关于地质矿产勘查深部找矿方法的探讨

邰振忠，张 陶

（沈阳宇坤工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110000）

1 对地质矿产勘查工作的必要性进行分析

在我国，地质矿产资源是一项十分重要的自然资源，其对我国经济增长有着不可或缺的作用。随着我国矿产资源开采工作的不断深入，矿产储量也在相应地减少，这就给我国经济、资源以及政治造成了一定的影响。正因如此，地质矿产行业所面临的压力越来越大，而对于矿产资源相对较为丰富的西部地区来讲，对其进行矿产勘探工作就显得十分必要了。在现今矿产资源不断减少的形势下，进行深部找矿是一种十分重要和必要的方法和手段，开展深部找矿可以有效地实现矿产资源的深入开采与利用。就目前来看，我国现今仍然有许多矿产资源尚待开发和利用，它们大多集中在地下深部地段，这也给深部找矿方法的研究与探索提出了更新更高的要求，因此，应当不断地提升矿产资源深部找矿水平[1]。

2 深部找矿主要问题

2.1 相关理论与技术方法存在局限性

虽然我国已经产生了很多原创理论，这些理论针对不同地区与种类的矿产均具有良好适用性，但对由多种矿种构成的矿集区而言，依然需要更深层次的掌握时空规律、地质运动过程与基本成矿作用，针对需要准确定位的矿区深部找矿，应对矿床三维结构进行深度刻画，以此掌握基本的成矿构造与地质体。在物化探方面，虽然很多方法的基本理论已经达到很深的深度，但我国矿产资源存在很多问题，如地质条件较为复杂和矿体稳定性较差等，这使得物化探方法实际应用效果并不尽如人意。对此，应根据我国矿产资源具有的地质特点，有目的性与针对性的对技术方法及相关仪器设备进行研发或改进。

2.2 找矿空间被一再压缩，使找矿难度大幅增加

当前的生态文明建设要求矿业生产与勘查做出改革，在生态脆弱区与自然保护区已经不允许进行矿产勘查，这使得原本就有限的找矿空间被进一步压缩。部分工作区的找矿工作程度已经很高，经过若干年的发展，已经完成了对露头矿等的勘查，接下来需要进行深部找矿，然而，深部找矿的线索还不够明确，无法确定方向，长时间不能攻破，对深部找矿造成很大的影响。

2.3 受人文环境直接干扰

深部找矿遵循由浅及深和从已知到未知的原则，但在这一过程中会受到人文环境因素的干扰与影响。比如，矿业生产过程中建设的采空区与轨道等会对现场物探测量等环节造成很大干扰，在生产中排放的废水与尾矿会对现场化探造成影响，使深部探测无法进行，影响最终探测结果的准确性。另外，因为针对深部找矿对应的矿权提出了严格要求，所以使很多项目会受到矿权严重制约，导致深部钻探根本无法开展。

2.4 深部找矿工作成本不断增加

深部找矿除了技术难度很大，而且还需要得到各类先进仪器的支持，对人力物力要求都很高，为满足实际的找矿要求，成本不断增加，包括经济成本与时间成本。对于矿产资源，它具有一定经济概念，开展深部找矿并非只是找到后备矿产资源，而是找到可以进行采选的矿体，以此为企业创造一定效益。尤其是在今天，市场才是矿业的核心，这对中央与项目而言，要想发挥拉动作用，必须将找到经济矿体作为根本目标。然而，目前的矿产品价格不断降低，使深部找矿面临更大的风险，成本也持续提高。

3 深部地质钻探找矿技术在本次工程之中的具体应用分析

本次所研究的是西部自治区的矿区深部地质钻探找矿工作。近年来，此地区部分矿区浅部资源经历了不断的开采之后已经趋于枯竭，为了勘查深部的矿产资源，本次工程计划对该矿区的一个区域的深部地质进行钻探找矿，该找矿区域的海拔高度大约有3400m，剧相关专家推测，该找矿区域之中的多金属矿在深部可能十分丰富。通过初步地质勘查发现，该区域内的地质属于单斜构造，断裂构造呈现出了发育状态，岩石有轻微变质的特征，岩体和岩体的接触带都出现了强烈的蚀变情况[2]。

3.1 施工准备

在本次深部钻探找矿工作开展之前，为了进一步保障找矿工作的有序进行，我探矿工程部选择了目前比较常用的施工设备，考虑到本次工程之中实际的地质条件和施工条件，选择了黄海HXY-5A 钻机设备，该设备可以在1500m 的深度范围之内进行钻探找矿，且有着较强的牢固性和较高的可靠性。

3.2 钻具材料的合理选择

在进行深部地质的钻探找矿过程之中，最为重要的一个传递部件就是钻具，钻具不仅可以承担起动力扭矩、压力和拉力等的作用。因此在本次工程的施工过程中，为了让钻杆柱在整个钻进过程中始终保持动平衡状态，有效避免钻杆和钻具折断的情况出现，需要选择了屈服性能高、强度大而且不容易在外力作用之下出现变形和弯曲情况的钻具材质。

考虑到以上的诸多因素，在本次工程之中，选用了500m 加厚型89s 钻杆和1500m 加厚75s 钻杆。

3.3 施工工艺的合理选择

①钻进方法：通过全面考虑该地区的实际地质条件，本次工程主要应用的是金刚石绳索取芯技术。在实际的应用过程中，首先应用φ110 复合钻头在表面开孔，直到将覆盖层穿透，进入到地质之中完成岩石2m 左右的钻进为止，总的钻进深度在23.52m左右，下放套管。然后应用φ91 金刚石绳索芯钻继续进行钻探作业，在钻进到了地下408.60m 深度的时候，穿过不稳定的泥质构造后，进行了套管处理。最后运用φ75 金刚石绳索芯钻继续钻进到1382m 深度之后，就穿过了目的设计矿层10m。②钻孔结构：因为本次工程的钻孔深度比较深，所以在具体的施工过程中，为了避免钻具受到不利影响，我部机台对钻孔结构进行了合理规划，尽量地使用大口径开孔，逐级坐套管，目的就是确保91 金刚石绳索能穿过估约四百米左右20m 的构造，通过这样的钻孔结构设置，就可以有效避免孔上部分岩层不稳定而出现冲洗液不能上返、钻渣无法排出，钻进阻力过大甚至无法钻进等诸多问题，防止钻杆折断、埋钻、卡钻等孔内事故的发生，保障工程的有序进行。③钻进冲洗液和护壁堵漏在具体的施工过程中，首先，通过冲洗液可以为钻具提供一个润滑作用，并且可以让钻头在钻进过程之中所产生的高温得到冷却。其次，冲洗液的应用可以让钻孔内部底层的压力始终保持平衡，这样就可以对孔壁起到一个很好的保护作用，使其不易在压力的作用下被损坏。其次是护壁堵漏。在钻进的过程之中，一旦出现了护壁坍塌或者是护壁掉块等的情况，都应该将正在进行的钻进工作立即停止，然后通过有效的措施来做好护壁堵漏处理，这样才可以保障钻探施工的质量和安全性。因为本次工程的施工地层下部比较完整，所以在具体的施工过程中仅仅出现了上部局部护壁坍塌、掉块情况，针对这样的情况，我机台主要通过水泥浆灌注方法，在钻进至302.8m 进行灌注约40m。约三十个小时待凝固后，下钻继续钻进。

3.4 施工成果

本次施工的钻进深度为1382m，工期为68d，在具体的施工过程中，相关单位及部门对施工现场进行了十分严格的管理，通过先进技术的应用和科学的管理，本次深部钻探找矿工程成功达到了预计的钻探深度，且有效完成了对岩心取样的工作任务，使得该区域深部找矿取芯任务得以圆满完成，为该区域以后的矿产资源及其分布情况的深入分析与研究提供了更多的理论支撑。由此可见，本次深部找矿工作的开展和先进找矿技术的应用，为该地区矿产资源的开发提供了一个有力的推动作用。

4 关于地质矿产勘查深部找矿的方法分析

深部找矿其实就是对隐藏矿进行勘探，其主要是对某地区历史和地理背景进行深入地研究和分析，进而探索其是否具有成矿的可能性，与此同时还要有先进的理论和技术作为有力支撑，再对其进行科学地研究与分析并采取科学合理地方法来对深部矿产作出预判，在这个过程中就要应用高科技的仪器以及丰富的找矿经验，这对于地质矿产勘查工作有着极为严苛的要求。现就深部找矿的几种方法展开详细分析。

4.1 对地球化分学测量找矿方法作分析

地下矿体在形成的过程中会发生一系列的化学反映之后才会形成，这也就是说有矿产伴生物的存在，也就是说矿体周围岩石会出现一定量的原生晕与次生晕。

这样一来就可以对这些伴生物质进行勘查分析并以此为依据来进行矿体的勘探。如前后晕与近矿晕等，各种类型的晕都有着自身各不相同的特点，通过对这些特点的不同来对矿产位置进行合理判断。现今我国创造及研究的重点就是构造叠加晕法，其主要是以晕的轴向分析以及其空间叠加等规律的不同，再应用现代高新技术来构建相应的空间模型以实现对地下地质构建进行模拟，同时应用计算机电子对深部矿产位置进行探索。此方法主要是对叠加晕构造来对矿体元素强度进行模拟，从而使地质模型更加生动具体。这种构造地球化学找矿方法主要是在岩石地球化学的基础上进行的，其采样介质和构建叠加晕的方法存在一定的差异性，主要表面在对断裂、破碎以及岩层接壤等相关地岩石进行测量，再对岩石进行深入分析与探索其内部元素分布规律，这样可以很好地为矿产资源的勘查提供有效信息，该方法在现有已知矿产勘查中发挥着极为重要的作用。

4.2 对穿透地球化学找矿方法作分析

穿透地球化学找矿方法主要是应用相关仪器来对地下直接发出一些微弱信息再以信息反馈作为依据进行分析，并对地下元素种类做进一步预测的方法，该方法主要依赖于学问矿产资源部分上移又或是深部矿产已经对上层元素相关指标造成一定影响的情况，通过对这些元素变化信息进行捕捉进而实现对深部矿产资源的预测。该方法可以应用在100m 以内的地下矿体信息探测中，同时还具有极强的通用性。

4.3 对地电化学找矿方法作分析

地电化学法具有极强的综合性，其主要以离子吸收理论为基础且有着极高的理论技术水平。它主要是对地下岩石内部离子形态进行动态分析与研究，进而对矿产位置作出合理预判。以离子理论为依据，当离子没有受到任何外力干扰的情况下通常都保持一种平衡状态，所以应用有关仪器来将离子的这种平衡状态打破并利用收集器对其进行一段时间的吸收，随着会形成另一种新的平衡再对所收集到离子作进一步分析与研究。从离子种类来对地行中元素种类进行合理推断，进而可以作为该地区是否有矿产存在提供信息依据，该方法在金属矿体勘测中有效较为显著的效果。

4.4 X 射线荧光及GPS 追踪系统

X 射线荧光技术主要通过刺激X 射线光子，雾化形成的X射线对所需分析的矿产样本进行检测，依据所得结果中光谱强度以及X 射线的波长范围，与相应矿物元素所对应的X 射线谱进行比对，帮助分析矿区中矿产资源所含微量元素的定性和定量分析。

在深部地质勘查过程中，若需要对地质信息进行系统性分析，可预先收集所处地域的岩土分布、水流特性等信息，之后借助GPS 追踪系统与遥感技术，输入所获取的信息大致得出潜在矿产区域内的金属分布。遥感技术的引入便于收集深部地质的矿化信息，将所收集数据与外露岩石样本信息进行测绘和比对，进而完成对深部地质矿石含量的勘探检测。完善的GPS 传感器系统还包括相应的监测平台以及传感信号的接受处理仪器，完善的数据采集整理系统能增加矿井定位和识别的准确性，有效提升了深部地质的勘探效率。

总之，当前的地质矿产勘查正向深部找矿方向快速转变，但现阶段深部找矿还存在一些问题，需要通过优化选区、合理应用现代信息技术、最大限度发挥理论与模型找矿具有的作用、积极推广与我国特色相适应的深部找矿方法、创新找矿机制、加强相关人才队伍建设等举措来克服、解决，提高深部找矿技术水平，实现预期的找矿目标。