地质勘查和深部地质找矿技术研究

杨 魁

（四川省地质矿产勘查开发局物探队，四川 成都 610072）

1 地质勘查应用对象分析

明确地质勘查应用对象，才可科学的进行相关的勘查工作与深部地质找矿工作，现阶段的地质勘查对象主要包括以下四种：①共生矿；②矿山生产实际状况。就应用对象来说，进行地质勘查主要是为了探清矿山剩余资源并分析其当前矿产资源开发效率，以此为基础进行开采工作的优化，从而提升其开采效率；③即将关闭的矿山。对即将关闭的矿山进行地质勘查，得出其具体数据，并形成闭坑地质的综合数据报告，此外对其勘查还能确定其所处状况，及时发现其存在的问题并进行对应的整治处理；④危机矿山。对危机矿山进行地质勘查，主要是为了从其附近区域找出可进行后续开采的矿山资源，在明确其存在替代性矿产资源后，应通过综合推算其矿产资源储量、周边地质状况以及矿区位置深部，寻找出最佳的开采位置，以此来保证矿产资源的持续性开发。

2 地质勘查和深部地质找矿技术应用要点

2.1 X射线荧光技术

该技术在应用中的找矿原理在于，利用设备发出的X射线对于目标区域进行全方位扫描，矿物在接收到X射线之后，内部的原子能量也会得到激发，从而反射出相应的荧光。矿物中不同元素对于X射线的接收频率也存在较大差异，而且其反馈的波长和光谱也存在较大差异。借助计算机对这些荧光信号进行整理，剔除干扰因素后，根据荧光强弱、荧光密集度了解区域矿物的分布情况，这也为后续矿物切割、开挖活动的推进提供有价值的参考数据。相比于其他找矿技术，X射线荧光技术在应用中具备了操作便捷度高、操作灵活性强、识别结果准确性高等优势，而且还可以准确显示矿体边界特征、矿体厚度等参数，目前在很多矿产开采中都有着良好应用。

2.2 深层地质钻探技术

该技术在应用中的找矿原理在于，利用钻探设备沿着布设点向下钻进，采取地层中的矿物样本，在实验室内对于矿物样本进行理化性质分析，根据整理到的数据来确定深层矿体种类、矿体厚度、矿体分布情况等信息，为后续矿物切割、开挖活动的推进提供有价值的参考数据。在该技术具体应用中，①需要合理布设地质钻探点，同时对于钻探深度、钻孔直径等参数进行控制，确保所获取样本数量的充足性。②在钻探期间也需要对钻探速度、钻探角度进行监控，降低卡钻、断钻等问题的出现几率。从目前的使用情况来看，深层地质钻探技术在应用中具备了操作便捷度高、采集样本总量多等优势，但是其无法完整显示矿体边界特征、矿体厚度等参数信息，一般会作为辅助找矿技术进行使用。

2.3 金刚石绳取芯技术

该技术在应用中的找矿原理在于，利用金刚石和特殊材料绳子结合在一起，依托钻探设备沿着布设点向下钻进，采取地层中的矿物样本，根据矿物样本理化性质分析结果，来确定该地区深层矿体种类、矿体厚度、矿体分布情况等信息，为后续矿物开采计划的拟定奠定基础。该技术在实际应用中，可以下沉到更深的位置，获取到所需要的样本，在深部地质勘探活动中，有着非常好的应用。需要注意的是，金刚石为自然界中最硬的物质，与之相搭配的绳材料硬度不足，这样也容易出现结构断裂的情况，并且对于钻进方向的控制难度较大，也是后续发展过程中，需要重点关注的内容。

2.4 低电频勘探技术

此找矿技术在应用中的基本原理在于，利用电磁感应对矿产资源进行地质勘测，并利用Praser滤波对矿产资源采集到的数据和信息进行数据化处理，根据对控矿规律圈定掩盖区、矿体赋存进行判断和分析，从而确定该地区是否存在矿产资源。从实际应用情况来看，在技术应用过程中，经常出现信号源和信号频率容错率较高的问题，这样在应用中，也会干扰到探测信号在不同区间段所传递电磁波的强弱程度，进而影响到探测结果的准确性。基于此，在应用中该方法会应用在电磁场较强的地区，电磁场较弱地区不建议使用该找矿技术。

2.5 反向循环式连续探测技术

作为经常使用到的找矿技术，其在应用中的主要找矿原理如下：利用机械设备对于可循环介质与空气进行压缩处理，然后向着地层深处进行释放，压缩空气膨胀时产生的冲击波会向着深处进行传递，不同介质对于冲击波的可冲击性、抵抗性存在差异，而矿山中的岩屑也会在冲击波作用下，沿着气流上升到矿山的表层。勘探人员对于这些岩屑理化性质进行分析，从而确定矿产资源的具体种类、储量信息等内容。该技术在应用中，可以对深层矿产分布数据进行采集，而且相比其他勘探技术，此技术在应用中，所积累的数据总量、准确性较高，有助于矿产开采企业经济利益最大化目标的实现，在许多采矿企业中得到了推广。

2.6 定位感应勘测技术

该找矿技术在应用中的核心技术为遥感技术，找矿原理是利用遥感装置对于勘测地区地形参数、地质构造、水文分布信息进行准确感应，基于此来准确判断该地区是否存在矿产资源，从而快速缩小勘探区域，加快深层矿产资源分布位置的找寻速度。矿产资源的形成，和地区地质演化存在着直接关联。例如，煤炭资源是蕨类植物死亡后，掩埋在特定环境下所形成的矿物。在初步判断该地区是否蕴含煤炭资源时，可以利用定位感应勘测技术对区域地形参数、地质构造规律、水文分布情况进行整理，根据计算机整理结果来初步判断该区域是否存在矿产。该技术一般用于前期勘测阶段，可以有效缩小找矿范围，随后搭配着其他找矿技术，获取到更加准确的找矿信息。

2.7 岩芯钻探技术

该找矿技术在应用中的找矿原理在于，利用圆柱状钻头和钻具，在指定钻探位置进行钻进，根据获取到柱状岩芯理化性质数据，判断该地区蕴含矿产类型和深度参数。在该技术应用过程中，①为了满足深层矿产资源勘探需求，多利用液压动力钻探设备来作为钻具载体，为深层钻进提供充足的动力来源。②该技术在应用中使用到的设备体积较大、重量较大，为避免钻进时出现钻进偏差问题，也需要根据现场情况做好基础补强，使地基具备相应承载力，满足深层钻探工作的顺利进行。该技术适用于大多数地区矿产勘探，是最早投入使用、应用体系成熟度高的钻探技术之一。

2.8 定向钻探技术

从应用情况来看，定向钻探技术也有着非常良好的应用。该技术在应用中的作业原理在于，利用高精度钻探设备，在待钻探地区沿着既定钻探方向进行钻进，做好钻探速度和钻探角度控制，使其可以持续沿着某方向推进，获取到所需要的找矿信息。在钻探技术的具体应用中，除了布设主要钻孔之外，也需要在合适位置布设相应的小钻孔，这样也有助于精准钻孔目的的顺利达成，从而准确掌握矿山资源的主要种类和总存储量。需要注意的是，在技术应用期间，也需要做好防止斜孔措施，使钻探设备可以沿着既定方向顺利推进，从而降低卡钻、断钻等问题的发生几率[1]。

2.9 定位与遥感技术

在深部矿产资源的勘探活动中，采用常规人力勘探的方式，很难对其进行有效勘测，在此状态下便需要借助遥感技术来完成信息整理，从而更加准确的识别矿产分布情况。通过对此技术的合理使用，能够自动采集地质信息，可帮助勘查人员全面掌握水文条件，并进一步提高找矿效率。采集来的地质信息，在智能系统的分析之下，能够准确的找到矿产位置，并能够为后续开采作业的高效开展提供必要的数据支撑。在实际应用定位与遥感技术的过程中，首先勘查人员需要对测绘区域予以明确，然后借助此技术合理分析此区域的地质情况，最后对裸露在外岩石范围内的波普进行采集，并作以比较，以此来进一步提高找矿效率。此外，在对深部矿产进行探测的过程中，也可应用全球定位技术。在对此技术充分利用的基础上，进行监测系统的合理构建。另外，在实际应用中借助遥感技术来完成信息的自动化采集，从而更好的了解矿物属性、辐射特性、光谱特征进行整理，从而更加智能的完成矿产信息识别，提高矿产信息识别结果的准确性。

2.10 液动锤技术

除上述提到的找矿技术外，也会使用到液动锤技术，从本质上来看，该技术是在传统回转钻探技术基础上，进行更新发展的找矿技术，在许多矿产勘探活动中都有着良好应用。在该技术的应用过程中，其作业原理在于，会借助冲洗液来驱动潜孔锤工作，而动能冲击作用下的大潜孔锤也会保持高速运转的状态，顺利完成深层钻岩工作，从而了解该地区矿产资源的分布情况。此找矿技术在应用中，能够有效降低采矿成本，尤其是在硬质岩石开孔作业中，该技术可以快速完成找矿和钻探工作，以提高整理数据的使用价值。

3 地质勘查和深部地质找矿技术应用时的注意事项

3.1 做好基础资料整理

通过做好基础资料整理，有利于找矿技术的准确选择，从而提高所获取资料信息的完整度。从实践情况来看，在具体实践中也需注意以下几点：第一，对于该区域的基础资料进行整理，包括水文资料、地形资料、地质资料等，利用计算机对此类技术进行初步整理，初步确定该地区可能存在的矿产资源类型；第二，对于已有的矿产开采资料进行整理，梳理以往使用到的勘探技术，以此作为参考来进行找矿技术的筛选，确保找矿技术的合理性；第三，对于找矿技术应用工序进行整理，做好应用前的技术交底工作，提高找矿技术的应用效果。

3.2 加强人员能力培训

通过加强人员能力培训，可以充分发挥找矿技术的应用价值，提高找矿数据整理结果的完整性和有效性。在组建勘测队伍时，需要适当提高技术筛选门槛，筛选实操能力强、学习能力强的成员，从而提高勘测队伍的初始水平，可以更好的发挥出找矿技术的应用价值。在日常工作中也需要加强勘测人员技能培训，培训内容涉及到操作知识、理论知识、安全意识、责任意识等，帮助勘测人员有序提升操作自身的综合能力。而且在培训工作结束后也需要及时进行培训测试，根据测试结果来完成后续培训课程的调整，从而提高勘测人员和找矿技术之间的契合度，提高勘测结果的可靠性。

3.3 做好勘探设备养护

通过做好勘探设备养护，能够降低勘探结果的容错率，满足后续矿产开采的相关要求。在确定找矿技术之后，也需要对勘探设备进行选择，在设备应用前应做好相应的调试工作，将勘探设备参数调控在合理范围内，确保获取勘探数据的准确性。同时也需要拟定恰当的设备养护计划，具体可分为日常养护和定期养护两种，日常养护是指在勘探设备完成使用后，并对其进行例行养护，如清除污渍、仪表参数归零等；定期养护是每季度进行一次大检修，更换老化或损坏零件，起到延长设备使用寿命的作用。

3.4 引入先进技术工艺

现阶段，我国在矿产资源开采、找矿中，存在技术完善度不足的情况，这也在一定程度上影响到资源的开采进度和开采质量。对此，在后续发展过程中，也需要做好先进技术工艺的引入工作，不断提升地质找矿质量。在具体实践中，应注意以下几点：第一，基于互联网技术的应用优势，搭建相匹配的信息平台，平台的工作任务是对目前市场流通的技术、工艺进行整理，讨论这些工艺、技术引入的可行性；第二，在评价技术工艺可行性之后，也需要拟定相匹配的引入计划，对于成本较高、专业性较高的技术，也需要拟定合理的旧设备折旧计划、新设备引入计划等，以减少技术工艺引入时的成本支出，加快评价技术工艺更新速度；第三，对找矿工作人员展开计划性培训，不断提升其综合能力，而且也会定期邀请权威团队来进行技术深度交流，借此来持续提升工作人员设计理念，从而更加契合企业经济发展。

4 深部地质钻探找矿技术的应用案例

4.1 基本情况

某金矿地区的地质主要以花岗岩为主，而且其主要呈块状分布，并且在断裂、节理发育的影响下，地层也处于相对破碎的情况，而且矿产中也存在较大面积软土层，存在一定的开采风险。经过实际测试可以得知，该矿区岩石的平均可钻等级在7-9级。并且在应用中，该地区的地层复杂度较高，钻探活动的困难度较高。在此次研究活动中，勘查钻探工程主要分三期进行，总体的钻探范围为58632.45m，设置了65个钻孔，钻孔深度在769.35-1863.99m，其中共设置了27个Ⅰ类深孔，12个Ⅱ类深孔，而且为了提高获取数据准确性，采用液体流动锤技术进行钻探、开采工作。

4.2 合理筛选设备

基于该钻探地区的实际情况，钻机的回转速度需控制在较大范围，以此来契合液动锥的低转速，同时也可以降低钻头磨损，提高技术的应用价值。在具体实践中，可优选XY系列的钻机。基于该区域实际情况，选择XY-6钻机，而液动锤则选择SYZX75系列。在动力机的选择方面，会选择XD-5系列的液压马达，主要供给液动锤工作，而普通设备则使用普通电机来提供动力。另外，在实验活动中，选择型号为BW250的泥浆机辅助施工，从而提高钻机过程的稳定性。

4.3 技术应用

从目前的应用情况来看，该区域施工时所使用到的流动锤钻具构件，主要由双喷嘴液动锤、WL钻具构成，而且流动锤钻在使用中，其主要由多个系统构成，包括冲击系统、碎岩系统、传动系统等。在工作中，液体会通过上喷嘴直接流出，并且在高速卷吸作用下，其介质也会从上缸套上腔位置以较高速度直接运输到下腔位置，而且系统中的阀体也具备了良好的节流作用。在此作用下，位于下腔的液流也会以高速状态快速从喷嘴中喷出，而此时的墙内压力也会不断降低，此时系统中会产生相应压差，而冲锤也会在此作用下不断向下运动，直到完成冲击处理。而且在钻孔应用中，其应用参数如下：第一，钻压控制，钻压的主要作用是为钻头提供足够压力，使其可以顺利进入到岩石内部，进而提高结构的钻进效率。需要注意的是，已经确定的钻压，在应用中不可轻易调整，以此来提高钻进过程的稳定性；第二，转速控制，此参数需要根据钻孔深度、钻进倾角、岩石性质等因素来展开调整，以确保钻进过程的可靠性；第三，泵压与泵量，在泵量设计环节，需要将该参数与常规参数保持一致，而且在WL钻探过程中，其数值会超出WL值，基于此来完成泵量参数调整，确保压浆结果的稳定性。

4.4 应用效果

在液动锤WL技术的应用背景下，此次钻探活动中，其工作总量为3706m，钻探时的时效性为1.75/m，台月效率为763.36m，而使用到的钻头其平均寿命为37.23m，其中设计的深孔，其工作总量为3233m，在此过程中，其钻探时效为2.55/m，台月效率为792.23m，而使用到的钻头其平均寿命为34.53m。并且根据实验结果可以得知，利用液动锤WL展开钻进施工时，其时效性可提高85.33%，而钻头的使用寿命也延长了135%。而且在孔段保持一致，钻孔条件保持差异的情况下，利用液动锤WL展开钻进施工时，其时效性可提高36.33%，而钻头的使用寿命也延长了85%。由此可见，该技术在应用中也具备了更强的时效性，并且技术在应用中的熟练度、参数准确性也有了良好提升。

5 结束语

综上所述，在社会经济发展过程中，矿产资源属于重要的动力来源，资源供给持续性也将直接影响到社会发展进度。在矿产开采活动中，做好地质勘查和深部地质找矿属于非常重要的工作内容，结合区域实际情况采取相匹配技术来整理勘探数据，对于提高开采计划合理性、提升资源开采效率有着积极地意义。另外，做好基础资料整理，有利于找矿技术的准确选择，加强人员能力培训，可以充分发挥找矿技术的应用价值，做好勘探设备养护，能够降低勘探结果的容错率。基于地区的实际情况，选择恰当的找矿技术，对于提高勘探数据准确性，提升矿产开采效率和资源利用效率有着积极地意义。