現代資源勘察工程新技術應用及分析

周正茂

（南豐縣自然資源局，江西 撫州 344500）

隨著人口經濟水平的持續增長，我國對礦產資源的需求量也在穩步增加。要滿足礦產消費市場的需求，需要完善升級勘察工程中的勘探、鉆探等相關技術。由于地質和地形的多樣性，需要持續深入地強化地質勘探技術研究。但需要注意的是，現有的礦產勘察技術在實際應用中依舊存在問題。因此，相關行業需要了解新的勘探方法的發展趨勢，緊跟時代潮流，并根據現存問題掌握勘探技術的發展方向，只有這樣才能保證勘探工作的準確程度。

1 礦產資源勘察技術的概括

（1）礦產資源勘察的內容。資源勘探所采用的方法可以根據現有技術進行概括，主要利用地質勘探法、技術取樣法、化學分析法等各種科學數據分析方法進行分析。根據分析結果對探礦資源分布、自然資源質量和自然資源數量進行開發。以西部某石油勘探項目為例，勘察者需要先選址，在現場取樣，鉆探技術在礦產勘探中用于取樣，以獲取和分析樣品，樣品分析提供帶有數據的詳細報告，而來自不同樣本報告數據的集成能夠提供有關地下巖石調查和數據的詳細報告[1]。但是，以往礦產勘察項目采用的技術存在一定的局限性，需要及時更新，使礦產勘察工程的發展更進一步。

（2）礦產資源勘察的特點。大多數礦物都在地下深處發現，例如地下2000米深處的石油和天然氣。礦產開采工作條件對工程師工作水平以及設備的性能都提出了很高的要求。例如，勘探的工作條件非常惡劣，在無人區的勘探設備必須穿越很多厚厚的巖石層才可以實現對礦物進行勘探，這種情況要求工人必須具備高水平的適應能力和心理能力以及高強度的裝備，以滿足各層的不同需求[2]。礦產勘察技術的特點可以概括為：高技術含量、多變的工作環境和高設備需求。

2 資源勘探工程的重要性

所謂資源勘察，就是利用地質學、理化勘察、工程、化學檢測和分析等多種方法，確定一個地區礦產資源的分布以及礦產資源的質量和數量，從而實現礦產市場生產鏈第一個階段的開發，為下一步的資源開發、加工等過程提供基礎資源。目前的地質勘探項目旨在擺脫單一勘探礦產工作，向經濟層面開發轉型，提高經濟發展水平，實現國家戰略資源安全，充分保障環境效益。鉆探工程是礦產勘探工作中的不可或缺的一部分，該工程是使用機械方法，以特定角度和方向進行鉆孔，并借助回聲測深儀下潛從鉆孔中提取巖心、碎屑等資源，以定位下層巖石、礦物、地熱能和其他資源。鉆探技術在礦產勘察中廣泛應用，但在礦石成分多樣及相對復雜的地質結構區域下很少使用。

3 現代資源勘察探礦工程的發展定位

為解決資源勘探問題，主要通過工程地質學和一些化學方法，確定區域內自然資源的分布，明確自然資源的質量和數量并分析其是否處于開發和勘探階段?？碧焦ぷ髦荚跒椴傻V系統創造更豐富的礦產資源，勘察探礦工程的主要內容按照相關技術要求，結合當地地質資料和社會措施編制而成。對于礦產資源勘探項目，要根據社會需要，轉變傳統勘探方式，實現對國民經濟發展的推動作用，確保國家戰略資源的適應性和技術在生態環境等諸多領域的有效應用。

4 資源勘察工程中的要點分析

（1）施工要點。相關工作人員需要在資源勘察工程中全面考慮，協同相應資源?？辈烊吮仨殘猿挚茖W發展觀和相關研究理論，需要對資源勘察工程有深刻的認識，提前做好準備和計劃。同時，必須遵守自然規律，合理安排工作時間，兼顧項目工程的經濟效益和社會效益。只有規劃設計科學、合理、高效，各部門才能形成良好的有機體，才能充分體現員工的素質，確保資源勘探工作的順利進行。原則上，責任人應制定全面的計劃，分析考慮勘探地區的情況。在當今快節奏的社會中，相關工作人員必須保持對資源開發的高度適應性，以支持資源勘察工程的可持續發展。

（2）技術選擇要點。資源勘探的主體工作必須順應自然規律，因地制宜，整合技術。此外，所有員工都必須專注于實現經濟價值的最大化，相關工作人員必須將先進的勘察技術與最優化的經濟性和實用性相結合，以確?？辈烊蝿盏馁|量和效率。在科學技術持續革新的當下，資源勘察學科也在持續優化。資源勘察人員要不斷學習知識和理論，提高自身實踐能力，促進資源勘探工作整體專業水平的提升。

5 現代礦產資源勘察工程對新技術的運用

（1）金剛石繩索取心鉆進技術。鉆探技術在礦產勘探中發揮關鍵作用，鉆探技術也是巖土勘探的重要取樣方法。憑借其強大的功能和提供詳細地質信息的能力，它被廣泛應用于煤炭、石膏、石油和天然氣、地熱能的勘探。同時，可以為水利工程、城市規劃系統和交通基礎設施的施工團隊提供詳細的地質資料。資源勘察過程中的關鍵設備是鉆探設備，鉆探設備的性能將決定工程勘探時間和整體勘探項目的質量。

例如，為了提高勘探中的鉆進效率，世界各地的鉆機上的鉆頭都使用金剛石。由于金剛石的超高硬度，可以加工不同硬度的巖石層，從而提高鉆進速度。鉆機使用的主要磨料是金剛石，金剛石鉆頭的生產成本非常高，生產難度大。此外，要充分發揮金剛石取芯鉆頭的優勢，還需要搭配使用現代鉆井設備。然而，現有的礦物鉆井設備存在嚴重的問題，鉆探設備無法實現與基本磨料的有效契合，礦產勘探技術和裝備已成為眾多勘探集團的共同弱點。顯然，當前的勘察工程隊伍已經不能滿足當前經濟發展的要求和勘探行業的社會需要，上述問題也成為礦產資源領域技術研究發展的巨大障礙。在采礦業中，金剛石鉆頭的生產率和采收率與繩索取心鉆進的質量密切相關?，F在，得益于科技的持續革新，我國已成功開發出不同唇面形狀和不同技術參數的金剛石取芯鉆。根據金剛石的位置和大小，實現鉆頭工作效率的提高和使用壽命的延長。這些鉆頭可分為三部分：表面鑲嵌技術中的天然金剛石鉆頭、浸入技術中的天然或人造金剛石芯、電鍍技術中的金剛石芯、多晶工藝中的人造金剛石芯和復合工藝中的金剛石芯。這么多類型的金剛石取芯鉆頭可以滿足不同地層繩索鉆進的需要。科學技術的持續革新注定我國未來將重點發展薄壁強度高的鉆桿，以及使用壽命更長、斷點更少、鉆孔效率更高的金剛石鉆頭。

（2）液動潛孔錘鉆進技術。勘探液動潛孔錘鉆進技術是將旋挖鉆進與沖擊鉆進相結合，實現破巖聯合作用的一種鉆進技術。這兩種鉆孔方法可以結合使用，以充分利用各自的技術優勢實現破巖。潛孔錘鉆進旨在通過該過程提高鉆進效率，利用泥漿泵提供的流體能量，將力直接傳遞給鉆具中液動潛孔錘內的沖錘，使其往復負載運動，往復負載運動產生的力施加到鉆頭區域，從而使鉆頭進行旋轉剪切運動，有效地粉碎巖石層。

（3）水平行對接井鉆進技術。水平行對接井鉆進技術的工作原理是將兩個不同的井在地下水平深的位置鉆孔連接起來，利用水的重力原理產生液體循環，降低排水壓力，解析氣體以進一步實現產氣。例如，在天然氣開采中，深層地下水可根據壓力將天然氣鎖定在水層中，為了解決這種狀況，可以通過水平行對接井鉆進技術選擇和使用不同井中略低于水面的層位，將其作為在目標鉆孔方向上水平鉆進的定向輔助。鉆孔后，目標鉆孔內的水可利用自身潛在重力沿鉆孔流動，從而降低目標鉆孔內水層的壓力，進一步釋放天然氣，增加天然氣產量。水平行對接井鉆進技術的有效應用可以顯著減少項目面積。要有效應用這種方法需要高質量的施工水平，因為水平鉆進需要與巖鹽地層精確接觸，同時水平鉆孔還需要在數百米或更長的距離保持水平行進。

（4）多工藝空氣反循環鉆進技術。空氣連續反循環鉆進技術的運行原理十分簡單，比如動力頭鉆進裝置工作時，壓縮空氣首先通過氣室進入雙壁鉆桿，形成環形間隙，然后通過環形間隙到達氣水混合器，最后通過進氣水混合器和內管中的水進行混合，這樣形成的氣水混合物混合密度低于水，可有效降低內管中的水位，并最終降低內管中孔之間的水位。在內管中，管壁和鉆桿位于水位以上。水位差產生的勢能使水在孔壁與鉆桿之間流動，穿透鉆柱內管，從內管噴出碎屑。與傳統巖心鉆井技術相比，多工藝空氣反循環鉆進技術具有成本低、進度快、質量好、適應性強等諸多優點。新技術也并不完善，其主要缺點是巖層樣本不是現代礦產勘探所需的柱狀巖心。例如，在石油勘探中，取心鉆進技術可以取出柱狀巖心，以便對地下礦層進行精準解析，而空氣反循環鉆進技術引出的樣品為無法準確測量的巖心碎屑。因此，空氣反循環鉆進技術在礦床開發中并未得到普及。

6 鉆探工程新技術的發展趨勢與研究方向

我國應在發展現代科學技術的基礎上，采用適當的先進技術保障勘探事業的發展，并按照現行標準開展相關勘探研究：第一，是在快速鉆探領域開展研究開發采樣技術，保證其自動化、精密化、快速勘探等特性，開發鉆探技術，實現對月球、極地、核爆區等復雜區域的有效勘探；第二，定向鉆探和現場測量技術可實現軌跡描述實時數字化系統開發，高效變頻電機驅動提供技術研發和核心定位設備，有效結合繩索取心鉆探技術；第三，是鉆探硬巖復雜技術研究。最重要的是研究和推動三種鉆探方式的結合，確保液動潛孔錘、螺桿馬達和巖心鉆進技術的充分結合和應用，最終提高鉆探水平；第四，強化超深鉆技術領域的研究。超深鉆技術需要有效利用鉆探技術和鉆探設備，提前預防和解決鉆孔中可能出現的問題，有效開展深部工程勘察；第五，在新的鉆探結構中，其主要作用是賦予鉆孔一定的優勢，即經濟、實用和方便的優點，同時確保技術足夠先進，可有效實現新型鉆探結構的高效設計。

7 結論

綜上所述，勘探工程是一個復雜而精密的大規模設計系統工程。使用新的鉆探技術只是當前發展形勢和長期趨勢走向的一部分。目前，礦產勘探的鉆探和取樣技術正逐漸發展成為高度自動化、智能化的機器，相關設備的控制、檢測以及采樣的精度更高。相關企業要實施先進資源勘探項目與先進技術相結合的數字化工程體系，推進探礦工程的長遠發展。