[摘要]隨著經濟的不斷發展,我國對礦產資源的需求量大大增加,地質鉆探找礦技術取得了一定的發展。然而隨著露天和地表礦產的開采殆盡,深部地質鉆探成為必然。在探測中,我們可以借用比較成熟的地質理論,最先進的物化探方法、遙感技術等,但是第一手資料的獲得仍然離不開鉆探取樣技術。本文就地質鉆探找礦技術的現狀進行了簡單描述,分析了深部鉆探存在的問題,并且給出了相應的策略。
[關鍵詞]地質鉆探;找礦技術;深部
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
隨著工業化程度的不斷加劇,全世界都已基本成為資源消耗性經濟,因此現有的露天和地表礦產的開采殆盡,深部地質鉆探找礦成為必然。深度找礦是相對而言的,它既指現有礦山的深部和外圍找礦,也包括在一些有利成礦區帶中對已發現礦床的深部勘查。深部礦床地質構造的多樣性,給勘探造成了難度,也對深部鉆探提出了更高的要求,因此深部找礦的瓶頸是深度鉆探取樣技術的局限。
一、深部地質鉆探現狀
我國國土面積相對較大,覆蓋各種地形地貌,地質構造也較為復雜。從目前探明礦產資源情況來看,其分布在全國各地比較廣泛。據估計,其探明儲量僅為總量的三分之一左右,因此其后備潛力較大。受技術的限制,我國已經開采和利用的礦產多為露天和地表礦產。在勘探工作中,也只是將勘探深度聚焦在地表五百米以上。在西方國家其勘探找礦的平均深度已經深入地表一千米左右。因此可以說是,我國的深部鉆探找礦技術剛剛起步。因此隨著深度的不斷加大,所面臨的問題會越凸顯。
從目前深部地質鉆探的實施來看,其主要問題有:鉆探設備仍保持在原有淺部鉆探基礎上,沒有加大投入進行更換;鉆探隊伍人才匱乏,鉆探隊伍中級技術人員缺失嚴重,一線施工人員素質較低。這就造成了難有新技術的突破;技術創新機制缺失,使得對于復雜地層的鉆探技術沒有突破,單純依靠技術引進,給推廣造成障礙;鉆探隊伍管理粗放,管理層、生產層結合不緊密,缺少高效率的體制保障;整個行業缺少技術創新人員,難以帶動整個產業的迅猛發展;現場的設備、施工管理缺少規范性和體系化,嚴重影響成本控制和計劃推進。
二、目前鉆探技術介紹
(一) 金剛石繩索取心技術
金剛石繩索取心技術在60年前發明并推廣使用,目前也是應有最廣泛和綜合效果最好的鉆探技術。上世紀70年代,我國開始應用該技術。但就目前情況看,其應用廣度和深度都存在很大的局限。國產的繩索取芯鉆具在材料和加工工藝上存在很多不足,致使在使用過程中,極易折斷和脫扣。無法實現千米級別的鉆探需求。因此,目前利用此方法完成工作量不足全部固體礦產巖心鉆探量的百分之三十。為實現深部找礦,我國一般采用內徑可以通過鉆具內管的普通鉆桿來實現,這樣就加大了鉆孔的工作量。另外,我國所制造的金剛石鉆頭在使用壽命上不足四十米,遠遠不如世界先進水平,致使其成本大幅提升,這也限制了技術的推廣。
(二) 反循環連續取樣\\(心\\)鉆探技術
反循環連續取樣\\(心\\)鉆探技術其核心就是利用壓縮空氣作為介質,通過雙壁鉆桿沖擊將巖石粉碎作為地質樣品,在鉆探過程中,巖屑會被高速氣流通過鉆桿帶至地面,并按照順序收集供地質化驗分析。雖然該技術取樣并非傳統的柱狀巖心,但是其地質樣品經過大量的施工經驗證明,其完全能夠達到確定樣品深度,厚度,品位等物化參數的要求。并且該技術的鉆探速度比一般鉆取柱狀巖石要快5-10倍。不過由于需要使用特殊的雙壁鉆桿,因此在我國推廣收到阻力。
(三) 高精度受控定向鉆探技術及巖心定向技術
受控定向鉆探技術是一種能夠使鉆孔軌跡按照指定方向前行的特殊鉆探技術,該項鉆探技術還可以實現在一個主孔內鉆進多個分支孔的羽狀鉆孔。目前我國已經在該項技術上處于國際先進水平,并且技術已經應用于礦產的開采。改技術的優點就是能夠到達一般鉆孔不能到達的勘探部位,并且能夠在坑道內以及陡斜礦體中進行勘探,其工作量和費用會大幅度降低。該技術的缺點就是在定向造斜段無法連續取心。
三、解決深部地質鉆探找礦技術的對策
1、加快坑道鉆探設備的能力、功能的提升。在現有礦山區域進行深度礦產勘探中,可以直接利用既有的數百米深的地下坑道或開采區,這樣就無需對原有深度進行重新鉆探,能夠充分進行深部勘探,大量節約了不必要的鉆探費用和時間??拥楞@探設備需要實現機電液一體化,并且能夠有三百至千米級別的產品系列,以達到需求。
2、加快先進巖心鉆探設備的推廣。設備的研制是技術的開始,必須將設備進行推廣,批量化生產才能夠到達產業化的目的,才能夠實現產業的整體提升,同時產業化形成后才能支持技術和產品的進一步升級、改造?,F在,國內已經個別機構在全液壓動力頭式鉆機上取得了一些成績,其2000m全液壓頂驅巖心鉆機和KD-1000型坑道鉆機也在積極地進行項目申報,但整體來看,仍需加快產業化進度。 \\(二\\) 在巖心鉆探器具及工藝方法方面1、關注行業技術動向,向先進國家和科研機構學習,在研發思路上,突破學科界限,做到學科交叉合作。同時,吸取新材料、新機械以及計算機電子等方面的知識,利用好計算機輔助設計系統,降低研發成本,保證新技術的適用性和先進性,避免重復的研究,從而節省大量的財力和物力。
3、加快新型基礎鉆具的研制和新工藝技術的完善。高壽耐磨金剛石鉆頭、高強度繩索取心鉆桿、高效雙壁鉆桿的研制是保證金剛石繩索取心鉆進技術、反循環連續取樣\\(心\\)鉆進技術能夠廣泛推廣的基礎鉆具。另外,空氣泡沫鉆進技術具有很好的應用前景,應予以立項推進。
4、建立先進鉆探設備、工藝方法的推廣機制。首先根據情況,利用先進鉆探設備、工藝方法的實施鉆探樣板工程。上世紀六十年代,我國已經有可以利用鉆探設備,隨著發展也有一定的改進,因此對于推廣新設備和新工藝有一定的基礎作用。為此,我們可以利用這一契機,開展各種學習交流探討活動,進行推廣。
5、培養高素質鉆探人員。隨著新技術、新設備和儀器的精密程度和自動化程度的不斷提高,鉆探行業的持續進步,需要我們從高端的技術、工藝研發人員到現場施工人員,都能夠達到一定的素質要求,因此我們要對于各層次人員都予以專業化的培養。
結束語
深部地質鉆探找礦技術的根本就是新的技術和設備的推廣應用,只用將新技術轉化成生產力才能夠發揮它應有的作用。在我國乃至全球資源的競爭日趨激烈,深部找礦技術是全球性的需求,我們既要自主研發領先行業,同時也不能忽略技術引進和知識的共享,通過借助外部資源彌補劣勢。另外要想得到技術持續的改進,就必須改變傳統觀念,建立人才培養機制,鼓勵技術創新,通過示范工程的推進來推動先進技術的應用。深部找礦對于鉆探技術既是挑戰,也是機遇和平臺,為技術的更高發展創造了條件。這也希望我國的鉆探技術專業人員和機構,憑借以往的成績,再創新的輝煌。
參考文獻:
[1] 張偉.地質鉆探技術發展有關問題的思考[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2007,(1).
[2] 張永勤.我國地質找礦取心(樣)鉆探設備現狀及提效能的分析研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2006,(8).
[3]朱恒銀,馬中偉.深部找礦中加強鉆探技術工作的幾點認識[J].探礦工程\\(巖土鉆掘工程\\),2007\\(5\\):8―9.
[4] 劉森峰. 深部地質鉆探找礦技術.中國高新技術企業.2010\\(18\\).97-98.