Министерства энергетики

БУТКИН Владимир Дмитриевич
Профессор ФГАОУ ВПО 
«Сибирский федеральный университет»,
доктор техн. наук
ЗЕНЬКОВ Игорь Владимирович
Специальное конструкторско-технологическое 
бюро «Наука» КНЦ СО РАН, 
профессор ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный
 университет», доктор техн. наук
МОРИН Андрей Степанович
Профессор ФГАОУ ВПО 
«Сибирский федеральный университет»,
доктор техн. наук
Методы подготовки мерзлых грунтов к выемке
с помощью технологических и взрывных скважин
Характеристики современных средств вращательного бурения скважин
в многолетнемерзлых рыхлых породах
Характеристики средств бурения
Тип бурового станка
СБШ-160-48
СБШ-250-32
БТС-150
Рекомендуемый диаметр скважин, мм
160
220-260
150
Вид (тип) бурового инструмента
Режущие долота РД-160
Режущие долота 
РД-215,9, РД-244,5
Режущие долота 
РД-160Ш, НПИ-2
Способ очистки скважин
Пневматический
Шнековый или комбинированный

---

ɚ
ɛ
ɜ
Рис. 1. Конструкции разборных шарошечных 
долот: а — с внутрикорпусными вертикаль-
ными и субвертикальными опорами; 
б — с внутрикорпусными вертикальными 
опорами и сменными шарошками; 
в — с наклонными осями вращения сменных 
шарошек
2
ФЕВРАЛЬ, 2014, “УГОЛЬ”
ОТкРЫТЫЕ РАБОТЫ
При использовании рекомендуемых шарошечных долот 
обеспечиваются следующие конкурентные преимущества:
— повышение стойкости опор и долота в целом за счет 
размещения цапф в благоприятных условиях корпуса и 
возможности надежного крепления твердосплавных шты-
рей в глубоких гнездах в теле шарошек;
— существенная экономия ресурсов (дорогих сталей 
и сплавов) за счет возможности многоразового исполь-
зования корпусов долот и применения на них легко мон-
тируемых и заменяемых шарошек с различным типом 
вооружения.
Свою область применения при разработке россыпных 
месторождений полезных ископаемых имеют известные 
фильтрационно-дренажные методы оттайки, включающие 
взрывное рыхление мерзлых пород и перепуск через раз-
рыхленный массив водяных потоков. Эти способы оттайки 
могут быть существенно улучшены. Для более интенсивной 
и качественной подготовки пород целесообразно форми-
ровать водяные потоки с помощью гидроигл, забуренных 
по флангу взорванного полигона, путем нагнетания через 
них воды [4, 5] либо поочередной ее подачи и откачки [6].
Перспективными являются энергосберегающие спосо-
бы комплексной подготовки мерзлых грунтов к разработке 
с помощью теплонасосных установок (ТНУ). Реализация 
подобных способов может осуществляться по следующей 
схеме [7]. Во вскрытых грунтах и в грунтах невскрытой час-
ти месторождения полезного ископаемого бурят скважи-
ны по определенной сетке, на подготавливаемом участке 
монтируют ТНУ, при этом систему элементов конденсатора 
размещают в скважинах, пробуренных в песках, а испари-
теля — в скважинах, пробуренных в торфах. Затем залива-
ют скважины водой и включают ТНУ, организуя теплообмен 
между массивами песков и торфа. В процессе теплообмена 
пески разогреваются до полной оттайки, а массивы торфа 
промораживаются до криогенного растрескивания. Далее 
производят выемку песков и взрывание торфов с их пос-
ледующим складированием в отвалы.
Освоение россыпных месторождений полезных ископа-
емых на протяжении многих веков играло значительную 
положительную роль в экономике России при сравни-
тельно малом отрицательном воздействии на природную 
среду от выполняемых работ. Однако последовавшая ме-
ханизация труда резко ухудшила экологическую ситуа-
цию на объектах горных работ. В настоящее время плата 
за экологический ущерб является весьма существенной 
статьей расходов горных предприятий, разрабатывающих 
россыпные месторождения полезных ископаемых.
Особый урон, наносимый окружающей среде при раз-
работке россыпей, связан с загрязнением речных бассей-
нов на значительных территориях. Основной источник 

---

2
ФЕВРАЛЬ, 2014, “УГОЛЬ”
ОТкРЫТЫЕ РАБОТЫ
загрязнения — высокоустойчивые глинистые взвеси, 
образующиеся в воде при гидравлическом разрушении 
или оттайке пород, обогащении песков, размыве отвалов 
торфов и т. д.
В 1970-1980-х гг. в Красноярском институте цветных 
металлов был разработан и успешно внедрен на горных 
предприятиях новый для того времени метод очистки 
сточных вод [8], основанный на использовании в качест-
ве реагента-коагулянта плава хлоридов металлов (ПХМ), 
являющегося отходом титаново-магниевого металлурги-
ческого производства в г. Усть-Каменогорск (Восточный 
Казахстан). Реагент был разрешен к применению Минз-
дравом СССР (№121/309-12 от 12.03.1987).
Лабораторные и промышленные исследования пока-
зали, что ПХМ успешно коагулирует глинистую взвесь 
при удельном расходе 50-60 г на 1 м
3
загрязненной воды, 
обладает выраженным теплообразующим действием и 
способствует улучшению диспергации глинистых пород 
в процессе размыва. Схожими свойствами обладает и ряд 
других известных химических соединений, например сер-
нокислый алюминий, хлорид железа и др.
Наиболее полно и эффективно использовать реагенты 
с перечисленными свойствами позволяет предваритель-
ное рыхление подготавливаемого к разработке массива 
горных пород в соответствии с предложенным и исследо-
ванным сотрудниками СФУ способом производства буров-
зрывных работ (БВР) на многолетнемерзлых россыпях.
Способ признан изобретением [9] и заключается в сле-
дующем: в скважинах, забуренных по расширенной сетке, 
совместно с зарядами ВВ размещают порошкообразный 
или гранулированный реагент. После взрыва производит-
ся оттайка пород, например дождеванием жидкостью с 
аэроопоры [10]. Вода, проходя по взорванному массиву, 
растворяет реагент с выделением большого количества 
тепла, обеспечивающего повышение качества и интен-
сивности оттайки. Кроме того, раствор реагента облада-
ет антифризным свойством и предотвращает повторное 
смерзание оттаявших пород, что особенно важно для 
лучшей промывки песков.
Далее, в процессе размыва пород, раствор реагента 
поступает в систему оборотного водоснабжения и спо-
собствует коагуляции взвешенных глинистых частиц в во-
доотстойниках. По данным промышленных исследований, 
диспергирующее свойство ПХМ обеспечивает повышение 
извлечения золота на шлюзах при барабанном грохочении 
на 5-15 % при глинистости песков 10-30 %.
Расход реагента на одну скважину Q
p
определяют по 
формуле: