Földfurás
Földfurás, mélyfurás (bány., l. a két képmellékletet); a föld mélységébe behatoló csekély átmérőjü függőleges lyuk furása abból a célból, hogy a hasznosítható ásványok telepeit felkeressük; a feltaláltakat megvizsáljuk; vizforrásokat v. kőolaj-telepeket megnyissunk; artézi kutakat állítsunk elő, v. nedves földek vizeit elvezessük, és általában a föld kérgének alkotó részeit megvizsgáljuk. A F. bányászati célokra egy század óta van használatban; Delius 1770. megjelent bányatanában már megemlíti; szökőkutak előállítására azonban már a XVII. sz. közepén használták Modena tájékán; a XVIII. sz. elején pedig Franciaország Artois megyéjében annyira el volt terjedve használata, hogy a szökőkutakat általánosan artézi kutaknak (l. o.) nevezték el. - A F.-nak sokféle módja van, melyeket 3 főcsoportba lehet összefoglalni aszerint, amint a furás 1. forogva, 2. ütve, 3. öblögetés mellett történik.
Forgatva működő szerszámok.
1. Teklenburg fúró készüléke, 1a fogantyú, 1b a bot rúdja, 1c acéllapát. - 2. Törő rúd. - 3a csákány-kalapács, 3b, 3c, 3d vágó kalapács, 3f buzogányfúró. - 4. A rudazat. - 5g a forgató, 5i agyagfúró. - 6. Fúróvilla. - 7. Csavarkulcs. - 8. Véső fúró. - 9. Koronafúró. - 10. Csigafúró. - 11. Spirálfúró. - 12. Hegyes fúró. - 13. Üreges fúró. - 14. Tisztitó cső.
13. 14. Spirál fúrók. - 18. Szellentyűs iszapfúró. - 19. Homok-szivattyú.
2. 3. 4. Üreges fúrók. - 5. 6. 7. 8. 9. 10. Agyagfúrók.
A forogva működő F. csak igen lágy kőzetben alkalmazható. A rudazat végére erősített vasból, vagy acélból készült üreges furót forgatható szelszám segítségével emberek forgatják; a föld, homok, agyag, vagy márga a furóban marad, s evvel együtt emelik ki a furt lyukból. A csekély átmérőjü és kisebb mélységre tervezett furólyukak helyreállítására igen egyszerü vékony vasrudakat használnak, melyeknek alsó végén van a vas vagy acélfuró; az egész szerkezet sulya, 22 mm. átmérőjü lyukak furására, nem több 7 kg.-nál. Nagyobb átmérőjü lyukak furására erősebb szerkezetü furókat használnak; és pedig különféle alaku üreges furókat, agyag-furókat, csigulaku furókat; e furók közepes szilárdságu kőzetben jól működnek, de nagyobb mélységre csak ritkán lehet velök lehatolni. Használatuk alkalmával gondot kell arra fordítani hogy a furó a lyukba bele ne szoruljon; igen célszerü e végett a furót forgatása közben néha megemelni. Ha futó homokon kell áthatolni, alkalmazhatjuk néha a szellentyüs furót és a homok-szivattyut, melynek belsejében dugattyu müködik, és fölszivja a furólyuk fenekén levő homokot, mely a szellentyü lezáródása következtében vissza nem folyhat. E furókat a rájuk erősített rudazat közvetítésével géperő, vagy emberi erő forgathatja; ha a forgatás emberi erővel történik, erre alkalmas furófejeket szoktunk használni.
15. 16. 17. Spirál fúrók. - 11. 12. Csiga alakú fúrók. - 20. Fúrófej a forgatóval. - 21. 22. Véső fúrók a a fúró lapátja, b a fúró nyele, d a fúró nyaka, e a csavarorsó. - 23. Ek-kapcsolás.
24. Kerekélü fúró. - 25. 26. Tört élű fúrók.
Ütve működő F. rudazat vagy kötél segítségével dolgozik. A rudazattal működő F. kétféle: az angol és a német. Az angol mélyfuró módszer szilárd rudazattal, véső-furóval és tisztító csővel dolgozik, szilárd kőzetben 100 méter mélységig alkalmazható. A véső a rudazat egész sulyával esik a kőzetre, és minden ütés után l0-30 foknyi forgást kell tennie; 0,5-1 m. lemélyítése után az egész furó-szerkezetet ki kell emelni; hogy a furó-iszapot tisztító-csővel kitakarítani lehessen. A nehéz furó-rudazat ingásai a furólyuk oldalait könnyen megsértik, miből törések és zavarok keletkezhetnek. A német mélyfuró módszer rudazattal, véső-furóval, szabadon eső szerkezettel és tisztító-csővel működik; ez a módszer nagy tökéletességre fejlődött, 300 m.-ig embererővel alkalmazható, géper8vel hajtva pedig már 1300 m.-nél nagyobb mélységet is értek el vele. A rudazata könnyü lehet, mert csak az alsó - szabadon eső résznek kell ütősuly gyanánt hatni. Az emelés nagyságát és a váltogatás forgás-szögét a kőzet minőségéhez kell szabni; 0,5 - 1 m. lemélyítés után itt is ki kell emelni az egész furó-szerkezetet, hogy a furó-iszapot kitakarítani lehessen. Ez a kitakarítás igen sok időbe kerül, és emiatt célszerü, ha mélyebb lyukat kell furni: a furó emelését és a takarítást is géperő segítségével végezni.
A rudazathoz leginkább használnak négyszögletes kovácsvasat, az egyes rudak rendesen 8 m. hosszuak, a kapcsolás alatt karimával vannak ellátva, mely a rudazat felfogására szolgál. Szükségesek az egész rudakon kivül pótló rudak is, melyek különféle hosszuságuak, hogy a lyuk mélyedése szerint velök a rudazat hosszát kiegészíteni lehessen. Ritkábban használtatnak csövekből készült rudak, melyeknél a kapcsoló csavarokat a csövek végébe forrasztott vasorsókra vágják. A rudazatzárak vagy kapcsok leggyakrabban csavarok, de vannak villulakuak is; igen jók az ékkel záró kapcsok, és a tokos csavarzárak. A német módszer szerint a felső rudazat mindig egyenletesen mozog alá s fel, és mikor legmagasabb állását eléri, kikapcsolódik végéről az alsó rudazat, leesik, az alsó végén levő véső-furóval belevág a furólyuk fenekébe, és letör belőle egy darab kőzetet; midőn aztán a lefelé menő rudazat elérte legmélyebb állását, belekapcsolódik az alsó rudazat felső végébe, és azt a furóval együtt ismét fölemeli, hogy a kellő magasságból ujra leejtse. Igy következik esés és emelés rendszeresen egymás után. Az emelés alkalmával a furó a körnek bizonyos részével tovább fordíttatik, hogy mindig más és más helyen találja ütése a furólyuk fenekét. Az alsó rudazat emelésére, leejtésére és forgatására szolgáló szerkezet igen sokféle, és váltó-ollónak, vagy szabadon eső készülélknek nevezik. Esés közben az alsó rudazat vezetésére szolgál a vezetőkosár. A váltószerkezetek közül megemlítendők: Kind szabadoneső készüléke, a Fabian-féle, a Klecka-féle, a Wlach-tól módosított Klecka-féle, és a Leon Dru-féle váltószerkezetek. (L. a földfuró szerszámokat bemutató képmellékleteket.)
A furáshoz szükséges külső készülék főalkotó része a furó-emeltyü, mely egy 18-20 m. hosszuságu gerenda, vastagabb végén egy horoggal, melybe a furó-rudazatot lehet akasztani. A gerenda , hosszának egy harmadában, el van látva tengelylyel, melynek végei perselyekben foroghatnak. A furót emelő munkások a gerenda hosszabb karjának végét nyomják le s azután elbocsátják, minek következtében a rudazat lezuhan és a furó a lyuk fenekére ütődik; ekkor a munkások az emeltyü fölemelkedett végét ismét lenyomják, hogy ujra elbocsássák és a furó ujabb ütést tehessen. Az emeltyü rövidebb karjának horogjába közvetlenül nem a furó rudazatát akasztják, hanem egy könnyen rövidíthető v. hosszabbítható csavaros készüléket és csak ennek horogjába jön a rudazat füle. E csavaros készülékkel a legpontosabban lehet a rudazat hosszát a furás haladásához mérni és könnyü azt ugy szabályozni, hogy a szabadon eső rész ne a rudazatra üssön, hanem mindig a furólyuk fenekére. A furó-emeltyü állványanak oly szilárdnak kell lenni, hogy a leghevesebb rángatásokat is kiállja.
A furó-rudazat leeresztésére és kihuzására kötelet használnak, melynek vége gondosan készült zárral kapcsollódik a rudazathoz. A kötél a furólyuk közelében álló kankarékra tekerődik, melyet v. emberek forgatnak v. géperő, midőn a rajta levő kötéllel a furó-rudazatot beeresztik v. kihuzzák. Géperővel lehet a furó-emeltyüt is mozgatni, mit rendesen gőzerővel teljesítenek, ámbár a vizerő is igen jól használható a furásra. Szükségesek még a furáshoz: furó-villák, furé-szorítók, forgató-rud és fogasok; mindezek a készülékek és szerszámok kisebb mélységü furásoknál födél nélkül vannak egy 3 v. 4 lábu állvány alatt, melynek csúcsán van a tisztító kötél vezetésére szolgáló korong. Furó-házakat és furó-tornyokat állítanak mélyebb furólyukak fölébe, hogy a gépeket és munkásokat az időjárás viszontagságai ellen megvédjék. A furólyuk függőleges és egyenes irányának biztosítására a furás megkezdése előtt egy kis aknát szokás mélyíteni részint azért, hogy benne az iránycsövet meg lehessen erősíteni, mely a furás kezdetén a rudazat függőlegesen tartását és a furólyuk függőleges irányát biztosítani igen alkalmas; részint pedig azért, hogy az akna mélységét föl lehessen használni a furó-rudazat elhelyezésére, anélkül hogy e végre a furó-tornyot rendkivül magasra kellene építeni. 10 m. mély aknában a 23 m. magas furó-torony alatt 30 m. hosszu rudazatot lehet szétbontás nélkül alkalmazni. Az iránycső felső vége alatt 0,5 m.-re van a furópadozat, melyen a furómester áll és a furó-rudazat leeresztését, fölhuzását és forgatását kezeli.
A furás munkája alatt sokféle akadály és baleset adhatja elő magát; ilyenek: a furó-rudazat törése, szögletes lyuk képződése, a furt lyuknak a függőleges iránytól eltérése, a furó beszorulása és a furt lyuk oldalainak beomlása. A furó-rudazat eltörése a ritkaságok közé tartozik; meg kell ilyenkor mindenekelőtt határozni, hogy a rudazat milyen mélységben tört el és azután valamely fogó-készülékkel, fogó-horoggal, fogó-szerszámmal igyekezni kell a bent maradt rudat legfelsőbb akasztékja alatt megfogni és azután fölhuzni. Ez a tapogató munka néha igen hosszadalmas és a munkavezető türelmét kemény próbára teszi; türelem nélkül azonban nem vezethet jó eredményre.
Szögletes furólyuk közönséges vésö-furó használata mellett képződik, ha a forgató rudat a furómester helytelenül kezeli és a forgatás igen nagy körivben történik v. pedig, ha a furólyuk fenekén levő kőzetek nem egyenlő keménységüek. A forgató kormányrudnak és a rudazatnak minden ütés után megrándulása árulja el a furólyuk szögletes voltát: legegyszerübben ugy lehet az elferdült lyukat kijavítani, hogy a furómester a furót mindaddig arra a helyre ejteti, amelyen a félrecsuszást érezte, mig a talp kiegyenlítése után a csuszamlás el nem marad. Füles furóval soha sem keletkeznek szögletes lyukak. A függőleges iránytól eltér a furólyuk, ha a vezeték meglazul, ha a szabadon eső szerkezet nem jó, ha az áthatolt kőzetek szilárdsága nem egyenlő, ha meredeken dülő vetőlapokon v. hasadékokon kell a furóval keresztülhatolni és ha lágyabb kőzetben lazán betelepült kemény darabok fordulnak elő. E bajt leginkább arról lehet felismerni, hogy a rudazat forgatása megnehezedik, az alsó rudazat gyakran megsérül és a véső éle gyakran kitörik. A meggörbült lyukat csak ugy lehet ismét jó karba állítani, hogy azt bővítő vésővel egész mélységére ujra kifurjuk v. pedig a hiányos részt cementtel betöltjük és ennek megkeményedése után ujra kifurjuk. Beszorul a véső, ha élének hossza az elkopás folytán kisebbedik és az ilyen vésővel vágott lyuk átmérője kisebb lesz; ha az oldalak beomolnak és egyes kőzetdarabok a furólyuk oldala és a véső közé beszorulnak és még sok más baleset alkalmával. A beszorult vésőt többnyire ki lehet szabadítani, ha a rudazatot erősen meghuzva tartjuk és fakalapácscsal ütéseket mérünk rá. Sokkal nehezebb a beszorult rudazatot kiszabadítani; de minden esetben csak gyenge erőfeszítéssel kell kezdeni a kiszabadításra törekvő eljárást és az erőt csak fokonként kell növelni; mert minden erőszakoskodás csak sulyosbítja a bajt. Sokszor hónapokig is eltart, mig az ilyen bajon segíthetünk; a jó eredmény itt is, mint általában a mélyfurásnál, csak türelemmel és jól meggondolt kezeléssel érhető el. Ha a furólyuk oldalai a beomlásra hajlandók, az egész furólyukat ki kell bélelni. E végre vas- vagy acéllemezből készített csöveket bocsátunk le a furólyukakba, melyekkel a lyuk oldalainak beomlását megakadályozzuk. Ha az omlást jókor észrevesszük, agyag-döngöléssel is meg lehet folytatását akadályozni, v. pedig betonozással, melyet megkeményedése után ujra átfurhatunk. Legbiztosabbak azonban a bélelő csövek, melyek alatt a mélyítést füles furókkal a lyuk eredeti átmérőjével lehet folytatni és ha ismét omladozó helyre találunk, a béléscsövet lejebb nyomjuk, ameddig csak lehet. Ha azonban a béléscső semmiképen sem szorítható lejebb, akkor egy kisebb átmérőjü ujabb csövet kell lebocsátanunk; ekkor már csak a második csőrakat külső átmérőjével lehet a furólyukat tovább mélyíteni mindaddig, amig a csövet utána nyomni lehetséges. Igy megtörténik gyakran, hogy 5-6 csőrakatot kell egymásban alkalmaznunk és ez okból szükséges, hogy a mélyebb furólyukakat lehető nagy átmérővel kezdjük, előre gondoskodván arról, hogy az omlásokat csövekkel akadályozhassuk meg.
A kötél segítségével és ütve működő mély furást a khinaiak már a legrégibb idők óta használják. A kötélfurásnál a kötél helyettesíti a rudazatot; a kötelet csak ugy forgatják felső végén, mint a rudazatot, emelése és lebocsátása is hasonló módon történik; a kötéllel furásnak legnagyobb haszna abban áll, hogy a furó lebocsátása és kihuzása sokkal gyorsabban végezhető, mint a rudazatnál; az ütés hatása azonban bizonytalanabb és a lyuk függőlegességének és kerekségének megtartása sokkal nehezebb.
Az öblögetés mellett furásnál a furó iszapját folytonosan fölfelé irányuló vizáramlás segítségével távolítják el. A vizáramlás sebessége az iszap szemnagysága szerint határozandó meg és 10-200 cm. között változik. Az öblögetés abban áll, hogy a csőalaku rudazatban nyomás alatt a furólyukba vizet vezetünk, mely azután a rudazat és furólyuk oldalai között levő térben fölemelkedvén, az iszapot magával ragadja és a furólyuk fenekét mindig tisztán tartja; nem szükséges tehát furás közben megakasztani a munkát, hogy az iszapot kitisztíthassuk. Az öblögetés az ütve működő mélyfurásnál is haszonnal alkalmazható, de leginkább a forogva működő furásnál talál alkalmazást. Közepes szilárdságu és egyenletes szerkezetü kőzetekben ezzel a furó módszerrel nagyon jó eredményeket lehet elérni. A csőrudazat alsó szélébe fekete gyémántokat erősítenek be, a rudazatot gyorsan forgatják és a gyémántokkal kirakott csővég a kőzetet lecsiszolja. E mellett rendesen igen szép furómagot lehet nyerni, melynek nyomán az áthatolt kőzetrétegek minősége, dőlése és csapása teljes biztossággal megállapítható. A forgás sebessége percenként 200-300, a forgatásra 300 m. mélységnél 10 lóerejü, 600 m. mélységnél 20 lóerejü gőzgép alkalmazandó. Emberi erővel legfeljebb 100 m. mélységre lehet a gyémánt-furóval lehatolni. A gyémánttal furás igen gyorsan halad, rendesen csak félannyi időbe kerül ugyanannak a mélységnek elérése, mint más furómódszerrel; nagyon hasznos, hogy folytonosan furómagot ad; a furólyuk oldalai szilárdabban állanak, mint az ütve működő furásnál és a furólyukat nemcsak függőlegesen, hanem bármely más irányban is akadály nélkül lehet ily módon kivájni. Ellenben a furás nagy erőt kiván, változó szilárdságu kőzetekben nem igen alkalmazható; a hajtóerő a mélység növekedésével fokozandó és sok viz szükséges az öblögetéshez. Ujabb időben gyémánt helyett acélfogakkal látják el a csövezet végét, és forgatás közben nagy erővel szorítják a lyuk fenekéhez. V. ö. Zsigmondy Vilmos, Bányatan (1865); Litschauer Lajos, Bányamiveléstan (1891). L. még Artézi kut.
