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专利号: 202110857304X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置,其特征在于:包括机械钻进系统(10)、等离子体放电系统(20)和定向控制系统(30);

所述机械钻进系统(10)包括钻机(11)、螺旋钻杆(12)、钻头(13);

所述螺旋钻杆(12)一端与钻机(11)相连,另一端与钻头(13)相连;

所述等离子体放电系统(20)包括等离子体发生器(21)、正电极(22)、负电极(23)和绝缘板(24);

所述正电极(22)、负电极(23)和绝缘板(24)设置在钻头(13)的内部;正电极(22)与负电极(23)平行布设,且正电极(22)与负电极(23)固定在所述绝缘板(24)上;

所述等离子体放电系统(20)还包括布设在螺旋钻杆(12)内部的正电极线缆(25)和负电极线缆(26);

所述等离子体发生器(21)的正极端通过正电极线缆(25)与正电极(22)相连;等离子体发生器(21)的负极端通过负电极线缆(26)与负电极(23)相连;

所述定向控制系统(30)包括液压推送杆控制器(31)、液压推送杆(32)、转动轴控制器(33)、电动转动轴(34);

所述液压推送杆(32)布设在螺旋钻杆(12)内部;液压推送杆(32)一端连接绝缘板(24),另一端连接液压推送杆控制器(31);

所述电动转动轴(34)布设在液压推送杆(32)上;所述转动轴控制器(33)与电动转动轴(34)相连。

2.根据权利要求1所述的一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置,其特征在于:所述等离子体放电系统还包括有布设在等离子体发生器(21)正极端和正电极(22)之间的高压放电开关(27)。

3.根据权利要求2所述的一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置,其特征在于:所述螺旋钻杆(12)内设置有用于布设正电极线缆(25)的正电极线缆孔(251),以及用于布设负电极线缆(26)的负电极线缆孔(261)。

4.根据权利要求2所述的一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置,其特征在于:所述钻头(13)内设置电极活动空腔(131)。

5.根据权利要求2所述的一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置,其特征在于:所述定向控制系统中电动转动轴(34)控制电极转动的角度范围为‑90°90°。

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6.基于权利要求2‑5任一所述的一种预弱化煤岩诱导机械钻进的定向钻孔装置的定向钻孔方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、操作液压推送杆控制器(31),控制液压推送杆(32),在煤岩内部钻进至一定距离;

S2、操作转动轴控制器(33),控制电动转动轴(34),使正电极(22)和负电极(23)与目标煤岩壁面之间形成一个钻进角度,角度范围为‑90°90°;

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S3、启动等离子体发生器(21),合上高压放电开关(27);

S4、等离子体放电系统(20)对煤岩壁面进行多次放电,形成裂隙相互贯通的裂隙,在正负电极之间形成预弱化煤岩;

S5、螺旋钻杆(12)驱动钻头(13)跟随正电极(22)和负电极(23)的钻进方向,对弱化后的煤岩界面继续进钻进,实现定向钻进。