Научные исследования в районе российской антарктической станции Восток ведутся с дня ее основания 16 декабря 1957 г. Актуальность проведения работ по изучению региона неуклонно возрастает, что подтверждается Стратегией развития деятельности Российской Федерации в Антарктике до 2030 года. В рамках реализации Стратегии Санкт-Петербургский горный университет решает задачи комплексного исследования района станции Восток, включая подледниковое озеро Восток, связанные с разработкой современных технологий и технических средств бурения ледников и подстилающих горных пород, вскрытия подледниковых водоемов, отбора проб воды и донных отложений, а также с проведением комплексных геолого-геофизических исследований. Для успешной реализации Стратегии на каждом этапе выполнения работ необходимо выявление и развитие междисциплинарных связей при соблюдении требований по минимизации воздействия на окружающую среду. В сезон 68-й Российской антарктической экспедиции сотрудниками Горного университета наряду с текущими были начаты исследования динамических взаимодействий между силами Земли, от самых глубоких недр до поверхности ледника. Выполнены буровая и научно-исследовательская программы. Буровая программа реализована совместно с коллегами из Арктического и антарктического научно-исследовательского института на буровом комплексе скважины 5Г. Научно-исследовательская программа включала: малоглубинные сейсмические исследования, колонковое бурение снежно-фирновой толщи, изучение петроструктурных особенностей снежно-фирновой толщи, исследования эффективности шламосборных фильтров при бурении снежно-фирновой толщи и процесса разрушения льда возвратно-вращательным способом, стендовые испытания акустического сканера. В результате проведения буровых работ в скважине 5Г на интервале глубин 3453,37-3534,43 м получен керн льда возрастом более 1 млн лет. В научно-исследовательских работах реализован междисциплинарный подход к изучению снежно-фирновой толщи, позволивший проанализировать достоверность результатов, достигнутых разными методами. Получены данные, необходимые для разработки новых технологий бурения ледников.
В сезонные работы 64-й Российской антарктической экспедиции в 2018-2019 гг. на буровом комплексе им. Б.Б.Кудряшова (станция «Восток», Антарктида) специалисты Санкт-Петербургского горного университета провели экспериментальные исследования процесса бурения плавлением с одновременным расширением скважин в ледовом массиве. Для исследований были разработаны, изготовлены и испытаны стенд и натурная модель термогидравлического бурового снаряда-расширителя. Первые стендовые испытания натурной модели подтвердили ее работоспособность и пригодность для экспериментального бурения с одновременным расширением скважин в ледовом массиве, определены эксплуатационные возможности, обнаружены недостатки, которые будут учтены в будущем. В статье обоснован выбор конструктивных элементов термогидравлического бурового снаряда-расширителя. Установлено, что технологию бурения сплошным забоем с одновременным расширением скважины в ледовом массиве возможно реализовать за счет комбинирования процесса контактного бурения плавлением и конвективного расширения с созданием принудительной призабойной кольцевой циркуляции подогретого теплоносителя. Определены зависимости интенсивности расширения от основных технологических параметров: активной тепловой мощности нагревательных элементов пенетратора и циркуляционной системы, механической скорости бурения, производительности насоса. По результатам исследований будет спроектирован и изготовлен экспериментальный образец термогидравлического бурового снаряда-расширителя для испытания его в условиях скважины 5Г.
