地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦技術(shù)的應(yīng)用

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，礦產(chǎn)資源的利用范圍越來越廣泛，人們對礦產(chǎn)資源的開采量也在呈現(xiàn)遞增趨勢，國土礦產(chǎn)資源的儲備量和開采量也成為衡量一個國家綜合國力的一個指標(biāo)，在這種國際環(huán)境和社會需求下礦產(chǎn)資源勘查工程就顯得尤為重要[1]。

但是，礦產(chǎn)資源勘查工程也需要隨同時代的發(fā)展進行技術(shù)改革，采用新的科學(xué)技術(shù)和工作方法是礦產(chǎn)資源勘查工程必須要面對的問題。如何對現(xiàn)有的勘查技術(shù)進行升級，如何通過科學(xué)合理的方式將新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到勘查工程中面對和解決的現(xiàn)實問題。

1 地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦技術(shù)的概括

1.1 地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦的內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和發(fā)展?fàn)顩r對礦產(chǎn)資源勘查所采取的方式可以總結(jié)為地質(zhì)勘查方法、工程取樣方法、化學(xué)分析方法等多種科學(xué)手段和數(shù)據(jù)分析方式，并將勘查來的結(jié)果用于分析開發(fā)開采的數(shù)量和勘測礦產(chǎn)的分布情況、礦產(chǎn)的質(zhì)量以礦藏及數(shù)量等內(nèi)容[2]。例如：在甘肅地區(qū)的石油勘查工程中，勘查人員首先進行選址，然后再進行實地取樣，取樣就用到礦產(chǎn)資源勘查鉆探技術(shù)，對樣品進行提取和分析，樣品進行分析后會得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)報告，將不同樣品的數(shù)據(jù)報告進行整合就能得到地下巖層的詳細(xì)勘察報告，這報告中就包含石油礦藏的詳細(xì)數(shù)據(jù)。但是之前的礦產(chǎn)資源勘查工程采用技術(shù)有一定的局限性，需要改進和創(chuàng)新才能使地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦技術(shù)更好的為人民服務(wù)。下圖為甘肅主要工礦業(yè)分布示意圖。

圖1 勘查區(qū)主要行業(yè)占地分布示意圖

1.2 礦產(chǎn)資源勘查的特點

極大多數(shù)的礦產(chǎn)資源都分布在地下很深的位置，比如：石油和天然氣等礦產(chǎn)資源都分布在地下兩千米以下的位置。根據(jù)這種工作環(huán)境和工作要求，這就對礦產(chǎn)資源勘查工程的工作和設(shè)備剛度提出很高的要求。比如：進行勘查時的工作環(huán)境是非常惡劣的有很多都是在無人區(qū)進行，而且礦產(chǎn)資源勘查過程中設(shè)備需要穿過很多很厚的巖層，這就需要礦產(chǎn)資源勘查工作者有很強的適應(yīng)能力和心理承受能力，設(shè)備具有很高的剛度，以應(yīng)對不同的體層要求。綜合以上可以將礦產(chǎn)資源勘查工程的特點總結(jié)為：科技含量高技術(shù)性強、工作環(huán)境多變、設(shè)備要求高等。

2 地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦技術(shù)中新技術(shù)的運用

2.1 勘查與找礦過程中對金剛石繩索取心鉆進技術(shù)的應(yīng)用

在礦產(chǎn)資源勘探工作過程中，鉆探工藝可以說起到舉足輕重的作用。鉆探技術(shù)同時也是地質(zhì)勘探工程中的一種重要取樣技術(shù)方式，這種技術(shù)因為其自身的工作性能被廣泛應(yīng)用于勘探各種煤炭礦產(chǎn)、石膏礦產(chǎn)、石油礦產(chǎn)和天然氣、深層地下水、地?zé)崮茉矗约盀樗こ探ㄔO(shè)、城市建筑工程和基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)工程等提供開采地和工程施工地的詳細(xì)地質(zhì)資料[3]。在進行鉆探勘查過程中的關(guān)鍵設(shè)備就是鉆探設(shè)備，鉆探設(shè)備的性能是否優(yōu)良關(guān)系到整個勘查項目所要消耗時間和勘探質(zhì)量。目前隨著科技的進步已經(jīng)研制成功對多種唇面造型不同和技術(shù)參數(shù)各異并具有工作效率高、使用壽命長的繩索取心金剛石鉆頭，這其中就金剛石的來歷和鑲嵌工藝的不同將這些鉆頭分為：天然金剛石采用表鑲工藝的鉆頭、天然或人造金剛石采用孕鑲工藝的鉆頭、金剛石采用電鍍工藝的鉆頭、人造金剛石采用聚晶工藝的鉆頭和金剛石進行復(fù)合成片工藝的鉆頭。如此多種多樣的金剛石鉆頭，總體上已經(jīng)滿足繩索取心鉆進對不同勘查地層的要求。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是在向前邁進，繩索取心鉆進的研究也在向前邁進，今后研究的工作重點就是薄壁強度更高的鉆桿、使用壽命更長的金剛石鉆頭，較小的碎巖面積，更高的鉆進效率。

2.2 勘查與找礦過程中對液動潛孔錘鉆進技術(shù)的應(yīng)用

勘探中的液動潛孔錘鉆進技術(shù)是指一種將沖擊式鉆進方式和回轉(zhuǎn)式鉆進方式相結(jié)合的鉆進技術(shù)，通過采用回轉(zhuǎn)和沖擊聯(lián)合的方式，實現(xiàn)共同作用將巖石進行破碎，兩種鉆進技術(shù)可以實現(xiàn)取長補短相互促進的作用，充分發(fā)揮出其各自的技術(shù)優(yōu)勢，潛孔錘鉆進方法就是通過這樣的方法使鉆進效率得到提高。這種鉆進方式的工作機理就是利用泥漿泵提供的液能，將能量直接作用在鉆具中液動潛孔錘內(nèi)的沖錘上使其進行上下往復(fù)式運動，通過往復(fù)式運動連續(xù)不斷地將沖擊載荷施加給鉆頭，再配合鉆頭回轉(zhuǎn)剪切的來回運動來實現(xiàn)對巖石高效破碎的目的。

2.3 勘查與找礦過程中對水平行對接井鉆進技術(shù)的應(yīng)用

勘探人員用“帶眼睛的鉆頭”來形容水平對接井鉆技術(shù)。這種技術(shù)的工作機理可以解釋為通過一口井與另一口井在地下深處實現(xiàn)水平方向上的連接，再通過對水重力原理的利用，建立一個流體循環(huán)，對地層達到排水降壓和氣體解吸的目的，進一步促進產(chǎn)氣量。例如：甘肅省的礦業(yè)企業(yè)在進行天然氣的開采時，考慮到深層地下水會利用自身的壓力將天然氣阻擋在水層，面對這種情況，就運用水平行對接井鉆進技術(shù)，在鄰近的一口井內(nèi)選擇好比目標(biāo)井內(nèi)水層略低的位置，以此為基準(zhǔn)點朝目標(biāo)井進行水平鉆進，打通后，目標(biāo)井內(nèi)的水就可以借助自身的重力勢能沿著鉆孔流到鉆進井，從而降低目標(biāo)井內(nèi)水層的壓強，進一步使天然氣得到釋放，以此來提高天然氣的產(chǎn)量。水平行對接井鉆進技術(shù)的成功運用，可使工程占用的土地面積大量減少。但是，這項技術(shù)對施工質(zhì)量要求很高中，因為水平鉆進時要準(zhǔn)確鉆遇到巖鹽層，同時還要與其保持水平繼續(xù)鉆進幾百米甚至更遠的距離。

2.4 勘查與找礦過程中對多工藝空氣反循環(huán)鉆進技術(shù)的應(yīng)用

空氣連續(xù)反循環(huán)鉆進技術(shù)的工作機理不是很復(fù)雜，以最常見的動力頭鉆進設(shè)備為例，這種設(shè)備工作時先把壓縮好的空氣通過氣盒子送進雙壁鉆桿形成環(huán)狀間隙，并一直順著環(huán)狀間隙運動到達氣水混合器，最后壓縮進來的空氣通過氣水混合器與內(nèi)管中的水相進行混合形成密度遠小于水密度的氣水混合相物質(zhì)，通過這些就能實現(xiàn)內(nèi)管中的水位降低，最終使的孔壁與鉆桿間的水位高于內(nèi)管中的水位。在水位差產(chǎn)生的勢能作用下，孔壁與鉆桿間的水就會流向鉆桿內(nèi)管中，并將巖石碎屑從內(nèi)管攜帶上返，這樣的次次運行起來就能形成氣舉反循環(huán)。通過在勘查工作中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)與普通的取心鉆進技術(shù)相比較，多工藝空氣反循環(huán)鉆進技術(shù)具有鉆探運行低成本、鉆探進度快、相對較好的鉆孔質(zhì)量、能適應(yīng)相對復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)勢，這項技術(shù)的成功運用也是繼繩索取心鉆探技術(shù)之后的又一全新舉措。但是，新技術(shù)也表現(xiàn)不完美的地方也就是缺點，最主要的缺點就是體現(xiàn)在礦產(chǎn)資源的勘查過程中，采取出來的巖層樣品不是現(xiàn)代礦產(chǎn)資源勘查要求的柱狀巖心。例如：我國的甘肅地區(qū)就屬于石油資源比較豐富地區(qū)，所以在石油勘查過程中，取心鉆進技術(shù)取出來的完整的柱狀巖心，這樣有利于對地下礦層進行準(zhǔn)確的分析；而空氣反循環(huán)鉆進技術(shù)鉆取出來的是巖心碎屑，無法準(zhǔn)確通過取樣作出判斷。也因此，空氣反循環(huán)鉆進技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查工程中運用的并不廣泛。

2.5 勘查與找礦過程中對激光和雷達技術(shù)的應(yīng)用

激光和雷達技術(shù)在使用時工作人員通過運用雷達探測技術(shù)對山體進行探測，在將雷達探測的數(shù)據(jù)與三維激光掃描技術(shù)結(jié)合，三維激光就可以掃描出山體的三維幾何模型，工作人員就可以根據(jù)雷達數(shù)據(jù)和三維幾何模型對山體中構(gòu)造進行直觀科學(xué)的勘探。例如：在甘肅省內(nèi)進行煤炭資源勘探時，因為有的煤炭資源距離地表較近就可以運用，激光和雷達技術(shù)進行勘查，這樣有利于精準(zhǔn)勘查。

3 結(jié)束語

地質(zhì)礦產(chǎn)施工中勘查與找礦技術(shù)是一個復(fù)雜而又精細(xì)的系統(tǒng)的龐大工程。鉆探技術(shù)和遙感技術(shù)等技術(shù)的運用只是其中的一部分，集合當(dāng)前的發(fā)展形勢和長遠的走向來看,將來的礦產(chǎn)資源勘探工程中的鉆探取樣技術(shù)會向著機械高度自動化、設(shè)備控制高智能化、探測取樣高精準(zhǔn)化發(fā)展。在完善在身技術(shù)改革發(fā)展的同時還應(yīng)該引進數(shù)字化工程系統(tǒng),使現(xiàn)代資源勘查工程也與當(dāng)前先進技術(shù)相結(jié)合。