サムネイル|米陸軍極地建設・寒冷効果研究所(ACFEL) が開発したアイスオーガー。氷床コアがドリルから押し出されてコア回収用バレルに収まっている。 氷の掘削（こおりのくっさく、）は、氷河や氷床を研究する科学者によって、氷層下にアクセスしたり、氷体内の測定を行ったり、試料を採取する手段として行われる。また、掘削孔に温度や圧力、流動速度、運動方向の記録、あるいはニュートリノ検出などのための機器が設置されることもある。
1840年に最初の科学的な氷掘削調査としてアルプスのを底まで掘り抜く試みが行われて以来、さまざまな氷の掘削法が用いられてきた。初期には氷を破砕・粉砕する打撃式掘削と、鉱物探査における岩石削孔でも用いられる回転式掘削の二通りの方式があった。1940年代からドリルを加熱して氷を解かす熱掘削が行われ始め、やがて熱水や蒸気のジェットを用いて氷を穿孔する掘削機が登場した。古気候学研究において氷床コアへの関心が高まると、1950年代から1960年代にかけてコア採取用のドリルが発展し、現在でも多様なコアドリルが使用されている。深層掘削孔からのコア採取には、鎧装ケーブルによって孔底の電動ドリルを支持すると同時に電力供給を行うケーブル懸垂式の機械的掘削が一般的である。
1966年、米国のチームがグリーンランドのにおいて深さ1,387 mの氷床を基底まで掘削することに成功した。それ以来、多くの研究グループがグリーンランドと南極という二大氷床の基盤に到達している。氷から得られる情報の年代を正確に同定するには層序構造が保持された氷層が必要なため、近年のプロジェクトでは孔底で撹乱のない古氷が採取できる掘削地が重点的に選ばれている。
氷掘削の目的 1840年から1842年にかけてルイ・アガシーが主導した最初の科学的な氷掘削調査には三つの目的があった。氷河が流動することの証明、深さ方向の温度分布の測定、氷河の厚さの測定である。は穿孔した穴に杭を立て、周囲の山上から杭の運動を観察することで実証された。その後も、氷河の厚さを測定したり、氷河の運動や構造に関する理論を検証するために氷を底まで掘り抜く試みが続けられたが、1920年代以降は厚さはによって測定されるようになった。この方法でも浅いの穿孔は必要である。温度分布の測定は現在でも行われている。氷河の挙動をモデル化するには内部の温度を知る必要があり、氷床では異なる深さの温度から古気候に関する情報が得られる。温度計測以外にも、氷中圧力を測定するピエゾメータなどの計測機器を掘削孔に挿入したり、カメラを降下させて層序構造の目視観察を行うことがある。宇宙物理学の大規模プロジェクトであるIceCubeでは、南極氷床に多数掘削された深さ2.5 kmの孔に光学センサーが設置された。
中空パイプを挿入したでは孔の傾斜角やその時間変化を測定できる。これにより掘削孔の三次元的な位置を定期的にマッピングでき、そこから氷河の移動が表面だけでなく厚さ全体にわたって明らかになる。氷河が縮小しているか、それとも拡大しているかを知るにはの測定が必要である。これは新たな降雪による増加分から融解や昇華による損失分を差し引いた正味の質量変化を意味する。質量収支を氷河表面全体にわたって測定する基本的な方法として、氷河表面に穿孔して杭（ステーク）を設置し、長期にわたる観察で杭が雪に埋もれていくか、杭の露出部分が増えていくかを見るステーク法がある。
南極氷床の下に液体の水の層があることが発見され、数百におよぶ氷底湖が特定されると、そこに数百万年ものあいだ他の生物圏から隔絶されてきた独自の微生物環境が存在する可能性が指摘された。この環境を調査するにも氷床掘削が必要である。
中央|サムネイル|upright=3|プロジェクトで1990年代初頭に採取された氷床コアの深度1837-1838 m部分。およそ16,250年前の38年間ほどに相当する年層が視認できる（写真提供・）。
氷掘削のもっとも重要な目的の一つは氷コアの採取である。氷コアには雪として降った当時の環境についての情報が記録されているため、古気候の復元のために有用である。氷コアに対して行われる分析には同位体組成、力学的性質、溶存不純物や塵埃、閉じ込められた大気試料、微量放射性核種などがある。それらのデータからは過去の太陽活動の変動を推定することができ、古気候学的な年代決定手法の一つである海洋酸素同位体ステージの構築でも重要な役割を果たす。また氷コアからは氷河の流動や堆積率に関する情報も得られる。氷コア研究の国際団体IPICSは同分野における重要課題を策定しており、現在のところ以下が挙げられている。
150万年前の氷コアを採取する の完全な記録を得る 氷コアを用いて長期的な気候変動の理解を深める 過去2,000年間にわたる氷コア気候データの空間分布を高精度で得る 先端的な氷コア掘削技術の開発を継続する
掘削装置の設計における検討事項 氷掘削機の設計における制約事項は、大まかに以下のように分けられる。
氷の除去方式と装置の搬送性 氷の掘削には切断、破砕、融解のいずれかが必要である。雪やフィルン（積雪が圧縮を受けているがまだ氷になっていない状態。通常は深さ60-120 mまで）の層には観測器具の直接挿入が可能だが、深層の氷に対しては効果的ではない。氷の機械的掘削には打撃式と回転式がある。打撃式掘削では鋭利な打撃ビットにより氷を破砕・粉砕して掘り進める。より一般的なのは回転式の切削具で、掘削孔の底部に回転刃を下ろして氷を削り取っていく。小型の切削具にはT字ハンドルや（曲がり柄）を用いた手回し式のものがある。家庭用の電動ドリルに装着したり、回転用モーターを内蔵した切削具も存在する。地上から深い坑内にトルクを供給する場合、（金属製の連結ロッドが一般的）全体が剛性を持って回転する構造となる。ドリルストリングの先端近くにモーターを設置してドリルビットに動力を与える方式もある。
氷を切削する代わりに融解する場合には熱を生成する必要がある。電気ヒーターを装着したドリルストリングで氷を直接加熱する方式や、ヒーター内蔵の伝熱部を用いる方式がある。地上からドリルストリングを通じて熱を送ることもでき、熱水や熱蒸気を圧送して金属製のドリルヘッドを加熱したり、直接噴出させて氷を融かす方法がある。少なくとも1例の掘削プロジェクトにおいて、ドリルヘッドを地上で加熱してから掘削孔に降ろす方式が試行されたこともある。
氷の掘削は到達困難な場所で行われることが多く、掘削機にはそのような場所まで輸送可能な設計が求められる。装置はできる限り軽量で携行性に優れていることが望ましい。人力搬送が必要な場合に負担を軽減できるように、分解した部品を個別に運搬できる構造が有用である。蒸気や熱水を用いる掘削機、ならびに動力供給用の発電機に必要な燃料も輸送が必要であり、その重量も考慮に入れなければならない。
氷削片と融解水の処理 サムネイル|機械式アイスオーガー。先端の3か所に取り付けられた切削刃、氷削片を上方に送る側面のらせん状フライト、氷コアが収まる中空部が見える。 機械式掘削では氷の削片や粒状片が生じる。これらは切削や打撃の動作に干渉するため孔底から除去する必要がある。オーガー型の切削工具では、削片はらせん状のフライトによって自然に上方へ運ばれる。運転を続けると氷片がドリル上部に溜まる構造であれば、定期的にドリル全体を地表まで引き上げて氷片を排出する。氷片が孔内に残る方式では、回収用器具を掘削孔に降ろして除去したり、孔内を水で満たして浮上させる方法がある。除去を行わない場合、氷片は孔壁に圧縮されて埋め込まれるか、コア採取を行っている場合にはコアに取り込まれることになる。
氷切削片を地表まで搬送するためには、圧縮空気による掘削孔内の強制通気も利用できる。空気をドリルパイプ内に送り込んでドリルヘッドから噴出させる方式では、切削片はドリルストリングと孔壁の間の空間を通って上昇する。リバースエアサーキュレーション方式では、空気がドリルストリング内を上向きに流れる。圧縮空気は圧縮の過程で熱を持つため、送風前に冷却しなければ掘削孔の壁面やコアが溶けてしまう可能性がある。加圧送風ではなく減圧によって空気を循環させる方式であれば、周囲の大気が切削片を搬送するため冷却の必要はない。
液体の循環によって氷片を掘削ビットから排除したり、溶解したりすることもできる。回転式ドリルによる鉱石掘削（岩盤掘削）の場合は、掘削孔全体に液体を循環させ、地表で固形物を分離した液体を再び掘削孔に送り込む方式が取られることが多い。一方、深層氷掘削では掘削孔の底部のみで液体を循環させ、切削片を孔内装置に備えられたチャンバーに収集する方式が一般的である。コア採取用のドリルであれば、地表にドリルを引き上げてコアを回収するたびに切削片をチャンバーから排出することができる。
熱式ドリルでは氷を融解させるため切削片の処理は不要である。ただしドリルが水中で動作可能であるか、掘削中に融解水を除去・回収する手段を備えていなければならない。
ドリルストリングの運用 掘削機構は地表との接続を保つ必要があり、孔内を昇降する手段も必要である。掘削が進んでドリルストリングを延長するとき、パイプないしロッドをねじ込み式などの方法で継ぎ足す構造であれば、脱着の間にドリルストリング全体を保持する手段が求められる。掘削孔の深さが数メートル程度であれば機械的な補助が必要ない場合もあるが、深さが増すとドリルストリングが非常に重くなり、昇降のためにウインチなどの揚重装置が必要となる。
掘削作業において「トリップ（）」とは、ドリルストリングを孔から引き揚げたり再降下させる作業を指す。その所要時間にあたるトリップ時間を最小化することはドリル設計において重要である。特に、コアを1本採取するごとにトリップ作業が必要となるコア採取用ドリルでは重要性が高い。
掘削孔の安定性、孔壁の透過性 深い掘削孔では上方の氷の重量が生み出すによって孔が次第に閉じてしまうため、周囲の氷と密度が近い（ジェット燃料や灯油など）で孔を満たして対策する。トリップ時間を短縮するためには低粘度の掘削流体が必要になる。トリップ作業はコアのセグメントを回収するたびに必要となるため、掘削流体によってドリルの移動速度が低下するとプロジェクト全体の時間に影響がある。深い孔では1年以上の期間延長もありうる。そのほか掘削流体に求められるのは、氷の汚染が最小限であること、安全性と環境低負荷のため毒性が低いこと、低価格、輸送の容易さである。掘削流体を用いないドライ掘削では、掘削孔が閉塞する深さは氷の温度に大きく依存する。温暖な氷河では深さ約100 mが限界となりうる一方、東南極の一部のように非常に寒冷な環境では深さ1,000 mのドライ掘削が可能な場合もある。
積雪やフィルンは空気や水、掘削液を透過するため、掘削孔内に液体や圧縮空気を用いる方式では、表層付近における周囲への漏出を防止する必要がある。孔の深部のみで掘削液を使用するなら浸透は問題とならない。フィルンが氷に変わる深度までの孔壁をケーシングで保護する方法もある。掘削液として水を用いる場合、環境の温度が十分に低ければ、周囲の雪やフィルンの内部で水が凍結して孔壁を封止する役割を果たすこともある。
アンチトルク機構 切削具はブレースやT字ハンドル、もしくは歯車機構のハンドクランクを用いて手回し式で行うこともあれば、電動ハンドドリルに取り付けて使用することもある。機械駆動式のドリルを用いる場合は、燃料式発電機を備えた電動モーターを掘削現場に設置することが多い。恒久的な研究基地の近くで掘削活動を行う場合に建物から電力ケーブルを引いた例もある。ソーラーパネルも用いられる。地表の動力機関で生み出した回転をとによって切削部まで伝えたり、ケーブル懸垂式ドリルの場合にはドリルヘッド内のモーターで回転駆動を行う。後者の方式では、ケーブルはドリルヘッドを支持するだけでなく電力供給も行う。回転式ドリルでは、エンジンの回転を掘削に適した速度に減速するためのギア機構が必要となる。
トルクが孔底で供給される場合、モーターがドリルビットを回転させる代わりにモーター自身が軸回りに回転するおそれがある。氷を切削するドリルビットは回転に対して大きな抵抗を受けるためである。これを防ぐため何らかのアンチトルク機構が必要であり、通常は孔壁でモーターを支持する機構を設ける。
電気的にドリルヘッドを加熱して氷を融かす熱式ドリルでは、回転式ドリルと同様に電力を孔底まで供給する必要がある。ドリルヘッドに水や蒸気を送って加熱する方式であれば孔内への電力供給は不要だが、地表に熱水用のポンプが必要となる。水や蒸気の加熱は地表の燃料式ボイラーで行われることがある。
傾斜制御 掘削中に先端部で自重を支える設計のドリルは掘削孔内で傾きやすく、対処手段を講じなければ孔が徐々に鉛直から外れていってしまう。それ以外の方式のドリルでも、深部で掘削孔を分岐させて複数の位置の氷コアを採取するなどの目的で傾斜制御が有用となることもある。
温度 多くの氷河は「温暖」である。すなわち、融点 (0 °C) に達した温暖な氷が全体に含まれている。温暖氷河の掘削孔では融解水が再凍結することはないが、より低温の場合、動作中のドリルが氷に閉じ込められるような問題が発生するおそれがある。そのため、融解水に漬かったまま動作するサーマルドリルなど、掘削孔内で水が発生する掘削方式はいずれも低温での使用が難しい。掘削液や、融解水に加える不凍剤は、想定される温度で液体状態を保てるものを選ぶ必要がある。温暖氷の場合も切削部では融解・再凍結が起こりやすく、氷が切削具に付着したり、氷片の除去口を塞いだりすることで掘削速度が低下する問題がある。
コア採取 氷床コアを採取するには、円筒形のコアを取り巻く円環柱状の領域の氷を除去する必要がある。コアは割れのないことが望ましく、そのため振動や機械的衝撃は最小限に抑えられる。コアにを与えるような温度変化も避ける必要がある。コアの融解も防がなければならない。融解の要因としては、機械的な掘削によって発生する熱や、圧縮空気を掘削流体とするならその熱、あるいはサーマルドリルの熱がある。さらに掘削液によるコアの汚染にも注意しなければならない。引き上げの直前にコアの下端を氷の基盤から切り離す手段も必要である。また引き上げ時にコアバレルから脱落しないように把持する手段が必要であり、作業自体も可能な限り迅速かつ安全に行わなければならない。
多くのコアドリルは長さ6 mまでのコアしか採取できないため、掘削孔の深さがそれだけ延長するたびに掘削を停止してコアを回収しなければならない。管状の部品をねじで接続する構造など、セグメント単位の組み立て・分解が必要な方式のドリルストリングはトリップ（引き上げ・再挿入）に時間がかかる。連続巻き上げが可能なケーブルや、巻取り可能な柔軟性のあるドリルストリングを用いればトリップ時間は大幅に短縮される。ワイヤーライン方式と呼ばれるドリルには、ドリルストリング全体を引き上げることなく、ドリルヘッドから切り離したコアバレルだけを地表まで巻き上げる機構が備わっている。コアを取り出した後は、コアバレルを再び孔底まで降ろしてドリルに再装着する。
脆い氷 ブリトルゾーン（脆い帯域）と呼ばれる深度域では高圧の気泡が氷に閉じ込められている。氷床コアを地表に引き上げると、この気泡が氷の引張強度を超える応力を生み出して亀裂や（表面剥離）を引き起こすことがある。より深部では、氷の結晶構造が六方晶から立方晶へと変化し、気体分子は結晶内部へ拡散してクラスレートと呼ばれる構造を作る。それによって泡が消失することで氷は再び安定化する。
ブリトルゾーンから得られる試料はほかの深度より品質が劣るため、何種類かの対策が取られる。ドリルバレルに挿入したライナーにコアを封入して地表へ運ぶ方法では掘削液の洗浄が困難になる。鉱物探査では特殊な機構によって孔底圧力を保持したままコアを地表へ搬送することも可能だが、多くの氷コア掘削現場は遠隔地にあるためコスト的に採用できない。コア処理施設を極低温に保つと熱衝撃は抑制できる。コアは地表にあるときが最も脆いので、孔内で1 mごとに分割しておく方法もある。コアをドリルバレルから押し出すときにネットを用いると、破砕した場合も形を保ちやすい。また、ブリトルなコアを掘削現場で静置して応力を緩和させることも良く行われる。掘削シーズン間の最大1年間にわたって静置されることもある。ブリトルゾーンのコア採取では乾式よりも掘削液を用いる方が試料の品質を向上させられる。
打撃式ドリル 打撃式ドリルは氷に断続的に打撃を加えることで破砕して掘り進む方式である。カッター（切削具）をドリルストリングの最下部に取り付け、何らかの方法で運動エネルギーを与える。機械駆動ではない場合には人力でドリルを上昇・落下させる手段が必要となる。三脚や支柱に滑車を設置し、ロープでドリルストリングを引き上げる構成が一般的である。この方法はケーブルツール掘削と呼ばれ、機械駆動式の打撃掘削にも利用できる。そのほか、ハンマーウェイトを昇降させて孔底に置かれたドリルストリングに打撃を与える方式もある。氷の破砕片は掘削孔の底に溜まるため、工具ですくって収集するなど、何らかの方法で除去する必要がある。孔を水で満たし、氷片を浮かせて除去する方法もあるが、打撃の勢いが弱まるため掘削効率が落ちる。
最初の科学的な氷掘削遠征では打撃式ドリルが用いられた。1840年夏のことで、調査者ルイ・アガシーは鉄棒を用いてアルプス山脈のを掘削した。時代が下るとケーブルツール式のリグが用いられるようになった。1960年代にはソビエトの遠征隊がコーカサス山脈および天山山脈でケーブルツールリグを使用している。米国のプロジェクトでも、1969年から1976年にかけてワシントン州のが、2002年にアラスカ州のブラックラピッド氷河がこの方法で掘削された。
打撃式掘削法にはこのほか2種類が存在する。1つは、もう1つはかつて鉱業で広く使われていた回転打撃式ドリルである。いずれも発破用の浅い掘削孔を開けるために用いられるが、科学的な氷の調査では採用されてこなかった。現在ではより効率的な掘削技術が発展したため科学研究において打撃式掘削はほとんど行われなくなっている。
手動式機械ドリル
スプーンボーラー 土壌サンプリング用のオーガーには、中空円筒の底部に一対の刃が取り付けられており、手で土壌に押し込み回転させることで柔らかい土壌を採取するものがある。これとよく似た構造のスプーンボーラー (spoon-borer) が氷の掘削に使用されたことがある。ただし硬い氷には効果が落ちる。1902年にエーリッヒ・フォン・ドリガルスキーが使用したタイプのスプーンボーラーは、円筒の底部に半月状の切削刃が2枚取り付けられており、氷の切削片が上の筒に溜まるような構造になっていた。
オーガー サムネイル|300x300ピクセル|両方のグリップが回転軸からずれているブレースハンドルを備えたアイスオーガー。 オーガーは氷上釣りの穴あけ用に古くから使用されてきた器具で、T字ハンドルやブレースなどを用いて手回しすることも、電動ハンドドリルに装着して駆動することもある。科学研究においてはセンサーの設置や氷の厚さの測定などに用いられる。オーガーは主軸に沿ってスクリュー状の羽根（フライト）を備えており、この羽根が氷切削片を孔底から上へと運ぶ。深い穴を掘るためオーガーの軸を延長することもできるが、そのぶん脚立などの足場を用いて高い位置から作業することが必要になる場合がある。
市販の冬釣り用アイスオーガーは動力源にガソリン・プロパンガス・バッテリーを用いるものがあり、直径約10センチメートルから25センチメートルの穴を開けることができる。深さ2メートル以上の穴を掘る際は三脚とウインチを使ってオーガーを吊ることがある。両手のグリップがどちらも主軸からずれており、両腕でトルクを加えられる設計の折りたたみ式ブレースハンドル（右図）は広く用いられている。
コア採取用オーガー 左|サムネイル|300x300ピクセル|バレルを持たない氷コアリング用オーガー。この種のデザインは剛性を確保することが難しい。 氷コアを採取するためのオーガーは一般的なタイプと似ているが、フライトが中空のコアバレルの外壁に巻き付くように配置されている点が異なる。コアを支持するシリンダーを持たず、螺旋状の切削刃とコアが収まる空間だけで構成されたオーガーも考案されたが（左図）、十分な剛性を確保するのは困難である。オーガーで採取されるコアのサイズは一般的に直径75–100 mm、長さ最大1 mである。コア採取用オーガーは当初手回し式として設計されたが、後には手持ち式の動力ドリルや小型エンジンと組み合わせるタイプも登場した。
三脚などを併用してドリルストリングに延長ロッドを追加すれば、コア採取用オーガーの使用可能深度は大きく伸びる。深さが6 mを超える場合、ドリルストリングの重量が増すため二人以上で作業する必要がある。地表にクランプを設置するとストリングの支持に有用である。三脚に設置したを利用すると扱える重量が増やせる。ストリングが長くなるほど、トリップの際に多くの延長ロッドを脱着する必要があるため、コアを取り出す作業に時間がかかる。人力のオーガーによるもっとも深い孔は1960年にエルズミア島のに掘られたもので55 mに達した。通常は、深さが30 mを超えるとストリングの重量とトリップ時間が大きくなりすぎるため他の掘削方式が採用されることが多い。
現代のコア採取用オーガーは過去数10年にわたってほとんど変化しておらず、米国で1932年に特許が取得されたオーガーと酷似したタイプが80年後にも使用されている。米陸軍(FEL) は1940年代後半にコア採取用オーガーを含む氷力学試験キットを開発した。米陸軍の別組織である雪氷・永久凍土研究所 (SIPRE) がそれを改良したいわゆるSIPREオーガーは現在でも広く使われている。両研究所の後継である寒地理工学研究所 (CRREL) が1960年代にこのオーガーに改良を加えたためCRRELオーガーと呼ばれることもある。米国立科学財団 (NSF) が設立した極地氷コア研究所 (PICO) が1970年代に開発したオーガーも広く使われ続けている。コペンハーゲン大学で1980年代に設計されたコア採取用オーガーはグリーンランドに設置された米軍の秘密研究施設で最初に使用され、その後も当地で頻繁に用いられた。NSFが設立した氷掘削機器設計・運営部門 (IDDO) は2009年に手持ち式オーガーの改良を開始し、における2012-2013年の調査シーズンで実地試験を行った。この新型オーガーは2017年時点でもIDDOによって米国の氷床掘削研究に提供され続けており、IDDOのハンドオーガーの中でももっとも需要が高いタイプである。
2007年に開発された「プレーリードッグ」オーガーは基本的なコア採取用オーガーに外筒を追加したデザインである。切削片はフライトと外筒の間に収集される。外筒はアンチトルク機構を備えた基部に接続され、孔内での回転が抑えられている。この設計により、オーガーを一時的に引き抜くときにフライトから切削片が孔内に落下することを防ぎ、掘削の効率を向上させることができる。また外筒には温暖氷でもオーガーが詰まりにくくなる効果もある。プレーリードッグのアンチトルク・ブレードは雪やフィルンが柔らかい場合には効果が低いため、外筒がPICOオーガーと同一の直径を持つことを利用して、最初の穴あけにはPICOオーガーを用い、密なフィルン層に達してからプレーリードッグに切り替えるのが一般的である。プレーリードッグは比較的重量があり、引き上げ作業は2名で行わなければならない場合がある。IDDOはプレーリードッグドリルも保有しており、米国の氷床掘削研究に提供している。
IDDOはまた、手動オーガーの昇降システム「サイドワインダー」も提供している。発電機でも太陽電池でも給電可能な電動ドリルを用いて駆動を行う機構である。電動ドリルはオーガーを回転するのにも、昇降のロープを巻き取り作業にも用いることができる。これによりハンドオーガーの実用的な最大深度は約40 mまで延長される。サイドワインダーは研究者の間で高い人気を誇っている。
ピストンドリル ピストンドリルは長いロッドの先端に円盤を取り付けた構造をしている。円盤には放射状にスリットが3-4本切ってあり、それぞれに切削刃が付いている。円盤を孔底にあてがい、ブレースハンドルでロッドを回転させると、切削された氷がスリットを通って円盤上に集められる。ドリルを掘削孔から引き抜くことで円盤上の切削片を除去する。1940年代にはスウェーデンや米国でピストンドリルのデザインに関する特許がいくつか出願されたが、現在までにほとんど使用されなくなった。この種のドリルは定期的に孔から引き上げる必要があるためオーガードリルと比べて効率が低かった。
ハンドコアドリル、ミニドリル 一部のコア回収用ハンドドリルは切削片を回収するオーガーフライト（スクリュー状の羽根）を持たない。これらのドリルは通常コアバレル下端に歯を備え、ブレースまたはT字ハンドル、あるいは小型エンジンによって回転させる。コアバレルさえ持たず、一カ所だけ切削スロットが切ってあるリングと垂直ロッドだけで構成されるタイプもある。長さ50 cmまでのコアを迅速に採取するための小型ハンドドリル（ミニドリル）も存在するが、切削片を除去しないとドリルの動作が妨げられて作業効率が悪化する課題がある。IDDOによる超小型の「チップマンク・ドリル」は2003年から2004年にかけてグリーンランド西部のプロジェクトで使用され、2013年には南極点でも使用された。
ドリルパイプを用いたロータリー掘削装置 鉱物用のロータリー掘削装置は、孔底部に置かれたドリルビットと、上部に設置された回転機構（トップドライブ、もしくはロータリーテーブルおよびケリードライブなど）の間を、連結ドリルパイプ（ドリルストリング）によって繋ぐ構造をとる。掘削孔を掘り進めるとともに、掘削を定期的に中断してドリルストリングの上端に新たなドリルパイプを継ぎ足す。氷掘削プロジェクトでは、鉱物用に設計された市販のロータリー掘削装置を、氷特有の要件に応じて改良した上で用いることが多い。
ドライ掘削 氷の掘削では、掘削液を用いず、切削片の除去機構も用いないことがある。その場合、雪やフィルンの層では切削片はそのまま掘削孔の壁面に押し固められる。コアドリルを用いるなら切削片はコア内でも圧密する。氷の層では、切削片はドリルパイプと孔壁の隙間に蓄積し、1メートルほど掘削した段階でドリルビットを詰まらせるようになる。こうなると必要なトルクが増加して掘削速度が低下し、ドリルが損傷することもある。ドライ掘削で得られるコアは一般に破砕が多く低質である。
1950年、はグリーンランドの西海岸に位置するキャンプVIおよび内陸部のサントラル基地（Station Centrale）においてロータリー掘削装置によるドライ掘削を行い、それぞれ126 mおよび151 mに到達した。同年夏にはバフィン島でもコアドリルを用いて浅い孔がいくつか掘られた。また南極では、が1950年4月から翌年にかけて複数の孔を掘削し、最終的に100 mの深度に到達している。氷のドライ掘削を最後に行った探検隊は、1957年7月から1958年1月にかけて3本の孔を掘削したであった。それ以降には他の掘削法の方が効率的だと判明したためドライ掘削は行われなくなった。
空気循環