射弹增强型钻孔系统技术方案

用于在工作表面内形成或延伸隧道或竖井的系统可包括用于使射弹加速进入地质材料中以削弱所述地质材料的区域的冲压加速器组件。随后可使用切削工具来更快地移除所述削弱的材料，其中与单独使用所述切削工具相比，能量使用更少并且对所述切削工具的磨损更少。在执行射弹和切削操作时，可使用收集组件来将碎屑从所述工作表面移走，以使得能够大体上连续地使用所述系统。可基于所述地质材料的特性和可移除所产生的碎屑的速率来控制被加速的射弹的数量和射弹使用的速率，从而允许针对速度、成本、稳定性或其他因素来优化操作。稳定性或其他因素来优化操作。稳定性或其他因素来优化操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射弹增强型钻孔系统
[0001]优先权
[0002]本申请要求2020年11月12日提交的美国非临时申请17/096,435的优先权。本申请还要求2019年11月15日提交的美国临时申请62/936,280的优先权。本申请还要求2020年2月18日提交的美国临时申请62/978,166的优先权。申请17/096,435、申请62/936,280和申请62/978,166全都以引用方式整体并入本文中。
[0003]以引用方式并入
[0004]以下美国专利和专利申请全文以引用方式并入：
[0005]2013年3月15日提交的标题为“Ram Accelerator System”的美国专利申请第13/841,236号，现公布为美国专利9,500,419。
[0006]2015年5月11日提交的标题为“Ram Accelerator System with Endcap”的美国专利申请14/708,932，现公布为美国专利9,458,670。
[0007]2015年10月21日提交的标题为“Ram Accelerator System with Rail Tube”的美国专利申请14/919,657，现公布为美国专利9,988,844。
[0008]2016年4月21日提交的标题为“Ram Accelerator System with Baffles”的美国专利申请15/135,452，现公布为美国专利10,697,242。
[0009]2016年11月1日提交的标题为“Projectile Drilling System”的美国专利申请第15/340,753号，现公布为美国专利10,557,308。
[0010]2017年9月7日提交的标题为“Augmented Drilling System”的美国专利申请15/698,549，现公布为美国专利10,590,707。
[0011]2016年11月10日提交的标题为“System for Generating a Hole Using Projectiles”的美国专利申请15/348,796，现公布为美国专利10,329,842。
[0012]2018年1月15日提交的标题为“System for Acoustic Navigation of Boreholes”的美国专利申请15/871,824。

技术介绍

[0013]传统的钻井和挖掘方法利用钻子来在要刺穿的一个或多个材料层中形成孔。例如，用于在岩石或类似材料中形成隧道或竖井的常规开采技术可包括钻井和爆破操作(例如，使用炸药)的组合。这些操作可能会产生碎石和其他碎屑，并且可使用拖运操作将碎石和其他碎屑从工作面输送走。这些过程可能占到了开采作业中所用时间的55％以上，这可能会减慢采矿竖井或隧道的前进。例如，使用常规开采技术，隧道每轮(例如，一个挖隧道或爆破周期跟着一个碎屑移除周期)可能仅前进10至20英寸的距离，这可能导致竖井或隧道每天前进小于100英尺的距离。
附图说明
[0014]参看附图来阐述详细描述。
[0015]图1绘示可用于大体上连续的挖隧道、钻孔或采矿作业的系统的实现方式。
[0016]图2绘示可用于将射弹从用于容纳射弹的腔室移动到弹筒中的方法的实现方式，射弹可从所述弹筒朝向工作面加速。
[0017]图3绘示包括用于运送碎屑并且使隧道或竖井稳定的额外组件的系统的实现方式的俯视图。
[0018]图4绘示包括用于运送碎屑并且使隧道或竖井稳定的额外组件的系统的实现方式的透视图。
[0019]图5是绘示切削工具的实现方式的一系列图，所述切削工具可与冲压加速器组件结合使用以使用射弹撞击与钻孔作业的组合来延伸竖井或隧道。
[0020]图6是绘示用于将多个冲压加速器组件与切削工具的切削表面结合使用来延伸隧道的系统的图。
[0021]图7是绘示示例实现方式的一系列图，其中可基于工作面的特性、期望的刺穿速率或期望的刺穿形状来使用不同数量或配置的冲压加速器组件。
[0022]图8是绘示工作面的图，其中外区域受一个或多个射弹撞击的影响，如射弹路径所示，而内区域不受射弹撞击的影响。
[0023]图9是示出挖隧道单元的实现方式的一系列图，所述挖隧道单元可用于调节表面并且使用水射流和冲压加速器组件的组合将材料从所述表面移走。
[0024]图10是示出图9的挖隧道单元的透视图的图，所述挖隧道单元被定位为与工作面(诸如岩面或其他类型的材料或表面)相互作用并且在工作面内形成隧道。
[0025]图11绘示可使用预调节装置来形成隧道的隧道轮廓的图，同时可使用射弹射击图案来基于隧道轮廓使材料移位以形成隧道的一段。
[0026]图12是示出使用冲压加速器组件加速的射弹与隧道的预调节部分之间的相互作用的实现方式的图。
[0027]图13是绘示包括多个挖隧道单元的系统的实现方式的图。
[0028]图14是示出图13的第一挖隧道单元和第二挖隧道单元的实现方式的正视图的一系列图。
[0029]尽管本公开举例描述了实现方式，但是本领域技术人员将认识到，实施方式并不限于所描述的示例或附图。应理解，附图以及对其的详细描述不旨在将实现方式限于所公开的特定形式，而是相反地，旨在涵盖落入如所附权利要求书界定的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。本公开所用的标题只出于组织目的，并非意在用于限制说明书或权利要求书的范围。如整个申请中所用，词语“可以”是以许可意义(即，意指具有某种潜在性)来使用，而不是以强制意义(即，意指必须)来使用。类似地，词语“包括”、“包含”和“含有”意指“包括但不限于”。
具体实施方式
[0030]本公开描述了可实现大体上连续的开采、挖隧道和钻孔作业的技术，与常规技术相比，所述技术可提高效率。为了削弱位于工作面处(诸如要延伸的竖井或隧道的末尾处)的岩石或其他材料，可使射弹加速进入工作面中。在一些实现方式中，冲压加速器组件可使用加压气体来使用冲压效应使射弹加速，所述冲压效应是由射弹的外部特征与冲压加速器组件的管子或其他导管的内部特征之间的相互作用导致。在一些实现方式中，射弹可使用
材料的燃烧来加速，诸如由柴油或天然气的燃烧产生的低成本化学能。另外，在一些实现方式中，射弹可由低成本的材料(诸如混凝土)形成。在一些实现方式中，射弹的材料、几何形状或材料与几何形状两者可被定制以控制隧道延伸的深度或影响隧道的形状。例如，尖头或楔形射弹可更深地且更容易地刺穿到某些类型的材料中。另外，也可以修改用于对射弹施加力的加速剂的类型和数量以定制与岩面的撞击的特性。例如，当与由速度较低的射弹造成的撞击相比时，使用加压气体将射弹加速到冲压速度可能会影响射弹与工作面相互作用的方式以及所形成的坑的形状。
[0031]加速的射弹与岩面或其他类型的工作面的撞击可能会移走或削弱工作面的材料，这可能会促进隧道或竖井更快速地且更安全地延伸穿过材料。在用一个或多个射弹撞击工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，所述系统包括：冲压加速器组件，所述冲压加速器组件包括：发射管，所述发射管具有朝向地质材料的第一区域取向的端部；在所述发射管内的射弹；在所述发射管内的推进剂材料，其中所述推进剂材料的点火对所述射弹施加力以使所述射弹从所述发射管加速离开并与所述地质材料的所述第一区域接触；以及第一动力源，其中所述冲压加速器组件能够朝向和远离所述地质材料的所述第一区域移动；钻孔组件，所述钻孔组件包括：切削工具，所述切削工具具有至少一个切削表面，其中所述切削工具或所述至少一个切削表面中的一者或多者可移动以接触所述地质材料的所述第一区域并且使所述地质材料的受与所述射弹的所述接触影响的至少一部分移位；以及第二动力源，其中所述钻孔组件能够朝向和远离所述地质材料的所述第一区域移动并且能够独立于所述冲压加速器组件移动；以及收集组件，所述收集组件包括：第一构件，所述第一构件位于所述发射管和所述切削工具下面，其中所述第一构件可移动以接触由所述射弹与所述第一区域之间的所述接触或所述至少一个切削表面与所述第一区域之间的所述接触中的一者或多者产生的碎屑，并且其中所述第一构件的移动使所述碎屑的至少一部分移动到所述第一构件上；以及第二构件，所述第二构件与所述第一构件相关联，其中所述第二构件对所述第一构件上的所述碎屑的所述至少一部分施加力以将所述碎屑的所述至少一部分移动远离所述地质材料的所述第一区域。2.如权利要求1所述的系统，其中所述收集组件接合到所述钻孔组件并通过使所述钻孔组件朝向所述第一区域移动而接触所述碎屑。3.如权利要求1所述的系统，其中所述收集组件的所述第二构件包括以下各者中的一者或多者：至少一个臂、所述第一构件的至少一个可枢转部分或用于将所述碎屑从所述第一区域移走的运送系统，所述系统还包括收纳由所述至少一个臂、所述至少一个可枢转部分或所述运送系统中的所述一者或多者移动的所述碎屑的可移动容器。4.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：第一控制器，所述第一控制器与所述冲压加速器组件相关联；第二控制器，所述第二控制器与所述钻孔组件相关联；一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置与所述第一控制器和所述第二控制器通信，其中所述一个或多个计算装置执行计算机可执行指令以进行以下操作：致使所述冲压加速器组件使所述射弹加速而与所述地质材料的所述第一区域接触；致使所述切削工具将所述至少一个切削表面定位为与所述地质材料的所述第一区域接触以形成竖井的第一部分；以及使所述钻孔组件至少部分地移动到所述竖井的所述第一部分中。5.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：第一控制器，所述第一控制器与所述冲压加速器组件相关联；
第二控制器，所述第二控制器与所述钻孔组件相关联；一个或多个计算装置，所述一个或多个计算装置与所述第一控制器和所述第二控制器通信，其中所述一个或多个计算装置执行计算机可执行指令以进行以下操作：确定指示将所述碎屑从所述第一区域移除的速率的第一数据；确定所述切削工具的刺穿速率，所述刺穿速率与碎屑产生速率相关联，所述碎屑产生速率小于或等于所述移除速率；确定朝向所述地质材料加速的射弹的计数或射弹朝向所述地质材料加速的速率中的一者或多者，所述加速速率对应于所述切削工具的所述刺穿速率；以及将第二数据提供到所述第一控制器，其中所述第二数据指示所述射弹计数或所述射弹加速速率中的所述一者或多者。6.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括被取向为将以下各者中的一者或多者提供到所述地质材料的第二区域的一个或多个隧道稳定机构：螺栓、钉子、混凝土或砂浆，其中所述地质材料的所述第一区域包括竖井的端部，并且所述地质材料的所述第二区域包括所述竖井的底板、顶板...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：海普赛尔斯公司，
类型：发明
国别省市：