邰振忠，張 陶

（沈陽(yáng)宇坤工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的必要性進(jìn)行分析

在我國(guó)，地質(zhì)礦產(chǎn)資源是一項(xiàng)十分重要的自然資源，其對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有著不可或缺的作用。隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作的不斷深入，礦產(chǎn)儲(chǔ)量也在相應(yīng)地減少，這就給我國(guó)經(jīng)濟(jì)、資源以及政治造成了一定的影響。正因如此，地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)所面臨的壓力越來(lái)越大，而對(duì)于礦產(chǎn)資源相對(duì)較為豐富的西部地區(qū)來(lái)講，對(duì)其進(jìn)行礦產(chǎn)勘探工作就顯得十分必要了。在現(xiàn)今礦產(chǎn)資源不斷減少的形勢(shì)下，進(jìn)行深部找礦是一種十分重要和必要的方法和手段，開(kāi)展深部找礦可以有效地實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的深入開(kāi)采與利用。就目前來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)今仍然有許多礦產(chǎn)資源尚待開(kāi)發(fā)和利用，它們大多集中在地下深部地段，這也給深部找礦方法的研究與探索提出了更新更高的要求，因此，應(yīng)當(dāng)不斷地提升礦產(chǎn)資源深部找礦水平[1]。

2 深部找礦主要問(wèn)題

2.1 相關(guān)理論與技術(shù)方法存在局限性

雖然我國(guó)已經(jīng)產(chǎn)生了很多原創(chuàng)理論，這些理論針對(duì)不同地區(qū)與種類的礦產(chǎn)均具有良好適用性，但對(duì)由多種礦種構(gòu)成的礦集區(qū)而言，依然需要更深層次的掌握時(shí)空規(guī)律、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程與基本成礦作用，針對(duì)需要準(zhǔn)確定位的礦區(qū)深部找礦，應(yīng)對(duì)礦床三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度刻畫(huà)，以此掌握基本的成礦構(gòu)造與地質(zhì)體。在物化探方面，雖然很多方法的基本理論已經(jīng)達(dá)到很深的深度，但我國(guó)礦產(chǎn)資源存在很多問(wèn)題，如地質(zhì)條件較為復(fù)雜和礦體穩(wěn)定性較差等，這使得物化探方法實(shí)際應(yīng)用效果并不盡如人意。對(duì)此，應(yīng)根據(jù)我國(guó)礦產(chǎn)資源具有的地質(zhì)特點(diǎn)，有目的性與針對(duì)性的對(duì)技術(shù)方法及相關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行研發(fā)或改進(jìn)。

2.2 找礦空間被一再壓縮，使找礦難度大幅增加

當(dāng)前的生態(tài)文明建設(shè)要求礦業(yè)生產(chǎn)與勘查做出改革，在生態(tài)脆弱區(qū)與自然保護(hù)區(qū)已經(jīng)不允許進(jìn)行礦產(chǎn)勘查，這使得原本就有限的找礦空間被進(jìn)一步壓縮。部分工作區(qū)的找礦工作程度已經(jīng)很高，經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展，已經(jīng)完成了對(duì)露頭礦等的勘查，接下來(lái)需要進(jìn)行深部找礦，然而，深部找礦的線索還不夠明確，無(wú)法確定方向，長(zhǎng)時(shí)間不能攻破，對(duì)深部找礦造成很大的影響。

2.3 受人文環(huán)境直接干擾

深部找礦遵循由淺及深和從已知到未知的原則，但在這一過(guò)程中會(huì)受到人文環(huán)境因素的干擾與影響。比如，礦業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中建設(shè)的采空區(qū)與軌道等會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物探測(cè)量等環(huán)節(jié)造成很大干擾，在生產(chǎn)中排放的廢水與尾礦會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)化探造成影響，使深部探測(cè)無(wú)法進(jìn)行，影響最終探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，因?yàn)獒槍?duì)深部找礦對(duì)應(yīng)的礦權(quán)提出了嚴(yán)格要求，所以使很多項(xiàng)目會(huì)受到礦權(quán)嚴(yán)重制約，導(dǎo)致深部鉆探根本無(wú)法開(kāi)展。

2.4 深部找礦工作成本不斷增加

深部找礦除了技術(shù)難度很大，而且還需要得到各類先進(jìn)儀器的支持，對(duì)人力物力要求都很高，為滿足實(shí)際的找礦要求，成本不斷增加，包括經(jīng)濟(jì)成本與時(shí)間成本。對(duì)于礦產(chǎn)資源，它具有一定經(jīng)濟(jì)概念，開(kāi)展深部找礦并非只是找到后備礦產(chǎn)資源，而是找到可以進(jìn)行采選的礦體，以此為企業(yè)創(chuàng)造一定效益。尤其是在今天，市場(chǎng)才是礦業(yè)的核心，這對(duì)中央與項(xiàng)目而言，要想發(fā)揮拉動(dòng)作用，必須將找到經(jīng)濟(jì)礦體作為根本目標(biāo)。然而，目前的礦產(chǎn)品價(jià)格不斷降低，使深部找礦面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)，成本也持續(xù)提高。

3 深部地質(zhì)鉆探找礦技術(shù)在本次工程之中的具體應(yīng)用分析

本次所研究的是西部自治區(qū)的礦區(qū)深部地質(zhì)鉆探找礦工作。近年來(lái)，此地區(qū)部分礦區(qū)淺部資源經(jīng)歷了不斷的開(kāi)采之后已經(jīng)趨于枯竭，為了勘查深部的礦產(chǎn)資源，本次工程計(jì)劃對(duì)該礦區(qū)的一個(gè)區(qū)域的深部地質(zhì)進(jìn)行鉆探找礦，該找礦區(qū)域的海拔高度大約有3400m，劇相關(guān)專家推測(cè)，該找礦區(qū)域之中的多金屬礦在深部可能十分豐富。通過(guò)初步地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)屬于單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造呈現(xiàn)出了發(fā)育狀態(tài)，巖石有輕微變質(zhì)的特征，巖體和巖體的接觸帶都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的蝕變情況[2]。

3.1 施工準(zhǔn)備

在本次深部鉆探找礦工作開(kāi)展之前，為了進(jìn)一步保障找礦工作的有序進(jìn)行，我探礦工程部選擇了目前比較常用的施工設(shè)備，考慮到本次工程之中實(shí)際的地質(zhì)條件和施工條件，選擇了黃海HXY-5A 鉆機(jī)設(shè)備，該設(shè)備可以在1500m 的深度范圍之內(nèi)進(jìn)行鉆探找礦，且有著較強(qiáng)的牢固性和較高的可靠性。

3.2 鉆具材料的合理選擇

在進(jìn)行深部地質(zhì)的鉆探找礦過(guò)程之中，最為重要的一個(gè)傳遞部件就是鉆具，鉆具不僅可以承擔(dān)起動(dòng)力扭矩、壓力和拉力等的作用。因此在本次工程的施工過(guò)程中，為了讓鉆桿柱在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中始終保持動(dòng)平衡狀態(tài)，有效避免鉆桿和鉆具折斷的情況出現(xiàn)，需要選擇了屈服性能高、強(qiáng)度大而且不容易在外力作用之下出現(xiàn)變形和彎曲情況的鉆具材質(zhì)。

考慮到以上的諸多因素，在本次工程之中，選用了500m 加厚型89s 鉆桿和1500m 加厚75s 鉆桿。

3.3 施工工藝的合理選擇

①鉆進(jìn)方法：通過(guò)全面考慮該地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)條件，本次工程主要應(yīng)用的是金剛石繩索取芯技術(shù)。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，首先應(yīng)用φ110 復(fù)合鉆頭在表面開(kāi)孔，直到將覆蓋層穿透，進(jìn)入到地質(zhì)之中完成巖石2m 左右的鉆進(jìn)為止，總的鉆進(jìn)深度在23.52m左右，下放套管。然后應(yīng)用φ91 金剛石繩索芯鉆繼續(xù)進(jìn)行鉆探作業(yè)，在鉆進(jìn)到了地下408.60m 深度的時(shí)候，穿過(guò)不穩(wěn)定的泥質(zhì)構(gòu)造后，進(jìn)行了套管處理。最后運(yùn)用φ75 金剛石繩索芯鉆繼續(xù)鉆進(jìn)到1382m 深度之后，就穿過(guò)了目的設(shè)計(jì)礦層10m。②鉆孔結(jié)構(gòu)：因?yàn)楸敬喂こ痰你@孔深度比較深，所以在具體的施工過(guò)程中，為了避免鉆具受到不利影響，我部機(jī)臺(tái)對(duì)鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理規(guī)劃，盡量地使用大口徑開(kāi)孔，逐級(jí)坐套管，目的就是確保91 金剛石繩索能穿過(guò)估約四百米左右20m 的構(gòu)造，通過(guò)這樣的鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)置，就可以有效避免孔上部分巖層不穩(wěn)定而出現(xiàn)沖洗液不能上返、鉆渣無(wú)法排出，鉆進(jìn)阻力過(guò)大甚至無(wú)法鉆進(jìn)等諸多問(wèn)題，防止鉆桿折斷、埋鉆、卡鉆等孔內(nèi)事故的發(fā)生，保障工程的有序進(jìn)行。③鉆進(jìn)沖洗液和護(hù)壁堵漏在具體的施工過(guò)程中，首先，通過(guò)沖洗液可以為鉆具提供一個(gè)潤(rùn)滑作用，并且可以讓鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程之中所產(chǎn)生的高溫得到冷卻。其次，沖洗液的應(yīng)用可以讓鉆孔內(nèi)部底層的壓力始終保持平衡，這樣就可以對(duì)孔壁起到一個(gè)很好的保護(hù)作用，使其不易在壓力的作用下被損壞。其次是護(hù)壁堵漏。在鉆進(jìn)的過(guò)程之中，一旦出現(xiàn)了護(hù)壁坍塌或者是護(hù)壁掉塊等的情況，都應(yīng)該將正在進(jìn)行的鉆進(jìn)工作立即停止，然后通過(guò)有效的措施來(lái)做好護(hù)壁堵漏處理，這樣才可以保障鉆探施工的質(zhì)量和安全性。因?yàn)楸敬喂こ痰氖┕さ貙酉虏勘容^完整，所以在具體的施工過(guò)程中僅僅出現(xiàn)了上部局部護(hù)壁坍塌、掉塊情況，針對(duì)這樣的情況，我機(jī)臺(tái)主要通過(guò)水泥漿灌注方法，在鉆進(jìn)至302.8m 進(jìn)行灌注約40m。約三十個(gè)小時(shí)待凝固后，下鉆繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.4 施工成果

本次施工的鉆進(jìn)深度為1382m，工期為68d，在具體的施工過(guò)程中，相關(guān)單位及部門(mén)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了十分嚴(yán)格的管理，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和科學(xué)的管理，本次深部鉆探找礦工程成功達(dá)到了預(yù)計(jì)的鉆探深度，且有效完成了對(duì)巖心取樣的工作任務(wù)，使得該區(qū)域深部找礦取芯任務(wù)得以圓滿完成，為該區(qū)域以后的礦產(chǎn)資源及其分布情況的深入分析與研究提供了更多的理論支撐。由此可見(jiàn)，本次深部找礦工作的開(kāi)展和先進(jìn)找礦技術(shù)的應(yīng)用，為該地區(qū)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)有力的推動(dòng)作用。

4 關(guān)于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查深部找礦的方法分析

深部找礦其實(shí)就是對(duì)隱藏礦進(jìn)行勘探，其主要是對(duì)某地區(qū)歷史和地理背景進(jìn)行深入地研究和分析，進(jìn)而探索其是否具有成礦的可能性，與此同時(shí)還要有先進(jìn)的理論和技術(shù)作為有力支撐，再對(duì)其進(jìn)行科學(xué)地研究與分析并采取科學(xué)合理地方法來(lái)對(duì)深部礦產(chǎn)作出預(yù)判，在這個(gè)過(guò)程中就要應(yīng)用高科技的儀器以及豐富的找礦經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作有著極為嚴(yán)苛的要求?，F(xiàn)就深部找礦的幾種方法展開(kāi)詳細(xì)分析。

4.1 對(duì)地球化分學(xué)測(cè)量找礦方法作分析

地下礦體在形成的過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反映之后才會(huì)形成，這也就是說(shuō)有礦產(chǎn)伴生物的存在，也就是說(shuō)礦體周圍巖石會(huì)出現(xiàn)一定量的原生暈與次生暈。

這樣一來(lái)就可以對(duì)這些伴生物質(zhì)進(jìn)行勘查分析并以此為依據(jù)來(lái)進(jìn)行礦體的勘探。如前后暈與近礦暈等，各種類型的暈都有著自身各不相同的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這些特點(diǎn)的不同來(lái)對(duì)礦產(chǎn)位置進(jìn)行合理判斷?，F(xiàn)今我國(guó)創(chuàng)造及研究的重點(diǎn)就是構(gòu)造疊加暈法，其主要是以暈的軸向分析以及其空間疊加等規(guī)律的不同，再應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)來(lái)構(gòu)建相應(yīng)的空間模型以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下地質(zhì)構(gòu)建進(jìn)行模擬，同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)電子對(duì)深部礦產(chǎn)位置進(jìn)行探索。此方法主要是對(duì)疊加暈構(gòu)造來(lái)對(duì)礦體元素強(qiáng)度進(jìn)行模擬，從而使地質(zhì)模型更加生動(dòng)具體。這種構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法主要是在巖石地球化學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其采樣介質(zhì)和構(gòu)建疊加暈的方法存在一定的差異性，主要表面在對(duì)斷裂、破碎以及巖層接壤等相關(guān)地巖石進(jìn)行測(cè)量，再對(duì)巖石進(jìn)行深入分析與探索其內(nèi)部元素分布規(guī)律，這樣可以很好地為礦產(chǎn)資源的勘查提供有效信息，該方法在現(xiàn)有已知礦產(chǎn)勘查中發(fā)揮著極為重要的作用。

4.2 對(duì)穿透地球化學(xué)找礦方法作分析

穿透地球化學(xué)找礦方法主要是應(yīng)用相關(guān)儀器來(lái)對(duì)地下直接發(fā)出一些微弱信息再以信息反饋?zhàn)鳛橐罁?jù)進(jìn)行分析，并對(duì)地下元素種類做進(jìn)一步預(yù)測(cè)的方法，該方法主要依賴于學(xué)問(wèn)礦產(chǎn)資源部分上移又或是深部礦產(chǎn)已經(jīng)對(duì)上層元素相關(guān)指標(biāo)造成一定影響的情況，通過(guò)對(duì)這些元素變化信息進(jìn)行捕捉進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)深部礦產(chǎn)資源的預(yù)測(cè)。該方法可以應(yīng)用在100m 以內(nèi)的地下礦體信息探測(cè)中，同時(shí)還具有極強(qiáng)的通用性。

4.3 對(duì)地電化學(xué)找礦方法作分析

地電化學(xué)法具有極強(qiáng)的綜合性，其主要以離子吸收理論為基礎(chǔ)且有著極高的理論技術(shù)水平。它主要是對(duì)地下巖石內(nèi)部離子形態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與研究，進(jìn)而對(duì)礦產(chǎn)位置作出合理預(yù)判。以離子理論為依據(jù)，當(dāng)離子沒(méi)有受到任何外力干擾的情況下通常都保持一種平衡狀態(tài)，所以應(yīng)用有關(guān)儀器來(lái)將離子的這種平衡狀態(tài)打破并利用收集器對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的吸收，隨著會(huì)形成另一種新的平衡再對(duì)所收集到離子作進(jìn)一步分析與研究。從離子種類來(lái)對(duì)地行中元素種類進(jìn)行合理推斷，進(jìn)而可以作為該地區(qū)是否有礦產(chǎn)存在提供信息依據(jù)，該方法在金屬礦體勘測(cè)中有效較為顯著的效果。

4.4 X 射線熒光及GPS 追蹤系統(tǒng)

X 射線熒光技術(shù)主要通過(guò)刺激X 射線光子，霧化形成的X射線對(duì)所需分析的礦產(chǎn)樣本進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)所得結(jié)果中光譜強(qiáng)度以及X 射線的波長(zhǎng)范圍，與相應(yīng)礦物元素所對(duì)應(yīng)的X 射線譜進(jìn)行比對(duì)，幫助分析礦區(qū)中礦產(chǎn)資源所含微量元素的定性和定量分析。

在深部地質(zhì)勘查過(guò)程中，若需要對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行系統(tǒng)性分析，可預(yù)先收集所處地域的巖土分布、水流特性等信息，之后借助GPS 追蹤系統(tǒng)與遙感技術(shù)，輸入所獲取的信息大致得出潛在礦產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的金屬分布。遙感技術(shù)的引入便于收集深部地質(zhì)的礦化信息，將所收集數(shù)據(jù)與外露巖石樣本信息進(jìn)行測(cè)繪和比對(duì)，進(jìn)而完成對(duì)深部地質(zhì)礦石含量的勘探檢測(cè)。完善的GPS 傳感器系統(tǒng)還包括相應(yīng)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)以及傳感信號(hào)的接受處理儀器，完善的數(shù)據(jù)采集整理系統(tǒng)能增加礦井定位和識(shí)別的準(zhǔn)確性，有效提升了深部地質(zhì)的勘探效率。

總之，當(dāng)前的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查正向深部找礦方向快速轉(zhuǎn)變，但現(xiàn)階段深部找礦還存在一些問(wèn)題，需要通過(guò)優(yōu)化選區(qū)、合理應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)、最大限度發(fā)揮理論與模型找礦具有的作用、積極推廣與我國(guó)特色相適應(yīng)的深部找礦方法、創(chuàng)新找礦機(jī)制、加強(qiáng)相關(guān)人才隊(duì)伍建設(shè)等舉措來(lái)克服、解決，提高深部找礦技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的找礦目標(biāo)。