本概念は技術の進歩に従ってさまざまな方法で実現可能である。よって、本発明およびその実施例は、上述の例に限定されるものでなく、本願特許請求の範囲において変更してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１．掘削機
２．ドリルロッド
３．ドリルビットアセンブリ
４．ボアホール探査器
５．センサ手段
６．ボアホール
７．データ処理手段
８．中央フラッシング流路
９．アダプタ
10．第１のアダプタ部
11．第２のアダプタ部
12．第１の雌ねじ部
13．第１の雄ねじ部
14．第２の雄ねじ部
15．第２の雌ねじ部
16．第１の中央フラッシング流路部
17．第２のフラッシング流路部
18．ダンピング手段
19．圧電デバイス
20．フラッシング流体路
21．エネルギー貯蔵手段
22．第１の受信手段
23．送信手段
24．保護外被
25．制御手段
26．記憶手段
27．保持手段
28．蓄電器
29．インダクタンスコイル
30．フラッシング流路部
31．ジャイロセンサ
32．加速度センサ
33．第２の受信手段
34．表示手段
35．可撓性圧電プレート
36．錘
37．中央フラッシング流路部
【図１】
0006326565.tif 000002
【図２】
0006326565.tif 000003
【図３】
0006326565.tif 000004
【図４】
0006326565.tif 000005
【図５】
0006326565.tif 000006
【図６】
0006326565.tif 000007
【図７】
0006326565.tif 000008