Zrozumienie geologii miejsc pracy ma kluczowe znaczenie w wierceniu poszukiwawczym. Poniżej przegląd tego, w jaki sposób panujące warunki skalne wpływają na pracę.
Warunki geologiczne w górnictwie odkrywkowym mają bezpośredni wpływ na sprawność i efektywność prac poszukiwawczych. Od najbardziej sprzyjających do najgorszych warunków, formacje skalne w wyrobisku determinują strategie wiercenia poszukiwawczego, wymagania sprzętowe i jakość próbek, których można racjonalnie oczekiwać.
Wydajność w wierceniu rdzeniowym zależy od wielu różnych parametrów, ale warunki w skałach są zwykle największym czynnikiem wpływającym na prędkość wiercenia, a tym samym na poziom produktywności i koszt. Minerały i geologia 118 znanych pierwiastków, z których niektóre nie występują naturalnie, tlen jest zdecydowanie najpowszechniejszy, stanowiąc wagowo około 50% skorupy ziemskiej'. Krzem stanowi około 25%, a inne powszechne pierwiastki, takie jak glin, żelazo, wapń, sód, potas, magnez i tytan, stanowią 99% skorupy ziemskiej'. Krzem, glin i tlen występują w najpopularniejszych minerałach, takich jak kwarc, skaleń i mika. Stanowią one część dużej grupy krzemianów, które są związkami kwasu krzemowego i innych pierwiastków. Amfibole i pirokseny zawierają glin, potas i żelazo.
Niektóre z najczęściej występujących na planecie' skał, granit i gnejs, składają się z krzemianów. Tlen występuje również powszechnie w połączeniu z pierwiastkami metalicznymi, które często są ważnymi źródłami dla celów górniczych. Związki te mogą stanowić część rud tlenkowych, takich jak magnetyt i hematyt rudy żelaza.
Siarka łatwo łączy się również z pierwiastkami metalicznymi, tworząc rudy siarczkowe, w tym galenę, sfaleryt, molibdenit i arsenopiryt. Chalkopiryt (CuFeS2) jest również bardzo ważnym i powszechnie występującym minerałem rudotwórczym zawierającym miedź. Inne duże grupy minerałów ważne w górnictwie obejmują halogenki, takie jak fluoryt i halit; węglany takie jak kalcyt, dolomit i malachit; siarczany, takie jak baryt; wolframiany, takie jak ascheelit; oraz fosforany, takie jak apatyt. Rzadko niektóre elementy mogą występować naturalnie, bez kombinacji. Najważniejsze z nich to metale złoto, srebro i miedź oraz węgiel w postaci diamentów i grafitu. Właściwości i właściwości Prawdą jest, że mineralizacja rzadko jest czysta. Zamiast tego jest zwykle mieszany, składający się zarówno z jednorodnych, jak i niejednorodnych struktur. Skaleń stanowi prawie 50% składu mineralnego Ziemi' następnie minerały piroksenowe i amfibolowe, a następnie kwarc i mika, co stanowi około 90% składu mineralnego Ziemi' Skorupa.
Ponadto minerały mają różnorodne właściwości i właściwości i to one decydują o najlepszym sposobie ich pozyskiwania.
Typowe cechy to:
• Twardość
• Gęstość
• Kolor
• Pasemko
• Połysk
• Pęknięcie
• Dekolt
• Krystaliczny
forma Wielkość cząstek i stopień, w jakim minerał jest uwodniony (zmieszany z wodą) wskazuje, jak skała będzie się zachowywać podczas wykopywania (patrz metody geologiczne, str. 25).
Twardość jest powszechnie oceniana zgodnie z 10-punktową skalą Mohsa. Gęstość minerałów o jasnym kolorze wynosi zwykle poniżej 3. Wyjątek stanowią baryt lub ciężki dźwigar (siarczan baru – BaSO4 – gęstość 4,5 g/cm3), schelit (wolframian wapnia – CaWO4 – gęstość 6,0 g/cm3) oraz cerusyt (węglan ołowiu – PbCO4 – gęstość 6,5 g/cm3).
Ciemne minerały z pewną ilością żelaza i krzemianu mają gęstość od 3 do 4. Minerały rud metali mają gęstość powyżej 4, a złoto ma bardzo wysoką gęstość 19,3.
Minerały zawierające wolfram, osm i iryd są zwykle jeszcze gęstsze. Chociaż gęstość minerałów tworzących rudy może być wysoka, całkowita gęstość rudy zależy całkowicie od skały macierzystej, w której te minerały występują.
Smuga to kolor proszku mineralnego, który powstaje w wyniku zarysowania lub pocierania minerału o nieszkliwioną białą porcelanę, która może różnić się od koloru masy mineralnej.
Pękanie jest charakterystyczną cechą powierzchni powstałą w wyniku złamania kawałka minerału i jest zwykle nierówne w jednym lub drugim kierunku. Rozszczepienie oznacza właściwości kryształu
co pozwala na rozłupywanie na płaskich powierzchniach. Zarówno pękanie, jak i rozszczepianie mogą mieć znaczenie dla struktury skał zawierających znaczne ilości danych minerałów. Skała zwykle składa się z mieszaniny materiałów. Skała może nie tylko łączyć właściwości tych minerałów, ale także wykazywać właściwości wynikające ze sposobu, w jaki skały zostały uformowane lub później zmienione przez ciepło, ciśnienie i inne siły w skorupie ziemskiej'. Stosunkowo rzadko można znaleźć jednorodny górotwór, a nieciągłości, takie jak uskoki wypełnione kruszonym materiałem, duże niezgodności spoin i podsypek są trudne do przewidzenia.
Te nieciągłości są również ważne, nie tylko ze względu na integralność strukturalną kopalni i uzyskanie dostępu do złóż mineralnych, ale także jako ścieżki dla płynów powodujących koncentrację minerałów w Ziemi. Aby wydobycie było opłacalne ekonomicznie, minerały muszą być obecne w wystarczającym stężeniu, aby były warte wydobywania, oraz w strukturach skalnych, które można bezpiecznie i ekonomicznie wydobywać. Musi być również możliwe wzbogacenie minerałów w sposób ekonomiczny. W przypadku rozwoju kopalni i wiercenia produkcyjnego skała musi być prawidłowo oszacowana, ponieważ wyniki wpłyną na przewidywane wskaźniki penetracji wiertła, jakość otworów i koszty stali wiertniczej. Aby określić ogólną charakterystykę skały, konieczne jest rozróżnienie między właściwościami mikroskopowymi i makroskopowymi.
Ponieważ skała składa się z ziaren różnych minerałów, jej mikroskopijne właściwości obejmują:
• Skład mineralny
• Wielkość ziarna
• Forma i rozmieszczenie ziarna
• Jeśli ziarna są luźne lub sklejone ze sobą Łącznie, czynniki te obejmują właściwości skały, takie jak twardość, ścieralność, wytrzymałość na ściskanie i gęstość. Z kolei te właściwości skały determinują szybkość penetracji, jaką można osiągnąć podczas wiercenia otworów poszukiwawczych oraz stopień zużycia sprzętu wiertniczego. W pewnych okolicznościach pewne cechy minerałów będą miały bezpośredni wpływ na metodę wydobycia. Na przykład wiele soli jest szczególnie elastycznych i może amortyzować wstrząsy wywołane piaskowaniem. Dobre i złe warunki Zdecydowanie najlepszą formacją do wiercenia jest twarda, lita skała. Szybkość penetracji jest wyższa, zużycie materiałów eksploatacyjnych niskie, a odchylenie otworu mniejsze. I odwrotnie, jeśli formacja jest bardziej miękka i ma pęknięcia i warstwy, odchylenie otworów wzrasta, materiały eksploatacyjne zużywają się szybciej, współczynniki penetracji są niższe, a ryzyko utknięcia lub utraty części rdzenia jest wyższe. Może być również trudniej utrzymać otwór otwarty i zapobiec jego zapadnięciu się. Płukanie otworu jest również niezwykle ważne i może zadecydować o sukcesie lub porażce podczas wiercenia. Jednym z powszechnych problemów jest utrata wody. Dzieje się tak, gdy wiercenie odbywa się w złych formacjach skalnych z wieloma pęknięciami, przez które może odpłynąć duża część wody. Im większe pęknięcia, tym więcej wody zostanie utracone. W bardziej rozdrobnionych skałach woda często może zostać całkowicie utracona, co ma niezwykle niekorzystny wpływ na proces wiercenia, uszkadzając sprzęt i zakleszczając żerdzie wiertnicze w otworze. Technika spłukiwania wodą różni się znacznie w zależności od formacji skalnej. W twardych warunkach skalnych możliwość wykorzystania samej wody jest większa, natomiast w miękkich formacjach skalnych często zachodzi potrzeba użycia polimerów lub błota. Płukanie odbywa się z kilku powodów. Trochę chłodzi,
czyści czoło przed wiertłem i przenosi wióry na powierzchnię, zmniejsza tarcie między żerdzią a otworem oraz redukuje wibracje w przewodzie wiertniczym.
Płukanie otworu w niestabilnych formacjach jest znacznie bardziej skomplikowane niż w twardych formacjach, ponieważ konieczne jest śledzenie gęstości i lepkości płynu używanego do przepłukiwania otworu. Wymagane jest również, aby wiertacz rozumiał zależność między tymi parametrami a stabilnością w otworze, zdolnością płynu do transportu piasku i wiórów na powierzchnię, zdolnością do kontrolowania utraty wody oraz zdolnością do tworzenia placka filtracyjnego w dziurze. Płukanie w tych niesprzyjających warunkach jest również wykorzystywane z innych powodów, takich jak stabilizacja otworu, uszczelnianie pęknięć i zwiększanie zdolności wyprowadzania zrzezów na powierzchnię.
Wyzwanie dla wiertaczy Obecnie wiertnicy poszukiwawczy stają przed szeregiem różnych wyzwań, między innymi dlatego, że geolodzy domagają się coraz większych próbek rdzeniowych. Im większa próba, tym więcej informacji można uzyskać. Zakłada to oczywiście, że istnieją wiertnice, które mogą obsłużyć te duże rdzenie na określonych głębokościach.
Wymagane głębokości pogłębiają się również ze względu na fakt, że płytsze złoża są już eksploatowane. Co więcej, niekorzystne formacje skalne utrudniają pracę wiertaczowi, ponieważ trudniej jest wówczas wydobyć próbki rdzenia dobrej jakości i nienaruszone przy akceptowalnych kosztach. Dzisiejsze wiertnice poszukiwawcze przechodzą długą drogę, aby sprostać tym wymaganiom i jednocześnie zwiększyć wydajność, umożliwiając w ten sposób wiertnicy poszukiwawczemu zwiększenie zysków. Jedną z głównych korzyści jest to, że platformy te dostarczają bardziej szczegółowych informacji na temat różnych parametrów, co umożliwia wiertowi dokładniejsze monitorowanie zdarzeń podczas wiercenia i podejmowanie wszelkich niezbędnych działań, zanim coś pójdzie nie tak. Ponadto innowacja w zakresie techniki In-The-Hole (ITH) również ułatwia życie, pomagając wiertaczowi w zapewnieniu prawidłowego połączenia nawiertu podczas pobierania rdzenia. Zmniejsza to potrzebę konserwacji sprzętu ITH i ulepszania wierteł diamentowych. Jeśli można poprawić wydajność wierteł diamentowych, ten sam wiertło będzie trwać dłużej. Oznacza to, że odstępy między wymianami bitów stają się dłuższe, a produktywność wzrasta. Zmiana wędzidła jest czasochłonna. Im głębszy otwór, tym więcej czasu spędza się na wbijaniu i wyjmowaniu prętów. Wizja automatyzacji Nie ulega wątpliwości, że większość firm opracowujących sprzęt do wiercenia rdzeniowego jest mocno skoncentrowana na zwiększeniu poziomu automatyzacji w poszukiwaniach. Początkowo może to być ograniczone, na przykład w celu umożliwienia urządzeniu automatycznego wiercenia jednego pręta podczas zmiany zmiany. Ale jasne jest, że celem jest większa automatyzacja, aby ostatecznie umożliwić automatyczne wykonanie całej podróży w obie strony.
Jednak możliwość w pełni autonomicznego prowadzenia wiertnicy rdzeniowej to bardzo długoterminowa wizja. Wiertnice rdzeniowe są znacznie bardziej złożone niż te przeznaczone do wiercenia i strzału. Prawdopodobnie rozwój sprzętu do wiercenia rdzeniowego jest bardziej skoncentrowany na pozyskiwaniu szczegółowych danych z platformy, które mogą umożliwić wiertowi dokładne przeanalizowanie tego, co dzieje się podczas procesu wiercenia. Oprócz tego deweloperzy koncentrują się również na zwiększeniu ilości danych, które można wydobyć z każdej platformy, aby można było badać różnice między różnymi wiertnicami i formacjami skalnymi. Inne opracowywane innowacje obejmują przesyłanie danych do odległych lokalizacji w celu poinformowania wiertaczy o tym, kiedy nadszedł czas na konserwację, a kiedy zdarzenie może potencjalnie doprowadzić do awarii.
Źródło: Epiroc Chiny
W przypadku pytań, jak poprawić wydajność wiercenia, jak dobrać odpowiednie impregnowane wiertła diamentowe, nasadki do rozwiercania i związane z nimi żerdzie wiertnicze, prosimy o bezpłatny kontakt z naszym doradcą technicznym.WhatsApp: +86-188 5151 3960
GEO EQUIP TECH WUXI
https://www.cgegtech.com/
