Способ разрушения горных пород электрическим током и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК E21C37/18 

; .,. :1.Изобретение относится к способам разрушения TopiBMx пород электрическим током и к устройствам для его осуществления и мо5кет использов;)Этьей при дроблении негабаритов, проходке горшах вьфаботок и отбойке породы от массива. Способы разрушения горных пород электрическим током в Настоящее время достаточно широко известны и заключавэт ся в том, что через электроды подводят к разрушаемой породе электрический ток с тбм, чтобы образовать в породе электр провидящий канал. Для окончательного разрушения йороды через этот kaftan пропускают ток (переменный ток любой . частоты, постоянный ток, импульснъхй /ток) на один или более порядков выше. Наиболее близким техническим решени из известных к изобретению является способ разрушения горных пород электрическим током, который подводят с помощью, по меньшей мере, двух электродов, вводимых в контакт с породой и рас полагаемых один от другого на расстоя ш достаточном для образования электропроводящего каналу в породе между ними,.l.: . , При реализации этого способа электроды размещают на поверхносга разрушаемой породы на расстоянии, при котором отсутствует перекрытие разряда по поверхности породы и происходит заглубление канала пробоя в нее. Как показывает практика, это условие соблюдается йе всегда. При больших расстояниях между электродами и расположении их на одной поверхности, на эпект роды подают повышенное напр:я сение,чтЪ часто приводит к перекрУтию электрическим разрядом или электрической дугой межэлектродного промежутка по границе порода-воздух. При снижении подаваемого на электроды напряжения наблюдается явление растекания заряда, накопленного, например, в батарее конденсаторов, т.е. медленное выделение энергии источника без об|эазования канала проёоя или образование нейвлного канала пробоя нвпосрвдствврно . у электродов. В результате, эффективност разрушения заметно снижается или вооб ffle отсутствует, как таковое. В случае образования ifaHana пробоя при увеличенном расстоянии между электродами длина его окаёывае бя значи гепь НОЙ, что прйвЬдит к у-меньшв айю коля-чества выделяемой элёктричеЬЙотй энерпга на длннь( Кайала пробой як снижению объема разрушения за бдин пикл.... ,. Для исключений явления растекания зарйда уменьшают расстояние между электродами. Однако в этом случае rtpt исходит перекрЪ11 ие разряда йо поверхности породьх. - Известные устройства для реализанки таких способов обычно бодержат пйдйлк чаемые к источнику тока электрода:, KOTOjjbie монтируются на несущей раме, выполнение которой может быть самытй различным. Наиболее близким техническим решекием к изобретению является устройство дия (Осуществления способа, содержащее несущую раму и, по меньшей мере, дару НШцслЬзчаёмых к источнику тока электродов, вводимых в контакт с горной породо и имеющих возможность перемещения относительно рамы 2J. Оцнако такое устройство не позволяет устранить указанные,трудности, связанлйм с известной технологией разрушения горных пород. Цель изобретения - соёданйе способа разрушения горных пород электрическим током, позволяющего увеличить объем разрушения за один цикл и уменьшить энергоемкость процесса.- , Это достигается благодаря тому, что электроды устанавливают на расстоянии меньшем или равном расстоянию йерекры тия разряда по поверхности породы, а между ними на поверх юсти разрушаемой породы размещают твер№1й диэлектрик с большей электрической прочйостью, чем разрушаемая порода., Устройст&о для осуществления такого способа снабжено располагаемым на поверхнос-га породы Ш л11ктрйком, уйруго связанным с несущей рамой, а электроды расположены в теле диэлектрика и еалХОДЯТ своими рабочими концами на его боковую сторону. Диэлектрик выполнен из упруго-деформируемого материала, например резины. При этом боковые сторсжы диэлектрика вместе выхода рабочих концов электродов имеют ребристую поверхность. Диэлектрику придана Н-образная форма, а рабочйё kOHUbi электродов выходят ва его прошвоположные боковые стороны, не доходя до егЬ кОнтак-гаруЮщего с породой торца. На фиг. 1 изображено устройство для раз|эушения горных пород электрическим током; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б - Б на фиг. 2. В основу способа положен следующий физический механизм. При наложении электрического поля на электроды в результате поляризации происходит ослаблёйие средней Напряженности поля по поверхности горной породы между электродам.) . В случае размещения твердого Диэлектрика Между электродами на поверхности разрушаемой породы и при подаче на электроды тока наблюдается большее ослабление средней напрйженности поля по поверхности породы, чем при отсутствии диэлектрика, что связано с его поляризацией. Различие в величине ослабления поля по поверхности породы между электродами с диэлектриком и без него объясняется тем, что относительная даэлектрическай проницаемость диэлектрика больше. Чем воздуха. Разница в значениях относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика и воздуха приводит к увеличени(6 компоненты найряженности электрического поля, направленной в горную породу. получения сравнительных результатов производили разрушение различных горных пород При расположении электроДов на одной пХ берхности без диэлектрика между ними и с диэлектриком, контактирующим с поверхностью разрушаемой пдроды. Данные испытаний приведены в таблице. В колонке 4 приведены те расстояния между электродами, при которых происходило развитие канала пробоя только по поверхности породы-без заглубления. В колонке 6 показаны величины расстояйий между электродами, при KOtojpbix происходит заглубление канала пробоя, если в межэлектродном промежутке нах.О дится диэлектрик. Из сравнения Данй.1х„ Приведенных в колонках 4 и 6 таблицы следует, что при наличии диэлектрика между электродами заглубление канала пробоя в твёрдое тело происходит при Межэлектродных расстояниях, меньших или равных расстоянию перекрытия по поверхности , В колонке 7 показаны ве. личины максимального заглубления канала пробоя в твердую среду при использований диэдектрика.. Из таблицы также видно, что при постоянных параметрах источйика энергии за счет уменьшения межэлектродного рас стояния с заглублением канала пробоя при наличии диэлектрика можно увеличить количество энергии на единицу дли; ны канала пробоя с одновременным умень шени:ём энергоемкости разрушения не менее, чем в двараза. При расположении диэлектрика между электродами происходит систематическое заглубление канала пробоя (ко нка ) с надежным разрушением порош между электродами на указанную глубину за каждый единичный цикл. Благодаря предлагаемому способу перекрытие разрядов по поверхности породы исключается, разрушение происходит по вс му межэлектродному промежутку за кажды цикл С величиной энергоеидаости по указанным в таблице породам не более чем O,1-O,1S КВТ ч/м-вместо 0,3-0,4 квт ч/м при электроимпульсном разрушении Пород и при отсутствии диэлектрика между | лектродамн,;. Устройство для осуществления способа разрушетая горных пород электрическим током имеет несущую раму 1 (см. фиг. 1 и 2), к которой с помощью пружин 2 крепится твердый диэлектрик 3, вьшолненный из материала большей электрической прочности, чем раз|ру1Иаемая порода. Таким К1атериалом, в частности, является резина, которая может быть сжата при воздействии на нее несущей рамы 1. В теле диэлектрика 3 вмонтированы электроды 4, подключаемые к источнику (на чертеже не показан) тока и выходящие на боковую сторону диэлектрика 3 Своими рабочими концами, но так, что они располагаются с некоторым отставанием по отношению к торцу 5 диэлектрика 3, которым он контактирует с поверхностью разрушаемой породы. В диэлектрике 3 шолнено гнездо 6 для размещения ка,беля (на чертеже не показан), соединяющего электроды 4 с источником тока. Диэлектрик 3 в плане имеет Н-обрадную форму (см. фиг. 3), при этом рабочие концы электродов 4 выходят на его противоположные боковые стороны. В зоне расположений рабочих концов, электродов 4 боковая сторона диэлектрика 3 выполнена ребристой за счет наличия прямоугольной формы ребер 7 (см. фиг. 4), которые способствуют лучшему наведению зарядов (поляризации) при