綠色勘查技術(shù)在礦山地質(zhì)鉆探施工中的應用效果研究

劉森峰

（江西省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊，江西 上饒 334000）

傳統(tǒng)礦山地質(zhì)鉆探勘查通常采用粗放型勘查模式，在開展勘查活動的過程中，對于其周圍礦山環(huán)境會造成嚴重的負面影響，例如泥漿材料的排放會影響淺層地下水運行和土壤成分；泥漿循環(huán)過程中會對深層地下水造成影響；各類施工廢物排放不當，會造成廢物、廢水對周圍生態(tài)環(huán)境的破壞等[1]。自政府及有關(guān)部門提出生態(tài)文明建設(shè)策略后，將加快生態(tài)文明體制作為改革的重心，生態(tài)文明的思想在人們的心中逐漸占據(jù)重要地位。但各項工程的建設(shè)都離不開礦產(chǎn)資源的支撐和保障，因此如何在生態(tài)文明建設(shè)的同時，避免礦產(chǎn)資源的過度開采和浪費問題，成為當前相關(guān)領(lǐng)域研究人員迫切需要解決的問題，而綠色勘查技術(shù)正是在這一背景下提出的。綠色勘查技術(shù)是通過利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段[2]。將保護生態(tài)環(huán)境、提高生態(tài)效益作為終極目標，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的開發(fā)。針對當前礦山地質(zhì)鉆探施工中存在的施工效率低、施工設(shè)備運行對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞等問題，開展綠色勘查技術(shù)在礦山地質(zhì)鉆探施工中的應用效果研究。

1 綠色勘查技術(shù)在礦山地質(zhì)鉆探施工中的應用

1.1 一基多孔井場鉆探結(jié)構(gòu)布置

為了減少鉆探施工對周圍礦山地質(zhì)環(huán)境造成的擾動，縮小影響范圍，首先采用一基多孔的結(jié)構(gòu)對井場鉆探結(jié)構(gòu)進行布置，以此達到井場布置緊湊的效果。通常情況下，根據(jù)井場的大小，可設(shè)置6個～8個不等的鉆孔，采用傳統(tǒng)布置方式以標準面積為60m×80m為例，其占地面積約為4800m2。但采用一基多孔的布置方式，其面積約為傳統(tǒng)布置方式占地面積的1/4。圖1為一基多孔井場鉆探結(jié)構(gòu)布置示意圖。

圖1 一基多孔井場鉆探結(jié)構(gòu)布置示意圖

圖1中（a）表示為實際鉆孔；（b）表示為示范井場；（c）表示為假想鉆孔；（d）表示為假想井場。按照上述方式對井場的鉆探結(jié)構(gòu)進行布置能夠進一步節(jié)約鉆探場地，并降低鉆探對周圍礦山地質(zhì)環(huán)境的影響范圍。同時，考慮到井場的滲漏會在一定程度上影響礦山地下水，因此在對鉆探結(jié)構(gòu)進行布置時，還需要在井場上鋪設(shè)土工布，解決滲漏的問題，保護地下水運行環(huán)境。

1.2 泥漿材料選擇及循環(huán)工藝實施

泥漿材料是礦山地質(zhì)鉆探施工中主要污染源，解決泥漿材料對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響，可結(jié)合綠色勘查技術(shù)實現(xiàn)。在對泥漿材料進行選擇時，應當選擇有害物質(zhì)含量少的材料。在對泥漿材料進行配比時，主要材料為蒙脫石[3]。在對聚合物類型的泥漿材料進行選擇時，應當選用多種單體或共聚物為基礎(chǔ)的人工合成的聚合電解質(zhì)材料。這種材料具備高分子聚合物的應用優(yōu)勢，同時沒有異味和腐蝕性，不會影響到周圍礦山環(huán)境。除此之外，還可選用植物瓜膠，將瓜爾豆膠作為原材料，對其進行干燥粉碎處理后，添加適量水并對其進行加壓水解，再用濃度為20%的乙醇對其進行沉淀，從而得到最終的泥漿材料。采用上述三種泥漿材料都具有良好的環(huán)保效果，并且極易溶于水，不會出現(xiàn)腐敗變質(zhì)的問題產(chǎn)生，能夠進一步提高礦山地質(zhì)鉆探施工的作業(yè)性能。同時，上述三種材料也可進行循環(huán)使用，因此能夠產(chǎn)生更少的廢物量。

基于上述泥漿材料的可循環(huán)特點，采用循環(huán)工藝的方式完成鉆探施工能夠進一步得到綠色環(huán)保效果。將泥漿材料通過泥漿泵泵入到鉆具當中，在持續(xù)泵入的過程中，泥漿材料會進入到環(huán)狀結(jié)構(gòu)當中，經(jīng)過環(huán)狀結(jié)構(gòu)返回到地面完成二次循環(huán)使用，以此能夠有效減少泥漿材料的使用量，從而達到綠色勘查的效果。

1.3 鉆探設(shè)備選型及運行區(qū)域劃分

針對鉆探設(shè)備進行選型時，應當選用具備合金技術(shù)的設(shè)備，在減輕鉆機整體重量的情況下，確保鉆機的強度和剛度。針對鉆機的結(jié)構(gòu)應當采用模塊化的設(shè)計方式，從而方便在鉆探施工過程中進行拆卸和安裝。針對鉆探設(shè)備中的鉆頭結(jié)構(gòu)和巖心管結(jié)構(gòu)應當采用薄壁鉆頭和巖心管，以此確保在相同強度和剛度的條件下，增加采取巖心直徑。在對鉆探設(shè)備運行區(qū)域進行劃分時，應當選擇將營區(qū)和機場布置得更加緊湊、合理，并同樣采用上述鉆孔結(jié)構(gòu)的布置思路，盡可能減少鉆探設(shè)備的運行區(qū)域，并做好鉆探設(shè)備運行區(qū)域的防火工作。原則上，應當采用人工修建的方式實現(xiàn)對鉆探設(shè)備運行區(qū)域的搭建，由于在該區(qū)域內(nèi)的施工強度較小，因此考慮到減小對礦山周圍地質(zhì)環(huán)境的影響程度，不建議采用大型機械設(shè)備在施工區(qū)域進行施工。同時，在完成施工任務(wù)后，應當針對運行區(qū)域進行地表恢復工作。針對施工過程中被破壞的地表，應當進行草籽播種，并在播種區(qū)域上覆蓋塑料薄膜，從而做好對地表的保溫保水工作。在完成上述操作后，還應當將其與施工前的地表狀態(tài)進行對比，盡可能做到無痕勘查，滿足綠色勘查要求。

2 應用效果研究

通過本文上述論述，從三個方面實現(xiàn)綠色勘查技術(shù)在礦山地質(zhì)鉆探施工中的應用，為了進一步驗證上述施工方案優(yōu)化下的勘查效果，選擇以某礦山為例，針對該礦山的地質(zhì)鉆探施工任務(wù)，引入本文上述三方面優(yōu)化內(nèi)容，實現(xiàn)對其施工作業(yè)。

已知該礦山所處位置為典型高原大陸性氣候，長期處于低溫、干燥狀態(tài)。該礦山中需要進行地質(zhì)鉆探勘查的區(qū)域為巖漿巖較為發(fā)育，巖層以侵入巖為主的區(qū)域。以往在對該區(qū)域進行鉆探勘查時，工作量為550m的鉆探，鉆孔結(jié)構(gòu)深度通常為500m，方位角度為25°，傾角為75°。按照本文上述鉆探布置結(jié)構(gòu)、泥漿材料選擇、循環(huán)工藝實施以及鉆探設(shè)備運行等優(yōu)化內(nèi)容，對該礦山重新進行鉆探施工。為了驗證新的施工方法在實際應用中能夠具備更高的環(huán)保效益，選擇與以往鉆探施工各材料消耗量一致的條件下，對其實際鉆探深度進行測量并記錄。選用YSZ1650-5320型號鉆孔深度測量儀對完成施工后的五個鉆孔深度進行測量，并將其測量結(jié)果與以往鉆探深度進行對比，得到如表1所示的應用結(jié)果記錄表。

表1 本文選用鉆探施工方法應用結(jié)果記錄表

從表1得出的記錄結(jié)果可以看出，本文鉆孔施工結(jié)果中各個鉆孔的深度均超過以往鉆孔結(jié)構(gòu)深度的最大值，在相同施工材料條件的基礎(chǔ)上，鉆孔深度越深，則說明單位施工條件下的材料消耗越少，越符合綠色勘查施工要求。因此，通過上述應用效果進一步證明，本文應用綠色勘查技術(shù)的施工方法能夠有效提高鉆探施工效率，并減少施工對周圍生態(tài)環(huán)境的破壞程度，得到綠色施工效果。

3 結(jié)語

為滿足礦山地質(zhì)鉆探施工的綠色勘查要求，減小鉆探施工對周圍礦山地質(zhì)環(huán)境造成的污染和威脅，本文從三個方面引入綠色勘查技術(shù)，實現(xiàn)對鉆探施工作業(yè)的創(chuàng)新，并通過實際應用的方式，證明了該施工方案的可行性。但由于研究能力有限，本文上述提出的施工方案由于為了實現(xiàn)綠色勘查，采購了大量成本相對較高的勘查設(shè)備，因此總施工成本增加。針對這一問題，在后續(xù)的研究中還將從合理縮減施工成本的角度，對施工方案進行優(yōu)化和創(chuàng)新。