地質(zhì)勘查及深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)分析

韓 振

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽 宿州 234000）

在鉆探技術(shù)起步初期，深部地質(zhì)的找礦技術(shù)還不成熟，淺層礦產(chǎn)資源成為了普遍開采的對象。隨著高興技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會生產(chǎn)力的快速提高促進(jìn)了礦產(chǎn)資源的消耗，如何高效的開展地質(zhì)勘察并合理利用鉆探技術(shù)進(jìn)行礦床尋找成為眾多地質(zhì)學(xué)者的研究內(nèi)容。由于深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勘察難度較大，對于鉆探技術(shù)的要求也相對較高。因此，綜合分析深部地質(zhì)條件下的勘察原則并依據(jù)實地情形科學(xué)的選取適宜的鉆探技術(shù)對找礦工作具有積極的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)勘察主要內(nèi)容和基本原則

1.1 地質(zhì)勘察主要內(nèi)容

針對礦山的地質(zhì)勘察所需周期較長，并且在勘察過程中應(yīng)根據(jù)資源存儲量和開采進(jìn)度制定合理的安排，避免出現(xiàn)過度開采的現(xiàn)象，損害經(jīng)濟(jì)效益。礦山生產(chǎn)的勘察內(nèi)容主要包含礦山選取、開采計劃、礦產(chǎn)冶煉等內(nèi)容，針對內(nèi)容的不同合理制定勘察方案可以提升礦產(chǎn)資源的開采量，同時選取最佳的科學(xué)利用方式。

在勘察過程中通常會發(fā)現(xiàn)某些類似的礦產(chǎn)資源，這些礦石及尾礦的勘察也是地質(zhì)探究中的重要組成部分。礦產(chǎn)資源利用率低的主要原因之一就是尾礦資源的利用不合理，造成了資源浪費。深部地質(zhì)礦產(chǎn)的開發(fā)利用對鉆探和開采的技術(shù)提出了更高的要求，同時相應(yīng)的同產(chǎn)礦石及尾礦的勘察和開采也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的規(guī)劃。工作人員在地質(zhì)勘查中應(yīng)注重對尾礦資源的成分、儲量等進(jìn)行及時的記錄和分析，促進(jìn)礦產(chǎn)資源利用率的提高。

如果地質(zhì)勘察的對象是封閉的礦山，為保障開采任務(wù)的順利進(jìn)行，勘察過程應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)立法和法規(guī)，同時在勘察過程中對封閉的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳盡的分析和調(diào)查，整理相關(guān)的地質(zhì)報告并與有關(guān)部門商討關(guān)于礦山環(huán)境保護(hù)的主要措施。針對勘察結(jié)果對所勘察礦山深部所含礦產(chǎn)資源的開采及利用提出建議。

1.2 地質(zhì)勘察的基本原則

中國地域遼闊，礦產(chǎn)資源分布廣泛，不同地區(qū)間的礦產(chǎn)資源在儲量、應(yīng)用、分布、開采等方面都不盡相同。地質(zhì)勘察首先應(yīng)當(dāng)針對不同礦產(chǎn)資源的特性進(jìn)行合理分類，依據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)條件、周邊地勢環(huán)境、礦產(chǎn)種類及儲量等做出科學(xué)的勘探計劃，在詳盡了解其發(fā)展趨勢后對整體的地質(zhì)勘察制定規(guī)劃，同時為礦區(qū)其余自然資源的開采提供參考依據(jù)。

此外，深部地質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦產(chǎn)資源的勘察和開采難度增加，勘察人員應(yīng)結(jié)合先進(jìn)的現(xiàn)代鉆探技術(shù)，加強對不同地勢的勘察研究和探索，總結(jié)出適合不同地勢的勘察方法，同時加強對深部地質(zhì)鉆探技術(shù)的創(chuàng)新。管理體系的健全與否對地質(zhì)現(xiàn)場的勘察工作有著關(guān)鍵的影響。深部地質(zhì)勘探過程中應(yīng)對現(xiàn)場的人力資源進(jìn)行有效的集中管理，同時對員工的工序進(jìn)行合理分配。

2 深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)應(yīng)用

2.1 地質(zhì)鉆探技術(shù)

地質(zhì)勘探中常用的鉆探技術(shù)包括沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探等。早期鉆探技術(shù)中所使用的鉆芯過于簡陋，對設(shè)備要求較低，雖然操作簡單但是所適用的鉆探深度和寬度較小，存在一定局限性。隨著鉆探技術(shù)的不斷升級創(chuàng)新，逐漸發(fā)展為全液壓驅(qū)動、儀表控制、勘探與測試相結(jié)合。循環(huán)連續(xù)取芯鉆井技術(shù)在鉆探過程中通過壓縮處理，使碎片在高速空氣作用下從地心進(jìn)入管道，便于收集所需分析的地質(zhì)樣本。但是該類方法需要配備特殊的壁掛式鉆桿，故而未進(jìn)行普及。

當(dāng)前較常見的高性能定向鉆井技術(shù)，在勘探深度和精度方面都要優(yōu)于普通的鉆井技術(shù)。在深部地質(zhì)鉆探找礦過程中，由于鉆桿使用不便，可采用繩索取芯技術(shù)，依據(jù)鉆探深度調(diào)節(jié)升降頻次，借助工具填滿巖芯管并提取巖心，方便作業(yè)的同時減輕鉆頭的損耗。當(dāng)鉆探過程中出現(xiàn)堵塞情況，可通過工具進(jìn)行打撈處理，避免礦芯與鉆桿間出現(xiàn)摩擦，影響取芯質(zhì)量。

2.2 電磁勘查技術(shù)

電磁勘查技術(shù)常用于深度較大的地質(zhì)勘探。低頻率的電磁勘測技術(shù)能夠有效降低周邊環(huán)境對勘測結(jié)果的影響，提升勘測精度，獲得礦區(qū)的礦產(chǎn)資源賦存規(guī)律等信息。

當(dāng)需要對礦產(chǎn)所處區(qū)域進(jìn)行整體的地質(zhì)構(gòu)造分析時，可采用Fraser濾波器接收所需勘察區(qū)域的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)后可通過儀器進(jìn)行濾波處理，幫助識別所需的礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，并標(biāo)記可能存在的構(gòu)造異常區(qū)域。

2.3 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)常用于深部地質(zhì)的勘察和找礦，將空氣進(jìn)行壓縮當(dāng)作所需的循環(huán)載體，深部地質(zhì)的鉆探找礦要求鉆頭產(chǎn)生高速的旋轉(zhuǎn)，此時地表中會產(chǎn)生大量的巖屑，在采集該地質(zhì)樣品進(jìn)行分析時應(yīng)對其先后順序進(jìn)行標(biāo)記，用于對地下礦物的分布情況進(jìn)行判定。

礦區(qū)在開采前需要明確所開采區(qū)域的礦物含量的分布深度、具體位置、所處地勢構(gòu)造等條件，鉆探過程中布置雙臂鉆桿可以使連續(xù)巖屑與碎巖產(chǎn)生全面碰撞，這樣在提高開采效率的同時也能幫助開采隊伍避開地質(zhì)薄弱區(qū)域，提升施工作業(yè)的安全性能。與其他方法相比，反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)將地表巖屑替代柱狀巖心，而雙壁鉆桿的布置使用也提高了鉆探作業(yè)的要求。

2.4 X射線熒光及GPS追蹤系統(tǒng)

X射線熒光技術(shù)主要通過刺激X射線光子，霧化形成的X射線對所需分析的礦產(chǎn)樣本進(jìn)行檢測，依據(jù)所得結(jié)果中光譜強度以及X射線的波長范圍，與相應(yīng)礦物元素所對應(yīng)的X射線譜進(jìn)行比對，幫助分析礦區(qū)中礦產(chǎn)資源所含微量元素的定性和定量分析。

在深部地質(zhì)勘查過程中，若需要對地質(zhì)信息進(jìn)行系統(tǒng)性分析，可預(yù)先收集所處地域的巖土分布、水流特性等信息，之后借助GPS追蹤系統(tǒng)與遙感技術(shù)，輸入所獲取的信息大致得出潛在礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的金屬分布。遙感技術(shù)的引入便于收集深部地質(zhì)的礦化信息，將所收集數(shù)據(jù)與外露巖石樣本信息進(jìn)行測繪和比對，進(jìn)而完成對深部地質(zhì)礦石含量的勘探檢測。完善的GPS傳感器系統(tǒng)還包括相應(yīng)的監(jiān)測平臺以及傳感信號的接受處理儀器，完善的數(shù)據(jù)采集整理系統(tǒng)能增加礦井定位和識別的準(zhǔn)確性，有效提升了深部地質(zhì)的勘探效率。

2.5 物探方法

物探法主要針對深部地質(zhì)勘察中的金屬礦產(chǎn)探測，基巖裸露、高差過大、巖溶裂隙及沖溝發(fā)育等復(fù)雜的地質(zhì)邊坡條件會對地質(zhì)勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性造成一定程度的影響。高密度電法具有電阻率測深和電阻率剖面的雙重功效，在探測過程中只需保持測點固定，調(diào)整電極距并進(jìn)行觀測，通過增加供電電極使得電流場的變化范圍加深，勘測人員通過觀測視電阻率值即可獲取測點下部地下介質(zhì)在豎直方向上電阻率的變化情況。電剖面法測量原理的優(yōu)勢在于測量過程中可以在固定供電電極與測量電極的同時對將多個電極向所布置逐點逐漸移動，根據(jù)所記錄視電阻率的變化情況對測線周邊及其所處某一深度范圍內(nèi)的地質(zhì)進(jìn)行勘察，識別出所勘察區(qū)域內(nèi)的薄弱地帶，避免在鉆探過程中破壞深部地質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，促進(jìn)鉆探找礦工作的順利實施。

3 結(jié)語

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，資源問題逐漸突出。礦產(chǎn)資源需求的飛速增長使得地質(zhì)勘察及深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)受到眾多學(xué)者的關(guān)注。深度礦產(chǎn)資源的開發(fā)提高了鉆探和找礦的難度，本文主要論述了深部地質(zhì)勘察的基本原則及常用鉆探找礦方法的技術(shù)特性，幫助相關(guān)工作人員識別礦產(chǎn)有利區(qū)段。此外，為創(chuàng)造科學(xué)合理的勘測系統(tǒng)，相關(guān)部門可加強對勘探技術(shù)的探索和研究，構(gòu)建完善的法律法規(guī)體系,形成區(qū)域產(chǎn)業(yè)的競爭優(yōu)勢，為不同地質(zhì)條件下的鉆探找礦工作提供參考。