淺談我國深部礦產勘查現狀與鉆探技術進步

陳益群

摘 要：礦產資源是經濟發展的重要物質基礎，由于多年以來對淺層資源的過度開采，導致地表的礦床數量越來越少，礦產的勘查和開采也逐漸轉向深部礦產。因為深部礦區的地質條件比較復雜，所以，為深部礦產的勘查工作帶來了諸多的不利因素。鉆探技術作為取得真實樣品的最佳手段，成為了深部礦產勘查的主要技術方法之一。

關鍵詞：深部礦產；礦產勘查；鉆探技術；礦產資源

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.115

現階段，我國淺層可供開采的礦產資源基本可以滿足經濟發展對物資的需求，但是，由于無節制的開發和礦產資源的浪費，使得淺層的礦產資源無法進行二次開采。為了適應國民經濟的快速發展，對深層礦產的勘查工作已經成為了一項重要的研究議題。

1 我國深部礦產勘查現狀

1.1 理論研究現狀

礦產勘查的目的是為了獲取客觀的地質信息，并查明礦產資源的儲量。我國關于深部礦產勘查的研究已經形成了包括地質學基礎、經濟學基礎和技術基礎在內的主要理論成果。隨著科學技術的發展，在世界上，關于成礦和礦床原因的理論研究已經取得了突破性的進展，主要包括地質力學理論、深部流體理論、成礦系統理論等難度較大的理論研究成果。但是，我國對這些理論的研究力度還不夠，因此，在深部礦產勘查工作中，很容易出現難找或找錯的情況，這嚴重影響著我國深部礦產勘查水平的提高。

1.2 礦產信息采集現狀

礦產信息取決于礦產資源特殊的成礦地質條件，礦床之間既存在地質條件的差異，又存在其他物質性差異，而且物質之間還會形成磁性、電性等相互作用。我國已經初步掌握了礦產信息的采集方法，在礦產勘查中，地質工作者可以利用化學探測、物理探測、遙感探測等技術手段提取有關成礦的地理信息，并驗證礦體存在的形態分布。隨著勘查深度的增加，我國現行的一些技術手段已經無法適應提取深入地下的地質信息工作的需要。

1.3 人才儲備現狀

先進的成礦理論要通過地質人才的實踐加以實現，否則，再新的理論也只是紙上談兵。由此可見，人才培養對推動技術進步有非常重要的作用。由于地質工作者的工作環境很艱苦，使得我國在深部礦產勘查方面的創新型人才并不多，人才儲備不足制約了深部礦產勘查工作的順利開展。

2 深層礦產勘查方法

2.1 深部鉆探技術

鉆探技術是我國深部礦產勘查工作中使用范圍最廣的一種勘查方法，但是，由于地質條件復雜，在實際的礦產勘查過程中，會遇到許多實際的困難。

2.1.1 復雜地層較多

深部礦產的地質結構比較復雜，鉆頭的下探深度越大，穿越的石層就越多。當鉆頭遇到松散、堅硬等不同層位的地質結構時，無法采取有針對性的解決措施，而且各措施之間也經常會發生矛盾，導致顧此失彼的情況出現。

2.1.2 鉆孔的偏斜距較大

在淺層鉆孔的鉆取過程中，鉆孔的偏斜距比較小，鉆孔的角度積累一般也不會發生太大的變化，完全可以滿足地質勘查的需要。但是，隨著鉆探深度的增加，鉆孔的偏斜距也會隨之增大，這樣一來，就很難確定鉆孔的落腳點，為深部礦產勘查工作帶來了不利的影響。

2.1.3 鉆探技術施工成本較高

深孔鉆探技術的要求比較高，而且工作量大，因此，為了防止孔內事故的發生，要嚴格選取鉆探設備、材料、工具等。由于在鉆探過程中會遇到較多情況復雜的地層，對設備的磨損也比較大，所以，需要經常更換施工設備。這樣就大大增加了施工成本。

2.2 地震反射技術

地震反射技術是近幾年來在地質勘查領域新興的一種勘查技術，它是未來深部礦產勘查技術發展的方向。由于理論研究不成熟，運用地震反射技術進行地質勘查經常會遇到以下問題。

2.2.1 數據采集干擾因素較多

結晶巖地區往往植被覆蓋多，地面起伏比較大，而且地表障礙物多，對野外施工和信號收發造成了很大的干擾。因此，在實際勘查工作中，為了提高信號的分辨率，往往需要提高信號的發送頻率，但是，增加勘查深度與提高信噪比之間又存在一定的矛盾，導致兩者之間無法權衡統一。

2.2.2 地下介質的干擾

地下介質分布不均勻，會使地震信號發生反射或散射，降低信噪比。由于地下巖層結構復雜，所以，只能通過三維立體觀測才能更加直觀、形象地描述其形態變化，但是，這會增加地質勘查的成本。

2.2.3 遙感技術

現階段，我國礦產資源勘查工作的重點是尋找深礦和隱藏的盲礦。勘查難度的增大，推動了遙感技術在地質勘查工作中的應用和推廣。遙感技術的優勢主要是能夠連續、宏觀、真實地反映深層地質的變化。

運用遙感技術勘查深部礦產，主要有4個步驟：①根據遙感影像圈的色調基礎，查找一些特殊的影像目標，并將形態異常的影像體作為勘查的主要對象。②根據地質環境建立勘查煤礦的模型，為下一步的實際勘查工作奠定基礎。③運用各種技術、方法和多元素的信息分析方法，找到成礦規律和開展深部礦產開采的最佳方案。④利用遙感影像資料和預測的規律延伸成礦區的大致范圍；利用遙感技術可以準確預測出礦床的大致范圍，特別是在查找深部礦床時具有十分突出的技術優勢。隨著高分辨率技術等相關技術的創新發展，新型的遙感技術設備正在緊張的研發過程中。

3 鉆探技術的進步

經過幾十年的實踐和經驗積累，我國的鉆探技術已經取得了突破性的進步。鉆探技術的進步主要體現在鉆頭、鉆具和工藝的改良、創新上。這樣做，不僅提高了鉆進的工作效率，降低了施工成本，還提高了聚晶金剛石PDC鉆頭在硬度較大的巖層中的鉆進效率，延長了鉆頭的使用壽命，最高可達200 m一支，而機械強度較高的鉆桿在雙壁鉆桿中的應用也提高了機械鉆速，減少了鉆頭的環狀面積。我國已經研發出了多種鉆探方法，可以有效減少各種輔助工作的時間，而用于煤礦勘探的繩索取心技術可以將純鉆進時間的利用率提高至65%. 減少進尺量可達到不同的勘探目的，分支鉆進可以減少無意義的孔段鉆進，它比單孔鉆進法節省了1/2的進尺量，降低了成本。與之不同的是，定向鉆進只需要鉆出1個孔就可以確定巖層的形態，比常規的鉆進方法減少了2/3的工作量，大大提高了施工效率。除此之外，我國還研發出了適合不同巖石地質條件和施工環境的高效鉆探技術，被廣泛運用于水文工程和石油勘探等其他鉆探領域。

總之，我國的地質鉆探技術已經取得了質的飛躍，配套的鉆探設備和技術水平都已能完成了更高的經濟指標，各方面的技術研究成果也取得了突破性的進展，有些已躋身于世界先進行列，形成了一套獨具中國特色的鉆探技術體系。

4 結束語

為了滿足礦產資源的開發利用需求，開展深部礦產的勘查工作不僅能順應時代的發展，還是我國當前地質勘查工作研究的重點。現階段，我國的深部礦產勘查技術已經取得了突破性的進步，但是，在實際勘查過程中還面臨著諸多技術難題。鑒于此，我們要排除萬難，結合最新的鉆探技術，提高深部礦產的勘查水平，為我國的深部礦產資源開采貢獻一份力量。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕