Керноотборник

Керноотборник — это специализированное буровое или лабораторное оборудование, предназначенное для извлечения цилиндрических образцов (кернов) из грунта, бетона, горных пород или других твёрдых материалов. Керны используются для геологических, инженерных, строительных и лабораторных исследований, а также для оценки прочности, структуры и состава материалов. Процесс извлечения керна называется кернированием.

Виды

Существуют следующие основные виды керноотборников:

• Геологические керноотборники — применяются в бурении скважин для изучения строения земной коры.

• Строительные керноотборники — используются для отбора кернов из бетона, асфальта, кирпича и других строительных материалов.

• Гидрогеологические керноотборники — извлекают образцы влажных или насыщенных водой пород.

• Лабораторные керноотборники — для извлечения образцов в рамках исследований и испытаний.

История создания

Первые керноотборные устройства появились в XIX веке в связи с развитием горнодобывающей и геологоразведочной отраслей. Простейшие устройства были ручными и представляли собой металлические трубы с зубьями. С развитием механизации и алмазного бурения появились более совершенные керноотборники с возможностью глубокого бурения и точного извлечения образцов. Современные установки оснащаются гидравлическими, пневматическими или электрическими приводами.

Типы

1. По способу привода:

   • Ручные

   • Электрические

   • Гидравлические

   • Пневматические

   • Бензиновые и дизельные

2. По методу бурения:

   • Сухое

   • С водяным охлаждением

   • С промывкой бурового столба

3. По форме исполнения:

   • Переносные (портативные)

   • Стационарные

   • Монтируемые на буровых установках

Общее устройство

Конструкция керноотборника может варьироваться в зависимости от области применения, но включает основные узлы:

• Привод (двигатель внутреннего сгорания, электромотор или гидропривод)

• Рама или станина

• Шпиндельный или шнековый бур

• Алмазная или твердосплавная коронка

• Керноприёмник (трубчатый контейнер для керна)

• Система подачи и охлаждения

• Механизм фиксации и регулировки глубины

Классификация

По глубине отбора:

• Малоглубинные (до 1 м)

• Среднеглубинные (1–50 м)

• Глубокие (свыше 50 м)

По назначению:

• Геологоразведочные

• Строительно-испытательные

• Контрольные (на объектах приёмки)

• Лабораторные

По мобильности:

• Переносные

• Передвижные

• Базовые установки на раме или транспортере

Основные характеристики

• Диаметр керна: 25–200 мм

• Глубина отбора: 0,2–100 м

• Тип бурения: сухое/мокрое

• Мощность привода: 1–30 кВт

• Вес установки: 20–1500 кг

• Тип коронки: алмазная/твердосплавная

• Скорость вращения: 200–1500 об/мин

• Скорость подачи: 10–100 мм/мин

Основные производители

Мировые производители:

• Hilti (Лихтенштейн)

• Bosch (Германия)

• Husqvarna (Швеция)

• Epiroc (Швеция)

• Coretech (США)

• Atlas Copco (Швеция)

Российские производители:

• «Картэкс»

• «Механика»

• «Буровик»

• «Завод Техбурмаш»

• «ЛКМ» (Лабораторные Контрольно-Измерительные Машины)

Китайские производители:

• Dnipro-M

• Shandong China Coal

• RCG (Rico Group)

• Tytan Tools

• Great Wall Drilling

Интересные факты

• В строительстве керны используются не только для оценки прочности, но и для проверки соблюдения проектной толщины дорожных и бетонных покрытий.

• В геологии глубина бурения может достигать более 10 000 метров — именно так были извлечены образцы с Кольской сверхглубокой скважины.

• Современные керноотборники могут работать под водой или в условиях экстремальных температур (от –40 до +50 °C).

• Существуют роботизированные установки, которые автоматически производят кернирование и передают данные в облачную систему.

• Керны с Луны и Марса также отбирались с помощью автоматических буровых комплексов, созданных специально для космических миссий.

Область применения

• Геологоразведка и минералогия

• Строительный контроль (дорожные, бетонные покрытия)

• Лабораторные испытания материалов

• Контроль качества инженерных коммуникаций

• Изучение грунтов и оснований под фундамент

• Археология и исследования почвенных слоёв

• Экологический мониторинг и отбор проб загрязнённого грунта