崤山金礦外圍綠色勘查鉆探技術應用分析

程 成，陳 濤

（河南省地質礦產勘查開發局第五地質勘查院，河南鄭州 450000）

1 工程概況

1.1 項目位置

普查區西起陜縣張村鄉趙村—張家窯一帶，東到陜縣菜園鄉過村一帶，南起陜縣高嶺，北至陜縣張村鄉趙村一帶。

1.2 自然地理概況

本區地處崤山核部，北部和西部為相對低緩的黃土塬，東、南兩面為高山。地形切割強烈，幼年期河谷發育。區內水系主要為南北向，屬黃河支流，向北注入黃河，多為間歇性河流。本區屬半干旱大陸性氣候，溫差較大。

1.3 地質概況

普查區地層自下而上出露新太古界太華群、中元古界熊耳群、第四系。

新太古界太華群為一套淺—中級變質巖系，主要巖性為灰綠色黑云斜長片巖、斜長角閃巖、斜長片巖、石英巖夾薄層粉砂質絹云板巖；熊耳群主要出露許山組，由一套中基性熔巖組成，主要巖性為灰綠色安山巖、安山玢巖、斑狀安山巖夾玄武安山巖及玄武玢巖；第四系包括中更新統離石黃土及全新統河流沖洪積物。

1.4 工作量情況

普查區共布置鉆孔21 個，設計鉆探工作量12000m。2018 年7 月2 日第一個鉆孔開鉆，2019 年6月28 日最后一個鉆孔施工結束，孔深154.95～1019.10m，終孔直徑75mm，巖芯采取率最低86%，最高93%，歷時361d，施工鉆孔21 個，有效鉆探進尺12003.36m。符合鉆探質量六大指標，驗收一次性通過率100%，合格率100%。

2 項目綠色勘查鉆探技術應用分析

2.1 鉆探設備的選擇

崤山金礦普查區鉆探施工，設計孔深100～1000m不等，大部分鉆孔的設計孔深在300～600m 之間。根據設計孔深及地層、地貌情況，設計孔深600m 以淺的鉆孔主要使用XY-4型立軸式液壓鉆機和英格爾EP-600型全液壓便攜式鉆機施工，XY-6型鉆機主要施工設計孔深超過700m 的鉆孔。在崤山金礦普查區鉆探施工中，由于受地形限制，傳統鉆探設備存在搬遷困難、機場占地面積大、平整機場困難等缺陷，因此部分采用了EP-600型全液壓便攜式鉆機。

（1）全液壓便攜式鉆機鉆機的特點。EP-600型全液壓便攜式鉆機特點：輕便，快速，可靠。

EP-600 型全液壓便攜式鉆機源自加拿大的桅桿式給進梁結構，無需塔尖鉆塔，大角度傾斜孔。整機由10 余個重量小于180kg 的模塊構成，總重量不超過1165kg，可在2h內完成拆解、搬運和重新組裝工作。采用輕量化設計，部件盡可能采用航空鋁材制造。配置三臺30 馬力的國際先進水平的久保田原裝發動機，提供源源不斷的強勁動力，渦輪增壓保證鉆機在高海拔地區仍然保持高效率運行。采用插裝閥構成的液壓集成系統，結構輕便緊湊，防污染的快速插接部件，確保快速拆裝和防止油液污染，提升了各種環境下快速適應能力，杜絕液壓油泄漏，系統故障率極低。

從表1 崤山礦區鉆機效率對比表可以看出，EP-600型鉆機的鉆進效率較高（平均時效高），事故率較低（臺月效率高）。EP-600型鉆機的鉆進效率和臺月效率遠遠高于XY-4型鉆機，平均高出1.5～2.0倍。

表1 崤山礦區鉆機效率對比表

（2）全液壓便攜式鉆機技術參數。EP-600鉆機鉆進深度600m，鉆孔直徑42～63.5mm，鉆孔傾角45°～90°，電動機功率38kW，鉆機外形尺寸（長×寬×高）4000mm×4000mm×5000mm，重量（包括動力機）1160kg，最大部件重量180kg。動力頭驅動為頂驅式（液壓馬達直接驅動），扭矩266～650N·m，給進油缸長度1.8m，給進油缸推進力30kN，最大提升力100kN（50kN×2）。卷鼔600m×5mm鋼絲繩，提升速度150m/min，最大提升力700kg。最大輸出75L/min，泵壓1000psi。

2.2 鉆機的搬遷

EP-600 型鉆機為模塊式設計，拆卸安裝簡單方便，搬遷時可拆卸成如下幾個部分：給進系統、驅動系統、動力系統、泥漿系統等。最大部件重量約180kg，無需鉆塔和地梁。搬遷時2～4 個人可以搬遷一個部件，無需使用吊車。

2.3 機場的修建

EP-600 型鉆機無需安裝鉆塔，地面稍加平整，簡單的埋深或鉆桿地錨，便可搭建出鉆機平臺。驅動系統、動力系統、泥漿系統全部集中在鉆機平臺上，平臺的尺寸為6m×6m，占地面積很小，如圖1所示。

2.4 礦區環境保護

礦產勘查廢棄物主要為廢泥漿。鉆孔廢棄泥漿中含有各種污染成分，主要污染物有懸浮物、重金屬、油、酚、硫化物等。對于沒有回收利用價值的廢漿液，禁止直接排放，進行三級凈化無害化處理，即在污水池水面上依次噴灑破膠沉淀劑、脫色吸附劑及凝聚凈化劑，等待沉淀分層，排出上層清水，將下部沉淀物進行填埋。

施工前，對場地進行有機土層剝離集中堆放，對珍貴樹種進行移植保護。最大程度保護生態，盡量少占耕地、林地、良田。

2.5 環保型鉆井液的選用及效果檢驗

本次鉆孔鉆井液的研究主要選擇了典型地層，從鉆井液的配制、廢棄物處理、土地復墾和植被恢復幾個方面進行了研究。

2.5.1 ZK7104孔鉆井液的應用

（1）施工概況與地層。該鉆孔于2018年7月31日～8 月30 日施工，設計孔深350m，終孔孔深351.20m，直孔。設計鉆孔結構為0～50m 孔徑94mm，下89mm 套管，50～350m 孔徑75mm。實際鉆孔施工0～47.5m 孔徑94mm，下89mm套管47.5m隔覆蓋層，47.5～351.20m孔徑75mm終孔。

90名孕婦均接受常規檢查以及產前彩色多普勒超聲檢查，90名孕婦接受常規檢查設為對照組，隨后接受產前彩色多普勒超聲檢查則設為觀察組，使用彩色多普勒超聲儀器，設置好檢查參數，探頭的頻率控制在3.5～5.0MHz，在檢查前，將耦合劑涂抹至孕婦的檢查部位皮膚上，使用超聲探討進行檢查，在檢查的過程中，注意角度，應做到全方位、多角度檢查，為了防止出現漏診以及誤診的現象，在檢查過程中，對于圖像不清晰以及觀察診斷出現障礙的胎兒，應再次進行多角度、全方位的檢查，注意觀察胎兒的幾個重要部位，如：心臟、腦部、脊柱、四肢等，從而保證檢查結果的準確性[2]。

地層上部為第四系黃土，厚度47m；以下依次為砂礫巖、構造角礫巖、片麻巖、碎裂巖、安山巖、花崗巖等。地層構造復雜，巖石破碎。施工至147～167m 段時，出現一層碎裂巖，灰黑色碎裂結構，塊狀構造。巖石破碎嚴重，風化成泥狀、砂狀，原巖成分不明顯。施工該層位時，多次發生坍塌，并有輕微涌水現象，施工極其困難。

（2）鉆井液的配制。1m3清水+50kg 鈉基膨潤土+1.5kg堿（0.5kg純堿+1.0kg火堿）為基漿，先調配好，并進行充分水化，然后再加入2.5kg抗高溫抗鹽聚合物降濾失劑+5kg 防膨降粘固壁劑+15kg 煤系抑制劑+5kg廣譜護壁劑+0.1kg聚丙烯酸鉀+石灰石粉。

石灰石粉按需要達到的泥漿比重加入，其作用是加大泥漿比重，平衡孔內壓力，防止孔壁坍塌和涌水。本鉆孔的泥漿比重達到2.0g/cm3即可滿足平衡孔內壓力要求，孔壁不再出現坍塌，涌水情況也得到有效治理。

（3）環保施工與廢棄物的處理。開挖鉆井液循環槽及液池后，將循環槽底和液池底簡單硬化，再鋪上彩條布，并將循環槽和液池四周加高，以保證施工過程中鉆井液不會滲漏或流出循環槽和液池。

施工中，從循環槽撈出的巖屑廢渣，集中堆放在鋪有彩條布的場所，進行無害化處理后集中填埋。針對本鉆孔使用的鉆井液材料，主要需要將堿、聚合物降濾失劑、防膨降粘固壁劑、煤系抑制劑、廣譜護壁劑、聚丙烯酸鉀進行降解做無害化處理。為此，在廢渣和廢液JBR生物酶破膠劑。

經實際檢測，加入JBR 生物酶破膠劑和漂白粉2d后，廢鉆井液的（漏斗）粘度由23～30s 下降為17～18s左右，失水量從小于10mL/30min 增大到30～35mL/30min，pH 值由7～9 下降至7 左右，膠體率明顯下降，說明廢鉆井液中的堿、大分子聚合物基本上被降解完成，滿足無害化排放要求。

（4）土地復耕和植被恢復。ZK7104 鉆進工作結束、設備撤場后，將處理好的廢液安全排放至當地居民生活廢水排放河中，廢渣就地填埋在復耕場地地表0.5m 以下，場地平整，待種植農作物。經過土地復耕后，場地更加適合農作機械的進出，也更加美觀。勘查區其他鉆孔占用林地的，則補種樹木與草種，根據林地實際情況達到恢復植被的要求。

3 經驗體會

通過河南省陜縣崤山金礦外圍金多金屬礦普查鉆探施工對綠色勘查鉆探技術進行了探索研究，從孔深600m以淺的鉆探機械英格爾EP-600型全液壓便攜式鉆機搬遷，場地修建和鉆孔鉆井液原材料的選擇、環保施工與廢棄物的處理、對施工場地保護等幾個方面著手，通過與同勘查區其他施工鉆孔進行比較，有效提高了施工效率，減少了對施工環境的污染，達到了環保施工的目的，滿足了綠色鉆探的要求。

綠色勘查鉆探施工技術在陜縣崤山金礦外圍金多金屬礦普查鉆探項目探索研究成功后，又分別在河南省三門峽市陜州區二仙坡金礦預查、河南省三門峽市陜州區李家山金礦預查兩個鉆探施工項目中得到應用，均取得了成功，有效降低了鉆探施工對周圍環境的影響。

4 結論與建議

4.1 結論

（1）英格爾EP-600 型全液壓便攜式鉆機具有搬遷、施工時間短，道路及施工占地面積小，對周圍環境的影響與破壞小。

（2）環保的鉆井液材料，在經過生物酶制劑的處理降解后，可以達到無害化排放，達到綠色環保施工的目的。

（3）對施工場地進行保護，減少因施工對土壤的污染和破壞，施工結束后對場地進行因地制宜的復耕恢復。

4.2 建議

響應國家綠色環保要求，通過本項目的研究對綠色勘查鉆探技術推廣，達到綠色勘查要求。推廣專利普及和使用，實現綠色勘查技術推廣的意義。