地質礦產施工中勘查與找礦技術的應用

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

在科學技術飛速發展的今天，礦產資源的利用范圍越來越廣泛，人們對礦產資源的開采量也在呈現遞增趨勢，國土礦產資源的儲備量和開采量也成為衡量一個國家綜合國力的一個指標，在這種國際環境和社會需求下礦產資源勘查工程就顯得尤為重要[1]。

但是，礦產資源勘查工程也需要隨同時代的發展進行技術改革，采用新的科學技術和工作方法是礦產資源勘查工程必須要面對的問題。如何對現有的勘查技術進行升級，如何通過科學合理的方式將新科學技術應用到勘查工程中面對和解決的現實問題。

1 地質礦產施工中勘查與找礦技術的概括

1.1 地質礦產施工中勘查與找礦的內容

根據現有技術和發展狀況對礦產資源勘查所采取的方式可以總結為地質勘查方法、工程取樣方法、化學分析方法等多種科學手段和數據分析方式，并將勘查來的結果用于分析開發開采的數量和勘測礦產的分布情況、礦產的質量以礦藏及數量等內容[2]。例如：在甘肅地區的石油勘查工程中，勘查人員首先進行選址，然后再進行實地取樣，取樣就用到礦產資源勘查鉆探技術，對樣品進行提取和分析，樣品進行分析后會得到詳細的數據報告，將不同樣品的數據報告進行整合就能得到地下巖層的詳細勘察報告，這報告中就包含石油礦藏的詳細數據。但是之前的礦產資源勘查工程采用技術有一定的局限性，需要改進和創新才能使地質礦產施工中勘查與找礦技術更好的為人民服務。下圖為甘肅主要工礦業分布示意圖。

圖1 勘查區主要行業占地分布示意圖

1.2 礦產資源勘查的特點

極大多數的礦產資源都分布在地下很深的位置，比如：石油和天然氣等礦產資源都分布在地下兩千米以下的位置。根據這種工作環境和工作要求，這就對礦產資源勘查工程的工作和設備剛度提出很高的要求。比如：進行勘查時的工作環境是非常惡劣的有很多都是在無人區進行，而且礦產資源勘查過程中設備需要穿過很多很厚的巖層，這就需要礦產資源勘查工作者有很強的適應能力和心理承受能力，設備具有很高的剛度，以應對不同的體層要求。綜合以上可以將礦產資源勘查工程的特點總結為：科技含量高技術性強、工作環境多變、設備要求高等。

2 地質礦產施工中勘查與找礦技術中新技術的運用

2.1 勘查與找礦過程中對金剛石繩索取心鉆進技術的應用

在礦產資源勘探工作過程中，鉆探工藝可以說起到舉足輕重的作用。鉆探技術同時也是地質勘探工程中的一種重要取樣技術方式，這種技術因為其自身的工作性能被廣泛應用于勘探各種煤炭礦產、石膏礦產、石油礦產和天然氣、深層地下水、地熱能源，以及為水利工程建設、城市建筑工程和基礎交通設施建設工程等提供開采地和工程施工地的詳細地質資料[3]。在進行鉆探勘查過程中的關鍵設備就是鉆探設備，鉆探設備的性能是否優良關系到整個勘查項目所要消耗時間和勘探質量。目前隨著科技的進步已經研制成功對多種唇面造型不同和技術參數各異并具有工作效率高、使用壽命長的繩索取心金剛石鉆頭，這其中就金剛石的來歷和鑲嵌工藝的不同將這些鉆頭分為：天然金剛石采用表鑲工藝的鉆頭、天然或人造金剛石采用孕鑲工藝的鉆頭、金剛石采用電鍍工藝的鉆頭、人造金剛石采用聚晶工藝的鉆頭和金剛石進行復合成片工藝的鉆頭。如此多種多樣的金剛石鉆頭，總體上已經滿足繩索取心鉆進對不同勘查地層的要求。科學技術的發展總是在向前邁進，繩索取心鉆進的研究也在向前邁進，今后研究的工作重點就是薄壁強度更高的鉆桿、使用壽命更長的金剛石鉆頭，較小的碎巖面積，更高的鉆進效率。

2.2 勘查與找礦過程中對液動潛孔錘鉆進技術的應用

勘探中的液動潛孔錘鉆進技術是指一種將沖擊式鉆進方式和回轉式鉆進方式相結合的鉆進技術，通過采用回轉和沖擊聯合的方式，實現共同作用將巖石進行破碎，兩種鉆進技術可以實現取長補短相互促進的作用，充分發揮出其各自的技術優勢，潛孔錘鉆進方法就是通過這樣的方法使鉆進效率得到提高。這種鉆進方式的工作機理就是利用泥漿泵提供的液能，將能量直接作用在鉆具中液動潛孔錘內的沖錘上使其進行上下往復式運動，通過往復式運動連續不斷地將沖擊載荷施加給鉆頭，再配合鉆頭回轉剪切的來回運動來實現對巖石高效破碎的目的。

2.3 勘查與找礦過程中對水平行對接井鉆進技術的應用

勘探人員用“帶眼睛的鉆頭”來形容水平對接井鉆技術。這種技術的工作機理可以解釋為通過一口井與另一口井在地下深處實現水平方向上的連接，再通過對水重力原理的利用，建立一個流體循環，對地層達到排水降壓和氣體解吸的目的，進一步促進產氣量。例如：甘肅省的礦業企業在進行天然氣的開采時，考慮到深層地下水會利用自身的壓力將天然氣阻擋在水層，面對這種情況，就運用水平行對接井鉆進技術，在鄰近的一口井內選擇好比目標井內水層略低的位置，以此為基準點朝目標井進行水平鉆進，打通后，目標井內的水就可以借助自身的重力勢能沿著鉆孔流到鉆進井，從而降低目標井內水層的壓強，進一步使天然氣得到釋放，以此來提高天然氣的產量。水平行對接井鉆進技術的成功運用，可使工程占用的土地面積大量減少。但是，這項技術對施工質量要求很高中，因為水平鉆進時要準確鉆遇到巖鹽層，同時還要與其保持水平繼續鉆進幾百米甚至更遠的距離。

2.4 勘查與找礦過程中對多工藝空氣反循環鉆進技術的應用

空氣連續反循環鉆進技術的工作機理不是很復雜，以最常見的動力頭鉆進設備為例，這種設備工作時先把壓縮好的空氣通過氣盒子送進雙壁鉆桿形成環狀間隙，并一直順著環狀間隙運動到達氣水混合器，最后壓縮進來的空氣通過氣水混合器與內管中的水相進行混合形成密度遠小于水密度的氣水混合相物質，通過這些就能實現內管中的水位降低，最終使的孔壁與鉆桿間的水位高于內管中的水位。在水位差產生的勢能作用下，孔壁與鉆桿間的水就會流向鉆桿內管中，并將巖石碎屑從內管攜帶上返，這樣的次次運行起來就能形成氣舉反循環。通過在勘查工作中的應用發現與普通的取心鉆進技術相比較，多工藝空氣反循環鉆進技術具有鉆探運行低成本、鉆探進度快、相對較好的鉆孔質量、能適應相對復雜的地層結構等諸多優勢，這項技術的成功運用也是繼繩索取心鉆探技術之后的又一全新舉措。但是，新技術也表現不完美的地方也就是缺點，最主要的缺點就是體現在礦產資源的勘查過程中，采取出來的巖層樣品不是現代礦產資源勘查要求的柱狀巖心。例如：我國的甘肅地區就屬于石油資源比較豐富地區，所以在石油勘查過程中，取心鉆進技術取出來的完整的柱狀巖心，這樣有利于對地下礦層進行準確的分析；而空氣反循環鉆進技術鉆取出來的是巖心碎屑，無法準確通過取樣作出判斷。也因此，空氣反循環鉆進技術在礦產資源勘查工程中運用的并不廣泛。

2.5 勘查與找礦過程中對激光和雷達技術的應用

激光和雷達技術在使用時工作人員通過運用雷達探測技術對山體進行探測，在將雷達探測的數據與三維激光掃描技術結合，三維激光就可以掃描出山體的三維幾何模型，工作人員就可以根據雷達數據和三維幾何模型對山體中構造進行直觀科學的勘探。例如：在甘肅省內進行煤炭資源勘探時，因為有的煤炭資源距離地表較近就可以運用，激光和雷達技術進行勘查，這樣有利于精準勘查。

3 結束語

地質礦產施工中勘查與找礦技術是一個復雜而又精細的系統的龐大工程。鉆探技術和遙感技術等技術的運用只是其中的一部分，集合當前的發展形勢和長遠的走向來看,將來的礦產資源勘探工程中的鉆探取樣技術會向著機械高度自動化、設備控制高智能化、探測取樣高精準化發展。在完善在身技術改革發展的同時還應該引進數字化工程系統,使現代資源勘查工程也與當前先進技術相結合。