地质勘查和深部地质找矿技术分析

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
/ 2

地质勘查和深部地质找矿技术分析

李靓 杨光

辽宁省物测勘查院有限责任公司 辽宁省沈阳市 110000

摘要:为了满足当前经济发展对矿产资源的需求,深部钻探找矿技术的普及与应用成为大势所趋。对此,技术人员应重视地质勘查工作,充分发挥技术优势,并结合实际制定科学勘查计划,提高找矿效率,推动我国矿产事业可持续发展。

关键词 :地质勘查 ;地质钻探 ;找矿技术

1引言

本文首先对地质勘查的主要内容进行分析,然后列举多种深部钻探找矿的常用技术,如定位遥感、定向钻探、液动锤技术等等,最后通过实例分析的方式,对液动锤钻探技术的具体应用加以阐述。

2 深部地质钻探找矿的常用技术

(1)定位与遥感技术。在深部钻探中遥感技术应用可加快找矿速度,自动采集地质信息,全方位掌握水文条件,利用智能分析系统明确矿产位置,帮助勘查人员高效完成找矿任务,并为钻探工作提供强有力的数据支持。该技术应用前应明确测绘区域,然后对该范围的地质情况进行全面分析,最后采集裸露在外岩石范围内波普,将二者对比提高找矿效率。

(2)反循环连续钻探。该技术应用较为广泛,与传统钻探取芯技术相比,通过反循环取样可对深度值任意设定,可对矿体厚度与深度进行综合分析,工作效率更快、精度更高,更适用于深层地质钻探。在该技术应用时,柱状岩心会被地表岩屑替代,双臂钻杆同样会发生作用,可借鉴国外先进经验进行技术优化,使其充分满足当前找矿工作需求,促进现代化建设发展。

(3)定向钻探技术。与浅层钻探相比,深部地质钻探的难度较大,找矿效率相对较低,需要采用先进的钻探技术,根据地质情况科学选择,才可促进整体找矿效率提升[2] 。对于定向钻探来说,主要采用岩心定向与受控定向两种技术。在正式钻探之前,先要明确运行路线,严格按照规定操作,保障探头按照预期轨迹进行钻孔,全部孔都要处于预设位置处。在深部找矿时,如若勘查地方存在斜坡便会增加钻孔难度,常规手段很难准确快速的达到找矿目标,此时便要借助高精度定向技术,具有简单快捷、钻探量少等特征,可有效控制找矿事故发生,值得推广应用。

(4)X荧光技术。该技术在深部找矿应用中优势显著,操作更加便利,可准确获取矿产地质信息,还可应用到元素分析中,提高工作实效。在实际找矿中,利用X射线获取资源相关信息,受矿物物理属性影响发出的射线波长有所不同。其中含有X元素,利用荧光技术可对元素特点进行识别,从而顺利找到矿产资源。

(5)液动锤技术。该技术以传统回转钻探为基础设计的新型开采技术,在矿石领域中得到广泛应用。在实际应用中,设备利用冲洗液驱动内部潜孔锤。在冲洗液的促进下,由动能冲击潜孔锤将运动能量运送到设备钻头,由此实现破岩目标。该设备不但保留了传统的回转钻探功能,且钻头更具冲击力,适用于硬度强、脆性大的岩石,可提高高硬度岩石的钻孔率,节约大量开采成本,取得理想的应用效果。此外,还可采用液动锤WL钻探法,该技术属于组合钻探法,将液动锤与金刚石WL相结合,二者相辅相成,发挥更大钻探与找矿优势。但在WL钻探中,无需提钻取心,可有效提高纯钻时间利用率。液动锤的应用可减少岩心堵塞,减少WL提钻频率,不但可减少打捞岩心频率,减少提大钻频率。更重要的是,液动锤的应用还可延长钻头寿命,特别是在深孔钻探方面,可节约更多辅助时间,还可减少大量钻探成本投入。

3 深部地质钻探找矿技术的实际应用

3.1 矿区概况

本文以山东玲珑金矿为例,地层以花岗岩为主,块状构造。在破头青断裂影响下,地层破碎,存在险种的漏失情况,遇矿前后出现软土地层。经过专业测试,该区岩石可钻级别在7~9级之间,属于典型的硬、脆、酥、漏复杂地层。在本次研究中,分3期开展加密勘查钻探工程,共计完成59个钻孔,钻探范围56254.26m,其中有32个超过1000m,孔深在752.35m~1752.38m之间,Ⅰ类深孔数量24,Ⅱ类深孔数量2。因该矿区的影响因素众多,适宜采用液动锤WL组合钻探技术。

3.2设备选择

在钻机与钻具方面,要求钻机拥有较大回转速度范围,与液动锥较低转速相适应,减少钻头位置的磨损,可选择XY系列的钻机满足上述要求,因此该实验采用型号为XY-6钻机、型号为SYZX75、SS75C的液动锤WL钻具、型号为SYZX75的液动锤WL。在动力机选择方面,除XD-5钻机采用液压马达之外,剩余设备均为电机带动,在无动力电源情况下,可用柴油机提供电源。本文采用型号为BW250的泥浆泵,能够符合2000m施工范围内的钻机技术要求。

3.3 技术应用

液动锤钻具由双喷嘴液动锤、WL钻具共同组成,具有冲击系统、碎岩系统、采集系统、传动与单动系统等多个机构。在实际运行中,液体从上喷嘴位置喷出,在高速卷吸作用下将上缸套上腔介质抽往下腔,并在下喷嘴节流作用下,使阀迅速上移到上限。对于进入下腔的液流,可经过喷嘴高速喷出,在卷吸作用下使腔内的压力降低,但与冲锤相连位置的活塞底部受水路拦截影响,压力增加形成压差,因冲锤上方活塞顶部与下方处于闭合状态,液流被迫切断产生水击,上腔压力激增。同时,冲锤下腔的压力数值骤降,受惯性影响不断向下运动,直至冲击锤轴接头处为止。在钻孔选择方面,ZK103孔为矿区内的第二个孔,与首个孔ZK301之间的距离小于500m,在地层与施工条件上大致相同。该孔从405m深度为赤铁矿,可钻级别在11~12之间。该技术的应用参数为 :(1)钻压。在回转钻进中,钻压主要用于为钻头金刚石颗粒压入岩石提供预压,促进岩石内部形成预加应力,冲击功传递条件得以改善,扭转冲击载荷传递方向,使高频脉动载荷在短期内达到极高值,岩体破碎,提高钻进效率。在钻研大小调整方面,还应结合多种岩石抗压强度,通常液动锤钻压可以较低,如SYZX75钻压可设置为12kN。(2)转速。转速应与岩石特性相结合,对钻孔深度、结构、倾角等因素综合考虑而定。如若单纯注重冲击频率,可用以下公式计算转速 :

6035dfcf629c9_html_44e7cfcacfee4ff3.png

式中,n代表转速,单位为r.min ;f代表冲击频率,单位为Hz ;s代表最佳冲击间隔,单位为mm ;m代表最佳冲击频率,单位为Hz。在实际应用中,XYZX75液动锤的回转钻进数值带入后,n的数值在300r/min~400r/min之间。

(3)泵量与泵压。泵量可能够符合液动锤常规参数,一般在液动锤参数确定后,泵量与冲击频率之间具有正比关系,因此WL钻探所需的泵量与超过常规WL值。在压力平衡钻进理论指导下,如若泵量过大则会影响孔壁稳定度,还会缩短钻头的使用寿命,因此最好将设备泵量设置在60L/min~90L/min之间。在实际钻探中,为了符合冷却钻头与携带岩粉的相关要求,在地层与设备均稳定的前提下,应尽可能的满足液动锤泵量,将泵压设置为0.5MPa~2.0MPa之间,因泵量增加导致循环管路内部流速提升,压浆也应随之提升。因此,泵压范围不但要符合钻进因素要求,还要随着孔深的增加,使泵压始终保持在推荐工作范围上限,只有这样才可促进冲击作用的充分发挥。针对该矿区以及周围特殊地层,采用液动锤WL技术进行钻探,工作量为3625.51m,平均时效为1.62m,台月效率为743.36m,钻头寿命均值为36.25m,回次进尺为2.68m。其中,带有3个深孔,工作量为2957.26m,平均时效为2.36m,台月效率为796.34m,钻头寿命均值为34.25m,回次进尺为2.13m。根据钻进实验结果可知,在相同钻孔、不同孔段情况下,液动锤WL与常规设备相比时效提高87.5%,钻头寿命延长158% ;在相同孔段、不同钻孔情况下,液动锤WL与常规设备相比时效提高37.5%,钻头寿命延长82.5%。

4 结论

综上所述,希望通过本文研究,使深部矿产资源得到有效开发,缓解当前矿产需求与资源消耗的矛盾,为社会发展提供更多助力。

参考文献

[1] 梁志英.浅析地质勘查与深部地质钻探找矿技术工作[J].黑龙江科技信息,2018(36):012-014.

[2] 王 作 华 . 地 质 勘 查 与 深 部 地 质 钻 探 找 矿 技 术 分 析 [J]. 科 技 与 企业,2018(07):210-210.