بررسی اصول حفاری در سنگهای سخت
فهرست مطالب
چکیده
مقدمه
فصل اول
شاخصهای حفاری
سختی
سفتی
سایندگی
اندازه و یکنواختی دانه‌ها
جدایش
تقسیم بندی سنگها بر اساس شاخصهای حفاری
سنگهای آذرین ساینده
سنگهای آذرین نیمه ساینده
سنگهای آذرین با سایندگی کم
سنگهای آذرین تجزیه
سنگهای متامورفیک
سنگهای متامورفیک سخت و ساینده
سنگهای متامورفیک نیمه سخت و نیمه ساینده
سنگهای متامورفیک نرم
سنگهای رسوبی
سنگهای سخت سیلیسی
سنگهای رسوبی ساینده با سختی کم
شکننده اما ساینده
نسبتاً سخت اما فاقد خاصیت سایندگی
سنگهای رسوبی نرم و فاقد , خاصیت سایندگی
فصل دوم
مشخصات و پارامترهای سنگ برای حفاری
حفاری پذیری اولیه
پارامترهای پیشرفت
پارامترهای خوردگی ابزار
دانه بندی
حفاری پذیری کلی
خصوصیات جرم سنگ
قرار گرفتن ناپیوستگی‌ها
نتیجه گیری
فصل سوم
حفاری ضربه‌ای
3-1 حفاری کابلی
3-1 الف) تمیز کردن چال
3-1 ب) نظریه حفاری کابلی
3-1- ج) امتیازات حفاری کابلی
3-1- د) نقاط ضعف و معایب این سیستم
3-2 دستگاه حفاری چکشی
3-2-1 اصول عملیات حفاری توسط این ماشین‌ها
3-3 اندیس گذاری
3-4 تولید و انتقال انرژی در سیستم حفاری ضربه‌ای
3-4-1 اتلاف انرژی در طول لوله حفاری
3-5 انتقال انرژی در سطح تماس مته با سنگ از اولین موج ایجاد شده
3-6 تراست مورد نیاز در حفاری ضربه‌ای
3-7 تأثیر شکل سرمته در حفاری ضربه‌ای
آزمایشات تعیین مشخصات در سیستم حفاری ضربه‌ای
فصل چهارم
سیستم حفاری چرخشی
4-1 حفر چال‌های انفجاری با استفاده از سیستم حفاری چرخشی
4-2 عوامل مؤثر بر میزان نفوذ سرمته در داخل سنگ
4-3 سرمته‌های حفاری چرخشی
4-4 انواع مختلف طراحی
4-5 اساس کار سرمته‌های مخروطی گردنده
4-6 عمل فشارش و ایجاد شکست در سنگ
4-7 آنالیز عمل متقابل سرمته و سنگ با در نظر گرفتن میزان انرژی ذخیره شده
4-7-1 عمل اولیه سرمته
4-7-2 عمل ثانویه سرمته
4-8 طوق چرخشی
فصل پنجم
حفاری الماسه
5-1 انواع سرمته‌های الماسه
5-1-1 سرمته‌های دارای قطعات الماس بر روی سطح بدنه
5-1-2 سرمته‌های دارای قطعات الماس در داخل ترکیب بدنه
5-2 مقایسه هزینه ها در حفاریهای الماسه
5-3 لوله‌های مغزه‌گیری
5-3 الف) لوله‌های مغزه گیری انفرادی
5-3 – ب) لوله‌های مغزه گیری دو جدار
5-3-ج) لوله‌های مغزه گیری دو جداره اصلاح شده
5-4 تکنیک حفاری با خطوط سیمی
5-4-1 سیستم حفاری سیمی
5-4-2 پایداری چال در حفاری سیمی
5-4-3 رشته لوله‌های حفاری سیمی
5-4-4 محفظه مغزه گیری در حفاری سیمی
5-4-5 سیستم با قابلیت جمع شدن
5-4-6 امتیازات و مزایای سیستم حفاری سیمی
سرمته‌های مغزه گیری در حفاری سیمی
5-5 هزینه‌ها
5-6 محاسبات عملی در حفاری الماسه
5-7 نظریه حفاری بر مبنای عمل سایش
5-8 تأثیر خواص سنگ در میزان نفوذ سرمته‌های الماسه نوع اول
5-9 سرمته‌های الماسه نوع دوم
حفاری به معنی نفوذ در سنگ است . نفوذ در سنگ گاهی به منظور خرد کردن آن انجام میگیرد .
به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی ، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجر می شود ، نفوذپذیری می نامند.
مواد معدني زيربناي اقتصاد و صنعت در جامعه را تشكيل مي‌دهند. بشر از همان آغاز آفرينش خود و در طول تاريخ، بر حسب نيازمنديها و شناخت از مواد معدني استفاده كرده است. اكنون نيز انسان از تمامي مواد معدني به حالت‌ها و شيوه‌هاي گوناگون بهر‌ه‌برداري مي‌نمايد. به ديگر سخن همين مواد معدني هستند كه پايه و اساس تمدن را تشكيل مي‌دهند. عوامل مؤثر بر آستانه اقتصادي شدن مواد معدني عواملي چون عرضه، تقاضا و مسائل سياسي مي‌باشد . ميزان توليد مواد معدني در دهه گذشته افزايش شاياني داشته است.
عواملي كه موجب اين افزايش می باشند عبارتند از : پیشرفت در تکنولوژی و روشهای حفاری ، پيشرف در زمينه اكتشاف به دليل مشخص شدن منشاء محيط و چگونگي تشكيل ذخاير مختلف، مثلاً نظريه تكتونيك صفحه‌اي كمك‌هاي مؤثري در رابطه با كشف ذخاير مس پروفیری نمود‌ه است . در دهه اخير بكارگيري روش‌هاي نوين ژئوفيزيكي و ژئوشيميايي در كشف ذخاير جيدد بخصوص آنهايي كه در اعماق زمين قراردارند كمك مؤثري نمود. همچنين ماشينهاي جديد استخراج موجب شده تا ذخايري كه در اعماق قرار داشته قابل بهر‌ه‌برداري شوند و با كمك از اين ماشين الات ميزان توليد روزانه بالا رود. پيشرفت در زمينه صنعت تلغيظ و تصفيه موجب گرديد تا بسياري از ذخاير عميق دور از دسترس نيز قابل بهر‌ه برداري شوند. همزمان با بالارفتن توليد، ميزان مصرف موادمعدني نيز افزايش داشته است.
از میان عوامل ذکر شده در فوق، در این متن به توضیح و بحث در خصوص روشهای حفاری، بخصوص حفاری در سنگهای سخت می پردازیم .
بطور کلی تاریخچه حفاری مبهم است ،اما از زمانهای دور، ملتهای متمدن به منظور دسترسی به آب و بعضی کریستالها،عملیات حفاری را انجام داده اند .
تا چند دهه قبل ،سیستم حفاری دستی جهت ایجاد چال برای احداث تونل در معدن متداول بود.
با گذشت زمان و نیاز به حفاریهای عمیق، روش دیگری از حفاری دستی بنام روش کابلی متداول شد که در آن طول مته بیشتر بود و برای ضربه زدن از کابل فولادی استفاده می شد .پاره ای از تحولات در صنعت حفاری عبارتند از :
بین سالهای 1820-1810 ،سیستم حفاری چرخشی با استفاده از ماشین بخار
بین سالهای 1840-1830 سیستم حفاری کابلی با استفاده از ماشین بخار
بین سالهای 1860-1850 دستگاههای حفاری مجهز به الماس
بین سالهای 1880-1870 سیستم حفاری مغزه گیر مجهز به الماس
بین سالهای 1900-1890 سیستم حفاری ضربه ای چرخشی
بین سالهای 1940-1920 استفاده از مته های کربور تنگستن
بین سالهای 1975-1970 ماشین حفاری هیدرولیکی
در ذیل به شرح روشهای متداول حفاری پرداخته شده و همچنین سعی شده تا مزایا و معایب هر روش بطور جداگانه مورد بررسی قرار گیرد.
شایان ذکر است که اکثر منابع بکار رفته شده در این بررسی از سایتهای اینترنتی می باشد که آدرس آنها در پایان ضمیمه شده است .
