Das Verständnis der Geologie von Baustellen ist bei Explorationsbohrungen von größter Bedeutung. Im Folgenden finden Sie einen Überblick darüber, wie sich die vorherrschenden Gesteinsbedingungen auf den Job auswirken.
Die geologischen Gegebenheiten im Tagebau haben einen direkten Einfluss auf die Effizienz und Effektivität der Explorationsarbeiten. Von den günstigsten bis zu den schlechtesten Bedingungen bestimmen die Gesteinsformationen in der Grube die Explorationsbohrstrategien, den Ausrüstungsbedarf und die Qualität der Proben, die vernünftigerweise erwartet werden können.
Die Produktivität beim Kernbohren hängt von vielen verschiedenen Parametern ab, aber die Gesteinsbedingungen sind normalerweise der größte Faktor, der die Bohrgeschwindigkeit und damit das Produktivitätsniveau sowie die Kosten beeinflusst. Mineralien und Geologie der 118 bekannten Elemente, von denen einige nicht natürlich vorkommen, Sauerstoff ist bei weitem die häufigsten und macht etwa 50% der Erdkruste nach Gewicht aus. Silizium bildet etwa 25% und die anderen gemeinsamen Elemente wie Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium, Magnesium und Titan machen 99% der Erdkruste aus. Silizium, Aluminium und Sauerstoff kommen in den häufigsten Mineralien wie Quarz, Feldspat und Glimmer vor. Diese sind Teil einer großen Gruppe von Silikaten, die Verbindungen von Kieselsäure und anderen Elementen sind. Amphibole und Pyroxene enthalten Aluminium, Kalium und Eisen.
Einige der häufigsten Gesteine des Planeten, Granit und Gneis, bestehen aus Silikaten. Sauerstoff kommt auch häufig in Kombination mit metallischen Elementen vor, die oft wichtige Quellen für Bergbauzwecke sind. Diese Verbindungen können Teil von oxidischen Erzen sein, wie den Eisenerzen Magnetit und Hämatit.
Schwefel verbindet sich auch leicht mit metallischen Elementen zu Sulfiderzen, einschließlich Galenit, Sphalerit, Molybdänit und Arsenopyrit. Chalkopyrit (CuFeS2) ist auch ein sehr wichtiges und reichlich vorhandenes erzbildendes Mineral, das Kupfer enthält. Andere große Mineralgruppen, die für den Bergbau wichtig sind, sind Halogenide wie Fluorit und Halit; Karbonate wie Calcit, Dolomit und Malachit; Sulfate wie Baryt; Wolframate wie Teerelit; und Phosphate wie Apatit. Selten können einige Elemente natürlich vorkommen, ohne Kombination. Die wichtigsten sind die Metalle Gold, Silber und Kupfer sowie Kohlenstoff in Form von Diamanten und Graphit. Eigenschaften und EigenschaftenEs ist wahr zu sagen, dass die Mineralisierung selten rein ist. Stattdessen ist es in der Regel gemischt und besteht sowohl aus homogenen als auch aus heterogenen Strukturen. Feldspat macht fast 50% der Mineralzusammensetzung der Mineralzusammensetzung der Erde aus, gefolgt von Pyroxen- und Amphibolmineralien und dann Quarz und Glimmer, die etwa 90% der Erdkruste ausmachen.
Darüber hinaus haben Mineralien eine Vielzahl von Eigenschaften und Eigenschaften, und es sind diese, die den besten Weg bestimmen, sie zu extrahieren.
Typische Merkmale sind:
• Härte
• Dichte
• Farbe
• Streifen
• Glanz
• Fraktur
• Dekolleté
• Kristallin
Die Partikelgröße und das Ausmaß, in dem das Mineral hydratisiert (mit Wasser vermischt) ist, geben an, wie sich das Gestein beim Aushub verhalten wird (siehe geologische Methoden, S.25).
Die Härte wird üblicherweise nach der Mohs-10-Punkte-Skala eingestuft. Die Dichte der hellen Mineralien liegt normalerweise unter 3. Ausnahmen sind Baryt oder Schwerspat (Bariumsulfat – BaSO4 – Dichte 4,5 g/cm3), Scheelit (Calciumwolframat – CaWO4 – Dichte 6,0 g/cm3) und Cerussit (Bleicarbonat – PbCO4 – Dichte 6,5 g/cm3).
Dunkle Mineralien mit etwas Eisen und Silikat haben Dichten zwischen 3 und 4. Metallische Erzmineralien haben Dichten über 4 und Gold hat eine sehr hohe Dichte von 19,3.
Mineralien mit Wolfram, Osmium und Iridium sind normalerweise noch dichter. Obwohl die erzbildende Mineraldichte hoch sein kann, hängt die Gesamterzdichte vollständig von dem Wirtsgestein ab, in dem diese Mineralien vorkommen.
Streifen ist die Farbe des Mineralpulvers, das entsteht, wenn ein Mineral zerkratzt oder gegen unglasiertes weißes Porzellan gerieben wird, das sich von der Farbe der Mineralmasse unterscheiden kann.
Bruch ist die Oberflächencharakteristik, die durch das Brechen eines Stücks des Minerals entsteht und normalerweise in die eine oder andere Richtung uneben ist. Spaltung bezeichnet die Eigenschaften eines Kristalls
wodurch es entlang flacher Flächen geteilt werden kann. Sowohl der Bruch als auch die Spaltung können für die Struktur von Gesteinen, die erhebliche Mengen der betreffenden Mineralien enthalten, wichtig sein. Gestein besteht normalerweise aus einer Mischung von Materialien. Das Gestein kann nicht nur die Eigenschaften dieser Mineralien kombinieren, sondern auch Eigenschaften aufweisen, die sich aus der Art und Weise ergeben, in der die Gesteine durch Hitze, Druck und andere Kräfte in der Erdkruste gebildet oder später verändert wurden. Es ist vergleichsweise selten, eine homogene Gesteinsmasse zu finden, und die Diskontinuitäten wie mit zerkleinertem Material gefüllte Verwerfungen, größere Verbindungen und Nichtkonformitäten der Einstreu sind schwer vorherzusagen.
Diese Diskontinuitäten sind auch wichtig, nicht nur für die strukturelle Integrität einer Mine und den Zugang zu Mineralvorkommen, sondern auch als Wege für Flüssigkeiten, die Mineralkonzentrationen in der Erde verursachen. Damit der Abbau wirtschaftlich rentabel ist, müssen die Mineralien in ausreichender Konzentration vorhanden sein, um es wert zu sein, abgebaut zu werden, und in Gesteinsstrukturen, die sicher und wirtschaftlich abgebaut werden können. Es muss auch möglich sein, die Mineralien auf wirtschaftliche Weise anzureichern. Für die Minenerschließung und Die Produktionsbohrungen muss das Gestein korrekt bewertet werden, da sich die Ergebnisse auf die prognostizierten Bohrdurchdringungsraten, die Bohrqualität und die Bohrstahlkosten auswirken werden. Um die Gesamtgesteinseigenschaften zu bestimmen, ist es notwendig, zwischen mikroskopischen und makroskopischen Eigenschaften zu unterscheiden.
Da Gestein aus Körnern verschiedener Mineralien besteht, umfassen seine mikroskopischen Eigenschaften:
• Mineralische Zusammensetzung
• Korngröße
• Form und Verteilung des Korns
• Wenn die Körner locker oder zusammen zementiert sind, umfassen diese Faktoren die Eigenschaften des Gesteins wie Härte, Abrasivität, Druckfestigkeit und Dichte. Diese Gesteinseigenschaften wiederum bestimmen die Penetrationsrate, die beim Bohren von Explorationslöchern erreicht werden kann, und das Ausmaß des Verschleißes an der Bohrausrüstung. Unter bestimmten Umständen beeinflussen bestimmte Mineraleigenschaften die Abbaumethode direkt. Viele Salze sind zum Beispiel besonders elastisch und können den Schock durch Sprengen absorbieren. Gute und schlechte Bedingungen Die mit Abstand beste Formation zum Bohren ist hartes, festes Gestein. Die Penetrationsrate ist höher, der Verschleiß an Verbrauchsmaterialien gering und die Lochabweichung geringer. Umgekehrt, wenn die Formation weicher ist und Risse und Schichten aufweist, nimmt die Lochabweichung zu, Verschleißteile verschleißen schneller, die Penetrationsraten sind geringer und das Risiko, stecken zu bleiben oder Teile des Kerns zu verlieren, ist höher. Es kann auch schwieriger sein, das Loch offen zu halten und zu verhindern, dass es zusammenbricht. Das Spülen des Lochs ist ebenfalls äußerst wichtig und kann beim Bohren den Unterschied zwischen Erfolg oder Misserfolg ausmachen. Ein häufiges Problem ist der Wasserverlust. Dies geschieht, wenn in schlechten Felsformationen mit vielen Rissen gebohrt wird, durch die ein Großteil des Wassers abfließen kann. Je größer die Risse, desto mehr Wasser geht verloren. Bei stärker fragmentierten Gesteinsbedingungen kann das Wasser oft vollständig verloren gehen, was sich äußerst nachteilig auf den Bohrprozess auswirkt, die Ausrüstung beschädigt und die Bohrstangen im Loch klemmt. Die Technik der Wasserspülung unterscheidet sich je nach Felsformation stark. Unter harten Gesteinsbedingungen ist die Möglichkeit, Wasser allein zu verwenden, höher, während in weichen Felsformationen oft Polymere oder Schlamm verwendet werden müssen. Flushing wird aus mehreren Gründen durchgeführt. Es kühlt das bisschen,
reinigt die Fläche vor dem Meißel und bringt die Späne an die Oberfläche, reduziert die Reibung zwischen der Stange und dem Loch und reduziert Vibrationen im Bohrstrang.
Die Lochspülung in instabilen Formationen ist weitaus komplizierter als in harten Formationen, da es notwendig ist, die Dichte und Viskosität der Flüssigkeit, die zum Spülen des Lochs verwendet wird, im Auge zu behalten. Es ist auch erforderlich, dass der Bohrer die Beziehung zwischen diesen Parametern und der Stabilität im Loch, die Fähigkeit der Flüssigkeit, Sand und Späne an die Oberfläche zu transportieren, die Fähigkeit, den Wasserverlust zu kontrollieren und die Fähigkeit, einen Filterkuchen im Loch aufzubauen, versteht. Das Spülen unter diesen widrigen Bedingungen wird auch aus anderen Gründen verwendet, z. B. zur Stabilisierung des Lochs, zum Abdichten von Rissen und zum Erhöhen der Fähigkeit, die Stecklinge an die Oberfläche zu bringen.
Die Herausforderung für den Bohrer Heute stehen Explorationsbohrer vor einer Reihe unterschiedlicher Herausforderungen, nicht zuletzt, weil Geologen immer größere Kernproben verlangen. Je größer die Stichprobe, desto mehr Informationen können gewonnen werden. Dies setzt natürlich voraus, dass es Bohrgeräte gibt, die diese großen Kerne in den angegebenen Tiefen handhaben können.
Die erforderlichen Tiefen werden auch tiefer, da die flacheren Lagerstätten bereits abgebaut werden. Darüber hinaus machen ungünstige Gesteinsformationen die Arbeit des Bohrers schwieriger, da es dann schwieriger ist, Kernproben von guter Qualität und intakt zu akzeptablen Kosten zu extrahieren. Die heutigen Explorationsbohrgeräte tragen wesentlich dazu bei, diese Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Produktivität zu steigern, wodurch der Explorationsbohrer seine Erträge steigern kann. Ein großer Vorteil besteht darin, dass diese Bohrgeräte detailliertere Informationen zu den verschiedenen Parametern liefern, die es dem Bohrer ermöglichen, die Ereignisse während des Bohrens genauer zu überwachen und alle notwendigen Maßnahmen zu ergreifen, bevor etwas schief geht. Darüber hinaus erleichtert die Innovation in Bezug auf die In-The-Hole-Technik (ITH) auch das Leben, indem sie dem Bohrer hilft, sicherzustellen, dass der Overshot beim Abrufen des Kerns ordnungsgemäß angeschlossen ist. Dies reduziert den Wartungsbedarf an der ITH-Ausrüstung und verbessert die Diamantbits. Wenn es möglich ist, die Leistung der Diamantbits zu verbessern, hält das gleiche Bit länger. Dies bedeutet, dass die Intervalle zwischen den Bitänderungen länger werden und die Produktivität steigt. Das Ändern des Bits ist zeitaufwendig. Je tiefer das Loch, desto mehr Zeit wird damit verbracht, Ruten hinein und heraus zu stolpern. Die Vision der Automatisierung Es besteht kein Zweifel, dass die meisten Unternehmen, die Kernbohrausrüstung entwickeln, stark darauf ausgerichtet sind, den Automatisierungsgrad in der Exploration zu erhöhen. Dies kann zunächst nur begrenzt sein, um beispielsweise einem Bohrgerät zu ermöglichen, während eines Schichtwechsels automatisch eine Stange zu bohren. Aber es ist klar, dass das Ziel darin besteht, mehr zu automatisieren, um schließlich eine ganze Rundreise automatisch abschließen zu können.
Ein Kernbohrgerät jedoch vollständig autonom betreiben zu können, ist eine sehr langfristige Vision. Kernbohrgeräte sind viel komplexer als solche, die für Bohren und Sprengen ausgelegt sind. Die Entwicklung der Kernbohrausrüstung konzentriert sich wohl mehr auf die Extraktion detaillierter Daten aus dem Bohrgerät, die es dem Bohrer ermöglichen, genau zu analysieren, was während des Bohrprozesses passiert. Darüber hinaus konzentrieren sich die Entwickler auch darauf, die Datenmenge zu erhöhen, die von jedem Bohrgerät extrahiert werden kann, so dass die Unterschiede zwischen verschiedenen Bohrern und Gesteinsformationen untersucht werden können. Andere Innovationen, die sich in der Entwicklung befinden, umfassen die Übertragung von Daten an entfernte Standorte, um Bohrer darüber zu informieren, wann es Zeit für die Wartung ist und wann ein Ereignis möglicherweise zu einem Ausfall führen kann.
Quelle: Epiroc China
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