編者按高壓電脈沖破巖技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的一種全新破巖技術(shù)，是利用脈沖放電產(chǎn)生的沖擊波、射流或等離子體通道的力學(xué)效應(yīng)破碎巖石。針-針電極脈沖破巖技術(shù)作為高壓電脈沖破巖領(lǐng)域的重要分支，因其在深地資源開發(fā)、硬巖高效破碎等工程場景中展現(xiàn)出的定向可控性與綠色環(huán)保特性，近年來在巖石力學(xué)與智能采礦領(lǐng)域備受關(guān)注。正值“十四五”收官、“十五五”開局以及《金屬礦山》創(chuàng)刊60周年之際，東北大學(xué)張鳳鵬教授受邀撰文《針-針電極脈沖破巖技術(shù)研究進(jìn)展與展望》。該文圍繞高壓電脈沖破巖技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵影響因素、研究進(jìn)展及未來發(fā)展方向進(jìn)行了深入探討與綜述。首先對巖石礦物組成、水氣環(huán)境以及電脈沖回路參數(shù)對破巖效果的影響進(jìn)行了論述；之后，梳理了國內(nèi)外相關(guān)研究成果，總結(jié)了當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用取得的成就與面臨的挑戰(zhàn)；最后結(jié)合電脈沖破巖設(shè)備現(xiàn)有問題，提出了優(yōu)化策略，并對高壓電脈沖技術(shù)在深部鉆采和復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

學(xué)者風(fēng)采

張鳳鵬

東北大學(xué)

東北大學(xué)深部金屬礦智能開采與裝備全國重點實驗室教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，東北大學(xué)教學(xué)名師，遼寧“百千萬人才工程”百人層次人選。曾任中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會工程安全與防護(hù)分會副理事長、遼寧省力學(xué)學(xué)會常務(wù)副理事長、遼寧省工程爆破協(xié)會副理事長。主要從事深部采場地壓監(jiān)測與控制、高地應(yīng)力誘導(dǎo)爆破破巖理論、電爆破技術(shù)與裝備等方面的研究工作。先后主持國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃專項子課題等項目，研究成果多次獲得中國黃金協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎等省部級獎項，發(fā)表論文80余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利多項。承擔(dān)了《材料力學(xué)》《鑿巖爆破與TBM施工》等課程的教學(xué)工作，獲全國基礎(chǔ)力學(xué)中青年教師講課比賽特等獎、遼寧省教學(xué)成果一等獎。

成果精要

Ⅰ 高壓電脈沖破巖分類及其特點

高壓電脈沖破巖主要包括2類方法：

第1類方法是高壓電擊穿巖石，通過在巖石內(nèi)部形成等離子通道破碎巖石，稱為高壓電脈沖直接破巖法。

第2類方法是高壓電擊穿其他介質(zhì)，等離子通道在該介質(zhì)內(nèi)形成，產(chǎn)生的沖擊波與氣體再作用在巖石上，促使巖石破碎，如液電效應(yīng)破巖、金屬絲（箔）電爆炸破巖。

在高壓電脈沖直接破巖技術(shù)中，電極的選擇、接觸角度等因素決定了破巖效果。液電效應(yīng)破巖時，將巖石和電極浸于液體中，利用脈沖放電擊穿液體形成壓縮波破碎巖石。電脈沖直接破巖時，高壓電脈沖在巖石內(nèi)部形成等離子通道，通道在短時間內(nèi)迅速膨脹形成拉伸載荷致裂巖石。

由于液電效應(yīng)破巖產(chǎn)生的沖擊波通過液體介質(zhì)間接作用于巖石表面，有一部分能量損失在液體介質(zhì)中，而高壓電脈沖直接破巖的沖擊波直接作用于巖石內(nèi)部。因此，相比于液電效應(yīng)破巖，電脈沖直接破巖的能量利用率更高。

（a）液電效應(yīng)破巖

（b）針-板電脈沖破巖

（c）針-針電脈沖巖表剝落

（d）針-針對插電極電脈沖破巖

高壓電脈沖破巖方法^[13-15]

Ⅱ 高壓電脈沖破巖原理

高壓電脈沖破巖的核心原理涉及多物理場耦合的過程，包括電場、熱場和力場耦合，以及固、液、氣和等離子體等多相介質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行的復(fù)雜過程，業(yè)內(nèi)學(xué)者常采用數(shù)值模擬與試驗方法對高壓電脈沖破巖行為及其影響因素進(jìn)行研究。

當(dāng)高電壓在巖石內(nèi)部產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于其擊穿場強(qiáng)時，巖石內(nèi)部形成等離子通道，大電流流過等離子通道，注入等離子體通道的電脈沖能量轉(zhuǎn)化為熱應(yīng)力和沖擊應(yīng)力，對通道周圍巖石做功，引起巖石破裂。擊穿電場強(qiáng)度與巖石成分、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性能相關(guān)，目前該方面研究較深入。

通道內(nèi)電流時程曲線的峰值電流、上升沿時間、持續(xù)時長取決于電流回路的電阻、電感和電容。通道內(nèi)沖擊波時程曲線及其波動特性與電流曲線正相關(guān)，電流峰值越大、上升沿時間越短，沖擊波峰值應(yīng)力越大。硬巖在電脈沖沖擊波作用下的破裂行為與炸藥化爆產(chǎn)生沖擊波作用下的破壞行為相似，有壓、剪和拉3種破壞模式，裂紋分布特征也與化爆相似。

Ⅲ 高壓電脈沖破巖技術(shù)研究進(jìn)展

高壓電脈沖科學(xué)始于20世紀(jì)30年代對高功率脈沖電源產(chǎn)生X射線的研究，之后逐漸開展利用高壓電脈沖破裂固體材料方面的理論、技術(shù)與裝備研發(fā)。近幾十年來，隨著脈沖功率技術(shù)快速發(fā)展，高壓電脈沖破巖技術(shù)受到了人們越來越多的關(guān)注。分別圍繞高壓電脈沖作用下的巖石微觀破裂行為、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、水環(huán)境下電脈沖破巖特性以及回路放電參數(shù)對破巖效果的影響進(jìn)行分析。

（1）礦巖物性及微結(jié)構(gòu)

① 巖石的物理力學(xué)電學(xué)性質(zhì)是電脈沖破巖效果和擊穿特性的主要影響因素，巖石內(nèi)礦物成分介電常數(shù)差異導(dǎo)致脈沖放電過程中電場強(qiáng)度分布不均勻，使巖石內(nèi)出現(xiàn)不均勻微破裂，是最終導(dǎo)致巖石宏觀碎裂的原因。

② 脈沖電場在不同礦物成分邊界處因介電常數(shù)變化發(fā)生畸變，不同礦物成分相對介電常數(shù)差異越大畸變越顯著，電脈沖破碎優(yōu)先發(fā)生在不同礦物成分接觸面處。就是說巖石介質(zhì)巖石成分多、電性差異大時破巖效果越好，證明了高壓電脈沖破巖的上述特征。

③ 紅砂巖、玄武巖、磁鐵石英巖和花崗巖等巖石擊穿電場強(qiáng)度的變化趨勢分析表明，巖石擊穿場強(qiáng)與單軸抗壓強(qiáng)度和單軸抗拉強(qiáng)度之間呈指數(shù)型變化關(guān)系。隨著強(qiáng)度增加擊穿場強(qiáng)顯著增大，但巖石擊穿場強(qiáng)與密度、波速和彈性模量相關(guān)性弱。

（a）擊穿場強(qiáng)與單軸抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

（b）擊穿場強(qiáng)與單軸抗拉強(qiáng)度的關(guān)系

擊穿電場強(qiáng)度與巖石強(qiáng)度的關(guān)系^[41]

巖石內(nèi)部存在的孔隙與裂隙也是電脈沖破巖的主要影響因素，一方面孔隙與裂隙內(nèi)充填物無論是氣體還是水，電介常數(shù)均與巖石礦物之間存在較大差異，界面處電場強(qiáng)度畸變強(qiáng)烈；另一方面巖石自身存在的孔隙與裂隙對電脈沖裂紋的萌生與擴(kuò)展起促進(jìn)與導(dǎo)向作用，是巖石發(fā)生宏觀變形破壞的主要細(xì)觀力學(xué)影響因素。隨著孔隙率增加，巖石內(nèi)部發(fā)生電擊穿所需時間縮短，電擊穿越容易，破碎巖石效率越高?？梢?，如何利用不同種類巖石的礦物組分邊界分布特征，以及巖石中原生節(jié)理裂隙分布特點提高電脈沖破巖效率得深入研究。

（2）水氣環(huán)境

① 固、液、氣體介質(zhì)的電脈沖擊穿特性

電脈沖破巖等離子通道形成過程中，通道兩端電壓和通道內(nèi)電流時程曲線的上升沿時間是電脈沖破巖的重要參數(shù)指標(biāo)。上升沿時間決定系統(tǒng)放電功率和沖擊波強(qiáng)度，通常上升沿時間越小，等離子通道放電功率越高，沖擊波強(qiáng)度越大，雖然輸入等離子通道的電能有限，但功率可達(dá)到吉瓦以上。上升沿時間還決定擊穿路徑和等離子通道形成。

脈沖電壓的上升時間決定了瞬時等離子體通道在何種介質(zhì)（巖石或液體介質(zhì)）中形成。當(dāng)脈沖電壓上升時間小于500 ns時，巖石的擊穿場強(qiáng)低于周圍水，以水為絕緣介質(zhì)，優(yōu)先擊穿巖石，發(fā)生電脈沖破巖。當(dāng)脈沖電壓上升時間大于500 ns時，水的擊穿場強(qiáng)低于，以水為絕緣介質(zhì)，優(yōu)先擊穿水，發(fā)生液電效應(yīng)破巖。為此，巖石通常被浸沒在擊穿電場強(qiáng)度高于自身的液體介質(zhì)（水或油）中進(jìn)行電脈沖破碎，使等離子通道在巖石內(nèi)部形成，以獲得更好的破碎效果。

不同介質(zhì)擊穿場強(qiáng)與電壓上升時間的關(guān)系

② 巖石含水氣率對擊穿場強(qiáng)和破巖效果影響

巖石內(nèi)含水率是電脈沖破巖效果的重要影響因素之一。當(dāng)脈沖電壓上升沿時間大于500 ns時，水的擊穿場強(qiáng)小于巖石，巖石內(nèi)含水率高使巖石更易擊穿，電脈沖表面剝落破巖剝落深度增大，巖石致裂裂紋更多，致裂效果更佳。反之，在脈沖電壓上升沿時間小于500 ns時，水的擊穿場強(qiáng)大于巖石，含水率高的巖石擊穿場強(qiáng)增高、擊穿難度增大，特別是飽水狀態(tài)，水阻礙等離子通道在巖石內(nèi)形成，對于電脈沖表面剝落破巖難度增大、剝落深度降低。

總之，由于水與巖石擊穿場強(qiáng)存在差異導(dǎo)致含水率影響擊穿場強(qiáng)，但巖石發(fā)生電脈沖擊穿后，等離子通道內(nèi)部含水被高熱氣化加強(qiáng)脈沖作用，增加裂紋密度與長度，提高破巖效果。當(dāng)孔隙內(nèi)介質(zhì)為空氣時，巖石容易發(fā)生電擊穿，空氣越多，越容易產(chǎn)生等離子體通道并貫穿孔隙；當(dāng)孔隙內(nèi)充滿水時，等離子通道沿著孔隙表面延展，孔隙未被電擊穿，可見等離子通道生成具有方向性，會向電擊穿強(qiáng)度低處延展?？傮w上，水對電脈沖破巖影響更復(fù)雜，研究也不夠充分。

巖石孔隙中分別為空氣和水時的等離子路徑^[49]

^{（3）電脈沖回路參數(shù)}

隨著對電脈沖破巖機(jī)制研究的深入，學(xué)者們逐漸認(rèn)識到，電流回路參數(shù)在破巖過程中起著至關(guān)重要的作用。電阻、電感和電容等電路元件不僅影響電脈沖放電的特性，還直接決定了等離子通道的形成及其沖擊波的傳播規(guī)律。因此，研究電脈沖破巖的電流回路特性，對于優(yōu)化放電參數(shù)、提高破巖效率具有重要意義。

電脈沖破巖過程中電流回路中，電路包括電阻（_1、）、電容（_1、）和電感（_1、）、充電電源、二極管。其中，電阻由系統(tǒng)電阻和巖石內(nèi)等離子通道電阻2個部分構(gòu)成，后者與巖石電性能和等離子通道長度等因素有關(guān)，在破巖過程中隨破巖進(jìn)程而變化。

電阻、電感和電容、輸入電壓與電場強(qiáng)度、電極形態(tài)及間距是破巖效果的主要影響因素，也成為調(diào)控破巖效果的主要手段。通道內(nèi)電流時程曲線的電流峰值、上升沿時間、持續(xù)時長取決于電流回路的電阻、電感和電容，除了與脈沖發(fā)生器的電學(xué)參數(shù)有關(guān)外，還與巖石等離子通道電性能等因素有關(guān)，可以利用RCL模型計算脈沖回路電流，通過電流時程計算等離子通道內(nèi)的沖擊波載荷。

大量研究結(jié)果表明：隨著電極間距增大、擊穿電壓越大，破巖效果越好，但等離子通道內(nèi)電場強(qiáng)度隨著電極間距增大先增加后降低，存在一個最優(yōu)電極間距；電極頭部與巖石接觸面積越小、接觸面角度越尖銳，電場強(qiáng)度就越高，巖石破碎效果越好，因此，針-針電極破巖效果優(yōu)于柱-柱電極；對于電脈沖巖表剝落破巖，絕緣液體的絕緣性能越好、沿面能量損失越小，等離子通道浸入巖石內(nèi)部深度越大，破巖效果越好。

脈沖破巖電流回路示意^[14]

綜上所述：

巖石電學(xué)參數(shù)、電極形態(tài)和輸入電壓與電場強(qiáng)度等對電脈沖破巖效果有著顯著影響，放電電壓、放電次數(shù)、電極間距、電極與巖石表面夾角等參數(shù)的選擇存在最優(yōu)值。

由于不同礦物成分之間存在的介電常數(shù)差異會引起場強(qiáng)畸變，從而引起礦石的選擇性破裂。因此，在電脈沖破巖過程中，需根據(jù)巖石成分構(gòu)成、高應(yīng)力及水氣環(huán)境以及電脈沖破巖方式對放電回路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以期達(dá)到調(diào)控破巖效果的目的。

Ⅳ 電脈沖破巖技術(shù)研究存在的不足

盡管高壓電脈沖破巖技術(shù)在巖石微觀破裂行為、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、水環(huán)境下電脈沖破巖特性、回路放電參數(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，但在基礎(chǔ)理論裝備研發(fā)工程應(yīng)用等方面仍存在諸多有待解決的難題。在微觀機(jī)理研究層面，雖然已有工作初步揭示了巖石電學(xué)性質(zhì)和水氣環(huán)境對破巖效果的影響規(guī)律，但對于在多礦物組分和復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)條件下，如何通過優(yōu)化電場分布來提高能量利用效率，至今尚未形成完整的理論框架。

目前關(guān)于水氣環(huán)境的影響機(jī)制研究雖然成果較豐富，但是通常局限于單一環(huán)境變量的實驗室研究，對實際工程中復(fù)雜多變的水氣耦合條件下的巖石破裂過程的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。此外，隨著油氣鉆采、礦產(chǎn)資源開發(fā)深度不斷增加，地應(yīng)力和氣液體壓力逐漸增高，已成為深地環(huán)境應(yīng)用電脈沖破巖的主要影響因素。因此，未來的電脈沖破巖機(jī)理研究應(yīng)考慮深部巖體高應(yīng)力以及高液體壓力對破巖效率的影響。另外，如何實現(xiàn)破巖過程的精確調(diào)控，仍是當(dāng)前面臨的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

目前，高壓電脈沖破巖技術(shù)與裝備研發(fā)尚處于逐漸走出實驗室到工程應(yīng)用的階段。

在國內(nèi)，東北大學(xué)自主研發(fā)了60 kV高壓脈沖放電破巖設(shè)備，具有開展厘米和分米級尺度巖石致裂與破碎試驗功能。西安交通大學(xué)利用高壓電脈沖產(chǎn)生的可控沖擊波致裂煤層，增強(qiáng)了煤層滲透性。

在國外，加拿大諾蘭達(dá)技術(shù)中心利用液電效應(yīng)破巖技術(shù)研制出單次放電能量為300 kJ的碎石機(jī)，并將其應(yīng)用于采礦工程中破碎大塊巖石，在連續(xù)放電250次后，將重達(dá)3~4 t的硬巖石破碎成需要的尺寸。韓國電工技術(shù)研究所開發(fā)了一種以鋁箔為爆破材料、單次脈沖能量為500 kJ的電爆破系統(tǒng)，在水中一次放電后，成功將尺寸為2.5 m×1.5 m×1.5 m（長×寬×高）的礦石破碎。

此外，高壓電脈沖破巖特種裝備還用于油田解堵增滲、油氣深井鉆探、堅硬礦石開采等眾多工程領(lǐng)域，證實了電脈沖破巖在某些化學(xué)爆破無法應(yīng)用的場景中有著獨特優(yōu)勢。

煤層增滲作業(yè)示意^[3]

電脈沖鉆頭^[54]

1—高壓電極；2—接地電極；3—絕緣體；4—花崗巖

盡管高壓電脈沖破巖設(shè)備在一些應(yīng)用場景展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢，但目前國內(nèi)外設(shè)備仍存在著設(shè)備尺寸與能源效率之間的矛盾，如現(xiàn)有高壓脈沖破碎儀體積龐大，儲能電容組與傳輸電纜在高壓下能耗損失嚴(yán)重，普遍存在小型化與高能量密度難以兼顧的技術(shù)瓶頸。現(xiàn)有設(shè)備往往在追求小型化的同時，需要犧牲部分能量輸出性能，在很大程度上制約了其在深部復(fù)雜地層中的應(yīng)用。

SelFrag 高壓脈沖破碎儀^[56]

1—高壓電源；2—高壓發(fā)生器；3—高壓工作電極；

4—破碎容器；5—升降臺；6—控制面板

Ⅴ 電脈沖破巖技術(shù)發(fā)展展望

（1）高壓電脈沖破巖理論

高壓電脈沖破巖過程可劃分為2個段。

第1階段是等離子通道形成過程，通道內(nèi)及鄰近巖石在電—熱—力耦合作用下發(fā)生破壞，過程復(fù)雜，破巖機(jī)理有待進(jìn)一步研究；該過程中電能轉(zhuǎn)化為沖擊波能，轉(zhuǎn)化機(jī)制、轉(zhuǎn)化效率以及產(chǎn)生沖擊波特征也需進(jìn)一步研究。

第2階段是等離子通道外巖石在電脈沖沖擊波與地應(yīng)力等聯(lián)合作用下的破裂過程。目前學(xué)者們普遍采用與化爆沖擊波破巖相同的方法進(jìn)行研究，還需充分考慮電脈沖沖擊波與化爆沖擊波在上升沿時間和持續(xù)時間等方面差異造成的影響，以提升研究結(jié)果的可靠性。此外，迫切需要深入研究機(jī)械與電脈沖聯(lián)合破巖理論，持續(xù)推動電脈沖破巖技術(shù)應(yīng)用。

（2）電極設(shè)計優(yōu)化

電極形狀和間距顯著影響破巖效果。針-針電極破巖效果優(yōu)于板-板電極，而電極間距過大會降低破巖效率。通過調(diào)整電極幾何形狀和間距，可以提高電脈沖的產(chǎn)生效率和穩(wěn)定性；增強(qiáng)等離子通道的穩(wěn)定性也能顯著提升沖擊波破巖效果。

（3）能量存儲與釋放系統(tǒng)優(yōu)化

目前常用的電容器和電池在能量轉(zhuǎn)換效率和釋放能力上仍存在一定局限。因此，探索新型高效能量存儲材料以及高效能量轉(zhuǎn)換材料是未來的重要研究方向。

同時，優(yōu)化電能的快速釋放技術(shù)，結(jié)合快速充放電技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的高效存儲與瞬時釋放，確保電脈沖在極短時間內(nèi)達(dá)到峰值功率，從而顯著提升破巖能力。

（4）智能化調(diào)控方法與技術(shù)

實現(xiàn)智能化調(diào)控是未來高壓電脈沖破巖技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。通過先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測巖層的物理、化學(xué)性質(zhì)以及破巖過程中的各項參數(shù)，如巖石硬度、裂隙分布、電脈沖強(qiáng)度、沖擊波傳播效果等。

基于這些數(shù)據(jù)，結(jié)合智能算法，可以構(gòu)建高效的反饋控制系統(tǒng)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對歷史破巖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立巖層特性與電脈沖參數(shù)之間的映射關(guān)系，從而動態(tài)優(yōu)化電脈沖的強(qiáng)度、頻率和波形。通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，破巖設(shè)備可以在實際操作中不斷實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)和調(diào)整，逐步提升對不同地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

（5）設(shè)備小型化、智能化與耐久性

設(shè)備的小型化和智能化將是推動高壓電脈沖破巖技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向。

① 在設(shè)備小型化方面，需要解決高能量密度與設(shè)備尺寸之間的矛盾。通過設(shè)計更加高效的充放電電路和電容儲能系統(tǒng)，可以在保持較小體積的情況下提供足夠的能量。

② 智能化方面，應(yīng)開發(fā)更加先進(jìn)的算法與控制系統(tǒng)，通過實時監(jiān)測巖層性質(zhì)、壓力變化等參數(shù)，實現(xiàn)對破巖過程的精確調(diào)控；此外，自動化鉆采設(shè)備的發(fā)展也將推動該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如研制特種鉆采機(jī)器人，以適應(yīng)狹小空間和特殊環(huán)境作業(yè)需求。

③ 電脈沖設(shè)備的長期穩(wěn)定性和耐久性是保證其實際應(yīng)用效果的關(guān)鍵，需要開發(fā)新型高強(qiáng)度、耐磨損、耐高溫材料，在電極和脈沖發(fā)生裝置設(shè)計上，采用具有自修復(fù)功能或更高耐腐蝕性的材料，以應(yīng)對長時間高頻次的操作環(huán)境。同時，提升設(shè)備的散熱能力，確保在高能量放電過程中不發(fā)生過熱損壞，也是未來開展技術(shù)攻關(guān)的重要方向。此外，迫切需要研發(fā)機(jī)械與電脈沖聯(lián)合破巖技術(shù)與裝備，以進(jìn)一步拓展電脈沖破巖技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

（6）高效應(yīng)用與工程示范

電脈沖破巖技術(shù)工程應(yīng)用過程中，破巖效果影響因素可歸納為3類。

第1類是巖石礦物自身物理、力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，敏感因素主要包括礦物成分及分布、孔隙及其含水氣率、抗拉及抗壓強(qiáng)度、泊松比、熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)等。巖石礦物成分、孔隙及其內(nèi)充填物的物理、力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)差異導(dǎo)致脈沖放電過程中電場、熱場、應(yīng)力場分布不均勻，使巖石內(nèi)出現(xiàn)不均勻微破裂，是最終導(dǎo)致巖石宏觀碎裂的原因。

第2類是環(huán)境因素，主要包括環(huán)境水、氣等，對于深部工程還包括高地應(yīng)力及其造成的高壓水、高壓氣等。水與氣體環(huán)境對電脈沖破巖行為影響復(fù)雜，不同工況下會出現(xiàn)截然相反的效果。

第3類是電脈沖回路電學(xué)參數(shù)，包括回路電阻、電容和電感、電極形態(tài)、輸入電壓和電能等，這些因素決定充電電壓上升沿時間、等離子通道形態(tài)、通道內(nèi)沖擊波強(qiáng)度以及電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率。如何利用不同種類巖石的礦物組分分布特征（第1類因素）、充分考慮環(huán)境因素（第2類因素），通過調(diào)控與優(yōu)化電脈沖回路各部件電學(xué)參數(shù)（第3類因素）提高電脈沖破巖效率，值得深入系統(tǒng)研究。

參考文獻(xiàn)（略）。

內(nèi)容精讀

張鳳鵬，陳錫楷，劉傳義，李欣冉，余曉濤.針-針電極脈沖破巖技術(shù)研究進(jìn)展與展望[J].金屬礦山，2026（1）：13-21.

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強(qiáng)報刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。

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