探矿工程中绿色勘查技术应用

2020-02-25廖仕星

世界有色金属 2020年23期

吴明，廖仕星

（湖北省地质局第一地质大队，湖北黄石 435000）

在人类生活与发展进程中，各类自然资源的作用不容忽视，尤其是金属矿物质对工业发展具有重要影响。在工业快速发展之下，探矿工程数量不断增加，资源过度开发导致矿床数量减少，造成资源浪费同时危及着子孙后代发展。对此，国家颁布执行绿色发展策略，通过利用绿色勘查技术减少对生态环境的破坏，使矿物资源得到科学合理的开采，尽量减少对地表和地层的不良影响，实现经济与生态共赢。

1 工程概况

本文以湖北来凤金桥矿区为例，该矿区位于湖北省来凤县西北方位330°方，与市区相距13km，行政区隶属来凤县三胡乡。当地为温带大陆气候，气温较高，降雨量大，矿区内植被以楠属植物群落为主。该矿区面积0.0844 平方公里，开采深度为735m～790m 之间，ZK703 孔的深度为7400m，方位角为15°，设计倾角为80°。在ZK703 孔井身结构中，主要参数为：一开采用φ122mm 钻头开孔，钻井深度为50m，下入114mm 的套管，下深为50m；二开利用的是φ96mm 钻头，钻井深度为450m；三开利用φ76mm 钻头，钻井深度为500m。

2 绿色勘查技术的应用方法

（1）钻机选择。在探矿过程中，使用的设备数量较多，类型多样。为了后期运输便利，应尽量选择小而轻便的钻探设备，如背包便携式、多功能式等等，从而减轻设备重量；还可采用一些材质较轻的钻具，如以铝合金为主材料的设备，轻盈的质地便于运输，减轻搬运负担，缓解探矿队伍压力。根据该矿区的主要特征，利用F600 型号的岩心钻机，与绿色勘查技术标准相符合。在技术参数方面，F600 的钻头规格为BQ，钻深能力为600m，主要由钻机底座、控制面板、泥浆搅拌器、泥浆泵、发动机等部分构成。

（2）钻机搬迁。在探矿工作中，因该矿的地理位置较为偏僻，地势起伏大，运输难度大。在分支钻孔、定向钻进时，要求工作者加强对当地生态环境的保护，促进探矿生态效益提升。在设备移动时，应减少修建的道路与机场数量，根据实际情况选择与条件相适应的定向钻孔技术。在探矿过程中，还应保证钻孔工艺，使钻孔的直径缩小、精度增加。同时，钻孔时应采取高经济性、高效率的钻孔方式。为了减少设备的搬迁，还可采用“一孔多支”技术，定向钻孔形式多样，主要可采取以下的钻进方式，如螺杆马达技术，分为有缆与无缆两种。因该矿区的地层复杂，技术难度较高，加上坡度在80°～90°之间，且导致软硬不够均匀，换层频繁，应采用小型定向钻孔，采取大弯度螺杆钻孔，弯度超过1.25°，钻头采用直角凹面，利用对称工具进行控制，确保高标准的完成既定目标[1]。

在具备简易道路的状态下，可采用低速卷扬机进行设备搬迁，在实际搬迁中，首先，由工人将低速卷扬机运送到钢丝绳长度范围内；将卷扬机与底座固定起来，再利用4 根1.5m 的锚杆将底座与地面绑定；然后，将发电机与卷扬机相连，将钻机组件装配到板车上；最后，开启发电机，利用钢丝绳将板车运送到卷扬机附近，反复上述流程，知识钻机中的所有组件均运送到目的地。在不具备简易道路的状态下，因模块质量最大值为170kg，可利用人力进行运输。

（3）机场修建。在探矿工程中，需要多名员工参与其中，并利用多项设备来完成。为了更好的运输机器设备，便要修桥铺路。为了满足员工的基本生活需求，应修建临时住所与仓库等，使工程施工能够顺利开展。但是，临时设施的建设很容易对周围环境与设备造成破坏，应坚持可持续发展原则，通过拖拉机雪橇、直升机等方式运输物资，从而降低修桥铺路对当地环境造成的破坏。此外，还可为员工搭建临时帐篷，减少临时住所的建设，从而最大限度的保障矿区生态环境。在该项工程中，采用的F600 钻机可在4m×4m 的范围内作业，简单使用，对地表的破坏力度较小，有利于工作流程优化，提供整洁的施工环境，与绿色环保要求相符合，设备工作台布设如下图1 所示。

图1 F600 钻机工作台布设图

（4）泥浆处理。在钻探工程中需要大批量泥浆，但在每日钻探工程完毕后，应及时对本次探矿中采用的机械设备、工具等进行冲洗，在此过程中将产生大量废水。此外，水泥打磨时用到的废水，同样具有广阔的覆盖面积，涉及单位面积较多。在废水中含有大量污染物，如若废水被随意排放，则难以对内部有害物质有效控制。泥浆所含成分复杂，许多都会对环境造成严重污染，此类物质不具备二次利用价值。但对于可回收的物质，可及时回收利用，通过泥浆管或管沟等相互连接，避免此类泥浆渗流到外部出现交叉感染。对于生产出的无效泥浆，应对其进行三级净化处理；对于带有污染性的物质，应及时降解。在净化阶段，应利用凝聚净化剂、破胶沉淀剂等对泥浆实施三级净化处理。在环保型泥浆使用中，应采用自然环境下可自然分解的处理剂，使土壤始终保持酸碱平衡，避免对周围环境造成破坏[2]。

（5）垃圾处理。探矿工程中的垃圾主要源于施工与生活，分别类别的不同可分为液体、固体与气体三种，在绿色勘查中应采取针对性措施处理。对于固体垃圾，如废弃衣物、果皮、纸屑等等，应定期将其送往矿区外部进行降解。对于施工产生的废弃钻头、钻杆与相关零部件等，应集中运送到处理厂回收利用；对于气体垃圾，矿区内部钻机使用的柴油机组与发电机组产生的废气，应对内部成分深入研究，禁止在现场直接焚烧；对于液体垃圾处理，如洗漱水、洗衣水等不含有化学品的液体，可直接就近排放；对含有化学物的废水应与施工废液一同集中处理，如施工所用的废弃机油等，支持二次利用，作为润滑油应用到钻机钻杆中，剩余可采用专门装置回收后运输到矿区之外进行处理。

3 绿色勘查中的环境保护措施

在地质勘探过程中，有时需要对地表土壤进行开挖，可能会导致地表植被受到破坏，尤其是在特殊环境下，当地的生态环境本就脆弱，重工业的大机器开采无疑是灭顶之灾，挖掘痕迹很多年都无法消除。对此，应将绿色勘查技术引入其中，使当地生态环境得到有效保护。

（1）环保冲洗液选用。在本次工程中，ZK703孔存在破碎和漏失现象，使取心难度增加。要求采用具有防塌、堵漏性质的冲洗液。在选用时应遵循以下原则，一是能够有效处理生产问题；二是不含有化学毒性，容易降解，支持现场配制，添加剂用量较少；三是与地下水无化学反应，不会对地层造成损害，液体体系稳定，存储、运输与维护难度较小。根据地层实际情况，冲洗液的主要成分为水玻璃、植物胶、堵漏剂等。

（2）重视地表保护。在探矿施工中，占用与开挖主要包括材料场地、仓库、机场等地，应加强地表保护力度，在矿区范围内尽量不开挖道路，在不得不开路的情况下，也要尽量绕行草地与其他植被，道路宽度满足安全使用条件即可，禁止随意加宽；营区与机场布设应紧凑合理；机场修建开挖在4m×4m 的范围内开展，禁止随意扩大，泥浆循环系统应利用相配套的环保型泥浆池，禁止在地表上开挖泥浆坑。针对已经被破坏的生态环境，特别因探矿造成的破坏，只有通过开源节流的方式，才可使生态植被系统得以改善和恢复。在探矿过程中，应提前做好环境保护的准备工作，将即将受到破坏的植被转移到安全区域，在探测完毕后，再将植被迁移回来。针对特殊区域应采取特殊的植被保护方法，增加植被的种植面积，如草皮预留、人工种植等方式，做好草皮的搬迁处理，还可通过“挡墙＋人工植草”、用薄膜覆盖生存困难的植被等方式，尽可能的使生态环境不受破坏。

（3）采用新型钻孔技术。在以往的开采过程中，主要实施大面积开采方式，对自然环境造成沉重打击。现阶段，应积极引入新型钻孔技术，通过以孔代槽的方式，实现优质处理。在探测地表程度与地层结构时，采用浅钻技术试探岩心，减少深层开挖与破坏。但是，在实际应用中仍存在取心钻孔问题，对此可采用新型方式——潜孔锤。对此，可采用潜孔锤与现有技术相结合，实现二者的优势互补。通过挖掘开采技术，技术人员在改进以往设备的同时，还要注重新型钻机的研究，对工程搬运方式进行改良。在勘探物资运输中，应重视自然薄弱区的植被保护，采取科学可行的运输方式减少对其的破坏。

（4）加强探测者思想与技能培训。当前，环境问题受到各界的高度重视，以往因环保意识不强烈，导致经济利益追求忽视环境保护，导致环境破坏对人类生活造成极大不良影响。探测人员作为探矿工程的核心力量，只有强化主力军的思想意识与技能，才可在实际工作中使生态保护政策落地生根，最大限度的减少对生态环境的侵害，在大家共同努力下使脆弱的生态环境得到切实保护。此外，还应重视探测中的垃圾分类问题，这就要求对探测者开展技能培训和教育工作，使其能够掌握更多废弃物处理的方法，在探矿完毕后做好后续处理工作，科学准确的垃圾分类，从而更好的实现绿色发展。