探礦工程中綠色勘查技術應用

吳 明，廖仕星

（湖北省地質局第一地質大隊，湖北 黃石 435000）

在人類生活與發展進程中，各類自然資源的作用不容忽視，尤其是金屬礦物質對工業發展具有重要影響。在工業快速發展之下，探礦工程數量不斷增加，資源過度開發導致礦床數量減少，造成資源浪費同時危及著子孫后代發展。對此，國家頒布執行綠色發展策略，通過利用綠色勘查技術減少對生態環境的破壞，使礦物資源得到科學合理的開采，盡量減少對地表和地層的不良影響，實現經濟與生態共贏。

1 工程概況

本文以湖北來鳳金橋礦區為例，該礦區位于湖北省來鳳縣西北方位330°方，與市區相距13km，行政區隸屬來鳳縣三胡鄉。當地為溫帶大陸氣候，氣溫較高，降雨量大，礦區內植被以楠屬植物群落為主。該礦區面積0.0844 平方公里，開采深度為735m～790m 之間，ZK703 孔的深度為7400m，方位角為15°，設計傾角為80°。在ZK703 孔井身結構中，主要參數為：一開采用φ122mm 鉆頭開孔，鉆井深度為50m，下入114mm 的套管，下深為50m；二開利用的是φ96mm 鉆頭，鉆井深度為450m；三開利用φ76mm 鉆頭，鉆井深度為500m。

2 綠色勘查技術的應用方法

（1）鉆機選擇。在探礦過程中，使用的設備數量較多，類型多樣。為了后期運輸便利，應盡量選擇小而輕便的鉆探設備，如背包便攜式、多功能式等等，從而減輕設備重量；還可采用一些材質較輕的鉆具，如以鋁合金為主材料的設備，輕盈的質地便于運輸，減輕搬運負擔，緩解探礦隊伍壓力。根據該礦區的主要特征，利用F600 型號的巖心鉆機，與綠色勘查技術標準相符合。在技術參數方面，F600 的鉆頭規格為BQ，鉆深能力為600m，主要由鉆機底座、控制面板、泥漿攪拌器、泥漿泵、發動機等部分構成。

（2）鉆機搬遷。在探礦工作中，因該礦的地理位置較為偏僻，地勢起伏大，運輸難度大。在分支鉆孔、定向鉆進時，要求工作者加強對當地生態環境的保護，促進探礦生態效益提升。在設備移動時，應減少修建的道路與機場數量，根據實際情況選擇與條件相適應的定向鉆孔技術。在探礦過程中，還應保證鉆孔工藝，使鉆孔的直徑縮小、精度增加。同時，鉆孔時應采取高經濟性、高效率的鉆孔方式。為了減少設備的搬遷，還可采用“一孔多支”技術，定向鉆孔形式多樣，主要可采取以下的鉆進方式，如螺桿馬達技術，分為有纜與無纜兩種。因該礦區的地層復雜，技術難度較高，加上坡度在80°～90°之間，且導致軟硬不夠均勻，換層頻繁，應采用小型定向鉆孔，采取大彎度螺桿鉆孔，彎度超過1.25°，鉆頭采用直角凹面，利用對稱工具進行控制，確保高標準的完成既定目標[1]。

在具備簡易道路的狀態下，可采用低速卷揚機進行設備搬遷，在實際搬遷中，首先，由工人將低速卷揚機運送到鋼絲繩長度范圍內；將卷揚機與底座固定起來，再利用4 根1.5m 的錨桿將底座與地面綁定；然后，將發電機與卷揚機相連，將鉆機組件裝配到板車上；最后，開啟發電機，利用鋼絲繩將板車運送到卷揚機附近，反復上述流程，知識鉆機中的所有組件均運送到目的地。在不具備簡易道路的狀態下，因模塊質量最大值為170kg，可利用人力進行運輸。

（3）機場修建。在探礦工程中，需要多名員工參與其中，并利用多項設備來完成。為了更好的運輸機器設備，便要修橋鋪路。為了滿足員工的基本生活需求，應修建臨時住所與倉庫等，使工程施工能夠順利開展。但是，臨時設施的建設很容易對周圍環境與設備造成破壞，應堅持可持續發展原則，通過拖拉機雪橇、直升機等方式運輸物資，從而降低修橋鋪路對當地環境造成的破壞。此外，還可為員工搭建臨時帳篷，減少臨時住所的建設，從而最大限度的保障礦區生態環境。在該項工程中，采用的F600 鉆機可在4m×4m 的范圍內作業，簡單使用，對地表的破壞力度較小，有利于工作流程優化，提供整潔的施工環境，與綠色環保要求相符合，設備工作臺布設如下圖1 所示。

圖1 F600 鉆機工作臺布設圖

（4）泥漿處理。在鉆探工程中需要大批量泥漿，但在每日鉆探工程完畢后，應及時對本次探礦中采用的機械設備、工具等進行沖洗，在此過程中將產生大量廢水。此外，水泥打磨時用到的廢水，同樣具有廣闊的覆蓋面積，涉及單位面積較多。在廢水中含有大量污染物，如若廢水被隨意排放，則難以對內部有害物質有效控制。泥漿所含成分復雜，許多都會對環境造成嚴重污染，此類物質不具備二次利用價值。但對于可回收的物質，可及時回收利用，通過泥漿管或管溝等相互連接，避免此類泥漿滲流到外部出現交叉感染。對于生產出的無效泥漿，應對其進行三級凈化處理；對于帶有污染性的物質，應及時降解。在凈化階段，應利用凝聚凈化劑、破膠沉淀劑等對泥漿實施三級凈化處理。在環保型泥漿使用中，應采用自然環境下可自然分解的處理劑，使土壤始終保持酸堿平衡，避免對周圍環境造成破壞[2]。

（5）垃圾處理。探礦工程中的垃圾主要源于施工與生活，分別類別的不同可分為液體、固體與氣體三種，在綠色勘查中應采取針對性措施處理。對于固體垃圾，如廢棄衣物、果皮、紙屑等等，應定期將其送往礦區外部進行降解。對于施工產生的廢棄鉆頭、鉆桿與相關零部件等，應集中運送到處理廠回收利用；對于氣體垃圾，礦區內部鉆機使用的柴油機組與發電機組產生的廢氣，應對內部成分深入研究，禁止在現場直接焚燒；對于液體垃圾處理，如洗漱水、洗衣水等不含有化學品的液體，可直接就近排放；對含有化學物的廢水應與施工廢液一同集中處理，如施工所用的廢棄機油等，支持二次利用，作為潤滑油應用到鉆機鉆桿中，剩余可采用專門裝置回收后運輸到礦區之外進行處理。

3 綠色勘查中的環境保護措施

在地質勘探過程中，有時需要對地表土壤進行開挖，可能會導致地表植被受到破壞，尤其是在特殊環境下，當地的生態環境本就脆弱，重工業的大機器開采無疑是滅頂之災，挖掘痕跡很多年都無法消除。對此，應將綠色勘查技術引入其中，使當地生態環境得到有效保護。

（1）環保沖洗液選用。在本次工程中，ZK703孔存在破碎和漏失現象，使取心難度增加。要求采用具有防塌、堵漏性質的沖洗液。在選用時應遵循以下原則，一是能夠有效處理生產問題；二是不含有化學毒性，容易降解，支持現場配制，添加劑用量較少；三是與地下水無化學反應，不會對地層造成損害，液體體系穩定，存儲、運輸與維護難度較小。根據地層實際情況，沖洗液的主要成分為水玻璃、植物膠、堵漏劑等。

（2）重視地表保護。在探礦施工中，占用與開挖主要包括材料場地、倉庫、機場等地，應加強地表保護力度，在礦區范圍內盡量不開挖道路，在不得不開路的情況下，也要盡量繞行草地與其他植被，道路寬度滿足安全使用條件即可，禁止隨意加寬；營區與機場布設應緊湊合理；機場修建開挖在4m×4m 的范圍內開展，禁止隨意擴大，泥漿循環系統應利用相配套的環保型泥漿池，禁止在地表上開挖泥漿坑。針對已經被破壞的生態環境，特別因探礦造成的破壞，只有通過開源節流的方式，才可使生態植被系統得以改善和恢復。在探礦過程中，應提前做好環境保護的準備工作，將即將受到破壞的植被轉移到安全區域，在探測完畢后，再將植被遷移回來。針對特殊區域應采取特殊的植被保護方法，增加植被的種植面積，如草皮預留、人工種植等方式，做好草皮的搬遷處理，還可通過“擋墻＋人工植草”、用薄膜覆蓋生存困難的植被等方式，盡可能的使生態環境不受破壞。

（3）采用新型鉆孔技術。在以往的開采過程中，主要實施大面積開采方式，對自然環境造成沉重打擊。現階段，應積極引入新型鉆孔技術，通過以孔代槽的方式，實現優質處理。在探測地表程度與地層結構時，采用淺鉆技術試探巖心，減少深層開挖與破壞。但是，在實際應用中仍存在取心鉆孔問題，對此可采用新型方式——潛孔錘。對此，可采用潛孔錘與現有技術相結合，實現二者的優勢互補。通過挖掘開采技術，技術人員在改進以往設備的同時，還要注重新型鉆機的研究，對工程搬運方式進行改良。在勘探物資運輸中，應重視自然薄弱區的植被保護，采取科學可行的運輸方式減少對其的破壞。

（4）加強探測者思想與技能培訓。當前，環境問題受到各界的高度重視，以往因環保意識不強烈，導致經濟利益追求忽視環境保護，導致環境破壞對人類生活造成極大不良影響。探測人員作為探礦工程的核心力量，只有強化主力軍的思想意識與技能，才可在實際工作中使生態保護政策落地生根，最大限度的減少對生態環境的侵害，在大家共同努力下使脆弱的生態環境得到切實保護。此外，還應重視探測中的垃圾分類問題，這就要求對探測者開展技能培訓和教育工作，使其能夠掌握更多廢棄物處理的方法，在探礦完畢后做好后續處理工作，科學準確的垃圾分類，從而更好的實現綠色發展。

4 結論

綜上所述，在當前的探礦工程中，綠色勘查技術處于初級階段，能夠解決的問題較為有限，需要后續加強對新技術、新工藝的研究，促進綠色技術的深入發展和應用。在實際工作中，要求探礦人員結合當地實際情況下，與相關學科相關聯，從可行性研究、礦井設計、方案開發等方面著手設計，最大限度減少礦區開發對環境帶來的損害。