Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

локализации энергии в канале разряда позволяет сформировать условия, достаточные для начала процесса трещинообразования в твердом теле при относительно низких значения единичной энергии импульса, эквивалентной долям грамма тротила, а возможность простыми способами регулировать в широких пределах режим выделения энергии в канале разряда позволяет создавать оптимальные условия нагружения и поддержания процесса распространения трещин и разрушения твердого тела в зависимости от природы и размера разрушаемых фрагментов. Способ ЭИ-разрушения, благодаря присущим ему достоинствам, отмеченным выше, является наиболее энергетически эффективным среди всех известных, если, конечно, сравнение проводить в сопоставимых условиях конкретных технологических процессов.Динамический характер ЭИ-нагружения обеспечивает хрупкое разрушение материала без потерь энергии на пластическую деформацию. Канал разряда в сравнении с ВВ имеет то преимущество, что его энергосодержание, обеспечиваемое подводом энергии извне от емкостного накопителя, может простыми способами регулироваться в широких пределах по величине и во времени, создавая оптимальные условия нагружения твердого тела в зависимости от его природы и размера разрушаемых фрагментов. По энергетической эффективности ЭИ-способ применительно к процессам, реализующих разрушение горных пород с одной свободной поверхности (бурение, резание, съем поверхностного слоя), заметно предпочтительнее большинства других способов (табл. 1). Разработка техники и технологии электроимпульсного разрушения Технологические исследования ЭИ преследовали цели разработки технических средств и технологии способа для различных применений в горном деле и строительстве инженерных сооружений, определения области и условий их целесообразного технически и экономически обоснованного использования. Бурение скважин В КФ АН СССР приоритетные направления исследований ЭИ-бурения были выбраны с учетом специфики горнопромышленного и оборонного комплекса региона, избегая по возможности дублирования работ других организаций страны, разрабатывающих проблему ЭИ. К этим направлениям относятся: бурение неглубоких скважин (5-10 м) для сооружения в скальных породах траншей и котлованов, бурение веера скважин в условиях подземной выработки для добычи руд, бурение горизонтальных опережающих скважин для сооружения подземных выработок, проходка скважин большого диаметра для сооружения шахтных стволов и колодцев. В НИИ ВН г. Томск работы были ориентированы на бурение взрывных скважин для добычи руд на открытых горных работах, бурение геологоразведочных скважин с отбором ориентированного керна, на бурение скважин большого диаметра в мерзлых грунтах района БАМ. В числе важнейшей технических особенностей, свойственных процессам электроимпульсного разрушения, прежде всего, был выявлен механизм автоматического распределения разрядов по забою разрушения в устройствах бурения скважин. Позднее была показана его применимость ко всем технологическим процессам, техническими средствами реализации которых являются многоэлектродные породоразрушающие конструкции, позволяющие превратить единичные акты разрушения в непрерывный технологический процесс. Многоэлектродная конструкция в общем случае представляет двухполярную систему электродов (высоковольтные и заземленные), которые формируют зону забоя разрушения. Форма электродов (стержни, пластины - имеет значение сечение плоскости контакта с породой), их расположение по забою, величина зазоров между ними выбираются такими, чтобы исходно обеспечивалась равновероятность формирования разряда в любой области забоя разрушения (случай для устройства бурения представлен на рис. 14). При пробое в одном из промежутков/области забоя разрушения (1) образующаяся в поверхностном слое массива воронка заполняется жидкостью, что приводит к электрическому упрочнению промежутка в данном участке забоя. Поэтому последующие разряды происходят поочередно в соседних промежутках (2, 3 ...), обеспечивая последовательное разрушение породы по всей площади забоя. В результате разрушение породы на забое и перемещение электродного устройства в скважине (продвижение в направлении углубления) имеют циклический характер. 180