野外探礦技術(shù)探討

摘 要：近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，廣度也不斷擴(kuò)展，其在各個(gè)產(chǎn)業(yè)中的作用不斷加深，也對(duì)各行各業(yè)起著巨大的推動(dòng)作用。目前，隨著數(shù)字技術(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域運(yùn)用的出現(xiàn)，地質(zhì)領(lǐng)域行業(yè)開(kāi)始面臨著巨大的轉(zhuǎn)變。本文將結(jié)合數(shù)字化技術(shù)在地質(zhì)探礦中的應(yīng)用，對(duì)野外探礦技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和研究，并借由案例論述野外探礦特有的工藝技術(shù)，以供廣大讀者參考，為野外探礦工作提供可用的參考和建議。

關(guān)鍵詞：野外探礦技術(shù)；工藝技術(shù)；數(shù)字化技術(shù)；地質(zhì)工作

數(shù)字化技術(shù)不受專業(yè)限制，用途廣泛，可用于數(shù)字影視（如數(shù)字電視），也可用于數(shù)字定位（如GPS定位）和地質(zhì)工程。當(dāng)前，數(shù)字技術(shù)正不斷結(jié)合各專業(yè)的優(yōu)勢(shì)和用途形成新的功能，此種變革帶來(lái)的影響不容小覷。從鉆探行業(yè)來(lái)說(shuō)，在未來(lái)的發(fā)展中也勢(shì)必會(huì)走上數(shù)字化的道路。從其實(shí)現(xiàn)的難易程度來(lái)看，首先應(yīng)當(dāng)是建立大型的鉆探經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，以網(wǎng)絡(luò)為媒介向鉆探工作者提供可用可靠的地質(zhì)或鉆探相關(guān)信息，如技術(shù)參數(shù)、技術(shù)支持、底層信息等作為實(shí)現(xiàn)該架構(gòu)的開(kāi)端。

一、探礦信息數(shù)字化

使用既有的探礦信息對(duì)探礦工作的開(kāi)展具有極其巨大的意義，不僅可以為探礦工作提供有用的先決條件，也能節(jié)省探礦所花費(fèi)的時(shí)間、人力和物力，提升探礦的精準(zhǔn)度。當(dāng)前，人類已經(jīng)探測(cè)到的地層信息范圍囊括了地球表面上下接近2000千米的地層數(shù)據(jù)，信息覆蓋的范圍幾乎可以達(dá)到每平方千米，但是數(shù)據(jù)覆蓋的密度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到當(dāng)前人們探礦工作的需求。因而如何獲取大量且細(xì)致的地層信息、并將其構(gòu)建成為一個(gè)巨大的信息數(shù)據(jù)庫(kù)成為了每位地質(zhì)工程領(lǐng)域的科研和工作人員共同關(guān)心并致力的事情之一。按照需求，該數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容十分廣泛，其中涵蓋了諸如巖土層的成分，及其物理、化學(xué)和力學(xué)信息，地質(zhì)構(gòu)造和水文分布、人造物體的分布等數(shù)據(jù)信息。這些海量數(shù)據(jù)的巨大作用并非只體現(xiàn)在地質(zhì)工程之中，還體現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)之中，甚至與國(guó)家的安全也有所關(guān)聯(lián)。地層信息數(shù)據(jù)庫(kù)建成之后，可以容納各施工隊(duì)伍之前的勘探資料和觀測(cè)數(shù)據(jù)，而各行業(yè)相關(guān)人士也定期對(duì)其進(jìn)行更新和補(bǔ)充，例如地下鋪設(shè)的管道位置、管道種類等結(jié)構(gòu)。這樣便可以省去其他施工隊(duì)再次勘探的麻煩，就算年代久遠(yuǎn)，再次勘探時(shí)也可以使用之前的勘探資料作為參考，降低勘探誤差出現(xiàn)的概率。

二、野外鉆探技術(shù)的數(shù)字化

鉆探技術(shù)的數(shù)字化，也就是在充分利用底層數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息后，在進(jìn)一步加強(qiáng)鉆進(jìn)參數(shù)的采集工作，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算、過(guò)濾和重組工作，同時(shí)還需引入人工智能技術(shù)來(lái)形成鉆井系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)、邏輯庫(kù)、方法庫(kù)和模型庫(kù)，最終形成由原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、識(shí)別和判斷以及決策的專家系統(tǒng)、推理系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)自感知、自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)的職能鉆井和機(jī)器人控制以及遠(yuǎn)程操縱技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，鉆探信息的數(shù)字化，還需要將定性的表述上升為定量的數(shù)字表示，完善度量標(biāo)準(zhǔn)，提升鉆探工作的精確度，將原本模糊的界限明朗化。例如，當(dāng)前對(duì)巖石的劃分一般都粗略的劃分為硬、中硬、軟等幾個(gè)級(jí)別，但是數(shù)字化的表述方法則要更加細(xì)致和明確，可以從零開(kāi)始劃分級(jí)別，數(shù)值越大代表巖石的硬度也越高。這種方法雖然對(duì)于人來(lái)說(shuō)過(guò)于精細(xì)，但對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)更容易計(jì)算，由此得到的結(jié)果也更加精確和可靠。另一方面，數(shù)字化就是知識(shí)表示的數(shù)字化，也就是將人類創(chuàng)造和理解的知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠理解的數(shù)字形式。例如我們常用的井噴、井漏和卡鉆等鉆井事故，一般都是用術(shù)語(yǔ)來(lái)表示，再經(jīng)由人轉(zhuǎn)化為數(shù)字語(yǔ)言，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，并判斷發(fā)生這些事故的依據(jù)以及可以使用的應(yīng)對(duì)和預(yù)防措施。有了上述性和諧數(shù)字化的信息庫(kù)和專業(yè)知識(shí)庫(kù)，就能夠人為地使用各種數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論和鉆井理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的智能化程度，進(jìn)而對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題作出相應(yīng)的判斷和反應(yīng)。

三、野外探礦技術(shù)實(shí)例分析

地礦勘探部門經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的艱辛工作，鎖定了某地的金礦，對(duì)該金礦的成礦條件和分布規(guī)律、整體資源的預(yù)測(cè)基于評(píng)價(jià)準(zhǔn)則等內(nèi)容進(jìn)行了深入的分析和研究，并由此積累了可用、高效的野外探礦經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)之前累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，勘探隊(duì)根據(jù)以往的資料得知，此金礦周圍經(jīng)過(guò)多年的挖掘和開(kāi)采，已經(jīng)探明的上部金礦大多已被開(kāi)采殆盡，在其下部的地質(zhì)由于深度較大，探礦工程還未正式啟動(dòng)和實(shí)施，僅有個(gè)別實(shí)力強(qiáng)勁的單位在小范圍區(qū)域內(nèi)進(jìn)行試探。

在該次野外探礦工作中，先進(jìn)的鉆探施工設(shè)備時(shí)必備的前提條件，如果探礦部門探礦施工設(shè)備老化，技術(shù)性能差，必然會(huì)阻礙野外探礦工作的順利開(kāi)展。在選用鉆井方法時(shí)，根據(jù)該礦巖石物理力學(xué)性質(zhì)來(lái)看，依然玄影小口徑金剛石鉆井的方法，該方法提鉆次數(shù)少，可以減少輔助時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能夠提升純鉆進(jìn)的時(shí)間利用率，整體而言綜合效率較高。鉆孔結(jié)構(gòu)則根據(jù)金剛石鉆井工藝的要求，使用簡(jiǎn)單明了的鉆孔結(jié)構(gòu)為最佳，并且盡量避免換徑，同時(shí)還需考慮到鉆具的材質(zhì)和地層方面的因素可能造成的不利影響。對(duì)于鉆具級(jí)配的選擇方面，為了滿足鉆井工作的需求，必須加大鉆具的扭矩力，以降低鉆桿外徑和孔壁之間的間隔。對(duì)于鉆進(jìn)參數(shù)的選取，需要考慮的影響因素眾多，而且很多因素是互相制約、互相聯(lián)系的，較為復(fù)雜，如鉆孔的深度、結(jié)構(gòu)、施工設(shè)備的性能、鉆頭的類型以及參數(shù)、沖洗液的類型等等。在實(shí)踐過(guò)程中，必須結(jié)合這些具體情況分析，靈活、合理使用鉆壓、泵量和泵壓，這樣才能得到最優(yōu)的鉆進(jìn)結(jié)果。本文以1500米的孔深作為事例，推薦的相關(guān)參數(shù)如圖一所示。

四、結(jié)語(yǔ)

在野外探礦技術(shù)中數(shù)字化系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于其精準(zhǔn)的動(dòng)作，能夠極精細(xì)的實(shí)現(xiàn)人們無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)的功能和工作，特別對(duì)于海底、極低和高山缺氧區(qū)、沙漠以及外星等環(huán)境惡劣地區(qū)的野外探礦工作。數(shù)字化野外探礦工作將會(huì)大幅度提升探礦工程的精確度，在原有基礎(chǔ)上節(jié)約大量的時(shí)間、精力和物力，勢(shì)必會(huì)給探礦行業(yè)帶來(lái)新的前景，也會(huì)成為全球數(shù)字化數(shù)據(jù)采集的良好開(kāi)端。

參考文獻(xiàn)

[1] 王佩春，李鐵春.野外探礦技術(shù)探討[J].黑龍江科技信息，2012-05-15.

[2] 秦曉東，陳宇.野外探礦工藝研究[J].科技致富向?qū)В?014-05-26.

[3] 楊建新.小秦嶺金礦田深部探礦施工技術(shù)工藝的設(shè)想與選擇[J].河南地質(zhì)，2001-12-30.

作者簡(jiǎn)介：劉衛(wèi)平，云南地質(zhì)工程第二勘察院楚雄工程處。