探礦工程在地質(zhì)資源勘察研究中有何作用

張晨暉

摘 要：隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中的能源需求不斷增加。盡管我國的地質(zhì)資源勘探項目起步較晚，但由于國家的重視和一代代先輩的付出，我國的探礦項目不斷發(fā)展和進(jìn)步。在地質(zhì)資源勘查和勘探中，探礦工程是很重要的組成部分，更是唯一一種可以直接從地下巖層獲取實物樣品的方法。因此，在以后仍然需要不斷加強(qiáng)對勘探項目的重視，徹底摒棄陳舊的觀念，不斷吸取先進(jìn)經(jīng)驗研究創(chuàng)新技術(shù)，以使勘查項目更好地為地質(zhì)資源勘測研究服務(wù)，充分發(fā)揮它在資源開發(fā)中的作用。本文從中國地質(zhì)勘查研究的含義與存在問題入手，詳細(xì)分析了探礦工程在地質(zhì)資源勘查和研究中的具體作用，供相關(guān)研究人員和從業(yè)人員參考交流。

關(guān)鍵詞：探礦工程；地質(zhì)資源；地質(zhì)勘探；應(yīng)用

中圖分類號：P624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0164-02

1 探礦工程概述

1.1 探礦工程的概念

在實際進(jìn)行地質(zhì)資源勘測的時候，主要目標(biāo)就是找到埋藏在地下巖石中的礦體或其他特定地質(zhì)礦體的相關(guān)參數(shù)，包括礦產(chǎn)深度，礦產(chǎn)規(guī)模，礦產(chǎn)數(shù)量，化學(xué)狀態(tài)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)，礦產(chǎn)形狀等，因此需要將有關(guān)的工程技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)物理資料提取分析中，研究這一類型的工程技術(shù)的學(xué)科被稱為勘探工程或探礦工程。探礦工程的具體內(nèi)容可以分為鉆井技術(shù)、礦井勘探工程和勘探設(shè)備等，如圖1所示。

1.2 當(dāng)前探礦工程存在的問題

首先，人們對探礦工程沒有引起足夠的重視。目前在大多數(shù)人的心目當(dāng)中，他們的心目中探礦工作僅僅是地質(zhì)勘測的手段之一，與勘探工程是從屬關(guān)系，且重要性并不比其他工程技術(shù)高，這是一種無關(guān)緊要的技術(shù)。這樣的看法使得探礦工程得不到足夠的重視，也對提高探礦工程的發(fā)展與進(jìn)步造成了一定的影響。因此，針對當(dāng)前的情況，主管部門以及各科研機(jī)構(gòu)需要采取積極有效的措施，鼓勵探礦工程的研究和實踐，使探礦工程得到重視，發(fā)揮其在地質(zhì)資源勘察工作中應(yīng)有的作用，促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、高效化發(fā)展。

其次，在探礦工程專業(yè)技術(shù)人才方面存在著后繼無人的現(xiàn)象。探礦工程發(fā)展中普遍存在著技術(shù)人員老齡化的趨勢，固然年紀(jì)較大的技術(shù)人員由于其豐富的知識儲備和實踐經(jīng)驗而存在優(yōu)勢，但往往離退休年齡不遠(yuǎn)，剩余工作年限不長，且無法承受較高強(qiáng)度的工作，而新一批的技術(shù)骨干并沒有培養(yǎng)出來，探礦工程整體處于青黃不接的狀態(tài)。所以，當(dāng)前探礦工程行業(yè)一大需要解決的問題是培養(yǎng)有潛力的、能夠勝任技術(shù)負(fù)責(zé)人的青年工程師。資歷較老的專家應(yīng)當(dāng)做好傳授知識、技能工作，致力于培養(yǎng)年輕力量，促進(jìn)探礦工程的循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展。

1.3 探礦工程的發(fā)展形勢和研究方向

當(dāng)前探礦工程面臨著以下新形勢：（1）處于能源更新?lián)Q代的關(guān)鍵時期，具體表現(xiàn)在我國以及全世界傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源和油氣資源面臨短缺問題，已經(jīng)無法有效支撐社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。（2）經(jīng)濟(jì)全球化擴(kuò)展到技術(shù)領(lǐng)域，各國之間的聯(lián)系越來越緊密。（3）對尋找替代能源的需求對探礦工程的發(fā)展與應(yīng)用提出了嶄新的要求。（4）產(chǎn)學(xué)研一體化趨勢更加明晰，探礦工程的應(yīng)用發(fā)展越來越離不開基礎(chǔ)科研的進(jìn)行。（5）國家對資源勘查尤其是探礦工程引起了更高的重視，相關(guān)優(yōu)惠政策為探礦工程的發(fā)展提供良好的機(jī)會。

在這樣的背景之下，我國探礦工程的發(fā)展應(yīng)當(dāng)聚焦于以下幾個方面：（1）首先，研究趨向于自動化、智能化、便捷化、準(zhǔn)確化，使用更加高效快捷的鉆探取樣技術(shù)。（2）加強(qiáng)適用于特殊地域的技術(shù)研究與設(shè)備制造研究，如月球、極地、深海、熱巖、永凍層等工作人員不易進(jìn)入的區(qū)域。（3）提升地質(zhì)鉆探技術(shù)適用的深度和硬度。（4）研究適用于地球科學(xué)的鉆探設(shè)備與技術(shù)。（5）研究超深孔鉆探技術(shù)。（6）提升材料切割、破巖、碎巖技術(shù)的研究。（7）尋找更高效的成孔材料。

2 地質(zhì)資源勘察研究的主要任務(wù)

2.1 深部探礦

當(dāng)前我國的地探礦深度還很不夠，大多數(shù)勘測深度都位于500米以內(nèi)，礦產(chǎn)開發(fā)深度也停留在表面地層。事實上在更深的地層還存在豐富的礦產(chǎn)資源，且相比開發(fā)了幾百年的地表層礦產(chǎn)更完整。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對物質(zhì)生活要求的不斷提高，資源的消耗量也在以前所未有的速度增加，僅僅依靠500米以內(nèi)的礦產(chǎn)開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。所以加強(qiáng)對深部礦區(qū)資源的勘探，尤其是針對500米以下的深部找礦對于解決資源短缺問題有重要意義，因此也成為了當(dāng)前地質(zhì)勘探工作的重要目標(biāo)之一。

2.2 勘測和開發(fā)新型能源

在可控核聚變尚未實現(xiàn)之前，人們?nèi)匀恍枰蕾嚮瘜W(xué)能源，但在煤炭石油等傳統(tǒng)能源日益枯竭的今天，加強(qiáng)對新型能源的研究與開發(fā)也變得更加重要。新型能源主要包括可燃冰（天然氣水合物）、煤層氣、頁巖氣、地?zé)崮茉?、干熱巖等。其中可燃冰主要存在深?；蛘哂纼鰧赢?dāng)中，是我國重要戰(zhàn)略礦產(chǎn)之一，在南海地區(qū)有豐富資源，其開發(fā)技術(shù)起步較早目前在穩(wěn)步推進(jìn)中但尚未取得突破性進(jìn)展。而對于煤層氣、頁巖氣仍處于基礎(chǔ)研究階段，離真正應(yīng)用上有一定時日，地?zé)崮艿难芯磕壳耙脖容^淺，且因為存在不穩(wěn)定、開采風(fēng)險大、對環(huán)境的負(fù)面影響尚不明確等特點難以應(yīng)用，但由于其分布廣、產(chǎn)量多、易于開發(fā)的特點，相信在未來能源構(gòu)成中也是非常重要的一項資源，因此結(jié)合有關(guān)部門的重視和從業(yè)者的共同努力加強(qiáng)對其研究。對于地質(zhì)工作者來說，要對我國各種新型能源深入研究調(diào)查，掌握全國可燃冰、頁巖氣、地?zé)岬饶茉吹姆植家约氨Ｓ袪顩r，做好相應(yīng)的基礎(chǔ)勘察，并加強(qiáng)對鉆探工藝的研究和新技術(shù)的推廣工作，為我國發(fā)展并運用新型能源打下堅實的基礎(chǔ)。

2.3 地底探測

當(dāng)前科學(xué)家對于地球的探測還僅僅局限于地殼表面，而對于更深層次的地殼乃至地幔研究還很不夠，地底探測科學(xué)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。通過深度探測地底，不僅可以直觀了解直觀巖石圈構(gòu)造，探索地底各層次的物理的構(gòu)造及物質(zhì)形態(tài)，也可以加深對地球深部流體和地?zé)峤Y(jié)構(gòu)的理解，也對系統(tǒng)性認(rèn)知地震乃至預(yù)測地震、揭示全球氣候變化內(nèi)在成因以及解釋環(huán)境變遷等科學(xué)問題有所幫助。

3 探礦工程在地質(zhì)資源勘測中的作用

就目前情況來看，探礦工程在地質(zhì)資源勘察研究中發(fā)揮重要作用，具備戰(zhàn)略性地位。最主要體現(xiàn)在探礦工程是地質(zhì)礦源勘測、開發(fā)的具體實現(xiàn)途徑，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷革新，人們的意識也發(fā)生了翻天覆地的變化，這對促進(jìn)資源環(huán)境科學(xué)的發(fā)展是極其重要的。就我國而言，探礦工程的作用主要集中在為國家地質(zhì)礦產(chǎn)資源提供安全保障、為國民經(jīng)濟(jì)日常運行提供基本服務(wù)，為生態(tài)保護(hù)和生態(tài)平衡提供重要支撐。

物理基礎(chǔ)技術(shù)和探礦技術(shù)是我國地質(zhì)資源應(yīng)用勘察的兩大支柱學(xué)科。其中探礦工程技術(shù)是從地下實物地質(zhì)中獲取樣本的唯一途徑，短期內(nèi)在地質(zhì)資源勘測中的地位無法被其他技術(shù)所取代。探礦工程在地質(zhì)資源勘察研究中的具體作用表現(xiàn)為以下四點：

（1）我國的登月計劃、深潛項目、地底探測、極地考察等重難點地質(zhì)探測都離不開探礦工程，實際上這些特殊地質(zhì)考察任務(wù)的技術(shù)難題也集中存在于探礦工程的技術(shù)難題中，即探礦工程是特殊地質(zhì)勘探任務(wù)的核心基礎(chǔ)。（2）對于地質(zhì)災(zāi)害的考察與防治中起著關(guān)鍵性作用。我國幅員遼闊。地理情況也存在巨大差異，而對于泥石流、洪水、地質(zhì)塌陷等多種地質(zhì)災(zāi)害而言，其產(chǎn)生與損害程度與地質(zhì)情況是分不開的。運用探礦工程對于地質(zhì)進(jìn)行基礎(chǔ)考察測繪，有助于更加了解實際情況，在災(zāi)害來臨前可以提早預(yù)防，降低危害程度；而在災(zāi)后也有促進(jìn)救援、重建的作用。（3）有助于礦產(chǎn)資源的開采，我國擁有960萬平方公里的陸地領(lǐng)土和約300萬平方公里的海洋領(lǐng)土，在這些領(lǐng)地上分布著巨量的礦產(chǎn)資源。我國目前僅對1/3的礦產(chǎn)資源有實際開采能力，目前還沒有實現(xiàn)對礦產(chǎn)地有效利用，但另一方面也說明我國的礦產(chǎn)開發(fā)還有巨大的發(fā)展?jié)摿?，還需要我國科研工作人員的不斷努力，同時也需要探礦工程這一基礎(chǔ)學(xué)科的支持。（4）加深對地球的認(rèn)識。目前人們對于地球還沒有很深入的認(rèn)識，相關(guān)物理資料還處于比較缺乏的狀態(tài)，探礦工程的技術(shù)同樣可以用于獲取巖層礦物信息，以驗證地球內(nèi)部構(gòu)成，從而開展進(jìn)一步的研究和技術(shù)開發(fā)。

4 我國探礦工程的發(fā)展策略

總的來說，對于探礦工程應(yīng)當(dāng)給予更高的重視和支持，本質(zhì)是要提升鉆探取樣技術(shù)的精密度和自動化水平，讓其在實踐中更好完成任務(wù)。研究的側(cè)重點要放在南北極、地外星體、冰川、海底、干熱巖以及山脊、地?zé)釡\層等難以開發(fā)或者難以長時間進(jìn)入地區(qū)的鉆探能力和鉆探效率，為鉆探工作提供有效支撐。與此同時，也要致力于致力于配合GIS進(jìn)行軌跡開發(fā)、實施定位、定向巖心等方面的技術(shù)開發(fā)，將探礦工程與GIS工程有效結(jié)合，幫助推進(jìn)地理信息化、地理智能化的發(fā)展。

另一方面，實踐領(lǐng)域還存在許多堅硬、復(fù)雜的地質(zhì)狀況，所以也要提高鉆探強(qiáng)度，發(fā)展碎巖技術(shù)。要積極發(fā)展和推廣繩索取心、螺桿馬達(dá)、液動潛孔錘三合一技術(shù)與繩索取心、液動潛孔錘二合一技術(shù)的應(yīng)用。對于地球探測方面也不能忽視，要加強(qiáng)適用于該領(lǐng)域的鉆探技術(shù)與鉆探工具研究。在我國近幾十年的科學(xué)體系中，已能成熟適用鉆孔方法大陸科學(xué)鉆探工獲取原位測井、固液氣態(tài)樣品和土質(zhì)標(biāo)本數(shù)據(jù)，從而開展對地球深部物質(zhì)的研究，包括動力學(xué)、結(jié)構(gòu)、成礦機(jī)理等。早在我國973計劃實施之初，就針對表層物質(zhì)和溫室氣體變化分析的研究立項并順利完成，為研究原裝巖芯打下了堅實的基礎(chǔ)，未來還需進(jìn)一步發(fā)展。

5 結(jié)語

在地質(zhì)分析、深部找礦、新能源開發(fā)、生態(tài)保護(hù)、地質(zhì)環(huán)境改善等方面，探礦技術(shù)具有不可替代的作用。為實現(xiàn)地質(zhì)資源勘查技術(shù)的突破和發(fā)展，進(jìn)一步鞏固和拓展我國科技發(fā)展成果，有關(guān)部門和技術(shù)人員要重視探礦工程，加強(qiáng)研究分析，為解決地質(zhì)資源調(diào)查問題提供有力支持。

參考文獻(xiàn)

[1]孫騰飛，張大偉，邰振忠，等.探礦工程在地質(zhì)資源勘察研究中的作用分析[J].消費導(dǎo)刊，2017（10）：55.

[2]魯洋.探礦工程在地質(zhì)資源勘察研究中的作用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（2）.

[3]徐航，劉德全.關(guān)于探礦工程在地質(zhì)資源勘查研究中的作用[J].工程技術(shù)：全文版，2017（1）：00229-00229.