管窺礦山勘探中鉆孔的布置

李雙軍 萬小強(qiáng)

摘 要：當(dāng)今社會，礦產(chǎn)資源是人類生存與發(fā)展過程中不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對于其需求量越來越大，因此礦產(chǎn)資源的勘探尤其重要。從當(dāng)前國內(nèi)發(fā)展來看，勘探還存在相當(dāng)部分的技術(shù)問題，其中以鉆孔技術(shù)最為重要，鉆孔的布置關(guān)系到礦產(chǎn)項目的進(jìn)展和質(zhì)量，因此很有必要對礦山勘探中鉆探技術(shù)及鉆孔布置進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)勘探；鉆孔技術(shù)；鉆孔類型；鉆孔深度；鉆孔布置；鉆孔質(zhì)量

1 概述

礦產(chǎn)勘探中，鉆探技術(shù)是獲取礦產(chǎn)成果的主要途徑，鉆孔的布置直接影響到地質(zhì)材料查找的準(zhǔn)確性和可靠性，對礦產(chǎn)資源的預(yù)估起到非常重要的作用。鉆探過程中必然涉及到鉆探技術(shù)設(shè)計和鉆孔的布置問題，同時這些又將影響到礦山項目的勘探效果、查找進(jìn)度及勘查費(fèi)用等。文章以礦山勘探中鉆探技術(shù)為背景，對勘探中鉆孔的布置進(jìn)行探究，探討如何提高找礦效果以及幫助探明資源儲量，對工程項目具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

2 勘探工程

了解礦產(chǎn)勘探前必須對勘探工程有初步地了解，通常在礦山勘探中， 勘探工程的布置形式對工程勘探效果以及勘探技術(shù)具有指導(dǎo)作用，其總體布置形式也是勘探線的形式，一般沿地表到地下方式按合理間距布置并垂直于礦體走向的勘探剖面內(nèi)查探礦體。勘探工程布置形式的基本原則主要包括以下部分：

2.1 進(jìn)行勘探工程的布置前，先要掌握以下幾點：首先，在勘探中需要依據(jù)間距系統(tǒng)進(jìn)行有規(guī)律地現(xiàn)場布置，無需考慮外界環(huán)境，同時適當(dāng)使各個關(guān)聯(lián)工程保持聯(lián)系溝通，以便于獲得勘探所需的礦山參數(shù)；其次，盡量使勘探工程與礦體的走向垂直，即垂直于礦山構(gòu)造線的方向布置，這樣勘探工程能夠沿厚度方向順利穿過礦體構(gòu)造帶；最后，在對礦山有所認(rèn)知前提下，勘探工程應(yīng)遵循從已知到未知、由地表至地下、由稀到密的工程布置規(guī)律。

大多數(shù)情況下，應(yīng)保持礦山勘探線能相互平行，為勘探資料的整理、礦產(chǎn)儲量的計算作準(zhǔn)備。

2.2 合理確定勘探工程的間距，即確定勘探所得的級別儲量符合此級別儲量要求條件下的最稀勘探網(wǎng)密度。一般按以下要求確定勘探工程的間距：（1）依照所采用的間距勘探時不遺漏每個具有工業(yè)價值的礦體；（2）對于相鄰工程間能夠保持聯(lián)系和對比；（3）對于具體工程情況，特別是主要礦體與次要礦體情況、礦體淺部與深部情況、勘探中重要地段與次要地段，應(yīng)按照要求采用適當(dāng)工程間距，需要依據(jù)情況的不同區(qū)別對待。

3 勘探鉆孔設(shè)計

完成勘探工程的整體布置后，還需適當(dāng)考察礦山地形地質(zhì)、勘探成果及施工資料等，為設(shè)計勘探鉆孔技術(shù)作準(zhǔn)備。另外，勘探鉆孔技術(shù)還需結(jié)合探礦控制條件、礦體賦存規(guī)律來繪制礦體理想剖面圖。通常勘探鉆孔技術(shù)的設(shè)計需參考以下要點。

3.1 確定鉆孔截穿礦體的位置

根據(jù)勘探要求，在礦體理想剖面圖上，考慮以礦山地表有礦體出露位置或已施工工程中截穿礦體位置為起點，其方向布置考慮不同情況：（1）礦體較厚則按其中心線方向；（2）礦體較薄則按其底板邊界線方向；（3）當(dāng)?shù)V體小體成群分布時，則按其下盤邊界線方向；（4）當(dāng)存在多礦體彼此平行且大小各不同時，則以主要礦體作為標(biāo)準(zhǔn)；（5）當(dāng)存在多礦體彼此平行而大小接近時，則以最下面礦體作為標(biāo)準(zhǔn)。布置時自上而下并按照勘探距離依次標(biāo)定截穿礦體的位置信息。

3.2 確定鉆孔的類型

進(jìn)行戳穿礦體時，一般鉆孔會按礦體厚度方向進(jìn)行?？紤]到實際中各種復(fù)雜的外界因素，很難完全做到。為了防止鉆孔時鉆在礦體表面發(fā)生偏滑，鉆孔時必須保持鉆與礦體表面的夾角不小于25°。通常按鉆進(jìn)方向?qū)@孔類型分為兩種類型：一種是直孔，顧名思義是按鉛直方向鉆孔，適用于平緩的曠體勘探，礦體傾角應(yīng)在30°～45°一下；另一種是斜孔，顧名思義是沿與鉛直方向有一定角度方向鉆孔，適用于較陡的礦體勘探，礦體傾角在45°～60°之間，并且鉆孔傾角不能小于65°～90°。

3.3 確定鉆孔的深度

鉆孔深度必須依據(jù)實際地質(zhì)要求來確定。首先，需要對礦山地質(zhì)進(jìn)行深入研究，所有礦體情況均已掌握即不存在盲礦體，然后在戳穿位置的基礎(chǔ)鉆進(jìn)1～2米（不超過5～10米）后停止并作為終孔。對于不確定是否有盲礦體，則應(yīng)根據(jù)實際情況鉆進(jìn)到一定的深度，考慮周邊相鄰工程的勘探資料來確定終孔位置?？碧姐@孔的設(shè)計需要根據(jù)施工的順序分批進(jìn)行，結(jié)合已完工所提供的地質(zhì)資料，全面準(zhǔn)確地依照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆孔設(shè)計。

4 確定鉆孔位置

初步了解勘探鉆孔設(shè)計中的要點后，依照設(shè)計確定鉆孔位置，參考礦山地質(zhì)地形圖中標(biāo)定的鉆孔位置，并實測到地質(zhì)地形圖中對應(yīng)的實際地點。礦山鉆孔位置的布置必須借助于地形地質(zhì)圖， 結(jié)合地表地質(zhì)、礦化資料、深度特征等，在深入分析論證的基礎(chǔ)上進(jìn)行。鉆孔施工前應(yīng)編制勘探設(shè)計剖面圖、鉆孔預(yù)想剖面圖，確定開孔戳穿礦體的位置、鉆孔類型、鉆孔深度等，確保分析工程間距、鉆孔數(shù)量等符合要求。一般具體操作流程如下：

首先，在選定鉆孔類型后，在礦體理想剖面圖上，確定實際鉆孔的地表位置。若鉆孔設(shè)計為直孔，找到設(shè)計的截穿礦體位置，其向上引鉛垂線與礦體剖面圖上地形線的交點即為剖面圖上鉆孔的地表位置。若鉆孔設(shè)計為斜孔，則需考慮滿足鉆孔時與礦體表面的夾角要求及開孔時鉆孔傾角要求，斜孔在鉆進(jìn)過程中，鉆孔的傾角會根據(jù)不同的鉆進(jìn)深度發(fā)生改變。通常根據(jù)具體情況和鉆控經(jīng)驗找到鉆探時傾角的變化規(guī)律，再以此規(guī)律標(biāo)出圖上鉆孔的地表位置。

其次，在剖面圖上確定鉆孔的地表位置后，由勘測人員依據(jù)剖面圖上座標(biāo)位置轉(zhuǎn)繪到礦山地質(zhì)地形圖上，為后續(xù)實地勘察和鉆孔施工作前提準(zhǔn)備。

最后，參考礦山地質(zhì)地形圖上標(biāo)定的位置信息，實際測量人員采用相關(guān)設(shè)備實測到其實際地點，并且各相關(guān)部門人員要匯同到現(xiàn)場進(jìn)行勘測調(diào)查，若存在地形障礙或施工困難，可根據(jù)實際情況適當(dāng)移動鉆孔位置。確定移動范圍大小時可參考礦山地質(zhì)復(fù)雜程度、礦產(chǎn)儲量級別等要求，移動沿剖面線兩邊方向同時移動距離不能過大。另外鉆進(jìn)前要考察鉆探中巖礦石的硬度等級、裂隙情況、見礦深度及水文地質(zhì)情況等，并以此編制鉆孔理想往狀圖。同時根據(jù)礦山內(nèi)部地質(zhì)情況制定鉆孔的技術(shù)要求，包括鉆孔方位角及傾角、開孔和終孔的直徑、鉆孔彎曲度、方位角范圍、測量深度等各項要求。為施工設(shè)計人員提供參考來制定施工過程中的技術(shù)措施及所需施工設(shè)備，并能作為工程完工后質(zhì)量驗收的依據(jù)。

5 勘探鉆孔工程質(zhì)量保證

礦產(chǎn)勘探中工程質(zhì)量必須得到保證?？碧焦こ讨?，每個鉆孔都有其施工目的，因此施工前必須按照勘探設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)對每個鉆孔制定鉆孔設(shè)計。在鉆孔設(shè)計中，必須對鉆孔目的、工程質(zhì)量指標(biāo)、鉆孔布置及鉆孔目的、鉆探中的特殊要求等作出明確的規(guī)定。施工中則需嚴(yán)格按照設(shè)計執(zhí)行鉆孔。鉆孔竣工后，按工程標(biāo)準(zhǔn)和鉆孔設(shè)計進(jìn)行驗收。

5.1 鉆孔變曲度與測量間距要滿足工程質(zhì)量指標(biāo)

一般鉆孔不同孔深的測點頂角與開孔設(shè)計頂角之差不能超過表1所示范圍。定向鉆孔時，不同孔深測點處實測頂角與該設(shè)計頂角之差范圍可根據(jù)實際情況由地質(zhì)部門和勘探部門共同確定。對于某些易斜地層，雖采取多種防斜、糾斜措施，上述指標(biāo)仍達(dá)不到規(guī)定時，可根據(jù)設(shè)計需要，由勘探和地質(zhì)部門另行確定。另外關(guān)于測量間距，應(yīng)依據(jù)設(shè)計或?qū)崪y鉆孔頂角小于等于5度，每鉆進(jìn)100米實測一次頂角，大于5度情況下要適量縮短距離再測。復(fù)雜地質(zhì)鉆孔時根據(jù)實際需求縮短測量間距。

表1 鉆孔變曲度與測量間距

5.2 孔深誤差的測量與校正

（1）通常以下情況必須進(jìn)行孔深校正：每鉆進(jìn)100米或進(jìn)出礦層時（礦層厚度小于5米則測量一次）；經(jīng)地質(zhì)編錄人員確認(rèn)的重要構(gòu)造位置及劃分地質(zhì)時代的層位；下套管前和終孔后。（2）當(dāng)孔深誤差率小于千分之一時無需修正報表；當(dāng)孔深誤差率大于千分之一時要修正報表?？咨钫`差率的計算公式如下：

5.3 鉆孔質(zhì)量驗收

鉆孔終孔后，項目負(fù)責(zé)人應(yīng)會同各部門有關(guān)專業(yè)人員，到現(xiàn)場進(jìn)行初步驗收。初步驗收的主要任務(wù)是檢查鉆孔設(shè)計規(guī)定完成情況，確定是否有遺留問題，填寫驗收報告書。出現(xiàn)問題時需查明原因，由項目負(fù)責(zé)人決定是否采取補(bǔ)救措施或重新驗收。當(dāng)滿足鉆孔設(shè)計各項要求后，方準(zhǔn)進(jìn)行鉆孔施工。

以煤礦勘探鉆孔的工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為例進(jìn)行說明，如表2所示。

6 結(jié)束語

我國礦產(chǎn)資源豐富、礦山繁多，礦山的勘探對于經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要促進(jìn)作用，鉆孔技術(shù)的設(shè)計以及鉆孔的布置關(guān)系到勘探工程的勘探效率、勘探成果及勘查成本等。只有充分了解鉆孔技術(shù)并掌握相關(guān)礦體資料，由表及里、分清主次，合理布置孔位， 才能使勘探工程達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在保證勘探工程安全高效進(jìn)展的同時，讓資源勘探更好地為社會進(jìn)步和國家繁榮添磚加瓦。

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