基于野外地質(zhì)勘探的地質(zhì)機(jī)械高效配套探析

黃率帥

（江西省勘察設(shè)計(jì)研究院，江西 南昌 330046）

地質(zhì)勘探就是通過各種現(xiàn)代化科技手段對(duì)地質(zhì)進(jìn)行一系列的勘查、探測(cè)活動(dòng)，以確定合適的持力層，再根據(jù)持力層的承載力計(jì)算各種地質(zhì)參數(shù)。在進(jìn)行野外地質(zhì)勘探過程中，首先要對(duì)礦區(qū)的基本特性進(jìn)行充分分析，確定礦區(qū)的地理環(huán)境和實(shí)際條件[1]，如果要兼顧地質(zhì)勘探效果、經(jīng)濟(jì)效益和資源成本，就必須根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況，科學(xué)合理的選擇地質(zhì)勘探方法，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)機(jī)械的性能參數(shù)，對(duì)地質(zhì)機(jī)械進(jìn)行高效配套，從而提高野外地質(zhì)勘探效率。目前，常規(guī)的地質(zhì)勘探方法主要包括：坑、槽探、鉆探和地球物理勘探。下文中，筆者首先就這三種地質(zhì)勘探方法進(jìn)行分析[2]。

1 地質(zhì)勘探方法

1.1 坑、槽探

坑、槽探主要是指采用人工或機(jī)械的方式，通過向地層深處挖掘較大面積的坑、槽或洞，以便相關(guān)地質(zhì)勘探人員可以就地直接觀測(cè)礦區(qū)的自然狀態(tài)以及礦區(qū)各個(gè)地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)方便大面積采集礦區(qū)的原狀結(jié)構(gòu)土樣以及擾動(dòng)土樣。由于采樣面積比較大，所以，坑、槽探的地質(zhì)勘探方法十分有利于對(duì)觀察礦區(qū)的地質(zhì)情況，能夠獲取非常詳盡的地質(zhì)信息。另外，同樣也是因?yàn)槿用娣e較大，坑、槽探的地質(zhì)勘探方法一般比較適用于地層暴露或是相對(duì)開放的礦區(qū)。而且，坑、槽探工程一般先于地質(zhì)填圖，可以有效提升地質(zhì)研究和地質(zhì)勘探效率，增強(qiáng)描繪地質(zhì)圖的精確度，以便進(jìn)一步擴(kuò)大礦區(qū)地質(zhì)研究的廣度與深度。坑、槽探工程主要作用于礦區(qū)地質(zhì)淺層下的地層，進(jìn)行地質(zhì)取樣與地質(zhì)研究，從而分析礦區(qū)巖層的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。另外，在一部分地質(zhì)環(huán)境相對(duì)較復(fù)雜或是資源相對(duì)匱乏區(qū)域，為盡可能確保豎井，通常選擇一部分勘探的坑道與豎井用作生產(chǎn)巷道，以便有利于地質(zhì)勘探和研究采樣同時(shí)進(jìn)行。但探坑、槽或洞的面積比較大，要充分保證其安全性能還有一定的難度，這也在某種程度上限制了地質(zhì)勘探的進(jìn)行深度。因此，探坑、槽或一般用來剝除地表的覆土，以充分破壞地質(zhì)基巖，以便劃分礦區(qū)巖性，通過斷層的破碎帶和殘坡積層的性質(zhì)參數(shù)對(duì)礦區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1.2 鉆探工程

鉆探是礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探過程中關(guān)鍵的方法之一，鉆探技術(shù)實(shí)質(zhì)就是在地質(zhì)勘探過程中采用鉆機(jī)在地質(zhì)中鉆孔，利用鉆機(jī)對(duì)巖石進(jìn)行破碎，直到鉆到礦區(qū)的礦芯或者是巖芯區(qū)域，在進(jìn)行鉆孔過程中沿著孔深縱向取樣，以便取得礦區(qū)的地下礦體及巖石的分布狀態(tài)和相關(guān)特性。因此，鉆探技術(shù)通常應(yīng)用于對(duì)地下水、地?zé)帷⒂蜌饣蛞恍┑V產(chǎn)資源的尋找過程中，以便為后續(xù)的土木、水利或交通工程提供相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。目前，鉆探技術(shù)中常見的鉆進(jìn)方式主要有沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)、振動(dòng)鉆進(jìn)和轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等，具體的，在實(shí)際的地質(zhì)勘探應(yīng)用過程中，要充分結(jié)合礦區(qū)的具體巖石特性選用合適的鉆探方式。按照巖石破碎中磨料的使用進(jìn)行歸類，鉆進(jìn)又可以分為金剛石鉆進(jìn)、硬質(zhì)鉆進(jìn)和粒鉆進(jìn)。地質(zhì)鉆探工作中的主要地質(zhì)機(jī)械設(shè)備主要包括泥漿泵、鉆機(jī)、鉆塔和動(dòng)力機(jī)。

1.3 地球物理勘探

地球物理勘探又可以簡(jiǎn)稱為物探，它主要是利用礦區(qū)的巖體或者礦體的物理特性，通過相關(guān)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行信號(hào)傳輸以及信號(hào)接收，以勘測(cè)各種地球物理場(chǎng)的變化，獲取有用信息資料進(jìn)行研究，從而對(duì)礦區(qū)的地層性質(zhì)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷。地球物理勘探的方式種類繁多。

例如，直流/交流電勘探、重力勘探、聲波勘探、放射物勘探、電阻率勘探等等，其中以地震勘探和電阻率勘探最為常用。

地球物理勘探是一種技術(shù)相對(duì)先進(jìn)的地質(zhì)勘探方法，它不僅地質(zhì)勘探效率高，使用的裝備也較為簡(jiǎn)單，成本相對(duì)低廉，而且在進(jìn)行大面積礦區(qū)地質(zhì)時(shí)，還可快速分析地層的各種物理參數(shù)。但是，地球物理勘探是一種間接的地質(zhì)勘探方法，其地質(zhì)勘探結(jié)果并沒有唯一性，得到地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)可靠性較低，這是地球物理勘探的劣勢(shì)，需要通過多種地質(zhì)勘探方法與地球物理勘探相結(jié)合，才能確保地質(zhì)勘探資料的準(zhǔn)確性。

2 鉆探過程鉆機(jī)的選型

鉆機(jī)是實(shí)施鉆探工程完成鉆進(jìn)工作的主機(jī)，鉆進(jìn)可以帶動(dòng)鉆具與鉆頭向礦區(qū)的地層深處進(jìn)行鉆進(jìn)，并且通過鉆機(jī)上自帶的升降機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)來以進(jìn)行下鉆具、下套管、提取巖芯以及更換鉆頭等相關(guān)鉆探輔助工作。泥漿泵的主要作用則是用來進(jìn)行孔內(nèi)輸送沖洗液清洗孔底、冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具的工作。

按照用途劃分，鉆機(jī)可分為巖芯鉆機(jī)、水井鉆機(jī)、工程鉆機(jī)、石油鉆機(jī)等等。按照鉆進(jìn)方法劃分，鉆機(jī)可分為沖擊式鉆機(jī)、振動(dòng)鉆機(jī)、復(fù)合式鉆機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等等，由于礦區(qū)中巖土鉆掘工程的目的和施工對(duì)象各不相同，因而采用鉆機(jī)也有所差異。其中，旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)主要適用于相對(duì)較軟的礦區(qū)巖層鉆探，而沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)則比較適合于較硬的礦區(qū)巖層鉆探。

3 具體實(shí)例

某礦區(qū)的自然地質(zhì)環(huán)境相對(duì)比較簡(jiǎn)單，礦區(qū)中礦床常年處于裸露狀態(tài)，屬于碎屑巖類縫隙沖水類型，而且礦區(qū)的地下巖層主要以粉砂巖為主，礦區(qū)巖層的主要依賴大氣降水進(jìn)行補(bǔ)水。礦區(qū)的礦床在進(jìn)行開采的過程中，最大值為+50米[3]，礦床開采的大部分位置都位于侵蝕基準(zhǔn)面的以上，因此，該礦區(qū)更適合采用露天開采模式，而且還可以利用該礦區(qū)的地形進(jìn)行排水。通過對(duì)該礦區(qū)的基本特性進(jìn)行分析，對(duì)比鉆探，坑、槽探以及地球物理勘探三種地質(zhì)勘探方法，并采用平行勘探法對(duì)礦區(qū)地表進(jìn)行勘探，同時(shí)將鉆探和平行勘探法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合對(duì)礦區(qū)的某些深部位置進(jìn)行勘探，從而對(duì)礦區(qū)的巖石和礦層進(jìn)行取樣操作。在進(jìn)行地質(zhì)機(jī)械進(jìn)行配置的過程中，不僅要結(jié)合地質(zhì)機(jī)械的性能參數(shù)，還要與以上礦區(qū)的實(shí)地地形條件進(jìn)行結(jié)合。通過以上的分析，該礦區(qū)更是適合采用重量較輕、移動(dòng)方便的、鉆進(jìn)行程較遠(yuǎn)的鉆機(jī)，例如市場(chǎng)上的XY-4就比較適合該工程使用。

4 結(jié)語

總之，在進(jìn)行野外礦區(qū)的地質(zhì)勘探過程，想要兼顧勘探目以及物力和財(cái)力成本的投資，就必須對(duì)地質(zhì)勘探中的地質(zhì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行高效的配置。