浅议深部地质钻探找矿技术

刘明瓒

重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，重庆 400000

在我国社会经济发展过程中，工业化程度不断加剧，能源消耗问题十分严峻，已经成为制约经济持续发展的一项主要因素。当前很多露天和地表矿产资源已经开采殆尽，为了更好地满足当前社会在能源方面的需要，人们越来越重视深部地质钻探找矿。深部地质钻探找矿不仅包含现有矿山的外围和深部，同时还包含一些成矿区带已发现矿床的深层次勘察。深部矿床地质结构存在多样性和复杂性特点，很大程度上增大了勘探工作难度，同时在钻探技术方面要求越来越严格，深部地质钻探找矿技术已经成为限制深部找矿的一项主要瓶颈，本文就此展开了研究分析。

1 深部地质钻探现状

我国幅员辽阔，国土面积大，不同区域地形地貌存在明显区别，在地质构造方面也有非常大的差异性。就当前已发现的矿产资源而言，在我国各个地区分布非常广泛。我国目前已经探明的矿产资源储量占全部资源总量的1/3，有非常大的后备开采潜力。但是因为很多矿产资源深埋在地下，受到找矿技术和开采技术等因素限制，当前所开采的矿产资源多为露天矿产和地表矿产，地质勘察过程中，勘察的深度多在地表500m以上。很多西方发达国家的勘探找矿技术深度已经可深入地表1000m，我国深部钻探找矿技术尚处于初期发展阶段，随着矿产资源埋深的增大，所面临的问题也将更为突出和严峻。

当前深部地质钻探工作的开展存在有以下几个方面问题：第一，现有的钻探设备多为浅部钻探设备，未能及时更换，无法满足深部地质钻探工作实际需要；第二，现有的钻探队伍缺乏专业人才支撑，尤其是钻探队伍的中级技术人员，缺失现象十分严重，很多一线钻探人员的素质水平有待提高，很难实现对新技术和设备的有效应用，钻探施工现场技术人员的短缺是影响当前钻探技术水平的一项主要因素，钻探人员存在严重的缺失问题，钻探专业需要在坚苦条件下进行，地矿部门员工待遇低，晋升难度大，很多地质人员未给予钻探技术人员足够理解。现有的钻探技师随着年龄的增长逐渐老龄化，因为地质找矿工作在钻探技术施工方面缺乏足够重视，钻探技师晋升和评报等工作开展相对较少，经验丰富的钻探技师数量越来越少，因为钻探技师晋升工作的停止，很多钻探人员在工作中缺乏积极主动性，不愿主动学习和提高自身专业素养。熟练技术工人同样存在有严重短缺，很多钻探技校不再招生，原有的合同工人年龄多集中在45～50岁，很多新的钻探工人为临时工，流动性非常大，管理难度大；第三，缺乏技术创新机制，在复杂底层钻探方面，很难取得技术方面的创新和突破，仅通过引进国外先进技术方式，不利于深部钻探找矿技术的推广；第四，钻塔队伍管理过于粗放，生产层与管理层未能有效结合，很难使整体找矿效率得到提高；第五，行业技术创新人才相对较少，无法发挥人才优势促进整个产业的发展进步；第六，当前在现场设备和管理方面体系化和规范化不健全，对成本控制和计划的开展有严重影响。

2 现有的钻探技术

2.1 反循环连续取样钻探技术

反循环连续取样钻探技术在实际应用中以压缩空气为介质，利用双臂钻杆对岩石冲击，将其粉碎后取样。钻探过程中，石屑在高速气流带动下通过钻杆达到地面，可以按照顺序展开地质化验。反循环连续取样钻探技术取出的样品虽然不是传统意义的柱状岩芯，但是大量实验表明，所取出的样品在深度、厚度以及品味等方面参数能够满足实际需要。另外，反循环连续取样钻探技术在钻探速度方面超过柱状岩石钻取速度的5～10倍，钻探效率非常高。但是因为该技术对钻杆有特殊要求，导致其实际应用受到限制。

2.2 金刚石绳索取芯技术

该技术在我国深部地质找矿中有着非常广泛应用，属于综合效果最好的钻探技术，但是随着当前钻探深度的增加，已经逐渐无法满足钻探工作实际需要。另外，国产的绳索取芯钻具在加工工艺和材料方面存在一定的问题，导致金刚石绳索取芯技术在实际应用中容易出现脱扣和折断等情况，难以满足千米级钻塔工作需要。为了大范围开展深部找矿，利用金刚石绳索取芯技术，在很大程度上会增加钻孔工作量。当前我国金刚石钻头的制作与世界先进水平相比还存在一定的差距，制造成本大，导致其应用受到限制。

2.3 高精度受控定向钻探技术及岩芯定向技术

这种钻探技术能够将钻孔轨迹按照制定方向进行，同时还可以在一个主钻孔内钻进多个分支钻孔。当前我国高精度受控定向钻探技术已经达到世界先进水平，在矿产开采方面应用非常广泛。这种技术在实际应用中钻探深度超过一般钻孔，同时还能够实现对坑道以及陡斜矿体的勘探，工作量和工作成本明显减少，但是无法应用在定向造斜段连续取芯中。

2.4 液动冲击回转钻进技术

液动冲击回转钻进技术在我国经过了几十年的发展和优化，逐渐衍生出不同用途和规格的液动冲击器。该技术的应用对钻探条件要求较为严格，普通钻探条件，钻探过程中泥浆固相含量高，容易导致液动潜孔锤零件卡死，降低设备工作寿命，需要频繁提钻。

3 深部地质钻探找矿技术对策

3.1 在岩芯钻探设备方面

第一，加大第三代钻机研制力度，引进石油钻井行业先进的技术和设计思路，设计出能够应用在岩芯钻探的深度钻机，主动力可选择液压驱动；第二，做好坑道钻探设备和功能的改造，在矿区深度矿产勘探过程中，可以利用现有的地下坑道以及开采区域，不需要重新钻探，钻探时间和费用明显减少。坑道钻探设备的选择需要能够实现机电液一体化应用，同时钻探深度需要达到千米级别；第三，推广先进的岩芯钻探设备，设备的推广可以为技术的提高打下良好基础，任何先进的钻探技术在实际应用中都需要有设备方面支撑，推广先进设备，批量化生产，才能够为产业整体提升打下良好基础。当前我国很多企业在全液压动力头式钻机的研究方面取得了卓越成效，但是就整体情况而言，还需要继续向着产业化方向发展。

3.2 在岩芯钻探器具和工艺方法方面

第一，重点关注行业发展，大量学习先进技术经验。研发思路不要受到学科界限局限，向着多学科交叉融合方向发展，吸收先进材料、设备、电子等方面理论知识，借助计算机辅助系统，展开三维设计和方针，降低研发成本，保证所研发的新技术有足够的先进性和适用性，减少重复研究和试验所带来的财力和物力浪费。

第二，完善新型基础钻具研制和新工艺技术。金刚石绳索取芯钻进技术等技术的发展和应用必须要有高寿耐磨金刚钻头、高强度钻杆等关键零部件支撑，优化和完善这些零部件制作技术和工艺。另外，空气泡沫钻进技术在实际应用中可以取得非常好的钻探效果，值得推广应用。

第三，重视器具一体化和多功能研发。做好钻探器具和工艺方法的整合，使设备向着一体化和多功能方向发展，更好地满足实际钻探工作需要，提高钻探效率。比如，将螺杆马达、液动锤与绳索取芯相结合研发的三合一钻具，具有非常广阔的应用前景。

第四，建立工艺方法以及钻探设备推广机制。当前我国钻探设备和工艺经过多年发展，已经取得了一定的成效，新工艺和设备的推广有了技术方面基础。在工艺设备推广中，可以充分发挥出这方面优势，利用交流探讨、技术指导等方式，提高新工艺和设备推广有效性。

第五，做好对钻探人员的培养。当前深部地质钻探中，不断有新的工艺和设备出现，设备的自动化和精密性有了明显提高，整个钻探行业正在持续稳定发展，为了更好地满足钻探工作需要，必须要有足够的工艺、技术人员作为支撑，工艺、技术人员的选择需要满足钻探需要。针对现有的员工定期展开专业化培训，做好其实践操作能力方面训练，促进其全面发展和提升。

4 结语

深部地质钻探找矿技术本质上就是各项钻探技术和设备的应用，找矿技术的发展需要将新的技术和设备转化为实际生产力，充分发挥出新技术和设备的价值和作用。随着当前资源竞争的日益激烈化，人们在深部钻探找矿技术方面重视度越来越高。深部找矿对钻探技术而言不仅是一项严峻挑战，同时也是找矿技术的重要发展机遇，我国深部地质钻探找矿技术的发展必须要加大自主研发力度，同时重视先进技术设备的引进。为了更好地改进技术，还需要有技术方面支撑，通过建立人才培养机制方式做好技术方面创新，提高先进技术应用有效性。