现代资源勘查工程新技术应用及分析

[摘 要]探矿工程是一种主要的资源勘查技术手段，其最大的优点在于可以直接验证或观察矿体，特别是坑道工程，人员可以自由出入，对矿体进行直接的观察、取样、编录，而钻探可以通过岩心对矿体进行取样分析。无论坑探或钻探都是一种直接探矿方法，是其他各种方法所不能代替的，因此在矿床勘探阶段得到最广泛的应用。

[关键词]资源勘查 探矿工程 钻探工程 新技术

中图分类号：TU134 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0264-01

近年来我国资源勘查工程项目越来越多，其矿产地质勘查与找矿技术是一门专业性很强的学科，其工作内容十分复杂，不仅需要现代化先进技术的支持，同时还要不断培养既懂得地质勘查，又懂工程设计的全面型、复合型技术人才。然后不断深入的探索和寻找新的勘查思路，采用更为先进的技术和科学的措施，最终实现勘查工程的发展战略目标。资源勘查工程工作中既要重视工程原则要点以及工程技术选择要点，还要全面确保勘查结果的精准度以及工作人员的安全，顺利完成每一项资源勘查工程任务。随着新技术和新工艺的不断开发和利用，提升了我国资源勘查工程实施的技术水平和工作效率。但是由于资源勘查工程是一项复杂且技术性较强的工作，其技术使用中要注意很多问题，因此只有不断加强技术培养和注重细节，这样才能确保勘查工作人员的安全，勘查结果的精准度，以及勘查工程的质量。

1 资源勘查中探矿工程的定位

资源勘查，指利用地质、物化探、工程、化验测试分析等手段，寻找、查明某地区的矿产分布、品质、数量的基本特征，为矿山建设设计提供矿产资源/储量和开采技术条件等必需的地质资料的社会经济活动。

探矿工程要从传统的为地质找矿服务转向为整个地球科学发展服务；为国民经济发展、国家战略资源安全、生态环境等众多领域服务。这也是探矿工程的作用和定位！

钻探工程作为探矿工程的一种重要的探矿方法及手段，大量使用在矿石组份、矿体形态变化比较均匀、矿床地质构造的复杂程度属于简单或中等的情况下。

2 国内外钻探工程新技术发展及应用

2.1 金刚石绳索取心钻进技术及应用

在地质勘探中，还有一种提法被称为有磨料就有钻探工艺。有何种方式的钻探工艺就会需要相应的钻探设备。钻探设备作为勘探过程中的关键设备，关系到整个项目的勘探效率和成本。如今金刚石已经成为钻机的基本磨料，这就需要勘探公司采用更先进的钻探设备与之配套。但目前国内的钻探设备与基本磨料的配套很不完善，很多勘探队伍仍采用比较落的生产方式和装备，这无法满足经济发展对勘探行业的需求，也成为制约国内探矿工程发展的瓶颈。金刚石钻头的质量和性能与绳索取心钻进效果密切相关。中国已研制成功具有不同唇面造型和技术参数的高效率、长寿命绳索取心金刚石钻头，包括天然表镶金刚石钻头、天然或人造金刚石孕镶钻头、电镀金刚石钻头、人造金刚石聚晶钻头、金刚石复合片钻头。不但钻头品种较多，基本上满足了绳索取心钻进不同地层的需要，而且钻头质量不断提高，平均使用寿命已接近世界先进水平。研究薄壁绳索取心钻具系统， 薄壁高强度钻杆及长寿命金刚石钻头，以减小碎岩面积，提高坚硬地层的钻进效率是今后工作的重点。

2.2 液动潜孔锤钻进技术及应用

液动潜孔锤钻进技术是冲击式钻进和回转式钻进相结合的一种钻进方法，回转和冲击联合作用，共同破碎岩石，它们相互补充，发挥出其主要优点，因此潜孔锤钻进方法能够提高钻进效率。工作原理是利用泥浆泵供给的液能，直接驱动组合在钻具中液动潜孔锤内的冲锤上下往复运动，连续不断地对钻头施加冲击载荷，配合回转剪切从而达到高效碎岩的目的。目前，小口径液动潜孔锤钻进技术臻于成熟并得到较好应用，但在地热及石油领域运用较少，大多处于试验阶段。

2.3 水平行对接井钻进技术应用

水平对接井钻技术被形象地比喻为"让钻头长出眼睛"，也被形容为在地下"穿针引线"。就是一口井与另一口井在地层深处实现远端对接，利用水重力原理，建立流体循环，达到排水降压，气体解吸的效果，从而提高产气量。该技术的成功，可大量减少工程土地占用。施工中不仅要准确地钻遇岩盐层，还要与岩盐层保持水平穿行几百米甚至更远，难度可想而知。

2.4 多工艺空气反循环钻进技术及应用

空气连续反循环钻进技术（简称RC）与普通取心钻进相比，不但施工效率高，成本低，而且钻孔质量好、利于穿越复杂地层，因而被钻探界称之为继绳索取心钻探技术之后的又一次技术革命；但它也存在着明显的缺陷，最主要的就是：由于取上的是岩样而不是柱状岩心，与目前各矿种的《地质勘查规范》和《岩心钻探规程》要求的岩心采取率相矛盾。导致在地质勘探中，RC钻进方法目前还没有得到充分的推广和应用，更谈不上成为一种常规的钻进方法。？

潜孔锤钻进是以压缩空气作为动力，推动潜孔锤工作，利用潜孔锤对钻头的往复冲击作用，来达到破碎岩石的目的，被破碎的岩屑随潜孔锤工作后排出的废气携带到地表。但是任何一种工艺方法也不会什么地层都适应，在不同的地层，不同硬度的岩石中钻进，应采用不同的钻进方法。对于极硬和硬岩地层，采用潜孔锤钻进方法较为适宜，而对于软岩或非固结地层则采用牙轮回转钻进方法较为适宜。

压缩空气从气水龙头进气口送入到双壁钻杆，经由双壁钻杆环状间隙进入反循环气动潜孔锤，实现转盘钻机施工。当采用全液压动力头钻机时，通过双通道动力头或单通道动力头下部安装一气盒子，从进气口将压缩空气直接送入到双壁钻杆环状间隙，下部相同，驱动反循环气动潜孔锤工作，然后从钻头底部进入内管中空通道返回地表。由于锤头上部设有导流罩，迫使气流和岩屑能顺利进入内管中心通道，实现反循环钻进。

3 钻探工程新技术的发展趋势与研究方向

紧密结合经济和社会的需求，加大探矿工程投入、引进先进技术、抓紧相关设备机具研制、研究钻探工艺、制定相关规范标准，是我国目前探矿工程的发展趋势和研究方向。具体内容：

（1）研究自动化、智能化、轻便化、精确化的保真快速钻探取样技术，研发适用于月球、极地、永冻层、干热岩、核废料处置、核爆炸、山地、沟壑、沼泽、植被覆盖等难于进入地区和浅层地热能开发钻探取样需要的取样钻探设备及钻探工艺。

（2）定向钻探技术及定位测量实时轨迹描绘等数字化系统的开发研究，变频电机驱动的推广，岩心定向技术及装置的开发研究，以及与绳索取心钻探技术的结合。

（3）复杂坚硬地层的钻探技术研究。积极推广"液动潜孔锤-螺杆马达-绳索取心"三合一或"液动潜孔锤-绳索取心"二合一等钻探技术。

（4）超深孔钻探技术的研究。主要包括钻探技术、钻探设备和孔内事故预防及处理技术的研究。为深部找矿和地壳探测工程实施作好准备。

（5）新型钻孔结构和形式的设计与工艺研究。对于不同功能的钻探孔（井），应本着"经济、实用、便利、先进"原则。如一孔多层地下水监测井、同井抽回两用系统井，分别可应用于地下水监测和浅层地热能（水源热泵）开发等领域。

4 结语

钻探是一门成熟而又不断发展的工程技术，工程中应从实践出发，学习、运用和开发钻探技术，更好地服务于资源勘查。

参考文献

[1] 于德福.国家应加强探矿工程专业教育[N].地质勘查导报，2010年.

[2] 孙丙伦.深部找矿组合钻探技术研究[D].吉林大学，2009年.