綠色勘查技術(shù)在廣東諸廣礦集區(qū)鈾礦鉆探工程中的應(yīng)用與分析

童俊濤,呂文軍,曾 令,陳 明

（核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關(guān) 512029）

1 勘查區(qū)概況

勘查區(qū)位于廣東省韶關(guān)市，區(qū)內(nèi)交通條件較為便利。工作區(qū)內(nèi)有京廣鐵路、韶贛鐵路及京廣高鐵，樂(lè)廣、京珠、韶贛、大廣及武深高速，105、106、107及323國(guó)道等，此外省級(jí)、縣級(jí)、林業(yè)公路暢通且密集分布，交通條件便利（工作區(qū)交通位置見(jiàn)圖1）。

圖1 勘查區(qū)交通位置圖Fig.1 Traffic location map of the exploration area

諸廣礦集區(qū)位于華南褶皺系的華夏地塊西側(cè)，華夏加里東褶皺帶南緣、南嶺構(gòu)造—巖漿—成礦中段第一、二區(qū)帶中，區(qū)域上處于華夏古陸閩贛后加里東隆起與湘、桂、粵北海西—印支凹陷的交匯部位，是構(gòu)造、巖漿、多金屬成礦作用長(zhǎng)期活動(dòng)的地區(qū)［1］。核工業(yè)二九〇研究所（以下簡(jiǎn)稱二九〇所）在該諸廣礦集區(qū)開(kāi)展了多年的研究工作，從2006年開(kāi)始，累計(jì)完成工作量XX萬(wàn)m，施工鉆孔XX個(gè)。

2 綠色勘查技術(shù)設(shè)計(jì)

按照中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局要求，科學(xué)制定勘查方案，在勘查設(shè)計(jì)初期對(duì)勘探點(diǎn)周圍情況進(jìn)行詳細(xì)的踏勘，了解區(qū)內(nèi)的地形地貌、生態(tài)紅線要求、野生動(dòng)植物、公共道路、民風(fēng)民俗和安全文明等情況，并進(jìn)行事前的統(tǒng)籌規(guī)劃，確?？辈楣ぷ鞑粫?huì)對(duì)當(dāng)?shù)刂脖?、生態(tài)環(huán)境等造成太大的影響，鉆探施工在條件適宜時(shí)盡量采取“一基多孔”［2］，減少對(duì)環(huán)境的破壞，制定的管理辦法有：1）《鉆探機(jī)臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)考評(píng)條例解讀》；2）《綠色勘查工作管理規(guī)定》（試用）；3）《廣東省諸廣礦集區(qū)綠色勘查項(xiàng)目示范工作綠色勘查管理辦法》；4）《廣東省諸廣礦集區(qū)環(huán)境影響報(bào)告表》；5）《廣東省諸廣礦集區(qū)環(huán)境因素識(shí)別與評(píng)價(jià)表》；6）《廣東省諸廣礦集區(qū)環(huán)境因素與控制措施表》。

3 綠色勘查技術(shù)實(shí)施

3.1 設(shè)備選型

便攜式全液壓鉆機(jī)設(shè)備具有模塊化、輕便化、小型化、集成化的特點(diǎn)，以及輕便易拆裝、拆分后單件重量輕、易于運(yùn)輸、體積小等優(yōu)點(diǎn)，最大程度地降低地表占用面積，減小對(duì)地表自然環(huán)境的影響，但存在設(shè)備起拔能力小，處理事故能力弱，設(shè)備維護(hù)使用成本較高的缺點(diǎn)［3］。傳統(tǒng)立軸鉆機(jī)具備中深孔施工能力強(qiáng)，處理事故起拔能力強(qiáng)，操作工人熟悉程度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在占地面積較大，搬遷運(yùn)輸不便的缺點(diǎn)。

通過(guò)設(shè)備性能和施工效率兩個(gè)方面綜合對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)有鉆探設(shè)備情況，確定了鉆探設(shè)備選型方案，即孔深≤600 m鉆孔優(yōu)先選擇便攜式全液壓鉆機(jī)，孔深600～800 m鉆孔優(yōu)先選擇XY-44A型立軸鉆機(jī)，孔深800～1000 m鉆孔優(yōu)先選擇HXY-6A型立軸鉆機(jī)。選用的鉆機(jī)見(jiàn)圖2。

圖2 鉆機(jī)選型Fig.2 Drilling rig for selection

3.2 機(jī)坪及道路建設(shè)

根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)目的及鉆孔位置情況，在綠色勘查設(shè)計(jì)中統(tǒng)籌規(guī)劃各區(qū)域道路，充分利用已有可利用的公路、村道等。確實(shí)需要新修建道路的，在滿足項(xiàng)目勘查施工區(qū)、工程點(diǎn)基本需求的同時(shí)，兼顧項(xiàng)目后續(xù)勘查開(kāi)采階段施工及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。在確保安全情況下，道路修筑盡可能減少占用土地、植物移植，以及對(duì)水環(huán)境和野生動(dòng)物保護(hù)的影響。同時(shí)根據(jù)運(yùn)輸設(shè)備（拖拉機(jī)、履帶車、人工搬遷）尺寸嚴(yán)格控制修建道路寬度。

圖3 290-1號(hào)鉆機(jī)設(shè)備搬遷道路規(guī)劃及效果圖Fig.3 Road planning and rendering of the equipment relocation of drilling rig No.290-1

3.3 機(jī)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

根據(jù)場(chǎng)地條件，構(gòu)建機(jī)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化，滿足安全生產(chǎn)和鉆探作業(yè)需要，確保施工現(xiàn)場(chǎng)布局合理、干凈整潔。鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)示意圖見(jiàn)圖4、5。

圖4 立軸鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)示意圖Fig.4 Well Site planning diagram for vertical shaft drilling rig

3.4 環(huán)境污染監(jiān)測(cè)

針對(duì)鉆井液可能存在的污染問(wèn)題，不定時(shí)在泥漿池中采集泥漿水樣，進(jìn)行石油類及重金屬檢測(cè)［4］；針對(duì)周邊水質(zhì)監(jiān)測(cè)，在試點(diǎn)機(jī)臺(tái)附近的小溪、泉水點(diǎn)附近進(jìn)行定期采集水樣，進(jìn)行水質(zhì)簡(jiǎn)分析，監(jiān)測(cè)其對(duì)地表水與地下水的影響，一旦發(fā)現(xiàn)污染或者鉆井液泄露，及時(shí)停工查明泄露及污染源頭、途徑，防止污染擴(kuò)散；針對(duì)鈾礦鉆探可能發(fā)生的放射性污染監(jiān)測(cè)，開(kāi)展X-γ劑量率監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)周期為每個(gè)鉆孔施工前（機(jī)臺(tái)平整后）、施工后（場(chǎng)地修復(fù)后）各進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。

3.5 設(shè)備搬遷安裝拆卸

在2020年施工期間，依托生產(chǎn)中科研項(xiàng)目，共計(jì)試驗(yàn)研發(fā)兩代無(wú)線遙控橡膠履帶運(yùn)輸車。無(wú)線遙控橡膠履帶運(yùn)輸車與傳統(tǒng)拖拉機(jī)運(yùn)輸方式相比，具有爬坡能力強(qiáng)，減少安全隱患的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)表土及植被的破壞較少，減輕了對(duì)環(huán)境的破壞；同時(shí)為項(xiàng)目安全員配備執(zhí)法儀，對(duì)鉆探施工風(fēng)險(xiǎn)較大的拆卸、搬遷、安裝過(guò)程全程錄像，減少違章作業(yè)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 液壓鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)示意圖Fig.5 Well site planning diagram of hydraulic drilling rig

圖6 環(huán)境污染現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)Fig.6 On-site detection of environmental pollution

圖7 設(shè)備搬遷與安全監(jiān)控Fig.7 Equipment relocation and safety monitoring

3.6 技術(shù)改進(jìn)

根據(jù)綠色勘查的要求并結(jié)合鉆遇地層的特點(diǎn)，開(kāi)展了工藝技術(shù)研究和生產(chǎn)試驗(yàn)，取得了較好的效果。

通過(guò)試驗(yàn)液動(dòng)沖擊器，現(xiàn)場(chǎng)施工效率明顯提升；通過(guò)液壓管鉗在斜孔中應(yīng)用改造，節(jié)約了輔助時(shí)間并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；通過(guò)對(duì)鉆井液配方的研究，順利鉆穿棉花坑斷裂帶高嶺土化地層［5］；通過(guò)對(duì)壓濾機(jī)的改進(jìn)，有效降低鉆井液固相含量，濾渣無(wú)害化固化處理掩埋，濾液可做到循環(huán)使用。

3.7 場(chǎng)地恢復(fù)

鉆孔施工完成后對(duì)鉆探及其他施工現(xiàn)場(chǎng)地平整過(guò)程，徹底清除場(chǎng)地上污染物。廢漿，廢液應(yīng)進(jìn)行固化處理，深埋于開(kāi)挖的坑、池底部，上部回填無(wú)污染的土壤。同時(shí)認(rèn)真做好封孔工作，保證封孔質(zhì)量。場(chǎng)地平整和恢復(fù)后，根據(jù)場(chǎng)地形狀種8～10棵喬木樹(shù)苗（優(yōu)先選擇松、杉樹(shù)苗），再在場(chǎng)地撒上符合當(dāng)?shù)亓謽I(yè)要求的草籽。適當(dāng)灑水維護(hù)一段時(shí)間，確保樹(shù)苗及草籽存活，最終恢復(fù)自然環(huán)境，滿足綠色勘查要求。

3.8 文明施工

為了在鉆探施工的同時(shí)達(dá)到安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的目的，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和從業(yè)人員提出了明確要求。1）確保施工場(chǎng)地平整、穩(wěn)固，無(wú)地質(zhì)災(zāi)害及其他安全環(huán)保隱患；2）為防止污染土壤及減少對(duì)土地植被的壓占破壞，應(yīng)在地面鋪設(shè)土工布隔離，在施工操作區(qū)及施工通道鋪設(shè)防滑網(wǎng)；3）施工中不隨意踩踏植被及農(nóng)作物；4）加強(qiáng)火源管理，預(yù)防發(fā)生森林、草地火災(zāi)事故；5）施工設(shè)備設(shè)施安裝及水、電線路鋪設(shè)等符合現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工及環(huán)境保護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；6）施工現(xiàn)場(chǎng)臨建設(shè)施采用便于拆卸安裝、可重復(fù)利用的鋼構(gòu)件式組合搭建，規(guī)格統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，布置規(guī)范、整齊；7）施工現(xiàn)場(chǎng)安全文明及環(huán)保設(shè)施齊備可靠，相關(guān)管理制度、圖表及標(biāo)牌齊全、規(guī)范、醒目。

4 綠色勘查成效

4.1 有效降低植被破壞面積

施工區(qū)地貌為南嶺丘陵山地地貌，且部分機(jī)場(chǎng)所在位置山勢(shì)陡峭，車輛運(yùn)輸不便，須修簡(jiǎn)易公路便于車輛通行，設(shè)備搬遷主要采用拖拉機(jī)和挖掘機(jī)組合進(jìn)行。臨時(shí)占地主要分為鉆機(jī)機(jī)坪修建和臨時(shí)便道修建兩部分，其中立軸式巖心鉆機(jī)機(jī)坪占地約為150～200 m2，便攜式全液壓鉆機(jī)機(jī)坪占地約為100 m2（表1）。

表1 2020年鉆探施工臨時(shí)占地對(duì)比表Table 1 Comparison table of temporary land occupation for drilling construction in 2020

4.2 有效控制了環(huán)境污染

普通工藝勘查過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉較多，以常用φ75 mm口徑為例，鉆孔最大直徑為77 mm，巖心直徑為49 mm，巖心只占環(huán)型面積的42.68%，另外57.32%的巖心全部磨削為巖粉，每百米產(chǎn)生的巖粉量為0.27 m3。而便攜式全液壓鉆機(jī)使用NTW75mm型薄壁鉆頭，鉆孔直徑為75 mm，巖心直徑為56 mm，每百米完整巖心產(chǎn)生巖粉量為0.19 m3，相比傳統(tǒng)立軸鉆機(jī)鉆進(jìn)百米產(chǎn)生巖粉量減少29.63%。

4.3 提高了鉆探生產(chǎn)效率

選擇2020年同地區(qū)施工的兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，EP-600plus便攜式全液壓鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)自2020年3月28日開(kāi)鉆，截至2020年5月22日，純鉆進(jìn)施工時(shí)間為37d，有效完成鉆孔3個(gè)，共計(jì)完成任務(wù)量1392.4 m，平均臺(tái)月效率為1212.67 m，平均鉆月效率為759.46 m，平均時(shí)效2.43 m；XY-44A型立軸式鉆機(jī)相對(duì)效率較低，平均鉆月效率為404.69 m，平均臺(tái)月效率569.33 m，平均時(shí)效1.14 m。EP600plus便攜式全液壓鉆機(jī)與XY-44A立軸鉆機(jī)鉆月效率相對(duì)提高87.67%，平均臺(tái)月效率提高112.88%，鉆時(shí)效率提高113.45%。鉆進(jìn)效率對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 EP600plus便攜式全液壓鉆機(jī)與XY-44A立軸鉆機(jī)在諸廣礦集區(qū)鉆進(jìn)效率對(duì)比表Table 2 Comparison of drilling efficiency between EP600plus portable full hydraulic drilling rig and XY-44A vertical shaft drilling rig in Zhuguang mining area

4.4 形成了一整套綠色勘查方案

通過(guò)綠色勘查技術(shù)的實(shí)施，加強(qiáng)了對(duì)作業(yè)人員的理念教育，從宿營(yíng)地、場(chǎng)地建設(shè)、施工過(guò)程和事后恢復(fù)等重視綠色勘查，新技術(shù)的應(yīng)用，包括液動(dòng)沖擊器、擰管機(jī)、無(wú)線遙控式履帶運(yùn)輸車等，提高了施工效率和本質(zhì)安全度，更好地踐行新時(shí)代下的綠色鉆探技術(shù)發(fā)展。

4.5 獲批自然資源部第2批綠色勘查示范項(xiàng)目

2020年12 月，自然資源部公布了第2批全國(guó)綠色勘查示范項(xiàng)目，廣東省諸廣礦集區(qū)赫然在列，作為廣東省地區(qū)惟二的綠色勘查示范項(xiàng)目，采用了多種先進(jìn)的綠色勘查技術(shù)，為其他類似地區(qū)勘查項(xiàng)目提供借鑒意義。

5 結(jié)論

1）綠色勘查技術(shù)的實(shí)施，可以有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最大限度降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

2）積極試用新工藝、新技術(shù)、新方法，如液動(dòng)沖擊器和環(huán)保型沖洗液，提高施工效率，減少野外作業(yè)時(shí)間。

3）勘查施工輕型物資設(shè)備盡可能采用人工搬運(yùn)，原則上不新修車輛運(yùn)輸?shù)缆?，新修人工運(yùn)輸?shù)缆返膶挾葹?.00～2.00 m。必要時(shí)可架設(shè)棧道作為人行通道，以減輕土地及植被的破壞。

4）泥漿禁止外排，采用壓濾機(jī)將巖粉過(guò)濾，過(guò)濾后清水可循環(huán)使用。