SONDAGGIO

SONDAGGIO

Tecnica mineraria. - I sondaggi, o trivellazioni, sono operazioni che si compiono per attraversare rapidamente le formazioni terrestri con fori di diametro relativamente piccolo al fine di riconoscere la natura e la potenza dei giacimenti minerarî fra esse compresi (v. miniera, XXIII, p. 379). In molti casi i fori ottenuti servono anche per l'estrazione della materia utile ricercata, come, ad es., dei petrolî, dei gas, dei vapori (soffioni boraciferi), delle acque salse (Salsomaggiore, ecc.), dello zolfo (col procedimento per fusione Frasch), ecc.

I sondaggi possono essere eseguiti con utensili a rotazione o a percussione ed entrambi i metodi vengono impiegati tanto per le rocce dure quanto per le tenere.

Nelle rocce di facile perforazione e per piccole profondità gli utensili vengono azionati a mano (trivellazioni propriamente dette), ma nella maggior parte dei casi si ricorre a mezzi meccanici.

Le trivellazioni a mano sono di solito a rotazione; s'impiegano trivelle a cucchiaia, a succhiello, a spirale, a tubo dentato, ecc. avvitate ad aste, alle quali s'imprime un movimento di rotazione per mezzo di una leva trasversale. A intervalli esse vengono sollevate per ripulirle ed esaminare il materiale scavato. Con queste trivelle si possono raggiungere soltanto 20-30 m. di profondità.

Le trivellazioni a mano a percussione, usate per rocce dure, si effettuano con scalpelli fissati ad aste alternativamente sollevate dagli operai e lasciate cadere sul fondo del foro, oppure alzate con funi avvolte a un verricello o sospese a un bilanciere, le quali vengono allentate alla fine del sollevamento per lasciare cadere lo scalpello. Nel foro si mantiene dell'acqua per formare fango col detrito, il quale si estrae a intervalli con un tubo di ferro chiuso in basso da una valvola, detto campana. La profondità normale di perforazione è di circa 30-50 m. e in condizioni speciali anche di 80 m.

Sondaggi a percussione. - Nei sondaggi profondi a percussione, il sollevamento degli utensili si compie con mezzi meccanici, col sistema ad aste (metodo canadese) o con quello alla corda (metodo cinese), usato da tempo immemorabile in Cina.

Nel sistema ad aste l'utensile perforante è uno scalpello di diverse forme, a taglio piano, ad alette, a croce, eccentrico, ecc., che viene sollevato a una certa altezza per mezzo di aste (della lunghezza da 5 a 12 m.) innestate l'una all'altra, costituite da barre di ferro a sezione quadrata o circolare, o anche di legno con armature e giunti di ferro, e che viene poi lasciato cadere sul fondo del foro (a ogni colpo esso viene fatto rotare di un certo angolo prima della caduta in modo che esso incida il fondo uniformemente). Lo scalpello è raramente collegato direttamente con le aste (perforazione ad asta rigida) e solo per piccole profondità (50 m.), poiché si corre il pericolo di rompere le aste; è invece quasi sempre ad esso unito un attacco intermedio scorrevole a corsoio o a glifo che permette di sollecitare le aste solo alla tensione e di utilizzare la sola caduta dello scalpello. Per avere una maggiore efficacia nel colpo occorre aumentare la massa dello scalpello avvitandovi una sbarra pesante (anche fino a 2000 kg.).

Tutto il sistema delle aste e dell'unito scalpello è appeso mediante funi o catene che si svolgono da apposito apparecchio di regolazione all'estremità di un bilanciere, equilibrato con un contrappeso all'altra estremità; il bilanciere riceve un movimento di oscillazione per mezzo di una biella azionata da una manovella posta in rotazione da apposito motore il quale comanda anche un verricello per il sollevamento delle aste. A mano a mano che lo scalpello approfondisce, si regola l'abbassamento delle aste e quando il foro ha progredito per la lunghezza di un' asta occorre innestarne un' altra fissando l'ultima con un'apposita chiave di ritenuta. A intervalli si devono sollevare tutte le aste e svitarle successivamente una ad una per procedere alla pulitura del foro con campana a valvola.

Quest'operazione esige molta perdita di tempo e perciò quando i terreni lo permettono si preferisce il sondaggio alla corda nel quale l'utensile munito di asta addizionale molto pesante è unito direttamente a una fune molto flessibile di canapa o di acciaio; la canapa, per la sua continuità e il minor peso, permette più rapide manovre di sollevamento e abbassamento dello scalpello e di discesa delle campane di pulitura. Questo sistema ha però l'inconveniente della facile deviazione della sonda e delle possibilità d'impigliamento dello scalpello quando i terreni non sono molto solidi e hanno stratificazione che si discosta molto dall'orizzontale, nel qual caso si preferisce la perforazione ad aste.

Le manovre del sollevamento delle aste o delle funi e delle campane di pulitura si effettuano mediante un verricello comandato dallo stesso motore che aziona il bilanciere. Le funi di sollevamento si avvolgono a un'altezza di 15-20 m. su una carrucola portata da un castelletto di legno, montato sopra il foro, chiamato derrick, nella pratica nordamericana. L'altezza di caduta degli scalpelli è di 60-80 cm. e il numero dei colpi battuti è di 40-60 al minuto primo e si possono raggiungere profondità superiori ai 1000 m. Per ottenere maggiore velocità di perforazione oggi si tende ad aumentare il numero dei colpi (fino a 150 al minuto per profondità sotto i 500 m. e limitate a 80-100 per maggiori profondità) e diminuire l'ampiezza della corsa degli utensili. I sistemi Fauck, RakyWirth, ecc., sono informati a questo principio: le aste sono rigidamente connesse allo scalpello e vengono comandate da uno speciale bilanciere poggiato su molle o altri dispositivi elastici; è applicata l'iniezione dell'acqua attraverso alle aste cave tubolari con la quale si ottiene il lavaggio continuo del fondo del foro.

Sondaggi a rotazione. - Vengono eseguiti con apparecchi nei quali si fa uso di utensili a diamanti oppure a granaglia di acciaio e con iniezione d'acqua nel fondo del foro.

Nei sondaggi a diamanti l'utensile è costituito da una corona tubolare di ferro dolce nella quale sono incastonati frammenti delle varietà bort e carbonado del diamante, durissime e difficilmente sfaldabili. Con la rotazione della corona si viene a incidere un vano anulare mentre rimane all'interno dell'utensile un nucleo cilindrico che si estrae a intervalli, spezzandone con speciali dispositivi la base, e che costituisce il campione testimonio (carota) della roccia attraversata.

Il diametro delle corone varia da 5 a 20 cm. e la loro velocità di rotazione è di 120-150 giri al minuto primo; si possono raggiungere con questo sistema avanzamenti di 5-12 m. al giorno anche in rocce dure e profondità superiori ai 1000 m.

I sondaggi a diamante si prestano per perforazioni in direzioni diverse dalla verticale, inclinate, orizzontali e anche rivolte in alto, ciò che è impossibile negli altri sistemi; perciò sono utilissimi nei lavori sotterranei.

Nei sondaggi a corona a granaglia, l'utensile è un semplice tubo a corona anulare liscia la quale è premuta al fondo del foro sopra uno straterello di globuli d'acciaio durissimo (di 1,5-3 mm. di diametro), i quali nella rotazione col loro rotolamento sulla roccia la incidono per usura.

L'acqua iniettata al fondo del foro, attraverso il tubo che porta la corona, asporta i detriti formati: anche in questo caso si ottiene all'interno della corona un nucleo testimonio che serve a studiari le rocce attraversate.

Nei sondaggi a rotazione di rocce teneri nella odierna pratica hanno larga applicazione gli utensili a scalpelli rotante i quali constano di due rotelle coniche a denti che ruotano nel fondo del foro corrodendolo.

In tutti i sondaggi quando le rocce siano franose e occorra isolare il foro dalle infiltrazioni d'acqua e dedurre i liquidi e i gas che si cercano, come nei sondaggi per il petrolio, è indispensabile procedere al suo rivestimento con l'affondare una colonna di tubi di ferro avvitati o chiodati. Se la colonna si rifiuta di scendere è necessario proseguire il foro con minor diametro e calare una seconda colonna dentro la prima e così di seguito, quando anche questa non possa più essere spinta in basso.

Quando si presenta questa necessità e per profondità notevoli è prudente iniziare i fori con grandi diametri (40-50 cm.).

Bibl.: v. miniera.