مزایای حفاری افقی با استفاده از ماشن آلات میکروتونلینگ – پایپ جکینگ – hdd , …

مزایای حفاری افقی با استفاده از این سیستم

١- ترانشه بسته

٢- رضایت مردمی

٣- رضایت شهرداری,  اداره راه و ترابری واجازه فوری کار وپرداخت نکردن خسارت زیاد به شهرداری و اداره راه و ترابری

۴- رضایت اداره راهنمایی ورانندگی به جهت تردد ناوگان حمل ونقل بصورت عادی

۵- صدمه نزدن به محیط زیست

۶- صدمه نزدن به خیابان ها و جاده ها و اتوبانها و در نتیجه هدر نرفتن پول

٧- عدم ایجاد ترافیک ،کارگاه فقط فضایی معادل با محل پارک دوسواری می باشد نیازمند است .

۸-  برای دستگاه هها بر حسب سایز و نوع عملیات لوله رانی  نیازمند دو چاهک ارسال و دریافت به ابعاد کوچک می باشد.

٩- طول کار از ۱۰ متر تا ٢٠٠٠ متر می تواند بر حسب  نوع کار و نوع ماشین آلات مورد استفاده باشد.

١٠ – قطع عرضی خیابان ها بدون حفاری روباز می باشد.

١١ – قطع عرضی چهار راهها بدون حفاری روباز می باشد.

١٢ – دقت عمل زیاد دارد .

١٣ – سرعت عمل زیاد دارد.

١۴ -حفاری در خیابان های پر تردد بدون برهم زدن نظم انجام می پذیرد.

مقایسه کلی حفاری بروش معمولی ( ترانشه باز ) و معایب آن

الف - مشکلات فیزیکی

- راه بندان ها و بالا رفتن سوخت ماشین ها – استهلاک

- تلف شدن وقت مردم و تاثیر آن روی اعصاب و ایجاد نارضایتی شهروندان

- اثرات زیست محیطی

ایجاد گرد و غار و آلودگی هوا-نشست یک لایه خاک روی لوازم منزل و آشپزخانه مردم

-در اثر بارندگی خاک تبدیل به گل جاری شده و ایجاد رسوب در جویها و تولید لجن نموده و یا بوسیله کفش مردم و لاستیک ماشینها به سایر نقاط برده میشود

- لغزندگی و تاثیرات سوء آن

ب - مشکلات اداری و اخذ مجوز

با توجه به بورکراسی موجود در سیستم اداری باعث اتلاف وقت و طولانی شدن زمان پروژه ها می گردد.

البته مجوز ها به دو صورت اخذ می گردد .cialis online مجوز کلی قبل از شروع کار و مجوز های مقطعی از

راهنمایی رانندگی و ایجاد هماهنگی.

ت- مشکلات ایمنی

ایجاد خطرات بواسطه وجود کانالهای طویل و احیانا عمیق که باعث سقوط افراد و ماشین ها و اشیاء میشود

-هزینه نصب علائم هشدار دهنده مانند چراغ چشمک زن و تابلو ها و علایم رانندگی و پرچم و …

ج -مشکلات زمانی – با تغییر روش حفاری بصورت ترانشه بسته - اثراتی که تاخیر پروژه ها روی بودجه و هزینه پیمانکار و سازمان می گذارد، محسوس می باشد.  بعنوان مثال اگر پروژه ای دو ساله باشد و ۶ ماه زودتر به بهره برداری برسد ۲۵% از هزینه هایی مانند دستمزد – ماشین آلات – سوخت صرفه جویی میشود

ح – دسترسی زودتر به بهره برداری و سود دهی پروژه  در روش ترانشه بسته و ۲۵% از هزینه های خواب سرمایه و اثراتی را که از تورم ایجاد میشود و باعث تعدیل قیمت میگردد کاهش میدهد

- زیان هائی که در اثر نشتی و هرزروی آب و مخلوط شدن فاضلاب با آب  های زیر زمینی و زیانهای زیست محیطی و صدمه به تاسیسات موجود در مسیر را کاهش داده و باعث صرفه جویی چشمگیری می شود  در میان مدت و کوتاه مدت کلیه هزینه های خرید و استفاده از ماشین آلات را بر میگرداند چشم انداز خوبی برای استفاده از این تکنولوژی خواهد داشت

در گذشته حفاری افقی با روش های سنتی برای حفر قنات در ایران مرسوم بوده و قدمت آن از پنج هزار سال متجاوز است و عمری برابر با تاریخ کهن ایران دارد .

طویل ترین قناتی که تا کنون در ایران حفر شده، در حوالی گناباد از توابع خراسان است که ۳۳ کیلومتر طول آن است و عمیق ترین چاه قنات های ایران در حدود ۳۵۰ متر عمق دارد و ایران طبق آمار مرکز بین المللی قنات، با داشتن ۳۵۰۰۰ رشته قنات در کل کشورهای جهان رتبه اول را داراست

اولین بار روش حفاری افقی با استفاده از ابزار آلات مکانیکی در سال ۱۹۷۱ در آمریکا برای عبور خط لوله گاز از زیر رودخانه ها استفاده شد و بعد از آن کار حفاری افقی با روش هدایتی (Horizontal Directional Drilling) در سال ۱۹۸۶ در آلمان توسط مرکز تحقیقاتی کارلسروهه (Karlsruhe) برای نصب کابل و خطوط لوله شهری انجام شد که از آن زمان تا کنون تکنیک و تجهیزات این روش به اوج پیشرفت خود رسیده است و هم اکنون در اروپا و سایر کشور های جهان و ایران درصد بالایی از نصب لوله ها و کابل زیرزمینی با توجه به مزایای غیرقابل انکار این روش، از جمله سرعت، دقت، عدم اشغال فضای شهری و مزاحمت برای شهروندان و تمیزی فوق العاده با این روش اجرا می شوند و هم اکنون روشهای جدید حفاری افقی (H.D.D.)، تونلینگ (Tunneling) و میکروتونلینگ(Micro tunneling) برای نصب تاسیسات نظیر آب , فاضلاب , برق , گاز , مخابرات و….. مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجائیکه استمرار تخریب خیابانها با ماشین آلات فعلی حفاری همچنان ادامه داشته و تحمیل تبعات ناسازگاری چنین حفاریها به محیط زیست شهری و اجتماعی از یکطرف و عدم توان اجرایی عاملین حفاری در رعایت قوانین حفاری از طرف دیگر باعث گردیده است شهرداری برای جلوگیری از تداوم چنین نابسامانی ها استفاده از تکنولوژی جدید لوله رانی را به جای روش سنتی مطرح نماید.

این نوع فن آوری ها علاوه بر سرعت و کیفیت از مزیت های اجتماعی و زیست محیطی نیز برخوردار است.

امروزه دیگر سرعت و کیفیت تنها شاخص های فناوری ها نیستند بلکه سازگاری با محیط زیست شهری و توسعه پایدار هر روز وزن بیشتری در انتخاب فناوری ها پیدا می کند , بدین منظور شهرداری مصمم است در حفاری سواره رو های کلانشهر تبریز چنین فناوری را جایگزین روشهای سنتی نماید تا بدین طریق از اتلاف منابع و آلودگی محیط زیست شهری و نهایتا از نارضایتی شهروندان محترم جلوگیری نماید.

مزایای حفاری افقی با فناوری لوله رانی:

١- ترانشه بسته

٢- رضایت شهروندان محترم

٣- رضایت شهرداری, اداره راه و ترابری واجازه فوری کار وپرداخت نکردن خسارت زیاد به شهرداری و اداره راه و ترابری

۴- رضایت اداره راهنمایی ورانندگی به جهت تردد ناوگان حمل ونقل بصورت عادی

۵- صدمه نزدن به محیط زیست

۶- صدمه نزدن به خیابانهاو جاده ها و اتوبانها ودرنتیجه هدرنرفتن بیت المال

٧- عدم ایجادترافیک،کارگاه فقط فضایی معادل بامحل پارک دوسواری میباشد نیازمنداست .

۸- برای دستگاه هها بر حسب سایز و نوع عملیات لوله رانی چاهک ارسال و دریافت به ابعاد کوچک می باشد.

٩- طول کاراز۱۰مترتا٢٠٠٠مترمیتواند بر حسب نوع کار و نوع ماشین آلات مورد استفاده باشد.

۱۰-حفاریهای طولی در معابر شهر بصورت بسته .

١۱ – قطع عرضی خیابانها بدون حفاری روباز میباشد.

١۲ – قطع عرضی چهارراهها بدون حفاری روبازمیباشد.

١۳ – دقت عمل زیاددارد .

١۴ – سرعت عمل زیاددارد.

١۵ –حفاری درخیابانهای پرتردد بدون برهم زدن نظم انجام میپذیرد.

۱۶-پیشرفت توان فنی عوامل اجرایی.

جدول و شرح مقایسه ای لوله گذاری به روش سنتی و فناوری جدید لوله رانی

1-هزینه های فیزیکی برای لوله گذاری و کابلکشی به روش باز و بسته در جدول زیر

۲- مشکلات فیزیکی :

۱-۲- ایجاد ترافیک وافزایش مصرف سوخت ماشینها و استهلاک آنها.

۲-۲- تلف شدن وقت شهروندان و تاثیر آن بر زندگی آنها.

۳- اثرات زیست محیطی , تشدید آلودگی هوا بر اثر افزایش مصرف سوخت.

۱-۳- ایجاد گردو خاک در فصل خشک سال و گسترش آن تا محیط کار و منازل .

۲-۳- ایجاد گل و لای در فصل بارندگی و گسترش آن تا محیط کار و منزل.

۳-۳- لغزندگی و تاثیرات سوءآن.

مشکلات ردیفهای ۲و۳ در کانالهای بسته به میزان ۱%.

۴- مشکلات ایمنی :

۱-۴- ایجاد خطرات بواسطه وجود کانالهای طویل و احیانا عمیق که باعث سقوط افراد و اشیاء می شود.

۲-۴- هزینه نصب علائم هشدار دهنده مانند چراغ چشمک زن , پرچم ,داربست فلزی و…..در طول مسیرحفاری در حالیکه چاله ها را می شود همان روز پرکرده یا با تمهیداتی بی خطر نمود.

۵- مشکلات زمانی :

۱-۵- فرایند تکمیل فرم هماهنگی و اخذ مجوز حفاریهای روباز زمانبر می باشد.

۲-۵- طولانی بودن زمان اجرایی پروژه در حفاریهای روباز .

۳-۵- تاخیر زمانی هزینه اجرایی پروژه ها را افزایش می دهد

۴-۵- با کم شدن زمان اجرای پروژه دسترسی زودتر به بهره برداری و سود دهی پروژه .

روشها و مدلهای حفاری افقی در ایران

حفاری زیر جاده های اصلی ابتدا به روش دستی و بعدا به روش کول گذاری با استفاده از دالهای بتنی انجام میگردید و در چنین حفاریها بر اثر مرور زمان سقف نقب ها حتی با کول گذاری ریزش کرده و به نشست کف جاده منجر می گردید در عکس یک نمونه از وضعیت نشست جاده مشاهده می شود . و در سیستمهای مخابراتی در شهرهای بزرگ با استفاده از دستگاهی بنام موش کور با استفاده از کمپروسور بادی حفاریهای افقی و موارد حساس حفاری میشد حال با گسترش روز افروزن تکنولوژی روشهای بسیار زیادی برای حفاریهای افقی بدون حفاری روباز ابداع گردیده و دستگاههای متنوعی بنابه تناسب نوع حفاری ساخته و وارد ایران گردیده است که اهم آنها عبارتند از :

۱-حفاری افقی به روش بورینگ

۲-حفاری افقی به روش میکروتونلینگ

۳-حفاری افقی به روش میکروتونلینگ و پایپ جکینگ

۴-حفاری افقی به روش پایپ جکینگ

۵-حفاری افقی تونلینگ و فول فیس

۶-حفاری افقی با استفاده از دستگاههای HDD

1- حفاری افقی به روش بورینگ

در این روش که در ایران شناخته شده ترین و بیشترین روش مورد استفاده جهت حفاریهای زیر ۵۰ متر و تا قطر ۶۰۰ میلیمتر بوده و در این روش با استفاده از آب هنگام حفاری میتوان عمل حفاری را متناسب با سایز و با سرعت بیشتر و دقت تا حدودی کمتر و با هزینه پائین تر عمل حفاری افقی را انجام داد و معمولا قیمت تجهیزات این دستگاهها پائین و در حدود ۲ الی ۷ میلیون تومان بسته به نوع دستگاه و کاربرد آن در نوسان است و در این روش کارگران در سطح پائین نیز توان حفاری را داشته و کمترین هزینه اجرا را در حوزه حفاری افقی دارا میباشد. و این روش شناخته شده ترین روش در حوزه مخابرات – گاز – آب و فاضلاب و برق میباشد.

۲-حفاری افقی به روش میکروتونلینگ

در این روش میتوان حداکثر به طول ۱۰۰ متر و به قطر ۶۰۰ میلیمتر عمل حفاری را با استفاده از اوگر و با دقت خیلی بالا به روش حفاری خشک عمل حفاری را انجام داد و این سیستم دارای انطاف بیشتری در حفاریها بوده ولی هزینه اجرا نسبت به روش بورینگ از نظر تامین تجهیزات و هزینه اجرا بیشتر بوده و قیمت دستگاهها از حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون تومان بسته به نوع و مدل و مشخصات در نوسان بوده و در این روش میتوان با دقت و بدون انحراف عمل حفاری افقی را انجام داد.

۳-حفاری افقی به روش میکروتونلینگ و پایپ جکینگ

پشرفت تکنولوژی و تحولات اجتماعی، لزوم استفاده از تکنولوژی در اجرای سازه‌های ساخت دست بشر بیشتر می‌شود.

حفاری پایپ جکینگ (لوله‌رانی) روشی است برای نصب خطوط لوله، کانال‌ها و آبروها که در این روش از جک‌های مختلف به‌همراه ابزارهای خاص حفاری برای راندن لوله¬هایی با طراحی خاص استفاده می¬شود.

در این روش لوله¬ها در پشت سپر قرار گرفته و همزمان با حفاری به درون زمین رانده می‌شوند که حاصل این روش، احداث یک خط لوله انعطاف‌پذیر و به لحاظ سازه‌ای مقاوم، بدون حفاری رو باز و باز کردن و شکاف زمین، راه آهن، معابر و … است

در این روش میتوان حداکثر به طول ۱۰۰ متر و به قطر ۸۰۰ میلیمتر عمل حفاری را با استفاده از اوگر و با دقت خیلی بالا بروش حفاری خشک با رانش همزمان لوله عمل حفاری را انجام داد و این سیستم دارای انطاف بیشتری در حفاریها بوده و لی هزینه اجرا نسبت بروش میکروتونلینگ از نظر تامین تجهیزات و هزینه اجرا بیشتر بوده و قیمت دستگاهها از حدود ۲۰ تا ۱۲۰ میلیون تومان بسته به نوع و مدل و مشخصات در نوسان بوده و در این روش میتوان با دقت و بدون انحراف عمل حفاری افقی را انجام داد

۴-حفاری افقی به روش پایپ جکینگ

پایپ جکینگ یک تکنیک پیشرفته جهت نصب خطوط لوله بدون نیاز به حفر ترانشه می باشدکه همزمان با راندن لوله های مخصوص توسط جکهای هیدرولیکی بسیار قوی عملیات حفاری نیزدرون شیلد در جلوی لوله انجام میشود .از نظر تئوری هیچ محدودیتی برای طول مسیر لوله رانی وجود ندارد . با این حال ملاحظات مهندسی و اقتصادی ممکن است در عمل محدودیتهایی را بوجود آورند .می توان با این روش مسیرهایی بطول چندصد متر و شیب یکسان را بطور مستقیم اجرا کرد . حالتهای مختلف سیستمهای حفاری شامل حفاری دستی ( Hand Shield ) و حفاریهای مکانیکی ( Horizontal Drilling ) می باشد که با این روش می توان لوله هایی به اقطار مختلف را با بکارگیری سیستم مناسب نصب کرد.

تکنیک پایپ جکینگ

برای نصب یک خط لوله با استفاده از این شیوه ، شفتهای ارسال و دریافت معمولاً ابتدا و انتهای مسیر ساخته میشوند . ابعاد و شیوه ساخت شفت ارسال بر اساس نیازهای خاص هر مسیر تغییرمیکند و در این میان مسائل اقتصادی ، عامل کلیدی است نیروی اصلی مورد نیاز برای راندن لوله های بتنی بوسیله جکهای با فشار زیاد تامین میشوند که از مولدهای هیدرولیکی تغذیه می گردند .

در این روش میتوان حداکثر به طول ۱۰۰ متر و از قطر ۸۰۰ میلیمتر تا قطر ۳۰۰۰ میلیمتر عمل حفاری را با استفاده از حفاری دستی با کارگر و رانش همزمان لوله عمل حفاری را انجام داد و هزینه اجرا نسبت بروش میکروتونلینگ از نظر تامین تجهیزات و هزینه اجرا بیشتر بوده و قیمت دستگاهها از حدود ۲۰ تا ۱۲۰ میلیون تومان بسته به نوع و مدل و مشخصات در نوسان بوده و در این روش میتوان با دقت و بدون انحراف عمل حفاری افقی را انجام داد.

۵-حفاری تونلینگ و فول فیس

در این روش برای حفاری تونلها و موارد خیلی حساس و با طول خیلی بیشتر و هزینه خیلی بیشتری استفاده میشود و دستگاه حفاری تونل که به انگلیسی ( Tunnel Boring Machine) یا تی‌بی‌ام نامیده میشود دستگاهی است که برای حفاری تونل‌هااز آن استفاده می‌گردد. این دستگاه با استفاده از یک سطح مقطع مدور، قادر است در قشرهای خاکی و سنگی زمین حفاری کند. این نوع از ماشین‌آلات توانایی ایجاد حفره در هر نوع زمینی، از سنگ سخت گرفته تا ماسه را دارد. قطر تونل‌هایی که این دستگاه ایجاد می‌کند در محدوده یک متر (با استفاده از میکرو-تی‌بی‌ام‌ها) تا نزدیکی ۱۶ متر تی‌بی‌ام‌های امروزی قرار دارند. برای کندن تونل‌هایی که کم‌تر از یک متر قطر دارند، به طور معمول، به جای استفاده از تی‌بی‌ام‌ها، از روش ساخت‌وساز بدون گودال یا حفاری افقی استفاده می‌کنند.

۶-حفاری افقی با استفاده از دستگاههایHDD (Horizontal Directional Drilling):

سیستم بدین صورت طراحی شده که کل مجموعه در دوطرف رودخانه یا عارضه به دو بخش تقسیم می شود:

۱-سایت حفاری (Rig Site)

در این بخش مکانیزم اصلی ماشین حفاری افقی، سیستم سیال بنتونیت، کابین کنترل، سیستم تأمین فشار هیدرولیک، لوله های حفاری، ژنراتور برق و انبار مسقر می باشند.

۲-سایت لوله (Pipe Site)

در این بخش که در طرف دیگر رودخانه یا عارضه می باشد، لوله های اصلی سیال به اندازه طول مسیر بایستی روی غلتک مونتاژ، جوشکاری، رادیوگرافی و عایق کاری شده باشند و کلمپ و مولد نیروی هیدرولیک متحرک و لوله های حفاری معمولاً به قطر ۵ اینچ مسقر شده اند.

روش حفاری افقی مبتنی است بر سه مشخصه و مرحله کاری اصلی:

عملیات حفر هدایتی اولیه (Pilot Hole)

عملیات برقو زدن (Back Reaming)

کشیدن لوله اصلی سیال

(Pilot Hole) عملیات حفر هدایتی اولیه

در این مرحله سرمته جت بیت برای زمین های نرم و متوسط و Mud Motor برای زمین های سخت و سنگی در یک مسیر از پیش تعریف شده رانده می شود که این کار از طریق استقرار ریگ ماشین حفاری افقی (اصطلاحاً به مجموعه متشکل از تریلر و ریگ و رک و پنیون و کلمپ ثابت اطلاق می شود) انجام می گردد.

نیروی فشاری گشتاور ایجاد شده توسط ریگ از طریق لوله های ماشین حفاری افقی به سرمته منتقل می شود.در ابتدای مرحله سوراخ کاری مقدماتی، مجموعه ای شامل سرمته و زانویی و راد غیرمغناطیسی و سیستم راهبری (مورد استفاده در تعیین موقعیت سرمته) با زاویه ای که از قبل تعریف شده، بوسیله ریگ ماشین حفاری افقی به داخل زمین رانده می شود (لازم به ذکر است در هر دو طرفرودخانه حوضچه های گل حفاری تعبیه شده است).در خلال این عمل، سیال حفاری که شامل بنتونیت و آب و در صورت لزوم افزودنی می باشد، از طریق حفار و لوله های حفاری تو خالی، بوسیله یک دستگاه پمپ فشار قوی، به سر نازل های سر مته پمپاژ می شود. مقداری از این سیال به انضمام خاک بستر حل شده در آن به عقب و به سمت حفار و داخل حوضچه طرف سایت حفاری برگشته (بعداً به داخل سیستم بازیافت هدایت می شود) و مقداری از آن برای تثبیت و استحکام بستر، جذب دیواره های مسیر می شود.

با عقب و جلو کردن حفار و بوسیله جرثقیل، یک عدد لوله به لوله قبلی اضافه شده و این عمل به صورت مداوم، تا زمانی که سرمته از مسیر تعریف شده خارج نشده، ادامه دارد.

موقعیت سرمته بوسیله سنسوری که در عقب آن نصب شده، با استفاده از روش کابلی که مبتنی است بر ایجاد میدان مغناطیسی از طریق کابلی که همراه سنسور ادامه داشته، و مقایسه این میدان با میدان مغناطیسی زمین و ارسال اطلاعات به کابین کنترل و پردازش کامپیوتری مشخص می شود. در صورتی که انحرافی مشاهده شود، تنظیم مجدد سرمته از طریق پیچش خیلی جزیی لوله (Rod) و زانویی نصب شده (که کل مجموعه را کج یا لنگ می کند) انجام می شود.در این حالت حرکت دورانی لوله های حفاری متوقف می شود تا زمانی که مسیر تصحیح شود.

مجموعه حفاری هدایتی

(Back Reaming) عملیات برقو زدن

پس از این که عملیات سوراخ راهنما (Pilot Hole)تا انتهای عارضه (به عنوان مثال روخانه) در مسیر از پیش تعریف شده انجام شد، سر مته و زانویی و راد غیرمغناطیسی باز شده و به جای آن برقو (Reamer)بسته می شود. منظور از استفاده از ریمر، برقو زدن سوراخ ایجاد شده تا قطر مورد نظر است، که می تواند بسته به جنس زمین در چندین مرحله انجام شود.

برای این کار، بسته به جنس بستر، از ابزارهای خاص استفاده می شود. مثلاً برای زمین های نرم از ریمرهای بشکه ای، و برای زمین های متوسط و سخت از کاترهای پروانه ای و در زمین های سنگی، از سوراخ باز کن استفاده می شود.

در حالی که گل حفاری از طریق لوله ها و ریمر تزریق می شود و ریمر در حال دوران است، به طرف ریگ کشیده می شود و به ازای هر شاخه لوله که از طرف ریگ باز می شود، یک عدد لوله به پشت ریمر اضافه می شود (در آن طرف رودخانه یا(Pipe Site) تا بتوان بسته به جنس بستر، برقو زدن را در چند مرحله انجام داد.

گفته شد که به ازای هر شاخه لوله حفاری که از طرف ریگ باز می شود، یک عدد لوله به پشت ریمر اضافه می گردد، با این روش این اطمینان حاصل می شود که در تمام حالات، در کل مسیر حفاری، رشته ای از لوله حفاری وجود دارد.

برخی مواقع برای سرعت و راحتی بیشتر، زمانی که ریمر مرحله اول به طرف ریگ رسید، می توان ریمر بعدی را به صورت فشار و چرخش، از طرف حفار به طرف دیگر راند. در این وضعیت برای ممانعت از قلاب کردن لوله ها، طرف مقابل را (آن طرف رودخانه) به وسیله هرزگرد به یک بولدوزر بسته که تحت کشش قرار داده می شود.

کشیدن لوله اصلی سیال

همزمان با آخرین مرحله برقو زدن که باید به صورت کششی انجام شود، ریمر که در حال چرخش به طرف حفار کشیده می شود، به وسیله هرزگرد به خط لوله متصل کرده، همزمان به همراه تزریق گل حفاری به داخل کشیده می شود. وجود حوضچه گل حفاری در طرف خط لوله کمک فراوانی به سهولت کار می کند.

چگونه می توان مسیر را به راحتی تعیین کرد:

یکی از تجهیزات دستگاههای HDD رادارهای مخصوص می باشد که مسیر را معین می کند مثلا در اعماق کم از فاصله ۲ متری توسط رادار می توان مسیر لوله گاز , آب , مخابرات , برق و سایر خطوط را پیدا کرد و با انحراف از زیر یا رو یا کنار آن لوله ها گذشت . توسط این رادارها که اشعه هایی را انتقال می دهند شیب و مسیر لوله معین می گردد.

در مورد دستگاههای بزرگ تا ۲ کیلومتر یا دو هزار متر را بصورت دیگری عمل می کند که ما توسط اشعه که از یک نقطه به نقطه دیگر می فرستیم مرتبا مسیر را در نظر داریم و طبق نقشه آن اشعه ها یا سنسورها حرکت می کنیم.

دستگاه ویژه و مخصوص حفاری برای مناطق شمال و جنوب کشور و جاههایی که دارای ریزش در هنگام حفاری بوده و تراز آب بالا میباشد: این دستگاه بدون نیاز به برق و آب در هنگام حفاری با سرعت یک متر در دقیقه از قطر ۲ اینچ تا ۶ اینچ بسته به بافت مکانیکی خاک با کمترین فضای ممکن جهت استقرار ،تنها با یک نفر اپراتور با کمترین هزینه با دقت خیلی بالا تا طول حداکثر ۵۰ متر عمل حفاری را بصورت تمام هیدرولیک انجام داده و همزمان عمل لوله گذاری را انجام میدهد و بدون هیچ مشکلی در هر سطحی در عمق میتوان عمل حفاری را انجام داد و بیشترین کارایی برای انجام امور برق و مخابرات و سایز های زیر ۶ اینچ در مناطق شهری و شمال و جنوب کشور میتوان نام برد و این دستگاه برای اولین بار در ایران طراحی و ساخته شده است و برای انشعابات شهری آب و فاضلاب و آب شهری و … میتوان دستگاه به طول ۱ متر و عرض ۳۰ سانتیمتر جهت حفاری ارائه نمود و این امکان فراهم است با کمترین فضا و تخریب عمل حفاری با موفقیت انجام داد

تجهیزات کنترل و اندازه گیری در هنگام حفاری

لوله یاب و کابل یاب خطوط غیر فلزی

NOGGIN – آشکارساز اهداف مدفون در خاک

GPR لوله یاب و کابل یاب خطوط فلزی و غیر فلزی با تکنولوژی

لوله یاب های خطوط فلزی و غیر فلزی با تکنولوژی GPR بر اساس ارسال و دریافت امواج در باند فرکانسی l1000 MHz تا ۲۵۰ MHz و پردازش تصویر دیجیتال عمل می نمایند. سیستم لوله یاب خطوط غیر فلزی Noggin یکی ازمعروف ترین و کامل ترین سیستم های GPR روز دنیا بوده و با تهیه تصاویر گرافیکی از تاسیسات مدفون در خاک راه حلی بسیار ساده در آشکارسازی اهداف پیش از حفاری ، به روز رسانی اطلاعات شبکه و تهیه نقشه ازبیلت ارائه می نماید.

این دستگاه مجهز به نمایشگر و کنترلر دیجیتال DVL (Digital Video Logger)l ، جهت نمایش تصاویر با بالاترین کیفیت و ذخیره سازی اطلاعات تا حداکثر l40 Km می باشد. همچنین این سیستم با مجهز بودن به Odometer ، مسافت سنج الکترونیکی با دقت l1mm و باتری قابل شارژ با کارکرد ۱۰ ساعت ، چرخ های Tubeless و ساختار بسیار مقاوم در برابر آب و ضربه ، بهترین انتخاب جهت آشکارسازی اهداف غیر فلزی محسوب می شود.

امکان اتصال مستقیم به پرینتر ، دارا بودن حافظه داخلی و کارت حافظه قابل جداسازی و امکان اتصال به GPS جهت ثبت مختصات جغرافیای و نرم افزارهای بسیار پر قدرت دو بعدی و سه بعدی سازی ، این سیستم را به کاملترین سیستم جهت استفاده در پروژه های آشکارسازی و GIS تبدیل نموده است. دستگاه Noggin دارای ساختارهای نصب مختلف جهت کاربردهای متفاوت می باشد. همانند Smartcart ، Smarthandle ، Smarttow . .

کاربرد های Noggin Smartcart

آشکارسازی و تعیین عمق دفن لوله های فلزی و پلاستیکی .

آشکارسازی کابل ها ، لوله ها و کانال های فلزی .

آشکار سازی لوله های بتنی

تهیه نقشه و یا بروز رسانی نقشه های ازبیلت.

کشف دریچه ها و شیرخط های مدفون در خاک.

حفاری با استفاده از دستگاه هدایت کننده :

با یک دستگاه هدایت کننده که از روی زمین و دقیقا بالای مته و بصورت موازی با مته حرکت می کندو اپراتور دستگاه هدایت کننده به اپراتور دستگاه فرمان میدهد که اکنون به یک مانع فلزی برخورد می کند به همان نسبت دلخواه مسیر را تغییر می دهند این دو اپراتور با یکدیگر مرتبا در تماس هستند و اپراتور دستگاه به فرمان اپراتور هدایت کننده محور را تغییر یا در آن مسیر حرکت می دهد. دراین سیستم همانقدر حفاری می شود که لوله مورد نظر جایگزین گردد و به محیط اطراف محیط زیست و ترافیک شهر اصلا صدمه ای وارد نمی شود و اصولا دستگاه فضایی به اندازه پارک دو ماشین سواری احتیاج دارد که حفاری را شروع نماید به همین دلیل شهرداری از چنین حفاریهایی که مخرب نبوده و سد معبر نمی باشد استقبال می نماید.

کاربرد نیلینگ در پروژه های عمرانی
۱- پایداری ترانشه ها در احداث بزرگراه ها و راه آهن ها.
۲- پایداری جداره تونلها وسازه های زیر زمینی.
۳- پایدار سازی و حفاظت گود در سازه های مناطق شهری، ساختمانهای مجاور گود، ایستگاه های زیر زمینی مترو و…
۴- پایدار سازی کوله های مجاور پل ها در زمین های سست و ریزشی.

مهار کششی نیلینگ معمولا از آرماتورهای فولادی با قطر ۲۰ الی ۴۰ میلیمتر و با حدتسلیم ۴۲۰ الی ۵۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع استفاده می شوند که درون یک چال حفاری شده با قطر ۷۶ الی ۱۵۰ میلیمتر قرارگرفته و دور آن درون چال تزریق می گردد. فواصل بین مهارهای کششی در حدود ۱ الی ۲ متر می باشد و طول آنها نیز در حدود ۷۰ الی ۱۰۰ درصد ارتفاع گود می باشد و حداقل شیب نسبت به افق حدودا ۱۵ درجه می باشد.
باید توجه داشت که رویه شاتکریت شده روی ترانشه های حفاری شده نقش سازه ای نداشته اما می توان جهت اطمینان برای پایداری موقت خاک بین مهارها استفاده نمود.

مراحل اجرای سیستم نیلینگ (nailing)
مطابق با شکل مراحل اجرای نیلینگ بصورت شماتیک نشان داده شده است .
۱- گودبرداری در مرحله اول ترانشه و یا گود و ایجاد پله بعدی عملیات.
۲- حفاری چال جهت نصب مهار کششی Nail.
3- قراردادن آرماتور داخل چال و تزریق چال.
۴- اجرای سیستم زهکشی و اجرای شاتکریت جداره و نصب ضخامت فولادی.
۵- گودبرداری مرحله بعدی ترانشه و یا گود و ایجاد پله های بعدی علمیات.
۶- اجرای پوشش شاتکریت نهایی پس از اتمام آخرین مرحله حفاری.

اصول طراحی نیلینگ (nailing)
مراحل طراحی سیستم نیلینگ مطابق زیر است:
• هندسه سازه مشخص گردد.
• عمق و زاویه شیب خاکبرداری مشخص گردد.
• بارگذاری و سربار بارهای وارده به Nail و موقعیت سطح افزایش تخمین زده شود.
• انتخاب نوع آرماتور شامل: سطح مقطع، طول و فاصله از یکدیگر و در هر تراز مقاومت موضعی آنها تضمین گردد تا مقاومت از نظر استحکام و ظرفیت چسبندگی برای تحمل نیروها تخمین زده شده و با ضریب اطمینان مناسب و قابل قبول کنترل شوند.
• پایداری کل سازه نگهدارنده و خاک اطراف آن در زمان حفاری گود و ایجاد پله های حفاری و بررسی و کنترل ضریب اطمینان قابل قبول.
• تخمین نیروهای وارده بر صفحه فولادی Bearing plate
• در نظر گرفتن سطح پیزومتریک آبهای زیر زمینی و لحاظ نمودن سیستم زهکش

نتیجه گیری
استفاده از روش نیلینگ بعنوان یک سیستم حفاظت جداره ترانشه و گود در مناطق شهری و فضاهای محدود بسیار کارا بوده و بدلیل امکان همزمانی اجرا در چند جبهه کاری از سرعت خوبی برخوردار می باشد و با توجه به درجه پایداری امکان اجرای گود قائم وجود داشته و همچنین در انواع شرایط خاک، اجرای آن امکان پذیر می باشد که مهمترین ویژگی این روش محسوب می شود و برای سازه های زیر زمینی بخصوص در فضای های محدود شهری مانند ایستگاه های مترو مناسب می باشد.

ما بیشتر در طراحی و ساخت باکتهای تخصصی دستگاههای حفاری عمودی بخصوص دستگاههای حفاری شمع زنی فعالیت داشته و باکتها در سایز های ۶۰ سانتیمتر تا ۲۵۰ سانتیمتر ساخته میشوند و باکت برای حفاری متفاوت از نظر بافت مکانیکی خاک محل مورد حفاری از لحاظ خاکی یا شنی یا سنگی و غیره طراحی میگردند و با استاندارهای بین اللملی و قابل رقابت با مارکهای معتبر و دارای گارانتی به بازار مصرف ارائه میگردد و هر نوع درخواست خاصی از طرف مصرف کننده گان محترم صورت گیرد این شرکت آماده همکاری و ارائه مشاوره لازم میباشد

شمع درجا از خانواده شمع های بتنی می باشد و نام های دیگر آن شمع درجا ، شمع ساخته شده در محل، شمع ریختنی، شمع جایگزینی و شمع بدون تغییر مکان می باشد. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.
در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن می تواند مسلح یا غیر مسلح باشد .

انواع شمع بتنی درجا
a: شمع درجای معمولی
b: شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی)
بسته به شرایط ممکن است ترکیبی از روش های بالا اجرا شود.

ایجاد انباره در انتهای شمع (ویژه شمع های پدستالی)

در صورتیکه قطر مقطع انتهایی شمع از قطر چاه بیشتر باشد به آن شمع انباره ای یا کف پهن(پافیلی) گفته می شود.

انباره را می توان در خاک های پایدار و غیر ریزشی و در صورت پایین بودن سطح آب زیر زمینی جهت افزایش ظرفیت باربری شمع ایجاد نمود.

از شمع های پدستالی در مواقعی استفاده می شود که در انتهای شمع یک لایه مقاوم خاک یا یک لایه ضیف سنگی موجود باشد وگرنه در شمع هایی که انتهای آنها بر روی لایه سنگی سخت قرار دارد اکثرا ظرفیت باربری آنها به اندازه مقاومت بتن شمع می باشد و نیازی به خزانه انتهایی ندارند.

در شمع های پدستالی ، برای افزایش مقطع قسمت انتهایی شمع از باکت های زنگوله ای(‌‌Belling bucket) استفاده می شود. به انتهای این باکت ها بازوهایی مفصلی مجهز به دندانه های برنده تعبیه شده که خاک را به صورت مخروطی در می آورند. در هنگام بالا آمدن باکت، بازوها جمع می شوند. به دلیل مشکلات اجرایی بتن قسمت کناری خزانه بصورت غیر مسلح در نظر گرفته می شود

مهمترین بخش رشته لوله های حفاری میله یا لوله حفاری است که به منظور انتقال انرژی به مته و عبور دادن گل حفاری به ته چاه جهت خنک نمودن سر مته و انتقال قطعات خرد شده سنگ از فضای بین دیواره خارجی لوله حفاری و دیواره چاه به سطح زمین طراحی گردیده است.

اصطلاحا وقتی از واژه لوله PIPE استفاده می شود در ذهن امکان عبور سیال از درون آن تداعی می شود که این اصطلاح در مورد لوله های حفاری ماشین صادق است .

در مورد ماشینهای ضربه ای بعضا به جای لوله از واژه میله استفاده می شود ROD در لوله های ماشینی ضربه ای علی رغم عبور سیال از درون آن به دلیل قطر کم فضای درونی از واژه میله و حتی سوزن نیز استفاده می شود که منظور همان لوله حفاری است. اندازه لوله حفاری به اندازه چاه قدرت ماشین حفاری و مقدار انرژی منتقله به مته بستگی دارد و طول آن با توجه به طول چاه از چند سانتی متر متغییر است . برای حفر چاه های عمیق چند و یا چندین لوله حفاری را به یکدیگر متصل می کنند COUPLING جهت جلوگیری از انحراف و نوسانبیش از اندازه توصیه می شود که حداقل فضای بین دیواره خارجی لوله حفاری و دیواره داخل چاه وجود داشته باشد و در بیشتر موارد یک تا دو اینچ فاصله توصیه می شود. همچنین در صورت امکان ( توانایی ماشین  حفاری و اندازه چاه ) لوله های حفاری اندازه و سنگینی قابل ملاحظه ای برخوردار بوده و فاقد درز و شکاف باشند به منظور کاهش شکستگی لوله های حفاری علاوه بر جنس از نظر شکل نیز تفاوت هایی دارند چند نمونه از این لوله ها عبارتند ا

الف . لوله هایی که دیواره انتهایی دو طرف به سمت داخل ضخیم شده اند (internal upset drill pipe  ) ( قطر داخلی کاهش می یابد) .

ب) لوله هایی که دیواره انتهایی دو طرف به سمت خارج ضخیم شده اند (external upset drill pipe ) ( قطر خارجی افزایش می یابد )

ت) لوله هایی که انتهای دو طرف آنها هم از داخل و هم از خارج ضخیم ساخته شده اند و شیارهایی (بندهایی ) از سمت راست به چپ در انتهای این لوله جهت اتصال ایجاد می شود (internal – external upset drill pipe )

ه) لوله های حفاری آلومینیومی

قطر خارجی لوله یا میله حفاری حدودا یک اینچ کمتر از قطر مته یا چاه انتخاب می شود این اختلاف باعث می شود تا فضای کافی بین دیواره داخلی چاه و دیواره خارجی لوله جهت خرده ریزهای حفاری به وجود آید که یه فضای آنولوس . قطر این فضا در ماشین های ضربه ای کمتر از ماشینهای چرخشی است. در ماشین های ضربه ای بین ۶ تا ۱۲ میلی متر بوده در حالی که قطر فضای آنولوس در ماشین های چرخشی بین ۱۲ تا ۲۵ میلی متر متغییر است. این اختلاف برای آن است که خرده ریزهای حفاری در ماشینهای ضربه ای ریزتر از ماشینهای چرخشی به استثنای ماشینهای حفاری چرخشی الماسی می باشند . خردهای حفاری در ماشینهای چرخشی الماسی ریزتر از سایر ماشینهای حفاری است .

وزن لوله و یا میله حفاری به جنس و ابعاد آن بستگی دارد . در برخی از ماشینهای حفاری ضربه ای سبک اما در بعضی از ماشینهای حفاری سنگین اند و حمل آنها از طریق یک اپراتور امکان پذیر نیست برای مثال لوله ها و با طول ۶متر قطر خارجی ۲/۱  ۳ اینچ حدود ۱۱۸ کیلو گرم وزن دارند . شکل زیر  چند نمونه از روشهای اتصال لوله یا میله های حفاری را نشان می دهد . اتصال لوله یا میله ها از طریق نرو مادگی ، سوزن (pin connection ) یا سوزن با پوشش (pin-box connection  ) انجام می شود.

روشهای مغزه گیری و مته های آن

روشهای مغزه گیری به دو گروه تقسیم می شوند :

۱-      مغزه برداری به هنگام حفاری از ته چاه bottom core drilling

2-      مغزه برداری بعد از حفاری و از دیواره ی چاه و از زون مشخص

Side-wallcoring

در روش  مغزه برداری از ته چاه به هنگام حفاری نوعی مته به کار برده می شود که مرکز یا دهانه آن باز بوده و چاه را به صورت نان گرد (doughnut-shape hole) می برد. شکل زیر .

این قطعه ی بریده شده (کنده شده از ته چاه) در مرکز مته قرار می گیرد و سپس با ادامه ی حفاری (نمونه یا مغزه برداری ) مغزه به داخل ناودان و یا لوله ی نگهدارنده مغزه ( استوانه ای شکل ) که بلا فاصله در پشت مته قرار گرفته منتقل می شوند و جهت بررسی های ضروری از این طریق به سطح زمین هدایت می گردند. این نوع نمونه برداری بر حسب نوع مته به دو گروه تقسیم بندی می شوند:

۱-نمونه برداری با مته های غیر الماسی (جنس مته از کربور تنگستن یا فلزات سخت دیگر یا آلیاژهای مقاوم و سخت است )

۲- نمونه برداری با مته های الماسی

قطر نمونه ها حاصله با مته های غیر الماسی معمولا زیادتر از ۳ اینچ (۷۶ میلی متر ) و ماکزیمم طولی نمونه ها نیز ۳۰ تا ۵۵ فوت ( ۹تا ۱۶٫۷ متر ) است.

نمونه یا مغزه هایی که با مته الماسی حاصل می گردند معمولا از نظر طولی زیادتر از طول نمونه هایی است که با مته های غیر الماسی به دست می آیند نمونه هایی با طول ۵۵ فوت (۱۶٫۷متر) با این نوع مته ها تقریبا در کلیه ی مراحل مغزه گیری عادی می باشد . شکل زیر چند نمونه دیگر از مته های نمونه گیری اعم از الماس و یا غیر الماس را نشان می دهد.

هزینه مته های الماسی زیادتر از هزینه مته های غیر الماسی است اما بازدهی آنها از نظر متراژ حفاری بالاخص در مورد سنگهای سخت به مراتب بالاتر است و در صورت محافظت مته ها الماسی این امکان وجود دارد که پس از پایان یافتن  عمر مفید مته ها تا ۵۰ در صد قیمت اولیه به فروش رسانیده شوند. به دلیل بالا بودن هزینه مته های الماسی معمولا از مته های فولادی برای تهیه نمونه های با قطر بیشتر از ۵ اینچ استفاده می شود.

- مته های مورد استفاده در سیستم حفاری ضربه ای :

به طور کلی از سه نوع مته درسیستم حفاری ضربه ای استفاده می شود :

۱-      مته اسکنه ای shotdrilling

2-      مته تقاطعی reamer

3-      مته دگمه ای chisel bit

مته های اسکنه ای غالبا در حفاریهای معادن زیر زمینی به کار برده می شوند و چالزنهایی که از نوع سینکر یا چکشهای حفاری دارای این نوع مته هستند ولی برای چاهها با قطر و عمق زیاد مناسب نمی باشند معمولا از مته های ضربدری جهت سنگ های متراکم و سخت استفاده می شود که در چاه شیارهای مار پیچی ایجاد می کنند.  لبه های چهار بخش مته به حالت ۹۰ درجه (در حالت +) و یا تقریبا ۹۰ درجه ( در حالت ×) نسبت به یکدیگر قرار دارند.

قطر این نوع مته ها بر حسب کارخانه سازنده آنها متفاوت است اما با توجه به آنکه از سیستم ضربه ای اختصاصا برای چاههای کم قطر و سنگ های سخت بیشتر استفاده می شود قطر مته ها معمولا بین ۲/۱ ۱ تا ۵ اینچ (۳۸تا ۱۲۷ میلی متر ) متغییر اند. و وزن این نوع مته ها بر حسب قطر آنها بین حدود ۶۰۰ گرم تا حدود ۸ کیلوگرم متغییر است .

مته های دگمه ای نوع دیگری از مته های سیستم ضربه ای است که مشابه مته های دگمه ای است که در سیستم حفاری چرخشی به کار برده می شوند . که تقریبا سطح صاف چرخشی به کار برده می شوند . که تقریبا سطح صاف و برجستگیهای کروی مانند دارند که جنس آنها از کربور تنگستن است . این نوع مته ها بدان جهت ساخته شده اند تا اشکال ساییدگی که در انواع دیگر مته های سیستم ضربه ای موجود است را بر طرف سازند.

گل حفاری

اساس گل حفاری را ممکن است آب ( water base mud )، روغن (oil base mud ) یا آب نمک (salt water mud ) تشکیل دهد. اما برحسب ضرورت به آن رات کلوئیدی مانند رس یا ذرات درشت تر مانند باریت اضافه می شود و در شرایط استثنایی ممکن است بعضی از ترکیبات شیمیایی به ترکیب گل نیز اضافه گردد.

شرایط حفاری چاله پرس

۱- در نظر گرفتن موقعیت مناسب از نظر فضای مورد نیاز و شرایط کاری ایده آل و محل عبور تاسیسات و نبود موانع و تاسیسات در محل حفر چاله

۲- موقعیت چاله اصلی را که دستگاه حفاری در آن مستقر خواهد شد در یک طرف باند اصلی جاده با حفظ رعایت حریم جاده و فاصله مطمئنه از شانه شنی جاده در نظر میگیریم

۳- برای چاله اصلی مناسبت ترین سایز ۳ متر عرض ۴ متر طول و عمق برحسب شرایط محل و عمق تاسیسات عبوری و نوع لایه های خاکی از ۱٫۵ متر الی ۴ متر یا بیشتر قابل تغییر میباشد.

۴- در یک سمت چاله اصلی ( راست یا چپ ) جهت جمع آوری آب و خاک تخلیه شده از سوراخ حفاری به اندازه عرض پاکت بیل نیم الی یک متر عمیق تراز عمق چاله اصلی و محل استقرار دستگاه ،گودبرداری بایستی انجام گیرد. اگر قطر سوراخ حفاری بالای ۱۰ اینچ باشد عرض چاله را تا ۴ متر در نظر گرفته و محل جمع آوری آب  دو برابر باشد.

۵- موقع حفاری چاله سطح محل استقرار دستگاه حد الامکان بایستی صاف باشد تا موقع تراز دستگاه مشکلی بوجود نیاید.

۶- موقع حفاری و ریختن خاک محل حفاری به اطراف چاله سعی شود در یک طرف چاله خاک دپو شده و اطراف چاله جهت رعایت  نکات ایمنی به ارتفاع ۸۰ سانتیمتر خاک ریزی انجام گردد.

۷- کشیدن نوار اخطار و تابلو خطر و رعایت نکات ایمنی ضروری است.

۸- چاله طرف مقابل به صورت عرضی بوده و یک متر از هر طرف چاله اصلی بیشتر باشد کفایت میکند ضمنا عمق بایستی حداقل نیم الی یک متر عمیقتر از چاله اصلی باشد و عرض به اندازه پاکت بیل و یا دو برابر آن کافی است.

۹- در حفاری چاله  اصلی و چاله فرعی مقابل بایستی موقعیت و متراژ لوله های عبوری را در نظر گرفت مثلا اگر لوله جدار عبوری ۱۲ متری باشد بایستی فضای ۱۲ متری پشت چاله اصلی و یا فرعی ایجاد و آماده سازی کنیم و اگر فضا موجود نباشد با متراژ کوچکتر و جوش دادن لوله امکان پذیر خواهد بود.

۱۰- در حفاری چاله اصلی بایستی فضای استقرار یک دستگاه نیسان و یک دستگاه تانکر آب ۱۰۰۰ یا ۲۰۰۰ لیتری مد نظر قرارداد تا کوچکترین مشکلی هنگام انجام کار پیش نیاید.

آماده سازی دستگاه جهت شروع کار حفاری

۱- ابتدا بعد از مستقر شدن در اطراف چاله  موقعیت چیدمان تجهیزات و تانکر آب و غیره بررسی و بهترین گزینه انتخاب گردد.

۲- ابتدا  سطح چاله حفاری از نظر استقرار صاف ریل دستگاه حفاری بررسی و ریل دستگاه به چاله اصلی منتقل گردد.

۳- بعد از آماده شدن و محکم کاری و گذاشتن گونی در دو سر ریل و تراز آن دستگاه حفاری روی ریل مستقر گردد.

۴- بعد از گذاشتن دستگاه محل سوراخ مورد حفاری با گذاشتن ژالون و تراز آن با تراز لیزری و بررسی طرف مقابل و شیب دستگاه و جهت آن اقدام به تراز صحیح و دقیق نمائید.

۵- موتور برق را از نظر آب و روغن کنترل وقطعی فیوز برق را کنترل و سپس آن را  روشن نمایید تا ۵ دقیقه جریان برق دستگاه را وصل ننمایید تا موتور برق گرم شود.

۶- مقدار لوله مورد نیاز بر حسب طول حفاری را به چاله اصلی منتقل نمایید.

۷- پمپ آب را در محل مناسب مهار و جا گذاری نموده و به دستگاه حفاری وصل نمایید.

۸- آب مورد نیاز را به چاله آب منتقل نمایید.

۹- سر مته مورد نیاز به دستگاه وصل نمایید.

۱۰- سیم های برق دستگاهها را کنترل و به تابلو برق وصل نموده و کنترل کنید.

۱۱- ابزار مورد نیاز ازجمله لوله گیر و غیره را به چاله اصلی منتقل نمایید.

۱۲- بعد از کنترل وضعیت استارت را زده و کار را شروع نمایید.

نحوه انجام حفاری

۱- دو نفر نیروی انسانی آموزش دیده و کاری برای انجام کار از ابتدا تا انتها مورد نیاز بوده و حتما بایستی در محل کار حاضر باشند.

۲- با توجه به انتخاب نوع سر مته برای حفاری از نظر خاکی بودن یا شنی و سنگی و غیره ابتدا حفاری آن با سایز  سر مته ۹۰ شروع میگردد.

۳- چرخش مته حفاری همیشه در هر شرایط به سمت راست بوده و از چرخش آن به چپ خودداری نمایید در غیر اینصورت کلیه لوله های شما باز خواهد شد .

۴- حرکت دستگاه را به تناسب جنس محل حفاری تنظیم و از عجله در کار پرهیز نمایید.

۵- از حرکت دستگاه به چپ فقط موقع باز کردن و یا رفع گیر لحظه ای میتوان استفاده نموده و حدالامکان از حرکت به چپ کمتر استفاده نمایید.

۶- در صورت قطعی پمپ آب یا به عبارتی به علت غلظت بیش از حد آب گل و عدم پمپاژ بهینه نسبت به رفع مشکل اقدام و با اضافه کردن آب تمیز غلظت آب گل را کنترل نمایید.

۷- هر یک و نیم متر یک لوله اضافه و عمل حفاری ادامه پیدا میکند.

۸- در صورتیکه در وسط کار سرمته به مانعی برخورد نماید سرعت جلو رانش دستگاه را کمتر و از مانع با احتیاط عبور نمایید در صورت عدم عبور کلیه لوله ها  باز و در صورت بر خورد با سنگ با سرمته مخصوص سنگ کار را انجام دهید تا از مانع عبور نمایید.

۹- در صورتیکه محل حفاری ریزشی باشد از ماده بنتونیت میتوانید استفاده نمایید.

۱۰- بنتونیت را به ازا هر لیتر آب ۷۰ الی ۱۰۰ گرم بر حسب شدت ریزش به آب اضافه نمایید و مثل دوغ به هم بزنید تا کاملا در آب حل شود و سپس با پمپ شروع به پمپاژ نمایید . دقت کنید هر پمپی نمی تواند محلول بنتونیت را پمپاژ نماید .

۱۱- بعد از اتمام کار پمپ و لوله های حفاری و دستگاه را با پمپاژ آب تمیز و صاف تمیز نمایید تا بعدا به مشکلی برخورد نکنید.

۱۲- در زمینهایی که دارای شنهای درشت بزرگتر از مشت باشد و شن رودخانه ای  باشد حتما از مته کربارل استفاده و نسبت به تخلیه شن ها اقدام نمایید و سعی نکنید به خودتان فشار بیارید که حتما شنها را خورد نمایید چون خورد کردن چنین شنهایی وقت و هزینه و انرژی بیشتری میطلبد که مقرون به صرفه نمی باشد در محل های شنی با سنگ قلوه در  صورتیکه درصد شن و … با لای ۵۰% باشند و سنگها بالای نیم کیلو باشد حتما بایستی بروش اوگرینگ حفاری انجام شود و انجام چینین کارهایی با هزینه خیلی بالا امکان پذیر بوده و حتی ناممکن میباشد.

۱۳- در حفاری محل های سنگی از مته های راکبیت الماسه و مته های مخصوص میتوان استفاده نموده و نسبت به نوع سنگ مته و لوازم قابل انتخاب خواهد بود.

۱۴- در زمینهای خاکی از مته های معمولی و در خاک خیلی سفت از مته معمولی که روی آن تکه های الماس کار گذاشته شده استفاده نمایید.

۱۵- در زمینهای خاکی که دارای شن های ریز به اندازه گردو میباشند از مته مخصوص حفاری شنی استفاده نمایید تا از انحراف سوراخ مورد حفاری جلوگیری و کار تمیز و به دقت انجام گردد.

۱۶- در صورتیکه سایز حفاری بزرگتر از سایز دو اینچ باشد بعد از اینکه محل مورد نظر سوراخ شد مته با سایز مورد نظر را مثلا ۱۲ اینچ را در چاله فرعی آن طرف جاده بسته و حفاری بر عکس به عقب انجام میگردد.

۱۷- بعد از انجام حفاری سوراخ طناب گذاری گردیده و با استفاده سیم بکسل وینچ دستگاه و بستن مندریل مناسب سوراخ محل حفاری از گل و لای تمیز و سپس با استفاده از وینچ دستگاه میتوان لوله گذاری را انجام دهید.

۱۸- بعد از اتمام کار لوازم و ابزار کار خویش را تمیز و مرتب از محل کار خارج و با دقت کنترل نمایید.

۱۹- بعد از انجام کار متراژ کار را کنترل و طی فرمی به سرپرست کارگاه و یا مسئول کار کتبا تحویل دهید.

۲۰- متراژ کار بر حسب لوله گذاشته شده اندازه گیری گردد همیشه اندازه گیری از بیرون و بالای جاده دقیق نخواهد بود.

حفاری:

کندن چاه و رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری می گویند

حفاری یکی از کارهای پیچیده و گران و طاقت فرسا وتخصصی در صنعت بشمار می رود. هر کاری که ما قبل از حفاری انجام داده باشیم در صورتی که عمل حفاری بدرستی انجام گیرد بی فایده است.بنابراین به حفاری خیلی اهمیت می دهند قبل از حفاری ما فقط با تخیل و فرضیات مختلف لایه ها و عمق ها را تعیین می کنیم ولی در حفاری واقعاً به اینها می رسیم زمین شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم می دهند تا حفاری به طور مداوم انجام شود. چون هزینه دکل و لوازم حفاری خیلی گران است.بنابراین حفاری در سه نوبت و بطور ۲۴ ساعته انجام می گیرد.

تعیین محل حفاری نیز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسکونی، چاههای مجاور، مسکونی فشار قوی برق و ….. که اینها همه تخصصی و مخصوص به خود را دارند بعد از تعیین محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب کردن وسایل مورد نیاز، اتاق ها، جاده و … می کند سپس دکل به منطقه آورده می شود و عمل بطور ۲۴ ساعته انجام می شود. عمل حفاری بوسیله دکل صورت میگیرد

عوامل موثر بر حفاری و نوع حفاری مورد استفاده
به هنگام اسفاده از انواع روشهای حفاری ، باید به نکاتی توجه داشت و با توجه به آنها حفاری را ادامه داد :
مقدار انرژی مورد نیاز برای حفاری به نوع سنگ بستگی دارد (تابع نوع سنگ و مقدار استحکام آن است). سازند های سست و تحکیم نشده (مثل ماسه ، سیلت و رس) راحت تر حفاری می شوند. و سازند های محکم و سخت (مثل گرانیت و بازالت و اسلیت) که چگال تر هستند به نیروی بیشتری نیاز دارند.
در هنگام حفاری سنگهای سخت و محکم ، ابزار حفاری به خنک سازی و روغن کاری نیاز دارند.
قطعات خرد شده و واریزه ها (Debris) باید از ته چال خارج شوند.
برای حفاری در سازندهای تحکیم نشده (Unconsolidated) به منظور جلوگیری از ریزش چال باید از نگهداری و حفاظ استفاده نمود.

روشهای حفاری

در زیر نام چند شیوۀ حفاری که همگی کم هزینه و ساده هستند را می بینید. انواع حفاری نامبرده شده در زیر در صفحات بعدی همراه با تصویر توضیح داده شده اند.

حفاری ضربه ای (Percussion drilling)

حفاری با مته مارپیچی (Hand-auger drilling)

حفاری جتینگ (Jetting)

حفاری Sludging (جتینگ معکوس(

حفاری چرخشی ضربه ای (Rotary-percussion drilling)

حفاری چرخشی همراه با شستشوی ذرات (Rotary drilling with flush)

در جدول زیر حفاری مناسب هر سازند را می بینید.

حفاری با مته مارپیچ

نحوه عملکرد :  ابزار حفاری (auger head) با چرخش خود باعث فرو رفتن در زمین میشود و قطعات حفاری شده را از چاه خارج می کند. آنقدر این عمل انجام میشود تا به عمق مورد نظر دست یافت. البته باید توجه داشت که این نوع حفاری فقط برای سازند های تحکیم نشده مناسب است.
مزایا:

• ارزان
• کاربرد و عملکرد ساده ای دارد.

معایب:

• در مقایسه با روشهای دیگر کند و آهسته است.

• وسایل حفاری سنگین هستند.

•     هنگام حفاری در سازندهای ناپایدار ، ممکن است مشکلاتی رخ دهد.

حفاری ضربه ای
نحوه عملکرد : در این نوع حفاری با استفاده از بالا بردن و رها کردن یک وزنه سنگین (بیشتر از ۵۰ کیلوگرم) ، ابزار حفاری باعث ترک خوردن و سوراخ شدن سازند ها  می شود. این شیوه حفاری به مدت ۳۰۰۰ سال در چین مورد استفاده بوده است. ابزار حفاری را می توان به لوله حفاری یا ریسمان (کابل) محکمی متصل نمود که یک جرثقیل مکانیکی وظیفه بالا بردن وزنه را دارد. با استفاده از این شیوه می توان تا عمق صد متری را حفاری نمود.
مزایا:
• کاربرد و عملکرد ساده ای دارد.
• برای گستره وسیعی از انواع سنگها مناسب است.
• قابلیت استفاده در زیر و بالای سطح ایستابی
معایب:
• در مقایسه با روشهای دیگر کند و آهسته است.
• وسایل حفاری سنگین هستند.
• در صورتی که در سازند های تحکیم نشده استفاده شود احتمال بروز مشکل وجود دارد.
• برای خارج کردن قطعات حفاری شده در چاههای خشک به آب نیاز داریم.

جتینگ
نحوه عملکرد:  آب با فشار زیاد از داخل لوله حفاری به سمت پایین وارد می شود. آب وارد شده به چال بعد از رسیدن به عمق چال ، قطعات حفاری شده را از طریق جداره چال با خود به سمت سطح زمین می آورد. شستشوی ذرات ته چال و حفاری آن بوسیله چرخش و حرکت به سمت بالا و پایین انجام می شود. برای بوجود آوردن فشار آب ، از یک پنجه رکاب یا یک پمپ موتوری استفاده می شود.
مزایا:
• کاربرد ساده ای دارد.
• در زیر و بالای سطح ایستابی (water table) می توان از این روش استفاده کرد.
معایب:
• تا حد خیلی زیادی به آب وابسته است.
• فقط برای سنگهای تحکیم نشده مناسب است (مثل ماسه ، سیلت و رس)
• تخته سنگها مانع از پیشروی حفاری می شوند.

جتینگ معکوس (Sludging)
نحوه عملکرد: این روش در بنگلادش توسعه یافته و بطور گسترده مورد استفاده است. با استفاده از بالا و پایین بردن لوله ای توخالی در داخل یک چال که یک سر لوله مسدود شده است می توان باعث بوجود آمدن عمل مکش در لوله شد که آب وارد شده به چال و قطعات معلق در آنرا به خارج از چال هدایت می کند. در سطح زمین با ساختن حوضچه ای که وظیفه جمع آوری آبهای خارج شده را دارد می توان با جدا ساختن واریزه ها از آب دوباره آب را به چرخه وارد کرد. در انتهای لوله حفاری می توان از وسیله ای دندانه دار (مثل مته) استفاده کرد که بطور موثرتری حفاری انجام می شود.
مزایا:
• کاربرد نسبتاً ساده ای دارد.
معایب:
• آب برای پیشرفت حفاری مورد نیاز است.
• فقط برای سازندهای تحکیم شده مناسب است.
• حضور تخته سنگ در مسیر حفاری مانع از ادامه حفاری می شود.

حفاری چرخشی – ضربه ای
نحوه عملکرد: تنها را حفاری سنگهای سخت (مثل گرانیت) ، ساییدن آن توسط حرکت سریع چکش بادی (Pneumatic hammer) است. که آنرا بعنوان DTH می شناسند (Down The Hole ).  برای عملکرد این دستگاه به هوای فشرده نیاز است. در ضمن از هوا برای خارج کردن قطعات و ذرات از چال (Bore hole) استفاده می شود. با چرخش در حد ۱۰ تا ۳۰ دور در دقیقهمی توان مطمئن بود که چال بصورت مستقیم و با مقطع دایره ای حفر می شود.
مزایا:
• برای حفاری سنگهای سخت مناسب است.
• قابلیت نفوذ در گراول
• عملکرد سریع
• قابل استفاده در زیر و بالای سطح ایستابی
معایب:
• قیمت بیشتر ابزار مورد استفاده نسبت به روشهای دیگر
• نیاز به کمپرسور هوا
• نیاز به تجربه در حفاری و پشتیبانی آن

حفاری چرخشی با شستشو
نحوه عملکرد: با استفاده از مته و لوله حفاری ، سنگها حفاری می شوند. گل حفاری (هوا ، آب و …) به عمق چال پمپ می شود تا ذرات و قطعات را بشوید و آنها را از چال خارج نماید. سرعت انتقال گل حفاری وارد شده باید طوری باشد که بتواند قطعات حفاری را خارج نماید.
مزایا:
• گستره وسیع موارد استفاده
• استفاده ازگل حفاری بعنوان نگهداری در سازند های ناپایدار (به منظور جلوگیری از ریزش چال).
• عملکرد سریع
• مورد استفاده در زیر و بالای سطح ایستابی
• قابلیت حفاری تا عمق بیش از ۴۰ متر
• قابلیت استفاده از هوا برای شستشوی ذرات (خروج ذرات)
معایب:
• نیازمند وسایل پر هزینه و گران قیمت است.
• برای حفاری به آب احتیاج است.
• وجود تخته سنگ باعث بروز مشکلاتی در ادامه روند حفاری می شود.
• پشتیبانی و مراقبت زیاد

وینچ چیست ؟

وینچ یا کشنده ثابت سیمی جزء یکی از مهمترین تجهیزات در صنعت و معدن است .این دستگاه دارای انواع گوناگونی است که در این کاتالوگ سعی در معرفی و توضیح مشخصات آن داریم .

وینچها از لحاظ نیروی محرکه به صور ذیل تقسیم بندی می شوند :

 وینچهای برقی (الکتریکی ) که الکترو موتورهای تک و یا سه فاز و یا حتی موتورهای DC دارند

 وینچهای بادی (پنوماتیکی ) که ایرموتورهایی بشکل موتورهای پیستونی و یا فیبری دارند

 وینچهای هیدرولیکی که هیدروموتورهای آنها توسط هیدروپمپی برقی یا دیزل پشتیبانی می شود

 وینچهای موتوری که خروجی یک  موتور دیزلی یا بنزینی به عنوان نیروی محرکه آن استفاده می شود

همکنون استفاده از وینچهای برقی و بادی معمول و مرسوم تر بوده و در مصارف خاص از وینچهای هیدرولیکی استفاده می شود و بندرت وینچهای موتوری کابرد دارند

وینچهای همچنین از نظر کاربرد نیز تقسیم بندی می شوند بطوری که استفاده از وینچهای برقی جهت مناطقی که احتمال گازها و مواد منفجر شونده وجود دارد با سایر مناطق متفاوت است و از وینچهای ضد انفجار الکتریکی و یا وینچهای پنوماتیکی استفاده می شود .

معمولا جهت انتخاب وینچ باید به چند نکته توجه داشت که این نکات شامل موارد ذیل است !

o نوع وینچ با توجه به امکانات و شرایط محیط کار ( برقی – بادی و یا سایر موارد)

o قدرت کشش و توان وینچ با توجه به زاویه کشش

o مقدار سیم حامل کششی بر حسب متر

o سرعت کشش وینچ

اجزاء وینچ

حال نگاهی به اجزاء وینچ ها می اندازیم

۱) موتور وینچ که وظیفه انتقال نیرو را دارد

۲) گیربکس که وظیفه انتقال و تبدیل نیروها را دارد

۳) درام (طبلک) که در خروجی گیربکس قرار گرفته و وظیفه جمع و باز کردن سیم حامل را دارد

۴) ترمزها که وظیفه تنظیم سرعت و ایمنی در توقف درام جهت سیم حامل را دارد

۵) کنترل جهت که وظیفه تغییر جهت وینچ به راستگرد یا چپگرد را دارد

۶) سایر تجهیزات که در انواع وینچ متفاوت است شامل رقاصک ها – کلاچ – قفل معکوس و …

انواع مته های حفاری

مته وسیله ای است در انتهای رشته حفاری به منظور کندن زمین بسته می شود.

که بطور کلی سه دسته می باشند:

۱) Milled Teeth یا (Steel Tooth) که انواع مته های tri-cone است و دندانه های آن بصورت مخروطی می باشند.

۲) Tangs tan Carbides Insert یا (TCI) نوعی مته tri –cone است که برای سازندهای سخت بکار می روند.

۳) Diamond Bit (الماسه) از جنس فولاد تو پر است و کاج و دندانه نداشته و در عوض تعداد زیادی الماس در قسمت پائین و اطراف آن جاسازی شده است که برای سازندهای سخت مناسب هستند.

سه نوع مته  وجود دارد :

الف) PDC یا Poly Crystalline Diamond Contact که مهمترین انواع مته الماسه است.

ب) Bottom Bit

پ) Rock Bit = Cone Bit = Roller Cone Bit = دارای قطعات کاج شکل فولادی که کاج نامیده می شوند که بطور آزاد همزمان با دوران مته می چرخند. اغلب مته ها سه کاج دارند ولی دو کاج و چهار کاج هم وجود دارد. سازندگان مته یا دندانه ها را روی سطح خود کاج می تراشند یا اینکه تکمه های خیلی سخت  تنگستن  کاربید  را  روی  کاج جا سازی می کنند. از نظر سختی سازند مته های سازند نرم  نرم متوسط  – متوسط – متوسط سخت – سخت و متراکم – فوق العاده سخت و ساینده و شکسته ساخته می شوند.

از نظر کاربرد مته ها را معمولا” به دو دسته مته های حفاری و مته های مغزه گیری تقسیم می نمایند که البته در هر دسته از انواع مختلف  ابزارهای  برنده  و  طرحهای  مختلف  تاج  و  آبرو  استفاده می نمایند. در داخل تمامی مته ها مسیرهائی تعبیه شده که به گل حفاری اجازه خروج می دهند. اکثر مته ها فواره هائی (Nozzle) دارند که سیال حفاری را بصورت جریانی با سرعت زیاد به اطراف و زیر هر کدام از کاجها هدایت می کنند.