حفاری پایه معدنی چیست، چگونه انجام می‌شود و چه کاربردی دارد؟

حفاری پایه معدنی یکی از روش های مهم و پرکاربرد در صنعت معدن است که به منظور بررسی و ارزیابی پتانسیل معدنی یک منطقه، تعیین میزان و کیفیت ذخایر معدنی، طراحی و اجرای پروژه‌های استخراج و بهره‌برداری از معادن و نیز کنترل و نظارت بر فرآیند حفاری و استخراج انجام می‌شود. فرآیند حفاری پایه معدنی از طریق سوراخ‌هایی که با استفاده از دستگاه‌های حفاری در زمین ایجاد می‌شوند، صورت می‌پذیرد و می‌تواند به عمق‌های مختلف و با زوایای متفاوت نسبت به سطح زمین صورت پذیرد. در نهایت، هدف از این نوع حفاری، جمع آوری نمونه از سنگ، خاک، آب و گاز‌ موجود در زمین و ارسال نمونه برای تجزیه و تحلیل در آزمایشگاه است.

گل حفاری پایه معدنی

گل حفاری پایه معدنی محلولی مایع است که در حین حفاری پایه معدنی به سوراخ حفاری تزریق و وارد می‌شود. این محلول معمولا از آب، هوا، فوم، گل طبیعی یا مصنوعی تشکیل شده و گل پایه معدنی در حفاری نقش مهم و اساسی ایفا می‌کند. از جمله این وظایف می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفظ استحکام و پایداری دیواره سوراخ حفاری و جلوگیری از ریزش و فروپاشی آن
• حمل و انتقال تراشه‌ها و خرده سنگهای تولید شده در فرآیند حفاری و انتقال به سطح زمین
• خنک کردن و تمیز نمودن ابزار حفاری و افزایش عمر و کارایی آن‌ها
• انتقال فشار و گشتاور به ابزار حفاری و کنترل سرعت و جهت حفاری
• ایجاد فیلتر نازک از گل بر روی دیواره سوراخ حفاری و جلوگیری از نفوذ آب یا گاز به سوراخ
• اندازه‌گیری و ارائه اطلاعات مفید درباره خواص فیزیکی و شیمیایی سنگ ذخایر معدنی

کاربرد حفاری پایه معدنی

می‌توان گفت سیال مواد معدنی یکی از مهمترین فعالیت‌های اکتشافی در صنعت معدن است که به منظور شناسایی و ارزیابی منابع معدنی، تعیین میزان و کیفیت ذخایر معدنی، طراحی و اجرای پروژه‌های استخراج و بهره‌برداری از معادن و نیز کنترل و نظارت بر فرآیند حفاری و استخراج انجام می‌شود. می‌تواند در مراحل مختلف اکتشاف معدن صورت پذیرد. از جمله این مراحل:

حفاری بر مبنای معدنی اکتشافی:

• حفاری اکتشافی به منظور بررسی و شناسایی مناطقی که دارای پتانسیل معدنی هستند، انجام می‌شود. در این مرحله، هدف از این حفاری بر مبنای معدنی جمع آوری نمونه سنگ، خاک، آب و گازهایی است که در زیر زمین وجود دارند. این نمونه‌ها برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال می‌شوند.

حفاری پایه معدنی تفصیلی:

• این نوع حفاری به منظور تعیین میزان و کیفیت ذخایر معدنی در یک منطقه مشخص که قبلا اکتشاف شده است، صورت می‌پذیرد. در این مرحله از حفاری، هدف تهیه یک نقشه دقیق از توزیع و شکل ذخایر معدنی در زیر زمین بوده و به عنوان مبنایی برای طراحی و اجرای پروژه های استخراج و بهره‌برداری از معادن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حفاری پایه معدنی تولیدی:

• به منظور دسترسی به ذخایر معدنی یا حمل و انتقال مواد معدنی انجام می‌شود. هدف از حفاری بر اساس معدنی تولیدی، افزایش کارایی و ایمنی فرآیند استخراج و بهره برداری از معادن است. برای مثال، از این نوع حفاری برای ایجاد تونل‌ها، شاخت‌ها، چاه‌ها و انفجارگاه‌ها استفاده می‌شود.

افزودنی‌های حفاری پایه‌معدنی

اما افزودنی‌های حفاری، موادی هستند که به گل حفاری پایه معدنی اضافه می‌شوند تا خواص مورد نیاز برای عملیات حفاری را مهیا کرده یا بهبود بخشند. افزودنی‌های حفاری بر پایه معدنی را می‌توان به چند دسته تقسیم کرد:

مواد وزن افزا:

• این مواد برای افزایش دانسیته یا وزن گل استفاده می‌شوند تا در فشار سازند تعادل برقرار کرده و از نفوذ آب یا گاز به چاه جلوگیری کنند. مثال‌هایی از این مواد باریت، گالن، هماتیت و سنگ آهن هستند.

ویسکوزیفایرها:

• برای افزایش ویسکوزیته یا چسبندگی گل پایه معدنی در این کار استفاده می‌شوند تا تراشه‌ها و خرده‌های سنگی را به سطح زمین حمل نموده، ابزار حفاری را خنک و تمیز کرده، دیواره چاه را پایدار کنند و یک فیلتر نازک از گل بر روی آن ایجاد نمایند. برای مثال بنتونیت، خاک رس آتاپولگیت، پلیمرها و الیاف آزبست از این دست نمونه مواد هستند.

رقیق کننده‌ها و پخش کننده‌ها:

• برای کاهش ویسکوزیته یا چسبندگی گل استفاده می‌شوند تا جریان گل را روان‌تر کنند، اتصال دانه‌های رس را شکسته و از چسبیدن آن‌ها به هم جلوگیری نمایند، فشار گل را کاهش دهند و از تشکیل گلوله‌های رس جلوگیری کنند. فسفات‌ها، لیگنیت، لیگنوسولفونات و پلی‌آکریلات نمونه‌هایی از این مواد هستند.

بازدارنده‌ها:

• این مواد نیز برای کنترل و جلوگیری از واکنش‌های نامطلوب گل با سنگ‌، آب‌، گاز‌ و مواد دیگری که در زیر زمین وجود دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. بازدارنده‌های خوردگی، باکتری‌کش‌ها، کف‌کننده‌ها، امولسیفایرها و بازدارنده‌های کنترل شیل نمونه این مواد هستند.

جمع‌بندی

حفاری بر پایه و اساس مواد معدنی یکی از روش های مهم و پرکاربرد در صنعت معدن است که به منظور بررسی و ارزیابی پتانسیل معدنی یک منطقه، تعیین میزان و کیفیت ذخایر معدنی، طراحی و اجرای پروژه های استخراج و بهره برداری از معادن و نیز کنترل و نظارت بر فرآیند حفاری و استخراج انجام می‌شود. واین کار نقش مهمی در حین حفاری ایفا می‌کند و در مراحل مختلف اکتشاف معدن به کار گرفته می‌شود.