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        探礦工程中綠色勘查技術(shù)應(yīng)用

        2020-02-25 02:14:50廖仕星
        世界有色金屬 2020年23期
        關(guān)鍵詞:探礦鉆機(jī)泥漿

        吳 明,廖仕星

        (湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 黃石 435000)

        在人類生活與發(fā)展進(jìn)程中,各類自然資源的作用不容忽視,尤其是金屬礦物質(zhì)對(duì)工業(yè)發(fā)展具有重要影響。在工業(yè)快速發(fā)展之下,探礦工程數(shù)量不斷增加,資源過度開發(fā)導(dǎo)致礦床數(shù)量減少,造成資源浪費(fèi)同時(shí)危及著子孫后代發(fā)展。對(duì)此,國(guó)家頒布執(zhí)行綠色發(fā)展策略,通過利用綠色勘查技術(shù)減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,使礦物資源得到科學(xué)合理的開采,盡量減少對(duì)地表和地層的不良影響,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)共贏。

        1 工程概況

        本文以湖北來鳳金橋礦區(qū)為例,該礦區(qū)位于湖北省來鳳縣西北方位330°方,與市區(qū)相距13km,行政區(qū)隸屬來鳳縣三胡鄉(xiāng)。當(dāng)?shù)貫闇貛Т箨憵夂?,氣溫較高,降雨量大,礦區(qū)內(nèi)植被以楠屬植物群落為主。該礦區(qū)面積0.0844 平方公里,開采深度為735m~790m 之間,ZK703 孔的深度為7400m,方位角為15°,設(shè)計(jì)傾角為80°。在ZK703 孔井身結(jié)構(gòu)中,主要參數(shù)為:一開采用φ122mm 鉆頭開孔,鉆井深度為50m,下入114mm 的套管,下深為50m;二開利用的是φ96mm 鉆頭,鉆井深度為450m;三開利用φ76mm 鉆頭,鉆井深度為500m。

        2 綠色勘查技術(shù)的應(yīng)用方法

        (1)鉆機(jī)選擇。在探礦過程中,使用的設(shè)備數(shù)量較多,類型多樣。為了后期運(yùn)輸便利,應(yīng)盡量選擇小而輕便的鉆探設(shè)備,如背包便攜式、多功能式等等,從而減輕設(shè)備重量;還可采用一些材質(zhì)較輕的鉆具,如以鋁合金為主材料的設(shè)備,輕盈的質(zhì)地便于運(yùn)輸,減輕搬運(yùn)負(fù)擔(dān),緩解探礦隊(duì)伍壓力。根據(jù)該礦區(qū)的主要特征,利用F600 型號(hào)的巖心鉆機(jī),與綠色勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符合。在技術(shù)參數(shù)方面,F(xiàn)600 的鉆頭規(guī)格為BQ,鉆深能力為600m,主要由鉆機(jī)底座、控制面板、泥漿攪拌器、泥漿泵、發(fā)動(dòng)機(jī)等部分構(gòu)成。

        (2)鉆機(jī)搬遷。在探礦工作中,因該礦的地理位置較為偏僻,地勢(shì)起伏大,運(yùn)輸難度大。在分支鉆孔、定向鉆進(jìn)時(shí),要求工作者加強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù),促進(jìn)探礦生態(tài)效益提升。在設(shè)備移動(dòng)時(shí),應(yīng)減少修建的道路與機(jī)場(chǎng)數(shù)量,根據(jù)實(shí)際情況選擇與條件相適應(yīng)的定向鉆孔技術(shù)。在探礦過程中,還應(yīng)保證鉆孔工藝,使鉆孔的直徑縮小、精度增加。同時(shí),鉆孔時(shí)應(yīng)采取高經(jīng)濟(jì)性、高效率的鉆孔方式。為了減少設(shè)備的搬遷,還可采用“一孔多支”技術(shù),定向鉆孔形式多樣,主要可采取以下的鉆進(jìn)方式,如螺桿馬達(dá)技術(shù),分為有纜與無纜兩種。因該礦區(qū)的地層復(fù)雜,技術(shù)難度較高,加上坡度在80°~90°之間,且導(dǎo)致軟硬不夠均勻,換層頻繁,應(yīng)采用小型定向鉆孔,采取大彎度螺桿鉆孔,彎度超過1.25°,鉆頭采用直角凹面,利用對(duì)稱工具進(jìn)行控制,確保高標(biāo)準(zhǔn)的完成既定目標(biāo)[1]。

        在具備簡(jiǎn)易道路的狀態(tài)下,可采用低速卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行設(shè)備搬遷,在實(shí)際搬遷中,首先,由工人將低速卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)送到鋼絲繩長(zhǎng)度范圍內(nèi);將卷揚(yáng)機(jī)與底座固定起來,再利用4 根1.5m 的錨桿將底座與地面綁定;然后,將發(fā)電機(jī)與卷揚(yáng)機(jī)相連,將鉆機(jī)組件裝配到板車上;最后,開啟發(fā)電機(jī),利用鋼絲繩將板車運(yùn)送到卷揚(yáng)機(jī)附近,反復(fù)上述流程,知識(shí)鉆機(jī)中的所有組件均運(yùn)送到目的地。在不具備簡(jiǎn)易道路的狀態(tài)下,因模塊質(zhì)量最大值為170kg,可利用人力進(jìn)行運(yùn)輸。

        (3)機(jī)場(chǎng)修建。在探礦工程中,需要多名員工參與其中,并利用多項(xiàng)設(shè)備來完成。為了更好的運(yùn)輸機(jī)器設(shè)備,便要修橋鋪路。為了滿足員工的基本生活需求,應(yīng)修建臨時(shí)住所與倉(cāng)庫(kù)等,使工程施工能夠順利開展。但是,臨時(shí)設(shè)施的建設(shè)很容易對(duì)周圍環(huán)境與設(shè)備造成破壞,應(yīng)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則,通過拖拉機(jī)雪橇、直升機(jī)等方式運(yùn)輸物資,從而降低修橋鋪路對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成的破壞。此外,還可為員工搭建臨時(shí)帳篷,減少臨時(shí)住所的建設(shè),從而最大限度的保障礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。在該項(xiàng)工程中,采用的F600 鉆機(jī)可在4m×4m 的范圍內(nèi)作業(yè),簡(jiǎn)單使用,對(duì)地表的破壞力度較小,有利于工作流程優(yōu)化,提供整潔的施工環(huán)境,與綠色環(huán)保要求相符合,設(shè)備工作臺(tái)布設(shè)如下圖1 所示。

        圖1 F600 鉆機(jī)工作臺(tái)布設(shè)圖

        (4)泥漿處理。在鉆探工程中需要大批量泥漿,但在每日鉆探工程完畢后,應(yīng)及時(shí)對(duì)本次探礦中采用的機(jī)械設(shè)備、工具等進(jìn)行沖洗,在此過程中將產(chǎn)生大量廢水。此外,水泥打磨時(shí)用到的廢水,同樣具有廣闊的覆蓋面積,涉及單位面積較多。在廢水中含有大量污染物,如若廢水被隨意排放,則難以對(duì)內(nèi)部有害物質(zhì)有效控制。泥漿所含成分復(fù)雜,許多都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,此類物質(zhì)不具備二次利用價(jià)值。但對(duì)于可回收的物質(zhì),可及時(shí)回收利用,通過泥漿管或管溝等相互連接,避免此類泥漿滲流到外部出現(xiàn)交叉感染。對(duì)于生產(chǎn)出的無效泥漿,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行三級(jí)凈化處理;對(duì)于帶有污染性的物質(zhì),應(yīng)及時(shí)降解。在凈化階段,應(yīng)利用凝聚凈化劑、破膠沉淀劑等對(duì)泥漿實(shí)施三級(jí)凈化處理。在環(huán)保型泥漿使用中,應(yīng)采用自然環(huán)境下可自然分解的處理劑,使土壤始終保持酸堿平衡,避免對(duì)周圍環(huán)境造成破壞[2]。

        (5)垃圾處理。探礦工程中的垃圾主要源于施工與生活,分別類別的不同可分為液體、固體與氣體三種,在綠色勘查中應(yīng)采取針對(duì)性措施處理。對(duì)于固體垃圾,如廢棄衣物、果皮、紙屑等等,應(yīng)定期將其送往礦區(qū)外部進(jìn)行降解。對(duì)于施工產(chǎn)生的廢棄鉆頭、鉆桿與相關(guān)零部件等,應(yīng)集中運(yùn)送到處理廠回收利用;對(duì)于氣體垃圾,礦區(qū)內(nèi)部鉆機(jī)使用的柴油機(jī)組與發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的廢氣,應(yīng)對(duì)內(nèi)部成分深入研究,禁止在現(xiàn)場(chǎng)直接焚燒;對(duì)于液體垃圾處理,如洗漱水、洗衣水等不含有化學(xué)品的液體,可直接就近排放;對(duì)含有化學(xué)物的廢水應(yīng)與施工廢液一同集中處理,如施工所用的廢棄機(jī)油等,支持二次利用,作為潤(rùn)滑油應(yīng)用到鉆機(jī)鉆桿中,剩余可采用專門裝置回收后運(yùn)輸?shù)降V區(qū)之外進(jìn)行處理。

        3 綠色勘查中的環(huán)境保護(hù)措施

        在地質(zhì)勘探過程中,有時(shí)需要對(duì)地表土壤進(jìn)行開挖,可能會(huì)導(dǎo)致地表植被受到破壞,尤其是在特殊環(huán)境下,當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境本就脆弱,重工業(yè)的大機(jī)器開采無疑是滅頂之災(zāi),挖掘痕跡很多年都無法消除。對(duì)此,應(yīng)將綠色勘查技術(shù)引入其中,使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到有效保護(hù)。

        (1)環(huán)保沖洗液選用。在本次工程中,ZK703孔存在破碎和漏失現(xiàn)象,使取心難度增加。要求采用具有防塌、堵漏性質(zhì)的沖洗液。在選用時(shí)應(yīng)遵循以下原則,一是能夠有效處理生產(chǎn)問題;二是不含有化學(xué)毒性,容易降解,支持現(xiàn)場(chǎng)配制,添加劑用量較少;三是與地下水無化學(xué)反應(yīng),不會(huì)對(duì)地層造成損害,液體體系穩(wěn)定,存儲(chǔ)、運(yùn)輸與維護(hù)難度較小。根據(jù)地層實(shí)際情況,沖洗液的主要成分為水玻璃、植物膠、堵漏劑等。

        (2)重視地表保護(hù)。在探礦施工中,占用與開挖主要包括材料場(chǎng)地、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)等地,應(yīng)加強(qiáng)地表保護(hù)力度,在礦區(qū)范圍內(nèi)盡量不開挖道路,在不得不開路的情況下,也要盡量繞行草地與其他植被,道路寬度滿足安全使用條件即可,禁止隨意加寬;營(yíng)區(qū)與機(jī)場(chǎng)布設(shè)應(yīng)緊湊合理;機(jī)場(chǎng)修建開挖在4m×4m 的范圍內(nèi)開展,禁止隨意擴(kuò)大,泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)利用相配套的環(huán)保型泥漿池,禁止在地表上開挖泥漿坑。針對(duì)已經(jīng)被破壞的生態(tài)環(huán)境,特別因探礦造成的破壞,只有通過開源節(jié)流的方式,才可使生態(tài)植被系統(tǒng)得以改善和恢復(fù)。在探礦過程中,應(yīng)提前做好環(huán)境保護(hù)的準(zhǔn)備工作,將即將受到破壞的植被轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域,在探測(cè)完畢后,再將植被遷移回來。針對(duì)特殊區(qū)域應(yīng)采取特殊的植被保護(hù)方法,增加植被的種植面積,如草皮預(yù)留、人工種植等方式,做好草皮的搬遷處理,還可通過“擋墻+人工植草”、用薄膜覆蓋生存困難的植被等方式,盡可能的使生態(tài)環(huán)境不受破壞。

        (3)采用新型鉆孔技術(shù)。在以往的開采過程中,主要實(shí)施大面積開采方式,對(duì)自然環(huán)境造成沉重打擊?,F(xiàn)階段,應(yīng)積極引入新型鉆孔技術(shù),通過以孔代槽的方式,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)處理。在探測(cè)地表程度與地層結(jié)構(gòu)時(shí),采用淺鉆技術(shù)試探巖心,減少深層開挖與破壞。但是,在實(shí)際應(yīng)用中仍存在取心鉆孔問題,對(duì)此可采用新型方式——潛孔錘。對(duì)此,可采用潛孔錘與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。通過挖掘開采技術(shù),技術(shù)人員在改進(jìn)以往設(shè)備的同時(shí),還要注重新型鉆機(jī)的研究,對(duì)工程搬運(yùn)方式進(jìn)行改良。在勘探物資運(yùn)輸中,應(yīng)重視自然薄弱區(qū)的植被保護(hù),采取科學(xué)可行的運(yùn)輸方式減少對(duì)其的破壞。

        (4)加強(qiáng)探測(cè)者思想與技能培訓(xùn)。當(dāng)前,環(huán)境問題受到各界的高度重視,以往因環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)烈,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益追求忽視環(huán)境保護(hù),導(dǎo)致環(huán)境破壞對(duì)人類生活造成極大不良影響。探測(cè)人員作為探礦工程的核心力量,只有強(qiáng)化主力軍的思想意識(shí)與技能,才可在實(shí)際工作中使生態(tài)保護(hù)政策落地生根,最大限度的減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的侵害,在大家共同努力下使脆弱的生態(tài)環(huán)境得到切實(shí)保護(hù)。此外,還應(yīng)重視探測(cè)中的垃圾分類問題,這就要求對(duì)探測(cè)者開展技能培訓(xùn)和教育工作,使其能夠掌握更多廢棄物處理的方法,在探礦完畢后做好后續(xù)處理工作,科學(xué)準(zhǔn)確的垃圾分類,從而更好的實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

        4 結(jié)論

        綜上所述,在當(dāng)前的探礦工程中,綠色勘查技術(shù)處于初級(jí)階段,能夠解決的問題較為有限,需要后續(xù)加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、新工藝的研究,促進(jìn)綠色技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用。在實(shí)際工作中,要求探礦人員結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況下,與相關(guān)學(xué)科相關(guān)聯(lián),從可行性研究、礦井設(shè)計(jì)、方案開發(fā)等方面著手設(shè)計(jì),最大限度減少礦區(qū)開發(fā)對(duì)環(huán)境帶來的損害。

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