深部礦產勘查中鉆探技術的應用分析

舒克鑫，鄒 博

工業作為經濟發展的重要支柱，礦產資源行業起到了舉足輕重的作用，從開采礦物資源到至今，礦產行業已經推動相關產業的進步，從生活小物到國家科技發展，礦物原料是特別重要的物質基礎，要想實現中央宣導的可持續發展戰略，加強礦產資源合理開發、低污染開采，高效率利用，是具有非常重要現實意義的工程。而近年來，有目共睹的科技發展、經濟提高，但礦產資源行業的問題也浮出水面，勘查工作還在持續進行，采礦也沒有停止，但地表淺層礦產資源，行業專家預估，不會有大規模的大型礦種再出現了，今后如果想要再挖掘新的大型礦床、稀有礦床，必須往深部找礦方向去發展。這是一個發展方向，但每一個新的方向，都是需要花費時間、精力、經濟去探索的，深部礦產路線可行嗎，但勘查工作的復雜程度更高，勘查過程所遇到的困難也會更多，想要把深部找礦理論和實踐應用結合起來，必須有一套完整的體系實施，想要保證深部找礦工作高效率、高質量的進行，除了科學規劃研討以往，選擇適宜的科學技術也是非常重要的，筆者此次探究的是鉆探技術，研究表明，它對深部礦產勘查，從效率到質量上，都起到非常重要的推動作用。基于以上初心，下文筆者就主要對深部礦產勘查中鉆探技術的使用進行探討，以供參考。

1 我們國家現已知的深部找礦情況

從往年的統計顯示，我國的深部找礦發展和國外相比還有一定的差距，國外礦山采礦深度超過1000m的大約80座，而我們國家相同深度的礦山開采不足20座。代表性的深部找礦礦山有河南省秦嶺金礦，深部找礦達1990m，云南的會澤鉛鋅礦，深部找礦達1526m；吉林夾皮溝二道溝金，深部找礦達1600m，遼寧二道溝金礦，深部找礦達1100m，遼寧紅透山銅礦，深部找礦達1100m等。這些在深部探獲了大量的礦產資源的礦山，通過地區來看，東北老工業基地遼寧，凸顯了老礦山深部找礦的巨大潛力。

那么在深部找礦過程中，很多都應用到了鉆孔技術。根據全國鉆孔數據庫記錄，固體礦產的勘查資料記載，全國1000m以上的，鉆孔約14000個，2000m～3000m之間的，鉆孔170個，這170個里包括煤礦、金屬礦產、非金屬礦山，綜合型礦山，3000米以上，金屬礦產勘查鉆孔2個，這2個都是屬于膠東地區，在三山島斷裂帶和焦家斷裂帶施工的，鉆孔深度在4006.17m～3266.06m。焦家斷裂帶找礦儲量挺豐富，2800m收獲了多層金礦體，是我國目前為止，最深的見礦鉆孔礦床了。該孔實施的成功，給廣大地質工作者深部找礦工作帶來了希望，調動了勘查人員的積極性。

2 深部找礦存在的問題

2.1 理論轉為實際技術存在局限性

任何技術的革新，都是先有理論后有實踐，對于鉆探技術也是同樣道理，這項技術實驗之前，我們專業的人士在研究鉆探技術的理論性上，也是持有非常多的觀點和突破的。當把鉆探技術真正應用于深部找礦工程中，經過對不同類型的礦山地質條件實施鉆探技術，相對于之前的找礦情況，產生了不錯的效果，適應性很強，這些都是在單一礦種的礦區展開的實際應用。對于多樣化礦種組成的礦產區來說，只是借助單一的鉆探技術，還不能達到對更深層次的地層時空規律、地質運動的過程、成礦區域等進行找礦，想要針對性對礦區深部進行定位，借助遙感技術勾畫的三維結構示意圖，進行分析，提前對成礦構造和地質體特征進行預估。不管是化學勘探還是物理勘探，我國理論基礎可以說的成熟階段了，但追究其深層次的發展，理論轉為實踐，我國礦產資源深部開采還是收到一些因素的制約的，比如地大物博的優勢下，地質結構、地形特征是復雜化的，再加上有些礦區明明預測內部是有優質礦產資源的，但由于地質內部穩定性差，如果強行使用物化探方法勘探，很可能沒有找到珍貴的資源，還要造成經濟人員傷亡，結果不盡人意。所以說，這段路程還是有很多問題需要解決，盡可能的對采礦區的礦產資源地質特點進行分析，有目的性、有針對性的應用相關儀器設備或者是多種設備交替施工，達到深入開發的效果。

2.2 找礦空間被一再壓縮，找礦線索不明朗，進一步增加了找礦難度

從生態文明建設的角度，越久遠的時代環境綠化越好，但國家需要強大，必然需要經濟支撐，在礦山開采行業的生態文明建設，需要重視開采技術的綠色開采和綠色勘查，把原有的礦業生產過程與勘察工作優化改進。甚至有些城市為了保護環境，生態環境脆弱的地區以及自然保護區，已經在禁止進行亂采開挖的作業了，這對于生態環境的保護確實是有幫助的，但長期看，對于經濟的穩定也是不利的。在短時間禁止開采的時候，無疑是縮小了可找礦的范圍。還有深部找困難的原因目前看線索不夠明朗，很難確定出方向，導致了這么長時間也沒有突破出新的方式，對深部找礦工作人員帶來了重點和難點。

2.3 外部環境干擾深部探礦

除了勘查技術不完善以外，礦業生產高壓電，運輸軌道，電纜，采空區等外部人文環境也會對深部找礦“由淺入深”、“由已知到未知”的探索過程產生干擾，主要對物探測量和數據造成巨大干擾，牽涉到采礦后尾礦排放、污水、民采堆浸等影響化學勘探的準確性。另外從政府的角度對深部鉆探工程有礦權的要求，很多層面上受到礦權的制約，不能得到實施，需要上級下級協調申請，審批，過程繁瑣，同時對于這類事件也沒有非常明確的規定。

2.4 深部找礦預估成本更高，資金周轉難度大

深部找礦的開采，需要經濟、技術的支持，難度肯定要比淺層找礦難度大的，以往的普通勘查方法可能不適應于深部開采，需要更精準的儀器，更專人的技術人員，利用更久的時間，花費更高的費用，來完成深部找礦工作的開展。礦產資源從本開發那天開始就給國家帶來了“經濟”的概念，深部找礦是為了更好的為企業創造效益，為國家工業建設添磚加瓦。那在經濟需求加大的背景下，深部找礦項目開展需要國家支持，希望中央資金和項目申領部門能助力工程的新突破，幫助礦企為深部找礦提供后備資金，降低風險。

2.5 人才隊伍建設對深部找礦的意識有待提升

找礦工作是長期的，不間斷的，由于淺層礦源已經滿足不了國家發展需要，轉向深部找礦的路上，地勘單位的專業人員，也要不斷更新自我意識，提高專業知識，創新思維，創新應用，把多年的經驗結合現代化技術，發揮到找礦工作中，有些人才隊伍從業時候是專業性極強的，但后來時間久了，就停留腳步了，仍然按照以往通過區域性工作直接發現礦產地或者通過物探和化探找礦，沒有在對找礦工作作進一步的探究，還停留在先對老一套找礦思維上。這類人才本身是有較強的學習能力的，但由于創新意識不強，導致沒有進一步加強理論學習，所以我們要彌補這一缺點，定期的掌握先進的模型找礦和預測方法。

3 深部找礦可應用到的鉆探技術

（1）空氣反循環連續取樣鉆探技術。空氣反循環連續取樣鉆探技術找礦原理是經由空氣壓縮技術對空氣的壓縮處理，把壓強向循環介質的動力轉化，使空氣中產生的壓強增加，為潛孔錘提供動力來源。利用該技術找礦，主要是把礦山采礦區域的巖石擊碎，勘探人員利用這些碎片利用化學檢測技術去化驗內部元素，賦存特征，進而判斷鉆探區域的地質類型特點。

（2）液動潛孔錘技術。這項鉆探技術被應用到礦山資源的找礦中，是有一定局限性的。主要是針對一些特殊深部礦產資源開發，從本質來看，這是一項在常規回轉鉆探技術上的升級，屬于技術的新突破。但利用這一技術開展鉆探作業時，設備運行需要有沖洗液的輔助，因為特定沖洗液的使用可以驅動內部潛孔錘的運動，進而來促進鉆探工作的開展。沖洗液存在一定的推動作用力，潛孔錘在受到了這一作用力以后，會將該動能沖擊作用下的能量傳遞到設備鉆頭中，使得鉆頭能夠對該區域的巖體實現破碎處理。該設備運行時必須要有基礎原料的保障，該基礎原料是外部泥漿泵所提供的，經由泥漿泵足夠 的基礎原料供給，才能夠使得設備中所涉及的能量可以維持正 常的輸入狀態。液動潛孔錘技術的應用范圍較廣，尤其是對于 一些脆性大的巖石而言，不僅呈現出極高的鉆探效率，更可以保障較大的巖石鉆孔率，給開采作業的進行提供了為切實的依據。

（3）定向鉆探技術。1970年開始我國在找礦行業中就已經對鉆探技術初步探索，1986年，我國在鉆探技術方面取得了重大科研成果，這無疑是對深部地質鉆探技術的深入研究做了堅實的鋪墊。定向鉆探技術是通過人工操作和鉆進技術配合，使得鉆孔按照擬定目標軌跡進入，能減少鉆探設備的復雜化，更節省了不少搬運工作量。鉆進技術包括人工偏斜楔法、孔底渦輪鉆和液動螺桿鉆和孔底電鉆法。探測深度能從幾百米到幾千米，按照系統預估理想狀態能達到近萬米，定向鉆探技術的應用，讓深部找礦縮短了進程，提升了整體鉆探效率，時間短了，間接的節約了整個鉆探作業中的人工成本。

（4）金剛石繩索取芯技術。金剛石繩索取芯技術優勢在于金剛石的硬度大，這個特點能在鉆探找礦過程中發揮優勢，尤其是近些年，金剛石鉆頭的品種多樣化，鉆頭的質量和性能也在隨時優化，這讓取芯技術在深部地質鉆探找礦工作中被廣泛試用，繩索取芯鉆探工藝的優點是勞動強度低、取芯速度快、鉆進效率高，實際找礦中基本可以達到預期效果，但也有不足之處，畢竟我國金剛石繩索取芯技術的發展時間較短，這方面的技術人才也是比較緊缺，還需要我們在地質找礦中不斷完善技能，留住更多優秀的人才，通過合理的、科學的、創新的理念相融合，一定能在未來突破現有技術的瓶頸。

4 推動深部找礦的建議

4.1 篩選深部找礦選址

深部找礦是發展方向，但還是要把綠色開采作為首要前提。不是所有的礦區都適合深部找礦，所以在選擇研究區域的時候，要退出自然保護區，并且遠離。二是要提高勘查的集中度，向大型采礦開發區移進。三是轉向自然資源部中國地質調查局開展礦產勘查區，那里有大型特大型資源潛力的礦床，和適宜深部和外圍集中找礦的提示區。深部找礦不能完全從零開始，這些礦區除了有地理優勢外，前人積累了不少勘探成果經驗，各類地物化遙資料可以借鑒使用，曾經已勘探過的礦產過程，使用方法可以參考，找過礦產資源所以有建立找礦地質模型，再結合現今的科技和已經制定的深部找礦計劃，應該可以有一定的突破性。

4.2 借助大數據等現代科學技術

有色金屬礦山集散區采礦時，要利用好現有優勢，秉承“從已知到未知，由淺入深”的理念，要養成整理信息的習慣，通報三維建模技術分析采礦區相關信息并綜合分析，篩選可利用的信息，形成立體空間成礦預測。借助大數據等現代科學手段，建立數據庫，更好的把資料轉化為立體，幫助深部礦產勘查工作的順利開展，并實現“地質云”平臺的共享服務，共享資源，共享經驗。

4.3 充分發揮好理論和模型找礦的作用

利用理論和模型找礦的作用，尤其是加強勘查區找礦預測理論，據前人找礦已知的有25種找礦預測地質模型在深部找礦工作過程里被使用。這25種找礦預測地質模型，根據中國典型的礦床類型所建立的實體化找礦預測地質模型，涵蓋了我國最重要的幾種成礦作用類型。例如硅鈣面熱液交代型多金屬礦床地質模型、“上脈下體”的鎢錫礦二元結構模型等，這些模型適用于我國地質條件，符合我國特殊的復雜地質和成礦作用過程。

4.4 壯大深部找礦人才隊伍

創新是第一生產力，擁有一支勇于發現，勇于創新的隊伍，對實現我國深部找礦項目突破的關鍵點，可以通過組織學術交流邀請各個地區地質高校、科研學院等地質勘探隊伍的創新人才，先進人才來到野外現場做指導，開展多層面的理論技術交流，地質實驗測試，解決現有的找礦重點難點。對各個單位的年輕一代給予學習的機會，年輕人思維活躍，如果能對他們定期培養專業技術知識，讓他們不斷的充實自己，互相學習，互相發現，互相探討，設立尖子生小組，調動大家的學習氛圍，讓年輕人和前輩們互相取長補短，突破我國對深部找礦的困局，壯大深部找礦人才隊伍建設。

5 結語

“互聯網+”背景下科技水平的飛速進步，給各行業的發展和創新造就了無限可能，以前不能實現的，幻想的都有可能通過現有科技來實現。礦產行業也包括在內，各個礦山企業在資源開發過程中已經走向深部找礦，但因深部條件的復雜性，一直是我國家需要在礦產資源突破的困難。筆者以上對深部找礦的困難和方法鉆了淺談，能力有限，還需要繼續學習，繼續創新，希望在未來我能幫助礦山企業在實現深部找礦工程上做出自己的一份貢獻。