چرا اکتشاف معدن در ایران از حفاری RC بی‌بهره است؟/”تحلیل فنی – اقتصادی و نهادی در مقایسه حفاری RC و Diamond Drilling در پروژه‌های اکتشاف معدنی ایران”

یادداشتی از مهدی احدی مدیر دفتر فنی و عضو هیات مدیره شرکت مهندسی کوشا معدن

چکیده

معدن ۲۴:حفاری به‌عنوان بخش کلیدی در فرآیند اکتشاف معدنی، ابزار اصلی برای دستیابی به اطلاعات زیرسطحی و تعیین پتانسیل اقتصادی منابع معدنی است. در سطح جهان، دو روش حفاری مغزه‌گیری (Diamond Drilling)  و حفاری گردش معکوس (Reverse Circulation Drilling, RC) به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که کشورهای پیشرو در اکتشاف مانند استرالیا، شیلی و قزاقستان سهم قابل‌توجهی از حفاری‌های خود را با روش RC انجام می‌دهند، ایران همچنان به‌صورت غالب از حفاری مغزه‌گیری استفاده می‌کند. این مقاله با رویکرد تحلیلی–مقایسه‌ای، دلایل فنی، اقتصادی و نهادی این وضعیت را بررسی می‌کند. یافته‌ها نشان می‌دهند که نبود تجهیزات و اپراتورهای ماهر، هزینه بالای واردات، عدم وجود دستورالعمل‌های فنی بومی، نگاه سنتی کارفرمایان، و فقدان آموزش‌های تخصصی در نهادهای آموزشی، از مهم‌ترین موانع توسعه حفاری RC در ایران هستند. در پایان، راهکارهایی شامل بومی‌سازی تجهیزات، تدوین استاندارد ملی حفاری  RC، حمایت مالی از شرکت‌های حفاری، و همکاری با نهادهای بین‌المللی پیشنهاد می‌شود.

مقدمه

حفاری اکتشافی مهم‌ترین مرحله در چرخه اکتشاف مواد معدنی است که امکان دستیابی مستقیم به داده‌های زمین‌شناسی و عیاری را فراهم می‌کند. با پیشرفت فناوری‌های حفاری در دهه‌های اخیر، روش‌های مختلفی برای افزایش سرعت، دقت و صرفه‌جویی در هزینه معرفی شده‌اند. از میان آن‌ها، دو روش حفاری مغزه‌گیری (Diamond Diamond Drilling)  و حفاری گردش معکوس (Reverse Circulation Drilling – RC)  پرکاربردترین تکنیک‌ها در سطح جهانی هستند.

در کشورهای معدنی پیشرفته نظیر استرالیا، حفاریRC  به‌دلیل سرعت بالا، کاهش هزینه‌ها و قابلیت نمونه‌برداری پیوسته از ذرات ریز، سهم عمده‌ای از حفاری‌های اکتشافی را به خود اختصاص داده است. طبق آمار Geological Survey of Western Australia (2023)، بیش از ۶۰٪ متراژ حفاری‌های اکتشافی در استرالیا با روش RC انجام می‌شود. در مقابل، در ایران با وجود افزایش قابل‌توجه سرمایه‌گذاری در اکتشاف، سهم روش RC ناچیز است و تقریباً تمام پروژه‌های مرحله عمومی و تفصیلی به روش مغزه‌گیری انجام می‌شوند.

پرسش محوری این مقاله این است که:

چرا ایران با وجود مزایای فنی و اقتصادی روش  RC، هنوز نتوانسته از این فناوری به‌طور گسترده بهره ببرد؟

هدف مقاله، تحلیل تطبیقی این پدیده از منظر فنی، اقتصادی و نهادی و ارائه راهکارهایی برای ارتقای کارایی عملیات حفاری در پروژه‌های معدنی کشور است.

مبانی نظری و فنی

معرفی فنی روش حفاری  RC

حفاری گردش معکوس (RC) یکی از روش‌های حفاری خشک است که در آن، چکش هوای فشرده درون لوله حفاری قرار دارد و نمونه‌های خردشده سنگ از طریق لوله داخلی به سطح منتقل می‌شوند. این فرآیند باعث تولید نمونه‌های پیوسته و تمیز از مواد خردشده در هر عمق مشخص می‌شود.

مزایای اصلی حفاری RC شامل موارد زیر است:

• سرعت حفاری بالا (۲ تا ۳ برابر)  Diamond Drilling
• هزینه تمام‌شده پایین‌تر در هر متر
• تولید نمونه‌های بدون آلودگی
• نیاز کمتر به آب در مناطق خشک
• ایمنی بیشتر و زمان توقف کمتر

 

 

 

 

مقایسه با حفاری مغزه‌گیری

شاخص	RC Drilling	Diamond Drilling
سرعت حفاری	بالا (۵۰–۱۰۰ متر در روز)	پایین‌تر (۲۰–۴۰ متر در روز)
هزینه هر متر حفاری	حدود ۳۰–۵۰٪ کمتر	بالاتر به‌دلیل مصرف سرمته و گل حفاری
نوع نمونه	ذرات خرد (Cutting sample)	مغزه پیوسته
دقت زمین‌شناسی	مناسب برای تحلیل عیاری	مناسب برای ساختارشناسی
نیاز به آب	بسیار کم	زیاد
کاربرد جهانی	اکتشاف عمومی	اکتشاف تفصیلی و مدل‌سازی نهایی

 

بنابراین RC معمولاً در مراحل اولیه تا میانی اکتشاف (Exploration & Resource Definition) به‌کار می‌رود و در مراحل نهایی که نیاز به مغزه کامل است، از Diamond Drilling استفاده می‌شود.

وضعیت فعلی حفاری در ایران

در ایران، روش غالب حفاری در پروژه‌های اکتشافی، حفاری مغزه‌گیری است. گزارش سال ۱۴۰۲ سازمان ایمیدرو نشان می‌دهد که از مجموع حدود ۱.۵ میلیون متر حفاری اکتشافی انجام‌شده در کشور، بیش از ۹۷٪ به روش مغزه‌گیری بوده است و سهم RC کمتر از ۳٪ تخمین زده می‌شود.

در مجموع، کمبود تجهیزات، دشواری تأمین قطعات مصرفی و نبود پیمانکاران متخصص باعث شده حفاری RC  هنوز به‌صورت نظام‌مند در پروژه‌های اکتشافی ایران به کار نرود.

موانع استفاده از حفاری RC در ایران

۱. موانع فنی

• نبود دستگاه‌های تخصصی :RC واردات دستگاه‌های RC مانند Atlas Copco یا Schramm هزینه بالایی دارد و در کشور تولیدکننده بومی وجود ندارد.
• کمبود اپراتور و تکنسین ماهر:  حفاری RC نیاز به مهارت خاصی در کنترل فشار هوا، مدیریت نمونه و نگهداری تجهیزات دارد. در ایران چنین تخصصی در سطح محدود وجود دارد.
• مشکلات تأمین قطعات:  لوله‌های دوجداره RC و چکش‌های مخصوص آن عمدتاً وارداتی هستند و به دلیل تحریم‌ها تأمین آن‌ها دشوار و پرهزینه است.

۲. موانع اقتصادی

• هزینه بالای سرمایه‌گذاری اولیه:  قیمت یک دستگاه RC نو بین ۷۰۰ هزار تا ۱.۵ میلیون دلار است. در مقایسه، دستگاه‌های مغزه‌گیری بومی با کمتر از نصف این مبلغ در دسترس‌اند.
• ریسک پایین بودن حجم پروژه‌ها: بسیاری از پروژه‌های اکتشافی در ایران کوچک و پراکنده‌اند، بنابراین سرمایه‌گذاری در تجهیزات RC برای پیمانکاران صرفه اقتصادی ندارد.
• نوسانات ارزی: تغییر نرخ ارز باعث می‌شود هزینه تعمیر، قطعات و سوخت‌ کمپرسورها ناپایدار باشد.

۳. موانع نهادی و مدیریتی

• ساختار مناقصات دولتی:  در اغلب مناقصات ایمیدرو و شرکت‌های دولتی، معیار انتخاب پیمانکار «کمترین قیمت هر متر حفاری» است، نه فناوری یا بهره‌وری. این ساختار استفاده از RC را که نیازمند هزینه اولیه بالاتر است، محدود می‌کند.
• نگاه سنتی کارفرمایان و مشاوران:  بسیاری از مدیران و ناظران پروژه‌های اکتشافی با RC آشنا نیستند و به مغزه‌گیری به‌عنوان تنها روش معتبر اعتماد دارند و از اینرو در مناقصات خود روش حفاری مغزه گیری را انتخاب میکنند.
• فقدان استاندارد ملی :RC تاکنون دستورالعمل مدونی برای طراحی، اجرا و کنترل کیفیت حفاری RC  در ایران تدوین نشده است.

۴. موانع آموزشی و فرهنگی

• نبود آموزش تخصصی در دانشگاه‌ها و سازمان زمین‌شناسی:  برنامه‌های درسی عمدتاً روی روش مغزه‌گیری تمرکز دارند.
• کمبود مستندات فنی و دستورالعمل‌های بومی:  شرکت‌های حفاری داخلی اطلاعات محدودی درباره حفاری و مدیریت نمونه‌برداری RC دارند.

مزایا و فرصت‌های بالقوه برای توسعه حفاری RC در ایران

۱. کاهش هزینه و زمان عملیات:  حفاری RC  می‌تواند هزینه کل حفاری را تا ۴۰٪ کاهش دهد و در زمان برابر، متراژ حفاری را دو برابر افزایش دهد.

۲. افزایش یکنواختی داده‌های عیاری: نمونه‌های RC به‌دلیل حجم زیاد و یکنواختی ذرات، برای بررسی‌های ژئوشیمیایی و تخمین عیار میانگین مناسب‌اند.

۳. سازگاری با شرایط اقلیمی ایران: در مناطق خشک و کم‌آب مانند کرمان، یزد و سیستان و بلوچستان، حفاریRC  مزیت جدی دارد چون نیاز به آب حداقلی دارد.

۴. تجربه کشورهای مشابه:

• استرالیا: از دهه ۱۹۸۰ حفاری RC را در مراحل اکتشاف اولیه استاندارد کرد و با تدوین کد  JORC، اعتبار داده‌های RC را رسمی نمود.
• قزاقستان: از سال ۲۰۱۵ با همکاری شرکت‌های استرالیایی و ترکیه‌ای، در پروژه‌های طلا و مس، حفاری RC  را جایگزین حفاری مغزه‌ای در مراحل اولیه کرد.
• ترکیه: از سال ۲۰۱۰ با بومی‌سازی بخشی از تجهیزات حفاری RC، هزینه حفاری را ۳۰٪ کاهش داد.

این تجارب نشان می‌دهد که توسعه حفاری RC در ایران نیز در صورت تدوین سیاست‌های درست و حمایت صنعتی کاملاً ممکن است.

راهکارها و پیشنهادها

۱. تدوین دستورالعمل فنی ملی برای حفاری  RC

سازمان زمین‌شناسی و ایمیدرو می‌توانند با الگوگیری از Australian Drilling Industry Association (ADIA)، دستورالعملی برای طراحی، اجرا و کنترل کیفیت حفاری RC تهیه کند.

۲. ایجاد مشوق‌های مالی و فنی برای پیمانکاران حفاری

• پرداخت وام کم‌بهره برای خرید دستگاه حفاری  RC
• اعطای امتیاز فنی در مناقصات به پیمانکاران مجهز به حفاری  RC
• معافیت‌های گمرکی برای واردات تجهیزات حفاری RC

۳. بومی‌سازی تجهیزات RC در کشور

شرکت‌های تولیدکننده ماشین‌آلات حفاری مانند همکار معدن، ایران‌کوماتسو، هپکو می‌توانند با انتقال فناوری از شرکت‌های آسیایی مانند Epiroc چین، ساخت دستگاه‌های RC سبک را آغاز کنند.

۴. آموزش نیروی انسانی متخصص

• ایجاد دوره‌های کوتاه‌مدت در دانشگاه‌ها و شرکت‌های حفاری
• آموزش میدانی با همکاری شرکت‌های خارجی دارای تجربه حفاری  RC
• تدوین ماژول آموزشی «RC Drill Sampling & QA/QC» برای کارشناسان اکتشاف

۵. ایجاد پایگاه داده ملی حفاری RC

ثبت نتایج و پارامترهای فنی حفاری‌های RC در یک پایگاه داده مرکزی به ارتقای دانش فنی و مقایسه عملکرد روش‌ها کمک خواهد کرد.

نتیجه‌گیری

با وجود پیشرفت‌های گسترده در فناوری حفاری در سطح جهانی، ایران هنوز در مرحله‌ای است که حفاری مغزه‌گیری تقریباً تنها روش حفاری اکتشافی در پروژه‌های معدنی محسوب می‌شود. بررسی تطبیقی با کشورهایی چون استرالیا، ترکیه و قزاقستان نشان می‌دهد که استفاده مؤثر از حفاری RC  نه‌تنها موجب کاهش هزینه و افزایش سرعت عملیات می‌شود، بلکه به بهبود کیفیت داده‌های عیاری و تسریع در تصمیم‌گیری‌های اقتصادی کمک می‌کند.

موانع موجود در ایران عمدتاً ناشی از کمبود تجهیزات، ضعف نهادی، و خلأ آموزشی است. غلبه بر این موانع نیازمند تغییر سیاست‌های اکتشافی، تدوین استانداردهای فنی، حمایت صنعتی و توسعه دانش بومی حفاری RC است.

به‌کارگیری نظام‌مند این فناوری می‌تواند گامی مؤثر در مدرن‌سازی اکتشاف معدنی ایران و افزایش رقابت‌پذیری آن در بازار جهانی مواد معدنی باشد.

منابع و مآخذ

1. IMIDRO (2024).  گزارش عملکرد حفاری اکتشافی ایران در سال ۱۴۰۲. سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران.
2. Geological Survey of Western Australia (2023). Exploration Drilling Statistics Report.
3. AusIMM (2022). JORC Code and Guidelines for RC Drilling Sampling and QA/QC.
4. Australian Drilling Industry Association (ADIA) (2021). RC Drilling Handbook.
5. Mudd, G.M., et al. (2020). Trends in Exploration Drilling in the Australian Mining Industry. Resources Policy, ۶۸: ۱۰۱۷۸۵.
6. Kazakh Geological Committee (2022). Modern Drilling Technologies in Central Asia Mining.
7. Tüprag Mining Co. (2021). RC Drilling Efficiency Report for Turkish Gold Projects.
8. یزدانی، م. و همکاران (۱۴۰۱). “بررسی اقتصادی روش‌های حفاری در پروژه‌های اکتشافی ایران” فصلنامه مهندسی معدن ایران.
9. سازمان زمین‌شناسی کشور)۱۴۰۲ (گزارش وضعیت تجهیزات حفاری اکتشافی در ایران.