[發明專利]一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法

有效

• 申請號: 201810081618.3
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108343378B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 林柏泉;李彥君;張祥良;李永;孔佳;朱傳杰;任潔;王正
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，首先利用帶有一定壓力的導電離子溶液浸泡鉆孔前方的煤體，使煤體導電性增強，然后利用高壓電脈沖發生器，對鉆孔前方煤體進行放電，產生巨大的能量直接作用在煤體上，使煤體產生裂縫，降低機械鉆進阻力，最后啟動鉆機，進一步延伸鉆孔；其特征是：具體操作步驟如下：

a、在煤層(1)內施工一個2m深的鉆孔(2)；

b、安裝高壓電脈沖發生器(14)、高壓注水泵站(19)和排水泵站(21)，連接鉆頭(3)、螺旋鉆桿(4)和鉆機(5)，在鉆頭(3)內部鑲嵌針狀正電極(7)、針狀負電極(8)和高壓注水管(16)，針狀正電極(7)和針狀負電極(8)嵌入鉆頭(3)尾部內腔的一端經電纜(12)和壓線鼻子(13)與高壓電脈沖發生器(14)的正負極連接，針狀正電極(7)和針狀負電極(8)伸出鉆頭(3)的另一端緊挨著煤層(1)，高壓注水管(16)經高壓管接頭(15)連接至高壓注水泵站(19)和排水泵站(21)；

c、利用封孔器(6)對鉆孔(2)進行密封，通過高壓注水泵站(19)和高壓注水管(16)向鉆孔(2)內注入一定壓力的離子溶液，保持鉆孔(2)內水壓力恒定1-2h，然后通過排水泵站(21)抽出鉆孔(2)內的剩余離子溶液，從而使鉆孔(2)前方煤體浸入導電離子溶液；

d、開啟高壓電脈沖發生器(14)進行充電，當電壓達到設定值時，通過針狀正電極(7)和針狀負電極(8)對鉆孔(2)前方煤體進行放電，多次放電后，關閉高壓電脈沖發生器(14)；

e、開啟鉆機(5)，利用螺旋鉆桿(4)和鉆頭(3)繼續推進鉆孔(2)，當鉆進阻力增大、排渣量減小的時候，停止鉆進；

f、當螺旋鉆桿(4)長度不夠時，停止鉆進，續接螺旋鉆桿(4)，安裝時，將電纜(12)和高壓注水管(16)分別用壓線鼻子(13)和高壓管接頭(15)連接，安裝完成后，繼續鉆進；

g、重復c-d-e-f，直至鉆孔(2)達到預定深度。

2.根據權利要求1所述的一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，其特征是：所述導電離子溶液的壓力范圍為10-50MPa。

3.根據權利要求1所述的一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，其特征是：所述高壓電脈沖發生器(14)設定的放電頻率為10-50Hz，電壓范圍為20-200kV。

4.根據權利要求1所述的一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，其特征是：所述鉆頭(3)具有一個中心孔，中心孔周圍均勻分布四個旁孔，中心孔嵌入針狀正電極(7)，四個旁孔嵌入針狀負電極(8)，在鉆頭(3)上還設有一個用于嵌入高壓注水管(16)的旁孔。

5.根據權利要求1所述的一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，其特征是：所述鉆頭(3)尾部設有一個腔體，腔體內設有伸縮結構，伸縮結構包括絕緣彈簧支架(11)、絕緣彈簧(10)和絕緣活塞(9)，絕緣活塞(9)安裝在腔體內，針狀正電極(7)、針狀負電極(8)和高壓注水管(16)伸入腔體的一端固定在絕緣活塞(9)上，絕緣活塞(9)與絕緣彈簧(10)相連，絕緣彈簧(10)固定于絕緣彈簧支架(11)上，絕緣彈簧支架(11)支撐在腔體底部的端面，針狀正電極(7)和針狀負電極(8)分別與電纜(12)連接。

6.根據權利要求4或5所述的一種電脈沖輔助機械鉆進的煤層快速鉆孔方法，其特征是：所述的螺旋鉆桿(4)為中空鉆桿，其中部安裝有高壓注水管(16)和電纜(12)，多個螺旋鉆桿(4)間通過螺紋連接。