УДК 622. 23

Швоев Е.В.

Научный руководитель: канд. техн. наук, доц.

Лукьянов Г.Д.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова

Электротермические методы разрушения и обработки горных пород

Применение современных методов управления энергией взрыва не дают полной гарантии получения негабаритных кусков при первичном рыхлении. При вторичном дроблении возникают проблемы: увеличение опасности горных работ, загрязнение окружающей среды, ухудшение условия труда горняков. Поэтому разработка и применение невзрывных методов разрушения горных пород является актуальным.

При электротермических методах воздействия поглощаемая мощ­ность различными породами зависит исключительно от ее электриче­ских свойств, изменяющихся в широких пределах (от проводников до диэлектриков). Поэтому можно использовать низкочастотные методы, метод импульсного и высокочастотного теплового пробоя, диэлектриче­ского нагрева и волновой метод разрушения.

В зависимости от способа передачи электрической энергии к поро­де различают бесконтактные и контактные методы.

Породы, которые имеют в составе компоненты, проводящие ток, разрушаются токами промышленной частоты (рис.1,а). Но при таком способе затрачивается очень много времени на отыскание проводящего слоя в породе и большие энергетические затраты.

Возможно применение одностороннего контактного метода (рис. 1,6). В этом случае разрушение происходит за счет теплопроводно­сти материала, которая зависит от температуры и направления относи­тельно слоистости горных пород. С увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности горных пород возрастает, с повышени­ем температуры он уменьшается, что благоприятствует разрушению горной породы.

Используя метод теплового пробоя, основанного на выделении энергии, результаты опытно-промышленных испытаний показали, что даже без учета технологических преимуществ такой метод в два раза дешевле буровзрывного (рис.1,в). В «канале» теплового пробоя горная порода становится хорошим проводником электричества, что позволяет вводить в него большую мощность. Интенсивный разогрев токопрово-

дящего канала электрическим током создает в породе термоупругие на­пряжения, приводящие к ее разрушению. Для полу проводящих пород используются частоты до 400кГц, для горных пород - диэлектриков -частота 5,28МГц. При разрушении горных пород - диэлектриков токами высокой частоты канала теплового пробоя не образуется, а происходит неравномерный диэлектрический нагрев материала, что приводит к соз­данию разрушающих напряжений. Они образуются по всей глубине про­никновения электрического поля, параметрами которого можно влиять на происходящие процессы в зависимости от электрических свойств по­роды.