使用预处理孔图案的隧道挖掘和开采方法技术

用于在地质材料内形成或扩展隧道或竖井的系统可包括冲压加速器组件，所述冲压加速器组件用于使一个或多个射弹加速进入地质材料中以削弱所述地质材料的区域。所述射弹预处理所述地质材料，诸如通过在所述材料的中心区域中形成一个或多个孔或限定将移位的所述区域的周边来进行。然后可使用切削工具或后续射弹撞击来移除所述削弱的材料。由第一射弹形成的空隙使来自后续撞击或切削操作的压缩力转换为张力，所述张力更有效地使地质材料破裂，所述地质材料可能会落入由所述第一射弹产生的所述空隙中。由射弹撞击产生的所述空隙还可控制被移除的所述材料以及所述隧道或竖井的所得部段的形状。得部段的形状。得部段的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用预处理孔图案的隧道挖掘和开采方法
[0001]优先权
[0002]本申请要求2021年11月30日提交的名为“Tunnel ing and Mining Method Us ing Pre
‑
Condi t ioned Hole Pattern”的美国专利申请序列号17/457,007的优先权，所述专利申请的内容以引用的方式并入本公开中。
[0003]美国专利申请序列号17/457,007要求2020年12月1日提交的申请序列号为63/120,108的美国临时专利申请的优先权。申请63/120,108以引用的方式整体并入本文。
[0004]美国专利申请序列号17/457,007还要求2020年11月12日提交的申请序列号为17/096,435的美国专利申请的优先权。申请17/096,435以引用的方式整体并入本文。
[0005]美国专利申请序列号17/457,007还要求2021年8月16日提交的申请序列号为17/445,168的美国专利申请的优先权。申请17/445,168以引用的方式整体并入本文。
[0006]以引用的方式并入
[0007]以下美国专利和专利申请全文以引用方式并入：
[0008]2013年3月15日提交的名为“Ram Accelerator Sys tem”的美国专利申请第13/841,236号，现公布为美国专利9,500,419。
[0009]2015年5月11日提交的名为“Ram Accelerator System wi th Endcap”的美国专利申请14/708,932，现公布为美国专利9,458,670。
[0010]2015年10月21日提交的名为“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。
[0011]2016年4月21日提交的名为“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。
[0012]2016年11月1日提交的名为“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。
[0013]2017年9月7日提交的名为“Augmented Drilling System”的美国专利申请15/698,549，现公布为美国专利10,590,707。
[0014]2016年11月10日提交的名为“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。
[0015]2018年1月15日提交的名为“System for Acoustic Navigation of Boreholes”的美国专利申请15/871,824，现公布为美国专利10,914,168。
技术背景
[0016]传统的钻井、挖掘和隧道挖掘方法使用钻子或其他钻孔工具，或在一些情况下使用爆破操作来穿透岩石或其他类型的地质材料。矿井、隧道或其他类型的钻孔的推进可能会受到地质材料的特性(诸如硬质岩石的存在)的阻碍。另外，钻穿硬质岩石或其他材料可能会导致不受控地破裂，这可能需要额外操作来修改或维持竖井或隧道的形状。此类操作还可能会导致大量必须送离工作面的破碎岩石或其他碎屑的形成。
附图说明
[0017]参考附图来阐述具体实施方式。
[0018]图1绘示了可用于大体上连续的隧道挖掘、钻孔或开采操作的系统的实现方式。
[0019]图2绘示了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。
[0020]图3绘示了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。
[0021]图4绘示了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。
[0022]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操作的组合来扩展竖井或隧道。
[0023]图6是绘示用于与切削工具的切削表面结合使用多个冲压加速器组件来扩展隧道的系统的图。
[0024]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、期望的穿透速率或期望的穿透形状而使用不同数量或配置的冲压加速器组件。
[0025]图8A是绘示工作面的图，其中外区域已经受到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。
[0026]图8B是绘示工作面的图，其中内区域已经受到一个或多个射弹撞击的影响，如射弹路径所示，而外区域不受射弹撞击的影响。
[0027]图9是示出隧道挖掘单元的实现方式的一系列图，所述隧道挖掘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来使材料从所述表面移位。
[0028]图10是示出图9的隧道挖掘单元的透视图的图，所述隧道挖掘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)相互作用并且在所述工作面内形成隧道。
[0029]图11A绘示了可使用预处理装置来形成隧道的隧道轮廓，同时可使用射弹射击图案来基于隧道轮廓而使材料移位以形成隧道的部段的图。
[0030]图11B绘示了可使用射弹撞击来形成隧道的隧道轮廓，同时可使用射弹射击图案来在隧道轮廓内的包围区域内形成一个或多个空隙以提高隧道挖掘操作的穿透速率的图。
[0031]图12是示出使用冲压加速器组件加速的射弹与隧道的预处理部分之间的相互作用的实现方式的图。
[0032]图13是绘示包括多个隧道挖掘单元的系统的实现方式的图。
[0033]图14是示出图13的第一隧道挖掘单元和第二隧道挖掘单元的实现方式的正视图的一系列图。
[0034]图15是绘示可在工作面的基部附近形成第一空隙(诸如孔、狭槽、凹槽、岩坎或其他类型的特征)的示例实现方式的图。
[0035]图16是绘示与射弹撞击相关联的力与工作面内的一个或多个空隙之间的相互作用的图。
[0036]图17是绘示由射弹撞击产生来确定地质材料的特性的声学信号的使用的图，所述特性可用于控制冲压加速器组件的击发参数。
[0037]图18A至图18E是绘示用于使用射弹撞击和切削工具的组合来顺序地移除地质材
料区域以形成隧道的部段的方法的实现方式的一系列图。
[0038]图19是绘示用于基于地质材料的特性而选择性地移除地质材料区域，诸如以与废料或碎屑分开地挖取矿石或另一种期望的材料的系统的实现方式的图。
[0039]虽然本公开通过举例描述了实现方式，但本领域技术人员将认识到，实现方式并不限于所描述的示例或附图。应当理解，附图以及对其的详细描述不意图将实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，所述方法包括：使一个或多个第一射弹加速与地质材料的第一区域接触，其中：所述地质材料包括包围所述第一区域的第二区域；并且所述一个或多个第一射弹与所述第一区域之间的第一相互作用削弱所述第一区域处的地质材料并且通过使地质材料移位来形成第一空隙；以及使第二射弹加速与所述第一区域或所述第二区域中的一者或多者接触，其中：所述第二射弹与所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者之间的第二相互作用向所述地质材料施加压缩力；所述压缩力与所述第一空隙相互作用以形成第一张力；并且所述第一张力使所述第一区域的所述地质材料的至少一部分移位到所述第一空隙中。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使一个或多个第三射弹加速与所述第二区域接触，其中：所述一个或多个第三射弹与所述第二区域之间的第三相互作用形成限定周边的一个或多个第二空隙；所述压缩力与所述一个或多个第二空隙相互作用以形成第二张力；所述一个或多个第二空隙减少所述压缩力与所述周边之外的地质材料之间的相互作用；并且所述第二张力使所述周边内的地质材料移位。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，所述方法还包括：将运送系统的一部分定位在所述第一空隙内，其中来自所述第二相互作用的碎屑下落成与所述运送系统的所述部分接触；以及将所述碎屑的至少一部分送离所述第一区域。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，所述方法还包括：确定指示与所述第一相互作用相关联的声学信号通过所述地质材料的至少一部分的传播的数据；基于指示所述声学信号的所述数据，确定所述地质材料的所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者的特性；以及确定射弹特性、击发特性、结构支撑特性或对应于所述地质材料的所述特性的所述地质材料的位置中的一者或多者；其中响应于所述特性，使所述第二射弹朝向所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者加速，并且其中所述第二射弹与所述射弹特性、所述击发特性或所述位置中的所述一者或多者相关联。5.如权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，所述方法还包括：确定指示与所述第一相互作用相关联的声学信号通过所述地质材料的至少一部分的传播的数据；基于指示所述声学信号的所述数据，确定所述地质材料的所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者的特性；以及响应于所述特性，使所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者与切削工具接触，以在使所述第二射弹加速与所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者接触之
前使地质材料从所述第一区域或所述第二区域中的所述一者或多者移位。6.一种系统，所述系统包括：发射管，所述发射管具有朝向地质材料的第一区域定向的端部，其中所述地质材料包括包围所述第一区域的第二区域；在所述发射管内的第一射弹；在所述发射管内的推进剂材料，其中所述推进剂材料向所述第一射弹施加力以使所述第一射弹加速与所述地质材料的所述第一区域接触，其中所述第一射弹与所述第一区域之间的第一相互作用削弱所述第一区域处的地质材料并且通过使地质材料移位来形成第一空隙；以及切削工具，所述切削工具具有至少一个切削表面，所述至少一个切削表面可移动以接触所述第一区域或所述第二区域中的一者或多者以使所述地质材料的至少一部分移位到所述第一空隙中。7.如权利要求6所述的系统，其中：所述切削工具被移动成接触地质材料的所述第二区域；所述切削工具与所述第二区域之间的第二相互作用向所述地质材料施加压缩力；所述压缩力与所述第一空隙相互作用以形成第一张力；并且所述第一张力使所述地质材料的所述至少一部分移位到所述第一空隙中。8.如权利要求6所述的系统，所述系统还包括：第二射弹；其中：在使所述第一射弹加速与所述地质材料的所述第一区域接触之后，使所述第二射弹加速与所述地质材料的所述第二区域接触；所述第二射弹与所述第二区域之间的第二相互作用向所述地质材料施加压缩力；所述压缩力与所述第一空隙相互作用以形成第一张力；并且所述第...

【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：