La compréhension de la géologie des chantiers est primordiale dans les forages d'exploration. Ci-dessous, un examen de la façon dont le travail est affecté par les conditions rocheuses dominantes.
Les conditions géologiques dans l'exploitation à ciel ouvert ont un effet direct sur l'efficience et l'efficacité des travaux d'exploration. Des conditions les plus favorables aux pires, les formations rocheuses de la fosse déterminent les stratégies de forage d'exploration, les besoins en équipement et la qualité des échantillons auxquels on peut raisonnablement s'attendre.
La productivité du carottage dépend de nombreux paramètres différents, mais les conditions de la roche sont normalement le facteur le plus important pour affecter la vitesse de forage, et donc le niveau de productivité ainsi que le coût. Minéraux et géologie des 118 éléments connus, dont certains ne se produisent pas naturellement, l'oxygène est de loin le plus commun, constituant environ 50 % de la croûte terrestre's en poids. Le silicium forme environ 25% et les autres éléments communs tels que l'aluminium, le fer, le calcium, le sodium, le potassium, le magnésium et le titane constituent 99% de la croûte terrestre. Le silicium, l'aluminium et l'oxygène sont présents dans les minéraux les plus courants tels que le quartz, le feldspath et le mica. Ceux-ci font partie d'un grand groupe de silicates qui sont des composés d'acide silicique et d'autres éléments. Les amphiboles et les pyroxènes contiennent de l'aluminium, du potassium et du fer.
Certaines des roches les plus courantes de la planète &, le granit et le gneiss, sont composées de silicates. L'oxygène se produit également couramment en combinaison avec des éléments métalliques, qui sont souvent des sources importantes à des fins minières. Ces composés peuvent faire partie de minerais oxydés, tels que les minerais de fer magnétite et hématite.
Le soufre se combine également facilement avec des éléments métalliques pour former des minerais sulfurés, notamment la galène, la sphalérite, la molybdénite et l'arsénopyrite. La chalcopyrite (CuFeS2) est également un minerai très important et abondant qui contient du cuivre. D'autres grands groupes de minéraux importants dans l'exploitation minière comprennent les halogénures tels que la fluorite et la halite; les carbonates tels que la calcite, la dolomie et la malachite ; les sulfates tels que la barytine ; les tungstates tels que la scheelite ; et des phosphates tels que l'apatite. Rarement, certains éléments peuvent se produire naturellement, sans combinaison. Les métaux les plus importants sont l'or, l'argent et le cuivre, ainsi que le carbone sous forme de diamants et de graphite. Propriétés et caractéristiquesIl est vrai que la minéralisation est rarement pure. Au lieu de cela, il est généralement mixte, composé à la fois de structures homogènes et hétérogènes. Le feldspath représente près de 50 % de la composition minérale de la Terre's, suivi des minéraux de pyroxène et d'amphibole, puis du quartz et du mica, constituant environ 90 % de la Terre's croûte.
De plus, les minéraux ont une grande variété de propriétés et de caractéristiques, et ce sont elles qui déterminent la meilleure façon de les extraire.
Les caractéristiques typiques sont :
• Dureté
• Densité
• Couleur
• Traînée
• Lustre
• Fracture
• Clivage
• Cristallin
forme La granulométrie et le degré d'hydratation du minéral (mélangé à l'eau) indiquent le comportement de la roche lors de l'excavation (voir méthodes géologiques, p.25).
La dureté est généralement évaluée selon l'échelle de Mohs en 10 points. La densité des minéraux de couleur claire est généralement inférieure à 3. Les exceptions sont la barytine ou le spath lourd (sulfate de baryum – BaSO4 – densité 4,5 g/cm3), la scheelite (tungstate de calcium – CaWO4 – densité 6,0 g/cm3) et la cérusite (carbonate de plomb – PbCO4 – densité 6,5 g/cm3).
Les minéraux de couleur foncée avec un peu de fer et de silicate ont des densités comprises entre 3 et 4. Les minerais métalliques ont des densités supérieures à 4 et l'or a une densité très élevée de 19,3.
Les minéraux contenant du tungstène, de l'osmium et de l'iridium sont normalement encore plus denses. Bien que la densité minérale formant le minerai puisse être élevée, la densité totale du minerai dépend entièrement de la roche hôte où ces minéraux existent.
La rayure est la couleur de la poudre minérale produite lorsqu'un minéral est rayé ou frotté contre de la porcelaine blanche non émaillée qui peut être différente de la couleur de la masse minérale.
La fracture est la caractéristique de surface produite en cassant un morceau du minéral et est généralement inégale dans un sens ou dans l'autre. Le clivage désigne les propriétés d'un cristal
ce qui permet de le diviser le long de surfaces planes. La fracture et le clivage peuvent être importants pour la structure des roches contenant des quantités substantielles des minéraux concernés. La roche est normalement constituée d'un mélange de matériaux. La roche peut non seulement combiner les propriétés de ces minéraux, mais aussi présenter des propriétés résultant de la manière dont les roches se sont formées ou subséquemment modifiées par la chaleur, la pression et d'autres forces dans la croûte terrestre. Il est relativement rare de trouver un massif rocheux homogène, et les discontinuités telles que les failles remplies de matériaux concassés, les non-conformités majeures de jointoiement et de stratification sont difficiles à prévoir.
Ces discontinuités sont également importantes, non seulement pour l'intégrité structurelle d'une mine et l'accès aux gisements minéraux, mais aussi en tant que chemins pour les fluides qui provoquent des concentrations minérales dans la Terre. Pour que l'exploitation minière soit économiquement viable, les minéraux doivent être présents en concentration suffisante pour valoir la peine d'être extraits et dans des structures rocheuses pouvant être excavées de manière sûre et économique. Il doit également être possible d'enrichir les minéraux de manière économique. Pour le développement minier et le forage de production, la roche doit être correctement évaluée car les résultats affecteront les taux de pénétration du forage projetés, la qualité du trou et les coûts de l'acier de forage. Afin de déterminer les caractéristiques globales de la roche, il est nécessaire de faire la distinction entre les propriétés microscopiques et macroscopiques.
Comme la roche est composée de grains de divers minéraux, ses propriétés microscopiques incluent :
• Composition minérale
• Taille d'un grain
• La forme et la répartition du grain
• Si les grains sont lâches ou cimentés Ensemble, ces facteurs comprennent les propriétés de la roche telles que la dureté, l'abrasivité, la résistance à la compression et la densité. À leur tour, ces propriétés de la roche déterminent le taux de pénétration qui peut être atteint lors du forage de trous d'exploration et l'étendue de l'usure de l'équipement de forage. Dans certaines circonstances, certaines caractéristiques minérales influenceront directement la méthode d'extraction. De nombreux sels, par exemple, sont particulièrement élastiques et peuvent absorber le choc du dynamitage. Bonnes et mauvaises conditions De loin, la meilleure formation pour le forage est la roche dure et solide. Le taux de pénétration est plus élevé, l'usure des consommables faible et la déviation du trou moindre. Inversement, si la formation est plus molle et présente des fissures et des couches, la déviation des trous augmente, les consommables s'usent plus rapidement, les taux de pénétration sont plus faibles et le risque de se coincer ou de perdre des parties du noyau est plus élevé. Il peut également être plus difficile de garder le trou ouvert et de l'empêcher de s'effondrer. Le rinçage du trou est également extrêmement important et peut faire la différence entre le succès ou l'échec lors du perçage. Un problème courant est la perte d'eau. Cela se produit lorsque le forage est effectué dans de mauvaises formations rocheuses avec de nombreuses fissures à travers lesquelles une grande partie de l'eau peut s'écouler. Plus les fissures sont grandes, plus l'eau sera perdue. Dans des conditions de roche plus fragmentées, l'eau peut souvent être complètement perdue, ce qui a un effet extrêmement négatif sur le processus de forage, endommageant l'équipement et bloquant les tiges de forage dans le trou. La technique de rinçage à l'eau diffère grandement selon la formation rocheuse. Dans des conditions de roche dure, la possibilité d'utiliser de l'eau seule est plus élevée, tandis que dans les formations de roche tendre, il est souvent nécessaire d'utiliser des polymères ou de la boue. Le rinçage est effectué pour plusieurs raisons. ça refroidit un peu,
nettoie la face devant le trépan et ramène les copeaux à la surface, réduit le frottement entre la tige et le trou et réduit les vibrations dans le train de tiges.
Le rinçage des trous dans les formations instables est beaucoup plus compliqué que dans les formations dures car il est nécessaire de garder une trace de la densité et de la viscosité du fluide utilisé pour rincer le trou. Il est également nécessaire que le foreur comprenne la relation entre ces paramètres et la stabilité dans le trou, la capacité du fluide à transporter du sable et des copeaux à la surface, la capacité de contrôler la perte d'eau et la capacité de former un gâteau de filtration. dans le trou. Le rinçage dans ces conditions défavorables est également utilisé pour d'autres raisons, telles que la stabilisation du trou, le scellement des fissures et l'augmentation de la capacité de ramener les déblais à la surface.
Le défi du foreur Aujourd'hui, les foreurs d'exploration sont confrontés à une série de défis différents, notamment le fait que les géologues exigent des carottes de plus en plus grosses. Plus l'échantillon est grand, plus on peut obtenir d'informations. Cela présuppose, bien sûr, qu'il existe des appareils de forage capables de traiter ces carottes de grande taille aux profondeurs spécifiées.
Les profondeurs requises sont également de plus en plus profondes du fait que les gisements les moins profonds sont déjà en cours d'extraction. De plus, les formations rocheuses défavorables rendent le travail du foreur plus délicat puisqu'il est alors plus difficile d'extraire des carottes de bonne qualité et intactes à un coût acceptable. Les appareils de forage d'exploration d'aujourd'hui contribuent grandement à répondre à ces demandes et à augmenter la productivité en même temps, permettant ainsi au foreur d'exploration d'augmenter ses revenus. L'un des principaux avantages est que ces plates-formes fournissent des informations plus détaillées sur les différents paramètres, ce qui permet au foreur de surveiller de plus près les événements pendant le forage et de prendre toutes les mesures nécessaires avant que quelque chose ne se passe mal. De plus, l'innovation en matière de technique In-The-Hole (ITH) facilite également la vie en aidant le foreur à s'assurer que le dépassement est bien connecté lors de la récupération de la carotte. Cela réduit le besoin de maintenance sur l'équipement ITH et améliore les trépans diamantés. S'il est possible d'améliorer les performances des trépans diamantés, le même trépan durera plus longtemps. Cela signifie que les intervalles entre les changements de bits s'allongent et que la productivité augmente. Le changement d'embout prend du temps. Plus le trou est profond, plus on passe de temps à faire entrer et sortir des tiges. La vision de l'automatisation Il ne fait aucun doute que la plupart des entreprises qui développent des équipements de carottage se concentrent fortement sur l'augmentation du niveau d'automatisation de l'exploration. Initialement, cela peut être limité, par exemple pour permettre à une plate-forme de forer automatiquement une tige lors d'un changement d'équipe. Mais force est de constater que l'objectif est d'automatiser davantage, pour permettre à terme de réaliser automatiquement tout un aller-retour.
Cependant, être capable d'exploiter une plate-forme de carottage de manière entièrement autonome est une vision à très long terme. Les plates-formes de carottage sont beaucoup plus complexes que celles conçues pour le forage et le dynamitage. On peut soutenir que le développement de l'équipement de carottage est davantage axé sur l'extraction de données détaillées de la plate-forme qui peuvent permettre au foreur d'analyser exactement ce qui se passe pendant le processus de forage. En plus de cela, les développeurs se concentrent également sur l'augmentation de la quantité de données pouvant être extraites de chaque plate-forme, afin que les différences entre les différents foreurs et formations rocheuses puissent être étudiées. D'autres innovations en cours de développement incluent le transfert de données vers des sites distants pour informer les foreurs du moment où il est temps de procéder à la maintenance et du moment où un événement peut potentiellement conduire à une panne.
Source : Epiroc Chine
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