دانلود مقاله کامل درباره بنتونیت

اختصاصی از اینو دیدی دانلود مقاله کامل درباره بنتونیت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه :186

فهرست مطالب :

چکیده

مقدمه

فصل اول: مصارف بنتونیتهای موجود در طبیعت

1-1- تعریف بنتونیت

2-1- مصرف و کاربرد بنتونیت

3-1- گل حفاری

4-1- گندله سازی

5-1- دانه های جاذب

6-1 مصارف کشاورزی

7-1- بیرنگ کننده (رنگ زدایی یا سفیدکردن)

8-1- گلوله سازی غذای حیوانات

9-1- مواد سمی

10-1- کودها

11-1- نیازهای مهندسی سویل

12-1- مصالح ساختمانی

13-1- کاتالیزور

14-1- سایر مصارف

فصل دوم: زونهای بنتونیتی ایران

1-2- زون سمنان- ترود

1-1-2- کانسار بنتونیتی رشم

2-1-2- کانسار بنتونیتی سوسن دار

3-1-2- نشانه معدنی تمیدان تیر

2-2- زون ایران مرکزی

3-2- زون تفرش تکاب

4-2- ترکیب شیمیایی

1-4-2- درصد سیلیس

2-4-2- عیار اکسید آلومینیوم

3-4-2- عیار اکسید آهن

4-4-2- درصد سدیم و پتاسیم

5-4-2- درصد آب

6-4-2- درصد اکسید منگنز

5-2- سن زمین شناسی

6-2- محیط تشکیل بنتونیت

7-2- خاستگاه بنتونیتهای ایران

8-2- چگونگی تشکیل بنتونیت

9-2- تولید جهانی بنتونیت

10-2- انواع کانیهای موجود در طبیعت

11-2- متالوژی بنتونیت و کانسارهای موجود در جهان

1-11-2- متالوژی

2-11-2- کانسارهای عمده جهان

فصل سوم: آزمایشات مربوط به بنتونیت و معادن موجود در ایران

1-3- آزمایشگاه تعیین کیفیت بنتونیت

2-3- بعضی از مصارف بنتونیت

3-3- آزمایشهای انجام شده در آزمایشگاه

1-3-3- آزمایش فیلتر پرس

2-3-3- آزمایش اندازه گیری جذب آب و رطوبت پذیری بنتونیت

3-3-3- آزمایش ییلد

4-3-3- آزمایش تعیین درصد مونت موریونت

4-3- بعضی از دستگاههای مورد استفاده در آزمایشهای ذکرشده برای بنتونیت

5-3- معدن بنتونیت چاه کشمیر

1-5-3- موقعیت جغرافیایی محل

2-5-3- زمین شناسی منطقه معدن

3-5-3- بخشهای معدن چاه کشمیر

4-5-3- نحوه استخراج معدن

5-5-3- نمونه گیری جهت آزمایش

6-5-3- تجهیزات و ماشین آلات معدن چاه کشمیر

7-5-3- حمل به سوی کارخانه

8-5-3- موارد مصرف بنتونیت چاه کشمیر در صنعت

6-3- معرفی تعدادی از معادن بنتونیت موجود در ایران

7-3- معدن بنتونیت خور و بیابانک

1-7-3- موقعیت جغرافیایی

2-7-3- زمین شناسی کلی منطقه

3-7-3- زمین شناسی معدن

4-7-3- توضیحات کلی راجع به معدن بنتونیت خور و بیابانک

5-7-3- عملیات استخراج

6-7-3- باطله های کنارزده شده

8-7-3- تجهیزات معدن بنتونیت خور

9-7-3- پرسنل شاغل در معدن خور بیابانک

10-7-3- موارد مصرف بنتونیت خور بیابانک

8-3- معدن بنتونیت خور ترود.

9-3- معدن بنتونیت چاه ریسه

1-9-3- موقعیت جغرافیایی

2-9-3- زمین شناسی منطقه

3-9-3- خصوصیات کلی منطقه بنتونیت چاه ریسه

4-9-3- تجهیزات و پرسنل معدن چاه ریسه

10-3- آزمایشات انجام شده جهت کنترل کیفی

بنتونیت برای کاربردهای مشخص

تست فیزیکی

نتیجه گیری

پیشنهادات و انتقادات

مأخذ و منابع

فهرست جداول

جدول شماره 1- صورت تجزیه چند نوع بنتونیت

جدول شماره 2- ترکیب شیمیایی هکتوریت و ساپوریت

جدول شماره 3- مقایسه دو نوع بنتونیت چین و آمریکا

جدول شماره 4- مقدار ذخیره بنتونیت جهان

چکیده:

بنتونیت ی سنگ رسی با خاصیت ویژه ای می باشد. رنگ این سنگ در حالت هوازده سبز روشن و سبز مایل به زرد است و ترکهایی مثل ترکهای موم سفت در آن موجود می باشد. وقتیکه یک تکه از این سنگ را خیس کنیم به چند برابر حجم خود افزایش پیدا می کند و در اثر شکسته شدن به یک خمیر صابونی تبدیل می شود.

به طور کلی بنتونیتها به سه دسته تقسیم می شوند:

• بنتونیت با تورم زیاد یا بنتونیت سدیم
• بنتونیت با تورم کم یا بنتونیت کلسیم
• بنتونیت با تورم متوسط یا بنتونیت متوسط

بنتونیت فعال به خاکهایی گفته می شود که با یک ماده شیمیایی تغییراتی در آن بوجود آورند. فعال سازی بنتونیتها بیشتر با استفاده از محلول آب نمک برای تعویض یونهای کلسیم با سدیم است که با این عمل خاصیت تورمی و تعلیق پذیری بنتونیتها افزایش پیدا می کند.

گل سرشور یا رس رنگ زدا یا رس چربی زدا که احتیاج به فعال سازی ندارد و مصرف فعلی آنها برای تهیه گل حفاری، رنگ زدایی، خالص کردن روغنهای معدنی، جذب روغن از کف کارگاهها و غیره می باشد.

در فصل اول بنا به توضیح مختصری که داده شد علاوه بر تعریف و تقسیم بندی بنتونیت، مصارف و کاربرد آن از جمله استفاده بنتونیت در گل حفاری- گندله سازی- بی رنگ کننده- مصارف کشاورزی- مواد سمی- کودها- کاتالیزور- مصارف ساختمانی و سایر مصارف موردبحث و بررسی قرار گرفته است.

کانسارهای بنتونیت در شش منطقه ایران پدید آمده است که بشتر آنها در ارتباط با فعالیتهای ولکانیکی سنوزوئیک است که کلیه خصوصیات و مشخصات به تفصیل در فصل دوم آمده است.

در فصل سوم کلیه آزمایشات مربوط به بنتونیت معادن موجود در ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. در قسمت آزمایشگاه بنتونیت برای پی بردن به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بنتونیتهای ارسالی از معادن فعالیت های گوناگونی و برای تشخیص اینکه بنتونیت های استخراج شده در کدامیک از مصارف صنعتی قابل کاربرد می باشند انجام می گیرد.

مقدمه:

میلیونها سال مواد معدنی در دل خاک مدفون بوده اند و بشر به پیروی از نیازهای تدریجی خود اقدام به کشف و بهره برداری از آنها نموده اند و پس از آن اعمال فرآیندهای مناسب محصولات قابل استفاده در مورد امور مختلف از آنها بدست آورده است. تنوع مواد معدنی و کاربردهای متعدد هریک از آنها سبب شده است که این مواد بطور چشمگیری در زندگی روزمره ایفای نقش کرده و در نتیجه استخراج معادن شاخه ای از فنون و علوم متداول گردید. مسلم است که بخش عمده ای از نیازهای بشر باید از زمین تأمین شود و پتانسیل کشاورزی و ذخایر معدنی از منابع اصلی تأمین این نیازها بوده است. ارتباط کشاورزی، صنعت و معدن با یکدیگر جای هیچ گونه بحثی ندارند. لذا نمی توان هیچ یک را بر دیگری ترجیح داد و در مسیر تمدن بشر هریک جایگاه مخصوص به خود دارند.

بدیهی است که معادن به عنوان تأمین کننده مواد اولیه صنایع موردتوجه قرار می گیرند همیشه سعی بر این بوده که استخراج مواد معدنی به صورت اقتصادی و امن صورت گیرد بدین منظور علاوه بر مطالعه گزارشها و نتیجه کارهای معادن مختلف دنیا تحقیقات پیوسته ای در زمینه چگونه گی اکتشاف، بهبود تکنیک استخراج و کشف و کاربردهای جدید مواد معدنی صورت می گیرد و امروز معدن کاری و صنایع معدنی اقلام بسیار بزرگی از درآمد برخی از کشورها را تشکیل می دهد.

متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است.

دانلود فایل 

تأثیر تغییر pH اولیه بنتونیت بر برخی مشخصات ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی آن

اختصاصی از اینو دیدی تأثیر تغییر pH اولیه بنتونیت بر برخی مشخصات ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی آن دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

عنوان مقاله :تأثیر تغییر pH اولیه بنتونیت بر برخی مشخصات ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی آن

محل انتشار: دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران تبریز

تعداد صفحات:9

نوع فایل :  pdf

تحقیق در مورد بنتونیت

اختصاصی از اینو دیدی تحقیق در مورد بنتونیت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه186

فهرست مطالب

مقدمه

فصل اول: مصارف بنتونیتهای موجود در طبیعت

1-1- تعریف بنتونیت

2-1- مصرف و کاربرد بنتونیت

3-1- گل حفاری

4-1- گندله سازی

5-1- دانه های جاذب

6-1 مصارف کشاورزی

7-1- بیرنگ کننده (رنگ زدایی یا سفیدکردن)

8-1- گلوله سازی غذای حیوانات

9-1- مواد سمی

10-1- کودها

11-1- نیازهای مهندسی سویل

12-1- مصالح ساختمانی

13-1- کاتالیزور

14-1- سایر مصارف

فصل دوم: زونهای بنتونیتی ایران

1-2- زون سمنان- ترود

1-1-2- کانسار بنتونیتی رشم

2-1-2- کانسار بنتونیتی سوسن دار

3-1-2- نشانه معدنی تمیدان تیر

2-2- زون ایران مرکزی

3-2- زون تفرش تکاب

4-2- ترکیب شیمیایی

1-4-2- درصد سیلیس

2-4-2- عیار اکسید آلومینیوم

3-4-2- عیار اکسید آهن

4-4-2- درصد سدیم و پتاسیم

5-4-2- درصد آب

6-4-2- درصد اکسید منگنز

5-2- سن زمین شناسی

6-2- محیط تشکیل بنتونیت

7-2- خاستگاه بنتونیتهای ایران

8-2- چگونگی تشکیل بنتونیت

9-2- تولید جهانی بنتونیت

10-2- انواع کانیهای موجود در طبیعت

11-2- متالوژی بنتونیت و کانسارهای موجود در جهان

1-11-2- متالوژی

2-11-2- کانسارهای عمده جهان

فصل سوم: آزمایشات مربوط به بنتونیت و معادن موجود در ایران

1-3- آزمایشگاه تعیین کیفیت بنتونیت

2-3- بعضی از مصارف بنتونیت

3-3- آزمایشهای انجام شده در آزمایشگاه

1-3-3- آزمایش فیلتر پرس

2-3-3- آزمایش اندازه گیری جذب آب و رطوبت پذیری بنتونیت

3-3-3- آزمایش ییلد

4-3-3- آزمایش تعیین درصد مونت موریونت

4-3- بعضی از دستگاههای مورد استفاده در آزمایشهای ذکرشده برای بنتونیت

5-3- معدن بنتونیت چاه کشمیر

1-5-3- موقعیت جغرافیایی محل

2-5-3- زمین شناسی منطقه معدن

3-5-3- بخشهای معدن چاه کشمیر

4-5-3- نحوه استخراج معدن

5-5-3- نمونه گیری جهت آزمایش

6-5-3- تجهیزات و ماشین آلات معدن چاه کشمیر

7-5-3- حمل به سوی کارخانه

8-5-3- موارد مصرف بنتونیت چاه کشمیر در صنعت

6-3- معرفی تعدادی از معادن بنتونیت موجود در ایران

7-3- معدن بنتونیت خور و بیابانک

1-7-3- موقعیت جغرافیایی

2-7-3- زمین شناسی کلی منطقه

3-7-3- زمین شناسی معدن

4-7-3- توضیحات کلی راجع به معدن بنتونیت خور و بیابانک

5-7-3- عملیات استخراج

6-7-3- باطله های کنارزده شده

8-7-3- تجهیزات معدن بنتونیت خور

9-7-3- پرسنل شاغل در معدن خور بیابانک

10-7-3- موارد مصرف بنتونیت خور بیابانک

8-3- معدن بنتونیت خور ترود.

9-3- معدن بنتونیت چاه ریسه

1-9-3- موقعیت جغرافیایی

2-9-3- زمین شناسی منطقه

3-9-3- خصوصیات کلی منطقه بنتونیت چاه ریسه

4-9-3- تجهیزات و پرسنل معدن چاه ریسه

10-3- آزمایشات انجام شده جهت کنترل کیفی

بنتونیت برای کاربردهای مشخص

تست فیزیکی

نتیجه گیری

پیشنهادات و انتقادات

مأخذ و منابع

فهرست جداول

جدول شماره 1- صورت تجزیه چند نوع بنتونیت

جدول شماره 2- ترکیب شیمیایی هکتوریت و ساپوریت

جدول شماره 3- مقایسه دو نوع بنتونیت چین و آمریکا

جدول شماره 4- مقدار ذخیره بنتونیت جهان

چکیده:

بنتونیت ی سنگ رسی با خاصیت ویژه ای می باشد. رنگ این سنگ در حالت هوازده سبز روشن و سبز مایل به زرد است و ترکهایی مثل ترکهای موم سفت در آن موجود می باشد. وقتیکه یک تکه از این سنگ را خیس کنیم به چند برابر حجم خود افزایش پیدا می کند و در اثر شکسته شدن به یک خمیر صابونی تبدیل می شود.

به طور کلی بنتونیتها به سه دسته تقسیم می شوند:

• بنتونیت با تورم زیاد یا بنتونیت سدیم
• بنتونیت با تورم کم یا بنتونیت کلسیم
• بنتونیت با تورم متوسط یا بنتونیت متوسط

بنتونیت فعال به خاکهایی گفته می شود که با یک ماده شیمیایی تغییراتی در آن بوجود آورند. فعال سازی بنتونیتها بیشتر با استفاده از محلول آب نمک برای تعویض یونهای کلسیم با سدیم است که با این عمل خاصیت تورمی و تعلیق پذیری بنتونیتها افزایش پیدا می کند.

گل سرشور یا رس رنگ زدا یا رس چربی زدا که احتیاج به فعال سازی ندارد و مصرف فعلی آنها برای تهیه گل حفاری، رنگ زدایی، خالص کردن روغنهای معدنی، جذب روغن از کف کارگاهها و غیره می باشد.

در فصل اول بنا به توضیح مختصری که داده شد علاوه بر تعریف و تقسیم بندی بنتونیت، مصارف و کاربرد آن از جمله استفاده بنتونیت در گل حفاری- گندله سازی- بی رنگ کننده- مصارف کشاورزی- مواد سمی- کودها- کاتالیزور- مصارف ساختمانی و سایر مصارف موردبحث و بررسی قرار گرفته است.

کانسارهای بنتونیت در شش منطقه ایران پدید آمده است که بشتر آنها در ارتباط با فعالیتهای ولکانیکی سنوزوئیک است که کلیه خصوصیات و مشخصات به تفصیل در فصل دوم آمده است.

در فصل سوم کلیه آزمایشات مربوط به بنتونیت معادن موجود در ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. در قسمت آزمایشگاه بنتونیت برای پی بردن به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بنتونیتهای ارسالی از معادن فعالیت های گوناگونی و برای تشخیص اینکه بنتونیت های استخراج شده در کدامیک از مصارف صنعتی قابل کاربرد می باشند انجام می گیرد.

مقدمه:

میلیونها سال مواد معدنی در دل خاک مدفون بوده اند و بشر به پیروی از نیازهای تدریجی خود اقدام به کشف و بهره برداری از آنها نموده اند و پس از آن اعمال فرآیندهای مناسب محصولات قابل استفاده در مورد امور مختلف از آنها بدست آورده است. تنوع مواد معدنی و کاربردهای متعدد هریک از آنها سبب شده است که این مواد بطور چشمگیری در زندگی روزمره ایفای نقش کرده و در نتیجه استخراج معادن شاخه ای از فنون و علوم متداول گردید. مسلم است که بخش عمده ای از نیازهای بشر باید از زمین تأمین شود و پتانسیل کشاورزی و ذخایر معدنی از منابع اصلی تأمین این نیازها بوده است. ارتباط کشاورزی، صنعت و معدن با یکدیگر جای هیچ گونه بحثی ندارند. لذا نمی توان هیچ یک را بر دیگری ترجیح داد و در مسیر تمدن بشر هریک جایگاه مخصوص به خود دارند.

بدیهی است که معادن به عنوان تأمین کننده مواد اولیه صنایع موردتوجه قرار می گیرند همیشه سعی بر این بوده که استخراج مواد معدنی به صورت اقتصادی و امن صورت گیرد بدین منظور علاوه بر مطالعه گزارشها و نتیجه کارهای معادن مختلف دنیا تحقیقات پیوسته ای در زمینه چگونه گی اکتشاف، بهبود تکنیک استخراج و کشف و کاربردهای جدید مواد معدنی صورت می گیرد و امروز معدن کاری و صنایع معدنی اقلام بسیار بزرگی از درآمد برخی از کشورها را تشکیل می دهد.

فصل اول

مصارف بنتونیتهای موجود در طبیعت و نحوه پیدایش

1-1- تعریف بنتونیت

بنتونیت یک ماده معدنی از دسته رسها و شبه رسها است که از کانی مونت موریونیت و به مقدار کم بیدلیت (نوع پرمایه تر از بنتونیت آلومینیوم دار) تشکیل شده است.

اصطلاح بنتونیت برای اولین بار در سال 1898 توسط نیت (Knight) به خاک رسی که از شیل بنتون در آن زمان استخراج گردید، اطلاق شد. نام شیل بنتون نیز از کوه فورت بنتون که در 400 مایلی شمالی رودخانه راک (Rock) قرار دارد گرفته شده است.

در اوایل قرن بیستم چندین زمین شناس تشخیص دادند که اصولاً بنتونیت در لایه های سنگهای کرتاسه و ترشیری بوده و از مواد آتشفشانی حمل شده منشأ می گیرد این تشخیص آنها را به خاستگاه بنتونیت که توسط راس و (Roos) شانون (Shannon) عنوان شده بود هدایت کرد. به نظر آنها بنتونیت اساساً سنگی است مرکب از یک شبه رس متبلور که از تغییر حالت شیشه ای به حالت بلوری یک ماده آذری

بررسی کمی و کیفی باریت و بنتونیت در صنعت حفاری بخصوص گل حفاری

اختصاصی از اینو دیدی بررسی کمی و کیفی باریت و بنتونیت در صنعت حفاری بخصوص گل حفاری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:210

فهرست مطالب:

عنوان                                                                                                        صفحه
فصل اول: کلیاتی در مورد حفاری    
1-1 مقدمه    1
1-2 تاریخچه حفاری    3
1-3 واژه های اصلی مورد استفاده در حفاری    8
فصل دوم: گل حفاری    
2-1 تاریخچه مختصری از گل حفاری    17
2-2 گل حفاری    23
2-3کاربرد و وظایف گل حفاری    29
2-4 خواص گل حفاری و نحوه اندازه گیری آنها    43
2-5 ترکیب گل حفاری    53
2-6 روابط بین حجم و وزن مخصوص گل حفاری    63
2-7 تعداد بشکه گل حفاری حاصله از تعلیق رس درآب    65
فصل سوم: شناسایی موادشیمیایی و موارد استفاده آنها درگل حفاری    
3-1 مواد وزن افزای گل حفاری    68
3-2 مواد گرانروی زا    74
3-3 مواد کنترل کننده صافاب گل    76
3-4 مواد کنترل کنندهPH    77
3-5 موادیکه جلوگیری از خورندگی می کنند    83
3-6 سایر مواد مصرفی گل حفاری    84
فصل چهارم: محاسبات مهندسی گل حفاری    
4-1 محاسبه بالا آمدن گل از مته(ته چاه) تا سطح    90
4-2محاسبه زمان کامل گردش گل    91
4-3 محاسبه تهیه گل های اولیه
4-4 محاسبه کشتن چاه در هنگام وقوع جریان
4-5 اندازه گیریPH یا غلظت یون هیدروژن گل    92
فهرست مطالب

عنوان                                                                                                        صفحه
4-6 اندازگیری قلیائیت    101
فصل پنجم: سیمان حفاری    
5-1 آزمایش هایی که بر روی سیمان حفاری انجام می شود    105
5-2 سیمانه کردن چاهها    109
5-3 ترکیب سیمان چاههای حفاری    110
5-4 تاثیرات حرارت وفشار بر روی خواص سیمانها    113
5-5 انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری    115
5-6 اضافات سیمان    118
5-7 مواد تقدم دهنده بندش سیمان    118
5-8 مواد حجم افزا    123
5-9 آب آزاد    126
5-10 مصرف بنتونایت آبدیده در دوغاب سیمان    130
5-11 مواد وزن افزا    131
5-12 زمان نیم بند شدن سیمان    134
5-13 قوانین سرانگشتی    137
5-14 مهارآب روی    138
5-15 گرانروی    139
5-16 تولیدات شرکت هالیبورتون    140
5-17 مواد تاخردهنده شرکت هالیبورتون    143
5-18 مواد ضدکف    147
5-19 محاسبه مواد افزودنی به دوغاب سیمان    149
5-20 روشهای متداول برای سبک کردن وزن دوغاب سیمانهای حفاری    153
5-21 بنتونیت و روش افزودن آن به سیمان    153
5-22 مشخصات فیزیکی گیلسونیت و اثر آن بر روی خواص سیمان های کلاسA,D    155
        
فهرست مطالب

عنوان                                                                                                        صفحه
5-23 اثر بنتونیت بر روی خواص سیمان های کلاسD,A    156
5-24 نتیجه  گیری    157
فصل ششم:بنتونیت    
6-1 مقدمه    161
6-2 ژئوشیمی    163
6-3 کانی های مهم بنتونیت    164
6-4 انواع بنتونیت ها از دیدگاه صنعتی    164
6-5 ژنزبنتونیت    164
6-6 روشهای فرآوری    165
6-7 موارد استفاده    166
6-8 وضعیت تولید و فرآوری بنتونیت در ایران    178
6-9 معادن عمده بنتونیت    181
فصل هفتم: باریت    
7-1 مقدمه    183
7-2 تاریخچه باریت    184
7-3 مشخصات عمومی باریت    187
7-4 معادن عمده باریت    188
7-5 موارد استفاده    189
7-6 بازیافت باریت    205
7-7 جایگزین ها    205
7-8 ذخایر باریت    206
منابع و ماخذ    210
    
    

1-1 مقدمه

حفاری به معنی نفوذ در سنگ است. نفوذ در سنگها گاهی به منظور خرد کردن آنها انجام می گیرد. برای خرد کردن سنگها باید چالهای انفجاری حفر کرد و در داخل آنها مواد منفجره قرار داد. با منفجرکردن چالها، سنگها خرد می شوند، و با خرد شدن سنگها، استخراج و برداشت آسانتر است و با هزینه کمتری انجام می گیرد. در استخراج کلیه معادن به استثنای موارد نادر، مانند استخراج سنگهای ساختمانی یا برداشت بعضی از سنگهای سست، حفاری جزء عملیات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. این نوع حفاری را حفاری استخراجی می گویند. حفاری در معادن تنها به منظور استخراج نیست؛ بلکه قبل از استخراج یا به هنگام استخراج، برای اکتشاف نیز انجام می پذیرد.

حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی بردن به وجود کانی یا ماده معدنی، ویا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها صورت گیرد. با توجه به بالا بودن هزینه حفاری اکتشافی و بعضی مشکلات فنی توصیه می شود که هر دو گروه متخصصانی که به دنبال کشف کانی یا در جستجوی کشف شرایط کیفی سنگها هستند، مطالعات خود را همزمان شروع کنند، علاوه بر حفاری استخراجی و حفاری اکتشافی، حفاری به منظور کارهای تکنیکی مانند حفاری به جهت تزریق سیمان در داخل درزه ها، حفاری جهت خارج کردن گازها از لایه ذغال یا حفاری به منظور منجمدکردن آب در داخل طبقات نیز انجام می گیرد. لذا عملیات حفاری در زمینه های مختلف مهندسی و علوم کاربرد وسیعی دارد. امروزه بیش از95 درصد حفاریها به روش مکانیکی و با ماشینهای ضربه ای، چرخشی و ماشینهای ضربه ای- چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی نفوذ در سنگ با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه های پی در پی، یا در اثر تماس انجام می گیرد. قطر چالهایی که با روش مکانیکی حفر می شوند بین2/1 اینچ تا24 اینچ و عمق آنها از چند تا سانتیمتر تا چند هزار متر متغیر است. عمق غالب چالهای انفجاری کمتر از20 متر و قطر آنها در معادن زیرزمینی کم است. اما امروزه در معادن روباز، برای پایین نگهداشتن هزینه های حفاری و انفجار و نهایتا کاهش هزینه استخراج قطر چالهای انفجاری را زیاد             می گیرند؛ از این رو بین ماشینهایی که چالهای انفجاری در معادن روبار حفر می کنند و ماشینهای حفاری اکتشافی و ماشینهایی که به منظور استخراج نفت، گاز و آب به کار       می روند، مشابهت زیادی وجود دارد. به طور مصطلح در حفاریهایی که به منظور دسترسی و استخراج سیالاتی مانند نفت ، گاز و آب انجام می گیرد، و همچنین در حفاری اکتشافی به جاری واژه چال از واژه چاه استفاده می شود. در به کارگیری واژه چال یا چاه صرفنظر از نقش سیال، ژنومتری، بویژه، عمق چال یا چاه نیز موثر است. چالها معمولا عمق کمی دارند؛ درحالی که عمق چاه بیشتر است. درهر صورت، شکل چالها یا چاهها سیلندری است و قطر آنها از عمق کمتر است. غیر از روش حفاری مکانیکی، روشهای دیگر نیز وجود دارد که در دست تحقیق و توسعه اند؛ مانند روشهای حفاری حرارتی، و حفاری لیزری که نفوذ در سنگها تنها به کمک انرژی مکانیکی انجام نمی گیرد؛ بلکه ابتدا از طریق حرارت یا فعل و انفعالات شیمیایی، سنگ را سست می کنند؛ سپس به کمک ماشینهای حفاری عمدتا چرخشی، در سنگ سست نفوذ می کنند تا چال یا چاه ایجاد شود. در این روشها که به انها روشهای پیشرفته حفاری نیز می گویند، هرچند سرعت حفاری200 تا400 درصد افزایش می یابد،مشکلات فنی متعددی وجود دارد که تا رفع این عیوب به زودی قابل استفاده نخواهد بود.

1-2 تاریخچه حفاری

به طور کلی، تاریخچه حفاری مبهم است، اما از زمانهای دور، ملتهای متمدن، به منظور دسترسی به آب و بعضی کریستالها، عملیات حفاری را انجام داده اند. پروفسور« هرمن بائر» در کتاب هیدرولوژی آبهای زیرزمینی و پروفسور«کی.مک گرگر» در کتاب حفاری در سنگ معتقدند که هنوز آثاری از تونل، قنات و چاههای عمیق حفر شده توسط ایرانیان و چینی های قدیم دیده می شود. و مصریان قدیم نیز به وسیله کروندم، درمیان سنگهای پورفیری چالهایی حفر کرده اند. تا چند دهه قبل، سیستم حفاری دستی جهت ایجاد چال برای احداث تونل، خط راه آهن و معدن متداول بود، و بدون شک، در مناطقی که امکان دسترسی به برق نیست. این روش حفاری هنوز کاربرد دارد. روش ابتدایی سیستم حفاری دستی بیشتر برای حفر چال کم عمق در سنگهای با مقاومت ضعیف یا متوسط مورد استفاده داشته است. برای انجام این روش، وجود یک حفاری کافی است. حفار معمولا با یک دست، مته را روی سنگ قرار می دهد. و با دست دیگر، به وسیله ضربه زدن یا چکش حفاری(با وزن4 پوند یا8/1 کیلوگرم)، ضربه ای روی مته جهت نفوذ آن در سنگ وارد می کند. حداکثر سرعت در این روش،3/0 متر(یک فوت) در ساعت است و بیشترین حد ممکن برای عمق60 سانتی متر( دو فوت) و برای قطره حدود32 میلیمتر             ( اینچ) است. حفاری دستی، بنا به ضرورت، تکامل تدریجی یافت؛ به نحوی که امکان ایجاد چال با عمق بیشتر نیز ممکن گردید. در این مرحله، معمولا یک نفر مته را روی سنگ مورد نظر قرار می دهد و یک یا دو نفر دیگر با وارد کردن ضربه کمک چکشهای حفاری2/3 تا5/4 کیلوگرمی(7 تا10 پوندی) موجبات نفوذ در سنگ را فراهم می کردند. برای حفر یک چال با عمق8/1 متر(6فوت) در سنگهای سخت و آذرین، مانند گرانیت، وجود یک گروه دو یا سه نفره حفار با کار مداوم5 تا6 ساعته کافی است. البته، بدون شک شرایط حفاری در سرعت حفاری موثر است؛ به عنوان، مثال، سرعت حفاری در سنگهای رسوبی دو برابر سرعت حفاری در سنگهای آذرین است(تاثیر جنس سنگ).با گذشت زمان و افزایش نیاز به حفاریهای عمیق، بویژه برای دسترسی به آب، روش دیگری از حفاری دستی به نام روش کابلی متداول شد که درآن، طول مته بیشتر بود و برای ضربه زدن از کابل فولادی استفاده می شد. در این روش که امکان حفر چالهای تا15 متر(50 فوت) را فراهم آورد، مته فولادی طویلتری به کابل فولادی متصل بود. به طور معمول، سه یا چهار نفر با حرکت کابل به سمت بالا و فرود آوردن آن روی محل مورد نظر، حفاری را انجام می دادند. با این روش، امکان حفر چالهای عمیقتر با قطر بیشتر در زمان کمتر فراهم شد. به عنوان مثال با این روش در سنگهای آهکی نسبتا نرم حفر چالهایی با قطر50 میلیمتر(2 اینچ) و عمق7 متر(20 فوت) توسط یک گروه حفار سه نفره طی3 ساعت عملی گردید. با این روش، فقط چالهای قائم حفر می شود.

طی سالیان دراز، تنها منبع تامین انرژی مورد نیاز درحفاری، نیرو انسانی بوده است. به تدریج با رواج یافتن استفاده از ماشین بخار، الکتریسیته، و سوختهای گازی و مایع، ساخت انواع ماشینهای حفاری مکانیکی نیز توسعه یافت؛ به نحوی که امروزه، امکان بیشتری برای افزایش عمق و سرعت در عملیات حفاری وجود دارد. در اینجا به پاره ای از تحولات در زمینه حفاری می پردازیم:

1-بین سالهای1820-1810، سیستم حفاری چرخشی ساخته شد که منبع انرژی آن، ماشین بخار بود(Trevithick).

2-بین سالهای1840-1830 سیستم حفاری کابلی توسعه یافت که منبع انرژی آن نیز ماشین بخار بود(Issac Singer).

3-بین سالهای1860-1850 ، دستگاه حفاری مجهز به الماس(روی مته های آن) ساخته شد(Bullock) و دستگاه ضربه ای نیز که ضربه زدن آن پیستون بود و منبع انرژی آن هوای فشرده در تونل آلپین، در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.

4- بین سالهای1880-1870، سیستم حفاری مغزه گیر مجهز به الماس(روی مته آن) در آمریکا توسعه یافت؛ به نحوی که تا عمق670 متر(2200 فوت) را حفاری می کرد. شرکت ارائه دهنده این سیستم،« اینگرسل» (Ingersoll) نام دارد.

5-بین سالهای1890-1880، سیستم حفاری مغزه گیر الماسی در آمریکا ارائه شد که امکان حفاری تا عمق1750 متر(5734 فوت) را فراهم کردو

6-بین سالهای1900-1890، سیستمهای حفاری ضربه ای- چرخشی در آمریکا ساخته شد که منبع انرژی آن، هوای فشرده، بخار و الکتریسیته بود. در این فاصله سیستم حفاری چرخشی که منبع انرژی آن بخار بود، جهت حفر چاههای نفت توسعه داده شد.

7-بین سالهای1910-1900،مته هایی توسعه یافت که روی آن سه عامل برش دهنده مخروطی شکل یا خردکننده سنگ نصب شده بود.

8-بین سالهای1940-1920، برای اولین بار، مته هایی از جنس کربور تنگستن درآلمان به کار رفت.

9- بین سالهای1966-1940، مته های ساخته شده از جنس کربور تنگستن در حفاری بسیار متداول و رایج شد.

10-بین سالهای1975-1970، ماشین حفاری هیدرولیکی به صنعت حفاری معرفی شد که در این ماشین بر خلاف ماشینهای حفاری ضربه ای از روغن تحت فشار به جای فشار هوا در حفاری استفاده می شود.

11-بین سالهای1985-1970، تلاش کشورهای شوروی و آمریکا برای حفر چاههای عمیق با سیستم حفاری چرخشی به منظور دسترسی به نفت و گاز به نتیجه رسید. و در اکلاهمای آمریکا و سیبری شوروی، با استفاده از این روش، چاههای با عمق بیش از10000 متر(30000 فوت) حفر شد، و متعاقب آنها آلمانیها چاهی با عمق حدد13000 متر حفاری کردند.

با توجه به تاریخچه مزبور، سیستمهای حفاری توسعه یافته را می توان به پنج گروه تقسیم کرد:

• سیستم حفاری دستی که ضربه زن آن چکش حفاری است و اعمال ضربه به کمک نیروی انسانی صورت می گیرد.
• سیستم حفاری چکشی که ضربه زن آن چکش حفاری و مکانیکی است.
• سسیستم حفاری کابلی که ضربه زن آن کابل فولادی است.
• سیستم حفاری چرخشی که به جای ضربه زدن به مته، با چرخش لوله حفاری و مته، عمل نفوذ پذیری و حفر چال صورت می گیرد.
• سیستم حفاری ضربه ای- چرخشی که اساس کار آن ضربه است و عامل چرخش       نیز دارد.
• سیستم حفاری هیدرولیکی که به جای استفاده از فشار هوا از فشار روغن استفاده       می شود. در سالهای اخیر، حفاری مکانیکی به تدریج جایگزین حفاریهای دستی شده و بخار، هوای فشرده، الکتریسیته، و مابع، منبع اصلی انرژی برای دستگاههای           حفاری است.

1-3 واژه های اصلی مورد استفاده درحفاری

1-چاه یا چاه: فضا یا حفره استوانه ای که درآن، قطر از عمق کمتر است و در موارد ذیل کاربرد دارد:

الف) برقراری ارتباط بین بخشهای مختلف معدن

ب) کشف مواد معدنی

ج) انفجار، و استخراج مواد معدنی

د)دسترسی به آب، نفت، وگاز

هـ) کارهای تکنیکی، مانند منجمد کردن آبهای داخل چال یا خارج کردن گاز متان از لایه ذغال.

2-شفت: این واژه که از اواخر قرن شانزدهم میلادی رایج گشت، به چاههای قائم یا دارای شیب بسیار کم اطلاق می گردد که به منظور کشف و یا استخراج ذغال و سایر مواد معدنی حفر می شد. در سالهای اخیر، این واژه به چاههای قائم یا دارای شیب بسیار کم اطلاق می شود که از سطح تا عمقی که ماده معدنی گسترش دارد ادامه می یابد. معمولا در کمر پایین ماده معدنی حفر می شود و از آن جهت دسترسی به ماده معدنی، ایاب و ذهاب کارکنان معدن، تهویه، و حمل مواد معدنی استفاده می شود.

3-حفار: این واژه بر کسی اطلاق می شود که به دلیل داشتن تجربه، دانش و توانایی کافی، مسئولیت حفظ و هدایت ابزار حفاری را به عهده می گیرد.

4-مته: مته بخشی از دستگاه حفاری و در تماس با سنگ است که با وارد کردن انرژی، موجب شکستن مقاومت سنگ و خرد شدن آن می شود. مته براساس موارد کاربرد، انواع گوناگونی دارد.

5-میله یا لوله حفاری: این قسمت از دستگاههای حفاری، انرژی تولید شده از منبع را به مته منتقل می کند. طول و قطر لوله های حفاری متفاوت است، و جنس آنها، آلومینیوم، یا آلیاژ فلزاتی مانند کرم یا نیکل است. میله حفاری ممکن است سوراخهایی با قطر متفاوت داشته باشد. انتقال سیال حفلری نیز از درون میله یا لوله حفاری به سر مته انجام می گیرد. به طور معمول، در سیستم ضربه ای، قطر سوراخها کم، و در سیستم چرخشی، قطر آنها زیاد است.

6-منبع انرژی: منظور از این واژه، محل تامین نیروی لازم برای سیستم حفاری( هوا، بخار، الکتریسیته، و یا مایع) است.

7-آرایش چاله ها: این واژه بر اندازه فواصل طولی و عرضی چالها دلالت دارد.

8- چالزن: این واژه به سیستم یا دستگاهی اطلاق می شود که به کمک آن می توان در سنگ، فلز، چوب، و سایر مواد، چال یا چاه استوانه ای حفر کرد و انواع آن عبارتند از:

الف) حفاری دستی؛ در این سیستم، انرژی مکانیکی وجود ندارد، و حفاری با کمک نیروی انسانی صورت می گیرد؛ بدین ترتیب که فردی به نام حفار، به تنهایی یا با کمک فرد دیگری به نام کمک حفار، با نگهداری مته روی سنگ، به وسیله ضربه زن(چکش حفاری) ضربه ای به مته وارد می کند.