金属矿山

作者：张凤鹏,陈锡楷,刘传义,李欣冉,余晓涛

单位：1. 深部金属矿智能开采与装备全国重点实验室,辽宁 沈阳 110819;2. 辽宁省深部工程与智能技术重点实验室,辽宁 沈阳 110819;3. 江西铜业股份有限公司德兴铜矿,江西 德兴 334224

关键词：高压电脉冲,,破岩,,等离子通道,,冲击波,,电脉冲设备,

基金：国家自然科学基金项目(编号:52274114)。

针-针电极脉冲破岩技术作为高压电脉冲破岩领域的重要分支,因其在深地资源开发、硬岩高效破碎等工程场景中展现出的定向可控性与绿色环保特性,近年来在岩石力学与智能采矿领域备受关注。系统剖析了高压电脉冲破岩技术的分类体系、作用原理及技术特点,分别从岩石物性微结构效应、水气环境耦合机制及电参数调控规律3 个方面阐述了针-针电极脉冲破岩技术的研究进展。研究表明:① 岩石内矿物成分及孔隙等微结构在电学、力学和热学性能方面的差异导致脉冲放电过程中电场强度、应力场和热场分布不均匀,使得岩石内出现不均匀微破裂,最终导致岩石宏观碎裂;② 等离子通道冲击波在水气介质中的衰减特性与电极形态参数共同决定能量传递效率,存在最优电极间距与脉冲上升沿时间;③ 深部高应力环境下,岩体储能特性与脉冲参数显著影响破碎模式转变阈值。从发展趋势与应用前景看,深地环境应用中电脉冲破岩机理研究应该考虑深部岩体高应力以及高液体压力对破岩效率的影响;电脉冲设备将朝着高能量密度、高频率充放电、小型化和智能调控方向发展,解决高能量密度与体积之间的矛盾,提升系统的实时监测和精准调控能力。智能算法的应用以及高效能量存储和释放技术的突破,将推动特种破岩机器人的发展以适应特殊环境井下矿岩钻掘采需求;综合考虑岩石内在特性、应力等外部环境因素,通过优化回路电阻、电感与等离子通道电阻进行调控,提高电能利用率和破岩效果。

来源：2026年第1期

《金属矿山》期刊编辑部

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