地質(zhì)勘查與深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)研究

張偉偉，羅振興

（1.湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 懷化 418000；2.湖南省懷化市井巷工程有限公司，湖南 懷化 418000）

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)資源的需求量呈現(xiàn)出了與日俱增的趨勢(shì)。同時(shí)，受生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)理念粗放化特點(diǎn)的影響，大量礦區(qū)不同程度的面臨著開(kāi)采過(guò)渡的問(wèn)題，礦產(chǎn)資源整體進(jìn)入相對(duì)枯竭的狀態(tài)。如何進(jìn)一步提升對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)效率，已成為業(yè)內(nèi)人士高度重視的一項(xiàng)課題。圍繞深部地質(zhì)存賦展開(kāi)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)工作，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前形勢(shì)應(yīng)積極推動(dòng)的一項(xiàng)工作內(nèi)容，對(duì)全新深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)進(jìn)行研究與探索將在很大程度上推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)工作乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 地質(zhì)勘查內(nèi)容與發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 地質(zhì)勘查內(nèi)容

（1）伴生礦及尾礦勘查。地質(zhì)勘查工作實(shí)施期間，開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源的主要目的與內(nèi)容并非單純意義上的對(duì)目標(biāo)礦物資源進(jìn)行挖掘，還需要重視對(duì)礦產(chǎn)資源的高效、合理應(yīng)用。因此，地質(zhì)勘查工作人員需要圍繞伴生礦以及尾礦制定有效的開(kāi)采方案，以促進(jìn)礦產(chǎn)資源利用率水平的提升。將有關(guān)伴生礦、尾礦的勘查工作作為地質(zhì)勘查的主要內(nèi)容。確定伴生礦、尾礦相關(guān)地質(zhì)信息，為開(kāi)發(fā)技術(shù)方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。此過(guò)程當(dāng)中需要特別注意的一點(diǎn)是，與主礦區(qū)對(duì)比，伴生礦以及尾礦所對(duì)應(yīng)地質(zhì)條件可能存在一定的差異性，因此在地質(zhì)勘查工作實(shí)施期間必須重視對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)手段的合理選擇，盡可能契合實(shí)際情況對(duì)地質(zhì)勘查策略進(jìn)行制定與實(shí)施，促進(jìn)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)效率的進(jìn)一步提升，保障地質(zhì)勘查結(jié)果可靠、有效。

（2）礦產(chǎn)存儲(chǔ)量勘查。地質(zhì)勘查工作對(duì)確保各項(xiàng)礦山開(kāi)采活動(dòng)的順利進(jìn)行有非常重要的意義與價(jià)值。基于對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)的全面應(yīng)用與落實(shí)，能夠明確所勘查區(qū)域范圍內(nèi)各類(lèi)礦產(chǎn)物質(zhì)的使用年限以及存儲(chǔ)量等相關(guān)情況，使針對(duì)該區(qū)域的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、利用、以及規(guī)劃工作更為積極有效。同時(shí)，在地質(zhì)勘查期間以礦產(chǎn)儲(chǔ)存量為重點(diǎn)進(jìn)行勘查能夠方便工作人員對(duì)工程地質(zhì)信息進(jìn)行了解，使施工方案設(shè)計(jì)有據(jù)可依，提升礦山生產(chǎn)作業(yè)的安全性水平。

（3）礦山替代資源勘查。在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)不斷發(fā)展，速度持續(xù)加快的背景下，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)資源的需求量呈現(xiàn)出了與日俱增的趨勢(shì)。同時(shí)，受生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)理念粗放化特點(diǎn)的影響，大量礦區(qū)不同程度的面臨著開(kāi)采過(guò)渡的問(wèn)題，礦產(chǎn)資源整體進(jìn)入相對(duì)枯竭的狀態(tài)。為進(jìn)一步提升對(duì)礦產(chǎn)資源的有效利用率，保障資源開(kāi)發(fā)效率達(dá)到理想狀態(tài)，就需要基于對(duì)鉆探技術(shù)的合理應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)方案進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化開(kāi)采作業(yè)模式，以提升對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的合理性水平。此工作實(shí)踐期間，需要圍繞礦產(chǎn)資源類(lèi)型進(jìn)行系統(tǒng)分析，全面評(píng)估礦山地質(zhì)條件，綜合各方因素對(duì)全新開(kāi)采方案進(jìn)行制定，并基于對(duì)經(jīng)濟(jì)性因素的考量，從施工條件允許的角度出發(fā)，對(duì)地質(zhì)勘查結(jié)果進(jìn)行綜合利用，優(yōu)選最佳開(kāi)采方案，提升效益水平。

1.2 礦產(chǎn)探查技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

現(xiàn)如今，結(jié)合我國(guó)國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)勘探技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行分析，已經(jīng)取得了相應(yīng)的成績(jī)與成果，不僅可以使用更加完善的勘探方法，而且也在不斷的探索與開(kāi)發(fā)新的勘探方法與技術(shù)，近些年來(lái)我國(guó)在礦產(chǎn)勘探方面，已經(jīng)引入了大量國(guó)外先進(jìn)的探測(cè)儀器與探測(cè)設(shè)備，通過(guò)合理的運(yùn)用這些勘測(cè)儀器與勘測(cè)設(shè)備，也是礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域，獲得了比較良好的發(fā)展前景。

2 深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)

（1）金剛石繩索取芯找礦技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)基于金剛石鉆探設(shè)備展開(kāi)深部地質(zhì)鉆探找礦作業(yè)，對(duì)深部地層較堅(jiān)硬的施工條件有良好的適宜性，是提升鉆探作業(yè)效率的關(guān)鍵手段之一。作業(yè)實(shí)踐中，對(duì)于地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域，以及涉及到多種類(lèi)型巖土條件的區(qū)域，往往對(duì)展開(kāi)深部地質(zhì)鉆探找礦的技術(shù)設(shè)備性能有嚴(yán)格要求。金剛石鉆探設(shè)備具備較高強(qiáng)度，可圓滿(mǎn)完成深部找礦任務(wù)，因而在工程實(shí)踐中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但與國(guó)外領(lǐng)先水平相比，國(guó)內(nèi)有關(guān)金剛石繩索取芯找礦技術(shù)的應(yīng)用還存在一定差距，所選用鉆頭普遍存在使用壽命較短、質(zhì)量偏低的問(wèn)題，會(huì)在一定程度上增加深部地質(zhì)鉆探找礦成本，未來(lái)需通過(guò)進(jìn)一步加大對(duì)鉆探設(shè)備研發(fā)力度的方式，促進(jìn)其工程實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值的提升。

（2）X 熒光技術(shù)。在工程實(shí)踐中，可以搭載X 射線獲取所需礦產(chǎn)資源的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用礦產(chǎn)資源物理屬性影響下于特定波長(zhǎng)發(fā)出射線的這一機(jī)制，通過(guò)熒光技術(shù)對(duì)元素特征進(jìn)行識(shí)別，以達(dá)到深部地質(zhì)鉆探找礦的目的。相較于其他找礦技術(shù)而言，X 熒光技術(shù)具備以下幾個(gè)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：第一，是能夠幫助地質(zhì)勘查人員對(duì)礦產(chǎn)位置進(jìn)行準(zhǔn)確界定；第二，是能夠?qū)﹄[藏礦產(chǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確且快速的勘查；第三，是能夠?qū)V產(chǎn)地質(zhì)層厚度進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，明確礦產(chǎn)邊界，促進(jìn)深部地質(zhì)鉆探找礦工作效率的提升。

（3）巖心反復(fù)取樣技術(shù)。此項(xiàng)深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)是指借助于空氣中所存在的循環(huán)介質(zhì)，在雙臂鉆桿輔助下來(lái)回撞擊地下巖石層，以粉碎巖石，達(dá)到鉆探找礦的目的。在鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，雙臂鉆桿所粉碎巖石可以溢出至地面，為地質(zhì)勘查人員巖石取樣分析工作的開(kāi)展提供便利。同時(shí)，還可以通過(guò)巖心反復(fù)取樣技術(shù)對(duì)底下礦產(chǎn)資源分布情況進(jìn)行可靠預(yù)測(cè)，初步判斷所勘查地層中礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)存情況，為礦山開(kāi)采階段性工作進(jìn)度的劃分提供依據(jù)。

（4）液動(dòng)潛孔錘技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外深部地質(zhì)鉆探找礦領(lǐng)域中均具備非常突出的應(yīng)用價(jià)值。此項(xiàng)技術(shù)的本質(zhì)是基于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)所研發(fā)的全新礦產(chǎn)資源開(kāi)采技術(shù)。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)沖洗液為內(nèi)部潛孔錘提供驅(qū)動(dòng)作用力，受沖洗液推動(dòng)作用的影響，潛孔錘可以將運(yùn)動(dòng)所生成能量傳遞至設(shè)備鉆頭，以達(dá)到破碎巖體結(jié)構(gòu)的目的。同時(shí)，設(shè)備應(yīng)用期間基礎(chǔ)原料通過(guò)泥漿泵供給，能夠最大限度確保能量供應(yīng)的穩(wěn)定性。與其他常見(jiàn)深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)相比，此項(xiàng)技術(shù)的適用范圍廣，尤其對(duì)于硬度大、脆性大的巖體結(jié)構(gòu)有良好的應(yīng)用效果，不但保留了回轉(zhuǎn)鉆探的相關(guān)功能，還進(jìn)一步提升的鉆頭對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的沖擊力。

（5）定向鉆探技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)是指通過(guò)對(duì)定向控制方法的應(yīng)用圍繞目標(biāo)巖石結(jié)構(gòu)展開(kāi)鉆探。在鉆探方法既定的前提下，應(yīng)用定向鉆探技術(shù)能夠避免鉆探出現(xiàn)偏移，準(zhǔn)確獲取目標(biāo)巖石結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息。在深部地質(zhì)鉆探找礦過(guò)程當(dāng)中，首先需要確定合理的鉆探前進(jìn)方向，以準(zhǔn)確定位目標(biāo)礦產(chǎn)資源。但受設(shè)備狀態(tài)、技術(shù)水平等一系列因素的影響，可能導(dǎo)致鉆探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)一定偏差。一旦錯(cuò)過(guò)重點(diǎn)礦產(chǎn)存儲(chǔ)區(qū)域，極有可能導(dǎo)致對(duì)礦區(qū)資源分布情況的判斷發(fā)生失誤。目前技術(shù)條件支持下，多在小直徑礦區(qū)深部地質(zhì)鉆探找礦工作中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，以保障方向精度。

（6）遙感技術(shù)。深部地質(zhì)鉆探找礦領(lǐng)域可以通過(guò)應(yīng)用遙感技術(shù)方式促進(jìn)找礦速度的進(jìn)一步提升，基于對(duì)地質(zhì)信息的全面收集，掌握水文、地質(zhì)等方面的關(guān)鍵信息，并基于對(duì)智能分析系統(tǒng)的合理應(yīng)用，確定礦產(chǎn)資源的具體存儲(chǔ)位置，輔助地質(zhì)勘查人員高效、順利的完成找礦工作，在此基礎(chǔ)之上為后續(xù)鉆探作業(yè)的開(kāi)展提供信息以及數(shù)據(jù)支持。此外，深部鉆探找礦也可采用全球定位技術(shù)，首先要做的是確定和構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且和遙感系統(tǒng)連接起來(lái)，通過(guò)這些先進(jìn)的自動(dòng)化信息搜集技術(shù)，掌握礦物的各種特征與屬性，如金屬性、光譜特性、輻射性等，系統(tǒng)會(huì)和礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)數(shù)據(jù)比對(duì)，分析基礎(chǔ)上獲知礦產(chǎn)埋藏具體位置。

（7）反循環(huán)連續(xù)取樣技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于深部地質(zhì)鉆探找礦過(guò)程當(dāng)中以壓縮空氣為主要循環(huán)介質(zhì)，通過(guò)對(duì)雙臂鉆桿設(shè)備的應(yīng)用，鉆入土層內(nèi)部，粉碎周邊巖體結(jié)構(gòu)?？諝飧咚倭鲃?dòng)的過(guò)程當(dāng)中，鉆探作業(yè)所產(chǎn)生碎屑以及碎巖被帶回至地面。地質(zhì)勘查人員可以根據(jù)涌出順序?qū)λ樾妓閹r進(jìn)行收集編號(hào)，并通過(guò)成分分析的方式掌握所作業(yè)區(qū)域深部礦物的所占比例以及構(gòu)成成分。相較于傳統(tǒng)意義上的巖心反復(fù)取樣技術(shù)而言，應(yīng)用反循環(huán)連續(xù)取樣技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)深部礦體成分進(jìn)行分析，具備較高的施工效率，適用范圍廣。

3 地質(zhì)勘查與深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)優(yōu)化的方法

3.1 根據(jù)資源分布特點(diǎn)，完善布局

在我國(guó)領(lǐng)域內(nèi)有非常豐富的礦產(chǎn)資源，但是每一種不同類(lèi)型的礦產(chǎn)資源，其所分布的地區(qū)也有所差異。比如在內(nèi)蒙古地區(qū)，擁有豐富的稀土資源與鐵礦石資源，而在河南省地區(qū)則擁有豐富的煤炭等資源。因此應(yīng)根據(jù)礦產(chǎn)資源的實(shí)際分布情況、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特征、經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展情況、城市化建設(shè)進(jìn)程以及土地利用和人口分布情況，對(duì)地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展進(jìn)行合理布局，使其與我國(guó)宏觀發(fā)展需求相契合，從而進(jìn)一步推動(dòng)地質(zhì)找礦行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.2 統(tǒng)籌規(guī)劃，適度超前

為了能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)該對(duì)地質(zhì)勘探工作進(jìn)行整體性的規(guī)劃，明確地質(zhì)勘探工作的業(yè)務(wù)，性質(zhì)與公益性質(zhì)，統(tǒng)籌調(diào)查地方和中央地質(zhì)勘測(cè)工作以及其他規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)勘測(cè)工作。一般情況下，作為一個(gè)整體的地質(zhì)勘探領(lǐng)域，應(yīng)提前10～15 年進(jìn)行規(guī)劃與部署，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探工作的意義。

3.3 創(chuàng)新科技，提高勘查水平

若想進(jìn)一步推動(dòng)采礦行行業(yè)的發(fā)展，就必須要?jiǎng)?chuàng)新科技，加快地質(zhì)勘探，行業(yè)的現(xiàn)代化步伐，使科技興地的戰(zhàn)略目標(biāo)可以得到真正的貫徹與落實(shí)，對(duì)各種相關(guān)的地質(zhì)理論問(wèn)題進(jìn)行深入的研究與探討，創(chuàng)新地質(zhì)勘查工作體系，完善地質(zhì)信息化建設(shè)，以此促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)勘查行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

在地質(zhì)勘查工作實(shí)踐中，必須對(duì)礦區(qū)礦產(chǎn)資源的分布情況以及地質(zhì)條件有一個(gè)充分的了解，才能夠?yàn)楫?dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。在此過(guò)程當(dāng)中，合理應(yīng)用包括金剛石繩索取芯找礦技術(shù)、X 熒光技術(shù)、巖心反復(fù)取樣技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘技術(shù)、定向鉆探技術(shù)、遙感技術(shù)、反循環(huán)連續(xù)取樣技術(shù)等在內(nèi)的一系列深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)，能夠進(jìn)一步促進(jìn)礦區(qū)地質(zhì)勘查能力的提升，提高對(duì)深部埋藏礦產(chǎn)資源的定位與勘查質(zhì)量，為后續(xù)礦區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)方案的制定提供重要依據(jù)，并且對(duì)緩解當(dāng)前礦產(chǎn)資源面臨的存賦壓力問(wèn)題也有關(guān)鍵意義與價(jià)值。