Разрядно-импульсный метод (электровзрыв)
Кратковременное, разрядно-импулъсное выделение энергии в жидкости вызывает появление в окружающей среде /массиве/ ударной волны механических напряжений, которая ее /его/ и разрушает. Разрядно-импульсный способ отличается от электротермических кратковременностью протекающих процессов и похож на взрывной, но в отличие от последнего полностью управляем.
Практическое применение электровзрыва начато в 1952г. При этом электрогидравлическая установка подключается к сети переменного, тока напряжением 220 /380/В и промышленной частотой 50 Гц. Высоковольтным трансформатором это начальное напряжение повышают до 2-60кВ, а высоковольтным выпрямительным устройством преобразуют переменный ток в постоянный. Накопление электрической энергии осуществляется в конденсаторной, батарее. С достижением заданного уровня или по команде, оператора эта энергия может мгновенно выделиться, что обеспечит осуществление в нем электрического разряда в жидкости. Электрический разряд в жидкости - это импульсный процесс, характеризующийся мгновенным выделением большого количества энергии в первоначально малом объеме канала электрического разряда. Образование канала происходит под действием высокого электрического потенциала между положительным и отрицательным электродами.
Электрический разряд в жидкости, как и взрыв зарядов химических ВВ, является мощным источником импульсных нагружений.
Исследования показали, что 1г тротила эквивалентен по своей энергии 4-5,5кДж накопленной электрической энергии . При взрыве заряда ВВ образуется большое количество газообразных продуктов, объем которых в 2000-4000 раз превышает первоначальный объем заряда ВВ. Давление газообразных продуктов взрыва во взрывной камере достигает 500 МПа. При электрическом разряде в жидкости газообразование незначительное, поэтому разрушаемый объект испытывает преимущественное волновое воздействие /первичной ударной волны и вторичных волн сжатия/. Следовательно, если при взрыве ВВ бризантная форма является лишь частью общей работы, то при электрическом разряде в жидкости разрушаемая среда испытывает в основном бризантное воздействие.
При электрическом разряде в жидкости, особенно при взрыве проводника, возможна высокая концентрация энергии в заданном направлении, что в сочетании с кратковременностью электрического разряда в жидкости определит воздействие на среду в виде "кинжального удара".
Отмеченные факторы определяют особенности разрядно-импульсного воздействия на минеральную среду:
- основное влияние волновых процессов приводит к бризантному характеру воздействия и практическому отсутствию смещения разрушенных частей породного массива;
- интенсивное поглощение энергии при ее рассредоточении по длине источника и образующийся цилиндрический фронт волн обуславливает локализацию воздействия узкой зоной незначительного распространения вглубь породы. Это определяет избирательность разрушающего воздействия и возможность сочетания зон разрушения с охраняемыми зонами.
Принципиальная схема разрядно-импульсного (РИ) воздействия на разрушаемый массив предусматривает разрушение среды за счет непосредственного воздействия на массив. По этой схеме РИ-источник размещается в самой разрушаемой среде или в рабочей жидкости, в которой размещается объект воздействия. Схема, основанная на разрушении среды за счет сочетания механических и разрядно-импульсных воздействий основана на РИ - воздействии на разрушаемую зону среды, которое должно опережать во времени последующее механическое нагружение. Рабочий орган внедряется в предварительно ослабленную зону среды, что снижает общие энергозатраты на разрушение и расширяет область применения стандартных механических рабочих органов различных породоразрушающих машин и механизмов.
Технологическое оборудование разрядно-импульсной технологии включает: генератор импульсных токов (напряжений); технологический узел; блоки управления и контроля; вспомогательные блоки и системы.
Генератор импульсных токов предназначен для первичного преобразования электрической энергии. Технологический узел предназначен для преобразования электрической энергии в другие виды энергии и для переда дачи преобразованной энергии на объект обработки. Включает в себя: Рабочую разрядную камеру, рабочий орган в виде электродной системы или электрогидравлического взрывателя, устройство для впуска и выпуска рабочей жидкости и устройство перемещения электродов или взрывающего проводника.
Промышленные электроимпульсные установки делятся на стационарные, передвижные, самоходные и переносные. Напряжение имеет диапазон в пределах 2-35 кВ. Электрическая емкость накопительных батарей составляет 100-8000 МкФ. Число рабочих органов от I до 8. При использовании установок для разрушения монолитных блоков целесообразно применение наибольшего числа рабочих органов.
В таблице 5.1 приведены технические характеристики промышленных электроимпульсных установок. Следует отметить работоспособность и надежность базовой модели типа "Импульс".
Экономические преимущества разрядно-импульсной технологии - отсутствие пыле- к газообразования, отсутствие разлета кусков обрабатываемого массива, возможность разрушения заданных объемов в локальной плоскости, что уменьшает потери сырья при обработке. Социальные преимущества этой технологии заключаются в возможном повышении производительности труда при требуемой большей квалификации персонала, а также в снижении уровня потенциальной опасности по сравнению с ВВ. Однако переход на разрядно-импульсную технологию повышает в сравнении с БВР стоимость применяемого оборудования и увеличивает долю амортизационных отчислений в себестоимости работ.
Опытно-промышленное внедрение разрядно-импульсной технологии разрушения массивов осуществлялось на многих объектах геологоразведочных к горных предприятий. В практике работ применение получили разрядно-импульсные методы направленного разрушения глыб, монолитов и блоков, а также дробление негабарита, бетонных фундаментов к блоков, известны работы в этой области ряда организаций: СКБ Института тепло- и массообмена АН БССР, Казахского политехнического института, треста Магнитострои, ВПО "Союзкварцсамоцветы" МинГео СССР, Московского геологоразведочного института, Института геотехнической механики АН УССР, треста "Севосетинавтодор".
Таблица 5.1. Технические характеристики электроимпульсных установок.
Показатели | ПЭГУ-1 | Импульс-2М | Импульс-4 | Базальт-1 |
Напряжение питания, кВ | 380/220 | 380/220 | 380/220 | 380/220 |
Запасаемая энергия, кДж | 5-10 | |||
Число рабочих органов | 2-4 | 1-4 | ||
Время заряжания батареи конденсаторов | ||||
Число импульсов в 1 ч. | ||||
Масса, т | 3,5 | 3,5 | 2,4 |
При использовании электроимпульсных установок типа "Импульс" генератор монтируется на прицепе. Разрядно-импульсный источник выполнен в виде электрогидравлического рабочего органа с алюминиевым или медным взрывающимся проводником, рационально одновременное применение не менее двух взрывателей. Параметры взрывающихся проводников следующие: диаметр 0,8-1,7м длина 120-250 м. Каждый из взрывателей установлен в шпур так, чтобы взрывающийся проводник находился в рабочей жидкости, заполняющей шпур. В качестве рабочей жидкости используется техническая вода. Шпуры заполняют водой однофазово или непрерывно, что. зависит от трещиноватости массива.
Технологический цикл включает выполнение следующих операций: - разметка шпуров и их бурение. Расстояние между шпурами 200-8ООмм;
- подготовка электрогидравлической установки к работе - осмотр конденсаторов, узлов управления;
- подготовка электрогидравлических взрывателей к работе и нарезка отрезков взрывающихся проводников;
- монтаж взрывающегося проводника на взрывателе /10-15 с на один проводник/;
- заполнение шпуров водой;
- установка взрывателей в шпуры /15-20 с на один взрыватель/;
- отход рабочих на безопасное расстояние /не менее 15 м/;
- накопление электрической энергии /30-60 с на импульс/; - разряд и снятие остаточного напряжения /5-10 с на импульс/;
- подход рабочих к объекту разрушения /10-15 с/.
Рисунок 5.1- Принципиальные схемы разрядно-импульсного воздействия на массив:
1- зарядный контур; 2 - разрядный контур; 3 - электроимпульсная установка; 4 - импульсная камера /шпур/; 5 - электрогидравлический взрыватель; 6 - рабочая жидкость; 7 -контур зоны разрушения; 8 - массив; 9 - привод рабочего органа; 10 -рабочий орган; 11- зона разрушения.
По данным хронометражных наблюдений продолжительность цикла составляет 400-900 с. При составе рабочего звена 2 человека /оператор и проходчик/ часть операций цикла может быть совмещена во времени с процессом бурения.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 4178;