Буровое оборудование, оборудование, используемое для бурения отверстий в земле для таких видов деятельности, как разведка, проходка скважин (нефтяных, газовых, водяных и соляных) и научные исследования. Бурение отверстий в породе для получения зарядов взрывчатых веществ является одной из операций при прокладке тоннелей, добыче полезных ископаемых и других земляных работах.
Большинство современных буровых машин — ударные (раскалывающие породу или грунт ударами) или вращательные (с режущим или шлифовальным действием). Комбинированный ударно-вращательный бур использует оба вида воздействия, если этого требует твердость пласта.
Простейшим вращательным буром является земляной шнек, который управляется вручную и напоминает деревянный шнек, используемый в плотницком деле. Земляной шнек, используемый в основном для бурения отверстий в относительно мягком грунте, оснащен спиральным или струйным буром и крепится к валу с помощью муфты. По мере углубления отверстия к валу добавляются следующие секции.
Роторное бурение может быть адаптировано для использования под любым углом и подходит для подземной добычи. В большинстве случаев при вращательном бурении полые стальные штанги обеспечивают циркуляцию охлаждающей воды или другой жидкости. Существует три вида долот для вращательного бурения: (1) шарошечные долота, которые режут породу двумя, тремя или четырьмя крыльями, иногда с твердосплавными наконечниками, и используются в основном для мягких пород; (2) роликовые долота, которые работают с дроблением при помощи клиновидных зубьев и используются для более твердых пород; (3) алмазные долота, которые размалывают породу. Алмазная коронка делает кольцевое отверстие, керн которого представляет собой образец поперечного сечения пройденного пласта, и используется для разведки.
Ударное бурение медленнее вращательного, но имеет ряд специальных применений, например, для неглубоких скважин. При ударном бурении удары последовательно наносятся инструментом, закрепленным на штангах или тросе, и инструмент вращается таким образом, что при каждом ударе атакуется новая часть забоя.
Другой простой ударный бур состоит из одной или нескольких открытых с обоих концов труб из кованого железа, которые приводятся в движение тяжелым молотом или, для больших отверстий, легкой сваебойной машиной. Второй цилиндр погружается внутрь первого, и по внутренней трубе подается вода, чтобы разрыхлить почву и поднять мусор. Для глубокого бурения на смену этим методам пришло роторное бурение.
Долгое время после изобретения горного бура в горных выработках все еще использовалось ручное бурение двумя людьми. Один человек вращал бур, а второй размахивал молотком. Большинство достижений в области буровой техники было разработано проходчиками. Проходка двух тоннелей — Мон-Сени (Фрежюс) между Францией и Италией и тоннеля Хусак в Массачусетсе (США), которые были проложены в 1850-60-х годах, — привела к появлению большого количества инноваций в буровом оборудовании, в первую очередь бура со сжатым воздухом.
Первый запатентованный скальный бур был изобретен в 1849 году Дж. Дж. Коучем из Филадельфии. Его буровая штанга проходила через полый поршень и, подобно копью, ударялась о породу; при отскоке она захватывалась захватом и снова подавалась вперед под действием хода поршня. Заметной разработкой стал молотковый горный бур для верхнего бурения, разработанный К.Х. Шоу, машинистом из Денвера, до 1890 года. Шлам выпадал под действием силы тяжести. На шахтах Колорадо и Калифорнии эту машину называли стопером. Пневматическая подача удерживала машину на месте и подавала сталь в породу. Эти две разработки, молотковое действие и пневматическая подача, стали важными в современных машинах. Проблема удаления шлама из горизонтальных буровых скважин была решена изобретением полого бура с воздушным каналом для нагнетания сжатого воздуха на дно скважины.
Современные скальные буры обычно устанавливаются на большие буровые установки для одновременной проходки большого количества отверстий. Тоннель Монблан между Францией и Италией (1960-е годы) стал первым тоннелем, весь диаметр которого был пробурен и взорван за одну операцию. На противоположном конце шкалы легкие пневматические скальные буры также нашли широкое применение в горнодобывающей промышленности и некоторых тоннелестроительных операциях. Главным прототипом является машина, разработанная Эриком Райдом из Швеции, в которой используется долото из карбида вольфрама.
