探矿工程在地质资源勘察研究中的作用

彭忠强

摘要：在地质资源勘察研究中，探矿工程是一种非常重要的技术方法，同时探矿工程也是一种直接从地下岩层中取得样品实物的唯一方法，因此对探矿工程给予充分的肯定和重视，彻底改变现有的陈旧观念显得十分必要，因为只有如此才能使探矿工程更好地为地质资源勘察与研究工作服务。文章对探矿工程在地质资源勘察研究中的作用进行了探讨。

关键词：探矿工程；地质资源勘察；地质资源研究；地球科学；地下岩层 文献标识码：A

中图分类号：P634 文章编号：1009-2374（2017）02-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.066

探矿工程实践性强，且难度大、风险高，其主要任务主要体现在三个方面：深部找矿、勘察开发新能源和探测地球科学，在工业体系发展的大背景下，必须要充分意识到探矿工程在地质资源勘察研究中的重要作用，为采矿业提供技术支持，这样才能推动工业经济发展。本文基于上述背景，对探矿工程在地质资源勘查研究中的作用进行了研究。

1 现阶段探矿工程的主要地位和作用分析

第一，我们国家是一个地大物博、矿产资源分布广泛而又丰富的国家，矿产资源开发和利用情况从现阶段来看，并不理想。目前我国平均地质勘探的工作深度仅仅在300～500m之间，但是欧美等发达国家的勘探的平均工作深度在800m左右。这就说明我国平均地质勘探的工作找矿技术还处在起步发展阶段，随着勘探深度的进一步增加，我们还需要解决更多的钻探问题。地质找矿中，岩心钻探是非常重要的一个环节，需要先探明地下矿藏，一方面需要遥感器、探测感应器、陷阱的理论知识；另一方面还需要岩心钻探取出岩石样品，实验最终确定矿藏的储量、品位和深度等，并且提高找矿程度。在我国深度找矿工作才刚刚开始，探矿工程是唯一一种可以直接在地下岩层获得样品实物的方式，对于地质找矿的意义和作用重大。

第二，不管是在上天入地工作中，还是在下海工作中遇到的取样钻探难题，都采用探矿工程的方式进行解决。尤其是随着探月时代的到来，科学家需要进一步了解和掌握月球地质的基本情况，月球中的资源和深度情况以及地球与月球的深入关系，这所有的问题都必须通过探矿工程的钻探取样完成。随着我国经济水平的发展，已经制定了比较完善的登月取样计划，并且已经提上重要日程，在月球取样中，钻探工程必将发挥其重要作用。

第三，治理地质灾害工程、找准钻井工程等一系列的地下领域工程，都必须依赖探矿工程。国家投入了大量的资金用于勘察与评价天然气水合物，主要依赖于钻探工程和物化探，如果突破不了青藏高原上的永冻层和海底的钻探取样技术，那么就会直接影响到系能源的勘察和评价工作。

第四，探矿工程的主要意义。在地质资源勘察研究过程中，探矿工程的主要意义在于弄明确地下基岩中埋藏的矿体结构与性质，并对其他特定地质矿体的形态、化学性质、规模、数量、埋藏深度等信息进行确定，最终取出具备地质代表性的实物资料。从细分角度来看，探矿工程具体包括探矿机械、钻探和坑探工程。

2 探矿工程的发展趋势和未来研究重点

2.1 发展趋势

目前我国正面临着重要矿产与油气资源短缺的严峻形势，在技术经济全球化的影响下，亟需寻求新能源替代常规能源，在其开发过程中需要与科研、探矿工程进行良好结合，国家和政策越来越偏向新能源研究，并给予了大力支持，这也为探矿工程的发展带来了机遇。

2.2 研究重点

探矿工程未来的研究重点方向包括以下方面：（1）智能化、轻便化、准确性高的快速钻探取样技术逐渐成为研究的主流；（2）在月球、地球两极、山川沼泽、干热岩、戈壁、永冻土等恶劣地带均适用的探矿工艺和设备制造也将被提上日程；（3）复杂地质结构和坚硬地层通用的钻探技术研究；（4）地球科学的钻探设备工艺研究；（5）超深孔（地壳深度超过1000m）钻探技术；（6）破碎机械、高效切磨材料和新型碎岩技术的开发；（7）成孔型材料和配套工艺的研究；（8）钻孔技术和结构设计工艺。

3 地质资源勘察的具体内容

3.1 深部找矿

我国目前大部分地区的地质资源勘察深度仍然停留在300～500m之间，但从地质构造角度来分析，在很多矿区500m以下的地层中还埋藏着丰富的矿产资源，随着经济的高速发展，我国矿产资源的消耗量随之激增，增长速度远远高于资源开采速度，据國土地质部门专家推测，我国重要矿产储量仅仅够用百年，因此勘察重要矿区的隐伏优质矿产，尤其是实现500m以下的深部找矿意义重大，不仅可缓解当前矿产资源短缺的弊端，而且能为地质资源的勘察研究工作提供借鉴。

3.2 新能源勘探与开发

新能源主要包括煤层气、浅层或深部地热能、天然气水合物、干热岩等。我国煤层气勘察目前还处于初级阶段，某些技术难题尚未得到解决，实现煤层气的规模性开发还需要一定时日，但在未来的新能源体系中，煤层气无疑占有重要地位；浅层和深层地热资源具有分布广、投资低、利用率高、数量多、开采耗时短等特点，目前是重要的可重复利用的绿色能源，我国地热开发工作基础条件差、钻探效率低、风险性高，由于开采不合理导致很多地热资源被浪费，因此地质工作人员需对我国地热资源的总体分布和开发形势进行深入调研，并做好对应的勘察技术和工艺，为新能源探测提供技术支持。而天然气水合物和干热岩等新能源均要建立在原矿区开采的基础上，而做好探矿工作可为其提供优质的开采条件。

3.3 探测地球科学

陆地探测是获得地球信息的直接途径，使用专业设备和技术对岩石圈道进行充分观察后，可总结论证出陆地地壳的物质构成和地质构造，从而了解到地热结构和地球流体系统运行状态，获取地质变动（诸如地震、火山喷发）的发生规律信息。

4 探矿工程在地质资源勘察研究中的重要作用

在人们的传统意识中，探矿工程的作用就是单纯地为了找矿而进行的地质研究，但随着科技的发展，人们逐渐意识到地质资源勘察是从地下取得地质实物样品的唯一手段，可见探矿工程在地质勘察的众多方面都有不可替代的作用，具体表现在以下六点：（1）要实现登月技术，探矿工程是前提保证，同时也是深海探测、地质探测、两极探测等方面的基础和参照；（2）在滑坡、泥石流等多种地质灾害的整治过程中，探矿工程起到了核心作用，对地质变化进行研究后可针对容易發生地质灾害的地区提前发出预警，从而减少灾害损失。此外，在水资源缺乏的地区利用钻井技术开采地下水，并对地下水动态进行探测，可解决用水问题；（3）虽然我国矿产资源丰富，但针对实际开采情况而言，矿产勘察与开采程度仅仅占总量的35%左右，从地质找矿角度来看我国还存在很大的潜力。探矿工程承担着深部找矿的任务，我国深部找矿技术目前还停留在初级阶段，随着勘探深度不断加深，必然会面临许多技术上的问题，因此在探矿工作的开展过程中还需要做好迎接挑战，解决问题的准备；（4）探矿工程可判别出地球物理资料的真实性和准确性，在获取岩矿层物理信息时，需要进行探孔测试，而探矿工作则可为其提供测试通道，减少钻孔工作的危险性；（5）针对地震、海啸等严重自然灾害，探矿工作可定期进行检查观测，提前预报；（6）在地质工作者勘探过程中，探矿工程可帮助其直接进入坑道内，对地质结构、矿体形态进行直接观测，为地质素描提供便捷。

从上述分析中可见，在地质资源勘察与研究中，探矿工程可起到核心作用，地质部门和地质工作者需摒弃重科学理论、轻技术研究的传统思想，并要重视探矿工程对地质勘察的重要作用，提高探矿技术的研发水平。

5 我国探矿工程的研究方向与发展趋势

进一步研究、提升钻探取样技术的精确化和智能化，全面提高取样钻探技术的自动化水平。并将研究的重点和方向放在适合于极地、月球、永冻层、核废料处置、沼泽、干热岩以及植被覆盖、沟壑等地热浅层开发和难以进入地区的钻探工艺与钻探设备，为定向钻探技术的研发提供支持，并致力于开发实时轨迹描绘、测量定位等智能化、数字化技术，定向岩心装置和技术，变频驱动电机的进一步应用，让探矿工程与钻探取心技术相互结合。此外，还需对复杂、坚硬地层的钻探、碎岩技术进行反复研究，积极应用和大力推广三合一（绳索取心、螺杆马达、液动潜孔锤）技术与二合一（绳索取心、液动潜孔锤）技术的应用。致力于地球科学的研究，加强对其钻探工艺和钻探设备的研究。

大陆科学钻探工程实施的十几年来，用钻孔的方法来获得原位测井、液态、气态样品和岩土标本数据，从而实现对地球深部物质的动力学、结构、成矿机理的研究，例如在我国973计划中，通过对地球表层物质和温室气体变化进行分析研究，为研究原装岩芯提供了准确依据，在汶川大地震后，这项工程得到了广泛应用，并为地震的监测技术积累了宝贵经验。

6 结语

在地质分析、深部找矿、新能源开采、地质环境整治中，探矿工程的重要作用不言而喻，要实现地质资源勘察技术的突破与发展，有关部门和工作人员必须要重视探矿工程的技术研究，从而为解决地质资源勘察问题提供支持。

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（责任编辑：秦逊玉）