专利名称：金属熔化钻孔方法
技术领域：
本发明涉及一种熔化钻孔法，用于在岩石内掘进尺寸准确的尤其大直径的孔，其中，废熔体被压入由于温度和压力作用而开裂的周围岩石中，以及，在钻孔过程中通过凝固的熔体形成钻孔套衬。
在岩石内借助于熔化要剥蚀的岩石加工钻孔是众所周知的。例如文件US 3357505公开了一种钻头，借助它促使岩石熔化。
这种已知的用耐高温金属如钼或钨制成的钻头借助于加热元件加热到高于岩石熔点(1000-2000℃)的温度，并借助昂贵的可加长的推进杆在高压下压入随后熔化的岩石内。
在钻孔过程中形成的废岩石熔体排出的问题在这里采取这样的措施解决，即，使岩石熔体进入钻头的孔内，然后通过高速气流在一导管内部被输送到地面。
尽管是有抵抗能力的材料，但钻头在熔化的岩石的侵蚀作用下仍遭受严重的磨损，所以钻头有时必须更换。
此外还已知这样来解决废料排除的问题，即，除了在钻头处在岩石熔体与周围固体岩石之间必然存在的极高的温度梯度之外使熔体受到高的压力，以便通过温度/压力负荷促使周围的固体岩石形成缝隙和开裂，废的岩石熔体可被压入其中。因此采用这种方法不再需要将废料输送到地表面上。
同样已知，在实施熔化钻孔的过程中岩石熔体压在钻头的周围，因此在熔化钻头上方及周围的熔体还尤其由于采取了冷却措施而凝固，并使此钻孔有一个均匀的玻璃状熔体层形成的套衬。
由DE2554101已知这种设备，其中岩石用H2/O2火焰熔化。
在这种情况下带来的问题是，由于此钻孔设备上方和周围凝固的熔体，在钻孔设备壁与钻孔套衬之间形成粘着，这种粘着通常为了进一步推进钻孔必须借助于特殊的液压推进和提升设备来克服。
因此，在这些已知的方法中在工作时必须使用持续的液压，其结果是使整个钻孔设备非常昂贵，因为它必须针对高达数千吨的巨大的压力设计。
此外，这些已知的设备必须配备昂贵的馈电线，以便为了加热将巨大的能量经若干公里的钻孔深度供入钻头。
在这里由于熔体围绕着钻头，使晚些时候提升钻孔设备同样带来困难。
本发明的目的是提供一种节省能量可以通用的钻孔方法，借助它可以在各种岩石基质中既可水平地也可垂直地尤其按连续送进的方式加工尤其有大的例如超过1米的钻孔直径的极深孔、探井和隧道，它们准备好待用。
本发明的另一个目的是提供一种可用的方法和实施此方法的设备，借助它可以在不采取附加的冷却措施、无需费时地装配钻杆、没有运动构件、无需更换钻头、无需输送废料以及无需事后的加套衬和下套管工作，经济和简单地实施一种熔化钻孔过程。
本发明同样针对所建议的在熔化钻孔方法中通用的特殊材料。
此目的尤其按本发明采取这样的措施达到，即，通过管件向通过熔化剥蚀的钻孔底部供入含金属的熔体作为钻孔介质。
也就是说，为了实施此钻孔方法，含金属的熔体，它也可以理解为纯粹是金属的熔体例如铁水，加热到约2000℃的注入温度，作为低粘度的钻孔介质注入沿钻孔方向的第一个管件内，所以金属熔体直接在钻孔底部的上方从最后一个管件排出，熔化和剥蚀钻孔底部的岩石。
在这里为了有利于熔化的废岩石的排除，使用权岩石有比金属熔体明显较低的密度，所以岩石熔体自动漂浮在金属熔体上。因此钻孔底部自动和连续地去除熔化的岩石熔体。
由于竖立在管件内的金属熔体柱形成的高的静压，在按本发明的方法中促使从最下部的那个管件排出的金属熔体与废料(岩石熔体)一起被导引至管件外侧与钻孔内壁之间，它们在那里在钻孔的推进过程中凝固。因为此钻孔过程不采取其他的冷却措施，所以与已知的熔化钻孔方法相比使能量和费用节省50％以上。
凝固的也可涉及由金属和岩石组成的熔体混合物的熔体，在管件与钻孔内壁之间构成一个压力塞，所以由于岩石内极高的温度梯度和所产生的压力，自动使岩石材料发生开裂，在这种情况下首先将较轻的废熔体压入周围的岩石中。
金属熔体由于压缩和凝固导致的消减，可以在钻孔始端第一个管件处通过补充金属熔体加以补偿。这种补充既可以连续进行也可间歇式进行，因为竖在钻孔底部以上的熔体柱的体积起备料的作用。
因此，按本发明可以在一个连续的钻孔过程中通过对岩石熔体加压制成一个尺寸稳定有套衬尤其金属浇注套衬的钻孔，它可以有大的例如超过1米的直径以及基本上可以有任意剖面形状，在这里由于自动形成此钻孔的金属浇注套衬，所以无需进一步的补充工作便可满足其使用要求。钻孔不仅可以垂直进行，而且也可以水平地以及与地面成其他角度地进行，所以这些孔可针对完全不同的使用目的制造，例如用于地热电厂、供应管道或隧道。
这意味着，按本发明的金属熔化钻孔法在唯一的一个加工过程中熔化出一个钻孔，钻孔熔体压入侧面的岩石中，以及由冷却后的岩石熔体形成一个被压力压紧的稳定的钻孔套衬，它同时还通过无缝的金属壁加固钻孔。
因此按本发明的方法公开了这种有利的可能性，即，上述尺寸的钻孔本身在有金属套衬的情况下在一次加工过程式甚至钻进超过10公里深，无需输送钻孔熔体和采用冷却剂，以及采用这种方法可以在温度超过3000℃、岩石压力超过1000bar、熔体切削压工力达10000bar或更高以及在钻孔目标上的管件重量超过10000t的条件下加，这些在传统的机械钻孔技术中是做不到的。
特别有利的是，用钻作孔介质的熔体含有磁性金属，例如铁、钴或镍，或完全由这些金属之一或金属合金组成。在按本发明的方法中也可以用各种非磁性的金属熔体例如铜来工作，然而在这里特别建议使用例如铁水，因为这种熔体的成本低，铁易于得到以及在大气压力下有约3000℃的高的蒸发点。
由于使用磁性熔体，如后面还要说明的那样，可以通过电磁操作或控制整个钻孔设备。
因为在此熔化钻孔法中甚至可以在大气压下用约3000℃的过热铁水工作，所以对通过它们向钻孔底部供入铁水的管件提出了最高的材料要求。
通常建议，用于在岩石内制成熔化钻孔的完全不同的钻孔设备，即借助它们可以熔化要剥蚀的岩石，以及借助它们通过在熔化过程中产生的和/或在钻孔内加入的熔体可形成一个由凝固的熔体构成的钻孔套衬的那些钻孔设备，按有利的方式设计为，将钻孔设备与熔化的或凝固的熔料接触的表面由一种耐高温的材料制成。
至于钻孔设备不仅涉及按本发明的设备，而且可以涉及所有例如由US 3357505和尤其由DE 2554101已知的熔化钻孔设备。
在此应当指出，术语熔体既指的是在传统的方法中形成的单纯的岩石熔体，而且还指相应于这里所介绍的按本发明的方法在钻孔内加入的熔体或形成的由两者组成的混合熔体。
因此，优选地将用来实施按本发明方法的管件设计为，与熔化或凝固的熔料接钳子触的表面也由耐高温的材料制成。
按特别有利的设计，为了实施按本发明的方法，管件完全用这种优选的材料制造，因为这样可以避免各零件的复合结构和过份复杂。
为了防止在凝固的熔体和钻孔设备的构件之间，尤其与按本发明的钻孔设备的管件之间粘着，此材料例如应选择为，它的摩擦系数小于0.5以及此材料有小的表面张力，以便保证在材料与熔体之间不发生润湿作用。
例如石墨或金属复合陶瓷适用于作为选择的材料。
石墨作为用于钻孔设备尤其用于管件的材料可以满足提出的所有要求。例如，石墨平行于其分层是良好的热和电导体，而垂直于分层则起隔离器的作用，因此石墨可用于金属熔体的隔热以及也可用于导电。此外，它有高的强度和高的淄滑性能，可以如金属那样工作以及在原始状态可以尺寸准确地预变形和成形。
此外，石墨有一个突出的优点，如希望的那样它既不被金属润湿也不被岩石熔体润湿，以及在正常的压力下非氧化的环境内耐达约3000℃。除此之外石墨的特征还在于，它的强度随淄度上升目样增加，在约2500℃时抗拉和抗压旨度达到其最大值为约100和400Mpa。
但因为石墨在有氧的环境下从约400℃起氧强化，亦即燃烧，所以这种钻孔方法优选地在惰性气体的环境下实施或至少开始。惰性气体优选地涉及氩，它基于其高的比重不会自动从钻孔中逸出。随着钻孔过程的不断推进，石墨元素不再处于含氧环境，所以可以调整惰性气体的供应。
在此方法中所用的管件主要指的是一个个尤其用上述石墨制的圆柱段，它们有一中心孔。
一个个其中外径与内径之比大，尤其大于10∶1的圆柱段可以互相连接，所以可构成一个石墨管道，它在按本发明的熔化钻孔法中既承担熔化钻头、钻孔设备躯干的功能，又起供应和加压杆的作用。
同样有利的是，由于含有金属，所以按本发明熔体可附加地通过电流加热，以便保证熔体在加热的液态到达钻孔底部。
在这里例如作为导电液体的铁水，既承担向要熔化的岩石输送能量的功能，又承担电流导体的功能。
电流可在最上面的那个管件，亦即在钻孔始端，通过在管件内流动的金属熔体，经由存在于钻孔底部处的金属熔体返回，通过外部已凝固的金属钻孔套衬闭合。同样可能的是，电流通过石墨管道导引至在钻孔底部上方的熔体。
在这里，加热金属熔体用的电流可以直接或通过感应耦合到熔体中。
随着钻孔深度的不断推进，规定在钻孔始端总是在前一个管件上固定另一些管件，亦即另一些石墨圆筒。
因此，最终的效果是构成一个由石墨管组成的管道，它沿钻孔的全部深度延伸。由于石墨比金属熔体的比重小，所以石墨管道起先漂浮在熔体上，并在补充金属熔体和剥蚀钻孔底部的情况下逆深度方向滑动。最终在为了向熔体加压所需的压力与基于竖立的石墨管和熔体柱的重力在熔体内存在的压力之间取得平衡。
在石墨管道下方熔体垫的厚度在这里约为10cm。钻孔速度每秒约5mm，在这种情况下应当指出，按本发明的这种钻孔不进行钻头的更换，不实现冷却以及不输送废料。
更换钻头是多余的，因为由石墨组成的管件在机械上可以是一致的，所以最下面的管件万一被烧掉也没有问题。不过在这种情况下应当注意，可能被烧掉的总是最下面的那个管件，在燃烧区的周围没有任何电气元件，它们的燃烧会导致破坏或不正常工作。
按本发明的思想的一个要点是，在凝固的金属浇注的钻孔套衬与由石墨组成的管件外侧之间，由于石墨不寻常的材料特性因而不令形成有妨碍的粘着，所以石墨管道实际上可以没有明显摩擦损失地沿深度方向滑动，以及晚些时候同样可轻易地提升。
由于石墨与熔体相比小的表面张力以及小的磨擦系数导致这种结果，甚至随温度的增加摩擦系数变得更小。
此外有利的是，各管件在其设计得特别厚的壁内有可控制的磁性装置，通过它们使管件可在凝固的金属钻孔套衬(按优选取的方式它由铁构成)内如磁滑体那样被导引和/或固定。
为了保证能从钻孔外部控制各电磁体，各管件有内部控制导线和有互相对应的触点，磁性装置通过它们可沿整个管道被供入控制信号。
采用这种设计可以在金属的钻孔套衬与上述磁性装置之间实现一个磁性移动场，所以通过相应地控制磁性装置，石墨管道可在钻孔内如一磁滑体上下移动。这尤其使得有可能影响钻孔底部的压力状况，以及在钻孔的计划完成时重新提升石墨管道。
因此，结合磁性的钻孔套衬，通过电磁控制可以在管件上施加拉力、固定力或压力。作用在深处的管件重力便可以操纵，从而也可以调整管件漂浮在它上面的熔体垫的厚度。
还可以采取措施使以后的提升变得更加容易，即最终完成的钻孔补充注入尤其经增压的水，在意图是开采液体矿或能量矿的情况下，这种钻孔的下部生产区保持不下套管，以及岩石熔体玻璃状的钻孔壁在水的输送压力下破碎，液体或高温的地热水被释出。
按另一项设计，附加地规定在管件壁的内部装入另一些可控制的磁性装置，它们对于要供入的金属熔体起阀的作用，所以可以影响金属熔体在管件内部的流动。
通过这些按本发明设置的阀(磁阀)，可以在每个管件内通过锁闭此磁阀支承竖立在钻孔底部上面全部金属熔体条的一部分，所以金属熔体条逐渐增大的重量可以分布在多个支承点上，其结果是导致石墨管道的各个管件借助固定/导引磁体固定在钻孔的铸铁套衬中。
因此有可能改变金属熔体柱的重量压力。例如通过有目的地打开磁阀可将预定量的金属熔体供入钻孔底部，或通过同时开启全部磁阀脉冲式地使金属熔体条的全部重力作用在钻孔底部上。在10000m的深度，铁水柱的压力已经超过7000bar。
通过脉冲式地控制这些阀，可以在钻孔底部上方的熔体内造成成振动，它引起一种抽吸效果，由此使其钻孔底部排除熔化的岩石并因而加快钻孔的进程。
按本发明用于构成固定/导引磁体或磁阀或其他基其作用]以磁力为基础的控制器的磁性装置，可例如由在绝缘的石墨内置入导电的石墨线圈组成。同样可以设想，这些装置由在线圈状石墨通道内流动的金属熔体构成。在这种情况下这些通道可以设计在用石墨制成的管件内。
为了开始实施按本发明的熔化钻孔法，有利的是使此熔化钻孔过程在一个充填惰性气体的预先钻好的孔中开始，此预钻的孔用金属管衬里。金属管固定在地面上，尤其固定在钢筋混凝土面板上。此下有钢套管的预钻孔应有深度约30至50米，其中至少下面的几米应没有金属套管。
此外，有必要在钻孔表面设电源设备、带充填自动机的金属熔化设备以及用于各管件相互固定的设备。在按本发明的方法中另一些设备，例如超大尺寸的钻塔或液压式加压和提升设备都是不必要的。
应当注意，钢筋混凝土面板设计为恰当的厚度并大面积地围绕着钻孔，以便在金属熔化钻孔过程开始时以及在向岩石熔件和可能的金属熔体部分开始加压时，防止熔体在周围的岩石内朝地面的方向贯穿。
因为通常在岩石内已经存在裂缝，所以为了进一步扩展存在的裂缝并允许加压只需要几十巴压力。这意味着，传统的预钻孔的上述约30至50米的深度，足以使按本发明的金属熔化法开始实施。
在钻孔的一开始，第一个管件沉入加有金属套管的预钻孔内，这借助于操作设备和/或借助于设在管件内的导引/固定磁体进行。在相应地装配多个管件使它们一直推进到紧邻钻孔底部前之后，将金属熔体注入管道内部，直至金属熔体在置入钻孔内的管件与传统的预钻孔之间上升到金属套管的边缘。在那里它与此金属套管通过焊接相连。在这里，石墨管道的直径尺寸应确定为，使管件外侧与金属管内侧在加热状态互相贴靠闭合，以防液态的金属熔体侵入。
由此构成一压力塞，所以熔化钻孔过程可以开始。此外，通过金属熔体条或石墨管道与置入预钻孔内的金属管之间的连接还闭合了用于补充加热金属熔体的电流回路。
为了优化在钻孔底部处岩石的排除，有利的是，最下面起钻头作用的那个管件至少有一个磁泵/喷嘴装置，借助它可将金属熔体以至少一股熔体射流的形式射在钻孔底部上。
通过设置另一些可由流动的金属熔体本身构成的感应线圈(在钻头内相应的线圈状流动通道)，可以将熔体射流过热为形成有数千度极高温度的射流或浆体射流，借助它可达到极快的钻孔进程。
这种过热的熔体射流或浆射流在侵入熔体内时尤其在中部区造成局部过热，所以在那里优化了岩石的剥蚀。
此外，通过构成至少一股优选地可借助一设在最下面的那个管件内的励磁线圈定向的熔体射流，便有可能克服在钻孔底部处岩石的不均匀剥蚀，岩石的这种不均匀剥蚀可能是由于不同的岩石种类/岩石内的各向异性造成的。为此将熔体射流对准钻孔底部中剥蚀最小的部位。
例如通过熔体柱和/或石墨管道将电脉冲一直发送到钻孔底部并测量从那里反射的脉冲的传播时间，人们可以作出有关在钻孔底部不均匀岩石剥蚀的图象。通过熔体柱/石墨管的表面和脉冲的传播时间可以编制和计算钻孔底部的地形图以及实施对熔体射流的控制。
根据熔体射流的方向，以有利的方式在围绕着射流的区域内进行更大量的岩石剥蚀，所以形成一个沿射流方向锥形的钻孔底部，由此增大热的金属熔体的总作用面以及可实现更高的总剥蚀率。
在这里所提及的磁性装置可通过组合在管件内的控制线控制，在这种情况下可察觉到的另一个优点是，这些磁性装置无磨损地工作。
为保证组合在最下面的那个管件(钻头)内的励磁线圈装置下方，金属熔体射流能自由运动，恰当的是在钻头内设计一个尤其布置在中心的漏斗形槽，在槽的内部熔体射流例如可沿所有的方向相对于金属熔体柱回转至60度。
钻孔过程还可以有利地这样优化，即，使在钻孔底部上方的熔体旋转，所以与金属熔体相比较轻的岩石熔体向上并通过离心力向外输送以及被压入裂缝中。
在这里，熔体的旋转可由磁性装置引起，磁性装置还可使熔体射流偏转。在这里熔体的旋转轴线通过熔体射流给定，所以也可以调整熔体的旋转轴线。
有利的是至少在最下面的管件内沿此管件的全长分布地，但优选地在多个下部管件内，设一些按一致的方式作用在熔体上的控制元件，它们促使熔体旋转或射流定向。在这种情况下烧掉管件并无损害以及并不影响对熔体(射流)的控制。
例如为了掘进10公里深的钻孔可采用长度超过100米有一致的管件的下部区，所以即使在深孔末端处发生大量的烧损，仍有一个可控制的管件构成钻头。
作为一种简单的实旋形式，控制元件可涉及至少三个与熔体接触的电流导体，它们置入管件内。通过用多相电流控制这些导体可以实现熔体旋转。通过这些相有不同的电流强度，可以使旋转熔体的旋转轴线回转尤其约达60°。
如早先已提及的那样，控制元件同样可以由石墨线圈或在通道内流动的熔体构成。
可能被一起压入的金属熔体部分可采取这样的措施回收，即这些熔体部分也可用电流加热，因此它们保持液态并在重力作用下重新朝钻孔底部方向沉陷。
从岩石裂缝中回收金属熔体部分的有利措施还有，可通过设在管件内的磁体在压入的金属熔体部分上施加一吸引力。
在磁性吸力影响下有利于构成钻孔纯粹的金属套衬。
通过此吸力的影响还同样可以特意制成没有套衬的钻孔。为此在钻孔过程中切断产生吸力的磁性装置，所以较轻的岩石熔体始终悬浮在金属熔体上并凝固，而没有被吸引力推走。
因此，以此方式构成了由纯粹的岩石形成的套衬。
附图
示意表示了本发明的一个实施例。
置入并固定有一个例如钢制的厚壁金属管(3)的在地基内预先钻好的孔，保证开始实施金属熔体钻孔法，无需附加的冷却。
由多个完全用石墨制造的管件(9)组成的管道(1)首先通过液压自动机(操作机)由一个个管件(9)以元件与元件的方式与钻头元件(18)组合。
(为了看得清楚起见，在示意图中一些地面设备，如操作机、带浇注装置的金属熔化设备以及带电流接头的电源设备末表示)。
一旦石墨管道(1)通过其管件(9)滑入预钻孔的充填惰性气体的金属管(3)内，导引和固定磁体(8)便承担进一步推进石墨管道(1)的任务。若到达预钻孔套管(3)的末端以及钻头元件(18)到达钻孔底部前一掌宽的地方，便可以通过注入例如铁水开始金属熔化钻孔过程，并连续进行直至达到钻孔目标，而由于在金属熔体条(2)内储备的熔体，所以铁水的供入(10)可以不连续地进行，在此间隔时间内可通过在地面的操作机实施石墨管道(1)以逐个元件的方式加长。
通过起动至少一台磁泵(4)和磁喷嘴(5)，一个确定量的金属熔体条(2)已经过热的铁水，被磁力压缩、进一步过热并在高压下通过磁喷嘴(5)压出，以及作为熔体或浆射流射在钻孔底部(19)上，与此同时由于过程的快速进行形成了一股脉冲射流(17)，从而更加强化了熔化和剥蚀作用。
为了保证在钻孔底部均匀地剥蚀，铁水射流通过至少三个旋转磁体(6)如一圆锥(14)那样按“射流滚刀(Fluidrollenmeissel)”的作用方式绕熔体射流的轴线(15)旋转，此锥体可在磁力作用下沿所有的方向回转约60度角。因为熔体射流通过作用在它上面的磁力自动地随同每一次的回转，所以保证在石墨管道(1)钻头元件(18)前岩石的均匀剥蚀。
金属熔体锥(14)的控制通过设在管件内的控制线从地面出发进行。
铁水和释放的岩石熔体在熔体内压力升高的情况下充填在石墨管道(1)钻头元件(18)周围可用的空腔内。一部分铁水在钻头元件(18)上方被固定磁体(8)按要求的厚度，例如预钻孔金属管厚度，同心地围绕着石墨管道(1)，并在连续推进的熔化钻孔过程中构成统一的铸铁套管(11)。
由于铁水的比重使得较轻的岩石熔体上浮，并在泵入的熔体的压力下或在向前推送的石墨管道(1)的压力下，由于岩石开裂而被压入侧面的岩石中。同时受压的铁水借助于电流加热，并在石墨管道(1)推进时由于重力重新流回位于低处熔体锥(14)周围的熔体区内。
钻孔推进速度随熔体射流的温度和它相对于周围熔体的压力升高而增大并取决于其脉冲序列(抽吸效果)以及熔体射流的旋转速度或旋转熔体的旋转速度。
随着钻孔深度的增加，石墨管道(1)连同金属熔体条的自重增大，直至其重量和在熔体区内为熔体加压所需的压力取得平衡，以及石墨管道(1)仿佛在一个熔体垫上滑动似的。
安装在每一个石墨管件内的磁阀(7)用来保证维持此状态，每一个磁阀支承一部分金属熔体条，所以在深度增大时增加的金属熔体条的重量分布在许多固定点上。这同样适用于在石墨管道外部区内的固定磁体(8)。
若在金属熔体条(2)中建立了足够的重量压力，则此液压与磁泵(4)和磁喷嘴(5)相结合，可以利用来构成熔体射流(15)，为此脉冲式地同时打开所有的磁阀(7)并释放一个小的具体量的铁水。当所有磁阀(7)同时打开时，在10000米处铁水柱的压力已超过7000bar。
在金属熔体条(2)停泵和到达钻孔目标后，石墨管道(1)借助固定和导引磁体(8)重新回滑以及石墨管道分解成一个个元件。为此可向钻孔补充注入增压水。
权利要求
1.熔化钻孔法，用于在岩石内掘进尺寸准确的尤其大直径的孔，其中，废熔体被压入在温度和压力作用下开裂的周围岩石内，以及，在钻孔过程中通过凝固的熔体形成钻孔的套衬，其特征为通过管件向通过熔化剥蚀的钻孔底部供入含金属熔体作为钻孔介质。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为从最下面的那个在钻孔底部上方的管件排出的含金属熔体，被导引在管件外侧与钻孔内壁之间并在那里凝固。
3.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为凝固的熔体构成一压力塞。
4.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为含金属的熔体用电流加热。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征为电流通过在管件内流动的熔体和凝固的钻孔套衬闭合。
6.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为随着钻孔的进展，在钻孔的始端将另一些管件总是固定在先前的那个管件上。
7.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为由于压缩和凝固形成的含金属熔体的消减，在钻孔始端通过补充熔体加以补偿。
8.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为熔化钻孔过程在一个预先钻好的孔中开始，它用一金属管衬里，金属管固定在地面上，尤其固定在钢筋混凝土面板上。
9.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为熔化钻孔过程在惰性气体的环境下开始。
10.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为管件沉入金属管内直至钻孔底部上方不远处。
11.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为管件的下沉借助操作机和/或借助布置在管件内的导引/固定磁体进行。
12.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为为了便于管件的回收(提升)，钻孔尤其用压力水灌注。
13.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为最下面的那个管件有至少一个磁泵/喷嘴装置，借助此装置将金属熔体以至少一股熔体/浆射流的形式射在钻孔底部上。
14.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为至少最下面的那个管件有至少一个控制器，通过它使熔体/浆射流定向和/或借助它使处于钻孔底部上方的金属熔体旋转。
15.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为熔体射流尤其借助一感应线圈装置进一步加热并形成一股浆的射流。
16.用于实施按照前列诸权利要求之一所述方法的含金属的熔体，其特征为熔体含有磁性的金属，尤其是铁，或完全由这些金属组成。
17.在岩石内制造尤其大直径的熔化钻孔的钻孔设备，借助它可熔化要剥蚀的岩石，以及借助它通过在熔化过程中形成的和/或加入钻孔内的熔体，可形成一个由凝固的熔体构成的钻孔套衬，其特征为钻孔设备与熔化的或凝固的熔料接触的表面用耐高温的材料制造。
18.实施按照前列诸权利要求之一所述方法的钻孔设备，其特征为它由多个互相连接的管件组成，通过它们可向钻孔底部供入作为钻孔介质的含金属的液态熔体。
19.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为管件与熔化的或凝固的熔料接触的表面用耐高温的材料制造。
20.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为管件完全用耐高温的材料制造。
21.按照前列诸权利要求之一使用的材料，其特征为材料有低的尤其小于0.5的摩擦系数和小的表面张力。
22.按照前列诸权利要求之一使用的材料，其特征为此材料所涉及的是石墨或金属复合陶瓷。
23.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为一个管件相当于一个有中心孔的圆柱段。
24.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为管件外径与内径之比大，尤其大于10∶1。
25.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为在管件的壁内装有可控制的磁性装置，它们与金属的钻孔套衬相结合可用作固定和/或导引磁体。
26.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为在管件的壁内装磁性装置，它们对于要导引的熔体而言可用作阀。
27.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为最下面的那个管件构成钻头并有一个尤其设在中心的漏斗形槽。
28.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为至少最下面的那个管件有至少一个磁性装置，它们构成用于输送熔体和尤其用于形成至少一股可定向的熔体射流的泵。
29.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为至少在最下面的那个管件内设控制元件，通过它们可以使熔体旋转和/或回转或可使熔体/浆射流定向。
30.按照前列诸权利要求之一所述的钻孔设备，其特征为控制元件由至少三个与熔体接触的电流导体组成。
全文摘要
本发明涉及一种熔化钻孔法,用于在岩石内掘进尺寸准确的尤其大直径的孔,其中,废熔体被压入在温度和压力作用下开裂的周围岩石内,以及,在钻孔过程中通过凝固的熔体形成钻孔套衬,在这里通过管件向通过熔化剥蚀的钻孔底部供入含金属的熔体作为钻孔介质。此外,优选地采用磁性金属制的熔体。本发明还涉及一种实施此方法的钻孔设备以及在此方法中使用的材料。
文档编号E21B7/14GK1342242SQ00804414
公开日2002年3月27日 申请日期2000年2月9日 优先权日1999年3月5日
发明者维尔纳·福佩 申请人:维尔纳·福佩