复杂地质环境下矿山岩土工程勘察钻探技术分析

2021-03-09李城

中国金属通报 2021年22期

李城

（江西省地质局第七地质大队，江西赣州 341000）

岩土工程勘察钻探技术是复杂地质勘察的重要技术手段，其有效提升其在实地勘察的应用效果。由于我国地大物博，复杂地貌较多，其无疑增加了矿产资源的勘察难度。此外，气候、地质、土层结构、水文等环境因素，对勘察的结果也会产生影响[1]。由此可知，以上影响因素均会造成复杂地质条件，进而影响勘察效果。想在复杂地质条件下保证勘察结果的准确性，需要全面勘察矿区的地理环境，以及相关地质特点，并且利用科学技术，对矿区进行分析，了解地质情况对岩土勘察的影响效果，进而为矿区的开采提供可靠性的依据。基于此，本文对复杂地质环境进行分析，研究矿区勘察技术，促进我国矿区资源的开发，实现科学采矿的技术手段，为采矿业的发展提供理论依据。

1 矿山岩土工程勘察钻探技术的必要性

一般情况下，矿产资源存在于岩石中，其形成的原因特殊且多，如果没有精准的勘察技术，矿产资源的开采会造成不必要的损失。因此，在勘察时，首先，观察岩层的具体情况，如果岩石被破坏，采用科学技术、合理分析造成该现象的原因；其次，运用最新采集技术，获得矿区的相关信息；最后，根据矿区特征、特点、岩石等结构问题，分析矿区的情况，提出多个开采方案，并行研究，择优选取，保证矿区勘查工作的真实性和有效性。勘察是矿山开采的基础，在矿山开采中起到指导作用。详细调查待开采矿区的地质地貌，是勘察技术进行的基础条件。了解到真实有效的地貌环境，才能选择最佳勘察技术，进而得到实际勘察数据，以便后续工作的推进。

在复杂地质环境中，特殊性质的岩土、岩溶等条件，成为本文勘察分析的重要前提。为了后续得到数据的真实性，收集待测矿区的环境、水文、气候等资料。本文根据不同地质环境的实际条件，运用勘察钻探技术进行处理；此技术中运用物探、测绘、取样、原位测试等勘察手段，其原理是收集到真实数据及试验数据，再通过相关勘察系统进行整理，进而提出多个方案，制定出最优方案。此技术的必要性在于：保障矿区开采的顺利展开；提高矿产资源的开采质量；提高开采施工的安全性。

2 复杂地质环境下岩土工程勘察钻探技术的综合分析

由于矿区的气候、环境、水文等条件均不相同，造成的复杂地质环境也不尽相同。因此，在矿区的勘察过程中，勘查技术的使用情况相应不同。不同的勘察技术适用于不同的岩性。

在气候复杂的岩土工程中，其岩性组成成分为粉砂岩，由于气候复杂，雨水不定时的下降，导致岩层上半部分以泥灰岩为主，夹杂着粘土岩，其内层理复杂，局部出现块状砂岩。在气候环境复杂的矿区，岩层上部均呈现侵蚀现象，其残留厚度在13700mm～26100mm左右，平均下来每个岩层的侵蚀厚度在16300mm左右[2]。该矿区的降雨量如下图1所示。

图1 气候复杂地质环境的降雨量情况图

如图1所示，在气候环境复杂的地质环境中，降雨量也与其他地质环境降雨量不同，一般地区的降雨量在1～5月份均稳定在10mm以下，在6～8月份为降雨高峰期，9～12月逐渐与1～5月趋近；然而，气候环境复杂的地质环境降雨量在1～5月份不能稳定在10mm以下，在4月份呈现出小型降雨高峰，7～9月呈现降雨大高峰，11月份出现小型回落，降雨量比4月份降雨量的小高峰多，直至12月趋于稳定。此现象的发生无疑对该地区的矿产资源开采造成困难，但是相应的，复杂气候环境使岩层内的矿产资源更加成熟。在岩层底部中含泥岩与三叠系接触，利用钻探技术，得出岩层内相关的矿产资源占55.6%，属于品位较高的矿产。

此外，岩层中水文地质条件的不同，同样造成矿产资源不同的成熟性。在水文地质条件较为复杂的矿区，旋回特征格外明显，包括第Ⅰ、II、III亚旋回。在第I亚旋回中，岩层沉积水质深度在20.36m左右，含水量达2层，累计平均厚度为1.03m。在第Ⅱ亚旋回中，岩层沉积水质深度在6.87m，含水量1层，累计平均厚度为0.43m。在第Ⅲ亚旋回中，岩层沉积水质深度为30.30m，含水量为3层，累计平均厚度为3.02m。根据钻探技术，得出的复杂水文地质环境结果如下表1所示。

表1 复杂水文地质环境结果表

如表1所示，分别对该复杂水文地质环境进行6次钻探，可知水量较富足，岩层矿化性质相对成熟，均能保持在1.0以上，因此，矿产资源较为丰富。但是由于该地区的水量较为充足，在勘查过程中提高谨慎性，在确保不会发生地质灾害的前提下，精准地开采矿产资源。在自然状态下，饱水状态的矿产资源应力应变曲线如下图2所示。

图2 自然状态与饱水状态的矿产资源应力应变曲线

如图2所示，自然状态与饱水状态的应力指数与应力均不相同，自然状态下，应力明显比饱水状态的应力大，因此，在矿产资源的勘察中，在水文地质环境复杂地区需要检测应力的情况，应力大的说明该地区可以正常勘察；应力小的说明该地区的水文环境复杂，使用钻探技术进行勘察。

3 复杂地质环境下矿山勘察钻探技术实施的有效策略

3.1 优化地质勘探技术

在实际勘察过程中，由于野外地质环境复杂，勘察难题颇高。因此，选择恰当的勘察方法进行勘察工作是重中之重[3]。为保证在复杂地质条件下，岩土工程的勘察仍能保持准确的勘察能力，运用先进的勘察钻探技术，通过勘察测绘系统的应用，加密测点，并分析相关的数据；同时，加强勘察企业与其他企业之间的合作，交流勘探技术，总结经验，实现逐步优化地质勘察技术。

3.2 创新勘察方式

在矿产资源岩层勘察前，资料的收集是基础。在地质条件复杂的矿区岩层中，资料收集往往成为采矿的限制因素，然而，通过现今的勘察方式，很难收集到完整的地质资料。因此，本文对勘察方式进行创新，强化各企业的创新能力，提高其勘察研发的自主性，根据不同的复杂地质，创造出符合地质条件的勘测手段。

在信息化、网络化发展的今天，计算机技术的应用使勘察数据得到全方位的提升，进一步提高勘察的效果。

3.3 构建岩土工程勘察制度

矿区岩层勘察时，原位勘察技术可以在不扰动岩层的情况下勘查岩层，并获得岩层物理性质指标的数据，其在钻探技术的基础上进行创新，并利用信息化技术实现数据分析的过程，提高勘察技术的精度。但是，在勘察过程中，技术的创新是基础，制度的构建是前提。企业拥有较为先进的勘察技术，但是相关的制度不完善，因此，构建完善的勘察制度，加强矿区岩层勘察的监管力度，达到精细化管理，实现勘查技术的提高。