用于在钻进期间支撑爆破孔的孔口区域的设备和方法与流程

本发明涉及爆破孔钻进领域，具体地但是非排他地涉及用于采矿和采石的爆破作业。

背景技术：

1、台阶式爆破是一种涉及在岩石中钻孔达到50米或更大的深度的方法。通常使用旋转式或冲击式钻进设备和技术钻出爆破孔。然后向孔中装入炸药并且将矿物和岩石爆破和破碎，以便随后由挖掘机移除以用于进一步处理。

2、来自实现降低水平(rl)之后的子钻进区域的大量的松散的岩石碎片或者“预处理的”材料可能留在台阶上。高达4米或更大的预处理层深度可以通过将后续爆破作业产生的细碎碎片的体积最大化来改善粉碎工艺的效率。

3、用于钻出爆破孔的钻进平台具有不同的形式并且适配于不同的目的。通常用于钻出直径在约89至165毫米之间的钻孔的较小表面钻进平台通常被称为“履带式钻机”。履带式钻机的特征在于包括具有液压臂的履带式平台和附接到臂端部的钻进桅杆。该臂适配为倾斜、提升和降低桅杆并将桅杆的支撑脚定位在台阶表面上待钻出钻孔的位置处。

4、通常用于钻出直径在约165至351毫米之间的钻孔的较大表面钻进平台通常被称为“平台式钻机”。平台式钻机的特征在于包括履带式平台，其具有相对于该平台位于固定的竖直位置的钻进桅杆。将桅杆定位在台阶表面上待钻出钻孔的位置需要经由驱动履带的操作将整个平台重新定位。

5、通过预处理层钻出钻孔呈现了在钻进期间或钻进之后预处理层中的松散岩石碎片掉落或塌陷到钻孔中的问题。申请人的专利申请wo2019014716公开了一种用于防止周围松散的岩石碎片掉落或塌陷到爆破孔中的孔口支撑设备。该设备包括通常平坦的柔性片材，该柔性片材形成为弯曲形式以限定纵向通道并且然后插入到爆破孔的开口端中。弯曲的片材紧贴爆破孔的内表面并形成屏障，以防止周围松散的岩石碎片掉落或塌陷到爆破孔的开口端中。

6、钻进平台可以或可能在桅杆的底部周围设置防护笼或其他物理屏障作为安全措施。相应地，为了进入钻孔以插入孔口支撑设备，例如申请人的专利申请wo2019014716的柔性片材，可能必须使桅杆或整个钻进平台从爆破孔的开口端脱离，以使工人能够将此类设备插入钻孔中。

7、在钻出钻孔之后，在使桅杆或钻进平台与爆破孔脱离并插入柔性片设备之前，预处理层中的大量周围的松散岩石碎片可能已经掉落或塌陷到爆破孔中。相应地，需要一种钻进系统，其能够在钻进期间和钻进之后并且直到桅杆或钻进平台脱离并部署了孔口支撑设备，如以上描述的柔性片设备，使来自预处理层的松散岩石碎片塌陷到钻孔中的任何机会最小化。

8、此外，还需要一种在钻进作业期间通过预处理层支撑孔口区域中的爆破孔的内表面并且与爆破台阶上的移动式钻进平台实用且高效地一起使用的钻进系统。

9、整个说明书中对背景技术的任何讨论决不应被视为承认所引用的任何文件或其他材料已被公布、已知或者构成公知常识的一部分。

技术实现思路

1、相应地，在一个方面，本发明提供了一种钻孔钻进系统，包括：移动式钻孔钻进平台，包括设置在该平台上的桅杆，该桅杆包括用于钻柱的支撑件；管构件，用于定位在钻孔的孔口区域内并且包括用于接收穿过其中的钻柱的内部纵向通道和用于面向外抵靠该钻孔的壁的外表面；联接机构，被配置为当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内并且与钻柱和/或桅杆基本上轴向地对齐时，使管构件和钻进平台联接和分离；其中该联接机构包括可移动地连接到该钻进平台的支撑主体和与该支撑主体和该管构件相关联的联接元件，其中该支撑主体能够相对于该钻进平台和/或该桅杆竖直地移动以用于将该支撑主体和该管构件的联接元件相对于彼此定位以接合，由此使该支撑主体和该管构件联接。

2、本发明的实施例的优点在于，它们提供了一种钻孔钻进系统，该钻孔钻进系统在钻孔操作期间通过预处理层支撑孔口区域中的爆破孔的内表面。本发明的实施例的优点在于，它们提供了一种钻孔钻进系统，该钻孔钻进系统允许当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内并且与钻柱和/或桅杆基本上轴向地对齐时，使管构件和钻进平台联接和分离。一旦分离，就可以进入钻孔中的管构件的顶部处的开口以插入孔口支撑设备，例如申请人的专利申请wo2019014716的柔性片材。本发明的一些实施例的优点在于，它们提供了一种钻孔钻进系统，该钻孔钻进系统允许围绕桅杆的底部设置的防护笼或其他物理屏障从爆破孔的开口端脱离，以使工人能够将孔口支撑设备插入钻孔中。

3、钻进平台的实施例包括各种类型的移动式钻进平台，其包括移动式履带式平台，该平台包括支撑钻柱的钻进桅杆以及附带的旋转和/或冲击型空气爆破钻进设备。在一些实施例中，此类移动式钻进平台包括通常用于钻进直径在约89至165毫米之间的钻孔的较小表面钻进平台，通常被称为“履带式钻机”并且由制造商如sandvik、epiroc、komatsu和caterpillar生产。在其他实施例中，此类移动式钻进平台包括通常用于钻进直径在约165至351毫米之间的钻孔的较大表面钻进平台，通常被称为“平台式钻机”并且由制造商如sandvik、epiroc、komatsu和caterpillar生产。

4、在另一个方面，本发明包括联接机构，该联接机构被配置为当管构件与钻柱轴向地对齐时使管构件和钻进平台联接和分离，该联接机构包括用于连接到该钻进平台的支撑主体和与该支撑主体和该管构件相关联的联接元件，其中该支撑主体可相对于该钻进平台竖直地移动，用于将该支撑主体和该管构件的联接元件相对于彼此定位以接合，由此使该支撑主体和该管构件联接。

5、在实施例中，该联接机构被配置为当该管构件与钻柱和/或桅杆基本上轴向地对齐时，使该管构件和钻进平台联接和分离。

6、在实施例中，当管构件与钻柱和/或桅杆轴向对齐时发生分离，由此管构件的顶部中的开口可以空出以将孔口支撑设备插入管构件的纵向内部通道中。

7、有利地，在分离之后，钻进平台可以相对于钻孔水平地平移以允许围绕桅杆的底部设置的任何防护笼或其他物理障碍物从引导管的开口端脱离，以使操作者能够将孔口支撑设备插入其中。

8、在实施例中，支撑主体可相对于管构件和/或桅杆竖直地移动，以将支撑主体和管构件的联接元件相对于彼此定位以接合，由此使支撑主体和位于钻孔的孔口区域内的管构件联接。

9、在实施例中，支撑主体相对于钻进平台或桅杆的竖直移动至少部分地使支撑主体和管构件的联接元件移动以接合和脱离接合，由此使支撑主体和位于钻孔的孔口区域内的管构件联接和分离。

10、优选地，支撑主体的联接元件被配置为至少部分地通过支撑主体相对于管构件的向下轴向移动来接合管构件的联接元件，以及至少部分地通过支撑主体相对于位于钻孔的孔口区域内的管构件的向上轴向移动来分离。

11、在实施例中，支撑主体包括凸形或凹形联接区并且管构件包括凸形或凹形联接区中的另一个，其中凸形联接区适配为接收在凹形联接区内。

12、在实施例中，联接元件包括可移动的闩锁构件和静态构件。

13、优选地，联接元件包括可移动地连接到支撑主体或细长管的一个或多个可移动的闩锁构件以及固定到支撑主体和细长管中的另一个的静态构件。

14、在实施例中，可移动的闩锁构件可移动地连接到支撑主体或细长管并且静态构件固定到支撑主体和细长管中的另一个。

15、在实施例中，可移动的闩锁构件和静态构件适配为至少部分地在闩锁构件和静态构件的相对向内和向外运动或径向运动时接合和脱离接合。

16、优选地，多个闩锁构件围绕支撑主体的纵向轴线径向地设置。

17、在实施例中，闩锁构件各自包括可径向移动的且轴向面对的邻接部段并且静态构件包括轴向面对的凸出部，其中邻接部段适配为在闩锁构件和静态构件的相对径向移动时与凸出部面对面地接触。

18、优选地，闩锁构件中的每一个包括细长部段，细长部段在一个端部处枢转地连接到支撑主体并且在相对端部处连接到轴向面对的邻接部段，其中闩锁构件能够朝向和远离彼此枢转以与轴向面对的凸出部接合和分离。

19、在实施例中，静态构件的轴向面对的凸出部周向地设置在细长管的外侧上。

20、优选地，线性致动器是可操作的以使闩锁构件相对于支撑主体在相反方向枢转，以使轴向面对的邻接表面相对于彼此径向地向内和向外移动。

21、优选地，线性致动器连接在桅杆与支撑主体之间并且是可操作的以使支撑主体在与钻柱和/或桅杆的纵向轴线对齐的相反方向移动。

22、在另一个方面，本发明提供了一种钻孔钻进系统，包括：移动式钻孔钻进平台，包括设置在该平台上的桅杆，该桅杆包括用于钻柱的支撑件；管构件，用于定位在钻孔的孔口区域内并且包括用于接收穿过其中的钻柱的内部纵向通道和用于面向外抵靠该钻孔的壁的外表面；以及联接机构，该联接机构被配置为当该管构件同轴地定位在该钻孔的孔口区域内时使该管构件和该钻进平台联接和分离。

23、在实施例中，联接机构包括连接到钻进平台的桅杆的支撑主体，该支撑主体和管构件包括适配为使支撑主体和管构件联接和分离的联接元件。

24、优选地，支撑主体相对于位于钻孔的孔口区域内的管构件的水平移动将支撑主体和管构件的联接元件定位以接合，由此使支撑主体和管构件联接和分离。

25、在实施例中，支撑主体的联接元件被配置为通过支撑主体相对于细长管在一个方向的水平移动而接合位于钻孔的孔口区域内的管构件的联接元件，以及通过支撑主体在相反方向相对于细长管的水平移动而分离。

26、在实施例中，支撑主体和管构件包括第一和第二对水平间隔开的可成对配合的联接元件，这些联接元件适配为将支撑主体和位于钻孔的孔口区域内的管构件可释放地联接在一起。

27、优选地，第一对联接元件包括在支撑主体中形成的凹部和环形的面向下的凸出部，其中该凹部在侧向相对侧上由一对面向上的肩部和在一个端部处的限定凹形联接区的开口限定，该凸出部设置在管构件的限定凸形联接区的径向面向外的表面上。

28、在实施例中，当支撑主体相对于位于钻孔的孔口区域内的细长管水平移动时，凸形联接区可逆地接收在凹形联接区内。

29、优选地，第二对联接元件包括在支撑主体中形成并与凹部水平间隔开的面向上的邻接表面，以及从管构件的上端侧向延伸并包括面向下的邻接表面的横向构件，其中通过支撑主体相对于位于钻孔的孔口区域内的细长管的水平移动，面向上和面向下的邻接表面可逆地进入彼此面对面的关系。

30、在实施例中，支撑主体包括横向出口开口，用于使切屑和/或捞砂离开管构件，其中出口开口联接到柔性软管，该柔性软管又联接到真空泵系统以被引导到台阶表面上的期望位置。

31、优选地，出口开口连接到分流器，该分流器用于将干切屑和/或捞砂引导到一个出口中以及将湿切屑和/或捞砂引导到另一个出口中。

32、优选地，分流器被配置为将捞砂和/或切屑的样本引导到采样区，采样区用于保持静止样本以供分析器进行分析。

33、在另一个方面，本发明提供了一种钻出钻孔的方法，包括：

34、通过与支撑主体和管构件相关联的联接元件的相对运动，将管构件联接到移动式钻进平台的支撑主体，其中管构件包括用于接收穿过其中的钻柱的纵向内部通道；

35、在台阶表面中钻孔并将管构件降低到钻孔的孔口区域内，管构件包括用于面向外地抵靠钻孔的壁的外表面；

36、当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内时，通过联接元件的相对运动使管构件和钻进平台分离；

37、使支撑主体相对于管构件竖直地移动以空出管构件的顶部中的开口；

38、将由柔性材料片材构成的孔口支撑设备插入管构件的纵向内部通道中；

39、使支撑主体相对于管构件竖直地移动以将支撑主体和管构件的联接元件相对于彼此定位以接合，由此使支撑主体和管构件接合；以及

40、从钻孔中移除管构件，将孔口支撑设备留在钻孔内。

41、优选地，该方法包括当管构件与钻柱基本上轴向地对齐时使该管构件能够与钻进平台分离。

42、优选地，在管构件和钻进平台分离的情况下，钻进平台相对于钻孔水平地平移以空出孔口支撑设备的顶部中的开口并且将该孔口支撑设备插入其中。

43、在该方法的实施例中，在将孔口支撑设备插入管构件中之后，钻进平台相对于钻孔水平地平移以使钻柱与引导管基本上轴向地对齐，并且将管构件和钻进平台联接，然后将管构件从钻孔中移除，由此将孔口支撑设备留在钻孔内。

44、在又另一个方面，本发明提供了一种将孔口支撑设备设置到钻孔中的方法，该方法包括：

45、通过与支撑主体和管构件相关联的联接元件的相对运动，将管构件联接到移动式钻进平台的支撑主体，管构件包括用于接收穿过其中的钻柱的纵向内部通道；

46、在台阶表面中钻孔并将管构件降低到钻孔的孔口区域内，管构件包括用于面向外地抵靠钻孔的壁的外表面；

47、当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内时，通过联接元件的相对运动使管构件和钻进平台分离；

48、使支撑主体相对于管构件竖直地移动以空出管构件的顶部中的开口并且将由柔性材料片材构成的孔口支撑设备插入管构件的纵向内部通道中；

49、使支撑主体相对于管构件竖直地移动以将支撑主体和管构件的联接元件相对于彼此定位以接合，由此使支撑主体和管构件接合；以及

50、从钻孔中移除管构件，将孔口支撑设备留在钻孔内。

51、当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内并且管构件与钻柱基本上轴向地对齐时，管构件和钻进平台可选地分离。

52、优选地，在管构件和钻进平台分离的情况下，钻进平台相对于钻孔水平地平移以空出孔口支撑设备的顶部中的开口以将该孔口支撑设备插入其中。

53、在实施例中，在将孔口支撑设备插入管构件中之后，钻进平台相对于钻孔水平地平移以使钻柱与引导管基本上轴向地对齐，并且将管构件和钻进平台联接，然后将管构件从钻孔中移除，由此将孔口支撑设备留在钻孔内。

54、在还又另一个方面，本发明提供了一种钻出钻孔的方法，包括：

55、将管构件联接到移动式钻进平台，该管构件包括用于接收穿过其中的钻柱的纵向内部通道；

56、在台阶表面中钻孔并将管构件降低到钻孔的孔口区域内，该管构件包括用于面向外地抵靠钻孔的壁的外表面；

57、当管构件同轴地位于钻孔的孔口区域内时，使该管构件和钻进平台分离；

58、空出孔口支撑设备的顶部中的开口；

59、将由柔性材料片材构成的孔口支撑设备插入管构件的纵向内部通道中；以及

60、从所述钻孔中移除所述管构件，将所述孔口支撑设备留在所述钻孔内。