روش حفاری الماسه Diamond Core Drilling
روش حفاری الماسه (Diamond Core Drilling)
حفاری الماسه یکی از روش‌های پیشرفته و دقیق در صنعت حفاری به ویژه در زمینه‌های اکتشاف معدنی، مطالعات ژئوتکنیکی و پروژه‌های عمرانی است. در این روش با استفاده از مته‌هایی با سر الماس مصنوعی یا طبیعی، عملیات برش سنگ‌های سخت با دقت بالا انجام می‌گیرد و نمونه‌ای استوانه‌ای از لایه‌های زیرزمینی (مغزه) استخراج می‌شود. به‌دلیل دقت بالا، این روش از جایگاه ویژه‌ای در مطالعات زمین‌شناسی و معدن برخوردار است.
اجزای اصلی سیستم حفاری الماسه
- دکل حفاری :(Drill Rig) سازه اصلی که وظیفه تأمین نیروی محرکه و نگهداری سایر اجزا را بر عهده دارد.
- میله‌های حفاری :(Drill Rods) لوله‌های فلزی بلند که وظیفه انتقال گشتاور و فشار از دکل به سرمته را داراست.
- سرمته یا بیت الماسه :(Diamond Bit) سرمته‌ای حلقه‌ای شکل که ذرات الماس روی لبه آن تعبیه شده‌اند و سنگ را برش می‌دهند. بسته به نوع زمین، از مدل‌های مختلفی مانند دیامی Surface-set یا Impregnated دیابوریت استفاده می‌شود.
- لوله مغزه‌گیر :(Core Barrel) لوله‌ای در ابتدای رشته رادها که مغزه را جمع‌آوری و نگهداری می‌کند. در انواع تک لایه (Single Tube)، دولایه (Double Tube) و سه جدار (Triple Tube) طراحی می‌شود.
- سیال حفاری: معمولاً آب یا گل حفاری است که جهت خنک‌سازی سرمته، روان‌سازی عملیات حفاری و انتقال خرده‌سنگ‌ها به سطح استفاده می‌شود مکانیسم عملکرد فرایند حفاری الماسه به این صورت است که مته الماسه با سرعت بالا حول محور خود دوران می‌کند و با فشار اعمال‌شده از طرف دکل، وارد سازند زیرزمینی می‌شود. با چرخش سرمته، لبه‌های الماسه شروع به برش سنگ کرده و یک مغزه استوانه‌ای شکل در مرکز مته باقی می‌ماند. این مغزه به‌درون لوله مغزه‌گیر وارد شده و پس از تکمیل یک مرحله حفاری که معمولا سه متر است، به سطح زمین منتقل و جهت تحلیل‌های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
کاربردهای حفاری الماسه
- اکتشاف مواد معدنی: شناسایی ذخایر فلزی مانند طلا، نقره، مس، آهن، نیکل، سرب و روی تعیین عمق، ضخامت، نوع سنگ و عیار مواد معدنی.
- مطالعات زمین‌شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی: بررسی بستر سنگی برای پروژه‌های سدسازی، راه‌آهن، مترو، تونل و برج‌های مرتفع شناسایی شکستگی‌ها، گسل‌ها، لایه‌های ضعیف و مخاطره‌آمیز.
- مطالعات محیط‌زیستی و منابع آب: بررسی آلاینده‌ها در خاک و آب زیرزمینی مطالعه ساختار آبخوان‌ها و طراحی دقیق چاه‌های عمیق.
- تحلیل ساختارهای زمین‌شناسی در طراحی معادن: بررسی توزیع کانی‌ها، روند کانه‌زایی، جهت‌گیری لایه‌ها و ساختارهای درون‌زمینی.
مزایای حفاری الماسه
- برداشت مغزه با کیفیت بالا: مغزه‌ها نمایانگر دقیق لایه‌های زمین هستند و امکان تحلیل دقیق ساختاری و زمین‌شناسی را فراهم می‌کنند.
- قابلیت حفاری در اعماق زیاد: بسته به نوع تجهیزات، می‌توان تا چند هزار متر عمق را حفاری کرد.
- مناسب برای سنگ‌های سخت: با توجه به سختی بالای الماس، این روش در سنگ‌های بسیار سخت و متراکم بسیار مؤثر است.
- میزان آلودگی پایین نمونه: به‌علت مغزه‌گیری مستقیم، احتمال اختلاط لایه‌ها یا آلودگی نمونه ناچیز است.
- قابلیت استفاده در زوایای مختلف: حفاری می‌تواند عمودی، مایل یا افقی انجام شود که در مطالعات پیشرفته زمین‌شناسی و مهندسی کاربرد زیادی دارد.
- کاهش خطای زمین‌شناسی: به‌علت ارائه مقاطع پیوسته از زیرسطح، تحلیل دقیق‌تر و کم‌خطاتری نسبت به سایر روش‌ها ارائه می‌دهد.
معایب حفاری الماسی
- هزینه بالا: تجهیزات تخصصی، مصرف سریع سرمته‌ها و نیاز به اپراتور ماهر موجب افزایش هزینه می‌شود.
- سرعت پایین حفاری: به‌علت دقت بالا و تمرکز بر حفظ کیفیت مغزه، این روش نسبت به سایر روش‌ها مانند RC کندتر است.
- نیاز به تجهیزات پشتیبانی گسترده: شامل سیستم خنک‌کاری، حمل مغزه، کنترل کیفیت نمونه و نگهداری مستمر دستگاه
- وابستگی به شرایط زمین: در زمین‌های سست، آبدار یا گسلی ممکن است عملیات حفاری با چالش‌های فنی مواجه شود و نیاز به تغییر در طراحی داشته باشد.
جمع‌بندی
روش حفاری الماسه یکی از کامل‌ترین و دقیق‌ترین روش‌ها برای برداشت نمونه‌های زمین‌شناسی و معدنی است. این روش به‌ویژه در فازهای اکتشاف و تحلیل ژئوتکنیکی پروژه‌ها اهمیت دارد و با وجود هزینه و زمان بالا، اطلاعات ارزشمندی را فراهم می‌سازد. انتخاب این روش زمانی توصیه می‌شود که نیاز به دقت بالا در شناسایی ساختار زیرزمینی وجود داشته باشد و حفظ کیفیت مغزه برای تصمیم‌گیری‌های فنی و اقتصادی حیاتی باشد.
