Compreender a geologia dos locais de trabalho é fundamental na perfuração de exploração. Abaixo, uma revisão de como o trabalho é afetado pelas condições predominantes da rocha.
As condições geológicas na mineração a céu aberto têm efeito direto na eficiência e eficácia dos trabalhos de exploração. Das condições mais favoráveis às piores, as formações rochosas no poço determinam estratégias de perfuração de exploração, requisitos de equipamentos e a qualidade das amostras que podem ser razoavelmente esperadas.
A produtividade na perfuração de testemunho depende de muitos parâmetros diferentes, mas as condições da rocha são normalmente o maior fator que afeta a velocidade de perfuração e, portanto, o nível de produtividade e o custo. Minerais e geologia dos 118 elementos conhecidos, alguns dos quais não ocorrem naturalmente, o oxigênio é de longe o mais comum, constituindo cerca de 50% da crosta terrestre em peso. O silício forma cerca de 25% e os outros elementos comuns, como alumínio, ferro, cálcio, sódio, potássio, magnésio e titânio, compõem 99% da crosta terrestre. Silício, alumínio e oxigênio ocorrem nos minerais mais comuns, como quartzo, feldspato e mica. Estes fazem parte de um grande grupo de silicatos que são compostos de ácido silícico e outros elementos. Anfibólios e piroxênios contêm alumínio, potássio e ferro.
Algumas das rochas mais comuns do planeta, granito e gnaisse, são compostas de silicatos. O oxigênio também ocorre comumente em combinação com elementos metálicos, que muitas vezes são fontes importantes para fins de mineração. Esses compostos podem fazer parte de minérios oxídicos, como os minérios de ferro magnetita e hematita.
O enxofre também se combina prontamente com elementos metálicos para formar minérios de sulfeto, incluindo galena, esfalerita, molibdenita e arsenopirita. A calcopirita (CuFeS2) também é um mineral formador de minério muito importante e abundante que contém cobre. Outros grandes grupos minerais importantes na mineração incluem halogenetos, como fluorita e halita; carbonatos tais como calcite, dolomite e malaquite; sulfatos tais como barite; tungstatos tais como asquelite; e fosfatos tais como apatite. Raramente, alguns elementos podem ocorrer naturalmente, sem combinação. Os mais importantes são os metais ouro, prata e cobre, além de carbono na forma de diamante e grafite. Propriedades e característicasÉ verdade que a mineralização raramente é pura. Em vez disso, geralmente é misto, consistindo em estruturas homogêneas e heterogêneas. O feldspato é responsável por quase 50% da composição mineral da Terra's, seguido por piroxênios e minerais anfibólios e depois quartzo e mica, perfazendo cerca de 90% da Terra's crosta.
Além disso, os minerais possuem uma grande variedade de propriedades e características, e são elas que determinam a melhor forma de extraí-los.
As características típicas são:
• Dureza
• Densidade
• Cor
• À risca
• Brilho
• Fratura
• Decote
• Cristalino
forma O tamanho das partículas e o grau de hidratação do mineral (misturado com água) indicam o comportamento da rocha quando escavada (ver métodos geológicos, p.25).
A dureza é comumente graduada de acordo com a escala de 10 pontos de Mohs. A densidade de minerais de cor clara é geralmente inferior a 3. Exceções são barita ou spar pesado (sulfato de bário – BaSO4 – densidade 4,5 g/cm3), scheelita (tungstato de cálcio – CaWO4 – densidade 6,0 g/cm3) e cerussita (carbonato de chumbo – PbCO4 – densidade 6,5 g/cm3).
Minerais de cor escura com algum ferro e silicato têm densidades entre 3 e 4. Os minerais de minério metálico têm densidades acima de 4, e o ouro tem uma densidade muito alta de 19,3.
Minerais com tungstênio, ósmio e irídio são normalmente ainda mais densos. Embora a densidade mineral formadora de minério possa ser alta, a densidade total do minério depende inteiramente da rocha hospedeira onde esses minerais existem.
Raia é a cor do pó mineral produzido quando um mineral é arranhado ou esfregado contra porcelana branca não esmaltada, que pode ser diferente da cor da massa mineral.
A fratura é a característica da superfície produzida pela quebra de um pedaço do mineral e geralmente é desigual em uma direção ou outra. A clivagem denota as propriedades de um cristal
que permite que seja dividido ao longo de superfícies planas. Tanto a fratura quanto a clivagem podem ser importantes para a estrutura das rochas que contêm quantidades substanciais dos minerais envolvidos. A rocha é normalmente composta por uma mistura de materiais. A rocha pode não só combinar as propriedades desses minerais, mas também apresentar propriedades resultantes da forma como as rochas foram formadas ou posteriormente alteradas pelo calor, pressão e outras forças na crosta terrestre. É relativamente raro encontrar um maciço rochoso homogêneo, e as descontinuidades como falhas preenchidas com material britado, grandes juntas e não conformidades de estratificação são difíceis de prever.
Essas descontinuidades também são importantes, não apenas para a integridade estrutural de uma mina e acesso a depósitos minerais, mas também como caminhos para fluidos que causam concentrações minerais na Terra. Para que a mineração seja economicamente viável, os minerais devem estar presentes em concentração suficiente para valer a pena extrair e dentro de estruturas rochosas que possam ser escavadas com segurança e economia. Também deve ser possível enriquecer os minerais de forma econômica. Para o desenvolvimento da mina e perfuração de produção, a rocha deve ser avaliada corretamente porque os resultados afetarão as taxas de penetração projetadas da perfuração, a qualidade do furo e os custos do aço de perfuração. Para determinar as características gerais da rocha, é necessário distinguir entre propriedades microscópicas e macroscópicas.
Como a rocha é composta de grãos de vários minerais, suas propriedades microscópicas incluem:
• Composição mineral
• Tamanho de grão
• A forma e distribuição do grão
• Se os grãos estiverem soltos ou cimentados Juntos, esses fatores compreendem as propriedades da rocha como dureza, abrasividade, resistência à compressão e densidade. Por sua vez, essas propriedades da rocha determinam a taxa de penetração que pode ser alcançada ao perfurar furos de exploração e a extensão do desgaste do equipamento de perfuração. Em algumas circunstâncias, certas características minerais influenciarão diretamente o método de mineração. Muitos sais, por exemplo, são especialmente elásticos e podem absorver o choque da explosão. Condições boas e ruins De longe, a melhor formação para perfuração é a rocha dura e sólida. A taxa de penetração é maior, o desgaste dos consumíveis é baixo e o desvio do furo é menor. Por outro lado, se a formação é mais macia e tem rachaduras e camadas, o desvio do furo aumenta, os consumíveis se desgastam mais rápido, as taxas de penetração são menores e o risco de ficar preso ou perder partes do núcleo é maior. Também pode ser mais difícil manter o buraco aberto e evitar que ele desmorone. A limpeza do furo também é extremamente importante e pode fazer a diferença entre o sucesso ou o fracasso na hora de perfurar. Um problema comum é a perda de água. Isso ocorre quando a perfuração é realizada em formações rochosas ruins com muitas rachaduras por onde grande parte da água pode escoar. Quanto maiores as rachaduras, mais água será perdida. Em condições de rocha mais fragmentada, a água pode ser perdida completamente, o que tem um efeito extremamente adverso no processo de perfuração, danificando equipamentos e encravando as hastes de perfuração no furo. A técnica de lavagem com água difere muito dependendo da formação rochosa. Em condições de rocha dura, a possibilidade de usar apenas água é maior, enquanto em formações rochosas moles há muitas vezes a necessidade de usar polímeros ou lama. A lavagem é feita por vários motivos. Ele esfria um pouco,
limpa a face na frente da broca e traz os cavacos para a superfície, reduz o atrito entre a haste e o furo e reduz as vibrações na coluna de perfuração.
A lavagem de furos em formações instáveis é muito mais complicada do que em formações duras, pois é necessário acompanhar a densidade e a viscosidade do fluido usado para lavar o furo. Também é necessário que o sondador entenda a relação entre esses parâmetros e a estabilidade no furo, a capacidade do fluido de transportar areia e cavacos para a superfície, a capacidade de controlar a perda de água e a capacidade de formar uma torta de filtro no buraco. A lavagem nessas condições adversas também é usada por outros motivos, como estabilizar o furo, vedar rachaduras e aumentar a capacidade de trazer os cascalhos para a superfície.
O desafio do perfurador Hoje, os perfuradores de exploração enfrentam uma série de desafios diferentes, inclusive porque os geólogos estão exigindo amostras de testemunho cada vez maiores. Quanto maior a amostra, mais informações podem ser obtidas. Isso pressupõe, é claro, que existam perfuratrizes que possam lidar com esses núcleos de grande porte nas profundidades especificadas.
As profundidades requeridas também estão cada vez mais profundas devido ao fato de que os depósitos mais rasos já estão sendo extraídos. Além disso, formações rochosas adversas tornam o trabalho do perfurador mais complicado, pois é mais difícil extrair amostras de testemunho de boa qualidade e intactas a um custo aceitável. As plataformas de perfuração de exploração de hoje percorrem um longo caminho para atender a essas demandas e aumentar a produtividade ao mesmo tempo, permitindo que o perfurador de exploração aumente os lucros. Um grande benefício é que essas plataformas fornecem informações mais detalhadas sobre os vários parâmetros que permitem ao perfurador monitorar os eventos mais de perto durante a perfuração e tomar qualquer ação necessária antes que algo dê errado. Além disso, a inovação em relação à técnica In-The-Hole (ITH) também está facilitando a vida, ajudando o perfurador a garantir que o overshot esteja conectado corretamente ao recuperar o testemunho. Isso reduz a necessidade de manutenção nos equipamentos ITH e melhora das brocas diamantadas. Se for possível melhorar o desempenho das brocas diamantadas, a mesma broca durará mais. Isso significa que os intervalos entre as trocas de bits se tornam mais longos e a produtividade aumenta. Alterar o bit é demorado. Quanto mais profundo o buraco, mais tempo é gasto tropeçando as hastes dentro e fora dele. A visão da automação Não há dúvida de que a maioria das empresas que desenvolvem equipamentos de perfuração de testemunho está fortemente focada em aumentar o nível de automação na exploração. Inicialmente, isso pode ser limitado, por exemplo, para permitir que uma sonda perfure uma haste automaticamente durante uma mudança de turno. Mas é claro que o objetivo é automatizar mais, eventualmente para permitir que toda uma viagem de ida e volta seja completada automaticamente.
No entanto, ser capaz de operar uma sonda de perfuração de núcleo de forma totalmente autônoma é uma visão de muito longo prazo. As sondas de perfuração de núcleo são muito mais complexas do que aquelas projetadas para perfuração e detonação. Indiscutivelmente, o desenvolvimento de equipamentos de perfuração de testemunho está mais focado na extração de dados detalhados da sonda que podem permitir que o perfurador analise exatamente o que está acontecendo durante o processo de perfuração. Além disso, os desenvolvedores também estão focados em aumentar a quantidade de dados que podem ser extraídos de cada sonda, para que as diferenças entre os diferentes perfuradores e formações rochosas possam ser estudadas. Outras inovações em desenvolvimento incluem a transferência de dados para locais remotos para informar aos perfuradores quando é hora de manutenção e quando um evento pode levar a uma avaria.
Fonte: Epiroc China
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