�нструменты разведчика недр

АЛМАЗНЫЕ �НСТРУМЕНТЫ В�ТР Алмаз в мире легенд и фактов занимает особое место. Фантастическая жизнь и долговечность бриллиантов, эффективность инструментов с алмазными режущими частями возбуждают неугасающий интерес к алмазам, к их промышленному применению в нарастающих объемах и масштабах. Успехи науки в области синтеза сверхтвердых материалов расширили сферу использования этого удивительного минерала, обладающего непревзойденной по твердости кристаллической решеткой. Среди небольшой группы стран мира, обладающих промышленными месторождениями алмазов, Россия занимает одно из первых мест. Наша страна добывает, перерабатывает, использует и экспортирует природное алмазное сырье в нарастающих объемах. Кроме того, увеличивается количество, размеры и качество выпускаемых в стране синтетических моно- и поликристаллов алмаза. Все это позволяет расширять и совершенствовать применение алмазосодержащих изделий, инструментов и технологий в различных отраслях. Более четырех десятилетий В�ТР разрабатывает, изготовляет и поставляет геологоразведчикам алмазный инструменте природными и синтетическими алмазами, а в последние годы — алмазосо-держащий инструмент для камнеобработки, нефтяного бурения, металлообработки, определения твердости материалов и изделий. Для этих целей используется алмазное сырье, которое классифицируется по формам, сохранности и прочности кристаллов и происхождению (природное, рекуперированное, синтетическое), размером, в основном, от 1600/1250 мкм до 400/315 мкм. Технологическая схема изготовления инструмента начинается либо с укладки кристаллов в один (однослойные конструкции) или несколько слоев (многослойные) в пресс-форму и ее заполнения твердосплавным порошком, либо с заполнения пресс-формы смесью, состоящей из мелких кристаллов и твердосплавного порошка (им-прегнированные). Затем следует прессование, высокотемпературное спекание с пропиткой металлом и связка с корпусом или держателем. Процесс завершает обработка рабочих поверхностей и нарезка резьбы. Алмазный породоразрушающий инструмент, изготовленный с применением природных и синтетических алмазов, предназначен для бурения всех видов горных пород (от мягких, осадочных до скальных). Его спектр включает в себя буровые коронки, наружный диаметр которых может быть от 36 до 600 мм, фрезеры для бурения нефтяных и газовых скважин диаметром от 112 до 269 мм и т. д. Конструкция, степень твердости алмазосодержащей матрицы инструмента должны выбираться применительно к условиям работ. Подбор коронок для конкретных объектов работ осуществляется на практике путем опробования типов, рекомендуемых институтом на основе ранее проведенных полевых и лабораторных исследований для аналогичных условий бурения. В последние годы наиболее востребованными (до 80% выпускаемого объема) являются имп-регнированные коронки диаметром 59 и 76 мм и алмазные расширители (калибраторы). Новинкой рынка стали твердосплавные буровые коронки с термоэффектом и серийный прибор АПП-1 для анализа проб на золото, серебро. Для выбуривания архитектурных колонн из гранита, мрамора применяются типовые алмазные коронки с наружным и внутренним диаметром 132/108 мм, 151/127 мм, 273/249 мм, 324/ 300 мм, 352/328 мм. Коронки крупного диаметра — до 690 мм — используются при выбуривании из гранитных блоков валов длиной до 3 м для технологических машин, на которых изготавливается бумага. Ассортимент инструмента для камнеобработки и различных видов строительных работ включает сегментные отрезные круги и сегменты типа «Сэндвич», шлифовальные пластины, круги шлифовальные чашечного типа, фрезы фигурные для обработки каменных плит (поребрики и т. п.), шлифовальные круги вихревого типа с лучистым расположением элементов и сверла по железобетону. - Со дня своего основания наш институт размещается в крупнейшем научно-техническом центре России - в Санкт-Петербурге, на Васильевском острове, на улице Весельной, дом 6, - рассказывает к. т. н. �ван Стефанович Афанасьев, директор Н�� В�ТР. - В течение сравнительно короткого начального периода институт расширялся, формировалась и оснащалась лабораторная база, был построен опытный завод, расположенный в пригороде. За три десятилетия В�ТР, коллектив которого включал в себя около 1 200 человек, превратился в ведущий центр страны,специализируясь в разработке техники и технологий геологоразведочного бурения. В 80-х гг. нашими специалистами создавались и конструировались аппаратура и оборудование, которые отечественная промышленность серийно выпускала в следующем объеме: 60% буровых станков, 75% комплексов скважинных снарядов со съемными керноприемниками, 80% технологического аварийного и вспомогательного инструмента, 80% инструмента для направленного и многозабойного бурения, 90% алмазного породоразру-шающего инструмента, 30% бурильных и колонковых труб, 90% средств для промывки и крепления скважин, 20% оборудования для подготовки к анализу геологоразведочных проб. Перемены и реформы минувшего десятилетия, болезненно повлиявшие на экономику России, сказались и на деятельности института, объемах его научно-исследовательских и конструкторских разработок. Однако в условиях сужения рынка геологоразведочных работ коллектив сумел приспособиться к новым экономическим отношениям и продолжать работу. Богатый опыт специалистов института в сфере создания, конструирования и малосерийного выпуска специализированного инструмента для горных работ по-прежнему востребован в топливно-энергетической, добывающей, строительной и многих других отраслях индустрии. В числе основных заказчиков алмазного инструмента - ОАО «Балтийский завод», ОАО «Волховский алюминий», ОАО «�жорские заводы», ОАО «Завод Трансмаш» и другие. Помимо исследований по расширению рынка отечественных алмазных изделий для современной техники, скоростных технологий бурения, камне- и металлообработки, продолжается разработка и других видов оборудования. Так, в скором времени в геологоразведочные организации поступят новые гидрофицированные станки типа АБ-2иАБ-5. В�ТР «ДАЕТ ДОБРО» МЕТРОСТРОЕВЦАМ Самым важным событием в строительной отрасли Петербурга для горожан, пожалуй, остаются работы по восстановлению перегона между станциями метро «Лесная» и «Площадь Мужества». Однако не многие знают, какие сложные проблемы приходится решать метростроевцам на этом участке. Чтобы опустить проходческое оборудование под землю, необходимо пройти стволы - вертикальные горные выработки. Но просто пройти ствол не удается - вода зальет выработки и ни один насос не справится с ее откачкой. Поэтому приходится применять технологию замораживания неустойчивых грунтов для создания вокруг будущей выработки прочного ледогрунтового ограждения, препятствующего проникновению воды и закрепляющего стенки выработки. � можно отметить, что один из актуальных вопросов - надежность нового строительства - здесь решается успешно. Для контроля качества замораживания грунтов при строительстве шахтных стволов и перегонных тоннелей метростроевцами широко применяется эффективная технология меж-скважинного акустического просвечивания, разработанная коллективом ученых Н�� В�ТР. Первые разработки в области «просвечивания» горных пород с помощью акустических волн появились уже в 60-х гг. Основа метода - измерение скорости распространения импульса упругих колебаний, которая зависит от свойств горных пород, их плотности, прочности. Если в горном массиве или подпочвенных слоях находится какая-то неоднородность, пустота, залегают слои с пониженной несущей способностью, то при прохождении через них упругая волна изменяет свои характеристики. Аппаратура межскважинного акустического просвечивания была впервые создана в начале 70-х гг. XX в. После ряда модификаций ученые разработали серийную модель АП�-1. Она применяется следующим образом - в исследуемых породах, грунтах бурятся две (или более) скважины. В одну из них опускается излучающий скважинный снаряд с электродами, между которыми периодически подается стальная проволочка, небольшая по сечению. Когда на проволочку подается мощный импульс электрического тока (несколько сотен ампер), она взрывается и переходит в газообразное состояние, и этот переход сопровождается возникновением импульса упругих колебаний. �мпульс распространяется в горных породах и затем улавливается принимающим снарядом, опущенным в другую скважину. Приемное устройство преобразовывает импульс упругой волны в электрический сигнал и по кабелю подает на наземный блок, в котором происходят измерения параметров упругой волны, на основе которых делается вывод о состоянии грунтов. Как правило, аппаратура монтируется на автомобильном транспорте, оснащенном подъемными лебедками, но может использоваться и в переносном варианте. Глубина, на которой производятся исследования пород, может достигать 1 км. Аппаратура АП�-1 применяется в 3 направлениях: 1. Для решения геологических задач — поиск, обнаружение, оконтуривание рудных тел и кварцевых жил, прослеживание их залегания в массиве горных пород. 2. Для контроля качества замораживания грунтов при строительстве транспортных, технологических тоннелей и других объектов инфраструктуры метрополитена. 3. Для контроля состояния грунтов при строительстве ответственных объектов, проверки их несущей способности под нагрузкой. Аппаратура межскважинного акустического просвечивания широко применялась в различных местах бывшего СССР (на Дальнем Востоке, Украине и др.) для решения геологических и инженерно-геологических задач. Специалисты В�ТР располагают значительной базой данных по акустическим характеристикам грунтов, что позволяет с достаточно высокой точностью определить породный состав скрытых подземных слоев. Наибольшее признание аппаратура получила при строительстве Санкт-Петербургского метрополитена, где эксплуатируется на протяжении двух десятков лет. Как уже было отмечено, основным способом проходки неустойчивых грунтов в наших условиях является замораживание с помощью солевого рассола, охлажденного до температуры -2-25 °С, или жидкого азота. В незамороженном грунте скорость распространения упругой волны не превышает 2 км/сек., а при заморозке скорость поднимается до 3,5 км/сек, и более. �менно на этом принципе, на измерении скорости распространения волны, при сравнении со скоростью в незамороженном грунте, основано применение метода акустического просвечивания при контроле качества ледогрунтового ограждения. В 70-х гг. при проходке перегона «Лесная» - «Площадь Мужества» метростроевцы натолкнулись на водонасыщеный горизонт, который в обиходе называют «подземная река». В результате был прорыв подземных вод в тоннель, на ликвидацию которого было затрачено колоссальное количество времени. При проходке участка размыва применялось, в основном, рассольное замораживание: по контуру тоннеля была пробурена цепь скважин, в которых установлены рассольные колонки. Охлажденный рассол, подаваемый со станции замораживания, прокачивался через колонки, и вокруг скважин создавались ледопородные цилиндры, смыкавшиеся в сплошной контур. Акустическое просвечивание стало основным методом выявления непромороженных участков и контроля качества ледогрунтового ограждения. В результате аварийный участок был пройден без осложнений. К сожалению, повторная авария отрезала район Гражданки от центра города. Сейчас при работах по восстановлению этого перегона аппаратура акустического просвечивания АП�-1 была вновь использована в январе 2001 г. для контроля качества ледогрунтового ограждения на стволе шахты № 214-бис, которая строится для решения технической задачи - подъема проходческого щита, с помощью которого будет осуществляться проходка новых тоннелей метро. Как отметил к. т. н. Алексей Архипов, заведующий отделом перспективных исследований Н�� В�ТР, метростроители - СМУ-9 ЗАО «Мет-рострой» - отлично заморозили грунт и институт дал им «добро» на дальнейшую проходку. Первый интервал, от 0 до 24 м, пройден, и сейчас идет подготовка к следующему этапу, когда будет заморожен интервал до 60 м и снова потребуется помощь ученых В�ТР для того, чтобы определить качество заморозки.