綠色勘查在貴州正安旦坪鋁土礦勘查鉆探工程中的應(yīng)用與分析

暢利民，黃明勇，班金彭，李奇龍

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一五地質(zhì)大隊，貴州清鎮(zhèn)551400；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111 地質(zhì)大隊，貴州 貴陽550081）

0 引言

黨的十八屆五中全會首次把“綠色發(fā)展”作為五大發(fā)展理念之一，使其成為“十三五”時期乃至更長時期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要理念。生態(tài)文明與生態(tài)安全已經(jīng)成為新的國家戰(zhàn)略，綠色發(fā)展理念正在成為社會共識，地質(zhì)找礦工作必須適應(yīng)這些新要求，在理念、方式和方法上進(jìn)行戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變［1-4］。

如何做到“既要找到金山銀山又要留住綠水青山”，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明和找礦突破共贏，實(shí)施綠色勘查是解決這一矛盾的不二選擇［5-7］。

貴州省西南能礦集團(tuán)股份有限公司貫徹落實(shí)綠色環(huán)保的理念，于2015 年提出生態(tài)環(huán)保型綠色能礦的建設(shè)目標(biāo)。2016 年定點(diǎn)試驗(yàn)，2017 年頒布了《煤層氣綠色勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2017 年試行）》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在勘查工作中的總則、規(guī)定以及技術(shù)要求等內(nèi)容。根據(jù)道路污染、山地工程施工、鉆機(jī)建設(shè)等方面又制定頒發(fā)了《固體礦產(chǎn)綠色勘查項(xiàng)目預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)（2017 年試行）》。2018 年貴州省將《貴州省固體礦產(chǎn)綠色勘查技術(shù)規(guī)范》（DB52/T 1433-2019）、《貴州省煤層氣資源綠色勘查技術(shù)規(guī)范》2 個規(guī)范定為了省級地方標(biāo)準(zhǔn)［8］。

2018 年3 月，在自然資源部地勘司的指導(dǎo)下，部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心會同中國礦業(yè)聯(lián)合會共同牽頭編制了《綠色勘查指南》。該指南是我國首個綠色勘查團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，提出了勘查工作中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境恢復(fù)治理各項(xiàng)要求，為綠色勘查項(xiàng)目的評審和認(rèn)定提供了參考依據(jù)。2018 年8 月1 日，《綠色勘查指南》標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施［9-10］。

綠色勘查是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要集成創(chuàng)新、綜合研究采用多項(xiàng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在地質(zhì)勘查項(xiàng)目設(shè)計、實(shí)施和驗(yàn)收等每個環(huán)節(jié)，將綠色勘查貫穿于其中，力 求 在 探 索“ 金 山 銀 山”中，留 住“ 綠 水青山”［11-15］。

本文結(jié)合“貴州省正安縣旦坪鋁土礦精查項(xiàng)目”，針對該項(xiàng)目中的鉆探工程，分析并研究綠色勘查在貴州固體礦產(chǎn)勘查中鉆探技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

1 礦區(qū)及鉆探工程概況

旦坪鋁土礦區(qū)位于貴州省正安縣班竹鎮(zhèn)。工作區(qū)屬淺至中切割之中低山-低中山地貌，總體地勢北東高南西低。一般海拔標(biāo)高1000～1400 m，最高海拔標(biāo)高1770.3 m，最低海拔標(biāo)高552.0 m。礦區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖分布廣泛，巖溶地貌發(fā)育。含礦巖系之上的二疊系灰?guī)r多形成懸崖，為區(qū)內(nèi)較為典型的地貌特征。礦區(qū)內(nèi)地表溪溝主要有龍溪河及其支流，在礦區(qū)匯集后流出礦區(qū)向西注入芙蓉江。礦區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，糧食作物有玉米、水稻，經(jīng)濟(jì)作物有煙葉、茶葉、油菜。礦區(qū)內(nèi)許多鉆孔就布置在烤煙地、玉米地中。

礦區(qū)斜坡、臺地、溝谷地帶主要分布有第四系粘土、紅粘土，為殘坡積層，土層粘性較好，以及灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖的風(fēng)化物，總體結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，力學(xué)性質(zhì)差。含煤巖系間接頂?shù)装逯饕苫規(guī)r構(gòu)成，其灰?guī)r巖體結(jié)構(gòu)較完整，強(qiáng)度大。煤礦直接頂板為炭質(zhì)頁巖、粘土巖，呈似層狀分布，厚度差異大。煤礦底部鋁土礦粘土巖呈似層狀分布。礦區(qū)有煤礦采空區(qū)，頂板軟質(zhì)巖組垮塌嚴(yán)重，巖心多為炭質(zhì)粘土、灰?guī)r碎塊等膠結(jié)物。含鋁巖系頂板上覆地層由巖體結(jié)構(gòu)較完整、強(qiáng)度大的灰?guī)r構(gòu)成，巖溶裂隙發(fā)育。含鋁巖系的鋁土質(zhì)粘土巖、炭質(zhì)頁巖、粘土巖呈似層狀、透鏡狀分布。鋁土礦底板為碎屑巖地層，易風(fēng)化，遇水軟弱，巖體破碎、完整性差。

本礦區(qū)鉆探工程有200 m×200 m 和100 m×100 m 兩種工程間距布置形式。設(shè)計鉆孔65 個，其中斜孔14 個，設(shè)計鉆探工程量30950 m，設(shè)計平均孔深476 m，設(shè)計最大孔深730 m，設(shè)計最小孔深110 m，設(shè)計斜孔最大頂角為19°。

本礦區(qū)前后進(jìn)場鉆機(jī)有14 臺套，其中6 臺CSD1800X 型履帶式全液壓動力頭式鉆機(jī)，1 臺EP1000 型便攜式全液壓鉆機(jī)，1 臺XY-2 型鉆機(jī)，4臺XY-4 型 鉆 機(jī)，1 臺XY-42 型鉆機(jī)，1 臺XY-44 型鉆機(jī)。主要采用金剛石繩索取心鉆探技術(shù)。

2 鉆探對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響

綠色勘查首先應(yīng)該分析工程活動對生態(tài)環(huán)境的影響。通過對正安旦坪勘查區(qū)鉆探工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響主要在以下幾個方面。

2.1 進(jìn)出場修路、平整機(jī)場對地表的開挖

開挖直接破壞了地表的森林植被，尤其是在山區(qū)，開挖導(dǎo)致巖石裸露，破壞了當(dāng)?shù)氐牡乇砗B(yǎng)水系，雖可通過后期覆土、種草植樹，但當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境恢復(fù)需要幾年的時間。

2.2 鉆井液的排放

地表鉆井液（包括廢漿）的排放，孔內(nèi)鉆井液向周圍地層中的滲漏，這些都會對地表和地下水系造成污染。貴州山區(qū)巖溶發(fā)育，地下水系豐富，許多地方百姓的生產(chǎn)生活用水就取自附近山泉水，鉆探工程影響當(dāng)?shù)厮吹氖聲r有發(fā)生。

2.3 鉆探人員的不當(dāng)行為

鉆探現(xiàn)場工作人員檢修設(shè)備、加注燃油時不注意，導(dǎo)致油料滴灑到現(xiàn)場的土里。現(xiàn)場煙頭、塑料袋等生活垃圾隨意丟棄。這些行為都會影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

3 綠色勘查在貴州正安旦坪鋁土礦勘查鉆探工程中的實(shí)踐應(yīng)用

地質(zhì)勘查鉆探過程中，設(shè)備搬遷、機(jī)場建設(shè)及其相關(guān)輔助工程（修路、挖泥漿池等）是影響環(huán)境的主要因素。該工區(qū)為典型的貴州山區(qū)，根據(jù)地質(zhì)設(shè)計，鉆孔所布的位置有烤煙地、退耕還林地、陡峭山坡地等。鉆探工程在施工組織設(shè)計階段就要求有綠色勘查的工作計劃，在鉆探施工過程中和結(jié)束后，嚴(yán)格按綠色勘查設(shè)計要求做好環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)工作。

3.1 鉆前工作

（1）各機(jī)臺住宿地首選距機(jī)臺較近的民房，若無較近的民房，在不影響生態(tài)環(huán)境的空地搭建簡易帳篷。鉆孔定位避開飲用水源、電纜線、高壓線、墳?zāi)?、保護(hù)性動植物；注意施工中廢泥漿排放、施工垃圾堆放等。在滿足運(yùn)輸安全的情況下，盡量減少道路修建的土石方開挖量，能繞行則繞行，能不挖的則不挖，能不砍樹的則不砍樹。機(jī)臺場地面積滿足施工需要，不占或少占用農(nóng)田；在滿足設(shè)備布置擺放的前提下減少修筑工作量。表層土壤集中存放用于復(fù)墾，廢棄渣土運(yùn)至指定回填位置或倒土場。設(shè)備、材料運(yùn)輸時不踩踏或盡量減少踩踏農(nóng)作物、青苗、草地等，繞行樹木，不得砍伐。設(shè)備運(yùn)輸時，盡可能將模塊拆小，最好是2 人能抬的質(zhì)量，在確保安全的前提下，盡量采用當(dāng)?shù)卮迕竦娜诵型ǖ溃恢匦麻_挖修路。搬運(yùn)泥漿材料時，確保包裝袋完好、不破損。具體見圖1、圖2。

（2）場地布置根據(jù)鉆機(jī)型號、鉆孔孔深、地形情況，合理布局，場地確保滿足安全施工、設(shè)備安裝、鉆桿擺放、巖心堆放、泥漿系統(tǒng)、操作臺位置等需要后盡量減少開挖工作量。泥漿池、沉淀池、循環(huán)槽、廢漿池用水泥或防水材料作防滲漏處理，不讓泥漿滲漏，嚴(yán)禁漿液外排。施工現(xiàn)場采用防滑、防滲布鋪墊，防止油污、泥漿滲入土中。擰卸鉆桿、巖心管位置用木板鋪墊在防滲布上，以防損壞防滲布。生產(chǎn)生活的廢料及廢棄物指定位置集中存放和處置，嚴(yán)禁亂丟亂放。油料擺放處底部鋪墊防滲布，以防油污污染場地。

圖1 人工搬運(yùn)，減少道路修建Fig.1 Manual transportation to reduce road construction

圖2 采用便攜式鉆機(jī)，減少機(jī)臺占地Fig.2 Portable drill to reduce the footing area

3.2 鉆中施工

（1）抽水場地采取防止油污流入水源的措施，禁止讓油污污染水源。加油時小心，防止油潑灑。沖洗地板的污水或廢漿流入廢漿池，不流入泥漿池或施工場地外的其他任何地方。撈出的沉砂不用水沖走，先保留，待終孔后填入泥漿池或廢漿池中。從鉆孔流出的泥漿進(jìn)入泥漿池，不直接流到施工場地外。隨時保持施工場地干凈、整潔，場地廢漿、垃圾及時清理。機(jī)場內(nèi)配備垃圾箱（桶）。

（2）在雨季時防止機(jī)場內(nèi)的油污、廢漿通過雨水流到場地以外的其它區(qū)域。施工中設(shè)備漏油及時修復(fù)，不湊合使用，泥漿供應(yīng)系統(tǒng)如水泵、高壓管、水龍頭等漏漿立即停鉆并將鉆桿提到套管內(nèi)后及時處理。

（3）預(yù)防鉆孔施工中造成地下水污染或破壞，做好鉆孔護(hù)壁堵漏工作，對于漏失孔段應(yīng)快速鉆進(jìn)通過后采用套管隔離、或采用速凝水泥漿封孔后掃孔隔離漏失段等方法，減少和控制鉆進(jìn)液對地下水污染破壞。

（4）鉆孔終孔后，嚴(yán)格按照地質(zhì)設(shè)計封孔要求，保證封孔位置及質(zhì)量，便于地下水恢復(fù)。

（5）更換的液壓油、廢機(jī)油要回收至廢油桶中，以備用于起下鉆時潤滑鉆桿絲扣、下套管時潤滑套管、鉆桿堆放時防銹保護(hù)。

（6）施工中不讓燃油或機(jī)油污染場地，若有污染進(jìn)行隱埋處理，隱埋深度應(yīng)不影響農(nóng)作物和林木的生長。

（7）更換的廢漿和鉆孔結(jié)束后剩余的泥漿進(jìn)行固化處理，先在泥漿池（或廢漿池）加入聚丙烯酰胺（加量可根據(jù)絮凝的情況調(diào)整，一般泥漿加量為漿量的0.005%～0.01%即可，用聚丙烯酰胺鉆進(jìn)的可不用加）溶液，并攪拌混合，待漿液絮凝沉淀后將上部清水抽出，然后加入水泥或石灰（約漿量的5%～10%）并攪拌混合，待固化后，用土回填隱埋。

3.3 鉆后恢復(fù)

（1）鉆孔終孔所有設(shè)備、材料搬離施工現(xiàn)場后及時對場地進(jìn)行清理，垃圾、油污、巖粉（沉砂）、潑灑在地面的泥漿材料、用于支護(hù)塔基的混凝土等進(jìn)行挖坑（或利用泥漿池）隱埋。循環(huán)槽、沉淀池填平、復(fù)綠。

（2）根據(jù)當(dāng)?shù)赜玫匾筮M(jìn)行場地恢復(fù)。如為荒地或林地區(qū)域，機(jī)場坡度陡峭的開挖面采取噴草籽方法處理，其它工作面或回填面，采取先覆土后，再灑草籽或植草種樹處理。如是耕地，按耕地要求進(jìn)行土地復(fù)墾。對于當(dāng)?shù)卮迕裥璞Ａ舻牡缆?，在道路兩?cè)進(jìn)行種草或種樹處理。具體如圖3 所示。

4 鉆探技術(shù)在貴州正安旦坪鋁土礦綠色勘查中的應(yīng)用分析

4.1 鉆機(jī)選型方面的應(yīng)用分析

貴州正安旦坪鋁土礦精查項(xiàng)目前后進(jìn)場有十多臺鉆機(jī)，按鉆機(jī)工作類型和載運(yùn)方式分為3 類：機(jī)械傳動液壓給進(jìn)的XY 系列鉆機(jī)、全液壓履帶式頂驅(qū)鉆機(jī)和全液壓可分拆便攜式鉆機(jī)。這3 類鉆機(jī)在現(xiàn)場應(yīng)用情況簡單介紹如下。

（1）XY-4、XY-42、XY-44 型 鉆 機(jī)，現(xiàn) 場 配 備12～18 m 高四角管塔、BW250 型泥漿泵、SJ1000 型繩索取心絞車、3 m 長的繩索取心鉆桿等。進(jìn)出場時，鉆機(jī)、鉆塔、泥漿泵、絞車等均拆散，由機(jī)械或人工搬運(yùn)。

圖3 覆土，播撒草籽Fig.3 Backfilling the soil and planting grass seeds

（2）CSD1800X 型鉆機(jī)，動力頭、卷揚(yáng)機(jī)、柴油機(jī)、桅桿、泥漿泵等均集成在履帶式平臺上，現(xiàn)場配備3 m 長的繩索取心鉆桿。進(jìn)出場時，需用機(jī)械或人工修出寬度≮2.5 m、坡度≯30°的道路。

（3）EP1000 型鉆機(jī)，動力頭、鉆架、桅桿、泥漿泵、絞車、柴油機(jī)等均為模塊式，現(xiàn)場配備1.5 m 長的套管和繩索取心鉆桿。進(jìn)出場時，由機(jī)械（履帶搬運(yùn)車）或人工搬運(yùn)。

下面以工區(qū)內(nèi)3 個機(jī)臺施工的3 個鉆孔做分析對比，具體情況見表1。

表1 3 種鉆機(jī)綠色勘查有關(guān)指標(biāo)對比Table 1 Comparison of the green exploration index between three kinds of drilling rig

通過表1 可以看出，不同型號的鉆機(jī)，由于現(xiàn)場配件的鉆塔、泥漿泵等型號、安裝方式、工作方式的不同，導(dǎo)致在修路、平整場地等方面對生態(tài)環(huán)境的影響差別是比較大的。這其中便攜式鉆機(jī)由于模塊化的設(shè)計，在修路、平整場地方面對環(huán)境的影響最小。

4.2 定向鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

（1）定向鉆探技術(shù)在貴州正安旦坪鋁土礦勘查項(xiàng)目中主要體現(xiàn)在斜孔施工上。礦區(qū)許多地方地形陡峭，按常規(guī)的直孔設(shè)計，需要大規(guī)模的開挖修路，不僅大量增加成本，對環(huán)境的破壞也很大，為此，礦區(qū)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計了14 個斜孔。

（2）定向鉆探技術(shù)還有在孔內(nèi)導(dǎo)斜分支鉆孔和同一點(diǎn)多方位鉆孔，在正安旦坪鋁土礦精查礦區(qū)200 m×200 m 和100 m×100 m 工程間距布置下，可以考慮采用這些定向鉆探技術(shù)，這樣可以大幅地減少鉆探工程對地表生態(tài)環(huán)境的占用，更能體現(xiàn)綠色勘查的價值。

4.3 環(huán)保型泥漿的應(yīng)用分析

貴州正安旦坪鋁土礦勘查鉆孔工程主要采用植物膠等可降解的環(huán)保泥漿材料。在實(shí)際施工過程中，上部破碎地層通過套管護(hù)住之后，下部地層比較穩(wěn)定，各機(jī)臺多選用清水作為沖洗液，這樣，對當(dāng)?shù)氐牡叵滤h(huán)境不會造成影響。

5 結(jié)論與建議

綠色勘查目前已在全國范圍內(nèi)開展實(shí)施，貴州省也出臺了綠色勘查的地方標(biāo)準(zhǔn)，但在固體礦產(chǎn)勘查工作中，尤其是鉆探施工中，綠色勘查工作仍然存在很多不足。貴州正安鋁土礦精查項(xiàng)目，是貴州省級財政資金和貴州西南能礦集團(tuán)出資的項(xiàng)目，從進(jìn)場前的準(zhǔn)備階段，就將綠色勘查工作放到很重要的位置，并在施工過程管理、完工工程驗(yàn)收、資金匹配等方面都有具體可行的規(guī)章制度和辦法，保證了綠色勘查工作的執(zhí)行到位。在其他的固體礦產(chǎn)勘查項(xiàng)目上，尤其是商業(yè)性的勘查項(xiàng)目上，綠色勘查理念尚未全面形成，大眾缺乏保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識，勘查工作，尤其是鉆探施工方面，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作做得還不到位。

保護(hù)生態(tài)環(huán)境是保持礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展中不可或缺的關(guān)鍵因素，勘查應(yīng)成為礦業(yè)環(huán)境保護(hù)的形象大使，綠色勘查是新形勢新要求下實(shí)現(xiàn)找礦突破的必由之路，是今后我國地質(zhì)勘查工作的必由之路。特提出如下建議：

（1）加強(qiáng)綠色勘查方面的立法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)，各地勘單位和隊伍嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，執(zhí)行不到位，應(yīng)有相應(yīng)的處罰措施。

（2）在鉆探設(shè)備、工藝等方面進(jìn)行創(chuàng)新，用對環(huán)境更友好的設(shè)備和工藝來武裝鉆探隊伍。

（3）在各項(xiàng)目的招投標(biāo)概預(yù)算中增加綠色勘查方面的經(jīng)費(fèi)設(shè)置，項(xiàng)目驗(yàn)收時，增加綠色勘查方面的驗(yàn)收。

（4）利用大數(shù)據(jù)，鼓勵第三方，尤其是當(dāng)?shù)孛癖姾蜕鐣襟w對綠色勘查工作的監(jiān)督。