物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查工程中的應(yīng)用研究

齊冀

（潞安李村礦，山西 長治 046605）

探礦工程是指與環(huán)境地質(zhì)資源勘探或地下探井有關(guān)的地質(zhì)勘測工作的綜合，具體包括地質(zhì)鉆探和地質(zhì)勘探兩個方面。此外所有與地質(zhì)勘探工作有關(guān)的其他工程例如地質(zhì)交通運(yùn)輸、地質(zhì)資源配給、相關(guān)設(shè)備動力配給等也屬于地質(zhì)探礦工程范圍。我國的探礦工程發(fā)展起步較晚，現(xiàn)階段依舊處在發(fā)展初期，所以相關(guān)部門一直不斷加大力度，研究相關(guān)設(shè)備和技術(shù)理念。因為探礦工作對于我國地質(zhì)資源勘查具有重要指導(dǎo)作用，再加上探礦工作涉及到的工作環(huán)境和工作區(qū)域較為復(fù)雜，涉及到的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較廣，能夠延伸到我國各個領(lǐng)域，所以國家對探礦工程發(fā)展一直較為重視。因為地質(zhì)環(huán)境和大型器械使用的影響，探礦工程存在一定風(fēng)險性，所以對相關(guān)從業(yè)人員地質(zhì)工程理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)要求較高。而且隨著我國地質(zhì)資源勘查工作的不斷提升，探礦工作的作用也越來越明顯，當(dāng)前我國地質(zhì)資源勘查工作發(fā)展的重要任務(wù)就是不斷加深大型探礦工作的研究力度。

圖1 地質(zhì)勘查工作結(jié)構(gòu)圖

1 地質(zhì)勘查工作結(jié)構(gòu)分析

地質(zhì)勘查工作不單指礦產(chǎn)資源查找與勘測而是一項具有復(fù)雜工作結(jié)構(gòu)的綜合性工作，其工作內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1

1.1 深層地質(zhì)找礦

現(xiàn)階段我國地質(zhì)資源勘查工作主要勘測區(qū)停留在地下300米到500米范圍內(nèi)，所以很多礦產(chǎn)資源不能被有效勘測或開發(fā)利用。根據(jù)資料研究統(tǒng)計，現(xiàn)階段我國礦產(chǎn)資源開開發(fā)速度遠(yuǎn)低于礦產(chǎn)資源消耗速度，所以整體礦產(chǎn)資源存儲量隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷興起和發(fā)展已經(jīng)在逐漸變少。一方面國家礦產(chǎn)資源儲量的不斷減少，另一方面是國家地質(zhì)資源的不能得到有效利用。所以為了解決這一現(xiàn)有的內(nèi)在矛盾，深部找礦工作成為地質(zhì)資源勘查工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。隨著我國礦產(chǎn)資源問題越來越突出，對更深地層的探測越來越重要，所以必須加強(qiáng)地層500米以下礦產(chǎn)資源探測的研究力度，提高深部找礦效率。

1.2 地球科學(xué)探測

地質(zhì)資源勘查需要地球信息的支持，所以對于地球科學(xué)信息的獲取也是地質(zhì)資源勘查工作的核心之一。對地球信息的獲取可以直接通過對地球陸地信息進(jìn)行相關(guān)探測。一般需要配備專業(yè)的地球陸地探測設(shè)備和探測技術(shù)，從而對地球各層巖圈進(jìn)行直觀檢測和信息獲取。此外，通過地球科學(xué)探測，相關(guān)地質(zhì)部門可以掌握地球地殼的物理組成以及相關(guān)地質(zhì)構(gòu)造信息，并對其進(jìn)行整體分類總結(jié)，了解地球地?zé)針?gòu)造，分析地球地下水資源狀況，獲取相關(guān)信息。

1.3 新能源的開發(fā)

隨著已知能源量的不斷縮減，現(xiàn)階段各地質(zhì)資源研究機(jī)構(gòu)開始著力研究新能源的開發(fā)與應(yīng)用。如今成功開采的新能源主要包括天然氣、地下煤層氣、地質(zhì)熱能、干熱巖等。天然氣主要存儲在地下水氣化合物中，開采環(huán)境以海洋或陸地的地下冰層，也是我國現(xiàn)在地質(zhì)資源勘查工作著重研究的工作區(qū)域。煤層氣是未來主要的新型資源，但是對于煤層氣的開采我國尚處于初級階段，許多復(fù)雜的技術(shù)難關(guān)還未被完全克服，因此對其未來的開采發(fā)展依舊需要進(jìn)行大量的實踐研究。此外，熱能也是現(xiàn)階段我國著重研究和開發(fā)的新型能源之一。熱能具有數(shù)量大、分布范圍廣、數(shù)量多、開采時間短、整體開采投資成本較低等優(yōu)勢。最重要的是，熱能屬于可回收和循環(huán)利用的綠色能源，具備其他能源所不能比擬的開采優(yōu)勢。對于我國目前的地質(zhì)資源勘查工作來說，對于新能源的開發(fā)和勘探關(guān)乎到我國資源整體開采水平，也是現(xiàn)代地質(zhì)勘探所需要深入研究的核心課題。

2 大型探礦工程在地質(zhì)資源勘查中的作用

大型探礦工程涉及到哪些新技術(shù)宜先介紹，以區(qū)別以前探礦工程。老實說：我國的鉆探技術(shù)在國際上不差，我在90年代讀書時，歐美探礦會議都邀請我校教授參加，那時我國最深孔8000米，蘇聯(lián)12000米，可以極大提升應(yīng)用企業(yè)或部門地質(zhì)勘查效率。通過探礦工程技術(shù)，可以實現(xiàn)對地質(zhì)巖層中的各類礦石進(jìn)行精確探測。在現(xiàn)代地質(zhì)遙感裝置以及紅外線探測器的支持下，不斷提高地質(zhì)礦源的探測精度。在地質(zhì)勘查過程中，為了能最大限度提高地質(zhì)勘測范圍，提高勘查準(zhǔn)確定，必須建立高精度的真實地層巖體結(jié)構(gòu)樣本。而地質(zhì)探礦工作時獲取地質(zhì)資源勘查所需樣本的最佳途徑之一，通過大型探礦工程的鉆井勘探，可以實時獲取最新樣本，為后續(xù)地質(zhì)勘查提供樣品研究借鑒。所以從各方面來看，大型探礦工程對于地質(zhì)資源勘查工作具有突出作用，具體有以下幾個方面：

2.1 促進(jìn)地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展

現(xiàn)階段我國全國范圍內(nèi)依舊分布著大量尚未發(fā)現(xiàn)和開采的礦產(chǎn)資源。資料研究顯示，在現(xiàn)代勘查技術(shù)和勘查工作的共同作用下，我國已經(jīng)開采的礦產(chǎn)資源總量僅為全部礦產(chǎn)資源的三分之一，所以找礦探礦工作依舊需要繼續(xù)進(jìn)行并不斷深化。但是因為我國礦產(chǎn)查詢定位技術(shù)依舊處于初級探索階段，整體綜合理論水平和實際操作水平均低于國際平均水平。找礦深度較淺，所以必須加大對地質(zhì)鉆探技術(shù)的開發(fā)和研究，特別是巖層鉆探技術(shù)的研究工作。但是以目前的實際情況來看，如果不能進(jìn)行妥善解決鉆探技術(shù)，很有可能會對后續(xù)的地質(zhì)找礦工作相關(guān)戰(zhàn)略的實施和綜合理論研究，產(chǎn)生不利因素。其中主要包括以下兩種：第一是與傳統(tǒng)工程技術(shù)領(lǐng)域相比，鉆探作業(yè)工程的開展大多數(shù)是在礦山野外的環(huán)境進(jìn)行的，整體開展難度和作業(yè)難度較大，容易出現(xiàn)意外情況，風(fēng)險系數(shù)較高。由于國內(nèi)新生代技術(shù)熟練的鉆探技術(shù)人員比較匱乏，所以在整體鉆探技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新方面難度較大。第二是部分地質(zhì)勘查和鉆探區(qū)的地層結(jié)構(gòu)野外環(huán)境結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在整體作業(yè)過程中容易出現(xiàn)坍塌、掉塊等意外事故，更加大了地質(zhì)鉆探的難度。礦產(chǎn)分布區(qū)多為構(gòu)造區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，大型探礦工程有哪些好的內(nèi)在應(yīng)用技術(shù)，可以將鉆探難度降到最低，其相關(guān)環(huán)境整合和意外防治等措施可以減小意外損失，促進(jìn)地質(zhì)找礦進(jìn)度和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

2.2 提高地質(zhì)取樣精度

地質(zhì)資源勘查的主流發(fā)展方向依舊以陸地為主，漸向海洋及深海發(fā)展，大型鉆探技術(shù)在深海方向有何發(fā)展、優(yōu)勢，在相關(guān)探測工作的實施和理論發(fā)展過程中，所有的鉆探、地形研究、地層研究、資源屬性等綜合性問題和技術(shù)難點(diǎn)均需要探礦工程的綜合性應(yīng)用予以解決。特別是現(xiàn)階段的研究工作對地質(zhì)環(huán)境探測精度要求越來越高，資源勘查地質(zhì)學(xué)家對相關(guān)領(lǐng)域主要的研究發(fā)展方向，要求其必須通過鉆探取樣等各類相關(guān)鉆探技術(shù)和樣本技術(shù)獲取目標(biāo)陸地質(zhì)地情況、資源蘊(yùn)藏量、陸地深部情況等更關(guān)鍵信息，并研究相關(guān)開采的可能性和開采措施。以上一切的資源研究工作均需要建立在精確樣本獲取的期初上。但是在實際工作中，我國相關(guān)部門地質(zhì)取樣技術(shù)和取樣設(shè)備設(shè)施比較落后，所以目前我國地質(zhì)資源勘查工程人員在地質(zhì)取樣中深度和精確度方面還存在一定問題。因此在地質(zhì)資源勘查工作不斷深化的大背景下，利用大型探礦工程的綜合技術(shù)研究，帶動我國地質(zhì)取樣技術(shù)的發(fā)展，不斷提高樣品獲取精度，是當(dāng)前地質(zhì)資源勘查工作所需考慮的重要問題。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害的防治

除了對地下資源的勘測外，大型探礦工程還可以作用于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和治理工作中。當(dāng)前我國一些大型探礦工程已經(jīng)開始應(yīng)用于西北干旱地區(qū)地下水井鉆探工作中，通過對地下歲資源的精確探測和定位，可以高效率查找地下水資源，進(jìn)大口徑深井鉆探。干旱是天然災(zāi)害，個人以為不可劃歸地質(zhì)災(zāi)害。其實石油鉆就是深孔較大口徑。此外，大型探礦工程還可以對地裂紋、水土流失等多種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合預(yù)防。這一切的應(yīng)用基礎(chǔ)在于探礦工程的不斷完善和發(fā)展。只有通過探礦工程對探測區(qū)域整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)和各類地質(zhì)條件信息進(jìn)行整體了解后，才能對區(qū)域災(zāi)害進(jìn)行高效綜合性分析，從而進(jìn)行災(zāi)害的預(yù)防和治理工作。

2.4 促進(jìn)探礦檢測數(shù)據(jù)化進(jìn)程

在現(xiàn)代地質(zhì)資源勘查中，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)對地下巖石復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)字化分析可以極大提高地質(zhì)資源勘查效率。之前的地質(zhì)勘測技術(shù)研究中，并未做到真正利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)化監(jiān)控系統(tǒng)改變地質(zhì)勘測形式。大型探礦工程的工程設(shè)備引進(jìn)，可以帶動地質(zhì)資源勘測的數(shù)字化發(fā)展。相關(guān)工作人員可以通過現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)機(jī)械設(shè)備，通過地質(zhì)圖像直接觀測需要勘查的礦山區(qū)域，提高整體工作效率。

3 結(jié)束語

綜合來看，大型探礦工程在地質(zhì)資源勘查研究中主要具有以下作用：一是有利于現(xiàn)階段我國未知礦產(chǎn)區(qū)域的礦產(chǎn)資源勘測和開發(fā)；二是有效改進(jìn)設(shè)備取樣技術(shù)，提高樣品獲取精度；第三是可以有效預(yù)防環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害，并可以通過探礦工程查詢地下水資源，緩解區(qū)域干旱情況；第四是極大促進(jìn)了我國地質(zhì)資源勘查的數(shù)據(jù)化進(jìn)程，提高了礦產(chǎn)資源勘查效率。