0 تا 100 حفاری معدن

انواع روش‌های حفاری معادن بر اساس نوع عملیات (اکتشاف یا استخراج)، شیوه استخراج (روباز یا زیرزمینی)، شیب لایه های زمین ، میزان باطله برداری، توپوگرافی و سایر پارمترهای فنی تعیین می‌شوند. ما در این مطلب به بررسی انواع روش‌های حفاری معادن و معرفی تجهیزات مورد نیاز و کاربردی در هریک از این روش‌ها خواهیم پرداخت. پس از شما همراهان همیشگی ماناماین می‌خواهیم که تا پایان مطلب با ما همراه باشید.

حفاری معدن 

حفاری در معادن یکی از مهم‌ترین فعالیت‌هایی است که در محدوده های معدنی و معادن انجام می‌شود و به طور قطع حساس ترین عملیات معدنی چه در بخش اکتشاف چه در بخش استخراج عملیات حفاری خواهد بود. این فعالیت شامل حفاری حین اکتشاف مواد معدنی یا حفاری حین استخراج در معادن روباز یا زیرزمینی است. حفاری اکتشافی معمولاً تا عمق زیاد  بالای 100 متر و حفاری استخراجی تا عمق کم معمولاً بین 6 تا 20 متر انجام می‌شود.

حفاری معدن یک فرایند بسیار پیچیده است که به وسیله ابزارهای حفاری و با رعایت دقیق اصول مهندسی انجام می‌شود. این فرایند شامل تعیین دقیق محل حفاری، تسطیح محوطه حفاری، استقرار دستگاه حفاری و تجهیزات مورد نیاز، حفر چال استخراجی یا مغزه گیری اکتشافی، جمع آوری نمونه ها (در عملیات اکتشاف) و خرج گذاری چال‌ها  و آتشباری (در عملیات استخراج) به دلیل اهمیت اقتصادی و تجاری حفاری معدن، محققان و مهندسان سعی در بهینه‌سازی فرایند حفاری و افزایش بهره‌وری در عملیات حفاری را دارند. بهبود روش‌های حفاری، افزایش کیفیت و عیار مواد معدنی استخراج شده، افزایش سرعت و بهره‌وری در حفاری و کاهش هزینه‌ها از جمله موضوعاتی هستند که در این صنعت باید مد نظر قرار گرفته‌ شود.

مطلب پیشنهادی: عیار اقتصادی عناصر و مواد معدنی

آموزش حفاری معدن

انواع حفریات معدنی 
پیش از آنکه در خصوص انواع روش ها و دستگاههای حفاری توضیح دهیم لازم است که خوانندگان با انواع حفریات معدنی و کاربرد هریک در معادن آشنا شوند. به طور کلی حفریات و روش‌های حفاری معدنی به دو دسته کلی حفریات حین عملیات اکتشاف و حفاری استخراجی تقسیم می‌شوند. هدف از حفاری در عملیات اکتشاف اخذ نمونه‌های پودری یا سنگی با کیفیت بالا  با کمترین میزان آلودگی از مواد معدنی که در عمق واقع شده‌اند است، اما در حفاری استخراجی هدف از حفاری ایجاد شرایط لازم جهت انفجار در جبهه کار و آزاد سازی مواد معدنی در کمترین زمان ممکن با بالاترین راندمان است. 

حفریات حین اکتشاف

•    ترانشه: در حالت کلی ماده معدنی در سطح زمين رخنمون مشخصی ندارد و اغلب با قشری از خاک و واريزه پوشيده شده است. برای اينکه وضعيت ماده معدنی در سطح زمين مشخص شود، در جهت عمود بر گسترش ماده معدنی گودالی حفر می کنند که به نام ترانشه معروف است. 
•    اوکلون: پس از حفر ترانشه جهت کسب اطلاعات دقیق تر از عمق و کیفیت ماده معدنی حفاری های در خود ماده معدنی انجام می¬شود که به آن اوکلون می¬گوییم. در ذخایر زغالسنگ به دلیل نرم بودن ماده معدنی معمولاً در هر ترانشه چند اوکلون حفر می¬شود.
•    چاهک: در مواردی که کانسار در سطح زمين رخنمون نداشته باشد و ضخامت مواد پوشاننده آن چندان زياد نباشد، برای اکتشاف آن می توان از شبکه چاهک های اکتشافی کمک گرفت. در واقع تفاوت عمده چاهک ها و گمانه عمق آنها است که در مورد گمانه بيشتر است. از چاهک بیشتر در اکتشاف ذخایر پلاسری استفاده می¬شود.
•    چاله:  چاله های اکتشافی گودال های کوچکی هستند که آنها را در امتداد گسترش مورد انتظار ماده معدنی حفر می کنند. طول آنها برابر ضخامت ماده معدنی و عمق آنها معمولاً حدود يک متر است. اين چاله ها را معمولاً به وسيله بيل و کلنگ حفر می کنند.
•    گمانه: گمانه حفره عميقی است که در سنگ ها احداث می شود و به کمک آن نمونه های استوانه ای شکلی از ماده معدنی و سنگ های اطراف آن موسوم به مغزه در اعماق مختلف به دست می آيد. هدف اصلی از حفر گمانه، کسب اطلاعات از ماده معدنی در اعماق مختلف است و بنابراين اصولاً حفاری همراه با نمونه برداری است.

نمایی از حفر ترانشه

حفریات حین استخراج

•    چال استخراجی: چال هایی به عمق 5 تا 20 متر و قطر 76 تا 127 میلی متر که به صورت قائم، افقی یا مایل جهت آتشباری و آزاد سازی ماده معدنی یا باطله در معادن رو باز و زیرزمینی انجام می‌شود. 
•    چاه معدنی: مسیری استوانه ای شکل یا منشوری که به صورت قائم یا کمی مایل حفر شده و انتقال مواد معدنی به سطح را امکان پذیر می¬کند.
•    تونل مادر: تونل اصلی معادن زیرزمینی که دسترسی به ماده معدنی از آنجا میسر خواهد شد. مقطع این تونل نسبت به سایر تونل ها بیشتر بوده و به دلیل اهمیت آن مدت زمان بهره برداری از آن بیشتر خواهد بود.
•    تونل امتدادی یا موازی : این تونل در امتداد لایه یا رگه ماده معدنی حفر می¬شود و شکل آن متناسب با شکل لایه ماده معدنی است.
•    تونل دنباله رو: مانند تونل های امتدادی با این تفاوت که تونل درون ماده معدنی حفر می¬شود.
•    بالارو یا دویل: دویل معمولاً از تونل های پایینی به سمت بالا و درون ماده معدنی حفر می¬شود. از دویل بیشتر برای تهویه، حمل و نقل افراد و تجهیزات و احداث کارگاه های استخراج استفاده می¬شود.
•    پایین رو یا دساندری: مانند دویل ولی جهت حفاری از بالا به سمت پایین است.
•    میان بر یا رکوب: میان بر معمولاً به صورت عمود بر لایه ماده معدنی حفر می‌شود. 

مطالعه کنید: شرایط ثبت معدن

انواع حفریات معدنی در استخراج معادن زیرزمینی

انواع روش های حفاری اکتشافی

حفاری پودری: در این روش معمولاً چال هایی تا عمق نهایتاً 100 متر حفر شده نمونه‌های به دست آمده به صورت پودری خواهد بود. به دلیل اختلاط نمونه‌های لایه‌های مختلف دقت کمی داشته اما به دلیل سرعت بالای حفاری هزینه کمتری خواهد داشت. این روش حفاری در مواد معدنی یا تغییرات زیاد عیار یا مواد معدنی با عیار میانگین پایین مانند مس و طلا کاربرد چندانی ندارد. 
حفاری RC: حفاری به روش گردش معکوس یا RC در واقع نوعی حفاری پودری است با این تفاوت که نمونه های بخش های مختلف چال باهم مخلوط نمی‌شوند و دقت قابل قبولی دارد. این روش نهایتاً تا عمق 500 متر کارایی دارد.  این روش نسبت به حفاری پودری دقیق تر اما گران تر است.
حفاری مغزه گیری (کرگیری): دقیق ترین نوعی حفاری اکتشافی، حفاری مغزه گیری است در این روش استوانه های تقریباً یک دست از لایه های مختلف زمین بریده شده و به سطح منتقل می‌شوند که اصطلاحاً به آنها مغزه گفته می¬شود. به کمک این مغزه‌ها تمامی ویژگی‌های فیزیکی (وزن مخصوص، سختی و مقاومت) و شیمایی (ترکیب شیمیایی و عیار ماده معدنی) لایه های مختلف را می‌توان به صورت دقیق بررسی کرد. این روش بسیار هزینه بر خواهد بود و سرعت و راندمان بسیار پایینی دارد. اما از مزایای آن می‌توان به حفاری تا عمق زیاد (تا 1000 متر یا بیشتر) و کیفیت بالای نمونه‌های به دست آمده اشاره کرد.
حفاری مغزه گیری خود به دو روش وایرلاین و متریک تقسیم می‌شود. در حفاری مغزه گیری به روش متریک با هر بار خروج نمونه کلیه رادها و تجهیزات باید از چال خارج شده و باز شوند اما در روش وایرلاین کلیه تجهیزات در چال باقیمانده و نمونه به تنهایی به بیرون هدایت می‌‍شود.

انواع روش های حفاری اکتشافی بر اساس مکانیسم دستگاه حفاری

انواع روش های حفاری اکتشافی بر اساس نحوه نمونه گیری

انواع روش های حفاری استخراجی

از آنجایی که هدف از حفاری استخراجی حفر چال برای انفجار در کوتاه ترین زمان ممکن است و تا عمق کم (معمولاً 12 متر متناسب با ارتفاع پله ها) حفر می¬شود از روش حفاری ضربه ای و دورانی همزمان استفاده می¬شود. مکانیسم حفاری استخراجی تقریباً ثابت است اما از تجهیزات و دستگاههای متنوع حفاری با توجه به نیاز خود می¬توانیم استفاده کنیم. در ادامه به انواع دستگاههای حفاری استخراجی معادن اشاره شده است.

انواع دستگاه حفاری معدن

•    راسل: از آنجایی که تجهیزات راسل قابل حمل است و جهت استقرار نیاز به تسطیح ندارد، بهترین گزینه برای نواحی صعب العبور است. اين دستگاه قادر به انجام عمليات چالزني کم عمق است و براي حجم كار كم استفاده می شود. دستگاه پس از انتقال برروي هر نقطه حفاري به وسیله پیچ های پايه روي زمين محكم شده و پس از اتصال شلنگ های كمپرسور و ساير متعلقات مانند لوله حفاري و سرمته شروع به حفاري می نماید.
•    دریل واگن: نسبت به راسل داراي قدرت بسيار بيشتري است و جهت جابجايي بر روي چرخ لاست كيي و يا چرخ زنجيري قرار می گیرد. دستگاه پس از مستقر شدن برروي نقطه حفاري ب هوسیله ج کها قادر به انجام عمليات حفاري است. دكل حفاري اين دستگاه متحرك بوده و مي توان به وسيله آن زاويه و آزيموت چال را تنظيم نمود.
•    DTH: اين دستگاه داراي قدرت بيشتري نسبت به دریل واگن است و نيروي حفر دستگاه و تجهیزات آن، در پایین ترین قسمت و در درون چاه حفاري قرار داد.
•    جامبو دريل: این دستگاه مخصوص معادن زیرز
مینی بوده و از آن جهت حفاری در تونل‌ها استفاده می‌شود جامبو دریل داراي قابليت حفر چند چال به طور هم زمان می‌باشد.

نمایی از جامبو دریل در حال حفاری در معدن زیرزمینی

کلام پایانی
ما در مطالب این صفحه به بررسی انواع روش‌های حفاری معادن و معرفی تجهیزات مورد نیاز و کاربردی در هریک از این روش‌ها پرداختیم. امیدواریم که این مطالب برای شما کارآمد بوده و اطلاعات کافی را دریافت کرده باشید.