淺議深部地質鉆探找礦技術

劉明瓚

重慶市地質礦產勘查開發局川東南地質大隊，重慶 400000

在我國社會經濟發展過程中，工業化程度不斷加劇，能源消耗問題十分嚴峻，已經成為制約經濟持續發展的一項主要因素。當前很多露天和地表礦產資源已經開采殆盡，為了更好地滿足當前社會在能源方面的需要，人們越來越重視深部地質鉆探找礦。深部地質鉆探找礦不僅包含現有礦山的外圍和深部，同時還包含一些成礦區帶已發現礦床的深層次勘察。深部礦床地質結構存在多樣性和復雜性特點，很大程度上增大了勘探工作難度，同時在鉆探技術方面要求越來越嚴格，深部地質鉆探找礦技術已經成為限制深部找礦的一項主要瓶頸，本文就此展開了研究分析。

1 深部地質鉆探現狀

我國幅員遼闊，國土面積大，不同區域地形地貌存在明顯區別，在地質構造方面也有非常大的差異性。就當前已發現的礦產資源而言，在我國各個地區分布非常廣泛。我國目前已經探明的礦產資源儲量占全部資源總量的1/3，有非常大的后備開采潛力。但是因為很多礦產資源深埋在地下，受到找礦技術和開采技術等因素限制，當前所開采的礦產資源多為露天礦產和地表礦產，地質勘察過程中，勘察的深度多在地表500m以上。很多西方發達國家的勘探找礦技術深度已經可深入地表1000m，我國深部鉆探找礦技術尚處于初期發展階段，隨著礦產資源埋深的增大，所面臨的問題也將更為突出和嚴峻。

當前深部地質鉆探工作的開展存在有以下幾個方面問題：第一，現有的鉆探設備多為淺部鉆探設備，未能及時更換，無法滿足深部地質鉆探工作實際需要；第二，現有的鉆探隊伍缺乏專業人才支撐，尤其是鉆探隊伍的中級技術人員，缺失現象十分嚴重，很多一線鉆探人員的素質水平有待提高，很難實現對新技術和設備的有效應用，鉆探施工現場技術人員的短缺是影響當前鉆探技術水平的一項主要因素，鉆探人員存在嚴重的缺失問題，鉆探專業需要在堅苦條件下進行，地礦部門員工待遇低，晉升難度大，很多地質人員未給予鉆探技術人員足夠理解。現有的鉆探技師隨著年齡的增長逐漸老齡化，因為地質找礦工作在鉆探技術施工方面缺乏足夠重視，鉆探技師晉升和評報等工作開展相對較少，經驗豐富的鉆探技師數量越來越少，因為鉆探技師晉升工作的停止，很多鉆探人員在工作中缺乏積極主動性，不愿主動學習和提高自身專業素養。熟練技術工人同樣存在有嚴重短缺，很多鉆探技校不再招生，原有的合同工人年齡多集中在45～50歲，很多新的鉆探工人為臨時工，流動性非常大，管理難度大；第三，缺乏技術創新機制，在復雜底層鉆探方面，很難取得技術方面的創新和突破，僅通過引進國外先進技術方式，不利于深部鉆探找礦技術的推廣；第四，鉆塔隊伍管理過于粗放，生產層與管理層未能有效結合，很難使整體找礦效率得到提高；第五，行業技術創新人才相對較少，無法發揮人才優勢促進整個產業的發展進步；第六，當前在現場設備和管理方面體系化和規范化不健全，對成本控制和計劃的開展有嚴重影響。

2 現有的鉆探技術

2.1 反循環連續取樣鉆探技術

反循環連續取樣鉆探技術在實際應用中以壓縮空氣為介質，利用雙臂鉆桿對巖石沖擊，將其粉碎后取樣。鉆探過程中，石屑在高速氣流帶動下通過鉆桿達到地面，可以按照順序展開地質化驗。反循環連續取樣鉆探技術取出的樣品雖然不是傳統意義的柱狀巖芯，但是大量實驗表明，所取出的樣品在深度、厚度以及品味等方面參數能夠滿足實際需要。另外，反循環連續取樣鉆探技術在鉆探速度方面超過柱狀巖石鉆取速度的5～10倍，鉆探效率非常高。但是因為該技術對鉆桿有特殊要求，導致其實際應用受到限制。

2.2 金剛石繩索取芯技術

該技術在我國深部地質找礦中有著非常廣泛應用，屬于綜合效果最好的鉆探技術，但是隨著當前鉆探深度的增加，已經逐漸無法滿足鉆探工作實際需要。另外，國產的繩索取芯鉆具在加工工藝和材料方面存在一定的問題，導致金剛石繩索取芯技術在實際應用中容易出現脫扣和折斷等情況，難以滿足千米級鉆塔工作需要。為了大范圍開展深部找礦，利用金剛石繩索取芯技術，在很大程度上會增加鉆孔工作量。當前我國金剛石鉆頭的制作與世界先進水平相比還存在一定的差距，制造成本大，導致其應用受到限制。

2.3 高精度受控定向鉆探技術及巖芯定向技術

這種鉆探技術能夠將鉆孔軌跡按照制定方向進行，同時還可以在一個主鉆孔內鉆進多個分支鉆孔。當前我國高精度受控定向鉆探技術已經達到世界先進水平，在礦產開采方面應用非常廣泛。這種技術在實際應用中鉆探深度超過一般鉆孔，同時還能夠實現對坑道以及陡斜礦體的勘探，工作量和工作成本明顯減少，但是無法應用在定向造斜段連續取芯中。

2.4 液動沖擊回轉鉆進技術

液動沖擊回轉鉆進技術在我國經過了幾十年的發展和優化，逐漸衍生出不同用途和規格的液動沖擊器。該技術的應用對鉆探條件要求較為嚴格，普通鉆探條件，鉆探過程中泥漿固相含量高，容易導致液動潛孔錘零件卡死，降低設備工作壽命，需要頻繁提鉆。

3 深部地質鉆探找礦技術對策

3.1 在巖芯鉆探設備方面

第一，加大第三代鉆機研制力度，引進石油鉆井行業先進的技術和設計思路，設計出能夠應用在巖芯鉆探的深度鉆機，主動力可選擇液壓驅動；第二，做好坑道鉆探設備和功能的改造，在礦區深度礦產勘探過程中，可以利用現有的地下坑道以及開采區域，不需要重新鉆探，鉆探時間和費用明顯減少。坑道鉆探設備的選擇需要能夠實現機電液一體化應用，同時鉆探深度需要達到千米級別；第三，推廣先進的巖芯鉆探設備，設備的推廣可以為技術的提高打下良好基礎，任何先進的鉆探技術在實際應用中都需要有設備方面支撐，推廣先進設備，批量化生產，才能夠為產業整體提升打下良好基礎。當前我國很多企業在全液壓動力頭式鉆機的研究方面取得了卓越成效，但是就整體情況而言，還需要繼續向著產業化方向發展。

3.2 在巖芯鉆探器具和工藝方法方面

第一，重點關注行業發展，大量學習先進技術經驗。研發思路不要受到學科界限局限，向著多學科交叉融合方向發展，吸收先進材料、設備、電子等方面理論知識，借助計算機輔助系統，展開三維設計和方針，降低研發成本，保證所研發的新技術有足夠的先進性和適用性，減少重復研究和試驗所帶來的財力和物力浪費。

第二，完善新型基礎鉆具研制和新工藝技術。金剛石繩索取芯鉆進技術等技術的發展和應用必須要有高壽耐磨金剛鉆頭、高強度鉆桿等關鍵零部件支撐，優化和完善這些零部件制作技術和工藝。另外，空氣泡沫鉆進技術在實際應用中可以取得非常好的鉆探效果，值得推廣應用。

第三，重視器具一體化和多功能研發。做好鉆探器具和工藝方法的整合，使設備向著一體化和多功能方向發展，更好地滿足實際鉆探工作需要，提高鉆探效率。比如，將螺桿馬達、液動錘與繩索取芯相結合研發的三合一鉆具，具有非常廣闊的應用前景。

第四，建立工藝方法以及鉆探設備推廣機制。當前我國鉆探設備和工藝經過多年發展，已經取得了一定的成效，新工藝和設備的推廣有了技術方面基礎。在工藝設備推廣中，可以充分發揮出這方面優勢，利用交流探討、技術指導等方式，提高新工藝和設備推廣有效性。

第五，做好對鉆探人員的培養。當前深部地質鉆探中，不斷有新的工藝和設備出現，設備的自動化和精密性有了明顯提高，整個鉆探行業正在持續穩定發展，為了更好地滿足鉆探工作需要，必須要有足夠的工藝、技術人員作為支撐，工藝、技術人員的選擇需要滿足鉆探需要。針對現有的員工定期展開專業化培訓，做好其實踐操作能力方面訓練，促進其全面發展和提升。

4 結語

深部地質鉆探找礦技術本質上就是各項鉆探技術和設備的應用，找礦技術的發展需要將新的技術和設備轉化為實際生產力，充分發揮出新技術和設備的價值和作用。隨著當前資源競爭的日益激烈化，人們在深部鉆探找礦技術方面重視度越來越高。深部找礦對鉆探技術而言不僅是一項嚴峻挑戰，同時也是找礦技術的重要發展機遇，我國深部地質鉆探找礦技術的發展必須要加大自主研發力度，同時重視先進技術設備的引進。為了更好地改進技術，還需要有技術方面支撐，通過建立人才培養機制方式做好技術方面創新，提高先進技術應用有效性。