Pochopení geologie ložisek je při průzkumných vrtech prvořadé. Níže je přehled toho, jak je práce ovlivněna převládajícími horninovými podmínkami.
Geologické podmínky při povrchové těžbě mají přímý vliv na efektivitu a efektivitu průzkumných prací. Od nejpříznivějších podmínek po nejhorší, skalní útvary v jámě určují strategie průzkumných vrtů, požadavky na vybavení a kvalitu vzorků, kterou lze rozumně očekávat.
Produktivita jádrového vrtání závisí na mnoha různých parametrech, ale horninové podmínky jsou obvykle největším faktorem, který ovlivňuje rychlost vrtání, a tedy úroveň produktivity i náklady. Minerály a geologie 118 známých prvků, z nichž některé se nevyskytují přirozeně, kyslík je zdaleka nejběžnější, tvoří asi 50 % hmotnosti zemské kůry' Křemík tvoří asi 25 % a ostatní běžné prvky jako hliník, železo, vápník, sodík, draslík, hořčík a titan tvoří 99 % zemské kůry'. Křemík, hliník a kyslík se vyskytují v nejběžnějších minerálech, jako je křemen, živec a slída. Ty tvoří součást velké skupiny silikátů, což jsou sloučeniny kyseliny křemičité a dalších prvků. Amfiboly a pyroxeny obsahují hliník, draslík a železo.
Některé z nejběžnějších hornin planety', žula a rula, jsou složeny z křemičitanů. Kyslík se také běžně vyskytuje v kombinaci s kovovými prvky, které jsou často důležitými zdroji pro těžební účely. Tyto sloučeniny mohou tvořit součást oxidických rud, jako je magnetit a hematit železných rud.
Síra se také snadno kombinuje s kovovými prvky za vzniku sulfidických rud, včetně galenitu, sfaleritu, molybdenitu a arsenopyritu. Chalkopyrit (CuFeS2) je také velmi důležitým a hojným rudotvorným minerálem, který obsahuje měď. Jiné velké minerální skupiny důležité v těžbě zahrnují halogenidy, jako je fluorit a halit; uhličitany, jako je kalcit, dolomit a malachit; sírany jako baryt; wolframany jako asscheelit; a fosfáty, jako je apatit. Vzácně se některé prvky mohou vyskytovat přirozeně, bez kombinace. Důležité jsou kovy zlato, stříbro a měď, plus uhlík ve formě diamantů a grafitu. Vlastnosti a vlastnosti Je pravda, že mineralizace je zřídka čistá. Místo toho je obvykle smíšený, sestávající z homogenních i heterogenních struktur. Živec tvoří téměř 50 % minerálního složení zemského's minerálního složení, následují pyroxenové a amfibolové minerály a poté křemen a slída, které tvoří asi 90 % zemského's kůra.
Minerály mají navíc širokou škálu vlastností a charakteristik a právě ty určují nejlepší způsob jejich těžby.
Typické vlastnosti jsou:
• Tvrdost
• Hustota
• Barva
• Proužek
• Lesk
• Zlomenina
• Výstřih
• Krystalický
forma Velikost částic a rozsah, v jakém je minerál hydratován (smíšený s vodou), naznačují způsob, jakým se bude hornina chovat při těžbě (viz geologické metody, str. 25).
Tvrdost se běžně hodnotí podle Mohsovy 10-ti bodové stupnice. Hustota světlých minerálů je obvykle pod 3. Výjimkou je baryt nebo těžký třtinový (síran barnatý – BaSO4 – hustota 4,5 g/cm3), scheelit (wolframan vápenatý – CaWO4 – hustota 6,0 g/cm3) a cerusit (uhličitan olovnatý – PbCO4 – hustota 6,5 g/cm3).
Tmavě zbarvené minerály s trochou železa a silikátu mají hustotu mezi 3 a 4. Minerály kovové rudy mají hustotu přes 4 a zlato má velmi vysokou hustotu 19,3.
Minerály s wolframem, osmiem a iridiem jsou normálně ještě hustší. Přestože hustota minerálů tvořících rudy může být vysoká, celková hustota rudy zcela závisí na hostitelské hornině, kde tyto minerály existují.
Pruh je barva minerálního prášku, který vzniká poškrábáním nebo otíráním minerálu o neglazovaný bílý porcelán, který se může lišit od barvy minerální hmoty.
Zlomenina je povrchová charakteristika způsobená rozbitím kousku minerálu a je obvykle nerovnoměrná v jednom nebo druhém směru. Štěpení označuje vlastnosti krystalu
což umožňuje jeho dělení podél rovných ploch. Lom i štěpnost mohou být důležité pro strukturu hornin obsahujících značné množství příslušných minerálů. Hornina se obvykle skládá ze směsi materiálů. Hornina může nejen kombinovat vlastnosti těchto minerálů, ale také vykazovat vlastnosti vyplývající ze způsobu, jakým byly horniny formovány nebo následně změněny teplem, tlakem a jinými silami v zemské kůře' Je poměrně vzácné najít homogenní horninový masiv a diskontinuity, jako jsou zlomy vyplněné drceným materiálem, velké neshody ve spojích a podloží, je těžké předvídat.
Tyto diskontinuity jsou také důležité nejen pro strukturální integritu dolu a získání přístupu k ložiskům nerostů, ale také jako cesty pro tekutiny, které způsobují koncentrace minerálů na Zemi. Aby byla těžba ekonomicky životaschopná, musí být minerály přítomny v dostatečné koncentraci, aby se vyplatily těžit, a v horninových strukturách, které lze těžit bezpečně a ekonomicky. Minerály musí být také možné obohacovat hospodárným způsobem. Pro vývoj dolu a produkční vrtání musí být hornina správně ohodnocena, protože výsledky ovlivní předpokládanou míru penetrace vrtů, kvalitu vrtů a náklady na ocel. Pro stanovení celkových charakteristik horniny je nutné rozlišovat mezi mikroskopickými a makroskopickými vlastnostmi.
Jelikož se hornina skládá ze zrn různých minerálů, její mikroskopické vlastnosti zahrnují:
• Minerální složení
• Velikost zrna
• Forma a rozložení zrna
• Pokud jsou zrna volná nebo spojená dohromady, tyto faktory zahrnují vlastnosti horniny, jako je tvrdost, abrazivita, pevnost v tlaku a hustota. Tyto vlastnosti horniny zase určují rychlost průniku, které lze dosáhnout při vrtání průzkumných otvorů, a rozsah opotřebení vrtného zařízení. Za určitých okolností budou určité minerální vlastnosti přímo ovlivňovat způsob těžby. Mnohé soli jsou například obzvláště elastické a dokážou absorbovat otřesy způsobené tryskáním. Dobré a špatné podmínky Zdaleka nejlepší formace pro vrtání je tvrdá, pevná skála. Míra penetrace je vyšší, opotřebení spotřebního materiálu nízké a odchylka otvoru menší. Naopak, pokud je útvar měkčí a má trhliny a vrstvy, zvyšuje se odchylka otvorů, spotřební materiál se rychleji opotřebovává, rychlost pronikání je nižší a riziko uvíznutí nebo ztráty částí jádra je vyšší. Může být také obtížnější udržet otvor otevřený a zabránit jeho zhroucení. Vypláchnutí otvoru je také nesmírně důležité a může při vrtání rozhodnout o úspěchu nebo neúspěchu. Jedním z běžných problémů je ztráta vody. K tomu dochází, když se vrtá ve špatných skalních útvarech s mnoha trhlinami, kterými může velká část vody odtékat. Čím větší jsou trhliny, tím více vody se ztratí. V členitějších horninových podmínkách se může voda často úplně ztratit, což má extrémně nepříznivý vliv na proces vrtání, poškozuje zařízení a zaseká vrtné tyče v díře. Technika splachování vodou se velmi liší v závislosti na skalním útvaru. V podmínkách tvrdých hornin je možnost použít samotnou vodu vyšší, zatímco v měkkých skalních útvarech je často potřeba použít polymery nebo bahno. Proplachování se provádí z několika důvodů. Trochu to ochladí,
čistí čelo před korunkou a přivádí třísky na povrch, snižuje tření mezi tyčí a otvorem a snižuje vibrace ve vrtací koloně.
Proplachování otvorů v nestabilních útvarech je mnohem komplikovanější než u tvrdých útvarů, protože je nutné sledovat hustotu a viskozitu kapaliny použité k vypláchnutí otvoru. Je také požadováno, aby vrták chápal vztah mezi těmito parametry a stabilitou v otvoru, schopnost kapaliny dopravovat písek a třísky na povrch, schopnost kontrolovat ztráty vody a schopnost vytvářet filtrační koláč v díře. Proplachování v těchto nepříznivých podmínkách se používá i z jiných důvodů, jako je stabilizace otvoru, utěsnění trhlin a zvýšení schopnosti vynést odřezky na povrch.
Výzva pro vrtače Průzkumní vrtaři dnes čelí řadě různých problémů, v neposlední řadě tomu, že geologové požadují stále větší vzorky jádra. Čím větší vzorek, tím více informací lze získat. To samozřejmě předpokládá, že existují vrtné soupravy, které zvládnou tato velká jádra ve stanovených hloubkách.
Potřebné hloubky se prohlubují také tím, že se již těží mělčí ložiska. Kromě toho nepříznivé horninové formace dělají práci vrtače složitější, protože je pak obtížnější extrahovat vzorky jádra, které jsou dobré kvality a neporušené, za přijatelnou cenu. Dnešní průzkumné vrtné soupravy jdou dlouhou cestou, aby splnily tyto požadavky a zároveň zvýšily produktivitu, čímž umožňují průzkumnému vrtači zvýšit výdělky. Jednou z hlavních výhod je, že tyto soupravy poskytují podrobnější informace o různých parametrech, což umožňuje vrtaři blíže sledovat události během vrtání a podniknout jakékoli nezbytné kroky, než se něco pokazí. Kromě toho inovace s ohledem na techniku In-The-Hole (ITH) také usnadňuje život tím, že pomáhá vrtači zajistit, aby byl při vytahování jádra správně připojen překus. To snižuje potřebu údržby zařízení ITH a zlepšuje diamantové bity. Pokud je možné zlepšit výkon diamantových bitů, stejný bit vydrží déle. To znamená, že intervaly mezi výměnami bitů se prodlužují a produktivita se zvyšuje. Výměna bitu je časově náročná. Čím hlubší je otvor, tím více času strávíte zakopáváním tyčí dovnitř a ven. Vize automatizace Není pochyb o tom, že většina společností vyvíjejících zařízení pro jádrové vrtání se silně zaměřuje na zvýšení úrovně automatizace v průzkumu. Zpočátku to může být pouze omezeno, například aby vrtná souprava mohla automaticky vrtat jednu tyč během změny směny. Je ale jasné, že cílem je více automatizovat, případně umožnit automatické dokončení celé zpáteční cesty.
Umět plně autonomně provozovat jádrovou vrtnou soupravu je však velmi dlouhodobá vize. Jádrové vrtné soupravy jsou mnohem složitější než ty, které jsou určeny pro vrtání a tryskání. Vývoj zařízení pro jádrové vrtání se pravděpodobně více zaměřuje na získávání podrobných dat z vrtné soupravy, což umožňuje vrtaři přesně analyzovat, co se děje během procesu vrtání. Kromě toho se vývojáři zaměřují také na zvýšení množství dat, která lze získat z každé plošiny, aby bylo možné studovat rozdíly mezi různými vrtáky a skalními útvary. Mezi další vyvíjené inovace patří přenos dat na vzdálená místa, aby vrtaři informovali, kdy je čas na údržbu a kdy může událost potenciálně vést k poruše.
Zdroj: Epiroc China
Máte-li jakékoli dotazy, jak zlepšit efektivitu vrtání a jak správně vybrat impregnované diamantové vrtáky, vystružovací mušle a související vrtací tyče, kontaktujte zdarma našeho technického poradce.WhatsApp: +86-188 5151 3960
GEO EQUIP TECH WUXI
https://www.cgegtech.com/
