Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

Разработка средств бурения в условиях подземной выработки, где в целях пожаробезопасности применение горючих жидкостей желательно исключить, ориентировалась на использование в качестве промывочной жидкости воды. Это требовало новых технических решений как для обеспечения формирования и передачи на забой импульсов напряжения с допустимой деформацией, так и для обеспечения надежной работы изоляции элементов бурового устройства. Был предложен новый тип буровых штанг на основе комбинированной изоляции из воды и твердого диэлектрика (полиэтилена или стекловолокна) и обоснованы оптимальные режимы его использования. В одном варианте - это коаксиальная система с покрытием одного или обоих токопроводников слоем полиэтилена, в другом - параллельные токопроводники с кольцевым расположением в толще трубы из изоляционного материала. Выбирая толщину диэлектрика, достигают оптимального распределения поля по слоям полиэтилен - вода, обеспечивающего максимальную электрическую прочность системы [26-27]. Изменяя толщину изоляции, в первом варианте, или число токопроводников, во втором, можно изменять волновое сопротивление по длине линии, что в ряде случаев может быть использовано для повышения эффективности передачи импульсов и использования их энергии. Буровые снаряды на основе опытной партии труб, футерованных полиэтиленом, изготовленных Первоуральским старотрубным заводом, были успешно испытаны на действующих установках на Кировском руднике ПО «Апатит» и руднике «Ена» ГОКа "Ковдорслюда" при бурении скважин диаметром 110-130 мм. Производственные испытания показали техническую осуществимость электроимпульсного способа бурения взрывных скважин в крепких горных породах в подземных условиях с расположением кругового веера скважин в вертикальной плоскости с технологической глубиной до 50 м. Показана возможность достижения более высокой скорости бурения, чем при использовании традиционных станков, и определены условия экономической эффективности электроимпульсного бурения. На основании данных, полученных при экспериментальном бурении на руднике «Ена» ГОКа «Ковдорслюда» в пегматитовой жиле плагиоклазового состава с развитым местами среднезернистым кварц- мусковитовым комплексом с коэффициентом крепости пород (по Протодьяконову) 12-16, ожидаемая скорость бурения при частоте следования импульсов f = 20 оценивается: по гнейсу с включением слюды - 4.5 м/ч, по кварцу с включением слюды - 5.7 м/ч, плагиоклазу - 7.1 м/ч. Реальная техническая возможность оптимизации пробоя с увеличением разрядных промежутков и повышением частоты следования импульсов позволит существенно превзойти показатели бурения существующей техникой, до 10-15 м/ч. Бурение скважин большого диаметра (рис. 16). В КНЦ раньше, чем в других организациях, были разработаны и в стендовых условиях испытаны технические средства бурения скважин большого диаметра - 600-1200 мм. Подтверждена особая перспективность ЭИ-технологии проходки выработок больших поперечных сечений в скальных крепких породах как обеспечивающей достижение и превышение показателей бурения традиционными способами. При разработке средств ЭИ-бурения скважин большого диаметра были реализованы такие способы интенсификации процесса, как использование разрядных промежутков увеличенной до 120-150 мм длины, создание дополнительных поверхностей обнажения с переходом на ступенчатую форму забоя скважины, секционирование породоразрушающих инструментов с параллельной работой на инструмент нескольких источников импульсного напряжения, управление разработкой забоя регулярной сменой полярности импульсного напряжения и другие. На стенде, размещенном на выходе скального массива, представленного окварцованным филлитовым сланцем (коэффициент крепости 14-16), отрабатывались технические средства бурения сплошным и кольцевым забоем, а также расширения скважин. Оценены показатели бурения непосредственно в скальном массиве, а также в блоках бетона и отдельных горных пород при диаметре скважин 325, 460, 600, 780 и 1200 мм. 183