地质勘查及深部地质钻探找矿技术

地质勘查及深部地质钻探找矿技术

摘要：当前，经济社会进入转型升级关键阶段，对矿产资源需求量大，由于露

天及地表矿产开采殆尽，所以深部地质钻探成为必然的趋势，而我国地质钻探找

矿技术也取得了较快的发展。在本文中，笔者结合自身的工作实际，从地质勘查

内容、深部找矿技术的基本形式和发展等方面对该命题进行了有益的分析和探索。

关键词：地质勘查；深部找矿；钻探找矿技术；发展

在矿产资源开采过程中，地质勘查工作发挥着重要的作用，由于地壳内部矿

物资源丰富，不同区域内的矿产资源应采用何时的勘测方法，且一些矿产资源位

于深部地壳中，所以对勘测技术的要求较高。在本文中，笔者首先分析了地质勘

查的内容，然后分析了深部钻探找矿技术的基本形式及发展，为深部找矿提供有

益的参考和指导。

一、地质勘查的内容

（一）勘查危机矿山的接替资源

为了尽可能延长矿山的服务年限，保持矿山的可持续发展，对于一些地位比

较重要的固体能源和原材料大中型矿山，需要进行危机矿山接替资源的勘查，大

规模开展[1]。比如铜、铅锌等为接替资源勘查的重点对象，同时也需要注意勘查

具有国际竞争优势的矿种。对于那些对地区经济发展有一定影响的款山，应通过

勘查，综合评估接替资源的潜力，而对于市场需求量大、地质条件优越的危机矿山，应将接替资源勘查工作放在突出的位置来抓，综合研究矿区深部及外围资源，合理预测矿山的服务年限，并确定最佳的目标。

（二）矿山生产的勘查

在勘查矿山生产的过程中，矿山企业应对矿山的服务年限，做一个统一的、

合理的设计与规划，做到合理开发矿山资源，科学利用矿山资源，尽可能延长矿

山的服务年限。同时，加强对矿山现有矿区范围内矿产的勘查工作，通过大规模

的矿区勘查，不断扩大资源的探明储量。重视扩大找矿的范围，对矿区的勘查工

作进行摸底。

此外，勘查矿山生产过程中，应尽量利用先进的勘查技术，有效提高矿山生

产勘查的效率和效益。国土资源部门应对矿山企业的采矿状况进行档案管理，并

不断完善矿山储量信息管理系统，对矿山的水文地质、环境地质等进行调查研究，并检测矿山的地质环境。

（三）共生矿、伴生矿及尾矿的勘查与综合评价

为了提高矿山勘查的效率，在勘查中应注重先进技术的综合使用，注重研发

评价低品位、新类型矿产的开发技术，而紧缺矿产资源、共生矿、伴生矿及尾矿

的开发应采用综合开发利用的模式，制定统一的、完善的政策和标准，规范对矿

产资源的利用，不断提升矿产资源的利用率。

二．深部钻探找矿技术形式

（一）金刚石绳索取芯技术

在采矿过程中利用金刚石来钻探的深部钻探找矿技术被称之为金刚石绳索取

芯技术，由于金刚石的强度大，可钻进到理想的深度，在国际找矿领域得到了广

泛的应用[2]。其中，绳索取芯是使用特殊材料制成的绳索，将金刚石的锁头牢固

固定，金刚石绳索取芯技术综合了这两种技术，钻探找矿的效果理想。

但是目前，中国对该技术的应用范围较小，主要是因为在技术和材料方面距

离西方国家还有较大的差距，在钻探过程中，绳索易断裂，且金刚石位置控制的

灵活性不足。

（二）反循环连续取芯钻探技术

在深部钻探找矿中，反循环连续取芯钻探技术是指将压缩空气视为循环介质，利用双臂钻杆冲击回旋连续岩屑及全面碎岩，通过这种方式来进行地质取样或取芯，然后岩屑可被高速气流连续、通过双臂钻杆中心带至地表，并根据顺序收集

起来，作为地质化验的样品。这种技术就称之为反循环连续取芯钻探技术。深部

钻探找矿的实践证明，利用反循环连续取芯钻探技术，可到达确定矿体的埋藏深度，并获得品味等物、矿体厚度和埋藏深度等基本参数，同时与传统的取柱岩岩

心技术相比，其钻探的速度提高5~10倍，大大降低了钻探找矿的成本，提高了

钻探找矿的效益[3]。

自上世纪80年代开始，中国便开始研究和推广反循环连续取芯钻探技术，

可由于地质上大都是岩屑代替传统柱状岩心，而且需配合使用双臂钻杆，技术应

用收到了极大的限制。当前西方国家已经在技术研究上走在了世界前列，但是中

国仍未开展此方面的研究，技术应用短时间内难以实现。

（三）高精度受控定向钻探技术

定向受控钻探技术属于一种特殊的钻探技术，是指根据钻孔轨迹，钻头沿着

预定的方向进行钻探的一种技术。这种钻探技术可是实现一主孔内钻进多个分支

孔的羽状钻孔。与普通钻孔相比较而言，该技术可达到勘查深部钻孔及坑道内，

尤其是在陡斜矿体的勘查中，利用高精度受控定向钻探技术，可大幅降低工作量

及钻探费用。

但是由于地质岩心直径小，在当前的地质钻探中，该技术的应用受到一定的

限制。但是对于施工单位来说，在深部钻探过程中，受控定向钻探技术为必备技

术之一，也是降低孔内事故的理想方法。在钻探中，控制孔斜是关键，根据地质

情况设计和采取有效的防倾斜措施，可降低孔斜及孔斜变化率。

三、未来深部钻探找矿技术的发展展望

（一）岩心钻探设备

在岩心钻探设备的发展上，应加快对第三代新型钻机的研发研制，并引进石

油钻井中先进的技术理念，应用于设备研发中，设计和研发出适合于岩心钻探的

深孔钻机。这种钻机应该是以液压为动力的，利用地质岩心顶部来驱动钻机，并

优化与之配套的设备，比如泥浆泵等设备。

加快提升扛到钻探设备的钻探能力，有效提升其功能。在一些危机矿山接替资源的勘查中，对于一些成矿模型的底层，现有数百米开采区或者地下坑道内，均应该利用坑道钻探设

备来实施深部岩心钻探作业，通过钻探可揭露深部底层，在提升钻探效率的同时，降低钻探

作业的费用。

另外，还需要加快对岩心钻探设备的推广应用。大力推广和普及岩心钻探设备是首先钻

探产业化的需要，也是降低生产成本和设备价格的要求。这些均需要推动钻探设备的普及应用。而这一推广和普及的过程，也就是设备产业化的过程。

（一）岩心钻探工艺方法与器具

回顾钻探技术的发展历程可看出，经过多年的发展，出现了金刚石钻进技术、冲击回转

钻进技术、定向钻进技术等一系列先进的技术形式，而这些技术的研发均需要一系列科技信

息提供支撑。所以，这就要求加快对信息情报的收集工作，并开展行业间的信息交流，并积

极推动学科间交叉合作。创新是熟练后的添加的一些小花样，所以国内企业应善于模仿西方

国家的先进技术，在模仿中实现超越。

加快完善新型基础钻具研制及新工艺技术。金刚石绳索取芯技术、反循环连续取芯钻进

技术等为深部地质钻探找矿服务，需要高强度深孔绳索取芯钻杆、新型高寿命金刚石钻头、