RU2441127C1

RU2441127C1 - Electropulse rock-breaking device

Info

Publication number: RU2441127C1
Application number: RU2010124128/03A
Authority: RU
Inventors: Борис Сергеевич Левченко (RU); Борис Сергеевич Левченко; Альберт Мартынович Адам (RU); Альберт Мартынович Адам; Василий Михайлович Муратов (RU); Василий Михайлович Муратов
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2012-01-27
Also published as: RU2010124128A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: electropulse rock-breaking device comprises high-voltage and grounded electrode systems, electrodes of which are arranged as rod electrodes, which alternate and are evenly arranged along the circumference. The high-voltage electrode system is equipped with a central high-voltage electrode, which passes via an insulation unit. The insulation unit is made as star-like insulation plates of grounded and high-voltage electrode systems arranged one above the other, where the upper ends of grounded and high-voltage electrodes are fixed, excluding the central high-voltage electrode.

EFFECT: reduced cost of device, reliable insulation of rod electrodes for reduction of voltage drops due to leakage of currents, lower costs for maintenance during operation.

4 cl, 2 ex, 6 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам со стержневыми электродами для разрушения непосредственно высоковольтными разрядами горных пород и искусственных токонепроводящих материалов при бурении скважин, отверстий, особенно большого диаметра (500 мм и более) и может найти применение в горном деле, при ремонтно-строительных работах, в т.ч. на дорогах, аэродромах, атомных объектах.The invention relates to technical means with rod electrodes for destruction directly by high-voltage discharges of rocks and artificial conductive materials when drilling wells, holes, especially large diameters (500 mm or more) and can find application in mining, during repair and construction works, in t .h. on roads, airfields, nuclear facilities.

Известно одно из перспективных породоразрушающих устройств со стержневыми электродами - это бур для проходки скважин электрическими импульсными разрядами (а.с. СССР №282216, МПК Е21В 19/10, опубл. 10.04.2004, БИ №10), состоящий из заземленной трубы с вырезами, образующими расположенные по окружности заземленные электроды, причем внутри заземленной трубы укреплен проходной изолятор, через который пропущен, с возможностью осевого перемещения, высоковольтный полый (для подачи промывочной жидкости) центральный стержень, к нижнему концу которого прикреплены трубчатый центральный электрод и несколько высоковольтных электродов, призабойные концы которых расположены по окружности между заземленными электродами.One of the promising rock cutting devices with rod electrodes is known - it is a drill for sinking wells with electric pulse discharges (AS USSR No. 282216, IPC Е21В 19/10, publ. 10.04.2004, BI No. 10), consisting of a grounded pipe with cutouts forming grounded electrodes located around the circumference, and inside the grounded pipe a bushing is strengthened, through which a high-voltage hollow (for supplying flushing fluid) central rod is passed through, with the possibility of axial movement, to the lower end of which is attached Lena tubular central electrode and several high voltage electrodes bottomhole ends of which are located circumferentially between grounded electrodes.

Одним из основных недостатков известного устройства является необходимость при увеличении его межэлектродных промежутков (без изменения диаметра трубчатого центрального электрода) соответственно увеличивать наружный диаметр проходного изолятора, что существенно повышает стоимость всего устройства. Другой его недостаток связан со следующим. Чтобы снизить затраты при эксплуатации электроимпульсных породоразрушающих устройств, необходимо применять дешевые промывочные жидкости, к которым относится вода и другие электропроводящие жидкости. Но при использовании таких жидкостей происходят существенные посадки напряжения за счет утечки (растекания) токов; основным путем их снижения является изоляция всех высоковольтных элементов (деталей) устройства, но они имеют сложную форму, и обеспечить их электроизоляционным покрытием можно только одновременно по специальной технологии. Более того, даже при единичных пробоях изоляционного покрытия электрическими разрядами необходимо его заменять на всех высоковольтных элементах (не только на электродах).One of the main disadvantages of the known device is the need to increase the interelectrode gaps (without changing the diameter of the tubular central electrode) to accordingly increase the outer diameter of the bushing, which significantly increases the cost of the entire device. Another drawback is related to the following. To reduce the cost of operating electric pulse rock cutting devices, it is necessary to use cheap flushing fluids, which include water and other electrically conductive fluids. But when using such liquids, significant voltage drops occur due to leakage (spreading) of currents; the main way to reduce them is the isolation of all high-voltage elements (parts) of the device, but they have a complex shape, and they can be provided with an electrical insulation coating only at the same time using special technology. Moreover, even with single breakdowns of the insulation coating by electric discharges, it is necessary to replace it on all high-voltage elements (not only on electrodes).

Варьировать одновременно диаметром породоразрушающего устройства и его межэлектродными промежутками позволяет конструкция выбранного за прототип электроимпульсного бурового наконечника (патент на полезную модель №82764, МПК Е21С 37/18, опубл. 10.05.2009, БИ №13), состоящего из высоковольтной и заземленной электродных систем, разделенных изолятором с промывочным каналом, причем электроды обеих электродных систем выполнены стержневыми, чередующимися и равномерно расположены по окружности, а высоковольтная электродная система снабжена полым центральным электродом, к которому прикреплен дополнительный высоковольтный электрод, равноудаленный от электродов заземленной электродной системы, торцевая поверхность которого выполнена на одном уровне с торцевыми поверхностями призабойных концов стержневых высоковольтных электродов. При этом нижняя часть центрального электрода, расположенная над дополнительным высоковольтным электродом, выполнена конусной, полой и перфорированной, а дополнительный высоковольтный электрод выполнен крестообразным.The diameter of the rock cutting device and its interelectrode gaps can be simultaneously varied by the design of the electropulse drill bit selected for the prototype (utility model patent No. 82764, IPC E21C 37/18, published on 05/10/2009, BI No. 13), consisting of high-voltage and grounded electrode systems, separated by an insulator with a washing channel, the electrodes of both electrode systems are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a hollow tral electrode, which is attached to an additional high-voltage electrode, equidistant from the grounded electrode of the electrode system, the end surface of which is made flush with the end faces of the rod ends bottomhole high voltage electrodes. In this case, the lower part of the central electrode located above the additional high-voltage electrode is made conical, hollow and perforated, and the additional high-voltage electrode is made crosswise.

Однако устройство-прототип имеет два существенных недостатка. Одним из них является высокая стоимость устройства, особенно его изолятора, которая при диаметре изолятора 400-500 мм достигает десятков тысяч рублей. Это связано с тем, что при изготовлении изоляционных заготовок для таких изоляторов приходится использовать технологию с вакууммированием прессформ, чтобы в заготовках не было газовых включений, резко снижающих их электрическую прочность. На стоимость устройства такой конструкции существенное влияют и габариты, усложняющие его изготовление. Другой недостаток прототипа, как и у устройства-аналога, связан со сложностью выполнения его высоковольтных элементов с изоляционным покрытием и необходимостью замены всего покрытия даже при единичных пробоях его разрядами. Этот недостаток не позволяет успешно применять дешевые электропроводящие промывочные жидкости, такие как вода и растворы на ее основе.However, the prototype device has two significant drawbacks. One of them is the high cost of the device, especially its insulator, which with an insulator diameter of 400-500 mm reaches tens of thousands of rubles. This is due to the fact that in the manufacture of insulating blanks for such insulators it is necessary to use technology with vacuum molding of molds so that there are no gas inclusions in the blanks that sharply reduce their electrical strength. The cost of a device of this design is also significantly affected by the dimensions that complicate its manufacture. Another disadvantage of the prototype, like that of the analogue device, is related to the complexity of its high-voltage elements with an insulating coating and the need to replace the entire coating even in case of single breakdowns by its discharges. This disadvantage does not allow the successful use of cheap electrically conductive flushing liquids, such as water and solutions based on it.

Техническим результатом предложенного решения является снижение на порядок его стоимости, т.к. предложенная конструкция устройства позволяет применять дешевый листовой электроизоляционный материал, а также просто и дешево делать электродные системы из стальных прутков и закреплять их концы в изоляционных пластинах. Эта конструкция позволяет также более надежно изолировать стержневые электроды для снижения посадок напряжения за счет утечек токов. При этом стоимость предложенного породоразрушающего устройства на порядок меньше стоимости устройства-прототипа с таким же наружным диаметром (по электродам). Меньше затраты и на его обслуживание при эксплуатации, т.к. любой электрод или изоляционную пластину можно быстро заменить. При электрических пробоях изоляционного покрытия электрода можно быстро заменить этот электрод в сборке с его изоляционным покрытием или только его изоляционное покрытие, а при пробое изоляционного покрытия устройства-прототипа даже в одном месте необходимо заменять это покрытие на всех высоковольтных элементах устройства.The technical result of the proposed solution is to reduce its cost by an order of magnitude, because the proposed device design allows the use of cheap sheet insulating material, as well as simple and cheap to make electrode systems of steel bars and fix their ends in insulating plates. This design also allows more reliable isolation of the rod electrodes to reduce voltage drops due to leakage currents. In this case, the cost of the proposed rock cutting device is an order of magnitude less than the cost of the prototype device with the same outer diameter (by electrodes). Less costs and its maintenance during operation, because any electrode or insulation plate can be quickly replaced. With electrical breakdowns of the insulation coating of the electrode, you can quickly replace this electrode in the assembly with its insulation coating or only its insulation coating, and in case of breakdown of the insulation coating of the prototype device, even in one place it is necessary to replace this coating on all high-voltage elements of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в электроимпульсном породоразрушающем устройстве, состоящем из высоковольтной и заземленной электродных систем, электроды которых выполнены стержневыми, чередующимися и равномерно расположены по окружности, а высоковольтная электродная система снабжена центральным высоковольтным электродом, проходящим через изоляционный узел, согласно предложенному решению, изоляционный узел выполнен в виде расположенных горизонтально одна над другой изоляционных пластин заземленной и высоковольтной электродных систем, в которых, за исключением центрального высоковольтного электрода, закреплены верхние концы заземленных и высоковольтных электродов.The specified technical result is achieved by the fact that in the electric pulse rock cutting device, consisting of a high-voltage and grounded electrode systems, the electrodes of which are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a central high-voltage electrode passing through the insulating node, according to the proposed solution, the insulating unit is made in the form of horizontally insulating plates grounded and high above one another volt electrode systems, in which, with the exception of the central high-voltage electrode, the upper ends of the grounded and high-voltage electrodes are fixed.

Кроме того, изоляционные пластины заземленной и высоковольтной электродных систем выполнены в виде двух звездообразных фигур, треугольные выступы которых смещены в горизонтальной плоскости.In addition, the insulating plates of the grounded and high-voltage electrode systems are made in the form of two star-shaped figures, the triangular protrusions of which are offset in the horizontal plane.

Целесообразно электроды снабжать изоляционными покрытиями.It is advisable to provide the electrodes with insulating coatings.

Также целесообразно призабойные концы электродов выполнять с подпружиненными наконечниками.It is also advisable to perform the bottom-hole ends of the electrodes with spring-loaded tips.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

На фиг.1 показан продольный разрез предложенного электроимпульсного породоразрушающего устройства, установленного на забой скважины; на фиг.2 изображен его вид сверху; на фиг.3 устройство приведено в процессе разрушения поверхностного слоя бетона; на фиг.4 все электроды устройства снабжены изоляционными покрытиями, а на фиг.5 и фиг.6 приведены результаты испытаний этого устройства (при приподнятом центральном высоковольтном электроде) на блоках кварцита и гранита. Устройство состоит из высоковольтной и заземленной электродных систем (фиг.1 и фиг.2). Основными элементами высоковольтной электродной системы являются ее изоляционная пластина 1, выполненная в виде звездообразной фигуры с треугольными выступами, и высоковольтные стержневые электроды; при этом центральный высоковольтный электрод 2 с его изоляционным покрытием 3 проходит через изоляционный узел, представляющий собой изоляционную пластину 1 высоковольтной электродной системы и, расположенную над ней изоляционную пластину 4 заземленной электродной системы. Верхние концы остальных периферийных высоковольтных электродов 5 закреплены в треугольных выступах изоляционной пластины 1, а верхние концы всех стержневых заземленных электродов 6 - в выступах пластины 4, причем треугольные выступы этих пластин смещены в горизонтальной плоскости так, что высоковольтные электроды 5 и заземленные электроды 6 расположены равномерно по окружности, чередуясь между собой. Изоляционное покрытие 3 центрального высоковольтного электрода 2 выполнено с двумя парами лысок: нижние лыски 7 препятствуют перемещению по вертикали и вращению в горизонтальной плоскости изоляционной пластины 1, а верхние лыски 8 препятствуют перемещению в горизонтальной плоскости изоляционной пластины 4 и ограничивают перемещение этой пластины в вертикальном направлении (±40 мм). Периферийные высоковольтные электроды 5 электрически подключены к центральному высоковольтному электроду 2 с помощью одножильного кабеля 9, а заземленные электроды 6 электрически соединены между собой кабелем 10. На фиг.1 показано, что устройство, установленное на забой скважины, залито электроизоляционной жидкостью (дизельным топливом) 11 до уровня выше верхних концов заземленных электродов 6 (для предотвращения высоковольтных разрядов в воздухе и перекрытий ими элементов устройства по поверхности).Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed electrical pulse rock cutting device installed on the bottom of the well; figure 2 shows its top view; figure 3, the device is shown in the process of destruction of the surface layer of concrete; in Fig. 4, all the electrodes of the device are provided with insulating coatings, and Figs. 5 and 6 show the test results of this device (with a raised central high-voltage electrode) on blocks of quartzite and granite. The device consists of a high voltage and grounded electrode systems (figure 1 and figure 2). The main elements of the high-voltage electrode system are its insulating plate 1, made in the form of a star-shaped figure with triangular protrusions, and high-voltage rod electrodes; wherein the central high-voltage electrode 2 with its insulating coating 3 passes through an insulating assembly, which is an insulating plate 1 of a high-voltage electrode system and an insulating plate 4 of a grounded electrode system located above it. The upper ends of the remaining peripheral high-voltage electrodes 5 are fixed in the triangular protrusions of the insulating plate 1, and the upper ends of all the rod-earthed electrodes 6 are in the protrusions of the plate 4, and the triangular protrusions of these plates are offset in the horizontal plane so that the high-voltage electrodes 5 and the grounded electrodes 6 are located evenly around the circle, alternating between each other. The insulation coating 3 of the central high-voltage electrode 2 is made with two pairs of flats: the lower flats 7 prevent vertical movement and rotation in the horizontal plane of the insulating plate 1, and the upper flats 8 prevent horizontal movement of the insulating plate 4 and limit the movement of this plate in the vertical direction ( ± 40 mm). The peripheral high-voltage electrodes 5 are electrically connected to the central high-voltage electrode 2 using a single-core cable 9, and the grounded electrodes 6 are electrically connected to each other by a cable 10. Figure 1 shows that the device installed on the bottom of the well is flooded with insulating liquid (diesel fuel) 11 to a level above the upper ends of the grounded electrodes 6 (to prevent high-voltage discharges in the air and their overlapping of the device elements on the surface).

На фиг.4 в предложенном устройстве, позволяющем эффективно использовать электропроводящие промывочные жидкости, изоляционная пластина 1 высоковольтной электродной системы закреплена над изоляционной пластиной 4 заземленной электродной системы с помощью шпилек 12. Центральный высоковольтный электрод 2 установлен в верхнем положении, чтобы обеспечить возможность получения керна. Для снижения посадок напряжения из-за утечек токов при использовании электропроводящих промывочных жидкостей и для предупреждения развития разрядов между боковыми поверхностями электродов периферийные высоковольтные электроды 5 снабжены изоляционными покрытиями 13, а заземленные электроды 6 - изоляционными покрытиями 14. Для улучшения контакта устройства с разрушаемой горной породой или искусственным изделием все призабойные концы электродов снабжены подпружиненными наконечниками 15, причем, когда центральный высоковольтный электрод 2 при разрушении породы опущен до забоя скважины (фиг.1), его призабойный конец снабжен таким же подпружиненным наконечником (на фиг.4 не показан).In figure 4, in the proposed device, which allows the efficient use of electrically conductive flushing liquids, the insulating plate 1 of the high-voltage electrode system is fixed over the insulating plate 4 of the grounded electrode system using studs 12. The central high-voltage electrode 2 is installed in the upper position to provide the possibility of obtaining a core. To reduce voltage surges due to current leaks when using electrically conductive flushing liquids and to prevent the development of discharges between the side surfaces of the electrodes, the peripheral high-voltage electrodes 5 are provided with insulating coatings 13 and the grounded electrodes 6 are provided with insulating coatings 14. To improve the contact of the device with destructible rock or artificial bottom all the bottom ends of the electrodes are equipped with spring-loaded tips 15, and when the central high-voltage electro d 2 when the destruction of the rock is lowered to the bottom of the well (figure 1), its bottom end is equipped with the same spring-loaded tip (not shown in figure 4).

Изоляционные пластины 1 и 4, приведенные на фиг.1÷4, сделаны из листового стеклотекстолита толщиной 20 мм, а изоляционное покрытие 3 высоковольтного электрода 2 и изоляционные покрытия 14 (фиг.4) заземленных электродов 5, а также изоляционные покрытия 13 периферийных высоковольтных электродов 5 изготовлены из полиэтилена. Все электроды 2, 5 и 6 и подпружиненные наконечники 15 выполнены из нержавеющей стали. Диаметр электродов, приведенных на фиг.1÷3, равен 40 мм, а приведенных на фиг.4 - десять миллиметров. Высота высоковольтных электродов 5 (фиг.1 и фиг.3) составляет 500 мм. На фиг.4 электроды 5 и 6, т.е. все, кроме центрального высоковольтного 2, выступают под изоляционной пластиной 4 на 300 мм. Диаметр устройства, приведенного на фиг.1÷3, по осевым линиям составляет 600 мм, а диаметр устройства, представленного на фиг.4, равен 120 мм. Межэлектродный промежуток (в свету) между центральным высоковольтным электродом 2 (фиг.1÷3) и заземленными электродами 6 на забое скважины составляет 240 мм, а между каждым заземленным электродом 6 и соседним высоковольтным электродом 5 в среднем 260 мм, а соответствующие межэлектродные промежутки у устройства, приведенного на фиг.4, составляют 32 мм и 30 мм.The insulating plates 1 and 4 shown in Figs. 1 to 4 are made of 20 mm thick fiberglass sheet, and the insulation coating 3 of the high-voltage electrode 2 and the insulation coatings 14 (Fig. 4) of the grounded electrodes 5, as well as the insulation coatings 13 of the peripheral high-voltage electrodes 5 made of polyethylene. All electrodes 2, 5 and 6 and spring loaded tips 15 are made of stainless steel. The diameter of the electrodes shown in FIGS. 1–3 is 40 mm, and those shown in FIG. 4 are ten millimeters. The height of the high voltage electrodes 5 (FIG. 1 and FIG. 3) is 500 mm. In figure 4, the electrodes 5 and 6, i.e. all but the central high-voltage 2 protrude under the insulating plate 4 by 300 mm. The diameter of the device shown in FIGS. 1–3 along the axial lines is 600 mm, and the diameter of the device shown in FIG. 4 is 120 mm. The interelectrode gap (in the light) between the central high-voltage electrode 2 (Fig. 1 ÷ 3) and the grounded electrodes 6 at the bottom of the well is 240 mm, and between each grounded electrode 6 and the adjacent high-voltage electrode 5 an average of 260 mm, and the corresponding interelectrode gaps are the device shown in figure 4, are 32 mm and 30 mm

Работа электроимпульсного породоразрушающего устройств осуществляется следующим образом.The work of electric pulse rock cutting devices is as follows.

Пример 1. Устройство (фиг.1) устанавливают на забой скважины и скважину заливают электроизоляционной промывочной жидкостью, в качестве которой в лабораторных условиях применяют дизельное топливо или трансформаторное масло; на Степановском карьере г.Томска при бурении в окварцованном песчанике использовали дизельное топливо, а в условиях Крайнего Севера (г.Магадан) при бурении в мерзлых песчано-гравийных отложениях (при температуре окружающего воздуха -47÷-53°С) - арктическое дизельное топливо. Затем электроды 6 присоединяют к заземляемому контуру, а на центральный высоковольтный электрод 2 от источника импульсов высокого напряжения подают высоковольтные импульсы положительной полярности с частотой не более 2 имп./с. Между призабойными концами центрального высоковольтного электрода 2 и заземленных электродов 6, а также периферийных высоковольтных электродов 5 и соседних заземленных электродов 6 непосредственно в горной породе или бетоне развиваются высоковольтные электрические разряды, отрывающие куски горной породы от массива. Вес отдельных кусков превышает 2 кг. После углубления устройства на 0,4 м подачу на него высоковольтных импульсов прекращают, устройство из скважины поднимают на поверхность, а затем последовательно с помощью грейфера из скважины извлекают шлам, устройство снова устанавливают на забой скважины, и весь цикл многократно повторяют до проходки скважины на заданную глубину. Проверка работоспособности устройства продемонстрирована на фиг.3 при забурке в бетоне. Энергия в разряде составляет 7744 Дж, пробивное напряжение 291 кВ, время до электрического пробоя 0,5 мкс, полученная производительность 0,019 см³/Дж. Справа внизу лежат куски бетона, оторванные от бетонного изделия первыми разрядами. При углубке скважины крупные куски измельчаются на более мелкие, что позволяет при значительной глубине скважины и доработке устройства предусмотреть вынос шлама на поверхность промывочной жидкостью, а это создает возможность повышения частоты подачи импульсов, что при эффективной промывке приводит к многократному увеличению скорости бурения. Глубина скважины в бетоне составляет 0,8 м, а наименьший диаметр - 660 мм.Example 1. The device (figure 1) is installed on the bottom of the well and the well is poured with an electrical insulating flushing fluid, which is used in laboratory conditions as diesel fuel or transformer oil; at Stepanovsky quarry in Tomsk, diesel was used for drilling in silica sandstone, and in the Far North (Magadan), Arctic diesel was used for drilling in frozen sand and gravel deposits (at an ambient temperature of -47 ÷ -53 ° C) . Then, the electrodes 6 are connected to a grounded circuit, and high-voltage pulses of positive polarity with a frequency of not more than 2 imp./s are supplied to the central high-voltage electrode 2 from a source of high-voltage pulses. Between the bottom-hole ends of the central high-voltage electrode 2 and grounded electrodes 6, as well as the peripheral high-voltage electrodes 5 and neighboring grounded electrodes 6, high-voltage electric discharges develop directly in the rock or concrete, tearing pieces of rock from the array. The weight of individual pieces exceeds 2 kg. After the device is deepened by 0.4 m, the supply of high-voltage pulses to it is stopped, the device is lifted from the well to the surface, and then the slurry is removed from the well using a grab from the well, the device is again installed on the bottom of the well, and the whole cycle is repeated many times until the well is drilled to the specified depth. Checking the operability of the device is shown in figure 3 when drilling in concrete. The energy in the discharge is 7744 J, the breakdown voltage is 291 kV, the time to electric breakdown is 0.5 μs, and the obtained productivity is 0.019 cm ³ / J. At the bottom right, there are pieces of concrete torn from the concrete product by the first digits. When the well is deepened, large pieces are crushed into smaller ones, which allows for significant depth of the well and the development of the device to provide for the removal of sludge to the surface by washing liquid, and this creates the possibility of increasing the frequency of impulses, which, with effective washing, leads to a multiple increase in the drilling speed. The depth of the well in concrete is 0.8 m and the smallest diameter is 660 mm.

Пример 2. При проходке скважины большого диаметра (1-2 м) экономически целесообразно бурение вести с образованием керна, чтобы существенно уменьшить объем разрушенной породы. Во всех случаях разрушения горных пород и искусственных камней, т.е. не только бурения скважин, но и при снятии загрязненных поверхностей на атомных объектах, при ремонте аэродромов и т.п. целесообразно также использовать дешевую электропроводящую промывочную жидкость. Для демонстрации этого в емкость опускают блок горной породы, на него устанавливают устройство, приведенное на фиг.4, и емкость заливают водой выше верхних концов высоковольтных электродов 5. Заземленные электроды 6 электрически соединяют с заземляющим контуром и на центральный высоковольтный электрод 2 подают высоковольтные импульсы с частотой 1÷2 имп./с. Между соседними разнополярными подпружиненными наконечниками 15 в горной породе развиваются электрические разряды, разрушающие эту породу. Образующийся шлам периодически извлекают. На фиг.5 приведен блок микрокварцита, а на фиг.6 - блок гранита с забуренными с помощью устройства (фиг.4) скважинами. При удельном сопротивлении воды 3·10^-3 Ом·см сопротивление устройства составляет 210 Ом;Example 2. When driving a large diameter well (1-2 m), it is economically feasible to drill with core formation in order to significantly reduce the volume of destroyed rock. In all cases, the destruction of rocks and artificial stones, i.e. not only drilling wells, but also when removing contaminated surfaces at nuclear facilities, while repairing airfields, etc. It is also advisable to use a cheap electrically conductive flushing fluid. To demonstrate this, a rock block is lowered into the tank, the device shown in Fig. 4 is installed on it, and the tank is filled with water above the upper ends of the high voltage electrodes 5. The grounded electrodes 6 are electrically connected to the ground loop and high voltage pulses are supplied to the central high voltage electrode 2 with frequency 1 ÷ 2 imp./s. Between adjacent bipolar spring-loaded tips 15 in the rock develop electrical discharges that destroy this rock. The resulting slurry is periodically recovered. In Fig. 5, a block of microquartzite is shown, and in Fig. 6, a block of granite with wells drilled using the device (Fig. 4). With a specific resistance of water of 3 · 10 ^-3 Ohm · cm, the resistance of the device is 210 Ohm;

длительность фронта импульса - 0,1 мкс; посадка напряжения по сравнению с использованием дизельного топлива не превышает 10%. При импульсном напряжении 225 кВ и емкости в разряде 0,125 мкФ эффективность разрушения составляет в микрокварците 0,44 см³/имп. и в граните 0,53 см³/имп., диаметр скважины - 130÷135 мм.pulse front duration - 0.1 μs; the voltage landing in comparison with the use of diesel fuel does not exceed 10%. At a pulse voltage of 225 kV and a capacitance in the discharge of 0.125 μF, the fracture efficiency in microquartz is 0.44 cm ³ / imp. and in granite 0.53 cm ³ / imp., well diameter 130–135 mm.

Сравнение предложенного электроимпульсного породоразрушающего устройства и прототипа показывают, что предложенное устройство в несколько раз дешевле и позволяет эффективно вести разрушение горных пород и искусственных блоков с использованием не только электроизоляционных промывочных жидкостей, но и воды.Comparison of the proposed electric pulse rock cutting device and the prototype show that the proposed device is several times cheaper and allows you to effectively destroy rocks and artificial blocks using not only electrical insulating washing fluids, but also water.

Claims

1. Electric pulse rock cutting device, consisting of high-voltage and grounded electrode systems, the electrodes of which are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a central high-voltage electrode passing through the insulating node, characterized in that the insulating node is made in the form of located horizontally one above the other insulating plates of the grounded and high-voltage electrode systems in which, with the exception of the central th high-voltage electrode, the upper ends of the grounded and high-voltage electrodes are fixed.

2. The electric pulse rock cutting device according to claim 1, characterized in that the insulating plates of the grounded and high voltage electrode systems are made in the form of two star-shaped figures, the triangular protrusions of which are offset in the horizontal plane.

3. Electric pulse rock cutting device according to claim 1, characterized in that the electrodes are provided with insulating coatings.

4. Electric pulse rock cutting device according to claim 1, characterized in that the bottom-hole ends of the electrodes are made with spring-loaded tips.