[摘 要]隨著采礦業的發展,易于發掘的淺表礦產已經十分稀少,我國礦資源儲量已很難滿足國家發展對礦物資源的需求,這就使得地質勘探和深部找礦技術的地位十分凸顯。闡述了深部探礦鉆探的特點,分析了深部探礦鉆探技術,并在此基礎上對深部探礦鉆探技術的發展趨勢進行了展望。
[關鍵詞]礦產資源;地質勘查;深部找礦;鉆探技術
中圖分類號:P624 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)06-0372-01
一、當前深部地質鉆探發展狀況
我國土地面積遼闊,國土內部地形地貌種類繁多,地質結構極為復雜,大大增加了我國礦產開采的難度。目前我國所探明的礦產資源分布比較廣泛,但是這僅僅占我國礦產總量的三分之一左右,所以,我國礦產資源后備潛力較大。當前受到技術水平的限制,我國所開采的礦產資源一般為露天或者地表資源,在勘察過程中其深度也僅在地表五百米以上的范圍,而西方發達國家已經達到一千米。所以,我國應該不斷加大勘探深度,及時解決在探測過程中所出現的各種問題。
就目前我國深部地質鉆探的實際操作,具體表現在以下幾個方面的問題:所使用的鉆探設備仍然采用原有的,并沒有針對深度鉆探工作增加投入;具有深度鉆探技術的人才較為匱乏,實際操作過程中工作人員素質較低,使得新技術不能正常應用;缺乏技術創新機制,所使用的新技術單純依靠技術引進,不能結合我國實際狀況進行技術創新;缺乏完善的管理制度和管理團隊,所采取的管理方式過于粗放,工作效率低;現場設備管理不當,尚未建立適當的設備管理體系,使得整個工作過程缺乏系統性和科學性,這就大大增加了項目的成本和時間。
二、深部探礦鉆探的特點
深部探礦屬于一項比較繁瑣的工作,其與露天和淺層探礦有著很大的差別,探礦過程中應用的鉆探技術也相對比較復雜,大體上可將深部探礦鉆探的特點歸納為以下幾個方面:(1)鉆孔結構較為復雜多樣。深部探礦由于需要深入到地層以下較深的位置處,在這一過程中,會遇到各種各樣的地層結構類型,這就需要在鉆孔時適當增大上部及開孔直徑。隨著孔徑的增大,可能會引起孔壁坍塌等問題,從而影響鉆探工作的順利開展;(2)影響護臂質量的因素多。通常情況下,絕大多數的深部礦藏都位于斷層發育地帶,在鉆探的過程中常常會遇到破碎地層,若是操作不當便可能引起鉆孔坍塌等問題,從而會嚴重影響護臂工作的有序進行;(3)鉆孔傾斜的預防比較困難。由于對深部礦藏進行鉆探的過程中,會遇到多種層理和片理較為發育的地質,并且巖石本身具有非常明顯的各向異性,這進一步增大了鉆孔傾斜的預防難度,從而導致鉆探時的孔斜問題屢屢發生;(4)效率不高。因受上述各種因素的影響和制約,加之鉆孔過程中需要對巖心進行打撈和提下鉆,致使探礦的工作效率不高。
三、當前所使用的鉆探技術
(一)金剛石繩索取心技術
在60年前金剛石繩索取心技術就被發明并且得到了廣泛應用,現在這一技術也是應用最為廣泛且效果最好的。我國是在20世紀70年代開始應用這一技術的。但是在實際應用過程中無論在深度還是廣度上都存在一定的局限性。由我國自主生產的繩索取芯鉆仍然存在很多缺陷,特別在材料的選用和加工技術上。這樣的設備在使用過程中很容易出現脫扣和折斷問題,不能滿足千米以上的鉆探需求。所以,在進行深度鉆探過程中這一設備時不能夠滿足的。
(二)反循環連續取樣鉆探技術
反循環連續取樣鉆探技術是以壓縮空氣為循環載體,借助雙臂鉆桿的作用用來碰撞全面碎巖以及連續的巖屑,將其作為地質樣品用來實施鉆探施工。隨著鉆頭的不斷深人,巖屑被高速旋轉的鉆頭連續沖擊陸續飄回地表,按照落下的順序收集起來作為實驗研究樣品。根據國內外大量實驗證明,這一取樣鉆探技術既能夠滿足開采礦資源的深度、礦源厚度、具體方位,還能高于傳統的立軸式取柱狀巖心施工速度,在工程造價上大大的節約了施工成本。結合國外成功的反循環連續取樣鉆探技術案例,我國受其影響開展了該項技術的研討會,由于這一技術是用地表巖屑取代柱狀巖心,又是使用特殊材質的雙臂鉆桿。因此,在一定程度上,加大了推行應用難度?,F階段,值得重視的是,我國地質行業已經廣泛認可了反循環連續取樣鉆探技術的概念,并在一些區域中進行試用,取得了有目共睹的鉆探效果,有效提高了鉆探工作效率、節省了經濟成本。
(三)高精度受控定向鉆探技術及巖心定向技術
高精度受控定向鉆探技術是使鉆孔的工作軌道按照理想的設計方向行駛。這一特殊的鉆探技術不僅能夠達到一個主孔內能夠鉆進多個分孔,這一分孔是羽狀鉆孔。在地質勘探過程中,針對勘探部位和隧道內以及難度較大的斜坡陡壁時,這些是普通鉆孔難以實現的,這時可以用到高精度受控定向鉆探技術,這一技術能夠精確的鉆探出合適的孔位,還能減少鉆探工作量、降低施工成本。但是由于地質中的巖心直徑不大,在地質鉆探取芯中,高精度受控定向鉆探技術不被重視。
四、推進深部探礦鉆探技術發展的建議
由上文分析可知,現有的深部探礦鉆探技術既有優點也有不足,為了進一步推動我國深部探礦工程的發展,有必要加大鉆探技術的研究力度,除了要對現有的技術進行不斷改進和完善之外,還應研制開發一些新的鉆探技術,以此來滿足深部探礦工程的需要。
(一)加快新型鉆機和鉆具的研發速度
為滿足深部探礦工程的要求,應當進一步加快新型鉆機的研發速度,可將石油鉆井界先進成熟的理念和技術引入到鉆探技術當中,設計出一種能夠適應不同巖心鉆探的鉆機。同時,可以將液壓作為主要的動力源,開發地質巖心頂部驅動鉆機。此外,可將新型鉆具的研發重點放在高壽命金剛石鉆頭、高強度鉆桿等方面上,以此來確保繩索取芯等鉆探技術的安全性和經濟性。
(二)提升坑道鉆探設備的性能
通過坑道鉆探設備對地下數百米深的采區進行巖心鉆探,能夠揭露深部地層的性質,不僅可以顯著降低鉆探成本,而且還能提高鉆探效率。但從目前國內使用的坑道鉆探設備來看,其整體性能比較一般,所以,應當采取相應的技術措施逐步提升設備各方面的性能,進一步完善設備功能,在此基礎上形成300m~1000m深度范圍內的完整產品體系,以此來滿足深部探礦工程的要求。
(三)加大對組合鉆探技術的研究力度
為了充分發揮出鉆探技術的優點,彌補其技術方面存在的不足,可將鉆探技術進行組合使用,如WL與液動錘組合、定向鉆探與WL組合等等。通過兩種鉆探技術的組合使用,可以使兩者的優點在鉆探過程中得以有效發揮,并且還能使各自的不足之處得到彌補,這樣一來,既能夠大幅度提高鉆探效率,又能延長鉆頭使用壽命,還能顯著節約鉆探成本,可謂是一舉多得。鑒于此,在未來一段時期,可將鉆探技術的組合作為研究的重點內容,通過不同的嘗試找出最優的組合方式,以此來推動我國深部探礦工程的發展。
深部探礦是一項較為復雜且系統的工作,由于其中涉及的內容較多,一旦某個環節出現問題,都可能對探礦質量造成影響。大量的工程實踐表明,想要有效提高深部探礦質量,就必須采取最為合理、可行的鉆探技術,由于我國在深部探礦方面的研究起步較晚,相關的鉆探技術尚不完善,所以,應當不斷加大對深部探礦鉆探技術的研究力度,除了要對現有的技術進行完善之外,還應研發一些新的技術和裝備,以此來滿足深部探礦工程的需要。
參考文獻
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