أجهزة الحفر العميقة في التعدين

أنواع منصات حفر الصخور العميقة في التعدين

إنّ منصة حفر الصخور العميقة هي قطعة كبيرة ومعقدة من التكنولوجيا. عادةً، تُستخدم المعدات الثقيلة مثل الحفارات أو الشاحنات ذات الحمولة الثقيلة أو المنصات المُسطحة لنقلها. وعند وصولها إلى موقع التعدين، يمكن تركيبها بأحد الطرق الثلاث: رأسياً أو أفقياً أو مرناً. في التجهيزات الرأسية، تكون المنصة مستقيمة لأعلى ولأسفل فقط. وهذه هي الطريقة التي يتم فيها تصنيع معظم منصات الحفر عادةً. أما التجهيزات الأفقية فتتضمن وضع المنصة بشكل أفقي مع نشر أجزائها على نطاق واسع. وتسمح التجهيزات المرنة للمنصة بالانحناء أو الدوران إلى أشكال غريبة للوصول إلى الأماكن الصعبة بشكل أفضل.

تلعب منصة حفر الصخور العميقة دورًا مباشرًا في إنتاج مشروع التعدين بأكمله، بالنظر إلى أهمية تقنيات الحفر والتفجير في عملية الاستخراج.

• منصة حفر المطرقة العلوية:

  تُستخدم منصات حفر المطرقة العلوية على نطاق واسع في صناعة التعدين. تُستخدم هذه المنصات نظام حفر نابض حيث تكون المطرقة موجودة على سلسلة الحفر مُدفوعة بوحدة الطاقة السطحية. تُضفي المطرقة طاقة التأثير على رأس الحفر، مما يُسبب تكسير الصخور. تنقل سلسلة الحفر الصخور المجزأة (قطع الحفر) والهواء المضغوط إلى السطح، حيث تُفرغ عادةً من خلال نظام جمع الغبار. توفر منصات حفر المطرقة العلوية العديد من المزايا لتطبيقات التعدين. فهي مناسبة تمامًا لحفر ثقوب ذات أقطار وأعماق مختلفة في تشكيلات الصخور الصلبة.

  توفر منصات حفر المطرقة العلوية جودة جيدة للثقوب ومعدلات إنتاج جيدة. وهي قادرة على حفر ثقوب في مجموعة واسعة من الظروف الجيولوجية.

• منصة حفر الثقوب العميقة:

  تُعدّ منصات حفر الثقوب العميقة، المُعروفة أيضًا باسم منصات حفر الأعمدة العميقة، آلات حفر مُتخصصة تُستخدم لإنشاء ثقوب عميقة في أنواع مختلفة من تشكيلات الصخور. تستخدم هذه المنصات تقنيات وتقنيات حفر مُتقدمة لضمان الدقة والاستقرار عند حفر الثقوب العميقة. تتمثل إحدى الميزات الرئيسية لمنصات حفر الثقوب العميقة في نظام الحفر الدوراني. وهذا يعني أن المنصة يمكنها تدوير رأس الحفر بشكل مستمر لقطع الصخور القاسية. تستخدم بعض منصات حفر الثقوب العميقة أيضًا طرق الدوران العكسي أو حفر الجدران المزدوجة لضمان كفاءة ودقة أكبر في الحفر في ظل ظروف معينة.

  تختلف منصات حفر الثقوب العميقة عن آلات الحفر التقليدية التي تعمل عادةً في التربة الرخوة. يسمح تصميمها ب الوصول إلى أعماق تزيد عن ألف متر. فهي ضرورية لمشاريع التعدين التي تحتاج إلى إنشاء ثقوب عميقة ودقيقة ومستقرة.

• منصة حفر DTH:

  تُعدّ منصة حفر مطرقة DTH (أسفل الثقب) نوعًا شائعًا من منصات الحفر المُستخدمة لحفر الصخور العميقة في التعدين. تُوضع مطرقة DTH هذه مباشرةً فوق رأس الحفر في الثقب. وتضرب رأس الحفر مباشرةً لكسر الصخور. يقدم حفر التأثير المباشر بعض الفوائد للتعدين في الثقوب العميقة. تُعدّ منصات حفر DTH مناسبة تمامًا لحفر الثقوب العميقة بكفاءة عالية. فهي قادرة على الحفر عبر تشكيلات صخرية صلبة للغاية. يساعد تصميم DTH على بقاء الثقوب مستقيمة وعدم الانحراف عن مسارها.

  تُعدّ سرعات الحفر سريعة مقارنةً بالطرق الأخرى. تعمل منصات حفر DTH أيضًا باستخدام مطارق مُدارة بالهواء أو الماء. مما يُساعد على تقليل تكلفة الحفر ويجعل من السهل القيام به في المواقع البعيدة.

مواصفات وصيانة منصات حفر الصخور العميقة في التعدين

المواصفات

• حجم المنصة ووزنها:

  تتمتع منصات حفر الصخور العميقة عادةً بحجم ووزن كبيرين، بحيث يمكنها دعم ودعم قضبان الحفر بشكل ثابت والتحكم فيها. يجب أن يتناسب حجم ووزن المنصات مع سعة النقل، كما يجب أن تلبي متطلبات مواقع الحفر المختلفة.

• عمق الحفر وقطره:

  تتمثل المهمة الأساسية لمنصات حفر الصخور العميقة في تنفيذ عمليات الحفر على أعماق كبيرة. يُشار عادةً إلى أقصى عمق حفر لمنصة في المواصفات، مما يُحدد الحد الأعلى لعمق الحفر الخاص بها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمنصات أيضًا حفر ثقوب بأقطار مختلفة وفقًا للمطالب. يرتبط قطر الثقب ارتباطًا وثيقًا برأس الحفر المُستخدم، بالإضافة إلى طريقة الحفر.

• نظام الطاقة:

  تتطلب منصات حفر الصخور العميقة إمدادًا قويًا بالطاقة لتشغيل الحفر وغيرها من أنظمة المعدات. يتم أيضًا تحديد نوع الطاقة وقوة المنصات وفقًا لمتطلبات الاستخدام المحددة وظروف العمل. على سبيل المثال، في بعض البيئات النائية أو القاسية، قد يكون من الضروري استخدام مصدر طاقة خارج الشبكة مثل مجموعة المولدات.

• نظام التحكم:

  يشمل التحكم في منصات حفر الصخور العميقة اختيار ومطابقة وضع التحكم والنظام. يُعتمد وضع التحكم التقليدي عادةً على التشغيل اليدوي والتحكم المركزي، بينما قد يعتمد نظام التحكم الحديث على بعض التكنولوجيا الأوتوماتيكية والذكية، مثل التحكم PLC (SCADA).

الصيانة

تُطلب فحوصات وصيانة منتظمة لمنصات حفر الصخور العميقة في التعدين لضمان الأداء السليم وتمديد عمر الخدمة. فيما يلي بعض نقاط الصيانة الأساسية:

• فحص وصيانة مكونات النظام الهيدروليكي:

  يجب فحص وصيانة أجزاء مثل المضخة الهيدروليكية والصمام والأسطوانة، وما إلى ذلك، من نظام الحفر الهيدروليكي بشكل منتظم. على وجه الخصوص، يجب فحص تثبيت وتسرب مكونات النظام الهيدروليكي للتأكد من عدم وجود ترهل أو تسرب. يجب أيضًا فحص حالة عمل مكونات النظام الهيدروليكي. إذا كانت هناك أي مشاكل مثل الضوضاء غير الطبيعية أو السحب أو ضعف الطاقة، فيجب اكتشافها ومعالجتها في أقرب وقت ممكن لضمان عمل النظام بشكل صحيح.

• تغيير الزيت والفلاتر بشكل منتظم:

  بالنسبة إلى الزيت المُستخدم لمنصات الحفر والفلاتر، يجب تغييره بشكل منتظم وفقًا لبيئة وظروف التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يجب فحص مستوى الزيت وتجديده إذا لزم الأمر لضمان تزييت وتبريد المعدات بشكل صحيح.

سيناريوهات منصات حفر الصخور العميقة في التعدين

تُستخدم منصات حفر الصخور العميقة في سيناريوهات مختلفة، حتى خارج صناعة التعدين، مما يجعلها أصولًا قيّمة في العديد من القطاعات.

• أخذ عينات اللبّ والاستكشاف

  تُستخدم منصات حفر الصخور العميقة بشكل أساسي في التعدين لأخذ عينات اللبّ واستكشاف المعادن. فهي تُساعد الجيولوجيين على الحصول على عينات اللبّ من طبقات الصخور العميقة تحت الأرض لتحديد تركيب المعادن وبنيتها. وهذا يسمح بتقييم أكثر شمولاً للمنطقة قبل الاستثمار في عمليات التعدين الفعلية.

• حفر الإنتاج

  في المناجم التي تم فيها مسح المعادن وتأكيدها بالفعل، تُستخدم منصات حفر الصخور العميقة لحفر الإنتاج. تُحفر المنصات ثقوبًا بدقة لاستخراج المعادن. تضمن دقة هذه آلات الحفر عدم إهدار المواد القيّمة.

• مراقبة البيئة

  يمكن لمنصات حفر الصخور العميقة إعداد آبار مراقبة بيئية في مواقع التعدين وحولها. تُساعد هذه آبار المراقبة في تتبع جودة المياه الجوفية والظروف الجيولوجية. من خلال استخدام هذه المنصات لتركيب أنظمة المراقبة، يمكن أن تصبح عمليات التعدين أكثر استدامة بيئيًا.

• استخراج النفط والغاز

  تُعدّ منصات حفر الصخور العميقة العمود الفقري لصناعات استخراج النفط والغاز. فهي تُنشئ آبارًا رأسية أو أفقية للوصول إلى رواسب الهيدروكربونات تحت سطح الأرض. تم تصميم آلات الحفر لتحمل الظروف القاسية التي تُواجهها على أعماق كبيرة.

• البحث الجيولوجي

  يستخدم الباحثون في علم الجيولوجيا بشكل متكرر منصات حفر الصخور العميقة لجمع البيانات من طبقات الصخور العميقة. من خلال تحليل عينات اللبّ التي تم الحصول عليها من خلال هذه الآبار، يمكن للجيولوجيين فهم بنية الأرض بشكل أفضل وكيفية تكوينها. وهذا يُحسّن فهمهم لديناميات الصفائح التكتونية، وتركيب الطبقات، وغيرها من العمليات الجيولوجية الأساسية.

• مبادلات حرارية للطاقة الحرارية الأرضية

  تُستخدم منصات حفر الصخور العميقة أيضًا في مجال الطاقة الحرارية الأرضية. عند إعداد محطات الطاقة الحرارية الأرضية أو أنظمة تسخين وتبريد المباني من خلال مبادلات الطاقة الحرارية الأرضية، تُسهّل هذه المنصات تركيب الآبار والثقوب الأفقية. من خلال الآبار التي أنشأتها منصة حفر الصخور العميقة، يتم الوصول إلى حرارة الأرض والتقاطها.

كيفية اختيار منصات حفر الصخور العميقة في التعدين

• عمق الحفر:

  يُعدّ عمق الحفر أمرًا بالغ الأهمية. سيُحدد نوع السطح الذي يتم حفره مدى عمق الحفر. تتمتع الحفارات بقدرات مختلفة فيما يتعلق بعمق الحفر.

• نوع الحفر:

  هناك أنواع مختلفة من منصات حفر الصخور العميقة، كل منها مناسب لمهمة معينة في التعدين. غالبًا ما يُستخدم حفر الدوران لأنه يعمل بشكل جيد على أنواع مختلفة من الصخور. تتمتع حفارة الدوران أيضًا بطرق مختلفة لإنجاز العمل، مثل استخدام الماء أو الهواء للتبريد وإزالة رقائق الصخور. تُعدّ حفارة اللبّ من الحفارات الشائعة الأخرى في التعدين. تستعيد هذه الحفارة عينات صلبة من الصخور، أو لبّ، مما يُساعد الجيولوجيين على فهم بنية وتركيب رواسب المعادن. وتشمل أنواع الحفارات السائدة الأخرى حفارات HDD وحفارات DTH.

• الحجم والوزن:

  عند تحديد حجم ووزن الحفر، من المهم مراعاة ما إذا كان سيكون ثابتًا أم متنقلاً. إذا كان ثابتًا، فسيكون بحاجة إلى أن يكون كبيرًا وقويًا للغاية لمعالجة الحفر العميق. بالنسبة للحفارات المتنقلة، مثل تلك التي تُستخدم على الشاحنات أو المقطورات، يجب أن يكون الحجم والوزن منخفضين بما يكفي لنقلها بسهولة.

• مصدر الطاقة:

  في التعدين، يُعدّ مصدر طاقة الحفر العميق أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن تكون آلة الحفر قوية وموثوقة نظرًا لأنها تُستخدم في مواقع نائية بعيدة عن خطوط الطاقة العادية. تختار العديد من حفارات التعدين مولدات الديزل لتشغيلها. تُعدّ مولدات الديزل موثوقة وسهلة الاستخدام في المناطق المنعزلة حيث تأتي الكهرباء من الشبكة.

أسئلة وأجوبة حول منصات حفر الصخور العميقة في التعدين

س1. ما الفرق بين حفر اللبّ وحفر الدوران العكسي؟

ج1. يُستخدم حفر اللبّ بشكل شائع في استكشاف المعادن، حيث يُسترجع لبّ صلب من الصخور من الجيولوجيا في الثقب. تُساعد البيانات من اللبّ الجيولوجيين في إجراء تقديرات حول موقع وكمية المعادن، مما يمكن أن يُساعد في اتخاذ القرار بشأن موقع التعدين أم لا. في حفر الدوران العكسي، يتم ضخ الهواء أو الماء إلى أسفل ثقب الحفر لجلب قطع الحفر إلى السطح. يُستخدم هذا عند الحاجة إلى استخراج معلومات عن الجيولوجيا، ولكنه يُستخدم أيضًا لحفر الثقوب التفجيرية العادية في التعدين.

س2. ما الفرق بين الحفر الدوراني وحفر النبض؟

ج2. تُعدّ منصات الحفر الدورانية هي الطريقة المفضلة لجميع أنواع الحفر في التعدين، بما في ذلك حفر اللبّ والدوران العكسي. يمكن استخدام منصات الحفر الدورانية لمسوح الجيولوجيا واستخراج المعادن وحفر آبار المياه وحفر الكتل الدقيقة. يعمل الحفر الدوراني من خلال دمج رأس على أنبوب أجوف يدور أثناء حفره في الأرض. يُنشئ الحفر الدوراني ثقوبًا دقيقة ودقيقة، مما يجعلها مثالية للتعدين. يمكن أن تكون منصات الحفر الدورانية منصات دوران ذات استبدال واحد أو منصات دوران متكاملة بالكامل مع نظام محرك علوي. تُستخدم منصات الحفر الدورانية أحيانًا مع الحفر النابض، حيث يتم إسقاط رأس الحفر وضربه ضد الصخور أثناء دورانه. يُستخدم حفر الدوران والنبض مجتمعين للثقوب التفجيرية في الصخور الصلبة.

س3. ما هي ميزات السلامة الموجودة على منصات حفر الصخور؟

ج3. عادةً، تحتوي منصات حفر الصخور على مظلة لحماية الحفار من سقوط الحطام والصخور المفككة. يُستخدم هيكل الحماية من الانقلاب (ROPS) لحماية الحفار في حالة حدوث انقلاب عرضي. تُعدّ هياكل ROPS إطارات قوية تُحيط بمنطقة مفتوحة، مثل المظلة، وتُساعد على منع أي إصابات ناتجة عن انقلاب معدات الحفر. يُعدّ وجود درجات مضادة للانزلاق ودرابزين آمنين للصعود والنزول الآمن، بالإضافة إلى وجود تعليق خارج الطريق وحافات سطحية ثقيلة لتحسين الاستقرار والحركة المضادة للانزلاق على التضاريس الوعرة، من العناصر الآمنة الأخرى.