關于地質礦產勘查深部找礦方法的探討

邰振忠，張 陶

（沈陽宇坤工程技術有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 對地質礦產勘查工作的必要性進行分析

在我國，地質礦產資源是一項十分重要的自然資源，其對我國經濟增長有著不可或缺的作用。隨著我國礦產資源開采工作的不斷深入，礦產儲量也在相應地減少，這就給我國經濟、資源以及政治造成了一定的影響。正因如此，地質礦產行業所面臨的壓力越來越大，而對于礦產資源相對較為豐富的西部地區來講，對其進行礦產勘探工作就顯得十分必要了。在現今礦產資源不斷減少的形勢下，進行深部找礦是一種十分重要和必要的方法和手段，開展深部找礦可以有效地實現礦產資源的深入開采與利用。就目前來看，我國現今仍然有許多礦產資源尚待開發和利用，它們大多集中在地下深部地段，這也給深部找礦方法的研究與探索提出了更新更高的要求，因此，應當不斷地提升礦產資源深部找礦水平[1]。

2 深部找礦主要問題

2.1 相關理論與技術方法存在局限性

雖然我國已經產生了很多原創理論，這些理論針對不同地區與種類的礦產均具有良好適用性，但對由多種礦種構成的礦集區而言，依然需要更深層次的掌握時空規律、地質運動過程與基本成礦作用，針對需要準確定位的礦區深部找礦，應對礦床三維結構進行深度刻畫，以此掌握基本的成礦構造與地質體。在物化探方面，雖然很多方法的基本理論已經達到很深的深度，但我國礦產資源存在很多問題，如地質條件較為復雜和礦體穩定性較差等，這使得物化探方法實際應用效果并不盡如人意。對此，應根據我國礦產資源具有的地質特點，有目的性與針對性的對技術方法及相關儀器設備進行研發或改進。

2.2 找礦空間被一再壓縮，使找礦難度大幅增加

當前的生態文明建設要求礦業生產與勘查做出改革，在生態脆弱區與自然保護區已經不允許進行礦產勘查，這使得原本就有限的找礦空間被進一步壓縮。部分工作區的找礦工作程度已經很高，經過若干年的發展，已經完成了對露頭礦等的勘查，接下來需要進行深部找礦，然而，深部找礦的線索還不夠明確，無法確定方向，長時間不能攻破，對深部找礦造成很大的影響。

2.3 受人文環境直接干擾

深部找礦遵循由淺及深和從已知到未知的原則，但在這一過程中會受到人文環境因素的干擾與影響。比如，礦業生產過程中建設的采空區與軌道等會對現場物探測量等環節造成很大干擾，在生產中排放的廢水與尾礦會對現場化探造成影響，使深部探測無法進行，影響最終探測結果的準確性。另外，因為針對深部找礦對應的礦權提出了嚴格要求，所以使很多項目會受到礦權嚴重制約，導致深部鉆探根本無法開展。

2.4 深部找礦工作成本不斷增加

深部找礦除了技術難度很大，而且還需要得到各類先進儀器的支持，對人力物力要求都很高，為滿足實際的找礦要求，成本不斷增加，包括經濟成本與時間成本。對于礦產資源，它具有一定經濟概念，開展深部找礦并非只是找到后備礦產資源，而是找到可以進行采選的礦體，以此為企業創造一定效益。尤其是在今天，市場才是礦業的核心，這對中央與項目而言，要想發揮拉動作用，必須將找到經濟礦體作為根本目標。然而，目前的礦產品價格不斷降低，使深部找礦面臨更大的風險，成本也持續提高。

3 深部地質鉆探找礦技術在本次工程之中的具體應用分析

本次所研究的是西部自治區的礦區深部地質鉆探找礦工作。近年來，此地區部分礦區淺部資源經歷了不斷的開采之后已經趨于枯竭，為了勘查深部的礦產資源，本次工程計劃對該礦區的一個區域的深部地質進行鉆探找礦，該找礦區域的海拔高度大約有3400m，劇相關專家推測，該找礦區域之中的多金屬礦在深部可能十分豐富。通過初步地質勘查發現，該區域內的地質屬于單斜構造，斷裂構造呈現出了發育狀態，巖石有輕微變質的特征，巖體和巖體的接觸帶都出現了強烈的蝕變情況[2]。

3.1 施工準備

在本次深部鉆探找礦工作開展之前，為了進一步保障找礦工作的有序進行，我探礦工程部選擇了目前比較常用的施工設備，考慮到本次工程之中實際的地質條件和施工條件，選擇了黃海HXY-5A 鉆機設備，該設備可以在1500m 的深度范圍之內進行鉆探找礦，且有著較強的牢固性和較高的可靠性。

3.2 鉆具材料的合理選擇

在進行深部地質的鉆探找礦過程之中，最為重要的一個傳遞部件就是鉆具，鉆具不僅可以承擔起動力扭矩、壓力和拉力等的作用。因此在本次工程的施工過程中，為了讓鉆桿柱在整個鉆進過程中始終保持動平衡狀態，有效避免鉆桿和鉆具折斷的情況出現，需要選擇了屈服性能高、強度大而且不容易在外力作用之下出現變形和彎曲情況的鉆具材質。

考慮到以上的諸多因素，在本次工程之中，選用了500m 加厚型89s 鉆桿和1500m 加厚75s 鉆桿。

3.3 施工工藝的合理選擇

①鉆進方法：通過全面考慮該地區的實際地質條件，本次工程主要應用的是金剛石繩索取芯技術。在實際的應用過程中，首先應用φ110 復合鉆頭在表面開孔，直到將覆蓋層穿透，進入到地質之中完成巖石2m 左右的鉆進為止，總的鉆進深度在23.52m左右，下放套管。然后應用φ91 金剛石繩索芯鉆繼續進行鉆探作業，在鉆進到了地下408.60m 深度的時候，穿過不穩定的泥質構造后，進行了套管處理。最后運用φ75 金剛石繩索芯鉆繼續鉆進到1382m 深度之后，就穿過了目的設計礦層10m。②鉆孔結構：因為本次工程的鉆孔深度比較深，所以在具體的施工過程中，為了避免鉆具受到不利影響，我部機臺對鉆孔結構進行了合理規劃，盡量地使用大口徑開孔，逐級坐套管，目的就是確保91 金剛石繩索能穿過估約四百米左右20m 的構造，通過這樣的鉆孔結構設置，就可以有效避免孔上部分巖層不穩定而出現沖洗液不能上返、鉆渣無法排出，鉆進阻力過大甚至無法鉆進等諸多問題，防止鉆桿折斷、埋鉆、卡鉆等孔內事故的發生，保障工程的有序進行。③鉆進沖洗液和護壁堵漏在具體的施工過程中，首先，通過沖洗液可以為鉆具提供一個潤滑作用，并且可以讓鉆頭在鉆進過程之中所產生的高溫得到冷卻。其次，沖洗液的應用可以讓鉆孔內部底層的壓力始終保持平衡，這樣就可以對孔壁起到一個很好的保護作用，使其不易在壓力的作用下被損壞。其次是護壁堵漏。在鉆進的過程之中，一旦出現了護壁坍塌或者是護壁掉塊等的情況，都應該將正在進行的鉆進工作立即停止，然后通過有效的措施來做好護壁堵漏處理，這樣才可以保障鉆探施工的質量和安全性。因為本次工程的施工地層下部比較完整，所以在具體的施工過程中僅僅出現了上部局部護壁坍塌、掉塊情況，針對這樣的情況，我機臺主要通過水泥漿灌注方法，在鉆進至302.8m 進行灌注約40m。約三十個小時待凝固后，下鉆繼續鉆進。

3.4 施工成果

本次施工的鉆進深度為1382m，工期為68d，在具體的施工過程中，相關單位及部門對施工現場進行了十分嚴格的管理，通過先進技術的應用和科學的管理，本次深部鉆探找礦工程成功達到了預計的鉆探深度，且有效完成了對巖心取樣的工作任務，使得該區域深部找礦取芯任務得以圓滿完成，為該區域以后的礦產資源及其分布情況的深入分析與研究提供了更多的理論支撐。由此可見，本次深部找礦工作的開展和先進找礦技術的應用，為該地區礦產資源的開發提供了一個有力的推動作用。

4 關于地質礦產勘查深部找礦的方法分析

深部找礦其實就是對隱藏礦進行勘探，其主要是對某地區歷史和地理背景進行深入地研究和分析，進而探索其是否具有成礦的可能性，與此同時還要有先進的理論和技術作為有力支撐，再對其進行科學地研究與分析并采取科學合理地方法來對深部礦產作出預判，在這個過程中就要應用高科技的儀器以及豐富的找礦經驗，這對于地質礦產勘查工作有著極為嚴苛的要求。現就深部找礦的幾種方法展開詳細分析。

4.1 對地球化分學測量找礦方法作分析

地下礦體在形成的過程中會發生一系列的化學反映之后才會形成，這也就是說有礦產伴生物的存在，也就是說礦體周圍巖石會出現一定量的原生暈與次生暈。

這樣一來就可以對這些伴生物質進行勘查分析并以此為依據來進行礦體的勘探。如前后暈與近礦暈等，各種類型的暈都有著自身各不相同的特點，通過對這些特點的不同來對礦產位置進行合理判斷。現今我國創造及研究的重點就是構造疊加暈法，其主要是以暈的軸向分析以及其空間疊加等規律的不同，再應用現代高新技術來構建相應的空間模型以實現對地下地質構建進行模擬，同時應用計算機電子對深部礦產位置進行探索。此方法主要是對疊加暈構造來對礦體元素強度進行模擬，從而使地質模型更加生動具體。這種構造地球化學找礦方法主要是在巖石地球化學的基礎上進行的，其采樣介質和構建疊加暈的方法存在一定的差異性，主要表面在對斷裂、破碎以及巖層接壤等相關地巖石進行測量，再對巖石進行深入分析與探索其內部元素分布規律，這樣可以很好地為礦產資源的勘查提供有效信息，該方法在現有已知礦產勘查中發揮著極為重要的作用。

4.2 對穿透地球化學找礦方法作分析

穿透地球化學找礦方法主要是應用相關儀器來對地下直接發出一些微弱信息再以信息反饋作為依據進行分析，并對地下元素種類做進一步預測的方法，該方法主要依賴于學問礦產資源部分上移又或是深部礦產已經對上層元素相關指標造成一定影響的情況，通過對這些元素變化信息進行捕捉進而實現對深部礦產資源的預測。該方法可以應用在100m 以內的地下礦體信息探測中，同時還具有極強的通用性。

4.3 對地電化學找礦方法作分析

地電化學法具有極強的綜合性，其主要以離子吸收理論為基礎且有著極高的理論技術水平。它主要是對地下巖石內部離子形態進行動態分析與研究，進而對礦產位置作出合理預判。以離子理論為依據，當離子沒有受到任何外力干擾的情況下通常都保持一種平衡狀態，所以應用有關儀器來將離子的這種平衡狀態打破并利用收集器對其進行一段時間的吸收，隨著會形成另一種新的平衡再對所收集到離子作進一步分析與研究。從離子種類來對地行中元素種類進行合理推斷，進而可以作為該地區是否有礦產存在提供信息依據，該方法在金屬礦體勘測中有效較為顯著的效果。

4.4 X 射線熒光及GPS 追蹤系統

X 射線熒光技術主要通過刺激X 射線光子，霧化形成的X射線對所需分析的礦產樣本進行檢測，依據所得結果中光譜強度以及X 射線的波長范圍，與相應礦物元素所對應的X 射線譜進行比對，幫助分析礦區中礦產資源所含微量元素的定性和定量分析。

在深部地質勘查過程中，若需要對地質信息進行系統性分析，可預先收集所處地域的巖土分布、水流特性等信息，之后借助GPS 追蹤系統與遙感技術，輸入所獲取的信息大致得出潛在礦產區域內的金屬分布。遙感技術的引入便于收集深部地質的礦化信息，將所收集數據與外露巖石樣本信息進行測繪和比對，進而完成對深部地質礦石含量的勘探檢測。完善的GPS 傳感器系統還包括相應的監測平臺以及傳感信號的接受處理儀器，完善的數據采集整理系統能增加礦井定位和識別的準確性，有效提升了深部地質的勘探效率。

總之，當前的地質礦產勘查正向深部找礦方向快速轉變，但現階段深部找礦還存在一些問題，需要通過優化選區、合理應用現代信息技術、最大限度發揮理論與模型找礦具有的作用、積極推廣與我國特色相適應的深部找礦方法、創新找礦機制、加強相關人才隊伍建設等舉措來克服、解決，提高深部找礦技術水平，實現預期的找礦目標。