深部礦產(chǎn)勘查中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

舒克鑫，鄒 博

工業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，礦產(chǎn)資源行業(yè)起到了舉足輕重的作用，從開采礦物資源到至今，礦產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，從生活小物到國家科技發(fā)展，礦物原料是特別重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，要想實(shí)現(xiàn)中央宣導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)、低污染開采，高效率利用，是具有非常重要現(xiàn)實(shí)意義的工程。而近年來，有目共睹的科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)提高，但礦產(chǎn)資源行業(yè)的問題也浮出水面，勘查工作還在持續(xù)進(jìn)行，采礦也沒有停止，但地表淺層礦產(chǎn)資源，行業(yè)專家預(yù)估，不會(huì)有大規(guī)模的大型礦種再出現(xiàn)了，今后如果想要再挖掘新的大型礦床、稀有礦床，必須往深部找礦方向去發(fā)展。這是一個(gè)發(fā)展方向，但每一個(gè)新的方向，都是需要花費(fèi)時(shí)間、精力、經(jīng)濟(jì)去探索的，深部礦產(chǎn)路線可行嗎，但勘查工作的復(fù)雜程度更高，勘查過程所遇到的困難也會(huì)更多，想要把深部找礦理論和實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來，必須有一套完整的體系實(shí)施，想要保證深部找礦工作高效率、高質(zhì)量的進(jìn)行，除了科學(xué)規(guī)劃研討以往，選擇適宜的科學(xué)技術(shù)也是非常重要的，筆者此次探究的是鉆探技術(shù)，研究表明，它對深部礦產(chǎn)勘查，從效率到質(zhì)量上，都起到非常重要的推動(dòng)作用?；谝陨铣跣?，下文筆者就主要對深部礦產(chǎn)勘查中鉆探技術(shù)的使用進(jìn)行探討，以供參考。

1 我們國家現(xiàn)已知的深部找礦情況

從往年的統(tǒng)計(jì)顯示，我國的深部找礦發(fā)展和國外相比還有一定的差距，國外礦山采礦深度超過1000m的大約80座，而我們國家相同深度的礦山開采不足20座。代表性的深部找礦礦山有河南省秦嶺金礦，深部找礦達(dá)1990m，云南的會(huì)澤鉛鋅礦，深部找礦達(dá)1526m；吉林夾皮溝二道溝金，深部找礦達(dá)1600m，遼寧二道溝金礦，深部找礦達(dá)1100m，遼寧紅透山銅礦，深部找礦達(dá)1100m等。這些在深部探獲了大量的礦產(chǎn)資源的礦山，通過地區(qū)來看，東北老工業(yè)基地遼寧，凸顯了老礦山深部找礦的巨大潛力。

那么在深部找礦過程中，很多都應(yīng)用到了鉆孔技術(shù)。根據(jù)全國鉆孔數(shù)據(jù)庫記錄，固體礦產(chǎn)的勘查資料記載，全國1000m以上的，鉆孔約14000個(gè)，2000m～3000m之間的，鉆孔170個(gè)，這170個(gè)里包括煤礦、金屬礦產(chǎn)、非金屬礦山，綜合型礦山，3000米以上，金屬礦產(chǎn)勘查鉆孔2個(gè)，這2個(gè)都是屬于膠東地區(qū)，在三山島斷裂帶和焦家斷裂帶施工的，鉆孔深度在4006.17m～3266.06m。焦家斷裂帶找礦儲(chǔ)量挺豐富，2800m收獲了多層金礦體，是我國目前為止，最深的見礦鉆孔礦床了。該孔實(shí)施的成功，給廣大地質(zhì)工作者深部找礦工作帶來了希望，調(diào)動(dòng)了勘查人員的積極性。

2 深部找礦存在的問題

2.1 理論轉(zhuǎn)為實(shí)際技術(shù)存在局限性

任何技術(shù)的革新，都是先有理論后有實(shí)踐，對于鉆探技術(shù)也是同樣道理，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)之前，我們專業(yè)的人士在研究鉆探技術(shù)的理論性上，也是持有非常多的觀點(diǎn)和突破的。當(dāng)把鉆探技術(shù)真正應(yīng)用于深部找礦工程中，經(jīng)過對不同類型的礦山地質(zhì)條件實(shí)施鉆探技術(shù)，相對于之前的找礦情況，產(chǎn)生了不錯(cuò)的效果，適應(yīng)性很強(qiáng)，這些都是在單一礦種的礦區(qū)展開的實(shí)際應(yīng)用。對于多樣化礦種組成的礦產(chǎn)區(qū)來說，只是借助單一的鉆探技術(shù)，還不能達(dá)到對更深層次的地層時(shí)空規(guī)律、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的過程、成礦區(qū)域等進(jìn)行找礦，想要針對性對礦區(qū)深部進(jìn)行定位，借助遙感技術(shù)勾畫的三維結(jié)構(gòu)示意圖，進(jìn)行分析，提前對成礦構(gòu)造和地質(zhì)體特征進(jìn)行預(yù)估。不管是化學(xué)勘探還是物理勘探，我國理論基礎(chǔ)可以說的成熟階段了，但追究其深層次的發(fā)展，理論轉(zhuǎn)為實(shí)踐，我國礦產(chǎn)資源深部開采還是收到一些因素的制約的，比如地大物博的優(yōu)勢下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形特征是復(fù)雜化的，再加上有些礦區(qū)明明預(yù)測內(nèi)部是有優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源的，但由于地質(zhì)內(nèi)部穩(wěn)定性差，如果強(qiáng)行使用物化探方法勘探，很可能沒有找到珍貴的資源，還要造成經(jīng)濟(jì)人員傷亡，結(jié)果不盡人意。所以說，這段路程還是有很多問題需要解決，盡可能的對采礦區(qū)的礦產(chǎn)資源地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，有目的性、有針對性的應(yīng)用相關(guān)儀器設(shè)備或者是多種設(shè)備交替施工，達(dá)到深入開發(fā)的效果。

2.2 找礦空間被一再壓縮，找礦線索不明朗，進(jìn)一步增加了找礦難度

從生態(tài)文明建設(shè)的角度，越久遠(yuǎn)的時(shí)代環(huán)境綠化越好，但國家需要強(qiáng)大，必然需要經(jīng)濟(jì)支撐，在礦山開采行業(yè)的生態(tài)文明建設(shè)，需要重視開采技術(shù)的綠色開采和綠色勘查，把原有的礦業(yè)生產(chǎn)過程與勘察工作優(yōu)化改進(jìn)。甚至有些城市為了保護(hù)環(huán)境，生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)以及自然保護(hù)區(qū)，已經(jīng)在禁止進(jìn)行亂采開挖的作業(yè)了，這對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)確實(shí)是有幫助的，但長期看，對于經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定也是不利的。在短時(shí)間禁止開采的時(shí)候，無疑是縮小了可找礦的范圍。還有深部找困難的原因目前看線索不夠明朗，很難確定出方向，導(dǎo)致了這么長時(shí)間也沒有突破出新的方式，對深部找礦工作人員帶來了重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.3 外部環(huán)境干擾深部探礦

除了勘查技術(shù)不完善以外，礦業(yè)生產(chǎn)高壓電，運(yùn)輸軌道，電纜，采空區(qū)等外部人文環(huán)境也會(huì)對深部找礦“由淺入深”、“由已知到未知”的探索過程產(chǎn)生干擾，主要對物探測量和數(shù)據(jù)造成巨大干擾，牽涉到采礦后尾礦排放、污水、民采堆浸等影響化學(xué)勘探的準(zhǔn)確性。另外從政府的角度對深部鉆探工程有礦權(quán)的要求，很多層面上受到礦權(quán)的制約，不能得到實(shí)施，需要上級下級協(xié)調(diào)申請，審批，過程繁瑣，同時(shí)對于這類事件也沒有非常明確的規(guī)定。

2.4 深部找礦預(yù)估成本更高，資金周轉(zhuǎn)難度大

深部找礦的開采，需要經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的支持，難度肯定要比淺層找礦難度大的，以往的普通勘查方法可能不適應(yīng)于深部開采，需要更精準(zhǔn)的儀器，更專人的技術(shù)人員，利用更久的時(shí)間，花費(fèi)更高的費(fèi)用，來完成深部找礦工作的開展。礦產(chǎn)資源從本開發(fā)那天開始就給國家?guī)砹恕敖?jīng)濟(jì)”的概念，深部找礦是為了更好的為企業(yè)創(chuàng)造效益，為國家工業(yè)建設(shè)添磚加瓦。那在經(jīng)濟(jì)需求加大的背景下，深部找礦項(xiàng)目開展需要國家支持，希望中央資金和項(xiàng)目申領(lǐng)部門能助力工程的新突破，幫助礦企為深部找礦提供后備資金，降低風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 人才隊(duì)伍建設(shè)對深部找礦的意識(shí)有待提升

找礦工作是長期的，不間斷的，由于淺層礦源已經(jīng)滿足不了國家發(fā)展需要，轉(zhuǎn)向深部找礦的路上，地勘單位的專業(yè)人員，也要不斷更新自我意識(shí)，提高專業(yè)知識(shí)，創(chuàng)新思維，創(chuàng)新應(yīng)用，把多年的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，發(fā)揮到找礦工作中，有些人才隊(duì)伍從業(yè)時(shí)候是專業(yè)性極強(qiáng)的，但后來時(shí)間久了，就停留腳步了，仍然按照以往通過區(qū)域性工作直接發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地或者通過物探和化探找礦，沒有在對找礦工作作進(jìn)一步的探究，還停留在先對老一套找礦思維上。這類人才本身是有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力的，但由于創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)，導(dǎo)致沒有進(jìn)一步加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，所以我們要彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，定期的掌握先進(jìn)的模型找礦和預(yù)測方法。

3 深部找礦可應(yīng)用到的鉆探技術(shù)

（1）空氣反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)?？諝夥囱h(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)找礦原理是經(jīng)由空氣壓縮技術(shù)對空氣的壓縮處理，把壓強(qiáng)向循環(huán)介質(zhì)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化，使空氣中產(chǎn)生的壓強(qiáng)增加，為潛孔錘提供動(dòng)力來源。利用該技術(shù)找礦，主要是把礦山采礦區(qū)域的巖石擊碎，勘探人員利用這些碎片利用化學(xué)檢測技術(shù)去化驗(yàn)內(nèi)部元素，賦存特征，進(jìn)而判斷鉆探區(qū)域的地質(zhì)類型特點(diǎn)。

（2）液動(dòng)潛孔錘技術(shù)。這項(xiàng)鉆探技術(shù)被應(yīng)用到礦山資源的找礦中，是有一定局限性的。主要是針對一些特殊深部礦產(chǎn)資源開發(fā)，從本質(zhì)來看，這是一項(xiàng)在常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)上的升級，屬于技術(shù)的新突破。但利用這一技術(shù)開展鉆探作業(yè)時(shí)，設(shè)備運(yùn)行需要有沖洗液的輔助，因?yàn)樘囟_洗液的使用可以驅(qū)動(dòng)內(nèi)部潛孔錘的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而來促進(jìn)鉆探工作的開展。沖洗液存在一定的推動(dòng)作用力，潛孔錘在受到了這一作用力以后，會(huì)將該動(dòng)能沖擊作用下的能量傳遞到設(shè)備鉆頭中，使得鉆頭能夠?qū)υ搮^(qū)域的巖體實(shí)現(xiàn)破碎處理。該設(shè)備運(yùn)行時(shí)必須要有基礎(chǔ)原料的保障，該基礎(chǔ)原料是外部泥漿泵所提供的，經(jīng)由泥漿泵足夠 的基礎(chǔ)原料供給，才能夠使得設(shè)備中所涉及的能量可以維持正 常的輸入狀態(tài)。液動(dòng)潛孔錘技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，尤其是對于 一些脆性大的巖石而言，不僅呈現(xiàn)出極高的鉆探效率，更可以保障較大的巖石鉆孔率，給開采作業(yè)的進(jìn)行提供了為切實(shí)的依據(jù)。

（3）定向鉆探技術(shù)。1970年開始我國在找礦行業(yè)中就已經(jīng)對鉆探技術(shù)初步探索，1986年，我國在鉆探技術(shù)方面取得了重大科研成果，這無疑是對深部地質(zhì)鉆探技術(shù)的深入研究做了堅(jiān)實(shí)的鋪墊。定向鉆探技術(shù)是通過人工操作和鉆進(jìn)技術(shù)配合，使得鉆孔按照擬定目標(biāo)軌跡進(jìn)入，能減少鉆探設(shè)備的復(fù)雜化，更節(jié)省了不少搬運(yùn)工作量。鉆進(jìn)技術(shù)包括人工偏斜楔法、孔底渦輪鉆和液動(dòng)螺桿鉆和孔底電鉆法。探測深度能從幾百米到幾千米，按照系統(tǒng)預(yù)估理想狀態(tài)能達(dá)到近萬米，定向鉆探技術(shù)的應(yīng)用，讓深部找礦縮短了進(jìn)程，提升了整體鉆探效率，時(shí)間短了，間接的節(jié)約了整個(gè)鉆探作業(yè)中的人工成本。

（4）金剛石繩索取芯技術(shù)。金剛石繩索取芯技術(shù)優(yōu)勢在于金剛石的硬度大，這個(gè)特點(diǎn)能在鉆探找礦過程中發(fā)揮優(yōu)勢，尤其是近些年，金剛石鉆頭的品種多樣化，鉆頭的質(zhì)量和性能也在隨時(shí)優(yōu)化，這讓取芯技術(shù)在深部地質(zhì)鉆探找礦工作中被廣泛試用，繩索取芯鉆探工藝的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度低、取芯速度快、鉆進(jìn)效率高，實(shí)際找礦中基本可以達(dá)到預(yù)期效果，但也有不足之處，畢竟我國金剛石繩索取芯技術(shù)的發(fā)展時(shí)間較短，這方面的技術(shù)人才也是比較緊缺，還需要我們在地質(zhì)找礦中不斷完善技能，留住更多優(yōu)秀的人才，通過合理的、科學(xué)的、創(chuàng)新的理念相融合，一定能在未來突破現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸。

4 推動(dòng)深部找礦的建議

4.1 篩選深部找礦選址

深部找礦是發(fā)展方向，但還是要把綠色開采作為首要前提。不是所有的礦區(qū)都適合深部找礦，所以在選擇研究區(qū)域的時(shí)候，要退出自然保護(hù)區(qū)，并且遠(yuǎn)離。二是要提高勘查的集中度，向大型采礦開發(fā)區(qū)移進(jìn)。三是轉(zhuǎn)向自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局開展礦產(chǎn)勘查區(qū)，那里有大型特大型資源潛力的礦床，和適宜深部和外圍集中找礦的提示區(qū)。深部找礦不能完全從零開始，這些礦區(qū)除了有地理優(yōu)勢外，前人積累了不少勘探成果經(jīng)驗(yàn)，各類地物化遙資料可以借鑒使用，曾經(jīng)已勘探過的礦產(chǎn)過程，使用方法可以參考，找過礦產(chǎn)資源所以有建立找礦地質(zhì)模型，再結(jié)合現(xiàn)今的科技和已經(jīng)制定的深部找礦計(jì)劃，應(yīng)該可以有一定的突破性。

4.2 借助大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

有色金屬礦山集散區(qū)采礦時(shí)，要利用好現(xiàn)有優(yōu)勢，秉承“從已知到未知，由淺入深”的理念，要養(yǎng)成整理信息的習(xí)慣，通報(bào)三維建模技術(shù)分析采礦區(qū)相關(guān)信息并綜合分析，篩選可利用的信息，形成立體空間成礦預(yù)測。借助大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科學(xué)手段，建立數(shù)據(jù)庫，更好的把資料轉(zhuǎn)化為立體，幫助深部礦產(chǎn)勘查工作的順利開展，并實(shí)現(xiàn)“地質(zhì)云”平臺(tái)的共享服務(wù)，共享資源，共享經(jīng)驗(yàn)。

4.3 充分發(fā)揮好理論和模型找礦的作用

利用理論和模型找礦的作用，尤其是加強(qiáng)勘查區(qū)找礦預(yù)測理論，據(jù)前人找礦已知的有25種找礦預(yù)測地質(zhì)模型在深部找礦工作過程里被使用。這25種找礦預(yù)測地質(zhì)模型，根據(jù)中國典型的礦床類型所建立的實(shí)體化找礦預(yù)測地質(zhì)模型，涵蓋了我國最重要的幾種成礦作用類型。例如硅鈣面熱液交代型多金屬礦床地質(zhì)模型、“上脈下體”的鎢錫礦二元結(jié)構(gòu)模型等，這些模型適用于我國地質(zhì)條件，符合我國特殊的復(fù)雜地質(zhì)和成礦作用過程。

4.4 壯大深部找礦人才隊(duì)伍

創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力，擁有一支勇于發(fā)現(xiàn)，勇于創(chuàng)新的隊(duì)伍，對實(shí)現(xiàn)我國深部找礦項(xiàng)目突破的關(guān)鍵點(diǎn)，可以通過組織學(xué)術(shù)交流邀請各個(gè)地區(qū)地質(zhì)高校、科研學(xué)院等地質(zhì)勘探隊(duì)伍的創(chuàng)新人才，先進(jìn)人才來到野外現(xiàn)場做指導(dǎo)，開展多層面的理論技術(shù)交流，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試，解決現(xiàn)有的找礦重點(diǎn)難點(diǎn)。對各個(gè)單位的年輕一代給予學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，年輕人思維活躍，如果能對他們定期培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)，讓他們不斷的充實(shí)自己，互相學(xué)習(xí)，互相發(fā)現(xiàn)，互相探討，設(shè)立尖子生小組，調(diào)動(dòng)大家的學(xué)習(xí)氛圍，讓年輕人和前輩們互相取長補(bǔ)短，突破我國對深部找礦的困局，壯大深部找礦人才隊(duì)伍建設(shè)。

5 結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下科技水平的飛速進(jìn)步，給各行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新造就了無限可能，以前不能實(shí)現(xiàn)的，幻想的都有可能通過現(xiàn)有科技來實(shí)現(xiàn)。礦產(chǎn)行業(yè)也包括在內(nèi)，各個(gè)礦山企業(yè)在資源開發(fā)過程中已經(jīng)走向深部找礦，但因深部條件的復(fù)雜性，一直是我國家需要在礦產(chǎn)資源突破的困難。筆者以上對深部找礦的困難和方法鉆了淺談，能力有限，還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)，繼續(xù)創(chuàng)新，希望在未來我能幫助礦山企業(yè)在實(shí)現(xiàn)深部找礦工程上做出自己的一份貢獻(xiàn)。