縱然成績成過去,更期輝煌待未來——山東省地礦局探礦工程“十一五”回顧及“十二五”展望

孫丙倫,張 敏,趙 輝

(山東省地質礦產勘查開發局,山東濟南 250013)

縱然成績成過去,更期輝煌待未來
——山東省地礦局探礦工程“十一五”回顧及“十二五”展望

孫丙倫,張 敏,趙 輝

(山東省地質礦產勘查開發局,山東濟南 250013)

全面回顧了山東省地礦局“十一五”期間探礦工程在技術研究與應用、技術管理及成果管理等方面的發展情況,從新技術研發與推廣和強化內部管理等方面展望了“十二五”期間的工作思路。

探礦工程;“十一五 ”;回顧;“十二五 ”;展望;山東省

隨著西部大開發和《國務院關于加強地質工作的決定》等一系列重大決策的頒布實施,地質工作迎來了新的春天?！笆晃濉逼陂g,山東省地礦局以科學發展觀為指導,緊緊抓住這一重大機遇,超前謀劃,主動進位,開拓創新,提出并大力實施了資源山東建設,極大地促進了地質找礦工作的發展,深部找礦實現了重大突破,走在了全國的前列。在此期間,探礦工程發揮了不可替代的重要作用,為深部找礦不斷取得突破提供了有力的鉆探技術保障,同時也促進了探礦工程的快速發展,為“十二五”的更大發展奠定了堅實的基礎,必將推動探礦工程邁上一個新臺階。

1 “十一五”回顧

1.1 發展概況

“十一五”期間,山東省地礦局以科技為先導,全面加強探礦工程技術裝備投入,加大新技術、新設備、新工藝的研發和推廣應用力度,推進了技術進步,有力地促進了生產和技術的發展,各項指標不斷取得新突破,先后有 6項工作成績被評為全國探礦工程年度十大新聞,成為有史以來發展最好的時期。

1.1.1 完成鉆探工作量創歷史最高水平

“十一五”期間,最高開動鉆機 490余臺,從業人員近 9000人,共完成鉆探工作量 49012萬 m,其中,固體礦產 43717萬 m,連續 3年突破百萬米 (表1)。2010年固體礦產和水井與地熱井鉆探分別達到 12116萬 m和 2011萬 m,均創歷史新高。

表 1 “十一五”期間完成鉆探工作量 /萬 m

1.1.2 鉆孔深度不斷取得新突破

“十一五”期間,深孔鉆探不斷取得突破。完成大批深孔,超過 1500 m的 205個,其中,固體礦產鉆探 120個,超過 1800 m的就有 44個 (“十一五 ”以前,國產機具固體礦產鉆探最深紀錄 180318 m[1]),突破 2000 m的有 13個 (表 2)。自 2006年山東省第三地質礦產勘查院鉆探深度達到 1804196 m開始,先后 6次創造國產機具固體礦產鉆探孔深全國紀錄,最深達到 2440191 m。

1.1.3 鉆探技術裝備得到全面加強和提升

表 2 “十一五”期間完成 2000 m以深固體礦產鉆孔情況

從“十五”開始,采取省財政和地勘單位拼盤出資的方式,重點加大了地質勘查技術裝備的投入?！笆晃濉逼陂g投入近 6億元,鉆探設備特別是深孔鉆探設備得到全面加強和提升。目前,擁有 1000 m以深固體礦產鉆機 147臺,其中 2000 m鉆機 52臺,3000 m鉆機 8臺和 4000 m鉆機 2臺;水井與地熱井鉆機 18臺,其中 2000 m的 9臺,超過 3000 m的 5臺。固體礦產鉆機中,全液壓動力頭鉆機 33臺,其中進口鉆機 9臺。

1.1.4 文明機臺建設和創生產紀錄活動取得新進展

“十一五”期間,堅持開展文明機臺建設活動,自 2007年開始還增加開展了創生產紀錄活動,有效地調動了生產一線職工的積極性,激發了他們的工作熱情,促進了生產和技術的快速發展,提升了單位形象。五年中共涌現文明機臺 159臺次,有 5項局紀錄 18次被刷新,還 6次創造全國紀錄。2010年有 10個成績顯著的文明機臺受到省人力資源和社會保障廳、省國土資源廳的表彰,這 10個機臺的機長榮獲局“勞動模范”稱號。

1.2 技術研究與應用情況

為適應“攻深找盲”新形勢的需要,深入推進資源山東建設,積極研究并推廣應用先進適用的新設備、新技術、新工藝,完成科研項目 10余項,取得了較好的成果,特別是在深部找礦鉆探領域,不斷取得新突破,有力地促進了深孔鉆探技術的發展,深孔鉆探技術居國內先進水平。

1.2.1 金剛石繩索取心鉆探技術得到全面普及并改進提升

金剛石繩索取心鉆探技術是目前國內外地質巖心鉆探中應用最廣、綜合地質效果最佳的鉆探技術[2]。山東省地礦局歷來非常重視該項技術的研究和推廣應用,早在 20世紀 70年代就開始積極研究并推廣應用,成為國內最早基本普及該項技術的省局之一?！笆晃濉逼陂g,在新一輪地質找礦熱潮中,該技術得到全面普及和完善提高,在地質找礦鉆探施工中發揮了非常重要的作用。

針對不同可鉆性地層,研究優化了鉆進規程參數,并在機臺得到很好落實,提高了鉆探效率,最高臺年進尺超過萬米,達 10049171 m。全局連續 3年完成鉆探工作量超過百萬米,2010年達 12116萬 m。

針對繩索取心鉆具結構存在的問題,通過試驗研究,改進簡化了鉆具結構,適當加大了撈矛頭直徑,并根據不同情況撤掉懸掛環和座環,使其更加實用,較好地解決了內管總成投放速度慢、不到位和打撈失敗等故障,有效減少了輔助時間和事故時間;針對堅硬“打滑”地層難以進尺的問題,在玲瓏東風金礦區,試驗應用了 HRC36軟胎體金剛石孕鑲鉆頭,金剛石濃度 100%,粒度 80～100目,使用 “75 mm鉆頭 202個,平均進尺 34118 m;在其它技術措施難以奏效的情況下,研究總結出一套孔底投磨料研磨技術,成為目前野外生產中行之有效的技術方法,保證了生產的正常進行,尤其在深孔中應用更有意義;為提高鉆頭壽命,還與吉林大學建設工程學院在玲瓏東風金礦區試驗研究了仿生金剛石鉆頭,在硬脆碎花崗巖地層平均鉆頭壽命提高 30%[3]。

1.2.2 深部找礦鉆探技術綜合研究與應用

自 2007年開始,針對深部找礦鉆探面臨的新情況、新問題,局專門立項加強了深部找礦鉆探技術的研究和應用。從鉆探設備、鉆探方法的選擇等入手,緊密結合深部鉆探中存在的強造斜地層的鉆孔彎曲嚴重、硬脆碎酥漏地層鉆進效率低、堅硬“打滑”地層進尺困難及鉆頭壽命短等問題開展研究和攻關,取得了顯著成效。在理論方面有所創新,豐富了深部鉆探技術理論;在實踐上成效顯著,較好地解決了深部鉆探中實際存在的技術難題,提交的《深部找礦鉆探技術綜合研究與應用》科研報告,受到了國內專家的好評[4]。

1.2.3 液動錘繩索取心鉆進技術應用研究

針對硬脆碎地層鉆進效率低、巖心管易堵塞等技術難題,專門立項開展了液動錘繩索取心鉆進技術專項研究。由山東省第三地質礦產勘查院開展了試驗研究工作,選用新型 SYZX系列液動錘分別在顏店鐵礦區、玲瓏金礦區、本溪鐵礦區等,就該項技術對深孔、斜孔、地層、沖洗液等的適應性進行試驗研究。在硬脆碎地層試驗完成鉆孔 22個,鉆探工作量 9500 m,與普通繩索取心鉆探相比,鉆探效率、鉆頭壽命、巖心采取率均有較大提高 (表 3)。在強造斜地層防斜試驗中,完成深孔 3個,均超過 1600 m,最深達到 1870112 m,鉆孔頂角平均彎曲強度下降45111%,具有較強的防斜作用。在堅硬“打滑”地層試驗完成 1個鉆孔,平均時效和鉆頭壽命分別提高 4119%和 8818%[4]。

表 3 液動錘繩索取心鉆探技術在硬脆碎地層試驗應用技術指標對比

1.2.4 受控定向鉆探技術試驗研究

開展該項研究主要有兩方面考慮:一是強造斜地層鉆探鉆孔極易發生彎曲,采取一般的防斜、糾斜措施往往難以奏效,嚴重影響鉆探工程質量;二是遇異形礦體勘探,采用該項技術,可節省鉆探工作量并提高鉆探工程質量[5,6]。為此,局屬魯南地質工程勘察院承擔了研究任務,在臨沂蒼山溝西礦區,對“V”形鐵礦體開展了受控定向鉆探試驗研究,完成了螺桿鉆受控定向鉆探設備、儀器的配套,已成功實施 2個主孔和 3個分支孔,主孔深度分別為 536 m和 540 m,分支點深度均超過 500 m,最深 540 m,3個分支孔終孔深度均超過 980 m,最深達 107112 m,目前節約鉆探工作量 500 m,質量滿足地質設計要求。另外,利用該項技術進行了糾斜試驗研究,成功糾斜 3個孔,糾斜深度最深 1335 m。此外,山東省第三地質礦產勘查院還利用 LZ連續造斜器進行糾斜試驗,成功糾斜 3個孔,糾斜深度最深 870 m。

1.2.5 全液壓動力頭鉆機研制和推廣應用

2005年 11月開始,山東省地質探礦機械廠根據國內地質巖心鉆探現狀和市場需要,堅持自主創新,研制成功 XD-5型全液壓動力頭式巖心鉆機(圖 1),自主研制了具有國內領先水平的液壓驅動動力頭式變速箱、液壓夾持器、液壓卡盤、液壓轉動和機、電、液一體化控制系統。鉆機外觀設計、液壓夾持器、動力頭式變速箱等共獲 3項國家實用新型專利。此后,又相繼研制了 XD-3、XD-4A、XD-5A、XD-6等型號鉆機,形成了系列化。2006年 12月和 2008年 5月,XD-5型和 XD系列全液壓動力頭鉆機分別通過山東省科技廳和國土資源部組織的鑒定,達到國內領先水平和國際先進水平,2009年榮獲國土資源科學技術獎二等獎。目前,XD系列鉆機已在我局乃至全國得到較好的推廣應用,并出口到澳大利亞、哈薩克斯坦、津巴布韋、蒙古等多個國家,已生產銷售 80余臺。

圖 1 XD-5型全液壓動力頭式巖心鉆機

1.2.6 科學鉆探項目的實施已進入關鍵階段

由山東黃金集團有限公司組織立項和實施的4000 m深部鉆探與科研項目已于 2010年 11月 9日開鉆 (圖 2),鉆探施工全部由山東省地礦局第三地質礦產勘查院承擔。該項目包括 1個 4000 m和 2個 3000 m的鉆孔,開創國內固體礦產勘查深部鉆探的先河,具有劃時代意義,因此也存在著前所未有的技術難度和嚴峻的考驗,對我局乃至我國巖心鉆探設備、機具以及深部鉆探技術、工藝等都是一次極大的挑戰。

與中國地質科學院、中國地質大學等科研院所聯合實施的科學鉆探項目——西藏羅布莎和甘肅金川科學鉆探項目均在鉆探深度盲區進行,沒有先例可循,困難很大。西藏羅布莎科學鉆探先導孔在4500 m高海拔地區施工 (圖3),不僅存在高原缺氧等惡劣環境條件,而且地質條件十分復雜,存在多層長孔段破碎,漏失嚴重,鉆進過程中坍塌、掉快、漏失難以避免。經過大家的共同努力,已成功完成了 1號孔的施工,目前已開始 2號孔的施工。

圖 2 4000 m深部鉆探開鉆

圖 3 西藏羅布莎科學鉆探

1.3 技術管理和成果管理

1.3.1 成立局鉆探工程技術研究中心

為進一步加強探礦工程技術研究和推廣應用,推進技術進步,有效解決深部找礦鉆探技術難題,成立了局鉆探工程技術研究中心,被評為 2010年度全國探礦工程十大新聞。該中心的成立,體現了局黨委對鉆探工作的重視和支持,必將對山東省地礦局鉆探技術的發展起到有力的推動作用,同時也將為山東乃至全國深部找礦提供重要的鉆探技術支撐。

1.3.2 制定并實施了《關于加強探礦工程管理工作的暫行規定》

2009年,根據探礦工程管理面臨的新形勢、新任務,為進一步加強探礦工程管理和技術創新,制定了《關于加強探礦工程管理工作的暫行規定》,對加強和促進探礦工程技術管理、規范經營、健全機構、培養技術隊伍、推進技術進步發揮了重要作用。

1.3.3 編制了 3項局級探礦工程技術規程、標準

1.3.3.1 研究編制了《全液壓動力頭式巖心鉆機金剛石鉆探工藝技術規程》

隨著全液壓動力頭鉆機的研制、引進和推廣應用,國內應用該類鉆機進行巖心鉆探缺乏“規范”指導,為此,2006年局組織有關技術人員及時編制了《全液壓動力頭式巖心鉆機金剛石鉆探工藝技術規程》(DK/T 001-2006),以指導該類鉆機的鉆探施工。該項目獲局科技進步一等獎。

1.3.3.2 編制了局《鉆探施工安全標準》,并升級為山東省地方標準

為進一步加強和規范鉆探施工安全生產管理,不斷提升安全生產管理水平,促進安全生產管理上一個新臺階,局組織鉆探、安全技術管理人員,于2008年編制了局《鉆探施工安全標準》(DK/T 002-2008)。推行 3年的實踐證明,全局鉆探施工的安全設施、工作環境得到了很大改善,提升了安全管理水平,杜絕了重大安全事故,實現了安全文明生產。在此基礎上編制的山東省地方標準《地質鉆探安全標準》已獲省技術質量監督局批準,并于 2011年 3月 1日正式頒布實施。

1.3.3.3 研究編制了局《地熱鉆探工程技術規程》

山東省是地熱資源較豐富的省份,開發利用這一潔凈、環保型綠色能源具有迫切而巨大的社會需求。為充分發揮鉆探工程這一開發利用地熱能的惟一手段的作用,快速、經濟地進行地熱鉆探工程施工,局組織有關單位技術人員,在對地熱鉆探工程技術進行廣泛、深入調研的基礎上,吸收國內同行的先進技術和經驗,于 2009年編制了局《地熱鉆探工程技術規程》(DK/T 003-2009)。經過 2年的實施證明,對地熱鉆探工程施工起到了很好的指導和規范作用,有效地促進了地熱鉆探生產和技術的發展,新增產值近億元。其中,山東省魯北地質工程勘察院2010年完成地熱深井 22眼,最深達到 3628 m,單機年完成進尺 12111143 m。該規程獲局科技進步一等獎。目前,該規程已被省質量技術監督局列為2011年山東省地方標準制定項目。

2 “十二五”展望

“十二五”是我局深入實施資源山東建設的關鍵時期,探礦工程承載著重要的歷史使命,同時面臨著巨大的發展空間,要緊緊抓住這一良好發展機遇,強化經營生產管理,加大科技創新力度,加強人才隊伍建設,提升探礦工程在地質勘查和大地質工程施工中的服務水平和保障能力,使全局探礦工程總體保持國內先進水平。

2.1 繼續加大新技術研發和推廣應用力度

2.1.1 大力推廣應用液動錘繩索取心和受控定向鉆探技術

采取一定鼓勵政策,在全局范圍內推廣應用液動錘繩索取心和受控定向鉆探技術,使實用先進技術真正轉化為生產力,進一步提高鉆探效率和質量,提升解決復雜技術難題的能力。

2.1.2 進一步加強深孔鉆探防斜、糾斜技術研究和應用

強造斜地層深孔鉆探,發生鉆孔彎曲是一個非常普遍而又難以解決的問題,嚴重影響鉆探生產的正常進行。在已開展研究的基礎上,加強組合防斜技術的應用研究,同時重點加強螺桿鉆受控定向鉆探技術糾斜的研究和應用,力爭從根本上解決這一深孔鉆探關鍵技術難題。

2.1.3 重點搞好萊州中國巖金勘查第一深鉆、西藏羅布莎等科學鉆探項目

被稱為“中國巖金勘查第一深鉆”的 4000 m鉆探項目,國內沒有先例,在世界上也不多見;西藏羅布莎和甘肅金川科學鉆探項目均在鉆探深度盲區進行。這些項目都具有開創性意義,因此也存在著前所未有的技術難度和嚴峻的考驗,必須高度重視,精心組織,科學施工,同時加強先進技術研究,如深孔巖心鉆探鉆進參數隨鉆檢測與采集系統的試驗研究等,及時發現、解決存在的問題和技術難題,確保深部鉆探工作的勝利完成,推進我局乃至我國深部鉆探技術的發展。

2.1.4 抓好先進設備的研發和推廣應用

重點加強 2000 m全液壓動力頭水井鉆機的研發,為深水井、地熱井施工提供先進設備。搞好阿特拉斯 CS3001、CS4002大型進口設備的引進和推廣應用,加強培訓,嚴格操作,科學使用,使其發揮應有的作用,進一步提升山東地礦形象和市場競爭力。

2.1.5 推進其它先進鉆探技術的試驗研究和應用

結合生產實際,開展潛孔錘反循環鉆進、泡沫鉆進等先進技術試驗研究,增強特殊施工條件下的施工能力,提高生產效率和經濟效益。

2.2 強化技術管理和生產經營管理

2.2.1 繼續深入貫徹執行局《關于加強探礦工程管理工作的暫行規定》

建立健全探礦工程管理機制,推行典型礦區或項目探礦工程技術設計和技術報告制,完善技術資料和檔案管理,力爭提交 3～5份典型礦區探礦工程技術報告,使探礦工程技術管理上一個新臺階。

2.2.2 搞好山東省地方標準《地熱鉆探工程技術規程》的編制工作

山東省技術質量監督局已下達任務書,擬將局《地熱鉆探工程技術規程》升級為省級標準,必須組織有關技術力量,進一步加強研究,按照山東省地方標準制定的有關規定和要求,認真修改、完善,確保提交出高質量的成果。

2.2.3 繼續開展文明機臺、文明工地建設和創生產紀錄活動

多年的實踐證明,開展文明機臺、文明工地建設和創生產紀錄活動,是加強基層建設,促進生產和技術發展的有效形式,對調動一線職工的積極性、激發他們的工作熱情、提高項目管理水平、提升單位形象都具有很好的作用。因此,要繼續扎實、有效地開展該項活動,促進項目管理上一個新水平。

2.2.4 加強探礦工程人才隊伍建設

利用好我局引進專業人才的有利政策,不僅要引進大學畢業生,還要引進技校畢業生,全面加強技術、技能人才隊伍建設。新招畢業生一律首先到一線鍛煉。大膽使用年輕技術、技能人員,通過壓擔子、搭平臺,使其盡快鍛煉成才,徹底改變探礦工程人才青黃不接的局面,逐步打造一流的探礦工程技術人才隊伍。

3 結語

回顧“十一五”,成績斐然,碩果累累,凝聚著全局鉆探人的心血和汗水,體現了他們不畏艱難、勇于創新、奮勇爭先的豪邁情懷。展望“十二五”,信心倍增,相信在全局上下的共同努力和社會各界的大力支持下,一定能實現新的突破,創造新的輝煌,為國家提高能源資源保障能力做出新的貢獻!

[1] 劉廣志.超深孔鉆探概況.探礦工程[J],1979,(3):11-13,10.

[2] 張永勤.高效鉆探技術是加速“危機礦山接替資源勘探規劃”實施的最有效手段[J].探礦工程 (巖土鉆掘工程),2006,33(1):6-8.

[3] 孫丙倫,孫友宏,徐良.金礦復雜地層金剛石取心鉆頭選型試驗研究[J].探礦工程 (巖土鉆掘工程),2008,35(8):70-72.

[4] 孫丙倫.山東省地礦局深部找礦鉆探技術綜合研究與應用取得顯著成果[J].探礦工程 (巖土鉆掘工程),2011,38(1):58.

[5] 江天壽,周鐵芳,劉勵慎,等.受控定向鉆探技術 [M].北京:地質出版社,1994.

[6] 劉廣志.用受控定向鉆探勘探深部礦產資源[J].地質與勘探,1999,35(1):51-56.

Achievements Becom ing the History and Splendid Future Be ing Expected

SUN B ing-lun,ZHANG M in,ZHAO Hui(Shandong ProvincialBureau of Geology&Mineral Resources,Jinan Shandong 250013,China)

A comprehensive review ismade on the development situation in exploration engineering of Shandong Provincial Bureau of Geology&Mineral Resources,including technology research and application,technology management and a-chievementsmanagement during the Eleventh Five2year Plan period.The working ideas during the Twelfth Five2year Plan period were prospected in the R&Dand extension of the new technologies aswell as strengthening internalmanagement.

exploration engineering;the Eleventh Five2year Plan;review;the Twelfth Five-year Plan;prospect;Shan-dong Province

P634

A

1672-7428(2011)06-0001-05

2011-03-17

孫丙倫(1965-),男(漢族),山東昌邑人,山東省地質礦產勘查開發局地質工程設計與施工處副處長、山東省深基礎工程協會副秘書長、研究員,探礦工程專業,博士,從事探礦工程 (巖土鉆掘工程)生產和技術管理工作,山東省濟南市歷山路 74號,sunbl127@126.com。