淺議深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)

劉明瓚

重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局川東南地質(zhì)大隊(duì)，重慶 400000

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，工業(yè)化程度不斷加劇，能源消耗問(wèn)題十分嚴(yán)峻，已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)主要因素。當(dāng)前很多露天和地表礦產(chǎn)資源已經(jīng)開(kāi)采殆盡，為了更好地滿足當(dāng)前社會(huì)在能源方面的需要，人們?cè)絹?lái)越重視深部地質(zhì)鉆探找礦。深部地質(zhì)鉆探找礦不僅包含現(xiàn)有礦山的外圍和深部，同時(shí)還包含一些成礦區(qū)帶已發(fā)現(xiàn)礦床的深層次勘察。深部礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在多樣性和復(fù)雜性特點(diǎn)，很大程度上增大了勘探工作難度，同時(shí)在鉆探技術(shù)方面要求越來(lái)越嚴(yán)格，深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)已經(jīng)成為限制深部找礦的一項(xiàng)主要瓶頸，本文就此展開(kāi)了研究分析。

1 深部地質(zhì)鉆探現(xiàn)狀

我國(guó)幅員遼闊，國(guó)土面積大，不同區(qū)域地形地貌存在明顯區(qū)別，在地質(zhì)構(gòu)造方面也有非常大的差異性。就當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源而言，在我國(guó)各個(gè)地區(qū)分布非常廣泛。我國(guó)目前已經(jīng)探明的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量占全部資源總量的1/3，有非常大的后備開(kāi)采潛力。但是因?yàn)楹芏嗟V產(chǎn)資源深埋在地下，受到找礦技術(shù)和開(kāi)采技術(shù)等因素限制，當(dāng)前所開(kāi)采的礦產(chǎn)資源多為露天礦產(chǎn)和地表礦產(chǎn)，地質(zhì)勘察過(guò)程中，勘察的深度多在地表500m以上。很多西方發(fā)達(dá)國(guó)家的勘探找礦技術(shù)深度已經(jīng)可深入地表1000m，我國(guó)深部鉆探找礦技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段，隨著礦產(chǎn)資源埋深的增大，所面臨的問(wèn)題也將更為突出和嚴(yán)峻。

當(dāng)前深部地質(zhì)鉆探工作的開(kāi)展存在有以下幾個(gè)方面問(wèn)題：第一，現(xiàn)有的鉆探設(shè)備多為淺部鉆探設(shè)備，未能及時(shí)更換，無(wú)法滿足深部地質(zhì)鉆探工作實(shí)際需要；第二，現(xiàn)有的鉆探隊(duì)伍缺乏專(zhuān)業(yè)人才支撐，尤其是鉆探隊(duì)伍的中級(jí)技術(shù)人員，缺失現(xiàn)象十分嚴(yán)重，很多一線鉆探人員的素質(zhì)水平有待提高，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)新技術(shù)和設(shè)備的有效應(yīng)用，鉆探施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的短缺是影響當(dāng)前鉆探技術(shù)水平的一項(xiàng)主要因素，鉆探人員存在嚴(yán)重的缺失問(wèn)題，鉆探專(zhuān)業(yè)需要在堅(jiān)苦條件下進(jìn)行，地礦部門(mén)員工待遇低，晉升難度大，很多地質(zhì)人員未給予鉆探技術(shù)人員足夠理解。現(xiàn)有的鉆探技師隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸老齡化，因?yàn)榈刭|(zhì)找礦工作在鉆探技術(shù)施工方面缺乏足夠重視，鉆探技師晉升和評(píng)報(bào)等工作開(kāi)展相對(duì)較少，經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆探技師數(shù)量越來(lái)越少，因?yàn)殂@探技師晉升工作的停止，很多鉆探人員在工作中缺乏積極主動(dòng)性，不愿主動(dòng)學(xué)習(xí)和提高自身專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。熟練技術(shù)工人同樣存在有嚴(yán)重短缺，很多鉆探技校不再招生，原有的合同工人年齡多集中在45～50歲，很多新的鉆探工人為臨時(shí)工，流動(dòng)性非常大，管理難度大；第三，缺乏技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，在復(fù)雜底層鉆探方面，很難取得技術(shù)方面的創(chuàng)新和突破，僅通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方式，不利于深部鉆探找礦技術(shù)的推廣；第四，鉆塔隊(duì)伍管理過(guò)于粗放，生產(chǎn)層與管理層未能有效結(jié)合，很難使整體找礦效率得到提高；第五，行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才相對(duì)較少，無(wú)法發(fā)揮人才優(yōu)勢(shì)促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步；第六，當(dāng)前在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和管理方面體系化和規(guī)范化不健全，對(duì)成本控制和計(jì)劃的開(kāi)展有嚴(yán)重影響。

2 現(xiàn)有的鉆探技術(shù)

2.1 反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)

反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中以壓縮空氣為介質(zhì)，利用雙臂鉆桿對(duì)巖石沖擊，將其粉碎后取樣。鉆探過(guò)程中，石屑在高速氣流帶動(dòng)下通過(guò)鉆桿達(dá)到地面，可以按照順序展開(kāi)地質(zhì)化驗(yàn)。反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)取出的樣品雖然不是傳統(tǒng)意義的柱狀巖芯，但是大量實(shí)驗(yàn)表明，所取出的樣品在深度、厚度以及品味等方面參數(shù)能夠滿足實(shí)際需要。另外，反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)在鉆探速度方面超過(guò)柱狀巖石鉆取速度的5～10倍，鉆探效率非常高。但是因?yàn)樵摷夹g(shù)對(duì)鉆桿有特殊要求，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用受到限制。

2.2 金剛石繩索取芯技術(shù)

該技術(shù)在我國(guó)深部地質(zhì)找礦中有著非常廣泛應(yīng)用，屬于綜合效果最好的鉆探技術(shù)，但是隨著當(dāng)前鉆探深度的增加，已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足鉆探工作實(shí)際需要。另外，國(guó)產(chǎn)的繩索取芯鉆具在加工工藝和材料方面存在一定的問(wèn)題，導(dǎo)致金剛石繩索取芯技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)脫扣和折斷等情況，難以滿足千米級(jí)鉆塔工作需要。為了大范圍開(kāi)展深部找礦，利用金剛石繩索取芯技術(shù)，在很大程度上會(huì)增加鉆孔工作量。當(dāng)前我國(guó)金剛石鉆頭的制作與世界先進(jìn)水平相比還存在一定的差距，制造成本大，導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。

2.3 高精度受控定向鉆探技術(shù)及巖芯定向技術(shù)

這種鉆探技術(shù)能夠?qū)@孔軌跡按照制定方向進(jìn)行，同時(shí)還可以在一個(gè)主鉆孔內(nèi)鉆進(jìn)多個(gè)分支鉆孔。當(dāng)前我國(guó)高精度受控定向鉆探技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，在礦產(chǎn)開(kāi)采方面應(yīng)用非常廣泛。這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中鉆探深度超過(guò)一般鉆孔，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)坑道以及陡斜礦體的勘探，工作量和工作成本明顯減少，但是無(wú)法應(yīng)用在定向造斜段連續(xù)取芯中。

2.4 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)

液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展和優(yōu)化，逐漸衍生出不同用途和規(guī)格的液動(dòng)沖擊器。該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)鉆探條件要求較為嚴(yán)格，普通鉆探條件，鉆探過(guò)程中泥漿固相含量高，容易導(dǎo)致液動(dòng)潛孔錘零件卡死，降低設(shè)備工作壽命，需要頻繁提鉆。

3 深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)對(duì)策

3.1 在巖芯鉆探設(shè)備方面

第一，加大第三代鉆機(jī)研制力度，引進(jìn)石油鉆井行業(yè)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出能夠應(yīng)用在巖芯鉆探的深度鉆機(jī)，主動(dòng)力可選擇液壓驅(qū)動(dòng)；第二，做好坑道鉆探設(shè)備和功能的改造，在礦區(qū)深度礦產(chǎn)勘探過(guò)程中，可以利用現(xiàn)有的地下坑道以及開(kāi)采區(qū)域，不需要重新鉆探，鉆探時(shí)間和費(fèi)用明顯減少。坑道鉆探設(shè)備的選擇需要能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電液一體化應(yīng)用，同時(shí)鉆探深度需要達(dá)到千米級(jí)別；第三，推廣先進(jìn)的巖芯鉆探設(shè)備，設(shè)備的推廣可以為技術(shù)的提高打下良好基礎(chǔ)，任何先進(jìn)的鉆探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中都需要有設(shè)備方面支撐，推廣先進(jìn)設(shè)備，批量化生產(chǎn)，才能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)整體提升打下良好基礎(chǔ)。當(dāng)前我國(guó)很多企業(yè)在全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)的研究方面取得了卓越成效，但是就整體情況而言，還需要繼續(xù)向著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

3.2 在巖芯鉆探器具和工藝方法方面

第一，重點(diǎn)關(guān)注行業(yè)發(fā)展，大量學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。研發(fā)思路不要受到學(xué)科界限局限，向著多學(xué)科交叉融合方向發(fā)展，吸收先進(jìn)材料、設(shè)備、電子等方面理論知識(shí)，借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，展開(kāi)三維設(shè)計(jì)和方針，降低研發(fā)成本，保證所研發(fā)的新技術(shù)有足夠的先進(jìn)性和適用性，減少重復(fù)研究和試驗(yàn)所帶來(lái)的財(cái)力和物力浪費(fèi)。

第二，完善新型基礎(chǔ)鉆具研制和新工藝技術(shù)。金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用必須要有高壽耐磨金剛鉆頭、高強(qiáng)度鉆桿等關(guān)鍵零部件支撐，優(yōu)化和完善這些零部件制作技術(shù)和工藝。另外，空氣泡沫鉆進(jìn)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以取得非常好的鉆探效果，值得推廣應(yīng)用。

第三，重視器具一體化和多功能研發(fā)。做好鉆探器具和工藝方法的整合，使設(shè)備向著一體化和多功能方向發(fā)展，更好地滿足實(shí)際鉆探工作需要，提高鉆探效率。比如，將螺桿馬達(dá)、液動(dòng)錘與繩索取芯相結(jié)合研發(fā)的三合一鉆具，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

第四，建立工藝方法以及鉆探設(shè)備推廣機(jī)制。當(dāng)前我國(guó)鉆探設(shè)備和工藝經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)取得了一定的成效，新工藝和設(shè)備的推廣有了技術(shù)方面基礎(chǔ)。在工藝設(shè)備推廣中，可以充分發(fā)揮出這方面優(yōu)勢(shì)，利用交流探討、技術(shù)指導(dǎo)等方式，提高新工藝和設(shè)備推廣有效性。

第五，做好對(duì)鉆探人員的培養(yǎng)。當(dāng)前深部地質(zhì)鉆探中，不斷有新的工藝和設(shè)備出現(xiàn)，設(shè)備的自動(dòng)化和精密性有了明顯提高，整個(gè)鉆探行業(yè)正在持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，為了更好地滿足鉆探工作需要，必須要有足夠的工藝、技術(shù)人員作為支撐，工藝、技術(shù)人員的選擇需要滿足鉆探需要。針對(duì)現(xiàn)有的員工定期展開(kāi)專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn)，做好其實(shí)踐操作能力方面訓(xùn)練，促進(jìn)其全面發(fā)展和提升。

4 結(jié)語(yǔ)

深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)本質(zhì)上就是各項(xiàng)鉆探技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，找礦技術(shù)的發(fā)展需要將新的技術(shù)和設(shè)備轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，充分發(fā)揮出新技術(shù)和設(shè)備的價(jià)值和作用。隨著當(dāng)前資源競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈化，人們?cè)谏畈裤@探找礦技術(shù)方面重視度越來(lái)越高。深部找礦對(duì)鉆探技術(shù)而言不僅是一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時(shí)也是找礦技術(shù)的重要發(fā)展機(jī)遇，我國(guó)深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)的發(fā)展必須要加大自主研發(fā)力度，同時(shí)重視先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)。為了更好地改進(jìn)技術(shù)，還需要有技術(shù)方面支撐，通過(guò)建立人才培養(yǎng)機(jī)制方式做好技術(shù)方面創(chuàng)新，提高先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用有效性。