探礦工程中綠色勘查技術(shù)應(yīng)用

吳 明，廖仕星

（湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，湖北 黃石 435000）

在人類生活與發(fā)展進(jìn)程中，各類自然資源的作用不容忽視，尤其是金屬礦物質(zhì)對工業(yè)發(fā)展具有重要影響。在工業(yè)快速發(fā)展之下，探礦工程數(shù)量不斷增加，資源過度開發(fā)導(dǎo)致礦床數(shù)量減少，造成資源浪費(fèi)同時(shí)危及著子孫后代發(fā)展。對此，國家頒布執(zhí)行綠色發(fā)展策略，通過利用綠色勘查技術(shù)減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，使礦物資源得到科學(xué)合理的開采，盡量減少對地表和地層的不良影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)共贏。

1 工程概況

本文以湖北來鳳金橋礦區(qū)為例，該礦區(qū)位于湖北省來鳳縣西北方位330°方，與市區(qū)相距13km，行政區(qū)隸屬來鳳縣三胡鄉(xiāng)。當(dāng)?shù)貫闇貛Т箨憵夂?，氣溫較高，降雨量大，礦區(qū)內(nèi)植被以楠屬植物群落為主。該礦區(qū)面積0.0844 平方公里，開采深度為735m～790m 之間，ZK703 孔的深度為7400m，方位角為15°，設(shè)計(jì)傾角為80°。在ZK703 孔井身結(jié)構(gòu)中，主要參數(shù)為：一開采用φ122mm 鉆頭開孔，鉆井深度為50m，下入114mm 的套管，下深為50m；二開利用的是φ96mm 鉆頭，鉆井深度為450m；三開利用φ76mm 鉆頭，鉆井深度為500m。

2 綠色勘查技術(shù)的應(yīng)用方法

（1）鉆機(jī)選擇。在探礦過程中，使用的設(shè)備數(shù)量較多，類型多樣。為了后期運(yùn)輸便利，應(yīng)盡量選擇小而輕便的鉆探設(shè)備，如背包便攜式、多功能式等等，從而減輕設(shè)備重量；還可采用一些材質(zhì)較輕的鉆具，如以鋁合金為主材料的設(shè)備，輕盈的質(zhì)地便于運(yùn)輸，減輕搬運(yùn)負(fù)擔(dān)，緩解探礦隊(duì)伍壓力。根據(jù)該礦區(qū)的主要特征，利用F600 型號的巖心鉆機(jī)，與綠色勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符合。在技術(shù)參數(shù)方面，F(xiàn)600 的鉆頭規(guī)格為BQ，鉆深能力為600m，主要由鉆機(jī)底座、控制面板、泥漿攪拌器、泥漿泵、發(fā)動機(jī)等部分構(gòu)成。

（2）鉆機(jī)搬遷。在探礦工作中，因該礦的地理位置較為偏僻，地勢起伏大，運(yùn)輸難度大。在分支鉆孔、定向鉆進(jìn)時(shí)，要求工作者加強(qiáng)對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)，促進(jìn)探礦生態(tài)效益提升。在設(shè)備移動時(shí)，應(yīng)減少修建的道路與機(jī)場數(shù)量，根據(jù)實(shí)際情況選擇與條件相適應(yīng)的定向鉆孔技術(shù)。在探礦過程中，還應(yīng)保證鉆孔工藝，使鉆孔的直徑縮小、精度增加。同時(shí)，鉆孔時(shí)應(yīng)采取高經(jīng)濟(jì)性、高效率的鉆孔方式。為了減少設(shè)備的搬遷，還可采用“一孔多支”技術(shù)，定向鉆孔形式多樣，主要可采取以下的鉆進(jìn)方式，如螺桿馬達(dá)技術(shù)，分為有纜與無纜兩種。因該礦區(qū)的地層復(fù)雜，技術(shù)難度較高，加上坡度在80°～90°之間，且導(dǎo)致軟硬不夠均勻，換層頻繁，應(yīng)采用小型定向鉆孔，采取大彎度螺桿鉆孔，彎度超過1.25°，鉆頭采用直角凹面，利用對稱工具進(jìn)行控制，確保高標(biāo)準(zhǔn)的完成既定目標(biāo)[1]。

在具備簡易道路的狀態(tài)下，可采用低速卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行設(shè)備搬遷，在實(shí)際搬遷中，首先，由工人將低速卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)送到鋼絲繩長度范圍內(nèi)；將卷揚(yáng)機(jī)與底座固定起來，再利用4 根1.5m 的錨桿將底座與地面綁定；然后，將發(fā)電機(jī)與卷揚(yáng)機(jī)相連，將鉆機(jī)組件裝配到板車上；最后，開啟發(fā)電機(jī)，利用鋼絲繩將板車運(yùn)送到卷揚(yáng)機(jī)附近，反復(fù)上述流程，知識鉆機(jī)中的所有組件均運(yùn)送到目的地。在不具備簡易道路的狀態(tài)下，因模塊質(zhì)量最大值為170kg，可利用人力進(jìn)行運(yùn)輸。

（3）機(jī)場修建。在探礦工程中，需要多名員工參與其中，并利用多項(xiàng)設(shè)備來完成。為了更好的運(yùn)輸機(jī)器設(shè)備，便要修橋鋪路。為了滿足員工的基本生活需求，應(yīng)修建臨時(shí)住所與倉庫等，使工程施工能夠順利開展。但是，臨時(shí)設(shè)施的建設(shè)很容易對周圍環(huán)境與設(shè)備造成破壞，應(yīng)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則，通過拖拉機(jī)雪橇、直升機(jī)等方式運(yùn)輸物資，從而降低修橋鋪路對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成的破壞。此外，還可為員工搭建臨時(shí)帳篷，減少臨時(shí)住所的建設(shè)，從而最大限度的保障礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。在該項(xiàng)工程中，采用的F600 鉆機(jī)可在4m×4m 的范圍內(nèi)作業(yè)，簡單使用，對地表的破壞力度較小，有利于工作流程優(yōu)化，提供整潔的施工環(huán)境，與綠色環(huán)保要求相符合，設(shè)備工作臺布設(shè)如下圖1 所示。

圖1 F600 鉆機(jī)工作臺布設(shè)圖

（4）泥漿處理。在鉆探工程中需要大批量泥漿，但在每日鉆探工程完畢后，應(yīng)及時(shí)對本次探礦中采用的機(jī)械設(shè)備、工具等進(jìn)行沖洗，在此過程中將產(chǎn)生大量廢水。此外，水泥打磨時(shí)用到的廢水，同樣具有廣闊的覆蓋面積，涉及單位面積較多。在廢水中含有大量污染物，如若廢水被隨意排放，則難以對內(nèi)部有害物質(zhì)有效控制。泥漿所含成分復(fù)雜，許多都會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，此類物質(zhì)不具備二次利用價(jià)值。但對于可回收的物質(zhì)，可及時(shí)回收利用，通過泥漿管或管溝等相互連接，避免此類泥漿滲流到外部出現(xiàn)交叉感染。對于生產(chǎn)出的無效泥漿，應(yīng)對其進(jìn)行三級凈化處理；對于帶有污染性的物質(zhì)，應(yīng)及時(shí)降解。在凈化階段，應(yīng)利用凝聚凈化劑、破膠沉淀劑等對泥漿實(shí)施三級凈化處理。在環(huán)保型泥漿使用中，應(yīng)采用自然環(huán)境下可自然分解的處理劑，使土壤始終保持酸堿平衡，避免對周圍環(huán)境造成破壞[2]。

（5）垃圾處理。探礦工程中的垃圾主要源于施工與生活，分別類別的不同可分為液體、固體與氣體三種，在綠色勘查中應(yīng)采取針對性措施處理。對于固體垃圾，如廢棄衣物、果皮、紙屑等等，應(yīng)定期將其送往礦區(qū)外部進(jìn)行降解。對于施工產(chǎn)生的廢棄鉆頭、鉆桿與相關(guān)零部件等，應(yīng)集中運(yùn)送到處理廠回收利用；對于氣體垃圾，礦區(qū)內(nèi)部鉆機(jī)使用的柴油機(jī)組與發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的廢氣，應(yīng)對內(nèi)部成分深入研究，禁止在現(xiàn)場直接焚燒；對于液體垃圾處理，如洗漱水、洗衣水等不含有化學(xué)品的液體，可直接就近排放；對含有化學(xué)物的廢水應(yīng)與施工廢液一同集中處理，如施工所用的廢棄機(jī)油等，支持二次利用，作為潤滑油應(yīng)用到鉆機(jī)鉆桿中，剩余可采用專門裝置回收后運(yùn)輸?shù)降V區(qū)之外進(jìn)行處理。

3 綠色勘查中的環(huán)境保護(hù)措施

在地質(zhì)勘探過程中，有時(shí)需要對地表土壤進(jìn)行開挖，可能會導(dǎo)致地表植被受到破壞，尤其是在特殊環(huán)境下，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境本就脆弱，重工業(yè)的大機(jī)器開采無疑是滅頂之災(zāi)，挖掘痕跡很多年都無法消除。對此，應(yīng)將綠色勘查技術(shù)引入其中，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到有效保護(hù)。

（1）環(huán)保沖洗液選用。在本次工程中，ZK703孔存在破碎和漏失現(xiàn)象，使取心難度增加。要求采用具有防塌、堵漏性質(zhì)的沖洗液。在選用時(shí)應(yīng)遵循以下原則，一是能夠有效處理生產(chǎn)問題；二是不含有化學(xué)毒性，容易降解，支持現(xiàn)場配制，添加劑用量較少；三是與地下水無化學(xué)反應(yīng)，不會對地層造成損害，液體體系穩(wěn)定，存儲、運(yùn)輸與維護(hù)難度較小。根據(jù)地層實(shí)際情況，沖洗液的主要成分為水玻璃、植物膠、堵漏劑等。

（2）重視地表保護(hù)。在探礦施工中，占用與開挖主要包括材料場地、倉庫、機(jī)場等地，應(yīng)加強(qiáng)地表保護(hù)力度，在礦區(qū)范圍內(nèi)盡量不開挖道路，在不得不開路的情況下，也要盡量繞行草地與其他植被，道路寬度滿足安全使用條件即可，禁止隨意加寬；營區(qū)與機(jī)場布設(shè)應(yīng)緊湊合理；機(jī)場修建開挖在4m×4m 的范圍內(nèi)開展，禁止隨意擴(kuò)大，泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)利用相配套的環(huán)保型泥漿池，禁止在地表上開挖泥漿坑。針對已經(jīng)被破壞的生態(tài)環(huán)境，特別因探礦造成的破壞，只有通過開源節(jié)流的方式，才可使生態(tài)植被系統(tǒng)得以改善和恢復(fù)。在探礦過程中，應(yīng)提前做好環(huán)境保護(hù)的準(zhǔn)備工作，將即將受到破壞的植被轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域，在探測完畢后，再將植被遷移回來。針對特殊區(qū)域應(yīng)采取特殊的植被保護(hù)方法，增加植被的種植面積，如草皮預(yù)留、人工種植等方式，做好草皮的搬遷處理，還可通過“擋墻＋人工植草”、用薄膜覆蓋生存困難的植被等方式，盡可能的使生態(tài)環(huán)境不受破壞。

（3）采用新型鉆孔技術(shù)。在以往的開采過程中，主要實(shí)施大面積開采方式，對自然環(huán)境造成沉重打擊?，F(xiàn)階段，應(yīng)積極引入新型鉆孔技術(shù)，通過以孔代槽的方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)處理。在探測地表程度與地層結(jié)構(gòu)時(shí)，采用淺鉆技術(shù)試探巖心，減少深層開挖與破壞。但是，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在取心鉆孔問題，對此可采用新型方式——潛孔錘。對此，可采用潛孔錘與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補(bǔ)。通過挖掘開采技術(shù)，技術(shù)人員在改進(jìn)以往設(shè)備的同時(shí)，還要注重新型鉆機(jī)的研究，對工程搬運(yùn)方式進(jìn)行改良。在勘探物資運(yùn)輸中，應(yīng)重視自然薄弱區(qū)的植被保護(hù)，采取科學(xué)可行的運(yùn)輸方式減少對其的破壞。

（4）加強(qiáng)探測者思想與技能培訓(xùn)。當(dāng)前，環(huán)境問題受到各界的高度重視，以往因環(huán)保意識不強(qiáng)烈，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益追求忽視環(huán)境保護(hù)，導(dǎo)致環(huán)境破壞對人類生活造成極大不良影響。探測人員作為探礦工程的核心力量，只有強(qiáng)化主力軍的思想意識與技能，才可在實(shí)際工作中使生態(tài)保護(hù)政策落地生根，最大限度的減少對生態(tài)環(huán)境的侵害，在大家共同努力下使脆弱的生態(tài)環(huán)境得到切實(shí)保護(hù)。此外，還應(yīng)重視探測中的垃圾分類問題，這就要求對探測者開展技能培訓(xùn)和教育工作，使其能夠掌握更多廢棄物處理的方法，在探礦完畢后做好后續(xù)處理工作，科學(xué)準(zhǔn)確的垃圾分類，從而更好的實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

4 結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)前的探礦工程中，綠色勘查技術(shù)處于初級階段，能夠解決的問題較為有限，需要后續(xù)加強(qiáng)對新技術(shù)、新工藝的研究，促進(jìn)綠色技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用。在實(shí)際工作中，要求探礦人員結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況下，與相關(guān)學(xué)科相關(guān)聯(lián)，從可行性研究、礦井設(shè)計(jì)、方案開發(fā)等方面著手設(shè)計(jì)，最大限度減少礦區(qū)開發(fā)對環(huán)境帶來的損害。