Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

зависимости вероятности внедрения от крутизны фронта импульса напряжения и могут быть использованы в практических целях на этапе предварительного выбора параметров импульсного напряжения для реализации электроимпульсного процесса. По экспериментальным данным для горных пород преобладающей тенденцией является повышение вероятности внедрения с ростом крутизны фронта импульсов напряжения и межэлектродного расстояния, и это выводит на соответствующие рекомендации для повышения эффективности пробоя - увеличивать разрядные промежутки, уменьшать фронт импульса вплоть до наносекунд (10-9 с). Напряжение пробоя и рабочие напряжения Исследования электрической прочности горных пород и жидкостей, как необходимого этапа для выявления оптимальных условий реализации ЭИ - процесса, выполнены в широком диапазоне изменения переменных параметров: экспозиции импульсного напряжения - от 10"5 с до 10"7 с (на импульсах прямоугольной формы в пределах до 10"8 с), разрядных промежутков - до 10"1 м (в отдельных случаях до 0.3 м), давления - до 150 атм, величины сосредоточенной нагрузки на электрод - до 2500 кг/см2, температуры - до 160 оС [15, 16]. Исследования охватывают обширную гамму типов горных пород с диапазоном изменения физико-механических свойств по контактной прочности - 64^290 кг/мм2, пористости - 1^20.4%, прочности на сжатие - 150^3900 кг/см2. Сопоставление В.С.Х. ряда горных пород, диэлектрической жидкости - трансформаторного масла и воды представлено на рис. 5. Электроимпульсному пробою и разрушению подвержена преобладающая масса горных пород и руд , за исключением лишь отличающихся сплошной металлической проводимостью (сплошные магнетитовые и полиметаллические руды). Для оценки области наиболее эффективного применения ЭИ- разрушения большое значение имеет следующее обстоятельство. Горные породы по электрической прочности различаются в меньшей степени, чем по физико-механическим свойствам. Например, кварцит и песчаник по прочности на сжатие отличаются в 7 раз, а по электрической прочности - менее чем в 2 раза. С ростом механической прочности (крепости) пород эффективность ЭИ-разрушения снижается существенно в меньшей степени, чем при разрушении традиционными механическими способами, в результате чего относительная эффективность использования ЭИ-способа в сравнении с механическими способами растет. Поэтому, хотя ЭИ-способ может быть применен для разрушения горных пород любой механической прочности, наибольший технико-экономический эффект его применения достигается на особо крепких горных породах и мерзлых грунтах. На основе большого объема данных экспериментальных исследований предложены эмпирические соотношения для описания зависимости напряжения пробоя от основных факторов - от вида горной породы и жидкости, от формы импульсного напряжения, от величины разрядного промежутка [15, 16]. Для оценочных целей укажем средние значения напряжения пробоя горных пород в промежутке 10"2 м. Они составляют 50-100 кВ/см при пробое в диэлектрических жидкостях и достигают 250-300 кВ/см при пробое крепких горных пород в технической воде. Показатель в степенной функции U(l), отражающий рост напряжения пробоя с увеличением разрядного промежутка, не превышает 0.5. Это имеет большое практическое и , кб 0 I —;— ----------- 1- L- .— ------- — —LJ____ ю г 4 б в ю ‘6 г 4 6 8 кг5 t,c Рис. 5. Вольт-секундные характеристики пробоя некоторых горных пород ижидких сред на косоугольных импульсах напряжения: 1 - кварц; 2 - фельзит-порфир; 3 - трансформаторное масло; 4 - мрамор; 5 - глинистый сланец; 6 - песчаник; 7 - вода при р = 60 ом.м 172