[发明专利]一种高压电脉冲钻进装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种高压电脉冲钻进装置及其使用方法，适用于实现对钻头推进过程的精确控制，提高破煤效率，降低钻进成本；该装置包括高压电脉冲发生器、高压电源开关、高压泵站、压力表、液电传动系统、钻头、正负电极组、移动式封孔器。首先用封孔器封孔，然后用高压泵站向煤层注入导电离子溶液并浸泡一段时间，接着高压电脉冲发生器为正负电极针供电致裂煤体，降低钻头推进难度，最后高压电脉冲发生器为正负电极板供电产生高压冲击波实现钻头的液电推进。本发明能够实现高压电脉冲钻进一体化操作，操作简单、性能可靠，为提升钻进效果提供了可靠的依据。

技术领域

本发明涉及高压电脉冲钻进装置领域，具体涉及一种高压电脉冲钻进装置及其使用方法。

背景技术

我国是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国，但随着近些年来的大规模开采，一些地区的浅部煤炭资源已近枯竭，开采深度日益增大，深部矿井的数量不断增多。未来十年之内，我国多地煤矿将全面进入深部开采阶段，但在深部高瓦斯开采扰动下，煤与瓦斯突出灾害越来越频繁，对深部资源的安全高效开采造成了巨大的威胁。解决这一问题的关键是瓦斯抽采，因此急需一种能够实现安全高效钻进的装置和方法。目前，我国煤矿使用的钻具主要是以钻机提供动力的机械钻进，此类钻具钻进的尺度难以控制，且钻进慢或不进尺，影响范围小，碎煤效果不理想。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种高压电脉冲钻进装置及其使用方法，其可以有效实现钻头推进的精确控制，提高破煤效率，降低钻进成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种高压电脉冲钻进装置，包括钻杆，钻杆内部制有空腔并且空腔后端上下方通过绝缘隔板对排安置有负电极板和正电极板，绝缘隔板前端固定有隔板，隔板上开有若干通孔并与空腔前端形成空心腔，所述钻杆的内部还设有依次连在一起的止推轴承组、万向轴、转子和定子，所述止推轴承组其中一端伸出钻杆外并通过传动轴连接钻头的杆端，钻头上设有将其贯穿的针状正电极和两个针状负电极，针状正电极和针状负电极的底部分别深入杆端内腔并通过绝缘弹簧与杆端内壁固定，负电极板、正电极板之间的电极板间隙中充有一定量水介质，负电极板、正电极板分别通过绝缘导线连接高压电脉冲发生器并设有高压电源开关一；针状负电极和针状正电极分别通过绝缘导线连接至高压电脉冲发生器并设有高压电源开关二；钻头上贯穿有高压注液管并且该高压注液管的其中一端依次穿过杆端、钻杆后分别连接高压注液泵站和高压抽液泵站，钻杆与煤体之间设置有可移动式封孔器。

优选地，所述高压注液泵站、所述高压抽液泵站与所述高压注液管的连接端分别设有注液开关和抽液开关，高压注液管上装有压力表。

优选地，所述负电极板、正电极板分别嵌入式固定于绝缘隔板内。

优选地，所述针状正电极、所述针状负电极与钻头的接触孔口处均装有橡胶密封圈。

优选地，所述定子与所述转子的数目依据实际情况确定。

本发明还提供一种高压电脉冲钻进装置的使用方法，具体包括以下步骤：

1、安装好钻头与钻杆，用绝缘导线连接针状正电极、针状负电极和高压电脉冲发生器，高压电源开关二保持断开状态；高压注液泵站和高压抽液泵站分别连通高压注液管，在高压注液管上安装好压力表、注液开关和抽液开关；

2、使用可移动式封孔器对钻孔进行封孔后，启动高压注液泵站并打开注液开关，对钻头前方煤体注入高压导电离子溶液；之后注意观察压力表，保持高压注液泵站开启状态一段时间，使导电离子溶液充分浸润煤体；随后关闭高压注液泵站及注液开关，打开高压抽液泵站及抽液开关，将离子溶液抽出；