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、既知の鉱床や潜在的な鉱床の内容を調べるために使用されます。鉱体から小径の岩石コアを採取することで、地質学者は化学分析によってコアを分析し、岩石の岩石学、構造学、鉱物学の研究を行うことができます。また、土質工学業界では、土壌サンプル採取法と組み合わせて基礎試験にもよく使用されます。この技術は、使用されるダイヤモンドで覆われたドリルビットにちなんで名付けられました。

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よく言及されます。^[1]初期のダイヤモンド掘削は、鉱物採掘のための多くの新しい分野を開拓し、遠隔地での鉱物探査のブームにつながりました。ポータブルダイヤモンドドリルが発明される前は、ほとんどの鉱物探査は地表の露頭を見つけて手掘りする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、ドリルビットの天然ダイヤモンドの代替として、多結晶ダイヤモンドコンパクト（PDC）の技術を開発しました。^[2]

ダイヤモンド掘削

探査用ダイヤモンド掘削は、地表で調査するために深部から固体コアを採取するという点で、他の地質掘削（逆循環掘削（RC）掘削^[3]など）とは異なります。ダイヤモンドドリルの重要な技術は、実際のダイヤモンドビット自体です。^[4]これは、柔らかい金属マトリックスにセットさ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してより多くのダイヤモンドが露出する仕組みになっています。ビットは、回転式掘削装置に接続されたドリルストリングに取り付けら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物を洗い流し、摩擦によって発生する熱を減らしてビットの摩耗を減らします。^[5] 実際のダイヤモンドビットは複雑なもので、通常は特定の岩石タイプに合わせて設計されており、洗浄用のチャネルが多数あります。^[6]

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）を使って岩を掘削します。ドリルは「コア」を生成し、それを写真撮影して縦方向に分割します。分割されたコアの半分は分析され、残りの半分は将来の使用と必要に応じて再分析するために永久に保管されます。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。^[7]

コア抽出

回転動作（および洗浄）によってドリルを進めるだけで、図のようにバレル内のコアが抽出されます。しかし、おそらく300メートルの深さでは、コアを回収して地表に出す方法が必要です。重いドリルパイプ全体を絶えず引き抜くことは非現実的であるため、バレル内のコアを引き上げるワイヤーライン掘削方法が開発されました。^[8] 岩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場合は、掘削を中止し、ワイヤーで簡単な掴み装置を下ろしてコアを引き上げるだけで済みます。残念ながら、多くの用途では、破砕された岩石内の乱されていないコアが必要であり、そのためには精巧なワイヤーライン装置が必要です。

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。^[9]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

通常使用される「ワイヤーライン」チューブには、5 つの主要なサイズがあります。チューブが大きいほど岩石コアの直径も大きくなり、それを打ち出すためにドリルのパワーも大きくなります。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できる深さとのトレードオフになります。

標準「Q」ワイヤラインビットサイズ: ^[10]

参考文献

^ 「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、2024-02-10取得
^ 「リバースサーキュレーション（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.
^ チーム、BOP (2022-11-04)。「掘削泥とは何か、なぜそれが重要なのか?」BOP製品。2024年2月10日閲覧。
^ de la Vergne, Jack (2003). Hard Rock Miner's Handbook .テンピ/ノースベイ: 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 (2012-07-20). 「ダイヤモンドコア掘削：理論、メカニズム、アプリケーション」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）よりアーカイブ。 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

[1] 「発明家と歴史」。

[2] 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、2024-02-10取得

[3] 「リバースサーキュレーション（RC）掘削」Devico 2024年2月10日閲覧。

[4] 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.

[5] チーム、BOP (2022-11-04)。「掘削泥とは何か、なぜそれが重要なのか?」BOP製品。2024年2月10日閲覧。

[handbook_sec_1-6] Vergne, Jack (2003). Hard Rock Miner's Handbook .テンピ/ノースベイ: McIntosh Engineering. pp. 4–12. ISBN 0-9687006-1-6。

[7] 「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。

[8] Thomas, GP (2012-07-20). 「ダイヤモンドコア掘削：理論、メカニズム、アプリケーション」AZoMining . 2024年2月10日閲覧。

[9] 「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）よりアーカイブ。 2015年8月13日閲覧。

[10] 「HQ NQ PQ コアバレル、探査コア掘削用 10 フィートワイヤラインコアバレル」。www.explorationcoredrilling.com。2024年 2 月 10 日閲覧。