Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

Энергоемкость электроимпульсного разрушения горных пород Таблица 1 Энергоемкость бурения скважин различными способами Способ бурения Удельная энергия разрушения, Дж/см3(кГм/см3) С использованием специальных породоразрушающих инструментов: • Ударный; • Вращательный: бурение шарошками, алмазное бурение; • Ударно-вращательный; • Вращательно-ударный 200-650 (20.4-66.3) 700-950 (71.4-96.8) 600-800 (61.2-81.5) 400-600 (40.8-61.2) 600-800 (61.2-81.5) • Взрывной • Гидравлический • Гидроимпульсный • Электрогидравлический • Электротермический • Электроимпульсный • Лазерный • Комбинированное бурение • Огневой • Плазменный • Термошарошечный • Электротермомеханический 200-400 (20.4-40.8) 1000-2000 (102-204) 70-100 (7.1-10.2) 400-500 (40.8-51) 5000 (510) 100-200 (10.2-20.4) 5000-12000 (510-224) 1500 (153) 5000 (510) 1200-1600 (122-163) 500-800 (51-82) jj. I > < Примечание. Способы, предназначенные для проходки выработок и скважин большого диаметра . Физическая природа способа дает возможность достижения более низкой энергоемкости разрушения в сравнении с традиционными способами. Большое значение для оценки перспектив использования нового способа разрушения имели исследования к.п.д. ЭИ-разрушения [25]. Как оказалось, использование в ЭИ-процессе одного вида энергии - электрической энергии - еще не гарантирует, как считалось ранее, его высокой энергетической эффективности. Несколько стадий трансформации электрической энергии от потребляемого из сети напряжения переменного тока до используемых для формирования в твердом теле поля механических напряжений импульсных токов электрических разрядов связаны с неизбежными потерями, которые могут быть даже более существенными в сравнении с потерями в традиционных способах разрушения, которым свойственно преобразование вида используемой энергии и ее многоступенчатая трансмиссия. Анализ энергораспределения в процессах ЭИ показал, что непроизводительные затраты энергии на стадии ее трансформации и передачи к объекту разрушения могут достигать 70-80% с технически обоснованной возможностью их снижения почти вдвое. Следует признать, что потери эти весьма существенны, однако физическая природа ЭИ-способа разрушения предопределяет существенно более высокий в сравнении с традиционными способами к.п.д. использования подведенной к объекту разрушения энергии, что и обеспечивает в конечном итоге достижение более низких энергетических затрат, рассчитанных на единицу новой поверхностию Высокая энергетическая эффективность процесса разрушения материала в ЭИ обусловлена следующими факторами. Источник нагружения - канал разряда находится непосредственно в твердом теле, в результате чего разрушение последнего происходит под действием разрывающих (растягивающих) напряжений. Это обеспечивает достижение минимальных затрат энергии на разрушение, так как прочность материалов на разрыв почти на порядок ниже, чем на сжатие, свойственное нагружению твердых тел при их разрушении механическим способом. Динамический характер нагружения обеспечивает хрупкое разрушение материала с минимальными потерями энергии на пластическую деформацию. Высокая степень 179