Зарождение алмазного бурения

1863 год. Колыбель алмазного бурения

История создания алмазного инструмента для бурения началась еще два века назад в далеком 1863 году при строительстве железнодорожного тоннеля в Швейцарских Альпах. Часовых дел мастер Лоше, будучи весьма разносторонним специалистом в технике по меркам своих современников, заведовал бурением шпуров для закладки взрывчатки. В его распоряжении была новейшая техника - паровая бурильная машина и закаленные стальные буры.

Однако горные породы Альп давались этим бурам чрезвычайно тяжело. Максимум за час работы они полностью затуплялись, их расход превышал все мыслимые пределы, а работа практически стояла на месте. Лоше был в отчаянии: за полгода в горе пробит лишь маленький проход. Каменная громада, увенчанная снеговой шапкой, оставалась непоколебимой, создавая впечатление великого исполина игнорирующего жалкие потуги человечества доказать свое всемогущество.

Однажды стоя у окна домика для строителей, Лоше мрачно смотрел на гору. В досаде он перечеркнул открывающийся пейзаж костяшкой пальца. На стекле появилась крестообразная царапина, оставленная бриллиантовым перстнем. И вдруг Лоше осенило: алмаз! Вот перед чем не устоит непоколебимость Альп! Мысль была оригинальна, непонятна современникам( как и все открытия совершенные человечеством) и неимоверно дорога в реализации. С огромным трудом удалось уговорить совет директоров истратить деньги на покупку 100 карат алмазов.

Первый буровой алмазный станок представлял собой трубу( для наших современников "корпус алмазной коронки"), на торце которой были закреплены алмазы( сейчас голые алмазы заменяют "алмазные сегменты"). Труба соединялась с пустотелой штангой, приводимой в движение паровой машиной через сложную систему передач. Очистка забоя от разрушаемой породы осуществлялась струей воды, подаваемой в скважину насосом сквозь полую штангу. В этом станке были заложены все основные идеи и принципы технической реализации всех современных буровых установок.

В наше время производство алмазных сегментов- это хорошо отлаженный процесс, но в далеком 19-ом веке закрепление алмазов на корпусе представляло собой очень трудоемкий процесс. Для каждого кристаллика в торце трубы высверливалось отдельное гнездо. Заложенные в гнезда алмазы закреплялись специальным металлическим припоем. Лоше и Пиге удалось изготовить десять буров( алмазных коронок). Обошлись невообразимые по тем временам инструменты невероятно дорого, но, в сравнении со стальными бурами, работали великолепно. Алмазные коронки выдерживали сутки непрерывной работы, тогда как стальные буры выходили из строя в течение часа. Проходка шпуров ускорилась в десятки раз. Работы по прорытию тоннеля ускорились, новый алмазный инструмент превзошел все ожидания, покрыв затраты на производство с лихвой. Конечно не все шло так гладко как задумывалось. Случалось, алмазы крошились или выпадали из своих гнезд. И тем не менее все признали, что инновационное оборудование( алмазная коронка Лоше) работает отлично.

Так начиналась эра алмазного бурения. И первым видом бура была алмазная коронка. Именно так называется сейчас инструмент, в котором алмазные сегменты размещены в торце режущей трубы( корпус алмазной коронки).

Первая половина XX века

Однако в первой половине XX века человечество знало только природные алмазы, количество и качество которых не могло полностью удовлетворить требования строителей, а цена этого уникального минерала не позволяла популяризовать инновационное открытие Лоше. Ввиду выше перечисленных причин наиболее распространенным буровым инструментом в 20-50-е годы нашего столетия было шарошечное долото с твердосплавными зубками.

Мировое производство шарошечных твердосплавных долот доходило до миллиона штук в год. Бурить же этим долотом было нелегко. Твердосплавные зубки, вмонтированные в шарошки, быстро затуплялись, особенно при бурении твердых пород. Приходилось очень часто поднимать из скважины бурильные трубы, чтобы заменять пришедшие в негодность шарошки. И чем глубже в недра земли уходили шарошки, тем чаще надо было останавливать работу и поднимать бурильные трубы на поверхность.

История алмазных технологий в строительстве

Во второй половине ХХ века в Европе при строительстве начали использоваться новые технологии, основанные на применении алмазного инструмента. Столь дорогостоящий, на первый взгляд, способ резки/бурения стал доступен лишь благодаря тому, что алмазы стали синтезироваться в промышленных условиях.

Американская компания "General Electric" в 1954 году объявила всему миру о том, что ее сотрудникам удалось впервые синтезировать алмазы. Первые синтетические алмазы были похожи на небольшие треугольные пластины, а сам процесс проходил при температуре в 2600*С и под давлением в 100 тыс. атм. Катализатором в процессе синтеза выступал тантал(химический элемент с зарядом ядра 73, при обычных условиях — металл серого цвета). С тех пор промышленный синтез алмазов осуществляется во многих странах мира, в т.ч. (в меньшей степени) и в России.

Как уже было отмечено выше, крайне редко алмазный инструмент изготавливается и из натуральных камней. Натуральные технические алмазы оцениваются в пределах 3-12 $, а синтетические стоят 2 $ за 1 карат.

При производстве алмазных сегментов преимущественно испрользуют технологии прессования, спекания либо гальваническое закрепление алмазов. Основа алмазного сегмента( помимо самих алмазов) называется связка. Ресурс инструмента, его предназначение и производительность зависят как от типа и концентрации алмазов, так и от состава применяемой связки.

Основным направлением применения алмазных технологий в строительстве является вырезание проемов, сверление отверстий для разнообразных коммуникаций и демонтаж крупных железобетонных конструкций с высокой степенью армирования. Год от года алмазные технологии постепенно вытесняют пневматические молотки, поскольку обладают несравнимо большей производительностью и не причиняют вреда несущим конструкциям!