آشنایی با دریل واگن

عملیات حفاری با تاریخ تمدن بشر شکل گرفته و با توسعه صنایع به تدریج تکامل یافته و به صورت یک صنعت عظیم درآمده است.

واژه حفاری به معنی نفوذ در سنگ به منظور ایجاد فضای سیلندری شکل صورت می گیرد که این فضای سیلندری شکل ممکن است برای آتشباری و استخراج سنگ حفر گردد که به آن چال انفجاری(Blast hole) یا حفاری استخراجی(Exploitation Drilling) می گویند و یا برای تهیه نمونه و مطالعات اکتشافی باشد که آن را حفاری اکتشافی (Exploration Drilling) می نامند و یا ممکن است فقط جهت ارائه خدمات فنی (Technical Drilling) صورت گیرد مانند حفر چال در تونل های زیرزمینی جهت تزریق سیمان برای مسدود کردن ناپیوستگی و ایجاد یکپارچگی در توده سنگ یا حفاری برای منحرف نمودن آب و غیره؛ به طور کلی حفاری در مهندسی معدن، نفت و عمران نقش تعیین کننده و مهمی دارد.

امروزه بیش از ۹۵ درصد حفاری ها به روش مکانیکی و به وسیله ماشین های ضربه ای ، چرخشی و ضربه ای-چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی، نفوذ در سنگ با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه هایی پی در پی یا در اثر تماس صورت می گیرد؛ قطر چال هایی که به روش مکانیکی حفر می شوند بین ۲/۱ اینچ تا ۲۴ اینچ و عمق آنها از چند سانتیمتر تا چند هزار متر متغیر است.

غیر از حفاری مکانیکی، روش هایی همچون حفاری دستی، حرارتی، لیزری و … هم وجود دارد که حفاری دستی عموماً مربوط به قبل از توسعه صنعتی و با نیروی انسانی انجام می شده و سایر روش ها هم عمدتاً در دست تحقیق و توسعه اند. 

دریل واگن نوعی ماشین حفاری ضربه ای – چرخشی است که از زنجیر و مته چکشی برای انتقال سرمته به سمت جلو اسنفاده می کند؛ کل مجموعه بر روی یک شاسی قرار می گیرد که می تواند چرخ دار ۱) و یا زنجیری باشد که نوع اخیر، جابجایی این ماشین حفاری را در مناطق صعب العبور آسان تر می کند.

دریل واگن با زاویه های مختلف می تواند چال حفر کند در مجموع حفر چال با دریل واگن در مقایسه با انواع چکشهای حفاری در شرایط یکسان از نظر سنگ، با سهولت و کیفیت بهتری صورت می گیرد . از دریل واگن می توان برای حفر چالهایی با عمق تا ۴۵ متر (۱۵۰ فوت) و قطر تا ۵/۴ اینچ برای سنگهای نیمه سخت و سخت استفاده کرد اما به طور رایج عمق چالهایی که با دریل واگن حفاری می شوند تا ۹ متر ( ۳۰ فوت) است.

آن دسته از دریل واگن ها که بیش از یک چالزن دارند؛ جامبو دریل (jumbo-drill )  نامیده می شوند که در سرعت عملیات بسیار موثرند. و در حفر تونل غالبا از آنها استفاده می شود .

در حفاری با دریل واگن برای مقاصد مختلف از مته های متناسب استفاده می شود ولی در حفاری های معدنی کاربرد مته دکمه ای رایج تر است که در یک سطح صاف دارای برجستگی های کروی مانند بوده و جنس آنها از کربور تنگستن است و با توجه به شکل آنها، نسبت به سایر مته ها ساییدگی کمتر و عمر بیشتری دارند.

در دریل واگن، سیال حفاری هوای فشرده است که وظیفه خنک کردن سرمته، تمیز کاری ته چال از خرده سنگ ها و انتقال آنها به سطح زمین از فضای بین لوله حفاری و دیواره چال با سرعت بین ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ متر در دقیقه را بر عهده دارد و به وسیله کمپرسور متصل به این دستگاه حفاری، تأمین شده و با فشار بین ۳۰ تا PSI 110و از طریق شیلنگ های پر فشار و سپس لوله های حفاری به ته چال منتقل می شود؛ سوراخ های موجود در مته حفاری به همین منظور تعبیه شده است. هوای فشرده علاوه بر وظایف فوق، انرژی مورد نیاز برای حرکت ضربه ای و چرخشی دریل واگن های پنوماتیک را نیز تأمین می کند.

افزایش فشار هوای فشرده در محدوده ای معین، موجب افزایش سرعت حفاری می شود به طوری که بر اساس اندازه گیری های تجربی در نوع مشخصی از دریل واگن،  اگر فشار از PSI 90 به PSI 110 برسد؛ نفوذپذیری در سنگ ۳۸ درصد افزایش خواهد یافت.