Высокие и сверхвысокие импульсные гидравлические давления приводят к появлению ударных волн со звуковой и сверхзвуковой скоростями. Возникают импульсные перемещения жидкости, совершающиеся со скоростями, достигающими сотен метров в секунду, кавитационные процессы, инфра и ультразвуковые излучения, и механические резонансные явления, которые не оставляют шансов полуразрушенному керну.
Производительность, как и в случае электроимпульсного разрушения, не зависит от прочности пород и пропорциональна энергии разряда, запасаемой в конденсаторе и частоте следования разрядов. Дробление породы имеет избирательный характер. Наиболее слабые породы разрушаются в первую очередь, а металлические включения остаются целыми, что благоприятно для отделения самородных металлов и кристаллических некоторых минералов. Энергозатраты зависят от степени дробления и составляют от двух до восьми кВт*часов на тонну породы. Оператор, через контроллер, задаёт размер фракции, от которых и зависит скорость разрушения, а значит проходки.
— Значит, буровые головки — это своеобразные мобильные дробилки? — спросил Дмитрий.
— Вы совершенно правы, молодой человек. Такая конструкция больше походит для быстрого разрушения пород и их гидротранспортировки.
— Есть какие-либо подводные камни?
— А где их нет? Что при электрогидравлическом дроблении, что при электроимпульсной дезинтеграции, рабочий конец электрода, как и разрушаемая порода, подвергается действию ударной волны. Скорость разрушения электродов два сантиметра в час. В первых моделях мне приходилось постоянно их извлекать и зачищать вручную, но теперь они самозатачивающиеся и рассчитаны на непрерывную работу. Особые валки подают с катушки в каналы кабель-электрод по мере расходования. Коронка изготовлена из вязкой стали MAGSTRONG А500 с высоким пределом текучести. Несмотря на то, что сталь не имеет прямого контакта с породой она интенсивно истирается вследствие воздействия ударов, давления и постоянного контакта с абразивными частицами. В зависимости от прочности породы её хватает на срок от трёх недель до двух месяцев. Рассчитываем в три раза увеличить износостойкость стали. По составленному нами техническому заданию сейчас в «НИИ стали и сплавов» разрабатывают сталь с пределом текучести до трёх тысяч МПа. Шаманят с пропорциями карбидов тантала и ниобия. Коронки будем не лить, а печатать индукционным 3D принтером, тем самым повысим износостойкость и уменьшим цену на порядок.
— Сколько же стоит одна головка, подсчитывали? — спросил Тимур.
— Сейчас, с учётом импортных комплектующих стоимость силовой электроники двенадцать тысяч долларов. При полном цикле производства цена снизится раз в десять. Извините, моё время вышло. Подведу итог: за час непрерывной работы головка разрушит три куба кварцитов или одиннадцать кубов гипсового камня. За сорок четыре месяца, соответственно — семьдесят тысяч кубаметров кварцитов или триста пятьдесят две тысячи гипса. Чтобы уложиться в обозначенный срок, потребуется произвести одиннадцать тысяч семьсот восемьдесят головок. Учитывая, что кольцевой забой разрушает не более пяти процентов от объёма породы, расход электроэнергии на разрушение кубометра кварца семнадцать КВт*часов, а гипса — четыре. При суммарной электрической мощности работающих головок в пятьсот пятьдесят МВт для разрушения пород и их транспортировки потребуется семнадцать млрд. КВт*часов.
— Энергия дело наживное! Если всё обстоит так, как вы рассказываете, — воодушевился Дмитрий, — я буду самым большим вашим сторонником. Подскажите, а буровой модуль долго менять?
— Износ коронок равномерный. Замена осуществляется одновременно, вручную, точно так как я вам демонстрировал. Одновременно производится замена катушек электродов и доливка жидкого азота в систему охлаждения. Время работ зависит от конструкции рамы и устройства проходческого щита, а это, извините, уже не моя стезя.
— Антон Игоревич, огромное спасибо за доклад. Профессор занимается проходческими головками, но кроме них нам нужна техника для крепления и отделки стенок тоннелей. По техническим заданиям ЦИК проектируются: роботизированная арка для точного позиционирования и свинчивания чугунных тюбингов в шахтах и горизонтальных тоннелях, самоходная механизированная опалубка для бетонирования стен тоннеля, секционный модуль плазменно-искрового спекания корундовой керамики, колёсные и гусеничные платформы с матрицами для крепления головок. В перспективе, для движения всех перечисленных модулей мы будем использовать геоход.