一种矿山开采智能钻进系统

本发明涉及矿山钻进，具体是一种矿山开采智能钻进系统。

背景技术：

1、在当前的技术背景下，我们对钻进设备的运作机制进行了深入的剖析。实际上，尽管当前的钻进设备大部分都配备有渗透率检测机构，这些机构的主要目的是实时监测岩层的渗透性能，从而为钻进操作提供重要的参考数据。然而，这种设计在实际应用中却暴露出了一些显著的问题。

2、当钻进设备在地层中进行钻探时，钻头部分始终位于渗透率检测机构的前方。这种结构特性导致了渗透率检测机构所获得的岩层渗透率数据存在不可避免的滞后性。换言之，我们所获取的渗透率数据反映的是钻头后方的岩层特性，而非实时的地层状况。

3、此外，为了确保钻进过程的顺利进行，通常需要为钻头提供冲洗液。这种冲洗液的主要功能是降温、清洁以及维持稳定的钻进环境。然而，在实际操作中，部分冲洗液可能会因各种因素（如压力差异、温度变化或地质结构的特殊性）而渗透至岩层中。这种情况不仅会影响到渗透率检测的准确性，还可能对地层造成额外的干扰或损害。

4、因此，如何解决渗透率检测的滞后性以及冲洗液对检测准确性的影响，成为了提升钻进设备性能和确保钻探数据可靠性的关键问题。

5、因此，有必要研发一种矿山开采智能钻进系统。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿山开采智能钻进系统，包括：

2、第二钻进设备，用于矿山开采的常规钻进；

3、第一钻进设备，其平行布设于所述第二钻进设备的一侧，且为所述第二钻进设备提供钻进指导；

4、所述第一钻进设备包括：

5、依次串联的钻头、第二钻杆、连接件以及第一钻杆；

6、两个对称设置的第一密封环件，其中一个第一密封环件固定于所述第二钻杆上，另一第一密封环件固定于第一钻杆上；

7、第一内管，其同轴心的位于所述第一钻杆的内部，且用于供给冲洗液；以及第一换向阀，其为三通阀，且分别连接有所述第一内管、供给管以及第二内管；

8、所述连接件的内表面附着有环仓，所述环仓由所述供给管供液，所述连接件的外表面具有连通所述环仓的喷头；

9、两个所述第一密封环件以及由所述第一钻进设备所钻设的孔体之间能够构成第一密封空间，利用喷头向所述第一密封空间注液能够获得岩层的渗透率。

10、进一步，作为优选，所述第一钻进设备与所述第二钻进设备之间保持5-15m间距。

11、进一步，作为优选，所述第一钻进设备的钻设孔径为第二钻进设备的钻设孔径的1/20-1/15。

12、进一步，作为优选，任意时刻，所述第一钻进设备的钻进长度长于所述第二钻进设备的钻进长度，以便通过所述第一钻进设备为所述第二钻进设备提供钻进指导；

13、所述钻进指导包括基于获得的岩层的硬度、岩层的渗透率而提供的指导。

14、进一步，作为优选，所述第一钻进设备的钻进方向为垂直于岩层的分层方向；

15、所述第一密封空间位于所述第二钻进设备的前端的前侧位置。

16、进一步，作为优选，所述第一钻进设备还包括第二换向阀，其为三通阀，且分别连接有所述第二内管、第三内管以及导热管，其中所述第三内管和所述导热管均用于为所述钻头降温。

17、进一步，作为优选，所述钻头的外部具有多条破碎肋，每条破碎肋中嵌入有第二分管，多个所述第二分管汇集连通至暂存腔中，所述暂存腔由所述第三内管供液，所述破碎肋表面还设置有连通所述第二分管的喷孔。

18、进一步，作为优选，所述导热管的一端穿设所述钻头并回溯至第二钻杆中，每条所述破碎肋中还嵌入有第一分管，所述第一分管连通至所述导热管上。

19、进一步，作为优选，所述第二钻杆中嵌入有测温仪，当利用所述导热管对钻头进行降温时，所述测温仪用于测量来自于导热管中的回流液的温度并反馈至控制终端，通过控制终端计算推测岩层的硬度。

20、进一步，作为优选，所述第二钻进设备上设置有两个呈对称设置的第二密封环件，所述第二钻进设备上设置有位于两个第二密封环件之间的浓度检测仪，两个第二密封环件以及第二钻进设备钻设的孔体之间构成第二密封空间，通过所述浓度检测仪能够检测第二密封空间所对应的岩体的含气量。

21、与现有技术相比，本发明提供了一种矿山开采智能钻进系统，具备以下有益效果：

22、本系统配置有第一钻进设备和第二钻进设备，其中第二钻进设备用于矿山的常规钻进，而第一钻进设备由于其结构的特殊性，其可以更为精准的获取岩层的渗透率，从而可以更精准地为第二钻进设备提供钻进指导。

技术特征：

1.一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第一钻进设备（1）与所述第二钻进设备（2）之间保持5m-15m间距。

3.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第一钻进设备（1）的钻设孔径为第二钻进设备（2）的钻设孔径的1/20-1/15。

4.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：任意时刻，所述第一钻进设备（1）的钻进长度长于所述第二钻进设备（2）的钻进长度，以便通过所述第一钻进设备（1）为所述第二钻进设备（2）提供钻进指导；

5.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第一钻进设备（1）的钻进方向为垂直于岩层的分层方向；

6.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第一钻进设备（1）还包括第二换向阀（15），所述第二换向阀（15）为三通阀，且分别连接有所述第二内管（12）、第三内管（16）以及导热管（17），其中所述第三内管（16）和所述导热管（17）均用于为所述钻头（8）降温。

7.根据权利要求6所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述钻头（8）的外部具有多条破碎肋（22），每条破碎肋（22）中嵌入有第二分管（21），多个所述第二分管（21）汇集连通至暂存腔（20）中，所述暂存腔（20）由所述第三内管（16）供液，所述破碎肋（22）表面还设置有连通所述第二分管（21）的喷孔（23）。

8.根据权利要求7所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述导热管（17）的一端穿设所述钻头（8）并回溯至第二钻杆（6）中，每条所述破碎肋（22）中还嵌入有第一分管（18），所述第一分管（18）连通至所述导热管（17）上。

9.根据权利要求8所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第二钻杆（6）中嵌入有测温仪（19），当利用所述导热管（17）对钻头（8）进行降温时，所述测温仪（19）用于测量来自于导热管（17）中的回流液的温度并反馈至控制终端，通过控制终端计算推测岩层的硬度。

10.根据权利要求1所述的一种矿山开采智能钻进系统，其特征在于：所述第二钻进设备（2）上设置有两个呈对称设置的第二密封环件（3），所述第二钻进设备（2）上设置有位于两个第二密封环件（3）之间的浓度检测仪（4），两个第二密封环件（3）以及第二钻进设备（2）钻设的孔体之间构成第二密封空间，通过所述浓度检测仪（4）能够检测第二密封空间所对应的岩体的含气量。

技术总结
本发明公开了一种矿山开采智能钻进系统，涉及矿山钻进技术领域，包括：第二钻进设备，用于矿山开采的常规钻进；第一钻进设备，其平行布设于所述第二钻进设备的一侧，且为所述第二钻进设备提供钻进指导；所述第一钻进设备与所述第二钻进设备之间保持5m‑15m间距；所述第一钻进设备的钻设孔径为第二钻进设备的钻设孔径的1/20‑1/15；本系统配置有第一钻进设备和第二钻进设备，其中第二钻进设备用于矿山的常规钻进，而第一钻进设备由于其结构的特殊性，其可以更为精准的获取岩层的渗透率，从而可以更精准地为第二钻进设备提供钻进指导。

技术研发人员：牟宏伟,张永亮,周刚,陈连军,黄正均,邢元元,唐世斌,刘滨,朱兆文,陈一洲,史云娣
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17