[发明专利]一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置及方法

权利要求书

1.一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，包括高压电脉冲发生器（1），钻头（7）、螺旋钻杆（9）和钻机（10），其特征在于：所述的螺旋钻杆（9）和钻头（7）均有一个中心孔，螺旋钻杆（9）和钻头（7）中心孔周围均匀分布有多个旁孔，钻头（7）的中心孔内嵌装有正电极组，多个旁孔内分别设有负电极组，所述的正电极组和负电极组分别经压线鼻子（12）与高压电脉冲发生器（1）的正极和负极相连，正电极组底部伸入到螺旋钻杆（9）的中心孔内，所述正电极组的外圆周上套装有绝缘套管（6），所述的负电极组嵌装在钻头（7）的旁孔内，所述的钻头（7）与螺旋钻杆（9）通过螺纹连接，螺旋钻杆（9）与钻机（10）相连。

2.根据权利要求1所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述钻头（7）中心孔内的正电极组包括针状正电极（2）、弹簧一（4）和固定塞一（5），弹簧一（4）的一端固定在固定塞一（5）上，另一端顶靠在针状正电极（2）的底部。

3.根据权利要求1所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述钻头（7）中心孔内的多个负电极组分别包括针状负电极（3）、弹簧二（13）和固定塞二（14），弹簧二（13）一端固定在固定塞二（14）上，另一端顶靠在针状负电极（3）的底部。

4.根据权利要求1或3所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述钻头（7）的中心孔周围均匀分布的多个旁孔为3-4个。

5.根据权利要求2所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述钻头（7）中心孔直径根据固定塞一（5）和针状正电极（2）的直径大小确定。

6.根据权利要求4所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述钻头（7）的中心孔周围均匀分布的多个旁孔的直径由固定塞二（14）和针状负电极（3）的直径确定。

7.根据权利要求1所述的一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置，其特征在于：所述的高压电脉冲发生器（1）的输出电压为0-300kV范围内的可调电压。

8.根据权利要求1所述一种高压电脉冲与机械钻相协同的快速钻进装置的钻进方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、安装高压电脉冲发生器（1），将正电极组、负电极组和绝缘套管（6）安装在钻头（7）上，连接螺旋钻杆（9）和钻机（10），经压线鼻子（12）将正负电极与高压电脉冲发生器（1）的正负极连接，使针状正电极（2）和针状负电极（3）紧挨着煤层（11）；

b、开启高压电脉冲发生器（1），当电压达到预设电压时对煤层（11）进行放电，重复放电多次使煤层破裂后关闭高压电脉冲发生器（1）；

c、启动钻机（10），利用螺旋钻杆（9）带动钻头（7）进行钻进，钻进的过程中正电极组和负电极组中的针状正电极（2）和针状负电极（3）碰到煤壁后，在弹簧的作用下收缩至钻头（7）的中心孔和旁孔内以避免损坏电极，直至出现钻进阻力增大、排渣量减少的现象，停止钻进；

d、当螺旋钻杆（9）长度不够时，停止钻进，关闭高压电脉冲发生器（1），取下压线鼻子（12），续接延长螺旋钻杆（9），安装时，使连接高压电脉冲发生器（1）正电极组的电线穿过螺旋钻杆（9）的中心孔，连接高压电脉冲发生器（1）负电极组的电线穿过螺旋钻杆（9）的旁孔；安装完成之后，通过压线鼻子（12）将正负电极与高压电脉冲发生器（1）的正负极连接起来；

e、重复执行步骤b、c、d，直至完成设计的钻孔深度。