探礦工程在地質資源勘察研究中的作用

彭忠強

摘要：在地質資源勘察研究中，探礦工程是一種非常重要的技術方法，同時探礦工程也是一種直接從地下巖層中取得樣品實物的唯一方法，因此對探礦工程給予充分的肯定和重視，徹底改變現有的陳舊觀念顯得十分必要，因為只有如此才能使探礦工程更好地為地質資源勘察與研究工作服務。文章對探礦工程在地質資源勘察研究中的作用進行了探討。

關鍵詞：探礦工程；地質資源勘察；地質資源研究；地球科學；地下巖層 文獻標識碼：A

中圖分類號：P634 文章編號：1009-2374（2017）02-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.066

探礦工程實踐性強，且難度大、風險高，其主要任務主要體現在三個方面：深部找礦、勘察開發新能源和探測地球科學，在工業體系發展的大背景下，必須要充分意識到探礦工程在地質資源勘察研究中的重要作用，為采礦業提供技術支持，這樣才能推動工業經濟發展。本文基于上述背景，對探礦工程在地質資源勘查研究中的作用進行了研究。

1 現階段探礦工程的主要地位和作用分析

第一，我們國家是一個地大物博、礦產資源分布廣泛而又豐富的國家，礦產資源開發和利用情況從現階段來看，并不理想。目前我國平均地質勘探的工作深度僅僅在300～500m之間，但是歐美等發達國家的勘探的平均工作深度在800m左右。這就說明我國平均地質勘探的工作找礦技術還處在起步發展階段，隨著勘探深度的進一步增加，我們還需要解決更多的鉆探問題。地質找礦中，巖心鉆探是非常重要的一個環節，需要先探明地下礦藏，一方面需要遙感器、探測感應器、陷阱的理論知識；另一方面還需要巖心鉆探取出巖石樣品，實驗最終確定礦藏的儲量、品位和深度等，并且提高找礦程度。在我國深度找礦工作才剛剛開始，探礦工程是唯一一種可以直接在地下巖層獲得樣品實物的方式，對于地質找礦的意義和作用重大。

第二，不管是在上天入地工作中，還是在下海工作中遇到的取樣鉆探難題，都采用探礦工程的方式進行解決。尤其是隨著探月時代的到來，科學家需要進一步了解和掌握月球地質的基本情況，月球中的資源和深度情況以及地球與月球的深入關系，這所有的問題都必須通過探礦工程的鉆探取樣完成。隨著我國經濟水平的發展，已經制定了比較完善的登月取樣計劃，并且已經提上重要日程，在月球取樣中，鉆探工程必將發揮其重要作用。

第三，治理地質災害工程、找準鉆井工程等一系列的地下領域工程，都必須依賴探礦工程。國家投入了大量的資金用于勘察與評價天然氣水合物，主要依賴于鉆探工程和物化探，如果突破不了青藏高原上的永凍層和海底的鉆探取樣技術，那么就會直接影響到系能源的勘察和評價工作。

第四，探礦工程的主要意義。在地質資源勘察研究過程中，探礦工程的主要意義在于弄明確地下基巖中埋藏的礦體結構與性質，并對其他特定地質礦體的形態、化學性質、規模、數量、埋藏深度等信息進行確定，最終取出具備地質代表性的實物資料。從細分角度來看，探礦工程具體包括探礦機械、鉆探和坑探工程。

2 探礦工程的發展趨勢和未來研究重點

2.1 發展趨勢

目前我國正面臨著重要礦產與油氣資源短缺的嚴峻形勢，在技術經濟全球化的影響下，亟需尋求新能源替代常規能源，在其開發過程中需要與科研、探礦工程進行良好結合，國家和政策越來越偏向新能源研究，并給予了大力支持，這也為探礦工程的發展帶來了機遇。

2.2 研究重點

探礦工程未來的研究重點方向包括以下方面：（1）智能化、輕便化、準確性高的快速鉆探取樣技術逐漸成為研究的主流；（2）在月球、地球兩極、山川沼澤、干熱巖、戈壁、永凍土等惡劣地帶均適用的探礦工藝和設備制造也將被提上日程；（3）復雜地質結構和堅硬地層通用的鉆探技術研究；（4）地球科學的鉆探設備工藝研究；（5）超深孔（地殼深度超過1000m）鉆探技術；（6）破碎機械、高效切磨材料和新型碎巖技術的開發；（7）成孔型材料和配套工藝的研究；（8）鉆孔技術和結構設計工藝。

3 地質資源勘察的具體內容

3.1 深部找礦

我國目前大部分地區的地質資源勘察深度仍然停留在300～500m之間，但從地質構造角度來分析，在很多礦區500m以下的地層中還埋藏著豐富的礦產資源，隨著經濟的高速發展，我國礦產資源的消耗量隨之激增，增長速度遠遠高于資源開采速度，據國土地質部門專家推測，我國重要礦產儲量僅僅夠用百年，因此勘察重要礦區的隱伏優質礦產，尤其是實現500m以下的深部找礦意義重大，不僅可緩解當前礦產資源短缺的弊端，而且能為地質資源的勘察研究工作提供借鑒。

3.2 新能源勘探與開發

新能源主要包括煤層氣、淺層或深部地熱能、天然氣水合物、干熱巖等。我國煤層氣勘察目前還處于初級階段，某些技術難題尚未得到解決，實現煤層氣的規模性開發還需要一定時日，但在未來的新能源體系中，煤層氣無疑占有重要地位；淺層和深層地熱資源具有分布廣、投資低、利用率高、數量多、開采耗時短等特點，目前是重要的可重復利用的綠色能源，我國地熱開發工作基礎條件差、鉆探效率低、風險性高，由于開采不合理導致很多地熱資源被浪費，因此地質工作人員需對我國地熱資源的總體分布和開發形勢進行深入調研，并做好對應的勘察技術和工藝，為新能源探測提供技術支持。而天然氣水合物和干熱巖等新能源均要建立在原礦區開采的基礎上，而做好探礦工作可為其提供優質的開采條件。

3.3 探測地球科學

陸地探測是獲得地球信息的直接途徑，使用專業設備和技術對巖石圈道進行充分觀察后，可總結論證出陸地地殼的物質構成和地質構造，從而了解到地熱結構和地球流體系統運行狀態，獲取地質變動（諸如地震、火山噴發）的發生規律信息。

4 探礦工程在地質資源勘察研究中的重要作用

在人們的傳統意識中，探礦工程的作用就是單純地為了找礦而進行的地質研究，但隨著科技的發展，人們逐漸意識到地質資源勘察是從地下取得地質實物樣品的唯一手段，可見探礦工程在地質勘察的眾多方面都有不可替代的作用，具體表現在以下六點：（1）要實現登月技術，探礦工程是前提保證，同時也是深海探測、地質探測、兩極探測等方面的基礎和參照；（2）在滑坡、泥石流等多種地質災害的整治過程中，探礦工程起到了核心作用，對地質變化進行研究后可針對容易發生地質災害的地區提前發出預警，從而減少災害損失。此外，在水資源缺乏的地區利用鉆井技術開采地下水，并對地下水動態進行探測，可解決用水問題；（3）雖然我國礦產資源豐富，但針對實際開采情況而言，礦產勘察與開采程度僅僅占總量的35%左右，從地質找礦角度來看我國還存在很大的潛力。探礦工程承擔著深部找礦的任務，我國深部找礦技術目前還停留在初級階段，隨著勘探深度不斷加深，必然會面臨許多技術上的問題，因此在探礦工作的開展過程中還需要做好迎接挑戰，解決問題的準備；（4）探礦工程可判別出地球物理資料的真實性和準確性，在獲取巖礦層物理信息時，需要進行探孔測試，而探礦工作則可為其提供測試通道，減少鉆孔工作的危險性；（5）針對地震、海嘯等嚴重自然災害，探礦工作可定期進行檢查觀測，提前預報；（6）在地質工作者勘探過程中，探礦工程可幫助其直接進入坑道內，對地質結構、礦體形態進行直接觀測，為地質素描提供便捷。

從上述分析中可見，在地質資源勘察與研究中，探礦工程可起到核心作用，地質部門和地質工作者需摒棄重科學理論、輕技術研究的傳統思想，并要重視探礦工程對地質勘察的重要作用，提高探礦技術的研發水平。

5 我國探礦工程的研究方向與發展趨勢

進一步研究、提升鉆探取樣技術的精確化和智能化，全面提高取樣鉆探技術的自動化水平。并將研究的重點和方向放在適合于極地、月球、永凍層、核廢料處置、沼澤、干熱巖以及植被覆蓋、溝壑等地熱淺層開發和難以進入地區的鉆探工藝與鉆探設備，為定向鉆探技術的研發提供支持，并致力于開發實時軌跡描繪、測量定位等智能化、數字化技術，定向巖心裝置和技術，變頻驅動電機的進一步應用，讓探礦工程與鉆探取心技術相互結合。此外，還需對復雜、堅硬地層的鉆探、碎巖技術進行反復研究，積極應用和大力推廣三合一（繩索取心、螺桿馬達、液動潛孔錘）技術與二合一（繩索取心、液動潛孔錘）技術的應用。致力于地球科學的研究，加強對其鉆探工藝和鉆探設備的研究。

大陸科學鉆探工程實施的十幾年來，用鉆孔的方法來獲得原位測井、液態、氣態樣品和巖土標本數據，從而實現對地球深部物質的動力學、結構、成礦機理的研究，例如在我國973計劃中，通過對地球表層物質和溫室氣體變化進行分析研究，為研究原裝巖芯提供了準確依據，在汶川大地震后，這項工程得到了廣泛應用，并為地震的監測技術積累了寶貴經驗。

6 結語

在地質分析、深部找礦、新能源開采、地質環境整治中，探礦工程的重要作用不言而喻，要實現地質資源勘察技術的突破與發展，有關部門和工作人員必須要重視探礦工程的技術研究，從而為解決地質資源勘察問題提供支持。

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（責任編輯：秦遜玉）