О возможности создания технологии “взрывного” разрушения массива горных пород – диэлектриков направленным электромагнитным потоком концентрированной энергии СВЧ

 

Л. М. Блинов¹ (lmblinov@mail.ru), А. П. Герасименко², Ю. В. Гуляев¹, А. В. Долголаптев³,  В. А. Черепенин¹

¹ Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

² АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», 127083, Москва, ул. 8 Марта, 10-1

³Национальный Научный Центр Горного Производства – ИГД им. А.А. Скочинского, 140004, г. Люберцы Московской обл., Октябрьский пр., 411

 

Статья поступила в редакцию 1 февраля 2019 г.

 

Аннотация. Представлены результаты исследований электрических свойств горных пород-диэлектриков (песчаники, граниты и им подобные) в диапазоне СВЧ (λ= 1,0 – 20 см) и процессов их разрушаемости направленным электромагнитным потоком сконцентрированной энергии СВЧ на длине волны 5 см с мощностью СВЧ излучения до 50 кВт. Предложены различные способы и устройства для концентрации и ввода энергии СВЧ в горную породу.

Рассмотрены механизмы разрушения крепких горных пород-диэлектриков в зависимости от их электрофизических свойств и параметров электромагнитного потока и их роль в выборе технологической схемы реализации способа проходки горного массива на радиофизическом принципе.

Ключевые  слова: разрушение массива твёрдых горных пород-диэлектриков; разупрочнение и разрушение твёрдых горных пород; мощное СВЧ излучение;  сфокусированный поток СВЧ мощности; “взрывной” эффект разрушения.

Abstract. Many different electrical and dielectrical characteristics of hard rock materials (as granites, sandstones, e t. c.) are presented here. The microwave region of electromagnetic wavelengths (1,0 ÷ 20 cm) was in the spotlight, because the main goal of authors was the maximum effective influence on these materials by this electromagnetic field to achieve a maximal destroying in available power level 50 kW.  Different methods and arrangements are proposed here to concentrate and inject microwave power in massive hard rocks. To avoid an unwanted microwave breakdown in high electromagnetic power level, mechanical power addition from two or more sources of lower electromagnetic power, is proposed and confirmed experimentally. Also, a microwave power transport through a plasma channel by surface wave is proposed and accompanied by necessary calculations. Experimental equipment, having a microwave power 50 kW, is described. It has a metallic ellipsoidal reflector, which reflects microwave power from quasi-point source, located in neighbor focus of ellipsoid, into another focus. In this focus, probing the massive hard rocks, very high power concentration is achieved; it causes a destruction and disaggregation of the material. The main new approval of this work is the existing of some “explosive” mechanism of destroying, which is very intensive and occurs when some phase transformation happens in the material under the influence of intensive microwave field, and in the same time some active temporal change of the field occurs. The result can exceed the expected many times. All conclusions, however, are now qualitative in nature and demand the careful experimental check and study. In the final part of the work authors propose their opinion about prospects of method and compare it with other known methods. Their conclusions are very optimistic and encouraging.

Key words: destroying  of  hard rocks – dielectrics;   destroying and disaggregation of hard rock mass; high power microwave field; focused microwave power;   “explosive” effect of a destroying.

 

Для цитирования:

Л. М. Блинов, А. П. Герасименко, Ю. В. Гуляев, А. В. Долголаптев,  В. А. Черепенин. О возможности создания технологии “взрывного” разрушения массива горных пород – диэлектриков направленным электромагнитным потоком концентрированной энергии СВЧ. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb19/4/text.pdf
DOI  10.30898/1684-1719.2019.2.4