深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及找礦技術(shù)研究

張書仁，黃朝陽(yáng)

（1.崇義縣自然資源局，江西 贛州 341300；2.江西省贛州市自然資源局，江西 贛州 341000）

目前所開采礦山資源已無法滿足當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)與生活需求，因此，礦產(chǎn)開采工作需要向礦山深部進(jìn)行。在深部地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)與利用中，主要憑借已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深部礦產(chǎn)預(yù)測(cè)，但由于缺乏深部找礦實(shí)際地質(zhì)信息，無法對(duì)深部礦區(qū)構(gòu)造演化歷程作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和判斷。當(dāng)前深部地質(zhì)勘查及找礦多采用深部鉆探方式，雖然能夠?yàn)檎业V提供關(guān)鍵信息，但其成本較高，對(duì)深部礦產(chǎn)預(yù)測(cè)能力產(chǎn)生一定制約。在礦產(chǎn)資源開發(fā)中，已經(jīng)產(chǎn)生了多種礦床學(xué)及找礦預(yù)測(cè)理論，但各項(xiàng)理論在不同礦區(qū)及不同類型礦產(chǎn)勘查中效果也不同，每種方法都存在自身的優(yōu)勢(shì)和局限性。深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中，找礦技術(shù)同樣受到礦山環(huán)境因素、人為因素等多方面影響，一些以往礦床開采中所產(chǎn)生的尾礦、污水等也會(huì)對(duì)深部找礦造成干擾。傳統(tǒng)礦產(chǎn)開采對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，使人們對(duì)礦產(chǎn)勘查及開采產(chǎn)生抵觸情緒，同樣也影響了深部地質(zhì)礦產(chǎn)的開采工作開展。為此，在深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及找礦技術(shù)當(dāng)中，通過分析深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查實(shí)際內(nèi)容，根據(jù)不同找礦技術(shù)特點(diǎn)將其應(yīng)用于不同實(shí)際找礦工作，從而達(dá)到最佳深部礦產(chǎn)地質(zhì)勘查效果。

1 深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查

在深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中，可能需要尋找含有礦產(chǎn)資源的危險(xiǎn)礦山。因此，利用現(xiàn)有勘查及找礦技術(shù)對(duì)深部地質(zhì)礦產(chǎn)進(jìn)行勘查與調(diào)查，從而了解到深部礦床開采的進(jìn)程與結(jié)果，制定完善的礦產(chǎn)開采計(jì)劃，做到科學(xué)合理的礦產(chǎn)資源開采。深部礦產(chǎn)資源開采中，需要掌握并利用好礦產(chǎn)資源分布結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，對(duì)開采工作及計(jì)劃作出合理的規(guī)劃。保證高質(zhì)量、高效率的礦產(chǎn)勘查工作前提下，以最低經(jīng)濟(jì)成本獲取最大的利益[1]。

一些地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，對(duì)深部礦區(qū)需要根據(jù)需求做出針對(duì)性開采。在深部礦產(chǎn)開發(fā)過程中，通過合理運(yùn)用勘查技術(shù)來預(yù)測(cè)礦床結(jié)構(gòu)具體情況，并結(jié)合實(shí)際礦產(chǎn)開采需求制定開采計(jì)劃。開采計(jì)劃需要對(duì)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)的同時(shí)，保證周圍地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。在開采過程中，由于礦產(chǎn)資源種類并不是單一的，大多存在伴生礦狀態(tài)。想要做到合理的資源開發(fā)與利用需要根據(jù)相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)伴生礦的開發(fā)與利用。同時(shí)在考慮到以往深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中對(duì)尾礦利用率較低的問題，在勘查過程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況與礦產(chǎn)開發(fā)規(guī)范，對(duì)尾礦作出科學(xué)合理的利用，從而提高礦產(chǎn)綜合開發(fā)利用率。

在礦產(chǎn)資源勘查結(jié)束后，部分礦山企業(yè)未嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定關(guān)閉礦產(chǎn)，會(huì)引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題。對(duì)深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查產(chǎn)生一定影響，因此需要根據(jù)礦床周圍環(huán)境制定相應(yīng)勘查方案，其主要流程如圖1 所示：

圖1 深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查生產(chǎn)流程

深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查過程中，受到地質(zhì)環(huán)境影響，礦產(chǎn)分布、種類及存儲(chǔ)量都存在很大差異。因此，深部地質(zhì)勘查應(yīng)結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，合理分配相關(guān)布局，確保資源開發(fā)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在開采前，采用科學(xué)合理的方式作出規(guī)劃統(tǒng)籌，避免資源浪費(fèi)問題。在具體規(guī)劃方案中，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征與地區(qū)規(guī)定，判定當(dāng)?shù)匚磥戆l(fā)展趨勢(shì)，作出合理安排。針對(duì)如今淺部礦產(chǎn)資源越來越少的情況，深部地質(zhì)礦產(chǎn)開采需要對(duì)找礦技術(shù)及時(shí)更新，結(jié)合先進(jìn)信息技術(shù)做到更加精準(zhǔn)的地質(zhì)勘查與找礦。并依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)與政策要求，調(diào)動(dòng)各方勘查找礦工作積極性，促進(jìn)深部地質(zhì)勘查與找礦工作水平的提高[2]。

2 深部地質(zhì)找礦技術(shù)

2.1 反向循環(huán)式連續(xù)取樣鉆探技術(shù)

反向循環(huán)式連續(xù)取樣鉆探技術(shù)工作原理是將壓縮后的空氣作為介質(zhì)，利用介質(zhì)對(duì)巖石的沖擊性，通過鉆桿的沖擊作用對(duì)目標(biāo)礦床區(qū)域巖石進(jìn)行勘查，巖石碎屑在沖擊下隨著氣流上升到礦上表層部位?？辈槿藛T通過收集這些碎屑樣品，從而進(jìn)行有目的的分析和檢測(cè)。根據(jù)對(duì)礦產(chǎn)樣品分析，能夠得到樣品厚度、深度、種類、礦物存儲(chǔ)量等相關(guān)信息。與其他勘查技術(shù)相比，反向循環(huán)式連續(xù)取樣鉆探技術(shù)的應(yīng)用效果更為理想。反向循環(huán)式取樣鉆探技術(shù)能夠探測(cè)到更深處、更高處的礦產(chǎn)，在節(jié)約開采成本的同時(shí)，達(dá)到開采利益最大化。以往反向循環(huán)式連續(xù)取樣鉆探技術(shù)在使用過程中雖然會(huì)存在一定阻礙，但在技術(shù)不斷創(chuàng)新的支撐下，使其能有效提高勘查效率。這一技術(shù)在實(shí)際中已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，且有著較好的利用效果，但受到使用成本影響，導(dǎo)致增加勘查成本。

表1 成礦預(yù)測(cè)方法

2.2 高精度受控定向鉆探技術(shù)

高精度受控定向鉆探技術(shù)應(yīng)用原理是在確定鉆探軌道后，使鉆孔按照預(yù)定軌道行駛。通過鉆探在一個(gè)主孔內(nèi)鉆入多個(gè)分孔。在深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中，如果勘查目標(biāo)位置遇到斜坡陡壁，則普通鉆孔方式由于鉆孔難度較大，無法完成勘查任務(wù)，只能選擇高精度受控定向鉆探技術(shù)完成鉆探任務(wù)。高精度受控定向鉆探技術(shù)不僅能夠精確定位目標(biāo)鉆孔位置，且施工方便、鉆探工作量較少，同時(shí)也有效地降低了鉆孔內(nèi)事故的發(fā)生概率。但由于目前深部地質(zhì)勘查中地質(zhì)巖心較小，因此這一鉆探技術(shù)并未能受到應(yīng)用及重視[3]。

2.3 低電頻技術(shù)

低電頻技術(shù)主要利用電磁感應(yīng)對(duì)深部地質(zhì)礦產(chǎn)資源做出勘查，將采集的數(shù)據(jù)通過Praser 濾波器進(jìn)行處理與分析，從而判斷目標(biāo)勘查區(qū)域是否存在礦產(chǎn)。低電頻技術(shù)主要對(duì)礦體賦存、控礦規(guī)律圈定掩蓋區(qū)做出判斷與分析。但低電頻技術(shù)在使用過程中會(huì)受到信號(hào)頻率與信號(hào)源的影響，在不同電磁頻率或不同時(shí)段電磁波強(qiáng)度下探測(cè)信號(hào)會(huì)存在不同結(jié)果。當(dāng)應(yīng)用低電頻技術(shù)進(jìn)行深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查時(shí)，需要注意這兩種因素對(duì)勘查結(jié)果的影響。如果無法及時(shí)解決勘查中電磁波帶來的影響，所得到的結(jié)果會(huì)受到較強(qiáng)影響，從而出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。因此，在使用該技術(shù)時(shí)，需要選擇具有較強(qiáng)電磁場(chǎng)的時(shí)間來完成深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)，從而提高勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 定位感應(yīng)勘查技術(shù)

定位感應(yīng)勘查技術(shù)通過遙感裝置完成對(duì)深部礦床地形、水層、地質(zhì)等分布的精準(zhǔn)感應(yīng)與反應(yīng)，并對(duì)目標(biāo)礦床中的礦產(chǎn)資源做出精準(zhǔn)分析與處理。通過定位感應(yīng)勘查技術(shù)對(duì)深部礦床中的礦產(chǎn)資源進(jìn)行分析，根據(jù)勘查結(jié)果制定相應(yīng)開采方案，從而幫助勘查人員能夠更快找到礦產(chǎn)資源，縮短勘查與找礦時(shí)間。礦產(chǎn)開采公司借助定位感應(yīng)勘查技術(shù)對(duì)目標(biāo)勘查區(qū)域進(jìn)行了解與掌握，并繪制礦產(chǎn)資源地區(qū)示意圖。根據(jù)勘查結(jié)果，開采人員分析了目標(biāo)區(qū)域礦產(chǎn)資源類型和儲(chǔ)藏量，并根據(jù)礦產(chǎn)資源與巖體層信息存在礦床深部資源?？辈槿藛T利用定位感應(yīng)勘查技術(shù)中GPS 定位獲取到礦產(chǎn)資源信息，并利用電子技術(shù)構(gòu)建出較為精準(zhǔn)的礦床三維空間坐標(biāo)示意圖。將數(shù)據(jù)信息傳輸至感應(yīng)和監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)，并獲取礦床中巖體層光譜圖及輻射強(qiáng)度示意圖。在獲取到相關(guān)信息后，在平臺(tái)中輸入資源數(shù)據(jù)庫(kù)和原有的礦產(chǎn)資源存儲(chǔ)信息進(jìn)行對(duì)比和分析，從而自動(dòng)計(jì)算出礦產(chǎn)資源類型與儲(chǔ)藏量，根據(jù)系統(tǒng)所繪制礦產(chǎn)資源三維坐標(biāo)制定合理開采計(jì)劃。

2.5 定向勘查技術(shù)

定向勘查技術(shù)在使用中首先明確勘查方向，確定鉆探方向，隨后利用鉆探裝置沿計(jì)劃方向進(jìn)行鉆探作業(yè)。根據(jù)鉆探結(jié)果，預(yù)測(cè)成礦規(guī)律，其成礦預(yù)測(cè)方法如表1 所示。

部分深部礦區(qū)利用傳統(tǒng)勘查技術(shù)難以鉆入礦山巖層，因此可以利用定向勘查技術(shù)進(jìn)行鉆探的勘查處理。在對(duì)目標(biāo)礦區(qū)主鉆的同時(shí)，設(shè)置一些小鉆孔，以達(dá)到精準(zhǔn)鉆探的目的，保證鉆探結(jié)果更加精準(zhǔn)，更好掌握礦山資源的類型和儲(chǔ)藏量。使用該技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意設(shè)計(jì)中的斜孔問題對(duì)鉆探結(jié)果的影響，并做好預(yù)防探孔傾斜措施[4]。

3 結(jié)束語

在深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及找礦技術(shù)研究過程中，主要針對(duì)當(dāng)下礦產(chǎn)資源緊張問題提出深部地質(zhì)找礦解決方法。但深部地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作相對(duì)來說較為繁瑣，且工作量較大。傳統(tǒng)勘查技術(shù)不僅影響了礦產(chǎn)資源開采效率，更影響了開采公司效益。因此根據(jù)不同地區(qū)實(shí)際情況作出判斷，選擇不同勘查技術(shù)，才能最大程度提高礦山資源開采速率。