Устройство для электрическогоразрушения горных пород

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстических

Реслублмк ()815296

Ф ,Г

k.

C% (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявAyHQ 03.11,78, (21) 2681514Д2-03 (51) М К„з

E 21 С 37/18 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Государственный комнтет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 230381. Бюллетень Н9 11

РЗ) УДК 622. 243. .94(088.8) Дата опубликования описания 230381

Н. В. Нестеров, B. В. Кузиецов, Ю. И. Протасоа, --=

Г. И. Сердюк и A. В. Фролов - „(Ц(,:,t

/ ! 1-. . Г4„ Г

; Р:, ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горной провыапенности, конкретно к устройствам для электрического разрушения горных пород и может быть применено для дробления негабаритов и отбойки породы от массива.

Известно устройство для электрического разрушения горных пород, содержащее несущую раму и несколько подключенных к источнику электрического тока электродов, вводимых в контакт с горной породой и имеющих возможность установочного перемещения относительно рамы Г1 .

Недостатком этого устройства является невозможность его использования для разрушения скального массива, поскольку имеется большая вероятность поверхностного разряда, кото- 20 рый не производит разрушения. Вследствие этого эффективность использования этого устройства резко снижается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является устройство для электрического pa pylaeния горных пород, содержащее знектрод, размещенный в металлическсм корпусе и электрически соединенный с ним $2).

Недостатком указанного устройства является то, что в точках касания цилиндрического корпуса с выступами породы напряженность электрического поля намного превышает среднюю напряженность на корпусе .электрода и достигает значений, достаточных для инициирования поверхностного разряда, который не производит разрушения породы.

Цель изобретения — повышение производительности разрушения путем увеличения условий ввода энергии в породу.

Указанная цель достигается тем, что наружная поверхность корпуса покрыта эластичным полупроводящим материалом не менее, чем в один слой, при этом материал покрытия имеет удельную электропроводность и диэлектрическую проницаемость, определяемые соотношениями

ЪтЪ„; Е)Е„, где b, E соответственно удельная электропроводность и диэлектрическая прони..цаемость пор.лы;

815296. b,e, -. соответственно удельная электропроводность и диэлектрическая проницаемость полупроводящего материала, причем каждый последующий слой полупроводящего материала по ме-. ре удаления от металлического корпуса имеет меньшую удельную электропроводность, чем предыдущий.

На фиг. 1 изображено устройство для электрического разрушения горных пород, общий вид; на фиг. 2 — разрез

A-А на фиг. 1.

Устройство для электрического разрушения горных пород состоит из электрода 1, на который подается напряжение от генератора 2. Электрод размещается в цилиндрическом металлическом корпусе 3 è ýëåêòðè÷åñêè 20 соединен с ним. Вокруг корпуса 3 укреплены в непосредственном контакте с ним в виде нескольких колец слои из эластичного полупроводящегЬ материала 4, 5 и б, плотно контактирующие с породой, поскольку они могут изгибаться таким образом, что копируют породу.

В каче= тве эластичного полупроводящего материала может применяться электропроводная резина с различной удельной электропроводностью. Электропроводность резины может быть выбрана таким образом, что ее величина для наружного кольца составляет

35 (1-2}Ь„, где b электропроводность породы, среднего {5-10)Ър, а внутреннего (50-100) Ъ„ .

Слои эластичного полупроводящего материала могут быть установлены с возможностью перемещения относитель- 4О но друг друга. При этом достигается лучший контакт с породой, если эластичность полупроводящего вещества недостаточна. Можно выполнить кольца составными. Между электродом 1 и вто- 4 рым электродом 7 образуется канал пробоя 8.

Устройство для электрического разрушения горных пород работает следующим образом. 50

На поверхности породы располагается электрод 1, а вместе с ним и корпус 3 электрода 1, а также кольца из эластичного полупроводящего материала 4, 5 и б. К электроду 1 прикладывается небольшая механическая нагрузка, под действием которой кольца из диэлектрического полупроводящего материала 4, 5 и б деформируются, принимая форму поверхности породы, и таким образом, плотно контактируя 60 с ней. Этим достигается полное отсутствие зазоров между породой и корпусом 3. После подачи электрического напряжения на электрод 1 между ним и вторым электродом 7 происходит 65 образование канала пробоя 8. Энергия электрического тока, выделяясь в канале 8, нагревает его, вследствие чего вещество породы, заключенное в нем,стремится расшириться и разрушает породу. При этом перед пробоем у электрода 1 создается неоднородное поле, так как он имеет острие. В то же время на поверхности породы и в воздухе поле близко к однородному, так как кольца из полупроводящего материала плотно контактируют с породой и экранируют неоднородное поле электрода 1. От наружного кольца поверхностный разряд развиваться не может, так как проводимость его слишком мала. В предлагаемом устройстве происходит выравнивание потенциала на границе электрода 1 породы, так как разность потенциалов электрода 1 и породы уравнивается полупроводящими кольцами 4, 5 и 6, которые играют роль шунтирующего сопротивления.

Различие электропроводности слоев увеличивает этот эффект, так как для отсутствия резких скачков потенциала на поверхности породы, электропроводность внутреннего кольца должна приближаться к металлической, а внешнего — к электропроводности породы.

Формула изобретения

1. Устройство для электрического разрушения горных пород, содержащее электрод, размещенный в металлическом корпусе и электрически соединенный с ним, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности разрушения путем улучшения условий ввода энергии в породу, наружная поверхность корпуса покрыта эластичным полупроводящим материалом не менее чем в один слой, при этом материал покрытия имеет удельную электропроводномть и диэлектрическую проницаемость, определяемые соотношениями .3 "Ь„; „ где Ър, В„ — соответственно удельная электропроводность и диэлектрическая проницаемость породы;

Q E, — соответственно удельная ! электропроводность и диэлектрическая проницаемость полупроводящего материала.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый последующий слои полупроводящего материала по мере удаления от металлического корпуса имеет меньшую удельную злектропроводность, чем предыдущий, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 438784, кл. E 21 С 37/18, 13.04.73.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2533686/03, кл. E 21 С 37/18, 05.10.77.

815296

Фиа 1

Составитель О. Серегина

Редактор A. Шандор Техред Л.Пекарь Корректор С ° Шекмар

Эакаэ 1002/55 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4