JPH11190187A - 電気破砕方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パルス電圧発生器が供給するエネルギーの範囲
内で、絶縁性媒体を経由する絶縁破壊を破砕対象物を経
由する絶縁破壊電圧よりも大きくし、もって効率良く岩
石等の破砕対象物を電気破砕し得る電気破砕方法を提供
すること。 【解決手段】破砕対象物である岩石の表面に岩石斜穿孔
部１１を用いて斜めに一対の孔を空け、この孔にそれぞ
れ電極１３を挿入した後、孔内に給水タンク１２の水を
注水し、該電極１３に対して岩石の絶縁破壊電圧を越え
る立ち上がりが急峻な高電圧パルスを印加して、岩石を
絶縁破壊する。このように、破砕対象物たる岩石に傾斜
孔を穿孔することにより、岩石を介さない放電経路の経
路長を相対的に長くし、該放電経路に係わる絶縁破壊電
圧を上げ、岩石の絶縁破壊を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性固体からな
る破砕対象物に一対の電極を配設するとともに、少なく
とも該電極の周囲を絶縁性状態にし、電極の放電により
破砕対象物を絶縁破壊する電気破砕方法に関し、特に、
パルス電圧発生器が供給するエネルギーの範囲内で、破
砕対象物を経由しない絶縁破壊電圧を破砕対象物を経由
する絶縁破壊電圧よりも大きくして、効率良く岩石等の
破砕対象物を電気破砕する電気破砕方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば岩石のような固体物質にあ
らかじめ電極挿入用の孔を空け、この孔に挿入した電極
に電圧パルスを印加して固体物質を破砕する技術が知ら
れている。

【０００３】例えば、特表昭６２−５０２７３３号公報
（国際公開番号ＷＯ８６／０６６５２）には、固体物質
に一対の孔を空けて電極を挿入し、測定パルスを固体物
質中に放電させて断片化パルスの至適時間及び固有イン
ピーダンスを測定し、その後１又は２以上の断片化パル
スを極めて迅速に固体物質に与えることによって、固体
物質を断片化する技術が開示されている。

【０００４】しかし、かかる従来技術では、岩石の絶縁
破壊電圧よりも空気の絶縁破壊電圧の方が小さいため
に、図１１（ａ）に示す岩石中を通る放電経路１より
も、空気中を通る放電経路２の方が通り易くなり、岩石
の破砕効率が低下する。

【０００５】このため、同図（ｂ）に示すように、岩石
表面が水没するレベルまで水等の絶縁性媒体を供給し、
放電経路２が空気中ではなく水中を通過させる技術が用
いられることが多い。

【０００６】かかる技術は、立ち上がりが急峻な電圧パ
ルスの場合には水の絶縁破壊電圧よりも岩石の絶縁破壊
電圧の方が低いという特性を利用して、電圧パルスが放
電経路１を通過するようにしたものである。

【０００７】また、同図（ｃ）に示すように、孔中にの
み水を注入し、放電経路２が水−空気−水のルートを通
るようにして、放電経路２の総絶縁破壊電圧を放電経路
１よりも大きくすることで、電圧パルスが放電経路１を
通過するようにすることもできる。

【０００８】このように、放電経路１の絶縁破壊電圧よ
りも放電経路２の絶縁破壊電圧を高くすることにより、
電圧パルスが放電経路１を通過するよう構成することが
できる。

【０００９】この場合に、この放電経路２の絶縁破壊電
圧は孔の深さ（絶縁性媒体の深さ）に大きな影響を受
け、孔の深さを深くして該孔に絶縁性媒体を注入すれば
するほど、放電経路２の絶縁破壊電圧は大きくなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、孔の深
さを深くすると、いきおい岩石の破砕対象領域が増え、
岩石の破砕に必要なエネルギー量が増大するため、大型
のパルス電圧発生器が必要になるという問題がある。

【００１１】言い換えると、あるパルス電圧発生器を装
備する電圧破砕装置では、絶縁破壊し得る破砕対象領域
が制限され、孔の深さに制約を受ける。

【００１２】すなわち、孔の深さをできるだけ深くして
放電経路２の絶縁破壊電圧を大きくする必要があるにも
かかわらず、現実にパルス電圧発生機が供給するエネル
ギー量の制約から、孔の深さをあまり深くすることがで
きない。

【００１３】このため、パルス電圧発生器が供給するエ
ネルギーの範囲内で、いかにして放電経路１の絶縁破壊
電圧よりも放電経路２の絶縁破壊電圧を大きくするかが
極めて重要な課題となっている。

【００１４】そこで、本発明では、上記課題を解決し
て、パルス電圧発生器が供給するエネルギーの範囲内
で、破砕対象物を経由しない絶縁破壊電圧を破砕対象物
を経由する絶縁破壊電圧よりも大きくし、もって効率良
く岩石等の破砕対象物を電気破砕し得る電気破砕方法を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するため、第１の発明は、絶縁性固体からなる破砕
対象物に一対の電極を配設するとともに、少なくとも該
電極の周囲を絶縁性状態にし、前記電極の放電により前
記破砕対象物を絶縁破壊する電気破砕方法において、前
記絶縁性固体を介する第１の放電経路よりも、該絶縁性
固体を介さない第２の放電経路の相対距離を大きくし、
前記第２の放電経路の絶縁破壊電圧よりも小さく、前記
第１の放電経路の絶縁破壊電圧よりも大きい電圧パルス
を印加して、前記破砕対象物を絶縁破壊するよう構成し
たので、パルス電圧発生器が供給するエネルギーの範囲
内で効率良く破砕対象物を絶縁破壊することができる。

【００１６】また、第２の発明は、絶縁性固体からなる
破砕対象物に一対の電極を配設するとともに、少なくと
も該電極の周囲を絶縁性状態にし、前記電極の放電によ
り前記破砕対象物を絶縁破壊する電気破砕方法におい
て、前記電極を挿入する少なくとも一つの孔が、該孔の
孔底の位置が孔口の位置よりも低くなるよう前記破砕対
象物の表面に斜めに穿孔し、該穿孔した孔に電極を挿入
して絶縁性状態にした後、前記電極に破砕対象物の絶縁
破壊電圧を越える高電圧パルスを印加して、前記破砕対
象物を絶縁破壊するよう構成したので、下記に示す効果
が得られる。

【００１７】１）破砕対象物表面から孔底までの深さを
変えることなく孔長を長くすることができるので、破砕
に必要なエネルギーが増加しない。

【００１８】２）孔長を長くすることができるので、破
砕対象物を経由しない放電経路の距離が相対的に長くな
り、かかる放電経路に係わる絶縁破壊電圧を大きくする
ことができる。

【００１９】また、第３の発明は、第２の発明におい
て、前記電極を挿入する少なくとも２つの孔が、ほぼ同
一傾斜面上に所在するよう前記破砕対象物の表面に斜め
に穿孔するよう構成したので、孔間の縦割れがマクロな
破砕面につながり、より効率良く破砕対象物を破壊する
ことが可能となる。

【００２０】また、第４の発明は、第２の発明におい
て、前記電極を挿入する少なくとも一つの孔が、該孔の
孔底に比べて孔口の方が他方の孔からの距離が遠くなる
ように、前記破砕対象物の表面に穿孔するよう構成した
ので、孔底の位置及び間隔を変えずに、破砕対象物を経
由しない放電経路を長くすることができる。

【００２１】また、第５の発明は、第２の発明におい
て、前記電極を挿入する少なくとも１つの孔が、該孔の
孔底の位置が孔口の位置よりも低くなるよう前記破砕対
象物の表面に斜めに穿孔するよう構成したので、孔の中
に注水した絶縁性媒体の流出を防ぐことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、この実施の形態で
は、水を絶縁性媒体として使用した場合を示すこととす
る。

【００２３】まず、本実施の形態で着目した電極挿入用
の孔の深さ又は該孔に注入する水の深さ（以下単に「孔
の深さ」と言う。）と絶縁破壊電圧との関係について説
明する。

【００２４】図２は、孔の深さ（水の深さ）をパラメー
タにとって、放電電圧立ち上がり後の経過時間と絶縁破
壊電圧との関係を示した図である。

【００２５】同図に示すように、岩石の絶縁破壊電圧及
び水の絶縁破壊電圧は、それぞれ時間の経過とともに低
下するという点で共通するが、水の電圧低下率は、固体
の電圧低下率よりも大きい。

【００２６】このため、岩石の絶縁破壊曲線と水の絶縁
破壊曲線は、所定の位置（以下「クロス点」と言う。）
ｐで交差することとなり、このクロス点ｐが岩石を電気
破砕し得るかを示す指標となる。

【００２７】すなわち、クロス点ｐの時間ｔｐ以内に岩
石の絶縁破壊電圧を上回る電圧を所定時間印加すること
ができれば、この岩石は絶縁破壊されるが、電圧の立ち
上がりが遅く、少なくともクロス点の時間ｔｐの時点で
岩石の絶縁破壊電圧を上回ることができない場合には、
固体を絶縁破壊することができない。

【００２８】ここで、水及び岩石の絶縁破壊電圧Ｖは、 Ｖ ＝ ｍＶ0Ａ0.25ｄ1n の算定式を用いて算定することができる。ただし、’
ｍ’は、水又は岩石の構造に基づく係数であり、’Ｖ0
’は、１センチ厚の水又は岩石を破砕する場合を示す
係数とし、’Ａ’は、電圧パルス上昇率とし、’ｄ1 ’
は、電極間の距離とし、’ｎ’は、電圧パルス上昇率に
基づく係数とする。

【００２９】例えば、岩石が大理石（Marble）の場合に
は、 ｍ＝０．５、 Ｖ0 ＝６１．４(KV)、ｎ＝０．５ となり、粘土岩（Clay stone）の場合には、 ｍ＝０．５、 Ｖ0 ＝６０(KV)、 ｎ＝０．５ となり、砂岩（Sand stone）の場合には、 ｍ＝０．５、 Ｖ0 ＝４３(KV)、 ｎ＝０．３３ となる。

【００３０】そして、この算定式を用いて岩石の絶縁破
壊電圧を考えると、岩石が絶縁破壊する場合は図１１
（ｂ）に示す放電経路１を通過することになるため、た
とえ孔の深さが変動したとしても、電極間の距離ｄ1 は
変化せず、絶縁破壊電圧に影響はない。

【００３１】これに対して、水の絶縁破壊電圧は、図１
１（ｂ）に示す放電経路２を通過することになるため、
孔の深さが深くなればなるほど電極間の距離ｄ1 が増加
し、絶縁破壊電圧が大きくなる。また、孔の深さが浅く
なると、電圧間の距離ｄ1 が減少し、絶縁破壊電圧が小
さくなる。

【００３２】これらのことから、図２に示すように、孔
の深さを深くすると、水の絶縁破壊曲線は上方にシフト
して、クロス点に達する時間ｔｐが時間ｔ1 に遅延する
とともに、水の絶縁破壊電圧が低下する。

【００３３】このため、急峻な電圧パルスを生成するパ
ルス電圧発生器の負担が緩和され、結果的に岩石の絶縁
破壊が容易になる。

【００３４】一方、孔の深さを浅くすると、水の絶縁破
壊曲線は下方にシフトして、クロス点に達する時間ｔｐ
が時間ｔ2 になるとともに、水の絶縁破壊電圧が大きく
なるため、結果的に岩石の絶縁破壊が困難になる。

【００３５】以上のことから、効率良く岩石の電気破砕
を行うためには、パルス電圧発生器が供給するエネルギ
ー量で破砕可能な岩石量を考慮しつつ、できるかぎり孔
の深さを深くする必要があることが分かる。

【００３６】そこで、本実施の形態では、岩石に設ける
孔を斜めに穿孔して孔の長さ（以下「孔長」と言う。）
を長く[0]するか、又はポリエチレン等の非導電性部材
を電極間の岩石表面に配設することにより、破砕対象と
なる岩石量の増大を招くことなく、岩石を電気破砕する
際の距離と比べた場合の水を電気破砕する際の電極間の
距離（以下「相対距離」と言う。）を長くすることとし
ている。

【００３７】以上、本実施の形態の基本概念について説
明した。

【００３８】次に、第１の実施例で用いる電気破砕装置
の構成について説明する。

【００３９】図１は、第１の実施例で用いる電気破砕装
置の構成を示す図である。

【００４０】同図に示すように、この電気破砕装置１０
は、斜穿孔部１１と、給水タンク１２と、一対の電極１
３と、高電圧パルス発生部１４とからなる。

【００４１】斜穿孔部１１は、破砕対象物である岩石の
破砕作業の実施に先だって、該岩石に対して電極挿入用
の孔を斜めに穿孔する処理部である。なお、この斜穿孔
部１１による穿孔態様については後述する。

【００４２】給水タンク１２は、斜穿孔部１１が穿孔し
た孔に注水するための水を保持するタンクである。な
お、ここでは、説明の便宜上孔内にのみ注水する場合を
示すこととするが、破砕対象領域の周囲を保水して岩石
表面が水没するレベルまで水を注水することも可能であ
る。

【００４３】電極１３は、斜穿孔部１１が岩石に斜めに
穿孔した２つの孔にそれぞれ挿入する一対の電極であ
り、それぞれ電極棒の先端に設けられている。このうち
プラス電極は高電圧パルス発生部１４に接続され、マイ
ナス電極はアースされている。なお、マイナス電極をパ
ルス発生部１４に接続し、プラス電極をアースすること
もできる。

【００４４】高電圧パルス発生部１４は、立ち上がりが
急峻な高電圧パルスを発生して電極１３に印加するパル
ス発生部であり、具体的には、マルクスジェネレータ等
を用いて、クロス点ｐよりも早く岩石の絶縁破壊電圧に
達する高電圧パルスを発生する。

【００４５】そして、この電気破砕装置１０を用いて岩
石の電気破砕を行う際には、まず最初に斜穿孔部１１で
岩石に孔を空け、給水タンク１２からこの孔に水を注入
した後、孔内に電極１３を挿入する。その後、高電圧パ
ルス発生部１４が、クロス点よりも早く急峻に立ち上が
る電圧パルスを電極１３に供給し、岩石を電気破砕す
る。

【００４６】次に、図１に示す電気破砕装置１０を用い
た孔の穿孔態様等ついて説明する。

【００４７】図３は、それぞれ岩石表面と角度θで斜孔
を２つ並行に空け、該斜孔に注水した後それぞれ電極１
３を挿入した態様を示す図であり、同図（ａ）は、２つ
の孔を結ぶ線上に視点を設けた場合の側面図を示し、同
図（ｂ）は、２つの孔を結ぶ線の垂線上に視点を設けた
場合の正面図を示している。

【００４８】このように、岩石表面と角度θで斜めに穿
孔した場合には、孔口から孔底までの深さｄを増すこと
なく、孔の軸方向の距離すなわち孔長ｌを大きくするこ
とができる。

【００４９】すなわち、この孔長ｌを増すと、水中〜空
気中〜水中の放電経路で放電が起こる場合の水中部分の
経路長が長くなるので、かかる放電経路にて放電するた
めの絶縁破壊電圧が高くなり、岩石中を放電しやすくな
る。

【００５０】また、孔口から孔底までの深さｄを変えな
いため、高電圧パルス１４に必要なエネルギー負荷は増
加せず、効率良く岩石を電気破砕できることになる。

【００５１】なお、従来技術のように、孔を傾斜させず
に岩石表面と垂直に穿孔した場合には、孔長ｌの増加が
そのまま孔口から孔底までの深さｄの増加につながるた
め、岩石の破砕対象領域が大きくなり、高電圧パルス１
４に必要なエネルギー負荷が増加する。そして、高電圧
パルス１４が供給するエネルギー量を越える位置までｄ
が大きくなると、岩石を電気破砕できなくなる。

【００５２】次に、図３に示す穿孔態様で２つの孔を並
行にした理由を説明する。

【００５３】図４は、図３に示す穿孔態様で２つの孔を
並行にした理由の説明図である。

【００５４】同図（ａ）に示すように、２つの孔を並行
に傾斜させた場合には、同図（ｂ）に示すように並行な
孔に沿って縦割れのクラックが生じ、これを広げようと
する力が作用する。これにより、同図（ｃ）に示すよう
に岩石の破砕対象領域が上方に押し上げられるので、該
破砕対象領域を破断することができる。すなわち、傾斜
かつ並行の場合には、岩石のマクロ的な破壊を起こし易
くなるので、ここでは２つの孔を並行にしている。

【００５５】この点についてさらに説明すると、岩石表
面にほぼ垂直に孔を空けて電圧パルスを印加した場合に
は、孔間に縦割れのクラックが発生する。その理由は、
岩石の放電チャネル内で高圧が発生し、それによって生
ずる引張力が生ずるからだと考えられる。

【００５６】しかしながら、トンネル切羽のように周囲
に自由面のない岩体に垂直孔を空けた場合には、クラッ
クが生ずるのみでそれがマクロ的な破砕に至らないケー
スが散見される。その理由は、岩中の引張力は、クラッ
クを左右に押し広げようとするが、岩石には周囲に自由
面がなく拘束されているので容易には破壊しないためで
ある。

【００５７】これらのことから、ここでは２つの孔を並
行に傾斜させ、クラックを上部に押し広げようとする岩
中の引張力を使って、図４（ｃ）に示すような岩石のマ
クロ的な破壊を行っている。

【００５８】なお、図３に示す穿孔態様では、孔内にの
み水を注水した場合を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、図５に示すように、岩石の破砕対象
領域周辺に保水カバー５０を設け、該保水カバー５０で
覆った領域内に岩石表面を水没する程度に給水タンク１
２の水を注水し、同様の手順で電気破砕を行うこともで
きる。

【００５９】かかる場合には、図３の場合のように水中
〜空気中〜水中という放電経路ではなく、水中〜水中の
放電経路が対象となる。なお、水の絶縁破壊電圧は、空
気中の絶縁破壊電圧よりも高いため、後者の放電経路上
の総絶縁破壊電圧は前者のものより高くなり、効率的に
電気破砕を行えることになる。

【００６０】次に、相対向する２つの傾斜孔を同一平面
上に設ける場合について説明する。

【００６１】図６は、相対向する２つの傾斜孔を同一平
面上に設けた穿孔態様を示す図である。

【００６２】同図に示すように、このように孔を空ける
と、水中放電経路の経路長は、おおよそＬ1 ＋２ｌとな
る。ここで、このように孔を傾斜させることにより、孔
底の深さｄに比べて孔長ｌを大きくできるとともに、２
つの孔を対向させることにより孔底の間隔Ｌ2 に比べて
孔口間隔Ｌ1 を大きくすることができる。

【００６３】すなわち、破砕必要エネルギーを増大させ
る要因となる孔底の深さｄ及び間隔Ｌ2 を変えずに、水
中の経由する放電経路の経路長を長くし、該放電経路の
絶縁破壊電圧を大きくすることにより、岩石中に放電を
起こし易くなる。

【００６４】なお、ここでは、岩石表面が水没するまで
注水した場合を示しているが、孔中のみに注水し、水中
〜空気中〜水中の放電経路を形成した場合も同様にな
る。

【００６５】次に、２つの並行な傾斜孔を同一平面上に
設ける場合について説明する。

【００６６】図７は、２つの並行な傾斜孔を同一平面上
に設けた穿孔態様を示す図である。

【００６７】同図に示すように、ここでは、２つの並行
な傾斜孔が同一平面上に存在する場合を示しており、こ
の場合には、傾斜孔で挟まれた領域を効率良く破砕する
ことができる。

【００６８】すなわち、２つの並行な傾斜孔が同一平面
上に存在する場合であっても、同様にして水を経由する
放電経路の経路長が長くなり、該放電経路上の総絶縁破
壊電圧が高くなるため、岩石を効率良く絶縁破壊するこ
とができる。

【００６９】ところで、上記穿孔態様では、岩石の水平
面を破砕対象面とした場合を示したが、トンネル掘削な
どで掘削する切羽面のような垂直面を破砕対象面とする
こともできる。

【００７０】このため、次に岩盤等のほぼ垂直な面を破
砕対象面とした場合の穿孔態様について説明する。

【００７１】図８は、破砕対象面がおおむね垂直である
場合の穿孔態様を示す図である。

【００７２】同図に示すように、破砕対象面が垂直面で
ある場合にも、孔底が孔口よりも低い位置となるように
並行な孔を空け、この孔に給水タンク１２の水を注水す
ることにより、水を経由する放電経路の絶縁破壊電圧を
大きくし、もって効率良く岩盤等を破砕することができ
る。

【００７３】ここで、破砕対象面がほぼ垂直面である場
合には、単に水を経由する放電経路の絶縁破壊電圧を大
きくするだけでなく、孔に注水した水が孔外に流出しな
いという効果も得られる。

【００７４】すなわち、従来のように、地面と水平に穿
孔した場合には、パッカー等で水を封止したり、水に添
加剤を加えて水の粘性を上げ、水が孔から流出しない工
夫をする必要があったが、この穿孔態様のように垂直面
に傾斜孔を穿孔すると、水が孔内に溜まるため、保水等
の工夫が不要になる。

【００７５】以上、第１の実施例について説明した。

【００７６】なお、ここでは電極を挿入する２つの孔を
ともに傾斜させる場合を示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、２つの孔のうち一方のみを傾斜さ
せる場合や、電極を挿入する傾斜孔を一つだけ穿孔し他
方の電極を破砕対象物表面に圧着した場合に適用するこ
ともできる。その理由は、これらの場合であっても、水
を経由する放電経路の経路長を伸延し、絶縁破壊電圧を
大きくすることが可能だからである。

【００７７】ところで、上記第１の実施例では、破砕対
象面に傾斜孔を穿孔することのみによって、水を経由す
る放電経路の経路長を伸延する場合を示したが、ポリエ
チレン等の非導電バリアを用いて経路長を伸延すること
もできる。

【００７８】そこで、以下では、ポリエチレン等の非導
電バリアを用いて水を経由する放電経路の経路長を伸延
する第２の実施例について説明する。

【００７９】図９は、第２の実施例で用いる電気破砕装
置の構成を示す図である。

【００８０】同図に示すように、この電気破砕装置９０
は、給水タンク１２と、一対の電極１３と、高電圧パル
ス発生部１４と、穿孔部９１と、非導電バリア９１とか
らなる。なお、給水タンク１２、一対の電極１３及び高
電圧パルス発生部１４の機能は図１に示すものと同様で
あるので、同一符号を付すこととしてその詳細な説明を
省略する。

【００８１】穿孔部９１は、破砕対象物である岩石の破
砕作業の実施に先だって、該岩石に対して電極挿入用の
孔を穿孔する処理部であり、図１に示す斜穿孔部１１の
ように、孔底が孔口よりも低くなるように傾斜孔を穿孔
したり、垂直孔を穿孔することができる。

【００８２】この穿孔部９１が必ずしも傾斜孔を穿孔す
る必要がない理由は、非導電バリア９１によって、水を
経由する放電経路の伸延を確保することができるためで
ある。

【００８３】非導電バリア９１は、水を経由する放電経
路の経路長を伸延するために用いるポリエチレン等のバ
リアであり、破砕対象物表面の２つの電極間又は孔間に
設置される。

【００８４】そして、この電気破砕装置９０を用いて岩
石の電気破砕を行う際には、まず最初に穿孔部９１で岩
石に傾斜孔又は垂直孔を空け、給水タンク１２からこの
孔に水を注入した後、孔内に電極１３を挿入する。その
後、高電圧パルス発生部１４が、クロス点よりも早く急
峻に立ち上がる電圧パルスを電極１３に供給し、岩石を
電気破砕する。

【００８５】なお、この実施例では、非導電バリア９２
の配設のみによっても水を経由する放電経路の経路長を
伸延することができるため、穿孔部９１による穿孔作業
を必ずしも必要とはしない。

【００８６】次に、図９に示す電気破砕装置９０による
非導電バリア９２の配設について説明する。なお、ここ
では、非導電バリア９２としてポリエチレンを用いるこ
ととする。

【００８７】図１０は、図９に示す電気破砕装置９０に
よる非導電バリア９２の配設の一例を示す図である。な
お、同図（ａ）は垂直穿孔を伴う場合を示し、同図
（ｂ）は穿孔を伴わない場合を示している。

【００８８】同図（ａ）に示すように、穿孔部９１によ
る穿孔を伴う場合には、２つの孔を穿孔して電極１３を
挿入した後、この孔間の破砕対象面にポリエチレン１０
０を圧着する。そして、保水カバー５０でその周囲を覆
った後に、ポリエチレン１００の上部が完全に水没する
程度まで水を注水し、電極１３間に高電圧パルスを印加
する。なお、ここではポリエチレン１００が水没する場
合を想定するが、ポリエチレン１００は必ずしも水没す
る必要はない。

【００８９】ここで、ポリエチレン１００の高さをｈと
すると、水を経由する放電経路は２ｈ分伸延するため、
絶縁破壊電圧がその分大きくなる。ただし、ポリエチレ
ン１００と破砕対象面との間に水が浸透しないよう防水
措置を施す必要がある。

【００９０】このように、ポリエチレン１００等の非導
電バリア９２を設けることにより、傾斜孔を空けた場合
と同様に、水を経由する放電経路を伸延させることが可
能となる。

【００９１】なお、同図（ｂ）に示すように、穿孔部９
１による穿孔を伴わない場合であっても、電極１３間に
ポリエチレン１００を配設することにより、水を経由す
る放電経路を伸延させることができる。

【００９２】なお、本実施の形態では、絶縁性媒体とし
て水を用いた場合を示したが、オイル等の他の絶縁性媒
体を用いることもできる。また、破砕対象物を岩石とし
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の非
導電固体を破砕対象とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例で用いる電気破砕装置の構成を示
す図。

【図２】孔の深さ（水の深さ）をパラメータにとって、
放電電圧立ち上がり後の経過時間と絶縁破壊電圧との関
係を示した図。

【図３】それぞれ岩石表面と角度θで傾斜孔を２つ並行
に空け、該斜孔に注水した後それぞれ電極１３を挿入し
た態様を示す図。

【図４】図３に示す穿孔態様で２つの孔を並行にした理
由の説明図。

【図５】岩石表面が水没するまで注水した態様を示す
図。

【図６】相対向する２つの傾斜孔を同一平面上に設けた
穿孔態様を示す図。

【図７】２つの並行な傾斜孔を同一平面上に設けた穿孔
態様を示す図。

【図８】破砕対象面がおおむね垂直である場合の穿孔態
様を示す図。

【図９】第２の実施例で用いる電気破砕装置の構成を示
す図。

【図１０】図９に示す電気破砕装置９０による非導電バ
リア９２の配設の一例を示す図。

【図１１】電気破砕における放電経路を示す図。

【符号の説明】

１０，９０…電気破砕装置 １１…斜穿孔部 １２…給水タンク １３…電極 １４…高電圧パルス発生部 ５０…保水カバー ９０…電気破砕装置 ９１…穿孔部 ９２…非導電バリア １００…ポリエチレン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性固体からなる破砕対象物に一対の
   電極を配設するとともに、少なくとも該電極の周囲を絶
   縁性状態にし、前記電極の放電により前記破砕対象物を
   絶縁破壊する電気破砕方法において、 前記絶縁性固体を介する第１の放電経路よりも、該絶縁
   性固体を介さない第２の放電経路の相対距離を大きく
   し、 前記第２の放電経路の絶縁破壊電圧よりも小さく、前記
   第１の放電経路の絶縁破壊電圧よりも大きい電圧パルス
   を印加して、前記破砕対象物を絶縁破壊することを特徴
   とする電気破砕方法。
2. 【請求項２】 絶縁性固体からなる破砕対象物に一対の
   電極を配設するとともに、少なくとも該電極の周囲を絶
   縁性状態にし、前記電極の放電により前記破砕対象物を
   絶縁破壊する電気破砕方法において、 前記電極を挿入する少なくとも一つの孔が、該孔の孔底
   の位置が孔口の位置よりも低くなるよう前記破砕対象物
   の表面に斜めに穿孔し、 該穿孔した孔に電極を挿入して絶縁性状態にした後、前
   記電極に破砕対象物の絶縁破壊電圧を越える高電圧パル
   スを印加して、前記破砕対象物を絶縁破壊することを特
   徴とする電気破砕方法。
3. 【請求項３】 前記電極を挿入する少なくとも２つの孔
   が、ほぼ同一傾斜面上に所在するよう前記破砕対象物の
   表面に斜めに穿孔することを特徴とする請求項２記載の
   電気破砕方法。
4. 【請求項４】 前記電極を挿入する少なくとも１つの孔
   が、該孔の孔底に比べて孔口の方が他方の孔からの距離
   が遠くなるように、前記破砕対象物の表面に穿孔するこ
   とを特徴とする請求項２記載の電気破砕方法。
5. 【請求項５】 前記電極を挿入する少なくとも１つの孔
   が、該孔の孔底の位置が孔口の位置よりも低くなるよう
   前記破砕対象物の表面に斜めに穿孔することを特徴とす
   る請求項２記載の電気破砕方法。