Tecniche di perforazione per esplorazione mineraria

Tecniche di perforazione per esplorazione mineraria

Per loro natura, l’esplorazione dei minerali comporta la perforazione per scoprire cosa c’è sotto la superficie. Mentre ci sono stati numerosi progressi nella tecnologia di perforazione nelle tecniche di perforazione nei settori petrolifero e geotermico, nel settore minerario, per decenni non si sono registrati progressi significativi nella tecnologia di perforazione dei minerali. In generale, l’esplorazione dei minerali comporta percussioni e perforazione rotativa per produrre chip di roccia e campioni di nucleo.

La perforazione viene utilizzata per ottenere informazioni dettagliate su tipi di roccia, contenuto di minerali, tessuto roccioso e relazioni tra strati di roccia vicini alla superficie e in profondità. Viene utilizzato in aree che sono state selezionate come “target” in base a metodi geologici, geofisici e / o geochimici.

 

Esistono tre tecniche principali che possono essere utilizzate per l’esplorazione dei minerali. La scelta di un particolare metodo dipenderà da una serie di fattori, tra cui i costi, l’ambiente, il tipo di attrezzatura necessaria e le capacità e le conoscenze delle persone coinvolte.

Rotary Air Blasting

La sabbiatura rotatoria dell’acqua è la tecnica più economica e semplice per l’esplorazione mineraria. Ciò richiede anche competenze limitate. Questa tecnica di perforazione convenzionale non è priva di difetti; non è generalmente preferito per l’esplorazione mineraria perché non è possibile ottenere un campione rappresentativo usando la sabbiatura rotante dell’aria.

La sabbiatura ad aria rotante è un tipo di perforazione rotante, in cui vengono utilizzate punte a lama o punte a cono per tagliare e rompere le rocce con un semplice coltello montato all’estremità di un’asta di perforazione rotante. Questa asta viene ruotata mentre la spinta viene applicata con un meccanismo a discesa che utilizza fino al 65 percento del peso del motore. Quando le barbabietole si rompono e rimuovono le rocce usando la frantumazione e il taglio o la pirateria, viene fornita aria compressa alle punte. L’aria si raffreddò leggermente e innaffiò le talee in superficie.

In questo metodo, l’aria dal compressore viene iniettata attraverso una rotazione della testa rotante. Quando l’aria compressa ritorna in superficie, trasporta pezzi di roccia prodotti da pezzi rotanti. Questo viene utilizzato nel materiale di roccia dolce a una profondità di 25 metri o per perforare strati superiori di roccia e terreno in decomposizione per ottenere campioni di roccia fresca dal substrato roccioso sottostante. In genere, la lunghezza della guaina del conduttore è montata sulla superficie per evitare l’erosione nella parte superiore del foro. Le talee e l’aria vengono quindi riportate sulla superficie della punta rivolta verso l’alto dallo spazio anulare tra il tubo di perforazione e la parete del foro. Ciò consente alla formazione che si apre ulteriormente al ruolo di cadere nel foro e di essere rimossa con ritagli dal basso. Poiché le formazioni aperte libere possono mescolarsi con campioni di profondità specifici, i risultati sono generalmente imprecisi.

Perforazione a circolazione inversa

La perforazione a circolazione inversa, o perforazione RC, è più costosa della sabbiatura rotante. Ciò richiede anche più attrezzature e migliori capacità di guida. Tuttavia, la perforazione RC produce una maggiore precisione del campione, rendendola una forma più popolare di esplorazione mineraria. Questa è la tecnica di perforazione più comune utilizzata per l’esplorazione mineraria, in particolare in Sud America e Australia.

La perforazione RC è una forma di perforazione a percussione, in cui le rocce vengono fatte fallire attraverso l’uso di pistoni che forniscono un impatto rapido sull’asta di perforazione, trasferendo energia alla punta. Questo punzone sulla pietra viene erogato dalla punta, mentre il dispositivo di rotazione assicura che la punta tocchi la superficie della nuova pietra con ogni perforazione. La forza di avanzamento viene applicata per mantenere il contatto roccia / punta e l’aria compressa viene utilizzata per eliminare o lavare i tagli dei fori dai fori, aumentando la profondità del foro in modo efficiente. Il pistone può essere montato fuori dal foro o nel foro per una foratura silenziosa ed efficiente.

Con la perforazione RC, viene utilizzato un trapano a doppia parete. L’aria viene iniettata tra i due tubi usando “turn in side”. L’aria fuoriesce dalla corda del trapano dietro la punta, che può essere un martello o un tricono. Aria e talee vengono forzate attraverso la superficie della punta e restituite alla “camera d’aria”. Da lì, l’aria e le talee tornano in superficie sulla testa girevole attraverso il deflettore del gomito, lungo il tubo di scarico fino al ciclone. Nella parte anteriore della punta, all’aria viene impedito di sollevare l’anello con un collare o una guaina che è 1/8 di pollice più piccola della punta.

In genere, i martelli sono più spesso utilizzati nella perforazione RC. In materiale più morbido, o dove il martello non funzionerà più perché la testa d’acqua entra nel foro, è possibile utilizzare il tricone.

Come la perforazione RC, la perforazione con diamante diamantato richiede competenze sostanziali. La carotatura a diamante utilizza meno attrezzature rispetto alla perforazione RC, ma è più costosa perché è un processo che richiede tempo, che richiede circa 5 volte più tempo per perforare la stessa quantità di roccia della perforazione a diamante rispetto alla perforazione RC. Se si utilizza la carotatura a diamante, i costi aggiuntivi includeranno punte di carotaggio, additivi di perforazione, carburante e manodopera.

Con la carotatura diamantata, i tubi tempestati di diamanti industriali vengono utilizzati per perforare strati di roccia. Il “nucleo” della pietra viene lasciato al centro del tubo, che viene quindi preso come campione. Questo nucleo può quindi essere analizzato per determinare di più sulla sua composizione e la relazione tra gli strati rocciosi. Per la perforazione di diamanti diamantati sono necessari un numero di giri compreso tra 300 e 1200, con peso e penetrazione costanti per garantire che l’anima non venga lavata via. L’esecuzione della perforazione di diamanti diamantati richiede competenze sostanziali, come nelle formazioni di roccia dura, un peso eccessivo può causare la bruciatura delle punte, mentre un peso insufficiente può rischiare di lucidare le punte. Gli operatori esperti capiranno quale tipo di bit vengono utilizzati e quanto peso deve essere applicato.

Esistono due modi in cui i campioni possono essere rimossi dalle punte diamantate. Con il carotaggio convenzionale, la canna del nucleo completa deve essere tirata in superficie, il che significa che tutte le aste di perforazione devono essere estratte dal foro. Con il carotaggio, il tubo interno viene sollevato in superficie e abbassato nella canna attraverso lo stelo del trapano con un argano. Ciò consente di risparmiare tempo perché lo stelo del trapano rimane nel foro. Con il carotaggio, l’impianto di perforazione è costituito da un’unità di rotazione ad alta velocità di oltre 1000 giri / min, un sistema di alimentazione che fornisce una pressione uniforme e costante sulle punte e un motore diesel per alimentare l’unità. L’asta di perforazione viene gestita manualmente perché il tubo di perforazione è più corto e leggero della perforazione rotante. Il trapano per carotaggio è dotato di una pompa dell’acqua per lo scarico delle talee sulla superficie tra la parete del foro e il tubo del trapano.

Per l’esplorazione dei minerali, le tecniche di perforazione possono essere utilizzate per determinare informazioni su tipi di roccia, contenuto di minerali e altro. Ci sono una serie di considerazioni da considerare quando si decide quale metodo utilizzare.

La tecnica di sabbiatura rotatoria viene spesso utilizzata per lo studio del sito, la perforazione e il campionamento ambientale e geotecnico in materiale stagionato e non consolidato che fornisce campioni di terreno. Questo può anche essere usato per ottenere campioni di roccia fresca dal substrato roccioso sotto rocce e suolo decomposti. Questa è l’opzione più economica, ma non produrrà un campione di base adatto per l’analisi.

Per i tipi di roccia dura, la perforazione a nucleo inverso può essere utilizzata per penetrare a profondità di centinaia di metri, sia per le indagini che per la sabbiatura. La perforazione RC consente chip campione non contaminati e possono essere utilizzati in tutti i tipi di formazioni. Sebbene sia più costoso e richieda più attrezzature rispetto alla sabbiatura rotante, la sua precisione la rende una delle tecniche di perforazione per esplorazione mineraria più popolari. Questo è usato principalmente per le indagini.

La perforazione con diamante diamantato viene utilizzata al meglio nelle formazioni di consolidamento. Rispetto alla punta rotante, la punta diamantata ha dimensioni ridotte ed è adatta per i siti di esplorazione a lunga distanza. Possono essere abbastanza piccoli da essere trasportati in elicottero in aree senza accesso stradale. La carotatura a diamante fornisce campioni intatti, ma è più costosa di altre tecniche di perforazione.

Con un project manager esperto, è possibile scegliere la giusta tecnica di perforazione per determinare correttamente i parametri del progetto di perforazione, compresi i limiti di potenziali depositi. Una panoramica di questo metodo fornisce un punto di partenza per le società minerarie per determinare come procedere con il processo di esplorazione.