海南戈枕成矿带峨麻岭矿区以钻代槽勘查技术

赵洪波,何远信,宋殿兰,郭 强,庄有光,卢 猛

(1. 北京探矿工程研究所, 北京 100083;2. 海南省地质调查院, 海南海口 570206)



海南戈枕成矿带峨麻岭矿区以钻代槽勘查技术

赵洪波1,何远信1,宋殿兰1,郭 强1,庄有光2,卢 猛1

(1. 北京探矿工程研究所, 北京 100083;2. 海南省地质调查院, 海南海口 570206)

针对槽探施工面临的环境破坏及深度局限性问题，本文提出了以钻代槽技术新方法，并在海南峨麻岭矿区进行试验。通过在槽探拟施工区域，根据产状或覆盖层情况，布置间距小于10m的钻孔，获取基岩，来完成对矿体的评价。结果表明，获取的岩石样品资料可以很好地与槽探实物资料相吻合，证实了以钻代槽勘查技术方法是可行的，有效的。

戈枕成矿带 峨麻岭金矿区 以钻代槽 浅钻技术 槽探

Zhao Hong-bo,He Yuan-xin, Song Dian-lan,Guo Qiang,Zhuang You-guang,Lu Meng. A new technique with drilling to replace trenching and its application in the Emaling gold deposit of the Gezhen gold ore belt in Hainan[J]. Geology and Exploration, 2015,51(3)：0573-0578.

随着浅层钻探机具研发系列化与配套工艺方法的成熟，以及浅钻化学在调查、普查、详查、异常查证、浅钻追踪定位矿化体、浅覆盖区资源潜力地球化学定量预测评价及地质地球化学立体填图等系列浅钻地球化学测量技术方法的应用研究都取得了一系列显著成果(俞劲松，2013)，使得浅钻找矿技术得到了长足的发展。

近年来，国家层面多次强调加强生态文明建设，槽(井)探施工与生态文明相悖，这一方法将逐渐被取代。早在1975年，湖南省地质局四〇九队探矿科先后使用取样钻代替槽井在一些矿区推广使用，认为浅层钻探技术能够准确的确定地层、地质界线，进行地质填图，确定断层位置，圈定矿体位置(温克强，1981)。此外，多种类钻头、冲洗液的研究为以钻代槽勘查技术方法的实施提供了强有力的技术支持。因此，开展以钻代槽勘查技术研究及应用推广是十分有必要的。

1 矿区概况

海南戈枕成矿带峨麻岭矿区位于戈枕韧性剪切带的南段，属海南岛西部土外山-二甲-不磨金矿带的一部分。矿区范围内，土壤中的Au元素含量在龙高岭、毫毛岭、毫格弄岭等地区形成异常区，Au元素浓度一般在5～8×10-9，在大多数已发现的矿床中金的异常丰度值在100×10-9以上。异常区内分布中元古界抱板群地层，且断裂构造发育，成矿地质背景较好，找金矿远景潜力大(江明贵等，2004)。矿产勘查槽探手段施工过程中主要面临着两个方面的问题：一是区域内植被覆盖发育，海南作为国际旅游岛，对环境保护要求较高，槽探和人工挖掘等破坏生态的传统地质取样方法不允许，并将逐渐被摒弃；二是部分区域覆盖层较厚，槽探施工无法对成矿有利层位进行取样。以钻代槽勘查技术方法研究与实施可以很好地解决上述面临的问题。

2 浅钻技术

2.1 浅钻设备及机具

国内浅钻设备的研究主要集中于浅层轻便取样钻机具和浅层机动取样钻机具两类(冉恒谦等，2011；赵洪波等，2014)。针对海南峨麻岭金矿区覆盖层厚度及取样层位，选用由北京探矿工程研究所研制的TGQ-15型浅层轻便钻机及机具(见表1)用来完成以钻代槽取样，可以满足地质调查的取样技术要求，显著提高取样质量和取样效率(朱文鉴等，2004；田树伟等，2008)。

表1 浅钻设备及机具Table 1 Shallow drilling equipment (rig) and tools

2.2 冲洗液

矿区地层复杂，风化程度较高，含有破碎带层，直接清水钻进，容易造成孔内事故频发及取心率低下。配置无污染、经济型的水基高聚物无固相冲洗液可以有效絮凝钻进过程中形成的钻屑(岩粉、屑)，使得全部或大部分钻屑返回孔口被清除(何远信，2001；刘广志，1991)，钻进过程中，为了保持孔内清洁，调节泵压，保证足够的冲洗液量。配置好的冲洗液试验性能如表2所示，外观如图1所示。

该冲洗液主要组分是水解聚丙烯酰胺(PHP)和固体润滑剂(GLUB-2)，各自性能参数如表3所示，配置好的冲洗液具有一定的护心护壁能力，流动性好，降低钻杆与孔壁间的摩擦系数，降低扭矩，减少动力消耗，有效防止卡钻堵钻塌孔事故发生，同时大大提高了岩心的采取率(何远信等，2005；何远信等，2006；赵洪波等，2011)。

2.3 钻孔结构及工艺

2.3.1 钻孔结构

根据矿区地层情况，使用Φ60单管钻具开孔，使用金刚石钻头钻至稳定地层，再用Φ46钻具取心钻进至终孔。典型浅钻钻孔结构如图2，相对应获取的岩心如图3所示。

2.3.2 取心工艺

峨麻岭矿区以钻代槽施工区域包含TC404区段和TC101区段，设计的取心工艺如表4所示。

取心技术的研究是以钻代槽勘查技术方法可行有效的重要技术保障，取心的研究主要包含取心质量和取心效率两个方面。

保证钻进工艺参数(钻压、转速、泵压)及冲洗液流量相同的情况下，钻头唇面比(钻头唇面比i=钻头唇面宽b/钻头直径D)越低，钻头碎岩能力及取心效果越好。在峨麻岭矿区千枚岩强风化层取心实际应用中，Φ60单管钻具相比Φ46单管钻具，取心率从30%左右提高到80%以上。

钻进效率很大程度上取决于钻头的地层适应性。针对矿区不同区段不同地层，北京探矿工程研究所研制了硬质合金钻头、PDC复合片钻头、不同金刚石浓度(金刚石在胎体中的含量)、不同结构的金刚石钻头(如图4)，取心效率及寿命如表5所示。

3 以钻代槽勘查施工技术

利用浅钻技术方法在拟定槽探工作区域开展两方面的工作：一是，在槽探施工受限的情况下(不可能开挖很深、很大范围)，以浅钻施工代替槽探；二是，鉴于槽探对生态环境的破坏情况，减少槽探工作量，用浅钻技术来完成槽探施工目标。

以钻代槽勘查施工技术研究中，在槽探拟施工区域的浅钻布孔是研究的重点。

在岩石出露区域，结合产状，布浅钻孔位、设置孔距，孔位及孔距设置的原则是使得单孔可以掌握多个槽探取样样位，如图5、6所示。钻取岩心，如图7所示。后期可以根据岩心化验结果，决定是否进行加密处理。

表2 无固相冲洗液性能Table 2 Performance of non-clay drilling fluid

表3 冲洗液各组分参数Table 3 Parameters of each component of drilling fluid

图1 配置好的冲洗液Fig. 1 Configured drilling fluid

图2 钻孔结构Fig. 2 Orill hole structure

图3 全孔连续取心获取的岩心Fig. 3 Cores from continuous coring throughout hole

图4 几种不同类型的钻头Fig.4 Several different types of bits

在覆盖层较厚区域，岩层产状无法判断时，均匀布孔，孔距一般不超过10m，完成取样化验后，根据化验结果，进行后期加密处理。

4 以钻代槽示范应用成果

实施以钻代槽勘查技术，使用原子吸收分光光度计对峨麻岭金矿区浅钻获取的岩心进行化验，该矿区已完成槽探取样，获得样品65件，将浅钻与槽探相对应的65件样品金元素(Au)化验结果对比显示Au元素含量基本吻合(见图8)。前期槽探样中Au元素异常丰度值超过0.1×10-6的各点与后期浅钻取样样品分析结果对比如图9。

试验结果表明：应用浅钻代替槽探取样的试验研究，达到了准确定位刻槽取样部位、主成矿元素最高含量与刻槽样高值点相对应的目的。从资源勘探角度看，最终确定矿体大小、规模及储量的方式通过钻探来完成，应用以钻代槽勘查技术方法进行先期先验式的勘探以确定深部是否存在矿体，在理论上是可行的，实际应用效果也是很突出的。

表4 峨麻岭金矿不同区段取心工艺方案Table 4 Coring schemes of different sections in the Emaling gold deposit

表5 不同类钻头取心效率及寿命Table 5 Coring ratios and life of several different types of bits

图5 钻孔设计实测剖面图Fig.5 Cross section for borehole design 1-残坡积层；2-泥质千枚岩；3-千枚岩；4-含碳质化；5-硅化；6-黄铁矿化；7-绿泥石化；8-石英脉；9-标本(薄片)位置及编号；10-样品位置及编号；11-产状；12-方位角、坡度角；13-室内分层位置及编号；14-设计浅钻钻孔位置、编号、孔深；15-样品分界线； 16-设计浅钻对应的样品分界线 1-eluvial layer；2-pelitic phyllite；3-phyllite；4-carbon-contained；5-silicified；6-pyritization；7-chloritization；8-quartz vein；9-specimen location and number；10-sample location and sample number；11-occurrence；12-azimuth、slope angle；13-Hierarchical position and number；14-layout of drill hole、number、depth；15-sample dividing line；16- sample dividing line of drill borehole

图6 峨麻岭矿区浅钻布孔现场施工图Fig.6 Site of shallow drilling in the Emaling gold deposit

图7 含硅化千枚岩岩心Fig.7 Silicified phyllite cores

图8 峨麻岭矿区Au元素含量Fig.8 Contents of Au element in the Emaling gold deposit

图9 Au元素含量超过0.1×10-6的样品分析对比Fig.9 Sample analysis and comparison of Au element content over 0.1 × 10-6

5 结论及展望

(1) 通过在海南戈枕成矿带峨麻岭矿区开展以钻代槽技术方法研究，施工孔数48个，进尺525m，平均孔深10.94m，全孔取心率达到83%以上，采集岩心样品401件，为以钻代槽勘查技术方案的可行性、有效性验证提供了实物资料；根据矿区覆盖层及地层情况，对浅钻设备、浅钻取心工艺以及浅钻布孔方案研究，为以钻代槽勘查技术的应用提供了技术支撑。

(2) 以钻代槽勘查技术方法在海南峨麻岭矿区浅覆盖区矿产勘查的应用，获取的岩石样品资料可以很好地与槽探实物资料相吻合，实际应用中节约占地，减少破坏，更加环保与安全。

(3) 以钻代槽勘查技术的综合研究，解决了槽井探施工面临的问题，拓宽了浅钻找矿体系的应用范围。

(4) 通过生产实践证明，浅层钻探技术具有施工速度快、取样质量高、单位成本低等优点，能够以钻代槽、井，满足地质工作要求，大大加快普查找矿工作的步伐，有着广泛的使用范围。

致谢 本文是中国地质调查项目《以钻代槽勘查技术研究与应用示范》的成果，该项目是与海南地质调查院合作开展完成的，期间得到了海南地质调查院何玉生副总工程师的技术指导与帮助。项目进展过程中，钻头的改进设计方面得到了北京探矿工程研究所沈立娜工程师的协助，在此一并表示衷心的感谢。

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A New Technique With Drilling to Replace Trenching and its Application in the Emaling Gold Deposit of the Gezhen Gold Ore Belt in Hainan

ZHAO Hong-bo1, HE Yuan-xin1, SONG Dian-lan1, GUO Qiang1, ZHUANG You-guang2, LU Meng1

(1.BeijingInstituteofExplorationEngineering,Beijing100083；2.HainanInstituteofGeologicalSurvey,Haikou,Hainan570206)

In order to solve the problems of environmental damage and depth limitations in trenching projects, this work proposed a new method in which shallow drilling is used to replace trenching. It has been tested in the Emaling gold deposit of Hainan. In the planed trenching area, according to the rock occurrence, drill holes were arranged with spacing less than 10 meters. Rock samples were collected from these holes and analyzed to complete the evaluation of the orebody. The results show that the data of obtained rock samples by drilling is consistent with the real data from previous trenching, which proves that the technique with drilling substituted for trenching is feasible and effective.

Gezhen gold ore belt，Emaling gold deposit，drilling substituted for trenching，shallow drilling technique，trenching

2014-08-12；

2015-03-21；[责任编辑]陈伟军。

地质调查项目(编号：12120114008101)以钻代槽勘查技术研究与应用示范资助。

赵洪波(1988年-)，男，2012年毕业于中国地质大学(北京)，获硕士学位，助理工程师，主要从事科学钻探与工艺、浅层钻探技术研究与应用推广。E-mail：cgszhaohb@gmail.com。

P634.5

A

0495-5331(2015)03-0573-06