直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用研究

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州 730100）

0.引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平與科技水平的快速發(fā)展，地質(zhì)工作中可選擇和使用的新技術(shù)、新工具越來(lái)越多。但與此同時(shí)，地質(zhì)工程領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范、工作場(chǎng)景、作業(yè)要求也呈現(xiàn)出了復(fù)雜化、嚴(yán)格化的發(fā)展特點(diǎn)。在此背景下，將直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)找礦的施工實(shí)踐中，能有效提高找礦效率，強(qiáng)化地質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取精準(zhǔn)度，從而為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查單位的綜合工作效益提供有力保障。

1.直推式取樣鉆機(jī)的概述

直推式鉆機(jī)一般采用直推方式將套管推入土壤，無(wú)需注水，能夠連續(xù)快速地取出不受外界干擾的特定深度的柱狀土樣品，且具有鉆進(jìn)速度快，取樣完整，工作效率高等特點(diǎn)。由于體積小，重量輕，可以自行行走，所以便于運(yùn)輸和到達(dá)復(fù)雜地形。直推式取樣鉆機(jī)一般由液壓系統(tǒng)、錘擊系統(tǒng)以及履帶系統(tǒng)等三部分構(gòu)成。工作原理是將錘擊系統(tǒng)垂直于地面固定，然后通過(guò)靜壓將套筒直推入土中。與手鉆相比，直推式取樣鉆機(jī)能夠深入10m內(nèi)的土層完成高效的土壤樣品[1]。

2.直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)對(duì)我國(guó)地質(zhì)找礦的意義

眾所周知，我國(guó)雖然地域廣闊，但是國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展還需要大量的礦產(chǎn)來(lái)支撐。因此，地質(zhì)找礦工作成為我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采的主要業(yè)務(wù)，是保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民正常生活生產(chǎn)的保障。地質(zhì)找礦工作離不開(kāi)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和專業(yè)設(shè)備的綜合支持，因此地質(zhì)找礦工作也促進(jìn)了我國(guó)鉆探設(shè)備的進(jìn)出口貿(mào)易。由于我國(guó)土地寬廣遼闊，且東西南北各區(qū)域的地理環(huán)境有很大的差異，給我國(guó)地質(zhì)勘探技術(shù)造成了一定的困難，再加上我國(guó)多個(gè)行業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量在不斷增加，導(dǎo)致地質(zhì)找礦工作一直被頭上兩座大山壓著。如果沒(méi)有專業(yè)的技術(shù)設(shè)備的支持，地質(zhì)找礦工作很難完成采樣任務(wù)。為了大力支持地質(zhì)找礦工作的順利開(kāi)展，我國(guó)不僅成立針對(duì)找礦工作的專項(xiàng)資金，也鼓勵(lì)相關(guān)部門(mén)進(jìn)口先進(jìn)的采樣設(shè)備提高土壤采樣的效率。另外，國(guó)家還大力支持科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)直推式鉆具，從而促進(jìn)我國(guó)找礦技術(shù)的發(fā)展。在傳統(tǒng)時(shí)期，直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)在環(huán)境污染土壤采樣中使用的較多，地質(zhì)找礦中普遍使用手鉆進(jìn)行采樣。近年來(lái)，直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)逐漸進(jìn)入地質(zhì)找礦領(lǐng)域，為地質(zhì)勘查單位的施工活動(dòng)提供了新的技術(shù)路徑，促進(jìn)了我國(guó)地質(zhì)勘探領(lǐng)域的發(fā)展，保障了采樣工作更加高效便捷。

3.直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

3.1 直推式鉆進(jìn)設(shè)備的工藝流程

直推式鉆進(jìn)設(shè)備的工藝流程中首先使用GPS定位系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，在確定好的位置上用帶有顏色的材料進(jìn)行標(biāo)記，確保鉆探位置的準(zhǔn)確。其次，在準(zhǔn)備鉆進(jìn)的位置將土地整理好，盡量使鉆具和整體設(shè)備處于平衡狀態(tài)，沒(méi)有搖晃的現(xiàn)象。在整理好的土地上要將設(shè)備固定好，確保設(shè)備在鉆取土壤時(shí)更加穩(wěn)定。設(shè)備在作業(yè)的過(guò)程中，還有專業(yè)的技術(shù)人員觀察鉆進(jìn)的深度，記錄設(shè)備電子屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。設(shè)備作業(yè)的過(guò)程就是取樣的過(guò)程，在設(shè)備達(dá)到一定的深度無(wú)法再下推時(shí)，操作設(shè)備使設(shè)備終孔撤離。鉆具將土壤樣品取出到地面后，技術(shù)人員要將樣品妥善保管并做好記錄，以免此次樣品與其他位置的樣品混淆。使用完設(shè)備取樣后，還要將鉆探的位置恢復(fù)原樣。其實(shí)，鉆探的過(guò)程就是使用機(jī)械設(shè)備將鉆頭或鉆管直推入土層中，利用鉆管將土壤帶回到地面。如果鉆管推入的位置沒(méi)有達(dá)到計(jì)劃的探測(cè)位置，可以使鉆管將底部的巖石進(jìn)行破碎后繼續(xù)加深鉆孔[2]。

3.2 地質(zhì)找礦場(chǎng)地中的部署

地質(zhì)找礦采樣前，先分析所選擇的勘探區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況，通過(guò)地理資料探究探尋區(qū)域的地殼運(yùn)動(dòng)情況、地質(zhì)變化情況等內(nèi)容。進(jìn)行研究的目的是可以充分了解該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)在不同時(shí)期都能夠出現(xiàn)什么的變化，是否有勘探的可能性，從而可以充分地對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)變化和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行深入地探究和記錄。在探究的過(guò)程中不僅能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境進(jìn)行深入的研究、還能掌握該區(qū)域地質(zhì)變化的規(guī)律以及土層的基本情況，為找礦提供參考資料，從而促進(jìn)找礦工作更加高效。其次，根據(jù)研究信息推測(cè)出該地區(qū)的礦產(chǎn)存儲(chǔ)量、面積以及其他開(kāi)采相關(guān)的信息，還要將礦床分布規(guī)律、礦床開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)以及地質(zhì)資料等信息整理出來(lái)。根據(jù)以上找礦信息才能確定是否進(jìn)行采樣，然后對(duì)采樣場(chǎng)地進(jìn)行部署。在現(xiàn)場(chǎng)勘查之前，根據(jù)調(diào)查目的進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，確定調(diào)查區(qū)域內(nèi)理論監(jiān)測(cè)點(diǎn)位集，并且編制方案。然后，通過(guò)必要的現(xiàn)場(chǎng)勘查最終對(duì)理論布點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)和優(yōu)化，形成調(diào)查區(qū)域內(nèi)實(shí)際進(jìn)行監(jiān)測(cè)的點(diǎn)位集，并修訂方案?，F(xiàn)場(chǎng)勘查主要包括對(duì)以地圖初步布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)利用GPS進(jìn)行校正、進(jìn)行土樣采集可行性勘查、對(duì)布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

3.3 利用直推式鉆具進(jìn)行土壤采樣前的準(zhǔn)備

在使用設(shè)備進(jìn)行采樣前，要對(duì)采樣的區(qū)域進(jìn)行土地整平。根據(jù)規(guī)劃圖紙使用GPS定位技術(shù)和設(shè)備上的定位設(shè)備確定好采樣位置。確定采樣時(shí)還要在該位置使用白灰進(jìn)行標(biāo)示，顯示采樣位置。對(duì)標(biāo)記好的采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣前，要使用人工將附近土地進(jìn)行整平，將土地上方的雜草、垃圾等物體清理干凈。其次，將直推式取土設(shè)備移動(dòng)到指定的取土位置，將設(shè)備固定好后將現(xiàn)場(chǎng)只留下1～2個(gè)記錄操作人員，其余人員應(yīng)距離設(shè)備5m遠(yuǎn)。使用的設(shè)備主要有TEC12液壓直推式取土鉆機(jī)，它的一大優(yōu)勢(shì)是便于攜帶搬運(yùn)，可以到一些大型車輛不容易到達(dá)的地方進(jìn)行快速的淺層土壤取樣。由于它采用的是直推式鉆進(jìn)，所以取得的土壤樣品都是無(wú)擾動(dòng)的，使得樣品在實(shí)驗(yàn)室中的分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。同時(shí)，該鉆機(jī)采用高頻沖擊方式進(jìn)行鉆進(jìn)，有別于傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)，同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程中不需要水，能夠快速鉆進(jìn)土層、沙層及含水的軟土層和淤泥沉積物等，這款鉆機(jī)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便、適用領(lǐng)域廣泛為后期的調(diào)查研究提供了可靠的保證[3]。

由于GPS是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，土壤采樣容易得多，因此可以最小化實(shí)際樣品來(lái)源的不確定性。取樣團(tuán)隊(duì)使用輸入GPS的坐標(biāo)來(lái)定位每個(gè)地點(diǎn)。通常，這個(gè)坐標(biāo)可以達(dá)到±5m的精度，也就是一般的手持GPS的精度。樣本編號(hào)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是非常重要的。由于在土壤調(diào)查中采集了大量的樣本，如果編號(hào)不系統(tǒng)，就會(huì)產(chǎn)生很大的混亂。最好的方法之一是使用預(yù)先編號(hào)的票務(wù)簿。在每個(gè)地點(diǎn)，將坐標(biāo)輸入票證簿，用永久性記號(hào)筆在樣品袋的外面寫(xiě)上號(hào)碼，將副本的票證從票證簿上撕下來(lái)，連同泥土一起放進(jìn)票證簿。在樣品被送到實(shí)驗(yàn)室之前，地質(zhì)師要確定要分析的元素組合和檢測(cè)限度。由于實(shí)驗(yàn)室對(duì)較低的檢測(cè)限度收取更高的費(fèi)用，預(yù)算既要考慮所分析的一套要素，也要考慮所使用的方法。

4.結(jié)語(yǔ)

將直推式鉆具鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)找礦的工作當(dāng)中，能大幅提高找礦的質(zhì)量和效率，因此該方法具備高度的可行性與價(jià)值性。實(shí)踐時(shí)，相關(guān)人員既要做好鉆進(jìn)設(shè)備、鉆進(jìn)技術(shù)的選擇，以及施工方案的合理規(guī)劃，也要全面加強(qiáng)施工過(guò)程的管理力度，以確保直推式鉆進(jìn)鉆具技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的充分發(fā)揮，推動(dòng)地質(zhì)找礦施工乃至地質(zhì)工程整體的現(xiàn)代化、精細(xì)化發(fā)展。