淺談我國(guó)深部礦產(chǎn)勘查現(xiàn)狀與鉆探技術(shù)進(jìn)步

陳益群

摘 要：礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，由于多年以來對(duì)淺層資源的過度開采，導(dǎo)致地表的礦床數(shù)量越來越少，礦產(chǎn)的勘查和開采也逐漸轉(zhuǎn)向深部礦產(chǎn)。因?yàn)樯畈康V區(qū)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，所以，為深部礦產(chǎn)的勘查工作帶來了諸多的不利因素。鉆探技術(shù)作為取得真實(shí)樣品的最佳手段，成為了深部礦產(chǎn)勘查的主要技術(shù)方法之一。

關(guān)鍵詞：深部礦產(chǎn)；礦產(chǎn)勘查；鉆探技術(shù)；礦產(chǎn)資源

中圖分類號(hào)：P634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.115

現(xiàn)階段，我國(guó)淺層可供開采的礦產(chǎn)資源基本可以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)物資的需求，但是，由于無節(jié)制的開發(fā)和礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，使得淺層的礦產(chǎn)資源無法進(jìn)行二次開采。為了適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)深層礦產(chǎn)的勘查工作已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要的研究議題。

1 我國(guó)深部礦產(chǎn)勘查現(xiàn)狀

1.1 理論研究現(xiàn)狀

礦產(chǎn)勘查的目的是為了獲取客觀的地質(zhì)信息，并查明礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量。我國(guó)關(guān)于深部礦產(chǎn)勘查的研究已經(jīng)形成了包括地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)在內(nèi)的主要理論成果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在世界上，關(guān)于成礦和礦床原因的理論研究已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，主要包括地質(zhì)力學(xué)理論、深部流體理論、成礦系統(tǒng)理論等難度較大的理論研究成果。但是，我國(guó)對(duì)這些理論的研究力度還不夠，因此，在深部礦產(chǎn)勘查工作中，很容易出現(xiàn)難找或找錯(cuò)的情況，這嚴(yán)重影響著我國(guó)深部礦產(chǎn)勘查水平的提高。

1.2 礦產(chǎn)信息采集現(xiàn)狀

礦產(chǎn)信息取決于礦產(chǎn)資源特殊的成礦地質(zhì)條件，礦床之間既存在地質(zhì)條件的差異，又存在其他物質(zhì)性差異，而且物質(zhì)之間還會(huì)形成磁性、電性等相互作用。我國(guó)已經(jīng)初步掌握了礦產(chǎn)信息的采集方法，在礦產(chǎn)勘查中，地質(zhì)工作者可以利用化學(xué)探測(cè)、物理探測(cè)、遙感探測(cè)等技術(shù)手段提取有關(guān)成礦的地理信息，并驗(yàn)證礦體存在的形態(tài)分布。隨著勘查深度的增加，我國(guó)現(xiàn)行的一些技術(shù)手段已經(jīng)無法適應(yīng)提取深入地下的地質(zhì)信息工作的需要。

1.3 人才儲(chǔ)備現(xiàn)狀

先進(jìn)的成礦理論要通過地質(zhì)人才的實(shí)踐加以實(shí)現(xiàn)，否則，再新的理論也只是紙上談兵。由此可見，人才培養(yǎng)對(duì)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步有非常重要的作用。由于地質(zhì)工作者的工作環(huán)境很艱苦，使得我國(guó)在深部礦產(chǎn)勘查方面的創(chuàng)新型人才并不多，人才儲(chǔ)備不足制約了深部礦產(chǎn)勘查工作的順利開展。

2 深層礦產(chǎn)勘查方法

2.1 深部鉆探技術(shù)

鉆探技術(shù)是我國(guó)深部礦產(chǎn)勘查工作中使用范圍最廣的一種勘查方法，但是，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，在實(shí)際的礦產(chǎn)勘查過程中，會(huì)遇到許多實(shí)際的困難。

2.1.1 復(fù)雜地層較多

深部礦產(chǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鉆頭的下探深度越大，穿越的石層就越多。當(dāng)鉆頭遇到松散、堅(jiān)硬等不同層位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，無法采取有針對(duì)性的解決措施，而且各措施之間也經(jīng)常會(huì)發(fā)生矛盾，導(dǎo)致顧此失彼的情況出現(xiàn)。

2.1.2 鉆孔的偏斜距較大

在淺層鉆孔的鉆取過程中，鉆孔的偏斜距比較小，鉆孔的角度積累一般也不會(huì)發(fā)生太大的變化，完全可以滿足地質(zhì)勘查的需要。但是，隨著鉆探深度的增加，鉆孔的偏斜距也會(huì)隨之增大，這樣一來，就很難確定鉆孔的落腳點(diǎn)，為深部礦產(chǎn)勘查工作帶來了不利的影響。

2.1.3 鉆探技術(shù)施工成本較高

深孔鉆探技術(shù)的要求比較高，而且工作量大，因此，為了防止孔內(nèi)事故的發(fā)生，要嚴(yán)格選取鉆探設(shè)備、材料、工具等。由于在鉆探過程中會(huì)遇到較多情況復(fù)雜的地層，對(duì)設(shè)備的磨損也比較大，所以，需要經(jīng)常更換施工設(shè)備。這樣就大大增加了施工成本。

2.2 地震反射技術(shù)

地震反射技術(shù)是近幾年來在地質(zhì)勘查領(lǐng)域新興的一種勘查技術(shù)，它是未來深部礦產(chǎn)勘查技術(shù)發(fā)展的方向。由于理論研究不成熟，運(yùn)用地震反射技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查經(jīng)常會(huì)遇到以下問題。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集干擾因素較多

結(jié)晶巖地區(qū)往往植被覆蓋多，地面起伏比較大，而且地表障礙物多，對(duì)野外施工和信號(hào)收發(fā)造成了很大的干擾。因此，在實(shí)際勘查工作中，為了提高信號(hào)的分辨率，往往需要提高信號(hào)的發(fā)送頻率，但是，增加勘查深度與提高信噪比之間又存在一定的矛盾，導(dǎo)致兩者之間無法權(quán)衡統(tǒng)一。

2.2.2 地下介質(zhì)的干擾

地下介質(zhì)分布不均勻，會(huì)使地震信號(hào)發(fā)生反射或散射，降低信噪比。由于地下巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以，只能通過三維立體觀測(cè)才能更加直觀、形象地描述其形態(tài)變化，但是，這會(huì)增加地質(zhì)勘查的成本。

2.2.3 遙感技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)礦產(chǎn)資源勘查工作的重點(diǎn)是尋找深礦和隱藏的盲礦。勘查難度的增大，推動(dòng)了遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用和推廣。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要是能夠連續(xù)、宏觀、真實(shí)地反映深層地質(zhì)的變化。

運(yùn)用遙感技術(shù)勘查深部礦產(chǎn)，主要有4個(gè)步驟：①根據(jù)遙感影像圈的色調(diào)基礎(chǔ)，查找一些特殊的影像目標(biāo)，并將形態(tài)異常的影像體作為勘查的主要對(duì)象。②根據(jù)地質(zhì)環(huán)境建立勘查煤礦的模型，為下一步的實(shí)際勘查工作奠定基礎(chǔ)。③運(yùn)用各種技術(shù)、方法和多元素的信息分析方法，找到成礦規(guī)律和開展深部礦產(chǎn)開采的最佳方案。④利用遙感影像資料和預(yù)測(cè)的規(guī)律延伸成礦區(qū)的大致范圍；利用遙感技術(shù)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出礦床的大致范圍，特別是在查找深部礦床時(shí)具有十分突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著高分辨率技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，新型的遙感技術(shù)設(shè)備正在緊張的研發(fā)過程中。

3 鉆探技術(shù)的進(jìn)步

經(jīng)過幾十年的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累，我國(guó)的鉆探技術(shù)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)步。鉆探技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在鉆頭、鉆具和工藝的改良、創(chuàng)新上。這樣做，不僅提高了鉆進(jìn)的工作效率，降低了施工成本，還提高了聚晶金剛石PDC鉆頭在硬度較大的巖層中的鉆進(jìn)效率，延長(zhǎng)了鉆頭的使用壽命，最高可達(dá)200 m一支，而機(jī)械強(qiáng)度較高的鉆桿在雙壁鉆桿中的應(yīng)用也提高了機(jī)械鉆速，減少了鉆頭的環(huán)狀面積。我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了多種鉆探方法，可以有效減少各種輔助工作的時(shí)間，而用于煤礦勘探的繩索取心技術(shù)可以將純鉆進(jìn)時(shí)間的利用率提高至65%. 減少進(jìn)尺量可達(dá)到不同的勘探目的，分支鉆進(jìn)可以減少無意義的孔段鉆進(jìn)，它比單孔鉆進(jìn)法節(jié)省了1/2的進(jìn)尺量，降低了成本。與之不同的是，定向鉆進(jìn)只需要鉆出1個(gè)孔就可以確定巖層的形態(tài)，比常規(guī)的鉆進(jìn)方法減少了2/3的工作量，大大提高了施工效率。除此之外，我國(guó)還研發(fā)出了適合不同巖石地質(zhì)條件和施工環(huán)境的高效鉆探技術(shù)，被廣泛運(yùn)用于水文工程和石油勘探等其他鉆探領(lǐng)域。

總之，我國(guó)的地質(zhì)鉆探技術(shù)已經(jīng)取得了質(zhì)的飛躍，配套的鉆探設(shè)備和技術(shù)水平都已能完成了更高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，各方面的技術(shù)研究成果也取得了突破性的進(jìn)展，有些已躋身于世界先進(jìn)行列，形成了一套獨(dú)具中國(guó)特色的鉆探技術(shù)體系。

4 結(jié)束語

為了滿足礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用需求，開展深部礦產(chǎn)的勘查工作不僅能順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，還是我國(guó)當(dāng)前地質(zhì)勘查工作研究的重點(diǎn)。現(xiàn)階段，我國(guó)的深部礦產(chǎn)勘查技術(shù)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)步，但是，在實(shí)際勘查過程中還面臨著諸多技術(shù)難題。鑒于此，我們要排除萬難，結(jié)合最新的鉆探技術(shù)，提高深部礦產(chǎn)的勘查水平，為我國(guó)的深部礦產(chǎn)資源開采貢獻(xiàn)一份力量。

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〔編輯：白潔〕