Буровая дрель , иногда называемая скальным буром, — это инструмент, используемый в горнодобывающей промышленности и гражданском строительстве для бурения скальных пород . Скальные буры используются для создания отверстий для установки динамита или других взрывчатых веществ при взрывных работах по добыче горных пород , а также отверстий для добычи керна и перьев . [1]
Хотя бур может быть таким же простым, как специализированная форма долота, он также может принимать форму силовой машины. Механизм может работать или приводиться в действие вручную, паром, сжатым воздухом (пневматикой), гидравликой или электричеством.
Машинные перфораторы бывают двух основных видов: ударные (использующие возвратно-поступательное движение) и абразивные ( использующие вращательное движение). [2] [3] Меньшая ручная ударная перфораторная дрель считается разновидностью отбойного молотка .
.jpg/1280px-Arc_valve_tappet_rock_drill,_section_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
Простейшая форма бура представляет собой длинное долото или стальной бур , по которому ударяют кувалдой . [ 4] Марк Твен , который безуспешно работал добытчиком серебра в начале 1860-х годов, прежде чем заняться журналистикой, описывал этот процесс: «Один из нас держал железное сверло на месте, а другой бил восьмифунтовой кувалдой — это было похоже на забивание гвоздей в больших масштабах. В течение часа или двух бур достигал глубины двух или трех футов, проделывая отверстие диаметром в пару дюймов». [5] Затем это отверстие заполнялось взрывчатым порошком. При «прыжковом забивании» бригада из 2–4 человек работала над одним отверстием, каждый из которых бил по очереди. Около 1900 года среднестатистический забойщик мог пробурить 50 футов (15 м) отверстия в день. [6]
Механизированные буры в конечном итоге заменили ручное использование долота для бурения отверстий к началу 20-го века. Резкие различия между ручными стальными и электрическими дрелями легли в основу легенды об американском народном герое Джоне Генри , который, согласно фольклору, устроил соревнование, выставив свой ручной стальной бур против парового электрического бура, и упал замертво, когда победил. [7]
Первая паровая дрель была разработана в 1813 году Ричардом Тревитиком . [8] Паровые дрели нашли большее применение в поверхностных карьерах, чем в подземных шахтах, поскольку там они могли быть гораздо ближе к необходимым котлам . [9]
Все буровые установки производят пыль, которую опасно вдыхать, вызывая широко распространенный силикоз среди древних шахтеров. Современные буровые установки заполняют скважину водой, чтобы уловить пыль и улучшить качество воздуха в шахте. Это имеет дополнительные преимущества, такие как смазка и охлаждение буровой коронки. В 1867 году французский инженер-строитель М. Лешотт представил алмазную буровую коронку. [10]
.jpg/1280px-Schram_rock_drill_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
В возвратно-поступательных электросверлах сверлильный цилиндр устанавливается на подающем винте таким образом, что по мере того, как сверлится отверстие и точка сверления отступает от поверхности скалы, сверло продолжает двигаться в него, в то время как точка крепления (на штативе или колонне) остается на месте. [11] Сверло необходимо менять на более длинное каждые 12–30 дюймов (от 30 до 76 см), в зависимости от длины подающего винта. [12]
Скальные буры могут быть установлены для закрепления на поверхности скалы несколькими различными способами. Для вертикального бурения вниз, особенно в карьерах, скальные буры могут быть установлены на штативах с прикрепленными грузами, чтобы обеспечить достаточное давление на поверхность. [9] [12] Для горизонтального бурения могут использоваться домкратные опоры или колонны, которые фиксируются в потолке и полу, чтобы сверло могло отталкиваться от них.
Карьерный брус состоит из скального бура, установленного на длинном стержне, так что скальный бур может перемещаться вдоль него. Этот инструмент используется в карьерах для создания прямого ряда отверстий, например, для использования с пробкой и пером для раскалывания камня вдоль заданной линии. [1]
Камень твердый и быстро изнашивает обычное стальное сверло. [13] Обычно сверло оснащено вставкой из гораздо более твердого материала, который можно заменить по мере износа, например, карбида вольфрама. Дифференциальный износ между различными сверлами, используемыми для сверления одного отверстия, может привести к неровному отверстию, в которое взрывной заряд может не поместиться должным образом. [14] Это была потенциально опасная ситуация с относительно нестабильными взрывчатыми веществами, такими как динамит, если их принудительно вставлять. [14] Чтобы предотвратить это, использовался инструмент для измерения отдельных сверл и отверстия. [14]
Вращающиеся буры часто используют коронки, покрытые алмазом (в форме борта ). [15] Алмазы устанавливаются в металл или керамику таким образом, что более твердый алмаз выступает по мере износа более мягкого материала, защищая основную массу от дальнейшего износа, пока алмаз медленно не износится. [10] Для бурения льда или мерзлой почвы можно использовать нагретые буровые коронки [16]
В 1849 году Дж. Дж. Коуч, американский изобретатель из Филадельфии, получил первый патент на буровую установку. [17] Она представляла собой буровую штангу, проходящую через полый поршень и бросаемую в скалу.
В 1851 году Джеймс Фаул получил патент на буровую установку, работающую на пару или сжатом воздухе. [18]
