探査ダイヤモンド掘削
探査ダイヤモンド掘削は、鉱業において既知の鉱床や有望な鉱床の内容物を探査するために用いられています。鉱体から小径の岩石コアを採取することで、地質学者はコアを化学分析し、岩石の岩石学的、構造学的、鉱物学的研究を行うことができます。また、土質工学分野では、土壌サンプル採取法と組み合わせて基礎試験に用いられることも多いです。この技術は、使用されるダイヤモンドを被覆したドリルビットにちなんで名付けられています。[1]
歴史
ロドルフ・レショーは、1863年に最初のコアビットを発明した人物としてしばしば言及されます。[2]初期のダイヤモンド掘削は、鉱物採掘の新たな分野を数多く開拓し、遠隔地における鉱物探査のブームにつながりました。携帯型ダイヤモンドドリルが発明される以前は、鉱物探査のほとんどは地表の露頭を見つけて手掘りで行うことに限られていました。1970年代後半、ゼネラル・エレクトリックは、ドリルビットに使用される天然ダイヤモンドの代替として、多結晶ダイヤモンド成形体（PDC）の技術を開発しました。[3]
ダイヤモンド掘削
探査用ダイヤモンド掘削は、地表調査のために深部から固体コアを採取する点で、他の地質掘削（例えば、逆循環掘削（RC）[4] ）とは異なります。ダイヤモンドドリルの主要技術は、ダイヤモンドビットそのものです。 [5]これは、軟質金属マトリックスに埋め込まれた工業用ダイヤモンドで構成されています。図に示すように、ダイヤモンドはマトリックス全体に散在しており、掘削プロセス中にマトリックスがゆっくりと摩耗することで、より多くのダイヤモンドが露出します。ビットは、回転式掘削リグに接続されたドリルストリングに接続されたコアバレルに取り付けられています。掘削泥がドリルパイプに注入され、ビットによって生成された岩石切削片が洗い流されるとともに、摩擦による熱が低減されるため、ビットの摩耗が軽減されます。[6] ダイヤモンドビット自体は複雑な構造で、通常は特定の岩石種に合わせて設計され、洗浄用の多数のチャネルを備えています。[7]
ドリルはダイヤモンドをちりばめたドリルビット（右の写真）を用いて岩石を掘削します。ドリルで採取した「コア」は写真撮影後、縦方向に分割されます。分割されたコアの半分は分析され、残りの半分は将来使用し、必要に応じて再分析するために永久保管されます。直径の大きいコアが最も好まれますが、最も高価です。最も一般的なワイヤーラインチューブの直径と用途は、NQ（47.6mm）とHQ（63.5mm）です。[8]
コア抽出
ドリルを回転運動（および洗浄）で前進させるだけで、図のようにバレル内部からコアが抽出されます。しかし、おそらく300mの深さでは、コアを回収して地表まで運ぶ方法が必要です。重いドリルパイプ全体を常に引き抜くのは現実的ではないため、バレル内のコアを引き上げるワイヤーライン掘削法が開発されました。[9] 岩石が常に硬い花崗岩で、コアが常にドリルビットで破断するのであれば、掘削を中止し、ワイヤーで簡単な掴み具を降ろしてコアを引き上げるだけで済みます。しかしながら、多くの用途では破砕された岩石から乱されていないコアが求められ、そのためには精巧なワイヤーライン装置が必要となります。[要出典]
写真は、最悪の条件下でもコアを採取できる三重管ワイヤーラインシステムを使用したコア採取の様子です。[10]これは、サンアンドレアス断層 などの断層帯を調査する際に非常に重要です。
チューブサイズ
一般的に使用される「ワイヤーライン」チューブには、主に5つのサイズがあります。チューブが大きいほど岩石コアの直径が大きくなり、掘削にはより大きな掘削パワーが必要になります。チューブサイズの選択は、必要な岩石コアの直径と、特定の掘削リグモーターで掘削可能な深度とのトレードオフとなります。
標準「Q」ワイヤラインビットサイズ: [11]
| サイズ | 穴（外 径）、mm | コア（内径） 、mm |
|---|---|---|
| アクア | 48 | 27 |
| BQ | 60 | 36.5 |
| NQ | 75.7 | 47.6 |
| 本社 | 96 | 63.5 |
| 本部3 | 96 | 61.1 |
| PQ | 122.6 | 85 |
| PQ3 | 122.6 | 83 |
| スクエア | 146.0 | 102.0 |
| CHD 76 | 75.7 | 43.5 |
| CHD 101 | 101.3 | 63.5 |
| CHD 134 | 134.0 | 85.0 |
参考文献
- ^ ハートマン, ハワード L.; ムトマンスキー, ジャン M. (2002年8月9日). 鉱山工学入門. ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. ISBN 978-0-471-34851-1。
- ^ 「発明家と歴史」。
- ^ Zhan, Guodong (David); Xu, Jianhui; He, Duanwei (2022-10-06)、「石油・ガス産業における多結晶ダイヤモンド（PCD）材料の応用」、ダイヤモンドの応用と使用、IntechOpen、ISBN 978-1-80356-318-3、2024年2月10日取得
- ^ 「逆循環（RC）掘削」Devico . 2024年2月10日閲覧。
- ^ Marjoribanks, Roger (2010). 『鉱物探査と採鉱における地質学的手法（第2版）』 Springer Berlin Heidelberg. pp. 99– 136.
- ^ Team, BOP (2022年11月4日). 「掘削泥とは何か、そしてなぜ重要なのか？」BOP Products . 2024年2月10日閲覧。
- ^ de la Vergne, Jack (2003). Hard Rock Miner's Handbook . Tempe / North Bay : McIntosh Engineering. pp. 4– 12. ISBN 0-9687006-1-6。
- ^ 「ダイヤモンドコアドリリング参考資料：寸法、重量、体積」（PDF）app.boartlongyear.com . 2023年1月15日閲覧。
- ^ Thomas, GP (2012年7月20日). 「ダイヤモンドコアドリリング：理論、メカニズム、そして応用」. AZoMining . 2024年2月10日閲覧。
- ^ 「ワイヤーラインコアリング」（PDF） . 2016年3月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2015年8月13日閲覧。
- ^ 「HQ NQ PQコアバレル、探査コア掘削用10フィートワイヤーラインコアバレル」www.explorationcoredrilling.com . 2024年2月10日閲覧。
外部リンク
- 探査掘削方法
