Comprender la geología de los sitios de trabajo es primordial en la perforación de exploración. A continuación, una revisión de cómo el trabajo se ve afectado por las condiciones predominantes de la roca.
Las condiciones geológicas en la minería a cielo abierto tienen un efecto directo en la eficiencia y eficacia de los trabajos de exploración. Desde las condiciones más favorables hasta las peores, las formaciones rocosas en el pozo determinan las estrategias de perforación de exploración, los requisitos de equipo y la calidad de las muestras que se puede esperar razonablemente.
La productividad en la perforación de núcleos depende de muchos parámetros diferentes, pero las condiciones de la roca normalmente son el factor más importante que afecta la velocidad de perforación y, por lo tanto, el nivel de productividad y el costo. Minerales y geología De los 118 elementos conocidos, algunos de los cuales no se producen de forma natural, el oxígeno es, con diferencia, el más común y constituye aproximadamente el 50 % de la corteza terrestre&en peso. El silicio forma alrededor del 25 % y los demás elementos comunes, como el aluminio, el hierro, el calcio, el sodio, el potasio, el magnesio y el titanio, constituyen el 99 % de la corteza terrestre's. El silicio, el aluminio y el oxígeno se encuentran en los minerales más comunes, como el cuarzo, el feldespato y la mica. Estos forman parte de un gran grupo de silicatos que son compuestos de ácido silícico y otros elementos. Los anfíboles y piroxenos contienen aluminio, potasio y hierro.
Algunas de las rocas más comunes del planeta', granito y gneis, están compuestas de silicatos. El oxígeno también ocurre comúnmente en combinación con elementos metálicos, que a menudo son fuentes importantes para fines mineros. Estos compuestos pueden formar parte de minerales oxídicos, como los minerales de hierro magnetita y hematita.
El azufre también se combina fácilmente con elementos metálicos para formar minerales de sulfuro, como galena, esfalerita, molibdenita y arsenopirita. La calcopirita (CuFeS2) también es un mineral formador de mena muy importante y abundante que contiene cobre. Otros grandes grupos de minerales importantes en la minería incluyen los halogenuros como la fluorita y la halita; carbonatos tales como calcita, dolomita y malaquita; sulfatos tales como barita; tungstatos tales como scheelita; y fosfatos tales como apatito. En raras ocasiones, algunos elementos pueden ocurrir naturalmente, sin combinación. Los más importantes son los metales oro, plata y cobre, además del carbono en forma de diamantes y grafito. Propiedades y características Es cierto que la mineralización rara vez es pura. En cambio, suele ser mixto, y consta de estructuras tanto homogéneas como heterogéneas. El feldespato representa casi el 50 % de la composición mineral de la composición mineral de la Tierra's, seguida por el piroxeno y los minerales anfíboles y luego el cuarzo y la mica, que constituyen aproximadamente el 90 % de la composición mineral de la Tierra's corteza.
Además, los minerales tienen una gran variedad de propiedades y características, y son estas las que determinan la mejor manera de extraerlos.
Las características típicas son:
• Dureza
• Densidad
• Color
• Racha
• Lustre
• Fractura
• Escote
• Cristalino
forma El tamaño de las partículas y el grado de hidratación del mineral (mezclado con agua) indican el comportamiento de la roca cuando se excava (ver métodos geológicos, p.25).
La dureza se clasifica comúnmente de acuerdo con la escala de 10 puntos de Mohs. La densidad de los minerales de color claro suele ser inferior a 3. Las excepciones son la barita o el espato pesado (sulfato de bario – BaSO4 – densidad 4,5 g/cm3), scheelita (tungstato de calcio – CaWO4 – densidad 6,0 g/cm3) y cerusita (carbonato de plomo – PbCO4 – densidad 6,5 g/cm3).
Los minerales de color oscuro con algo de hierro y silicato tienen densidades de entre 3 y 4. Los minerales metálicos tienen densidades superiores a 4 y el oro tiene una densidad muy alta de 19,3.
Los minerales con tungsteno, osmio e iridio normalmente son aún más densos. Aunque la densidad de minerales formadores de minerales puede ser alta, la densidad total del mineral depende completamente de la roca huésped donde existen estos minerales.
La raya es el color del polvo mineral que se produce cuando un mineral se raya o frota contra porcelana blanca sin esmaltar, que puede ser diferente del color de la masa mineral.
La fractura es la característica superficial que se produce al romperse un trozo del mineral y suele ser irregular en una u otra dirección. La escisión denota las propiedades de un cristal.
lo que permite dividirlo a lo largo de superficies planas. Tanto la fractura como la escisión pueden ser importantes para la estructura de las rocas que contienen cantidades sustanciales de los minerales en cuestión. Las rocas normalmente se componen de una mezcla de materiales. Es posible que la roca no solo combine las propiedades de estos minerales, sino que también muestre propiedades resultantes de la forma en que se formaron las rocas o se alteraron posteriormente por el calor, la presión y otras fuerzas en la corteza terrestre' Es comparativamente raro encontrar un macizo rocoso homogéneo, y las discontinuidades tales como fallas llenas de material triturado, grandes diaclasas y no conformidades en el lecho son difíciles de predecir.
Estas discontinuidades también son importantes, no solo para la integridad estructural de una mina y el acceso a los depósitos minerales, sino también como caminos para los fluidos que provocan concentraciones de minerales en la Tierra. Para que la minería sea económicamente viable, los minerales deben estar presentes en una concentración suficiente para que valga la pena extraerlos y dentro de estructuras rocosas que puedan excavarse de manera segura y económica. También debe ser posible enriquecer los minerales de forma económica. Para el desarrollo de la mina y la perforación de producción, la roca debe evaluarse correctamente porque los resultados afectarán las tasas de penetración de perforación proyectadas, la calidad del pozo y los costos de acero de perforación. Para determinar las características generales de las rocas, es necesario distinguir entre propiedades microscópicas y macroscópicas.
Como la roca está compuesta de granos de varios minerales, sus propiedades microscópicas incluyen:
• Composición mineral
• Tamaño de grano
• La forma y distribución del grano
• Si los granos están sueltos o cementados. En conjunto, estos factores comprenden las propiedades de la roca, como la dureza, la abrasividad, la resistencia a la compresión y la densidad. A su vez, estas propiedades de la roca determinan la tasa de penetración que se puede lograr al perforar pozos de exploración y el grado de desgaste del equipo de perforación. En algunas circunstancias, ciertas características minerales influirán directamente en el método de extracción. Muchas sales, por ejemplo, son especialmente elásticas y pueden absorber el impacto de las voladuras. Buenas y malas condiciones Con mucho, la mejor formación para perforar es roca dura y sólida. La tasa de penetración es mayor, el desgaste de los consumibles es bajo y la desviación del orificio es menor. Por el contrario, si la formación es más blanda y tiene grietas y capas, la desviación del pozo aumenta, los consumibles se desgastan más rápido, las tasas de penetración son menores y el riesgo de atascarse o perder partes del núcleo es mayor. También puede ser más difícil mantener el agujero abierto y evitar que se derrumbe. Limpiar el pozo también es extremadamente importante y puede marcar la diferencia entre el éxito o el fracaso al perforar. Un problema común es la pérdida de agua. Esto ocurre cuando la perforación se lleva a cabo en malas formaciones rocosas con muchas grietas a través de las cuales se puede drenar gran parte del agua. Cuanto más grandes sean las grietas, más agua se perderá. En condiciones de roca más fragmentada, el agua a menudo se puede perder por completo, lo que tiene un efecto extremadamente adverso en el proceso de perforación, dañando el equipo y atascando las barras de perforación en el pozo. La técnica de lavado con agua difiere mucho según la formación rocosa. En condiciones de rocas duras, la posibilidad de utilizar agua sola es mayor, mientras que en formaciones de rocas blandas suele ser necesario utilizar polímeros o lodo. El lavado se realiza por varias razones. Se enfría un poco,
limpia la cara frente a la broca y trae las virutas a la superficie, reduce la fricción entre la barra y el pozo y reduce las vibraciones en la sarta de perforación.
El lavado de pozos en formaciones inestables es mucho más complicado que en formaciones duras, ya que es necesario realizar un seguimiento de la densidad y la viscosidad del fluido utilizado para limpiar el pozo. También se requiere que el perforador comprenda la relación entre estos parámetros y la estabilidad en el pozo, la capacidad del fluido para transportar arena y virutas a la superficie, la capacidad de controlar la pérdida de agua y la capacidad de formar un revoque de filtración. en el hoyo. El lavado en estas condiciones adversas también se usa por otras razones, como estabilizar el pozo, sellar grietas y aumentar la capacidad de sacar los recortes a la superficie.
El desafío del perforador Hoy en día, los perforadores de exploración se enfrentan a una variedad de desafíos diferentes, entre los que destaca el hecho de que los geólogos exigen muestras de testigos cada vez más grandes. Cuanto más grande sea la muestra, más información se puede obtener. Esto presupone, por supuesto, que haya equipos de perforación que puedan manejar estos núcleos de gran tamaño a las profundidades especificadas.
Las profundidades requeridas también son cada vez más profundas debido al hecho de que ya se están extrayendo los depósitos menos profundos. Además, las formaciones rocosas adversas hacen que el trabajo del perforador sea más complicado, ya que entonces es más difícil extraer muestras de núcleo que sean de buena calidad e intactas a un costo aceptable. Los equipos de perforación de exploración de hoy en día recorren un largo camino para satisfacer estas demandas y aumentar la productividad al mismo tiempo, lo que permite que el perforador de exploración aumente las ganancias. Un beneficio importante es que estos equipos brindan información más detallada sobre los diversos parámetros, lo que permite al perforador monitorear los eventos más de cerca durante la perforación y tomar las medidas necesarias antes de que algo salga mal. Además, la innovación con respecto a la técnica In-The-Hole (ITH) también está facilitando la vida al ayudar al perforador a asegurarse de que el overshot esté correctamente conectado al recuperar el núcleo. Esto reduce la necesidad de mantenimiento en el equipo ITH y mejora las brocas de diamante. Si es posible mejorar el rendimiento de las brocas de diamante, la misma broca durará más. Esto significa que los intervalos entre cambios de brocas se alargan y aumenta la productividad. Cambiar el bit lleva mucho tiempo. Cuanto más profundo es el agujero, más tiempo se dedica a meter y sacar varillas. La visión de la automatización No hay duda de que la mayoría de las empresas que desarrollan equipos de extracción de testigos se centran en gran medida en aumentar el nivel de automatización en la exploración. Inicialmente, esto solo puede estar limitado, por ejemplo, para permitir que un equipo perfore una barra automáticamente durante un cambio de turno. Pero está claro que el objetivo es automatizar más, eventualmente para permitir que un viaje completo de ida y vuelta se complete automáticamente.
Sin embargo, poder hacer funcionar una plataforma de perforación de extracción de muestras de forma totalmente autónoma es una visión a muy largo plazo. Las plataformas de perforación de núcleos son mucho más complejas que las diseñadas para perforación y voladura. Podría decirse que el desarrollo de equipos de perforación de núcleos se centra más en la extracción de datos detallados de la plataforma que pueden permitir al perforador analizar exactamente lo que sucede durante el proceso de perforación. Además de esto, los desarrolladores también se centran en aumentar la cantidad de datos que se pueden extraer de cada plataforma, de modo que se puedan estudiar las diferencias entre diferentes perforadores y formaciones rocosas. Otras innovaciones en desarrollo incluyen la transferencia de datos a sitios remotos para informar a los perforadores cuándo es el momento del mantenimiento y cuándo un evento puede provocar una avería.
Fuente: Epiroc China
Si tiene alguna pregunta sobre cómo mejorar la eficiencia de la perforación y cómo elegir las brocas de diamante impregnadas, los escariadores y las barras de perforación adecuadas, comuníquese con nuestro asesor técnico de forma gratuita.WhatsApp: +86-188 5151 3960
GEO EQUIP TECH WUXI
https://www.cgegtech.com/
