基于野外地质勘探的地质机械高效配套探析

2018-01-30黄率帅

世界有色金属 2018年17期

黄率帅

（江西省勘察设计研究院，江西南昌 330046）

地质勘探就是通过各种现代化科技手段对地质进行一系列的勘查、探测活动，以确定合适的持力层，再根据持力层的承载力计算各种地质参数。在进行野外地质勘探过程中，首先要对矿区的基本特性进行充分分析，确定矿区的地理环境和实际条件[1]，如果要兼顾地质勘探效果、经济效益和资源成本，就必须根据矿区的实际情况，科学合理的选择地质勘探方法，同时根据地质机械的性能参数，对地质机械进行高效配套，从而提高野外地质勘探效率。目前，常规的地质勘探方法主要包括：坑、槽探、钻探和地球物理勘探。下文中，笔者首先就这三种地质勘探方法进行分析[2]。

1 地质勘探方法

1.1 坑、槽探

坑、槽探主要是指采用人工或机械的方式，通过向地层深处挖掘较大面积的坑、槽或洞，以便相关地质勘探人员可以就地直接观测矿区的自然状态以及矿区各个地层的地质结构，同时方便大面积采集矿区的原状结构土样以及扰动土样。由于采样面积比较大，所以，坑、槽探的地质勘探方法十分有利于对观察矿区的地质情况，能够获取非常详尽的地质信息。另外，同样也是因为取样面积较大，坑、槽探的地质勘探方法一般比较适用于地层暴露或是相对开放的矿区。而且，坑、槽探工程一般先于地质填图，可以有效提升地质研究和地质勘探效率，增强描绘地质图的精确度，以便进一步扩大矿区地质研究的广度与深度。坑、槽探工程主要作用于矿区地质浅层下的地层，进行地质取样与地质研究，从而分析矿区岩层的性质与结构。另外，在一部分地质环境相对较复杂或是资源相对匮乏区域，为尽可能确保竖井，通常选择一部分勘探的坑道与竖井用作生产巷道，以便有利于地质勘探和研究采样同时进行。但探坑、槽或洞的面积比较大，要充分保证其安全性能还有一定的难度，这也在某种程度上限制了地质勘探的进行深度。因此，探坑、槽或一般用来剥除地表的覆土，以充分破坏地质基岩，以便划分矿区岩性，通过断层的破碎带和残坡积层的性质参数对矿区的岩石结构进行分析。

1.2 钻探工程

钻探是矿区进行地质勘探过程中关键的方法之一，钻探技术实质就是在地质勘探过程中采用钻机在地质中钻孔，利用钻机对岩石进行破碎，直到钻到矿区的矿芯或者是岩芯区域，在进行钻孔过程中沿着孔深纵向取样，以便取得矿区的地下矿体及岩石的分布状态和相关特性。因此，钻探技术通常应用于对地下水、地热、油气或一些矿产资源的寻找过程中，以便为后续的土木、水利或交通工程提供相对准确的数据参考。目前，钻探技术中常见的钻进方式主要有冲击回转钻进、冲击钻进、振动钻进和转钻进等，具体的，在实际的地质勘探应用过程中，要充分结合矿区的具体岩石特性选用合适的钻探方式。按照岩石破碎中磨料的使用进行归类，钻进又可以分为金刚石钻进、硬质钻进和粒钻进。地质钻探工作中的主要地质机械设备主要包括泥浆泵、钻机、钻塔和动力机。

1.3 地球物理勘探

地球物理勘探又可以简称为物探，它主要是利用矿区的岩体或者矿体的物理特性，通过相关测量仪器进行信号传输以及信号接收，以勘测各种地球物理场的变化，获取有用信息资料进行研究，从而对矿区的地层性质与地质结构进行判断。地球物理勘探的方式种类繁多。

例如，直流/交流电勘探、重力勘探、声波勘探、放射物勘探、电阻率勘探等等，其中以地震勘探和电阻率勘探最为常用。

地球物理勘探是一种技术相对先进的地质勘探方法，它不仅地质勘探效率高，使用的装备也较为简单，成本相对低廉，而且在进行大面积矿区地质时，还可快速分析地层的各种物理参数。但是，地球物理勘探是一种间接的地质勘探方法，其地质勘探结果并没有唯一性，得到地质勘探数据可靠性较低，这是地球物理勘探的劣势，需要通过多种地质勘探方法与地球物理勘探相结合，才能确保地质勘探资料的准确性。

2 钻探过程钻机的选型

钻机是实施钻探工程完成钻进工作的主机，钻进可以带动钻具与钻头向矿区的地层深处进行钻进，并且通过钻机上自带的升降机或卷扬机来以进行下钻具、下套管、提取岩芯以及更换钻头等相关钻探辅助工作。泥浆泵的主要作用则是用来进行孔内输送冲洗液清洗孔底、冷却钻头和润滑钻具的工作。

按照用途划分，钻机可分为岩芯钻机、水井钻机、工程钻机、石油钻机等等。按照钻进方法划分，钻机可分为冲击式钻机、振动钻机、复合式钻机、旋转式钻机等等，由于矿区中岩土钻掘工程的目的和施工对象各不相同，因而采用钻机也有所差异。其中，旋转式钻机主要适用于相对较软的矿区岩层钻探，而冲击回转钻机则比较适合于较硬的矿区岩层钻探。

3 具体实例

某矿区的自然地质环境相对比较简单，矿区中矿床常年处于裸露状态，属于碎屑岩类缝隙冲水类型，而且矿区的地下岩层主要以粉砂岩为主，矿区岩层的主要依赖大气降水进行补水。矿区的矿床在进行开采的过程中，最大值为+50米[3]，矿床开采的大部分位置都位于侵蚀基准面的以上，因此，该矿区更适合采用露天开采模式，而且还可以利用该矿区的地形进行排水。通过对该矿区的基本特性进行分析，对比钻探，坑、槽探以及地球物理勘探三种地质勘探方法，并采用平行勘探法对矿区地表进行勘探，同时将钻探和平行勘探法进行有机结合对矿区的某些深部位置进行勘探，从而对矿区的岩石和矿层进行取样操作。在进行地质机械进行配置的过程中，不仅要结合地质机械的性能参数，还要与以上矿区的实地地形条件进行结合。通过以上的分析，该矿区更是适合采用重量较轻、移动方便的、钻进行程较远的钻机，例如市场上的XY-4就比较适合该工程使用。