探礦工程在地質(zhì)資源勘察中的作用研究

李欣 艾薛龍 陳瑤

摘 要：地質(zhì)資源勘探的主要操作方式是，利用探礦工程完成對(duì)復(fù)雜地層環(huán)境的勘探工作。地質(zhì)資源探查工作主要涉及到新能源檢測(cè)、地質(zhì)礦藏尋找等。經(jīng)年累月地對(duì)地下礦藏的探索使得對(duì)資源的發(fā)現(xiàn)更加困難，為此現(xiàn)代社會(huì)對(duì)探礦工程技術(shù)提出了更多的要求。文章結(jié)合探礦工程的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用情況，結(jié)合地質(zhì)資源勘探的需要，分析探礦工程未來(lái)發(fā)展的方向，希望能夠?yàn)樘降V工程發(fā)展帶來(lái)一些參考。

關(guān)鍵詞：探礦工程;地質(zhì)資源勘察;實(shí)踐分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）11-043-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.021

地質(zhì)資源勘探期間，需要重點(diǎn)掌握的數(shù)值有礦藏的規(guī)模大小、距離水平地面的地下深度、整體化學(xué)性狀、礦體結(jié)構(gòu)等數(shù)值。為了獲得代表性的分析樣本，取得實(shí)地的典型實(shí)物資料，需要借助探礦工程技術(shù)的幫助。探礦工程涉及的內(nèi)容有探礦機(jī)械、鉆探工程、坑探工程等。從研究?jī)?nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，探礦工程的學(xué)科性質(zhì)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高難度、重實(shí)踐等特點(diǎn)。探礦工程需要完成三個(gè)方面的工作任務(wù)，分別是地層深處尋找礦源、探索新的可用于生產(chǎn)生活的礦產(chǎn)資源、完成地球科學(xué)考察。在工業(yè)生產(chǎn)智能化發(fā)展的今天，增加新能源的開(kāi)發(fā)利用完成能源革命，需要探礦工程技術(shù)的扶持。

1 當(dāng)代探礦工程的現(xiàn)實(shí)情況

1.1 探礦工程存在的意義

一般認(rèn)為，探礦工程只是附屬于地質(zhì)勘探工作的一個(gè)分支，這種認(rèn)識(shí)使得探礦工程的發(fā)展始終得不到應(yīng)有的重視。這樣無(wú)意識(shí)的忽略導(dǎo)致探礦工程的升級(jí)受到了制約。當(dāng)代地質(zhì)資源勘探需要成熟的探礦工程技術(shù)支持，這就需要從發(fā)展的眼光認(rèn)識(shí)探礦工程存在的意義。國(guó)家相關(guān)部門(mén)要給予相應(yīng)的優(yōu)惠政策、資金扶持，以使探礦工程能完成礦源尋找、新礦探索、地球考察等工作任務(wù)，促進(jìn)探礦工程面向?qū)I(yè)化發(fā)展。

1.2 人才銜接問(wèn)題

從事探礦工程專業(yè)的核心技術(shù)人員整體平均年齡較大，且有一部分已經(jīng)接近退休年齡。雖然經(jīng)驗(yàn)豐富的老技術(shù)骨干人員具備充足的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及理論知識(shí)，但是身體素質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上年輕人。且新一代專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)還沒(méi)有徹底完成，技術(shù)傳承也處于過(guò)渡階段。對(duì)此，相關(guān)高校的專業(yè)學(xué)科需要加強(qiáng)同探礦工程企業(yè)的合作，積極聘請(qǐng)優(yōu)秀的技術(shù)人員進(jìn)行講座授課。企業(yè)同高校建立良好的合作關(guān)系，提供合適的實(shí)習(xí)上崗機(jī)會(huì)，給予缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的未來(lái)探礦工程專業(yè)人才學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)人才的薪火相繼[1-2]。

2 地質(zhì)資源勘察研究的主要任務(wù)

如今，世界各國(guó)共同面臨全球性的自然環(huán)境惡化問(wèn)題，傳統(tǒng)不可再生的化石能源不但會(huì)在使用之后造成環(huán)境污染，還因難以再生而發(fā)掘困難。地質(zhì)資源勘探的主要任務(wù)是發(fā)掘常見(jiàn)的化石能源新礦源、探索新型清潔能源、探索地球尚未發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境。從戰(zhàn)略發(fā)展的角度來(lái)判斷，能夠獲得充足的能源儲(chǔ)備，對(duì)于保持一個(gè)國(guó)家的國(guó)內(nèi)國(guó)外發(fā)展環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義。國(guó)家在地質(zhì)資源勘探工程投入了大量的資金支持，提供了大量的工作崗位，能夠緩解就業(yè)壓力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

黨和國(guó)家對(duì)于地質(zhì)資源勘探提出了“兩個(gè)更加”的工作方針政策，分別是“更加主動(dòng)地為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)，更加緊密地與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展相結(jié)合”。地質(zhì)勘探為了積極配合響應(yīng)國(guó)家的專門(mén)政策，對(duì)自身工作的實(shí)行提出了新的發(fā)展意義。地質(zhì)工作不僅僅是推動(dòng)礦體的勘察與探測(cè)和能源的開(kāi)發(fā)與利用，其工作的展開(kāi)對(duì)保護(hù)環(huán)境、治理災(zāi)害以及探測(cè)地球科學(xué)等方面也做出了巨大貢獻(xiàn)。找礦工作結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，深部礦、陪伏礦的探究成為當(dāng)今找礦工作的重點(diǎn)課題，因此地球地質(zhì)環(huán)境的改變以及氣候環(huán)境的改變，都是相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員在進(jìn)行地質(zhì)找礦工作時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的因素。以煤礦勘探為例，需要注意地下水、瓦斯、礦井坍塌等問(wèn)題。主要原因是豐富的地下水會(huì)從細(xì)孔緩慢滲透于礦井內(nèi)部，造成礦井內(nèi)部積水。礦井內(nèi)部長(zhǎng)期留存積水會(huì)對(duì)礦井的使用質(zhì)量造成全方位的不良影響，即對(duì)礦井施工維護(hù)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、管理等造成影響。我國(guó)每年因?yàn)槊禾块_(kāi)采而被破壞的地下水高達(dá)22億m3，實(shí)現(xiàn)礦井的智能化管理必須借助優(yōu)秀的地形分析技術(shù)合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采。礦井中蘊(yùn)含的大量瓦斯雖然會(huì)引發(fā)爆炸，但是瓦斯本身作為清潔能源，若能被合理收集，也能為礦井帶來(lái)更多的收益。因此可以利用采礦巖體裂隙場(chǎng)分布及鉆孔瓦斯抽放管道安裝在井下的優(yōu)勢(shì)，封閉井口，采出氣體[3]。

3 深部找礦

我國(guó)的地質(zhì)勘探工作，一般的作業(yè)深度在地下500m以下300m以上的區(qū)間內(nèi)，這種深度的勘探工作，會(huì)導(dǎo)致有些已經(jīng)發(fā)掘地區(qū)500米以下的地下可能蘊(yùn)藏的礦藏被忽視。我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)礦產(chǎn)資源的支持，但是我國(guó)的礦資源消耗量同礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)存數(shù)目無(wú)法保持和諧一致。對(duì)更深部地區(qū)進(jìn)行礦源開(kāi)發(fā)，尤其是500m以下地層的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)就顯得更加重要。我國(guó)地質(zhì)資源勘探的深部找礦有助于緩解我國(guó)的化石能源短缺問(wèn)題，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供穩(wěn)定發(fā)展條件[4]。

4 新能源勘探和發(fā)掘

我國(guó)地質(zhì)勘探的新能源發(fā)掘主要是指，對(duì)淺層地?zé)崮?、干熱巖、天然氣水合物、深部地?zé)豳Y源、煤層氣等的發(fā)掘。天然氣水合物主要存在于海底和陸地永凍層中，是我國(guó)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源之一。煤層氣的勘察與開(kāi)采工作目前尚處在起步期，技術(shù)難題尚未攻克，但是煤層氣因?yàn)槠湓丛床粩嗟氐責(zé)崮茉匆约伴_(kāi)采成本低、能量利用效率高等特點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展前景較好。我國(guó)地?zé)岬刭|(zhì)勘探工作，目前存在的問(wèn)題有成本造價(jià)高且收益回報(bào)少，鉆探效率不高風(fēng)險(xiǎn)較大，開(kāi)采期間會(huì)損失較多的地?zé)豳Y源等。我國(guó)的地質(zhì)探勘人員在研究地?zé)崮茉吹拈_(kāi)發(fā)使用期間，要明確我國(guó)的地?zé)豳Y源分布情況，結(jié)合最新的鉆探工藝和勘探技術(shù)，分析最新的技術(shù)推廣工作，使得我國(guó)的新能源開(kāi)發(fā)能夠有強(qiáng)有力地技術(shù)支持。天然氣水合物勘探和開(kāi)采可以使用水平井鉆井技術(shù)，水平井鉆井技術(shù)能夠良好地適用于薄層、低孔低滲以及稠油的天然氣水合物礦藏。合理利用水平井鉆井技術(shù)，能夠擴(kuò)大整個(gè)滲流面積，同時(shí)增加整體的天然氣水合物田產(chǎn)量。水平井鉆井技術(shù)能夠垂直鉆穿存在垂直型裂縫的天然氣水合物藏的多條裂縫，可以同時(shí)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)多條垂直裂縫中的天然氣水合物資源。含有氣頂和邊底水的天然氣水合物藏，在水平井鉆井技術(shù)的合理作用下，可以緩和氣與水的錐近狀態(tài)，提高整體的天然氣水合物產(chǎn)量[5]。

5 探礦工程在地質(zhì)資源勘察中的作用與地位

以往，人們對(duì)于探礦工程的認(rèn)知還停留在地質(zhì)資源開(kāi)發(fā)、礦藏搜尋等淺顯的層面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)探礦工程技術(shù)的用途開(kāi)發(fā)提出了全新的發(fā)展目標(biāo)。將目光轉(zhuǎn)向地球科學(xué)探索開(kāi)發(fā)上來(lái)，工作重點(diǎn)面向我國(guó)的生態(tài)環(huán)境平衡、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、開(kāi)采地區(qū)的生態(tài)平衡、地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等方面。我國(guó)的礦產(chǎn)資源豐富且分布較為廣泛，我國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用效率并不是很高，同發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距，但從礦產(chǎn)資源的勘探深度來(lái)看，地下400m左右的發(fā)掘深度，明顯同發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距。在探礦工程的探查之中，需要重點(diǎn)解決巖芯鉆探技術(shù)。在進(jìn)行巖芯取樣時(shí)，需要結(jié)合遙感探測(cè)技術(shù)、物化探測(cè)技術(shù)，才能得到準(zhǔn)確的礦藏信息（如礦產(chǎn)儲(chǔ)備情況、距地表深度、礦產(chǎn)類(lèi)型等）。

5.1 鉆探取樣的廣泛應(yīng)用

鉆探取樣除了可以提供典型的樣本，幫助地質(zhì)探礦人員完成對(duì)地下礦藏的性狀分析，還能應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。以下以月球探索和建筑混凝土樁柱穩(wěn)定性檢測(cè)為例進(jìn)行簡(jiǎn)單舉例說(shuō)明。鉆探取樣不但能用于地球科學(xué)的研究還能適用于月球等地球之外星球的探索工作。美國(guó)登月時(shí)在月球表面的鉆取深度可以達(dá)到3m，這為我國(guó)的探月計(jì)劃提供了參考。我國(guó)需要進(jìn)行合理的探月鉆探取樣設(shè)計(jì)，以此分析月球的地質(zhì)構(gòu)成、資源分布、地月關(guān)系等。典型的鉆探取樣研究，對(duì)于了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況具有科學(xué)性、代表性意義，對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡叵沦Y源開(kāi)發(fā)具有重要意義。

5.2 水資源開(kāi)采和地震災(zāi)害研究

在使用鉆井技術(shù)探索天然氣水化物資源時(shí)，就已經(jīng)將探礦工程應(yīng)用于地下水資源發(fā)掘之中了。水資源開(kāi)采工作的影響，要以該地區(qū)的具體情況來(lái)判斷。針對(duì)洪澇災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)，要重點(diǎn)防止水資源泛濫造成的災(zāi)害問(wèn)題。除此之外，還可以借助探礦工程的作用完成地質(zhì)災(zāi)害分析。對(duì)玉樹(shù)地震的地質(zhì)情況進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，地震斷裂兩側(cè)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布狀況存在明顯的差異，兩邊的災(zāi)害密度分布相同，且距斷層兩側(cè)500m范圍內(nèi)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁的地區(qū)。探礦工程在這兩個(gè)方面的應(yīng)用，總體上還是出于對(duì)地球的科學(xué)研究和環(huán)境保護(hù)，拓展資源開(kāi)發(fā)的范圍并不僅局限于礦產(chǎn)資源，也為探礦工程的經(jīng)濟(jì)價(jià)值增長(zhǎng)帶來(lái)了可能性。地震災(zāi)害研究則是出于對(duì)震區(qū)的環(huán)境調(diào)查，分析其前后變化，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況做出的科學(xué)系統(tǒng)的總結(jié)[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

探礦工程一直以來(lái)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用范圍較為局限，且被限制在礦藏勘探這一項(xiàng)操作之上。結(jié)合探礦工程的現(xiàn)實(shí)情況和科技發(fā)展情況，其主要可以應(yīng)用于三個(gè)方面，分別是礦源尋找、新礦探索、地球考察。除此之外，探索地下結(jié)構(gòu)時(shí)，還能不局限于礦物質(zhì)，試著尋找地下水資源、地?zé)豳Y源等。希望隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，能夠探索出更多探礦工程在地質(zhì)資源勘察中的作用[7]。

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