适用于深部硬岩地层的微波辅助冲击破岩钻具及方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于深部硬岩地层的微波辅助冲击破岩钻具及方法，旨在利用微波预先弱化硬岩，使得岩石在冲击荷载作用下更容易破碎，有效解决钻头磨损问题。为此本申请提供的微波辅助冲击破岩钻具，包括空心钻杆、活塞和破岩钻头，活塞滑动安装在空心钻杆内，破岩钻头的钻进面上设有波导，活塞与空心钻杆之间形成有气压推进室，活塞上设有推进挡环，脉冲推进气流的推进方向为从后向前，脉冲推进气流进入后气压室后将推动推进挡环连同所述活塞向前移动，使破岩钻头对岩体施加脉冲冲击载荷，活塞上设有用于使进入前气压室内的脉冲推进气流转化为热气流和冷气流的涡流管，冷气流被引导至破岩钻头的钻进面上。被引导至破岩钻头的钻进面上。被引导至破岩钻头的钻进面上。

【技术实现步骤摘要】
适用于深部硬岩地层的微波辅助冲击破岩钻具及方法


[0001]本专利技术属于微波辅助冲击破岩
，尤其涉及一种适用于深部硬岩地层的微波辅助冲击破岩钻具及方法。

技术介绍

[0002]深部硬岩地层破碎是深地工程(如：矿产资源开采、核废料处置库建设、地热能开发)的前提，也是地下岩石工程的重点和难点问题之一。冲击钻具是硬岩地层破碎的常用工具，但是工程实践表明，深部开采中钻头破岩的低效和高磨损问题严重。一方面，传统的采掘工具破碎深部高硬度岩石的效率低；另一方面，现有的合金材质的钻头不能避免长时间工作时的磨损，但是更坚硬耐磨的刀具的研制进入瓶颈，很难在短时间内得到突破。近年来，微波破岩技术被发现有不引入新介质、危险性低、易屏蔽且能源输送方便等优点，随着微波破岩得到越来越多的关注，其技术应用的理论和实验支撑越来越完善，被认为是高效破碎硬岩的有效技术发展路径之一。
[0003]微波的特点如下：(1)加热速度快，能量利用率高；(2)瞬时电子控制，这意味着微波加热过程的快速和灵活，可以远程操作；(3)选择性，取决于矿物成分的介电特性；(4)易屏蔽，衍生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于深部硬岩地层的微波辅助冲击破岩钻具，其特征在于：包括空心钻杆(1)、活塞(2)和破岩钻头(3)，所述活塞(2)滑动安装在所述空心钻杆(1)内，且从所述空心钻杆(1)的前端伸出与所述破岩钻头(3)连接，所述破岩钻头(3)的钻进面上设有开放式波导(5)；所述活塞(2)与所述空心钻杆(1)之间形成有气压推进室，所述活塞(2)上设有推进挡环(8)，所述推进挡环(8)将所述气压推进室分隔为前气压室(6)和后气压室(7)，所述推进挡环(8)与所述气压推进室之间存在气流间隙，所述脉冲推进气流(4)的推进方向为从后向前；所述脉冲推进气流(4)进入所述后气压室(7)后将推动所述推进挡环(8)连同所述活塞(2)向前移动，使所述破岩钻头(3)对岩体施加脉冲冲击载荷，之后将从气流间隙进入所述前气压室(6)中；所述活塞(2)上设有用于使进入所述前气压室(6)内的脉冲推进气流(4)转化为热气流(9)和冷气流(10)的涡流管(11)，所述冷气流(10)被引导至所述破岩钻头(3)的钻进面上。2.根据权利要求1所述的微波辅助冲击破岩钻具，其特征在于：所述破岩钻头(3)的内部设有钻头排气孔(12)，冷气流(10)经所述钻头排气孔(12)引导至所述破岩钻头(3)的钻进面上后，将破岩的碎渣沿破岩钻头(3)边缘的排渣流道反排至地面。3.根据权利要求2所述的微波辅助冲击破岩钻具，其特征在于：所述破岩钻头(3)上设有均压环(13)。4.根据权利要求3所述的微波辅助冲击破岩钻具，其特征在于：所述破岩钻头(3)的钻进面上设有钻齿(14)。5.根据权利要求1所述的微波辅助冲击破岩钻具，其特征在于：所述活塞(2)的侧壁上开设有将所述前气压室(7)和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹土兵，李樯，郭文轩，陈永俊，吴攸，李夕兵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：