Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

указанное выше требование координации напряжений пробоя может быть обеспечено и без бурения шпуров, формированием ступенчатой формы забоя. В 1953 г. ИИ. Каляцким (Томский политехнический институт) впервые был опробован способ отбойки углей электрическим пробоем с использованием генераторов импульсного напряжения Аркадьева - Маркса. 1 Рис. 1. Принципиальные схемы электроразрядных способов разрушения материалов: а - способ высоковольтного импульсного пробоя, б - способ электродинамического разрушения, в - способ высокочастотного контактного разрушения, г - электроимпульсный способ разрушения. 1 - накопитель энергии, источник импульсного напряжения (схемы а, г); 2 - коммутирующее устройство; 3 - источник электротеплового пробоя; 4, 5 - электроды; 6 - канал разряда, 7 - твердое тело, горная порода; 8 - жидкая среда Благодаря малому импедансу разрядного контура электрический разряд при свойственных для электрического способа разрушения энергиях развивает значительную мощность и по эффекту действия на материал подобен взрывчатому веществу (энергия каждого разряда эквивалентна долям грамма тротила). Этого достаточно, чтобы отделять от массива или крупного блока порции материала объемом в несколько кубических дециметров, разрушать отдельные фрагменты материала крупностью до 200-300 мм. Однако данному способу присущ принципиально важный недостаток - его недостаточная технологичность. Если рассматривать вариант с предварительным бурением шпуров, то затраты времени и энергии на бурение шпуров не компенсируются энергетическим выигрышем от использования электрических разрядов для разрушения породы. А если рассматривать случай со ступенчатым забоем, то в процессе разрушения массива от импульса к импульсу становится все сложнее сохранять ступенчатую форму забоя, обеспечивать автоматическое нахождение оптимального места установки электродов. Поиски более эффективных решений привели к созданию нескольких самостоятельных способов электроразрядного разрушения горных пород, в которых по-иному решается проблема формирования разряда в твердом теле. В способе электродинамического разрушения [5] реализуется процесс электротеплового пробоя. На электроды подается высокое переменное напряжение, и за счет проводимости массив нагревается. За счет лучшего теплоотвода в сторону обнаженной поверхности массива температурное поле в нем формируется так, что столб наиболее нагретого материала располагается под поверхностью тела , и именно в нем формируется электротепловой пробой с последующим выделением в канале разряда энергии емкостного накопителя (рис 1б). Синхронизация работы источника переменного напряжения и разряда емкостного накопителя не представляет проблемы, например, с помощью тригатронного поджига разрядника. Электротепловой пробой реализуется при сравнительно невысоких пробивных градиентах. Пробивные промежутки при приемлемом уровне напряжения могут достигать нескольких дециметров, что обеспечивает высокую энергетическую эффективность электроразрядного разрушения. Технологическое применение данный способ нашел для отбойки калийных солей. Сравнительно невысокая механическая прочность солей на разрыв позволяет отбивать данным способом от массива большие куски. Принцип электротеплового пробоя положен и в основу высокочастотного контактного способа, когда используется переменное напряжение высокой частоты. Последний способ развился вообще в самостоятельный способ разрушения без использования энергии электрического разряда. За счет быстрого нагрева массива полем высокой частоты в нем формируется тепловой клин, 167