در این مطلب از سری مطالب ماناماین به بررسی عملیات مغزه گیری (کرگیری) و اصول آن خواهیم پرداخت. در عملیات اکتشاف معدن پس از شناسایی نواحی دارای پتانسیل از نظر کانی سازی، جهت شناخت دقیق جنس لایه‌های زمین، تخمین میزان و عیار کانسارهای معدنی، میزان باطله برداری و سایر موارد، اقدام به حفاری اکتشافی (Exploration Drilling) میکنیم. به طور کلی روش های حفاری اکتشافی در معادن به دو دسته کلی پودری و مغزه گیری تقسیم میشوند. در روش‌های پودری معمولاً تکه‌های خرد شده سنگ همراه با خاک با فشار هوا به بالا منتقل می‌شود اما در روش مغزه گیری، مغزه ای استوانه ای شکل از اعماق مختلف زمین بریده، جدا شده و به سطح زمین منتقل می‌شود. از مهمترین مزایا و معایب این دو روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
مزایا
قیمت بسیار پایین
سرعت بالای حفاری و نمونه گیری
معایب
دقت بسیار پایین در نمونه های به دست آمده نسب به حفاری مغزه گیری
دقت بسیار بالا در نمونه های به دست آمده
هزینه بسیار بالای حفاری
سرعت بسیار پایین عملیات حفاری
نمودار روش های حفاری اکتشافی در معادن
به طور کلی انتخاب روش حفاری اکتشافی به پارامترهای مختلفی مانند میزان بودجه عملیات اکتشاف، نوع ماده معدنی، جنس لایه های زمین شناسی، اطلاعات اکتشافی مراحل پیش از حفاری و ..... بستگی دارد. گاهی از یک روش و در بسیاری از موارد از هر دو روش استفاده می‌شود. به طور مثال در اکتشاف فلزات گرانبهاء توصیه می‌شود که حتماً از حفاری مغزه گیری استفاده شود. در این مطلب به بررسی حفاری مغزه گیری (کرگیری) می‌پردازیم.
مطلب پیشنهادی: انواع مواد معدنی کدامند؟
پیش از آنکه نحوه حفاری مغزه گیری را توضیح دهیم باید با مهمترین پارمترهای این نوع حفاری آشنا شویم.
مطلب پیشنهادی: استخراج و فرآوری فلز مس چگونه است؟
سری PQ
قطر گمانه در این سری، 122میلی متر و قطر مغزه 85 میلی متر می باشد.
سری HQ
در این سری، قطر گمانه 96میلی متر بوده و قطر مغزه63.5 میلی متر می باشد.
سری NQ
در سری سوم استاندارد لانگ یر که NQ نام دارد، قطر گمانه حفاری وایرلاین 76 میلی متر و قطر مغزه 47 میلی متر است.
سری چهارم و پنجم
در سری چهارم و پنجم استاندارد مغزه گیری وایرلاین که قطر گمانه در آنها به ترتیب 60 و 48 میلی متر می‌باشد، قطر مغزه 36 و 27 میلی متر است.
5. شیب چالها: گمانههامعمولاًبهحالتقائمطراحیمیشوندزيراحفرگمانههای مايلمشکلاستوسببگيرکردنلولههایحفاریمیشود. دربعضیموارد،اجباراًبايدگمانهرا بهحالتمايلحفرکرد. مثلاًدرموردلايههایقائمياپرشيب،اينامراجتنابناپذيراست.
نمایی از حفاری مایل
مهمتريناجزایدستگاهحفاریبهشرح زيراست:
1. دکل: دکلساختمانبرجمانندیاستکهبهشکلهرمناقصباقاعدهمربعيامثلثاست وازاتصالقطعاتلولهيانبشیمخصوصساختهمیشود. ارتفاعدکلتابعحداکثرعمقدستگاه حفاریاست.
2. موتور: موتور انرژی لازم را برای دوران دستگاه حفاری، حرکت تلمبه گل و ساير حرکات تأمين می‌کند. در دستگاههای حفاری سيار و بعضی از دستگاههای ثابت، موتور از نوع ديزل است امّا در دستگاههای حفاری عميق، انرژی لازم به وسيله الکترو موتور تأمين می‌شود و بنابراين دستگاه دارای مولد برقی است که تغذيه الکتروموتورها را به عهده دارد.
3. جرثقيل: جرثقيل برای بالا و پايين کردن لوله‌ها در داخل گمانه به کار می‌رود و به صورت يک استوانه فلزی لبه دار است که به دور آن کابل فلزی پيچيده شده است.
4. رشته ابزار حفر: هدف اصلی از دستگاه حفاری، چرخش سرمته و حفر نمونه‌هايی از سنگ است. چرخش موتور جعبه دنده، سرانجام به چرخش لوله کارگر منتهی می‌شود. حرکت لوله کارگر سبب چرخش لوله‌ها و در نتيجه چرخش سرمته، که در انتهای لوله‌ها قرار دارد، می‌شود. در بالای لوله کارگر، ته مته يا دهانه تزريق گل قرار دارد که از طريق آن گل حفاری به داخل ستون لوله ها تزريق می‌شود. مجموعه ته مته، لوله کارگر، لوله‌ها، مغزه گير و سرمته را رشته ابزار حفر می‌گويند. از جمله مهم‌ترين اجزای رشته ابزار حفر، مغزه گير و سرمته است که در ادامه تشريح شده‌اند.
1-4: مغزهگير:مغزهگير،استوانهفلزیتوخالیاستکهنمونهدرداخلآنقرارمی‌گيرد. مغزهگيربهانتهایستونلوله‌هاوصلمی‌شودوبهانتهایآننيزسرمتهوصلاست. مغزهگيرممکناستيکيادوجداریباشد. انواعيکجداریبراینمونهگيریازسنگهای
سختنظيرماسهسنگ،آهکوشيلبهکارمی‌رود،درصورتیکهانواعدوجداریرابراینمونه‌گيری موادنرم،مثلزغالسنگ،بهکارمیبرند. مغزهگيريکجداری،استوانهساد‌ه‌ایاستکهازدوطرفرزوهشدهوطولآنبين1.5 تا 2 مترمتغیراست.
برایاينکهمغزهازمحلسنگاصلیکندهشودونيزبههنگامبالاکشيدنرشتهابزارحفر، مغزهازداخلمغزهگيربهپاييننيفتدتمهيداتمختلفیرابهکارمیبرند. درقديم،پسازخاتمهحفاری وقبلازبالاکشيدنلولهها،مقداریخردهچدنازطريقدهانهتزريقواردگلمیکردند. اينخرده چدنها،همراهباگل،سرتاسرستونلولههاراطیمیکردودرآخرينمرحله،درفضایباريکبين جدارخارجیمغزهوجدارداخلیمغزهگير،گيرمیکردوبدينترتيب،اصطکاکناشیازوجوداين خردهچدنها،برایکندهشدنمغزهازسنگوجلوگيریازسقوطمغزهکافیبود.
مغزهگيرهایجديد،درقسمتپايينفنریدارندکهفقطازيکجهتاجازهورودمغزهرا میدهدوخروجآن،قبلازبازکردناينفنرممکننيستوبههنگامبالاکشيدنمغزهگير،مغزهرا بهطورمحکممی‌گيردوضمنکندهشدنمغزهازسنگ،مغزهنيزازداخلمغزهگيربهپاييننمیافتد.
تصویری از سرمته، مغزه گیر و مغزه
4-2 : سرمته:سرمتهآخرينقسمترشتهابزارحفراستودرواقعهدفازوجودتمام تأسيساتولوازمحفاری،چرخيدنآنوحفرسنگهاست.
سرمته‌هایمغزهگيریبهشکلاستوانه‌هایکوچکیاستکهبهانتهایمغزهگيرپيچمی‌شود. اينسرمته‌ها،دندانههايیدارندکه جنسدندانههایآنازآلياژهایسختنظير کاربيدتنگستناست. برایحفرگمانهدرسنگ‌هایسخت،از سرمته‌هایويژهایموسومبهسرمته‌هایالماسیاستفاده می‌شود. اينسرمته‌هانيزبهشکلاستوانه‌هايیهستند کهدرنوکآنهاقطعاتیازالماسصنعتیکارگذاشته شدهاستوبنابرايننفوذآنهادرسنگ‌هایسختنيز بهآسانیانجاممیشود.
مطلب پیشنهادی: حداقل عیار اقتصادی مواد معدنی
نمایی از بخش های مختلف دستگاه کرگیری
گلحفاری
دراثرچرخشسرمته،سنگ‌هاخردمی‌شوندوبهصورتتکه‌هایريزدرمی‌آيندکهاينقطعات خردشدهرابايدازگمانهخارجکردزيرادرغيراينصورت،چرخشسرمته،عمدتاًسببخردشدن اينذراتخواهدشد. ازسویديگر،اصطکاکسرمتهباسنگ‌هاسببداغشدنآنمی‌شودواگربه وسيلهایخنکنشود،می‌سوزد. برایانجامايندوهدف،يعنیبيرونآوردنموادخردشدهازگمانه وخنکشدنسرمته،ازمحلولحفاریاستفادهمی‌کنندوبهاصطلاحگمانهراشستشو می‌دهندو بدينمنظورازهوا،آبوياگلاستفادهمی‌کنند. آنچهدرحفرگمانهمتداولاستگلحفاریاست.
وظايفگلحفاری: وظايفاصلیگلحفاریبهشرحزيراست:
بيرونآوردنذراتکندهشدهازداخلگمانه.
خنککردنسرمته.
معلقنگهداشتنذراتحفرشدهوجلوگيریازسقوطآن‌هابههنگامتوقفجريانگل.
اندودکردنجدارداخلیگمانهوجلوگيریازريزشطبقاتسست.
جلوگيریاززنگزدنابزارحفاریباتشکيلدادنقشرنازکیازگلبررویآنها.
مطلب پربازدید: بهترین راه سرمایه گذاری در معادن
مراحل مغزه گیری شامل موارد زیر است:
برايانجامعملياتحفاريابتدانقشهشبكه حفاريمحلموردنظرتهیهمی‌گردد، نقاط این نقشه توسط تیم اکتشاف به کمک جی پی اس دارای دقت بالا یا دوربین نقشه برداری پیاده شده و به صورت مناسب علامت گذاری شود.
نقشهشبكهحفاريگمانهاكتشافي
در مرحله بعد در صورتیکه جاده دسترسی به نقاط مشخص شده وجود نداشته باشد باید اقدام به احداث جاده با ماشین‌آلاتی مانند گریدر یا بلدوزر نماییم و در صورت نیاز محل استقرار مسطح و ایمن شود. دستگاه در محل مورد نظر مستقر شده و جهت جلوگیری از لرزش دستگاه و انحراف چال به صورت محکم مهار گردد.
مطالعه کنید: کنسانتره آهن چیست و چگونه تولید می‌شود؟
پسازنصبدکلوسايرلوازموآماده شدنبرایشروعحفاری،ابتدابهوسيلهمته پودری،چال کم عمقیقبل ازگمانهاصلیحفروآنگاهدرمحلاصلیگمانه، حفاریراآغازمی‌کنند. معمولاًطبقاتسطح زميننرموهواخوردهاستوبنابرايننمی‌توان ازاينقسمت‌هامغزهتهيهکردوبهعلّتريزشی بودن،ديوارهگمانهپايدارینداردوبههمين خاطر،قسمتهایبالایگمانهراباسرمتههای بزرگتروبنابراينباقطربيشترحفاریمی‌کنند.
پسازقسمتسستوريزشی،مغزه‌گيری آغاز می‌شود. برایاينکار،سرمتهمناسببه انتهایمغزه گيروصلومغزه گيرنيزبهانتهایلوله
کارگرمتصلمی‌شود. پسازاينکهبهاندازه طوللولهکارگر (ياطولمغزهگير) حفاریشد، لوله کارگر را از انتهای لوله‌ها باز کرده و لوله‌ای به آن پيچ می‌کنند سپس لوله کارگر به انتهای اين لوله پيچ می‌شود و حفاری ادامه می‌يابد تا به اندازه طول مغزه گير حفاری شود. پس از پرشدن مغزه گير، لوله ها را بالا می‌کشند و پس از تخليه مغزه‌ها از داخل مغز ه‌گير، مجدداً حفاری را ادامه می‌دهند. در سيستم حفاری موسوم به سيم بکسلی (وایرلاین)، پس از پرشدن مغزه گير، آن را به وسيله کابلی که در داخل لوله ها قرار دارد، از طريق فضای داخل لوله ها بالا می کشند و پس از تخليه مغزه ها، مجدداً آنرا به همين ترتيب به کف گمانه می فرستند و حفاری را ادامه می دهند.
مطلب پیشنهادی: نحوه محاسبه حقوق دولتی معادن
نمایی از مغزه های تخلیه شده در جعبه نمونههدف اصلی از حفر گمانه به دست آوردن مغزه است و به کمک اين مغزه ها می توان ساختار داخلی زمين را در منطقه مورد اکتشاف تعيين کرد.
قبلاً گفتيم که پس از پر شدن مغزه گير، آن را بالا می کشند و مغزه های داخل آن را به دقت تخليه می کنند. برای آنکه بعداً بتوان اين مغزه را برداشت و مشخصات آنها را ثبت کرد، مغزه ها را به ترتيب عمق در جعبه های چوبی مخصوص قرار می دهند. برای اينکه مشخص شود هر مغزه مربوط به چه عمقی است، عمق ابتدا و انتهای هر قطعه مغزه و طول آن را مشخص و بر روی قطعه مقوای کوچکی يادداشت می کنند و آن را در داخل جعبه و در کنار مغزه قرار می دهند. در مواردی که بخواهند مغزه را برای مدت طولانی نگهداری کنند و مشخصات آن در اين مدت محفوظ بماند، آن را در پارافين مذاب فرو می کنند و دور آنرا با کاغذ ضد آب می پيچند. پس از جمع آوری مغزه ها کلیه اطلاعات فنی مغزه ها مانند خصوصيات ظاهری آنها از قبيل نوع سنگ، اندازه دانه ها، رنگ، شکستگی ها، کانی ها و احياناً فسيل های موجود در آنها را در دفترچه ويژه ای ثبت می کنند و مغزه ها به آزمایشگاههای مربوطه جهت آنالیز و بایگانی ارسال می‌گردند.
امیدواریم که این مطلب برای شمامفید بوده باشد.