綠色勘查技術在礦山地質鉆探施工中的應用效果研究

劉森峰

（江西省地質局第八地質大隊，江西 上饒 334000）

傳統礦山地質鉆探勘查通常采用粗放型勘查模式，在開展勘查活動的過程中，對于其周圍礦山環境會造成嚴重的負面影響，例如泥漿材料的排放會影響淺層地下水運行和土壤成分；泥漿循環過程中會對深層地下水造成影響；各類施工廢物排放不當，會造成廢物、廢水對周圍生態環境的破壞等[1]。自政府及有關部門提出生態文明建設策略后，將加快生態文明體制作為改革的重心，生態文明的思想在人們的心中逐漸占據重要地位。但各項工程的建設都離不開礦產資源的支撐和保障，因此如何在生態文明建設的同時，避免礦產資源的過度開采和浪費問題，成為當前相關領域研究人員迫切需要解決的問題，而綠色勘查技術正是在這一背景下提出的。綠色勘查技術是通過利用現代化的技術手段[2]。將保護生態環境、提高生態效益作為終極目標，并在此基礎上實現對礦產資源的開發。針對當前礦山地質鉆探施工中存在的施工效率低、施工設備運行對周圍生態環境造成嚴重破壞等問題，開展綠色勘查技術在礦山地質鉆探施工中的應用效果研究。

1 綠色勘查技術在礦山地質鉆探施工中的應用

1.1 一基多孔井場鉆探結構布置

為了減少鉆探施工對周圍礦山地質環境造成的擾動，縮小影響范圍，首先采用一基多孔的結構對井場鉆探結構進行布置，以此達到井場布置緊湊的效果。通常情況下，根據井場的大小，可設置6個～8個不等的鉆孔，采用傳統布置方式以標準面積為60m×80m為例，其占地面積約為4800m2。但采用一基多孔的布置方式，其面積約為傳統布置方式占地面積的1/4。圖1為一基多孔井場鉆探結構布置示意圖。

圖1 一基多孔井場鉆探結構布置示意圖

圖1中（a）表示為實際鉆孔；（b）表示為示范井場；（c）表示為假想鉆孔；（d）表示為假想井場。按照上述方式對井場的鉆探結構進行布置能夠進一步節約鉆探場地，并降低鉆探對周圍礦山地質環境的影響范圍。同時，考慮到井場的滲漏會在一定程度上影響礦山地下水，因此在對鉆探結構進行布置時，還需要在井場上鋪設土工布，解決滲漏的問題，保護地下水運行環境。

1.2 泥漿材料選擇及循環工藝實施

泥漿材料是礦山地質鉆探施工中主要污染源，解決泥漿材料對礦山地質環境的影響，可結合綠色勘查技術實現。在對泥漿材料進行選擇時，應當選擇有害物質含量少的材料。在對泥漿材料進行配比時，主要材料為蒙脫石[3]。在對聚合物類型的泥漿材料進行選擇時，應當選用多種單體或共聚物為基礎的人工合成的聚合電解質材料。這種材料具備高分子聚合物的應用優勢，同時沒有異味和腐蝕性，不會影響到周圍礦山環境。除此之外，還可選用植物瓜膠，將瓜爾豆膠作為原材料，對其進行干燥粉碎處理后，添加適量水并對其進行加壓水解，再用濃度為20%的乙醇對其進行沉淀，從而得到最終的泥漿材料。采用上述三種泥漿材料都具有良好的環保效果，并且極易溶于水，不會出現腐敗變質的問題產生，能夠進一步提高礦山地質鉆探施工的作業性能。同時，上述三種材料也可進行循環使用，因此能夠產生更少的廢物量。

基于上述泥漿材料的可循環特點，采用循環工藝的方式完成鉆探施工能夠進一步得到綠色環保效果。將泥漿材料通過泥漿泵泵入到鉆具當中，在持續泵入的過程中，泥漿材料會進入到環狀結構當中，經過環狀結構返回到地面完成二次循環使用，以此能夠有效減少泥漿材料的使用量，從而達到綠色勘查的效果。

1.3 鉆探設備選型及運行區域劃分

針對鉆探設備進行選型時，應當選用具備合金技術的設備，在減輕鉆機整體重量的情況下，確保鉆機的強度和剛度。針對鉆機的結構應當采用模塊化的設計方式，從而方便在鉆探施工過程中進行拆卸和安裝。針對鉆探設備中的鉆頭結構和巖心管結構應當采用薄壁鉆頭和巖心管，以此確保在相同強度和剛度的條件下，增加采取巖心直徑。在對鉆探設備運行區域進行劃分時，應當選擇將營區和機場布置得更加緊湊、合理，并同樣采用上述鉆孔結構的布置思路，盡可能減少鉆探設備的運行區域，并做好鉆探設備運行區域的防火工作。原則上，應當采用人工修建的方式實現對鉆探設備運行區域的搭建，由于在該區域內的施工強度較小，因此考慮到減小對礦山周圍地質環境的影響程度，不建議采用大型機械設備在施工區域進行施工。同時，在完成施工任務后，應當針對運行區域進行地表恢復工作。針對施工過程中被破壞的地表，應當進行草籽播種，并在播種區域上覆蓋塑料薄膜，從而做好對地表的保溫保水工作。在完成上述操作后，還應當將其與施工前的地表狀態進行對比，盡可能做到無痕勘查，滿足綠色勘查要求。

2 應用效果研究

通過本文上述論述，從三個方面實現綠色勘查技術在礦山地質鉆探施工中的應用，為了進一步驗證上述施工方案優化下的勘查效果，選擇以某礦山為例，針對該礦山的地質鉆探施工任務，引入本文上述三方面優化內容，實現對其施工作業。

已知該礦山所處位置為典型高原大陸性氣候，長期處于低溫、干燥狀態。該礦山中需要進行地質鉆探勘查的區域為巖漿巖較為發育，巖層以侵入巖為主的區域。以往在對該區域進行鉆探勘查時，工作量為550m的鉆探，鉆孔結構深度通常為500m，方位角度為25°，傾角為75°。按照本文上述鉆探布置結構、泥漿材料選擇、循環工藝實施以及鉆探設備運行等優化內容，對該礦山重新進行鉆探施工。為了驗證新的施工方法在實際應用中能夠具備更高的環保效益，選擇與以往鉆探施工各材料消耗量一致的條件下，對其實際鉆探深度進行測量并記錄。選用YSZ1650-5320型號鉆孔深度測量儀對完成施工后的五個鉆孔深度進行測量，并將其測量結果與以往鉆探深度進行對比，得到如表1所示的應用結果記錄表。

表1 本文選用鉆探施工方法應用結果記錄表

從表1得出的記錄結果可以看出，本文鉆孔施工結果中各個鉆孔的深度均超過以往鉆孔結構深度的最大值，在相同施工材料條件的基礎上，鉆孔深度越深，則說明單位施工條件下的材料消耗越少，越符合綠色勘查施工要求。因此，通過上述應用效果進一步證明，本文應用綠色勘查技術的施工方法能夠有效提高鉆探施工效率，并減少施工對周圍生態環境的破壞程度，得到綠色施工效果。

3 結語

為滿足礦山地質鉆探施工的綠色勘查要求，減小鉆探施工對周圍礦山地質環境造成的污染和威脅，本文從三個方面引入綠色勘查技術，實現對鉆探施工作業的創新，并通過實際應用的方式，證明了該施工方案的可行性。但由于研究能力有限，本文上述提出的施工方案由于為了實現綠色勘查，采購了大量成本相對較高的勘查設備，因此總施工成本增加。針對這一問題，在后續的研究中還將從合理縮減施工成本的角度，對施工方案進行優化和創新。