地質勘查和深部地質鉆探找礦技術

何小明

在人類生存、社會發展過程中，礦產是不可或缺的重要能源，包括煤炭、鐵礦、石油、鋁礦在內的各種礦產資源，均為促進經濟發展和社會進步做出了巨大貢獻。對于能源企業而言，地質礦產開發是重要的工作內容，科學、先進的找礦技術可以提高礦產地質勘查效率，獲得準確的勘查數據，幫助企業了解地質深部的礦產資源以及儲備量，為制定開采方案提供科學依據。

1 地質勘查工作的主要內容

1.1 對礦山生產的勘查

任何類型的礦產地質勘查中，都涉及了諸多方面的勘查內容，為使得勘查工作能夠順利實施，相關作業人員應充分做好前期的準備工作， 保證后續的勘查更具全面性。其次，勘查人員在勘查工作進行時，都應該結合礦產資源現場的具體情況，來確定礦產勘測的具體位置和現場的地形特點，經由先進的技術來確定此處大概存在有多少的礦產資源分布。

1.2 對危機礦山接替資源的勘查

地質勘查工作的進行可以給礦產預測和開發提供一定的參考，使得礦山企業能夠在此開采作業中依據地質勘查結果來進行開采方案的制定，盡可能延長開采時間，促進區域礦山行業的穩步發展。在一些關鍵礦區區域中，應進行危機礦山接替資源的設置，尤其是對于銅礦、鋅礦等稀有礦產資源開發而言，更是要將其作為重點的保護對象，加強對危機礦山接替資源的勘查。

1.3 關閉階段的地質勘查工作

在礦產資源開發結束以后，關閉階段的地質勘查工作也尤為重要，只有在全面的勘查基礎上，才能夠實現礦山區域的生態恢復。關閉階段的地質勘查應重點對礦山開采作業所造成的資源浪費和環境污染等開展調查，通過專業調查與分析來進行治理和復墾。

2 深部地質鉆探找礦技術

2.1 空氣反循環連續取樣鉆探技術

空氣反循環連續取樣鉆探技術也是找礦技術中的一種，在利用該技術開展找礦的過程中，經由空氣壓縮技術對空氣的壓縮處理，也就可以將此過程中的壓強向循環介質的動力轉化，這種轉化關系的存在往往是因為空氣壓縮的過程中產生的壓強非常大，而這也成為了潛孔錘的主要動力來源，在這一系列的作用下，礦產資源現場的巖石被擊碎，呈現出不同的形狀。在開展地質鉆探找礦時，專業人員經由對擊碎以后所產生的各種巖石碎片分析，也就可以在分析的過程中得到這些巖石所賦存的環境特征，進而了解深部的地質類型和特點。

2.2 液動潛孔錘技術

礦石資源的找礦和開發中，液動潛孔錘技術有著一定的適用條件，可以給一些特殊深部礦產資源的開發提供技術指導。從本質來看，液動潛孔錘技術是在常規回轉鉆探技術下的創新，屬于當下找礦領域的新技術。但利用這一技術開展鉆探作業時，設備運行需要有沖洗液的輔助，因為特定沖洗液的使用可以驅動內部潛孔錘的運動，進而來促進鉆探工作的開展。沖洗液存在一定的推動作用力，潛孔錘在受到了這一作用力以后，會將該動能沖擊作用下的能量傳遞到設備鉆頭中，使得鉆頭能夠對該區域的巖體實現破碎處理。該設備運行時必須要有基礎原料的保障，該基礎原料是外部泥漿泵所提供的，經由泥漿泵足夠的基礎原料供給，才能夠使得設備中所涉及的能量可以維持正常的輸入狀態。液動潛孔錘技術的應用范圍較廣，尤其是對于一些脆性大

的巖石而言，不僅呈現出極高的鉆探效率，更可以保障較大的巖石鉆孔率，給開采作業的進行提供了較為切實的依據。

2.3 定向鉆探技術

定向鉆探技術同樣是深部地質鉆探中的有效技術，尤其是對于一些地質條件相對較大的區域而言，定向鉆探技術的優勢明顯。為使得定向鉆探技術可以給深部礦產資源開發以一定的參考，應在對應的勘查地區鉆探方向確定的基礎上，使得鉆探裝置可以依據特定的方向來開展鉆探和勘查作業，整個的鉆探效率高，兼具初級定向孔、空間彎曲定向孔和單孔底定向孔等多種的功能，整個鉆探作業中的人工成本、設備成本相對較低，但此鉆探技術應用時的鉆孔傾斜現象出現頻次較高，極易釀成一定的事故，這就要求在開展定向鉆探的過程中，應結合鉆探要求來進行相應的防斜設計。

2.4 甚低頻電磁法技術

甚低頻電磁法技術在找礦過程中不僅存在著效率方面的優勢，更具有高度的技術靈活性，如果深部鉆探找礦中利用的是這一技術，就需要借助于Fraser濾波來對所測得的全部數據加以整合與處理，經由對掩蓋區異常地質體、產狀等的全面分析，也就可以對鉆探現場的礦產資源展布情況加以了解，經由數據分析和調查，礦產規律、礦體情況的掌握更為便捷和有效。因此，甚低頻電磁法技術在深部鉆探作業中的應用，使得礦體空間主權位置的確定和預測更為精準。與其他的找礦技術相比，甚低頻電磁法的便捷性更高，操作簡單且技術經濟效益高。但這一技術應用時也存在著一定的限制，具體表現在信號源選擇方面，如果信號源選擇不當，可能會導致電磁波的強度達不到標準，鉆探結果的可靠性將無法保障，因此，甚低頻電磁法找礦技術應用中，需結合礦區條件，選擇最為恰當的找礦時間。我國的地質勘查技術已經經歷了多年的發展，在此過程中，積累了豐富的找礦經驗，并且對找礦技術進行了完善與創新。由于對淺層礦產的過度開采，造成礦產資源短缺，所以，研究深層地質找礦技術是十分必要的。甚低頻電磁技術的應用比較靈活，可以提高找礦效率。實際應用中，利用Fraser濾波來處理數據，然后分析掩蓋區域異常地質體，從而獲得礦區的分布情況，還能明確礦床規律，預測礦體空間所處的主權位置，為精準找礦提供參考依據。此外，甚低頻電磁技術的應用成本較低，且操作方便，但選擇信號源時會存在限制，而且會一定程度的影響電磁波強度，特別是日出、日落兩個時間段的影響最為明顯。所以，需要合理控制找礦時間，在場強相對穩定的時間段應用甚低頻電磁技術。

2.5 金剛石繩索取芯技術

金剛石繩索取芯技術在應用于鉆探找礦的過程中，金剛石的硬度較高，通過這一特點的有效把控，也就使得在利用這一鉆探找礦技術時，能夠發揮其技術優勢。鉆探過程中，金剛石是主要的要素，經由金剛石的科學使用，也就可以從根本上使得鉆探的深度更大。金剛石取芯技術在當下的深部地質鉆探找礦工作中應用非常廣，且基本可以達到預期的效果，但與國外發達國家相比，我國金剛石繩索取芯技術的發展時間有限，尚存在很多的技術發展空間。很多礦區在利用金剛石繩索取芯技術開展鉆探作用時，主要是通過普通鉆桿穿過繩索取芯鉆具來進行相應的鉆探作業的，勘探作業中工作量龐大且耗時長，在未來應加強這一技術的創新。

2.6 X熒光找礦技術

該技術的原理是利用X射線熒光來分析元素的成分和品位，以提高找礦效率。在找礦工作中歐冠，X熒光技術具有突出優勢，在被一定波長的光激發后，某些物質會在短時間內發射出元素X特征的射線，以顯示地下構造與礦體的具體位置，還能準確劃分礦床的邊界，呈現礦床厚度。

2.7 高精度定向取樣鉆探技術

在深層地質找礦中應用該技術，可保證鉆孔按照預定方向作業，在普通鉆孔無法到達的深度與地質勘探坑道中，主孔能夠嵌套若干鉆樁孔和分支孔，從而保證鉆探的精準度，還能避免找礦工作中發生的意外事故。但應用該技術時，需要提前做好防斜措施，盡量降低孔隙率，避免鉆孔出現變化。

3 礦山地質勘查原則

持續不斷且有盲目的礦山開采，會給地質造成嚴重破壞。如果采空區域的面積達到了礦區的60%以上，則會嚴重威脅采礦工作者的生命安全。地表連續性的下沉會引起地面沉降，給周圍居民的人身財產安全造成威脅。因此，在采礦前期，必須做好地質勘查工作，遵循科學的勘查原則。

3.1 統籌規劃原則

勘查之前，技術人員需要實地了解自然環境、地理環境，預估勘查成本，研究現有的相關政策。在綜合考慮多種因素的情況下制訂勘查方案。同步進行環境與地質調查，保證勘查結果的客觀、真實和準確，協調統一中央和地方政策，提前做好規劃，分配勘查任務。站在宏觀的角度分析地質勘查特點，為后續的找礦工作奠定良好基礎。

3.2 突出重點原則

地質勘查的目的是發現可利用的、具有價值的礦產資源。因此勘查過程中需要針對規劃區域進行重點勘查。一方面，該區域礦產資源的開發程度較低，另一方面，這些區域的礦產資源比較有價值，且儲存量較多。除此之外，還要盡可能的擴大勘查范圍，加大地質勘查的廣度、深度，盡可能的開發更多的礦產資源。

3.3 因地制宜原則

礦物質受到各種地質運動的影響和作用，逐漸形成了礦產資源。礦產資源的類型與地質活動密切相關，正因如此，企業才要詳細了解礦產的分布情況，詳細調查各種礦產類型，了解不同規劃區域的地質特點、人文經濟條件，在此基礎上合理選擇勘查技術。

4 礦山地質勘查技術

4.1 電磁瞬變技術

該技術的基本原理是：利用不接地的裝置把脈沖發射入水，形成特定的測程。然后根據專屬線圈所形成的渦流感應體系獲得準確的電阻利用率，根據電磁感應定律確定礦產資源的活動特點。工程現場在電場的影響下會產生礦產溶解現象，而礦物資源一旦出現電化學溶解時，就會形成大量的金屬陽離子，并聚集在陰極的表面，工作人員會立刻判斷出礦物的類型。

4.2 感應電磁勘探技術

該技術的重點是利用礦物質的電磁性差異進行觀察，以電磁空間的分布為依據來找礦。礦石與巖石具有不同的化學特點，所以二者的磁場會表現為不同的空間分布狀態，并且呈現動態變化的特點。正因如此，才可以采用專業設備來探查電磁場的空間分布情況，了解礦物資源的現狀。與低阻異常的位置相比，礦物資源所處的位置往往會更低，而且礦體的礦化程度不一致，所以礦體的低阻異常反應較弱。盡管感應電磁勘探技術無法在礦化程度清晰的情況下獲得良好的找礦精度，但這一技術卻非常適用于深部找礦。

4.3 數字地震勘查技術

該技術的特點是高分辨率，能夠對勘查結論進行數字化處理。通過子波整形校正、疊加分析以及分頻處理等一系列優化措施，可獲得完整、理想的勘查結果。而且在礦山開采過程中，數字地震勘查技術具有良好的安全性，可以有效提高開采效率以及礦物的產出比。

5 深部地質鉆探找礦技術的實際應用

5.1 礦區概況

以某金礦為研究對象，該礦區地層多分布花崗巖，且呈現出塊狀構造的特點，由于存在斷裂影響，地層破碎特征明顯，遇礦前后分布有一定的軟弱地層。根據相應的數據分析：該礦區現場的可鉆級別保持在7到9之間，地層條件相對復雜，呈現出硬、脆、酥的特征，分3期開展鉆探作業，總共設計有59個鉆孔，鉆探范圍達到了56254.26m2，這些鉆孔中，Ⅰ類深孔和Ⅱ類深孔分別有24個、2個?；诘V區現場條件的復雜性，最終選用的是液動錘WL組合鉆探技術。

5.2 設備選擇

結合該礦區前期的勘查數據與結果分析，為了使得鉆探作業可以高效完成，需加強鉆機和鉆具的選擇，盡量選擇回轉速度范圍大的鉆機，并要保障鉆機與液動錘低轉速的配合度，減小鉆頭部位的磨損現象出現，為達到這些標準，市場上XY系列鉆機可以符合要求，經由對比，在本礦區鉆探作業中選擇的是XY-6鉆機、SYZX75、SS75C的液動錘WL鉆具、SYZX75的液動錘WL。

5.3 技術應用

鉆探作業中所選擇的液動錘鉆具中包含了雙噴嘴液動錘、WL鉆具，以沖擊系統、碎巖系統、采集系統、傳動與單動系統等多個機構為主，鉆探作業中，液體經由上噴嘴位置處噴出，受到一定的高速卷吸作用，上缸套上腔中的介質會逐步抽往下腔，在下噴嘴節流作用下，閥門在最短的時間內上移到上限。進入到下腔中液流，經由噴嘴噴出，一定的卷吸作用下，腔內的壓力下降到最低水平，但因為在與沖錘相連部位的活塞底部存在一定的水路攔截干擾，壓力增加構成了壓力差。沖錘上方活塞頂部與下方為閉合狀態，液流強制被切斷也就同步產生了水擊作用，上腔壓力急劇上升。

6 結語

近年來，隨著礦產行業的現代化發展，各個礦山企業在資源開發過程中趨向于深部資源的開采，但因為深部條件的復雜性，加劇了礦產資源的開發難度。為了使得深部礦產資源的開發工作能夠順利進行，應做好地質勘查和鉆探，用先進的鉆探找礦技術來輔助深部資源的開發，確定最佳的開采方案，幫助礦山企業實現可持續發展。