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Erschienen in: Rock Mechanics and Rock Engineering 9/2021

19.06.2021 | Original Paper

On the Mechanism of High-Voltage Pulsed Fragmentation from Electrical Breakdown Process

verfasst von: Xiaohua Zhu, Yunxu Luo, Weiji Liu, Ling He, Rui Gao, Yudan Jia

Erschienen in: Rock Mechanics and Rock Engineering | Ausgabe 9/2021

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Abstract

With the deepening of the development of natural resources, the difficulty of rock breaking is increasing. Novel efficient rock-breaking technology and matching rock-breaking tools are urgently needed. The high-voltage pulsed fragmentation (HVPF) method has high efficiency and great development potential. So, it has attracted wide attention. However, the unclear understanding of the relationship between the mechanism of HVPF, the design and parameter optimization of HVPF tools, and rock-breaking energy consumption also impede the commercial progress of this technology. In this paper, the electrical crushing is subdivided into “partial electrical breakdown” (PEB) and “complete electrical breakdown” (CEB) from electrical breakdown process (EBP), and the mechanism of PEB is proposed. Finally, a method, which is named as voltage partitioned method (VPM), for designing and optimizing parameters of the HVPF tools is provided. The results of numerical simulation and electrical breakdown experiment can well support the mechanism of PEB. The mechanism of PEB provides a basis for the application of multi-pulse electrical breakdown technology. The VPM establishes the relationship between voltage loading parameters, electrode structure parameters and rock electrical parameters, which can provide reliable help for the design and parameter optimization of HVPF tools.

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Literatur
Zurück zum Zitat Burkin VV, Kuznetsov NS, Lopatin VV (2006) Analysis of mechanisms of rock destruction in electro discharge drilling. Izv Vyssh. Uchebn. Zaved. Fiz 11:507–510 Burkin VV, Kuznetsov NS, Lopatin VV (2006) Analysis of mechanisms of rock destruction in electro discharge drilling. Izv Vyssh. Uchebn. Zaved. Fiz 11:507–510
Zurück zum Zitat Macgregor S, Turnbull S (2007) Plasma channel drilling process. US Patent: US7270195 B2 Macgregor S, Turnbull S (2007) Plasma channel drilling process. US Patent: US7270195 B2
Zurück zum Zitat Money WM, Hill LG (2009) Method of drilling using pulsed electric drilling. US Patent: US7530406 Money WM, Hill LG (2009) Method of drilling using pulsed electric drilling. US Patent: US7530406
Metadaten
Titel
On the Mechanism of High-Voltage Pulsed Fragmentation from Electrical Breakdown Process
verfasst von
Xiaohua Zhu
Yunxu Luo
Weiji Liu
Ling He
Rui Gao
Yudan Jia
Publikationsdatum
19.06.2021
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
Rock Mechanics and Rock Engineering / Ausgabe 9/2021
Print ISSN: 0723-2632
Elektronische ISSN: 1434-453X
DOI
https://doi.org/10.1007/s00603-021-02537-5

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