Сотрудники Иркутского технического университета совместно с учеными Томского политехнического университета занимаются разработкой бурового станка для открытых горных работ на основе электроимпульсного способа. Над данным проектом в НИ ИрГТУ работают к.т.н., доцент кафедры электроснабжения и электротехники Василий Потапов, к.т.н., доцент Алексей Чемезов, а также аспиранты Леонид Чеботнягин и Антон Сыромятников. Как поясняют ученые, принцип схож с принципом «приготовления попкорна в микроволновой печи» - электрические импульсы разрушают породу изнутри.
Алексей Чемезов рассказал, что разработчики рассмотрели возможность достижения более высокой эффективности разрушения с низкими энергетическими затратами (по сравнению с механическими способами).
«Электроимпульсный способ эффективен для бурения скважин любого сечения и профиля в особо крепких горных породах и мерзлых грунтах. Породоразрушающим устройством является система электродов, при этом распределение разрядов по площади забоя происходит автоматически, без вращения устройства. Это позволяет придавать скважине любую произвольную форму сечения - круглую, прямоугольную, щелевую, кольцевую и т.д., - говорит А. Чемезов. - Электроимпульсное бурение отличается исключительно малым износом бурового инструмента и допускает его изготовление из обычных конструкционных сталей. Рабочим инструментом, по сути, является искра. В этом случае не требуется прилагать каких-либо значительных усилий - достаточно лишь обеспечить контакт инструмента с массивом».
А. Чемезов отмечает, что в настоящее время существующий парк буровых станков горнодобывающей и строительной отраслей России насчитывает около 1000 единиц и постепенно вырабатывает свой ресурс. По его словам, в ближайшем будущем выпуск современных станков ни количественно, ни качественно не обеспечит потребности промышленности. Чтобы восполнить парк буровых станков, отечественным компаниям придется закупать станки за $ 1-2 млн. у зарубежных производителей.
«Одним из наиболее трудоемких и дорогостоящих технологических процессов на открытых горных работах является бурение. Стоимость буровых работ колеблется в пределах 16-36% от общей стоимости выемки 1 тонны горной массы. Активное применение получил шарошечный способ бурения взрывных скважин, который по уровню удельных затрат не соответствует современным требованиям к экономии ресурсов и энергосбережению, - рассказывает А. Чемезов. - Шарошечные станки должны уступить место буровым станкам нового поколения. Наша разработка обеспечивает при той же скорости бурения уменьшение себестоимости буровых работ в 2-2,5 раза и способна бурить скважины диаметром 400-500 мм без увеличения их габарита и веса при любых горно-геологических условиях. Кроме того, установка эргономична».
А. Чемезов подчеркнул, что предлагаемый станок позволяет бурить скважины глубиной до 80 метров и диаметром до 0,5 метров. Схема станка включает источник импульсного напряжения – генератор, буровой снаряд с направляющими и спускоподъемными механизмами и систему промывки скважин. Станок может быть выпущен на колесной или гусеничной базе с полной массой до 20 тонн. Для дальнейших исследований и создания опытного образца требуется финансирование в размере 6-7 млн. рублей.
В настоящее время ученые подали заявку на Всероссийский конкурс по поиску в интересах Вооруженных Сил РФ научно-исследовательских работ. Кроме того, ведется подготовка документов для участия в кластере энергоэффективных технологий «Сколково».
Ирина Афанасьева
