دانلود مقاله انواع روشهای حفاری

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله انواع روشهای حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بشر به علت احتیاج به آب که یک مایع حیاتی پرارزش است، در هر شرایطی به جستجوی آن اقدام نموده و به آن دسترسی پیدا کرده است. بدون شک ایرانیان باستان اولین کسانی بوده‌اند که در حفر چاه و قنات پیشقدم بوده‌اند. علاوه بر حفر چاه به روش دستی که هم اکنون نیز در بسیاری از جاها رایج است، فنون حفر چاههای مکانیکی نیز به وفور استفاده می‌شود. حفاریهای مکانیکی که معمولا به دو صورت انجام می‌گیرد، شامل حفاری ضربه‌ای و دورانی می‌باشد. مته‌های ضربه‌ای که تا اواسط قرن نوزدهم برای حفر چاههای نفت مورد استفاده قرار می‌گرفت و به متد کانادایی معروف بود، به دیلم بلند و قطوری شباهت داشت که قادر بود تا چندین صد متر به درون زمین رخنه نماید.
گرچه اکنون اکثر چاههای نفت با روش دورانی حفر می‌گردد، لکن هنوز در برخی کشورهای نفت خیز مخصوصا ایالات متحده آمریکا هنوز از روش ضربه‌ای استفاده می‌شود و حدس می‌زنند نزدیک به 25 تا 30 درصد چاههای نفت آمریکا با روش ضربه‌ای حفر می‌گردد. حفاری دورانی اولین بار در سال 1901 در میدان نفتی Spindletop ، نزدیک تگزاس مورد استفاده قرار گرفت و به سبب مزایایی که نسبت به ضربه‌ای داشت، دامنه کاربرد آن به زودی گسترش یافت. بطوری که در دهه 1920 اکثر حفاریهایی که برای استخراج نفت در سراسر جهان صورت می‌گرفت با این روش بود.
بررسیهای زمین شناسی با وجود تمام دقتی که می‌شود، تنها امکان وجود مخازن را پیش بینی می‌کند. برای اطمینان از وجود نفت تنها وسیله حفر چاه است. حفر چاه همچنین برای استخراج آبهای زیزمینی نیز استفاده می‌شود.
انواع روش های حفاری که در ادامه مطلب به تفضیل بیان می کنم :
1) حفاری شوئیدنی (Wash boring)
2) مته دورانی (Ratary drill)
3) اوگر مارپیچی ممتد
4) اوگر میان تهی
5) اوگرهای با قطر زیاد
6) حفاری ضربه‌ای
7) مته چکشی
8) مته ضربه‌ای بادی
9) روش توربینی
10) ماشین های حفر تونل ( نحوه تخلیه ، قیمت آنها ، اجزاء این ماشین ها )
1) حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه ، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.
روش حفاری :بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
مزایا : نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
محدودیتها : اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
2) مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهد و هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد. امروزه کاربرد دستگاههای حفاری چرخشی بسیار متداول شده است. این دستگاهها را می‌توان در هر نوع زمین بکار برد. ولی برتری کاربرد آنها در زمینهای نرم بیشتر است. پیشروی این دستگاهها در داخل سنگهای سخت به کندی صورت می‌گیرد. در این روش سر مته فولادی که متصل به انتهای لوله فولادی است، از سر چاه به کمک موتور ، حرکت دورانی می‌نماید. گل حفاری از داخل لوله به درون چاه تزریق شده و از اطراف لوله به سر چاه بر می‌گردد.
گل حفاری ضمن خنک کردن سر مته اعمال حمل خرده سنگهایی که بوسیله سر مته از ته چاه تراشیده شده است، به سر چاه و جلوگیری از فشار طبقات سست و ریزش آنها به داخل چاه را نیز انجام می‌دهد. با روش حفاری دورانی چاههای بسیار عمیق حفر می‌گردد. عمیق ترین چاه جهان که با این روش حفر گردیده در سال 1956 در لوئیزیانا (آمریکا) به عمق 21535 فوت بود که به نفت نرسید.
روش حفاری : پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
مزایا : روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
محدودیتها : جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است و محتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
3) اوگر مارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولا در خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
روش حفاری: حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
مزایا : روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ، اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
محدودیتها : پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یا بدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدود می‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
4) اوگر میان تهی
این دستگاه سوراخهایی با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
روش حفاری: روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
مزایا : روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیاد مشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثر مته اوگر در خاک بوجود آید.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
5) اوگرهای با قطر زیاد
این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10 سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش حفاری : با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانه حفر می‌شود.
مزایا : روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک را امکانپذیر می‌سازد.
محدودیتها : عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ، رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
6) حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آب بکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند. دستگاههای حفاری ضربه‌ای و یا سوندوزهای ضربه‌ای ، دستگاههای ساده‌ای هستند که برای پژوهشهای آب یابی بسیار مناسب هستند. از این دستگاهها بیشتر برای چاههایی که در داخل سنگهای مقاوم حفر می‌شود، استفاده می‌کنند. اصول کار سوندوزهای ضربه‌ای خردکردن سنگهاست که این عمل بوسیله مته‌ای به نام مته حفاری یا ترپان انجام می‌گیرد. مته‌ها بطور منظم از ارتفاع ثابتی روی سنگ فرود می‌آیند. دستگاه مجهز به یک خرک چهار قطبی و یا یک دکل است که مته‌های حفاری بوسیله یک قرقره برگشت روی آن آویزان می‌گردند.
این مته‌ها دارای حرکت رفت و آمدی می‌باشند و به منظور اجرای مانورهای پائین و بالا رفتن ، از دستگاه رفت و برگشت جدا گردیده و به یک وسیله‌ای به نام چرخ قرقره که برای جاگذاری لوله‌ها نیز بکار می‌رود، مربوط می‌باشند. خرکهای جدا شونده ، چوبی و یا فلزی هستند. پایه‌ها روی دالهای سیمانی که قبل از مونتاژ دستگاه تهیه می‌شوند، قرار می‌گیرند. دکل‌های خم شونده یا تلسکوپی ، سوندوزهای دستگاههای حفاری خود کار قابل حمل را مجهز می‌نمایند. ممکن است که این دکلها به صورت دائمی در پشت یک کامیون ثابت شده باشند. دکلها باید بوسیله کابلهای محکم روی بلوکهای سیمانی ثابت گردند .
عمیق ترین چاه با روش ضربه ای : عمیق ترین چاه با این روش در ایالت نیویورک توسط شرکت گاز طبیعی ایالت نیویورک در سال 1948 تا 1953 تا عمق 11145 فوت حفر گردید که به نفت نرسید.
روش حفاری : سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارج می‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
مزایا : روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60 سانتیمتر) در انواع مواد است.
محدودیتها : ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندی انجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
7) مته چکشی
برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
روش حفاری : مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل رانده می‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌ها را از لوله داخلی خارج می‌کند.
مزایا : نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
محدودیتها : مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی به مراتب سریعتر است.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
8) مته ضربه‌ای بادی
این روش برای حفر گمانه برای آتشباری ، دوغاب زنی و مهار سنگ است. روش سریع برای حفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ای دارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکار نمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یا شیل مرطوب ممکن است تمام لوله حفاری در سوراخ باقی بماند.
روش حفاری : ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌ها توسط فشار هوا خارج می‌شود.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
9) روش توربینی
بر حسب گزارشی که به چهارمین کنگره جهانی نفت در سال 1955 در رم داده شد، شوروی سابق نوعی حفاری دورانی ابداع کرده بود که در آن سر مته به جای آنکه به کمک لوله فولادی دوران نماید، بوسیله توربینی که به عنوان نیروی محرکه از گل حفاری و یا الکتریسیته استفاده می‌نماید، حرکت می‌کند. در این روش قسمت متحرک تنها سر مته در عمق چاه خواهد بود. بنابراین می‌تواند سرعت دورانی به مراتب بیشتری داشته باشد. از نظر سرعت عملی که این روش دارد، دارای برتری اقتصادی زیادی است. بر حسب گزارش فوق 65 درصد کل حفاریهای نفتی شوروی سابق با این روش بوده است. این روش اکنون در اروپا و آمریکا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^><^
10) ماشین های حفر تونل
در این قسمت به معرفی یکی از ماشین های حفر تونل که تونل را به صورت تمام مقطع حفر می کند
می پردازم.این ماشین ها تمام مقطعهای دایره ای را یک جا حفر می کنند و معمولا آنها را به نام ماشین های تونل حفر کن می نامند و با علامت اختصاری t.b.m که حروف اول نام انگلیسی دستگاه است از آنها نام می برند .کامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حد قابل توجهی افزایش یابد.
امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین ها استفاده می کنند.بعد از سال ها تلا ش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است.در واقع شروع این تحقیقات کوشش های رابینز در سال 1957 میلادی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند در سنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.
در آن زمان به تدریج این دستگاه ها سنگینتر و محکم تر شد ند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ های محکم کند است.به عنوان مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلتی که در بین آنها لایه هایی با مقاومت 140mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.
تقسیم بندی ماشین های( t.b.m) tunnel boring machine به صورت زیر است :
1) open t.b.m 2) single t.b.m 3) d.s t.b.m
قسمت های اصلی این نوع ماشین ها به شرح زیر است:
1.بدنه 2.صفحه حفار 3.ابزار برش 4.چنگ زنها 5.جک های رانش صفحه حفار
نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین : مواد حفر شده به وسیله سیستم ویزه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبحه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل اتقال را متوقف سازند.از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آب جدا می شوند.
قیمت این ماشین ها : قیمت tbm گران است و بیشتر به نوع سفارش داده شده به کارخانه سازنده و نوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمت آنها را می توان در حدود 7 یا 8 میلیارد تومان در نظر گرفت باید دوباره بگویم که حدود قیمت این است و بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد.از مهم ترین سازند گان این نوع ماشین ها می توان از شرکت ویرث نام برد.
گمانه زنی در حفاری
گمانه زنی یعنی عمل ایجاد چاه هایی در زمین با بکارگیری ابزار مختلف حفاری. گمانه ها ممکن است بصورت عمودی، شیب دار یا افقی باشند از آنها استفاده های مختلفی می شود. از جمله: نمونه برداری از مصالح زمین، انجام آزمون های برجا، بررسی شرایط هیدروژئولوژی، ایجاد شبکه زهکشی و شمع ریزی برای پی.
بطور کلی دو نوع فعالیت در حین انجام عمل گمانه زنی دنبال می شود که عبارتند از:
1- حفر گمانه: با پیشروی در زمین و نفوذ در آن به منظور رسیدن به هدف مشخصی از قبیل: سفره های آب زیرزمینی، لایه زمین شناسی معین، طاقدیس های نفتی و گازی، منابع انرژی زای زمین.
2- نمونه برداری از مصالح زمین در اعماق مورد نظر برای انجام آزمایش های مختلف و شناسایی خواص فیزیکی و مکانیکی آنها.
روش ها و ابزارهای مورد استفاده در هر دو عمل در بخش های زیر خلاصه شده است:
1- ابزار و دستگاه های حفاری
انواع مختلفی از ابزار و دستگاه های حفاری برای حفر چاه و گمانه زنی در سطح جهان وجود دارد. بر حسب مکانیسم عمل آنها، دستگاه های حفاری به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند:
الف) حفاری مته ای
ب) حفاری شستشوئی
ج) حفاری ضربه ای
د) حفاری دورانی
انتخاب هر کدام از این دستگاه های حفاری بستگی به مجموعه عوامل زیر دارد:
1- موقعیت جغرافیایی محل
2- جنس مصالح زمین
3- قطر و عمق چاه و دستگاه حفاری
4- در دسترس بودن دستگاه
5- هدف از عمل حفاری
6- کیفیت نمونه برداری
حفاری مته ای مارپیچی
یکی از روش های متداول حفاری در فعالیت های عمرانی بحساب می آید که در آن حفر چاه در اثر چرخش دورانی و حلزونی مته و همزمان فرورفتن آن در زمین حاصل می شود. نم.نخه های بدست آمده از این روش نمونه های نمایانگر و بعضی وقت ها دست خورده هستند. کاربرد این روش از حفاری بیشتر در زمین های نرم و نیمه سخت است و بر حسب نوع زمین مته های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. مته های حفاری در دو گروه اصلی تقسیم می شوند:
الف) مته های دستی
ب) مته های مکانیکی
الف) مته های دستی:
این مته ها بطور دستی توسط یک یا دو نفر بکار برده می شوند که بطور کلی ترکیب آنها شامل سرمته، لوله یا میله میانی و دسگیره می شود.
سرمته می تواند اشکال مختلفی داشته باشد که عمل حفاری و نمونه برداری توسط آنها انجام می شود.مته روی لوله یا میله میانی سوار می شود و قطر این لوله ها معمولا 20 میلی مترمی باشد و ممکن است بصورت یک قطعه یک دست و یا ترکیبی از قطعات مختلف باشد که در طول آن با توجه به عمق چاه متفائت خواهد بود. میلی میانی در قسمت بالایی دستگیره که T شکل است وصل می گردد در حین عمل حفاری دستگیره منتقل می شود و بدین ترتیب عمل حفاری انجام می گیرد.
از این نوع مته ها برای حفاری تا عمق های 3-10 متری استفاده می شود که عمق حفاری توسط جنس زمین و سطح ایستابی آبهای زیرزمینی کنترل می شود. حفاری بوسیله مته های دستی معمولا برای کارهای اکتشافی انجام می گیرد و کاربردهای دیگری همچون شناسایی تراز آبهای زیرزمینی و ایجاد چاه های زهشکی نیز می تواند داشته باشد.
متداول ترین نوع مته های دستی در سه گروه تقسیم می شوند:
1) مته های چنگکی
2) مته های حلزونی
3) مته های فنری
نوع اول برای نمونه برداری از خاک های رسی سخت و خاک های شنی متراکم استفاده می شود.
نوع دوم برای نمونه برداری از خاک های غیرچسبنده ماسه ای به کار برده می شوند قطر مته ها بین 50-100 میلی متر می باشد.
ب) مته های مکانیکی:
نیروی لازم برای بکار انداختن این نوع مته ها توسط یک موتور تامین می شود. مقدار نیروی مصرفی به نوع مته و جنس زمینی که در آن حفاری صورت می گیرد بستگی دارد. مته های مکانیکی بر اساس وظیفه خود به دو گروه مته های مکانیکی سبک و مته های مکانیکی سنگین تقسیم می شوند.
مته های مکانیکی سبک:
این مته ها حد واسط مته های دستی و مکانیکی سنگین از نظر کاربرد می باشند. حمل و نقل آنها و بکار گرفتن آنها توسط یک یا دو نفر انجام می گیرد. از یک موتور کوچک بقدرت 10 اسب بخار برای چرخاندن و فرو بردن مته در زمین استفاده می شود. عمق چاه هایی که بوسیله این نوع مته ها حفر می شوند بین 10-15 متر می باشد و قطر حفاری بین 75-300 میلی متر است. کاربرد آنها بیشتر در نهشته های نرم و سخت نشده است و نسبت به مته های دستی سرعت عمل بیشتری دارند.
مته های مکانیکی سنگین:
این مته ها معمولا روی کامیون سوارند و توسط آن ها به مناطق مورد نظر انتقال داده می شوند. نیروی چرخش آن ها توسط یک موتور قدرتمند تامین می شوند و نیروی نفوذی (فشاری) آنها ممکن است در اثر وزن خود مته و دستگاه حفاری باشد و یا اینکه توسط یک نیروی هیدولیکی یا دینامیکی خارجی تامین گردد. با استفاده از این نوع مته ها می توان در همه نوع خاک (رسی، سیلتی،ماسه ای) و نهشته های سخت و متراکم شده و سنگ های نرم تا نیمه سخت حفاری نمود و از آنجا که در بیشتر فعالیت های مهندسی و ژئوتکنیکی در این نوع نهشته هاست لذا این مته ها کاربرد گسترده ای در طرح های عمرانی دارد. نمونه هائی که از این طریق بدست می آید می تواند بصورت نمونه های دست نخورده و یا نمونه های نمایانگر باشد چون نمونه ها در حین بالا آمدن در اثر عمل چرخش مته با هم مخلوط گشته و در نتیجه خصوصیات اولیه خود را از دست بدهند.
کاربرد این مته ها در چاه هایی که تراوش آب های زیرزمینی زیاد باشد و یا دیواره های چاه ریزش داشته باشد محدود می شود. سرعت حفاری با توجه به جنس زمین متفاوت می باشد.
مته های پره ای:
این مته ها قطری برابر با 50- 300 میلی متری دارند و از آنها برای حفاری تا عمق 50-60 متری استفاده می شود. مته های پره ای بر حسب کاربرد آنها به دو گونه مته های پره ای کوتاه و مته های پره ای ممتد تقسیم بندی می شوند.
مته های محفظه ای (سطحی):
این مته ها شامل یک محفظه فولادی استوانه ای شکل می شوند که از قسمت بالا باز می شوند و در قسمت پایین صفحه ای فلزی وجود دارد که روی تیغه های برنده ای تعبیه شده است. بلافاصله در مجاورت این تیغه های برنده شیارهایی قرار گرفته است که بدرون محفظه باز می شوند. محفظه فولادی از طریق میله محوری به دستگاه حفاری وصل می گردد. در حین عمل حفاری مته به چرخش در می آید و تیغه های برنده آن سبب خرد شدن و برش یافتن سنگ ها و نهشته های مسیر خود می شوند. مصالح خرد شده از طریق شیار ها به درون محفظه راه می یابند و زمانیکه محفظه پر می شود مته به سطح زمین آورده می شود و محتویات آن تخلیه می شود و عمل حفاری بدین صورت ادامه پیدا می کند. با استفاده از این روش چاه هایی به قطر 1 متر و عمق 50 متر حفر گردیده است. البته این مته ها برای حفاری در زمین های نرم و نهشته های سخت نشده مناسب هستند.
حفاری مکانیکی ,حفاری حرارتی ,حفاری آبی ,حفاری لرزشی ,حفاری شیمیایی ,حفاری الکتریکی ,حفاری لیزری ,انواع روشها و تکنیکهای حفاریهای مکانیکی ,مته دورانی (Ratary drill)
- حفاری مکانیکی
در این روش ، به یکی از سه روش ضربه ای ،چرخشی یا ترکیبی از این دو ، انرژی مکانیکی به سنگ منتقل می شود . در اصطلاح عملیاتی را که به روش مکانیکی موجب حفر چال در سنگ می شوند حفاری مکانیکی می گویند . امروزه 98 درصد حفاریها به روش مکانیکی حفر می شوند . در معادن سطحی و حفاری های نیمه عمیق و عمیق عمدتاً از ماشین های حفاری چرخشی با مته های مخروطی شکل و ماشینهای ضربه ای سنگین استفاده می شود ؛ اما در معادن زیر زمینی یا به طور کلی درعملیات زیر زمینی از ماشین های ضربه ای استفاده می گردد.
- حفاری حرارتی
به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی ، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجرمی شود ، نفوذپذیری می نامند . در روش حرارتی ، به کمک انرژی حرارتی حاصل از آمیختن هوا یا اکسیژن با یک نوع سوخت ، ترجیحا نفت سفید ، نفوذ پذیری در سنگ صورت می گیرد . هوا یا اکسیژن و سوخت از دو مجرای جداگانه به داخل مخزنی واقع در پشت مته ارسال می شوند و پس از اشتعال ، شعله حرارت را از طریق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل میکند و حرارت نیز سطح سنگ را متورق و آماده جدایی می کند . در نهایت ، به کمک فشارآب ، قطعات متورق جدا و به سطح زمین منتقل می شوند .
- حفاری آبی
در این روش، با استفاده از فشار آب تامین شده در سطح ، حفر چاه امکان پذیر می گردد. در اینجا فشار آب با سایش سطح سنگ ، مقاومت سنگ را در هم می شکند ، و بدین ترتیب ، حفاری صورت می گیرد . این روش با افزایش فشار آب ، در استخراج ذغال سنگ و ذخایر پلاسر نیزکاربرد دارد .
- حفاری لرزشی
در این روش با ایجاد لرزشهایی با فرکانس 100 تا 20000 دور در ثانیه می توان سنگ را شکست . یکی از متداولترین روش های حفاری لرزشی ،روش حفاری مافوق صوت است .
- حفاری شیمیایی
در این روش با استفاده از فعل وانفعالات شیمیایی ناشی از انفجار مواد منفجره می توان در طبقات حفاری کرد . معمولاًدر این روش از دو نوع خرج استفاده می شود :
.1. خرج سیلندری که باعث حفر چالسیلندری می شود .
.2. خرج چالتراش که باعث افزایش قطر چال می شود .
- حفاری الکتریکی
در این روش با تولید الکتریکی ستونی یا قوسی یا جرقه ای ، عملیات نفوذپذیری در سنگ انجام می گیرد . در بعضی از این روش ها با وجود بالا بودن درجه حرارت ، به دلیل کوتاه بودن زمان تماس الکتریسته ، سنگ ذوب نمی شود ؛ اما در سایرروش ها به دلیل بالا بودن درجه حرارت و طولانی بودن زمان تماس الکتریسته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ ، سنگ می شکند .
- حفاری لیزری
با اشعه لیزر می توان تشعشعات الکترو مغناطیسی را به طور ستونی تولید کرد . این نوع تشعشعات را می توانبرای تبخیر یا ذوب سنگ ، ایجاد شکستگی در سنگ و حفر چال استفاده کرد . با تاباندن امواج قوی لیزری ستونی به سطح سنگ ، می توان باعث تبخیر سطح سنگ ، و ذوب و شکستگی سنگ در اطراف محدوده ذوب شد . شعاع عملکرد این مناطق به شدت و قدرت اشعه لیزر بستگی دارد.
انواع روشها و تکنیکهای حفاریهای مکانیکی
مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برایزهکشی افقی یاایجاد مهار کاربرد دارد.
• روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
• مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
• محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.
حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.
• روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
• مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60سانتیمتر) در انواع مواد است.
• محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.
الف : حفاری مکانیکی
ب : حفاری به روش آتشکاری
در روش آتشکاری سینه کار تونل و فضاهای زیرزمینی محل چالها مشخص می‏شود و بعد از مشخص شدن آکس تونل و با توجه به شکل هندسی فضای زیرزمینی محل چالها مشخص می‏شود و بعد از حفاری توسط دستگاههای حفاری از جمله چکش دستی و یا دریل واگن و یا جامبو و دریل توسط چاشنی و دینامیت خرج گذاری و منفجر می‏گرددکه این روش بیشتر در فضاهای بزرگ کاربرد دارد. حفاری در این فضاها به صورت پله ای انجام می‏گیرد. روش حفاری مکانیکی خود به دو گروه تقسیم بندی می‏شود :
1- حفاری به صورت تمام مقطع با دستگاههای T.B.M : این دستگاهها به صورت کامل، مقطع را با یک صفحه برش که در جلو دستگاه نصب شده است و حول محور تونل می‏چرخد ، حفاری می‏نمایند. این دستگاه روی ریل نصب شده که با پیشروی تونل، ریل گذاری انجام شده و حفاری به صورت مداوم انجام می‏گیرد.
2- حفاری به صورت موضعی با دستگاه کله گاوی : این دستگاه برای زمینهایی که به صورت ریزشی می‏باشند ، بیشتر کاربرد دارد و دارای یک یا دو بازو می‏باشند که به انتهای آن یک وسیله حفاری وصل شده است که حول بازو می‏چرخد و مقطع را کم کم بزرگ می‏نماید و مصالح را روی یک سینی که جلو دستگاه می‏باشد ریخته و توسط یک تسمه نقاله به انتهای دستگاه انتقال داده و تخلیه می‏نماید.
فر تونل به روش کلاسیک (چالزنی و انفجار)
سیکل حفر تونل
حفر تونل به روش چالزنی و انفجار بصورت یک سیکل انجام می‏گیرد بطوریکه فازهای مختلف کار بصورت تکرار همدیگر را دنبال می‏کنند . یک سیکل کامل، یک دور نامیده می‏شود و در هر دور یک مقدار حقیقی از تونل حفر و ایجاد که مقدار پیشرفت هر دور نامیده می‏شود (معمولاً 1 تا 5 متر است)
هر دور حداقل شامل مراحل زیر می‏باشد :
- چالزنی
- خرج گذاری
- انفجار و تهویه
 لق گیری
 بارگیری و حمل مواد کنده شده
علاوه بر فازهای ذکر شده سایر فازهای به شرح زیر نیز مورد احتیاج هستند، مانند :
 دوختن سقف

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  15  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید