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地质矿产勘查深部找矿方法探析论文

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2025-05-17 14:39:14    来源:    作者:xujingjing

摘要:在当代中国,经济快速增长带来了对矿产资源需求的显著增加,这一需求反映在工业和农业部门的广泛应用中。为满足这些需求,矿产资源的地质勘查就变得尤为关键。然而,多种因素交织导致我国矿产资源在开采后利用率不高。针对这一问题,相关部门亟需强化对地质矿产勘查深层找矿技术的研究,以期全面提升勘查效率和资源利用率。

  摘要:在当代中国,经济快速增长带来了对矿产资源需求的显著增加,这一需求反映在工业和农业部门的广泛应用中。为满足这些需求,矿产资源的地质勘查就变得尤为关键。然而,多种因素交织导致我国矿产资源在开采后利用率不高。针对这一问题,相关部门亟需强化对地质矿产勘查深层找矿技术的研究,以期全面提升勘查效率和资源利用率。

  关键词:地质矿产勘查;深部找矿;方法

  1地质矿产勘查深部找矿的重要性

  1.1可以有效提高找矿效率

  我国经济建设进程中矿产资源起着必不可少的作用。但这些资源在分布上具有明显的不均匀性和某些区域资源储量较为短缺。针对这种情况,强化矿产资源开发利用效率的关键就是要强化地质矿产勘查。

  地质矿产勘查工作的不断深入,能够显著提高资源寻找工作效率。先进的勘查技术一方面可以降低恶劣自然环境给勘查工作人员带来的威胁,另一方面还可以优化找矿工作的工作效率。另一方面,深部勘查技术为精确描绘地质地形提供了可能,这为后续的勘探作业奠定了坚实的基础。最终通过推动勘查技术向纵深发展能够在很大程度上推动我国矿产资源利用率得到提高。

  1.2能够满足社会发展需求

  在中国经济不断增长的背景之下,矿产资源需求量也不断增加。但在我国部分地区矿产资源没有得到充分利用,造成资源浪费。为了不断促进经济发展,加强矿产资源勘探工作非常关键,特别是对于大型矿山而言,需要利用深部勘探技术来促进资源利用效率的提高。与此同时,在勘探技术不断进步的背景下,既能够加强地质勘查工作效率,又能够提升资源勘查质量,为实现我国社会经济可持续发展奠定更加稳固的资源保障。

  1.3可以提高技术研究水平

  在中国社会经济不断推进的大环境中,矿产资源需求量也越来越大。在此背景下,有关部门必须要致力于地质矿产勘查的技术研究工作的不断深入,并不断提高技术研发的能力。矿产资源作为我国经济建设中的基石对于经济发展具有十分重要的意义。在地质矿产勘查中加强深部找矿技术的研究不仅可以促进勘查工作高效进行,同时也为我国经济稳定增长提供了强有力的支持。在矿产资源开发利用过程中,注重与不断提高地质矿产勘查技术对于促进我国地质矿产勘查技术的进步和社会经济可持续发展有着十分重要的作用。

  2地质矿产勘查深部找矿的方法技术

  2.1空气逆循环连续采样钻探技术

  在进行深度地质钻探作业时,压缩空气作为一种高效循环介质得到了广泛应用。本实用新型利用双壁钻杆将压缩空气既带动钻头转动对所遇岩石进行粉碎,又方便了对所生成岩石碎片进行收集。这些残片对地质分析非常关键,因为它承载了关于地下矿体的大量资料。当钻探作业逐渐展开时,高速气流挟带的岩屑经钻杆空心部位快速输送到地表。抵达地表之后,将样品送至地质实验室作详细的分析,以准确地确定矿体的位置,厚度及其所含的金属量。

  采用空气逆循环连续取样钻探技术时,钻压与转速的选取对于岩石破碎效果起着决定性的影响。所以在深部钻探过程中一定要考虑到岩石特定的硬度和其他因素来认真地调整钻压。同时为避免孔底岩石被反复压碎,需要根据钻头大小确定适当转速才能提高钻进效率进而降低深部地质钻探经济费用。

  2.2物探技术

  深部地质勘探领域中预测性勘探技术为核心技术之一。这项技术运用高级设备和科学技术,对地质特征(如地点,属性,形态,产状等)进行精确映射。对勘探技术所取得的原始数据进行预测和分析后,再结合地质历史,原理和机理等因素进行综合分析和推论,并进一步应用地质构造演化理论加以区分,从而保证了探测结果符合成矿理论。得出结论之后,开展实证研究以有效应用深部地质勘探技术迅速取得深部地层细节。

  地球物理勘探技术在深部地质勘探中应用较为普遍,其主要内容有:

  (1)金属矿地震勘探技术等。该技术多用于沉积型矿床及盐矿的勘查,而我国目前尚处于发展阶段。

  (2)瞬变电磁技术等。该项技术可实现深部探测且垂直分辨率高,适合在300m~400m水深范围进行矿藏探测。

  (3)可控源音频大地电磁技术等。通过调整电磁频率对不同地质区域取样的最大探测深度可达到1000m以上。

  (4)井中物探技术等。这项技术专门用于收集钻孔底部的信息,并采用井内的瞬态电磁技术,在明确了井壁附近的环境后进行探测,正如图1展示的那样。

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  (5)大比例尺航空地球物理探测技术。本实用新型适合长距离地质体探测,可快速获得地质信息。以GPS系统为支撑进行深部地质找矿。

  在探测过程中,可以采用X射线荧光技术与低频电磁技术这两种技术手段。X射线荧光方法是通过对矿物的照射来分析矿物反射的X射线,进而对深层的地质矿产资源进行识别和分析。低频电磁技术采用Fraser滤波器来分析探测到的数据,目的是为了明确地质勘探的基本规律,并准确地确定矿产资源的具体位置和规模,从而展示其高效和灵活的特性。

  2.3构造叠加晕找矿技术

  构造叠加晕找矿技术作为深部地质勘探先进手段显著提高了现代矿产勘查技术水平和实用效能。这项技术是基于矿石生成过程中,受到地质压力和其他多种因素的影响,产生的热液作用在矿体的四周,从而产生特定的晕圈效应。这些晕圈按与矿体在空间上的关系可细分成近矿晕及前尾晕,它们在不同地质时期形态上是不断变化演变的。

  该找矿技术在深入分析构造晕叠加特征的基础上,实现了目标矿体高精度识别和定位。指出矿体晕在不同地质阶段、不同地区随着时间推移表现为多样化矿石构造、三维空间叠加。因此在深部矿产资源勘查实践中,有关研究与勘查机构可构建构造叠加晕原生模型对矿体构造属性与特征进行科学预测。

  此模型可以有效地帮助勘查人员准确地判断矿体类型,埋深,矿体头部之间的间距,前缘晕具体方位等。经过实证分析,我们发现贵金属如金和银,以及有色金属如锌、锡、铅、铜、锑、钨等矿体的晕圈与矿体头部的距离通常在20至300米之间,但构造叠加晕的影响范围可能会超过300米。适当应用该找矿技术不但可以准确查明目标矿物元素而且可以对矿产资源丰度与储量进行评价,从而为矿产资源合理开发利用提供了坚实技术保障。

  2.4数字模型的应用

  计算机科技不断进步,显著提高地下地质三维建模精确度与分辨率。当前,借助计算机的先进性能以及尖端建模技术可以使勘探人员建立起包括地下结构,岩层以及矿体在内的各种复杂地质特性模型,从而准确揭示井下地质状态,并为深层矿产勘查提供关键基础资料[4]。起初,这种模式对地下断层面的三维视觉表达有明显的效果。断层面为岩石层间裂隙,与矿藏形成及空间分布密切相关。通过对这些断层布局和特性的再现,勘查人员可以更加深入地了解断层对深层地质结构的影响机制,包括矿体的迁移路径等。然后还将此数字模型推广到地下褶皱三维重建中。褶皱是岩石层折叠与变形的一种现象,它可以是矿藏闭合与贮存的容器。通过对褶皱形态特征及空间分布的模拟,勘查人员可以更加精确的圈定出可能富矿的区域。最后,此模型也能准确界定岩浆体形状,规模及空间排列等特征,是揭示岩浆活动和矿产形成关系的关键。这种模式给勘查工作以有力的导向工具以提高精确度与成功率。但必须意识到建立这些模式的2个关键前提:足够的地质信息和高强度运算能力。高质量地质数据是保证模型精度的基础,对这些复杂模型结构进行处理需要先进的计算技术作为支撑。另外,模型预测精度受输入数据质量直接制约;若地质数据中出现测量误差或者信息缺失等情况,都有可能造成模型输出的误导性结果。所以,保证地质数据准确、完整对于勘查工作而言是一个根本要求。

  2.5遥感技术

  遥感技术作为一种关键技术手段,能够快速高效获取地质矿产资源空间分布信息。它的基本原理就是以卫星图像为基础,采用具体的计算方法与处理技术对靶区地质地貌、矿产资源等综合分析与评价。深部找矿中遥感技术发挥着关键作用,其能够快速、精确的获得靶区地质矿产信息。如在隐伏岩体构造找矿中,可应用遥感技术来检测与分析某一区域岩体构造。该方法以其速度快,效率高等优势在地质矿产勘查工作中发挥着至关重要的作用。

  但遥感技术有其局限性。比如对遥感数据进行处理要耗费很多人力,物力以及财力,而且处理结果不容易为普通大众所了解,具有一定误差等。所以在地质矿产勘查的深部找矿过程中必须要积极创新与改革,运用更先进,更高效,更可靠的手段与方法对地质矿产资源进行勘查。唯有如此,才能够在我国地质矿产资源勘查事业中发挥更大的作用,促进我国经济和社会健康、稳定地发展。如图2为遥感影像矿点地图。

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  3深部地质找矿技术的具体应用分析

  3.1矿区简介

  本次研究选择了一个矿区作为实例进行分析,其矿体主要分布在由花岗岩组成的地质层内。钻探作业时钻头对原地质结构造成破坏,矿区软土结构缺失。通过对矿区地质结构进行详细调查和资料分析,初步认为矿区7~9级岩宜钻探。这种地质结构复杂,体现为岩石硬,矿体脆,岩石脆。

  为对矿体进行有效的勘探,把勘探过程分为3个阶段。钻探活动的总长度达到了32124.25米,并成功完成了82个钻孔的探查工作。其中,大多数钻孔的深度范围在823.12米至1912.56米之间,总共有45个钻孔的深度处于这一范围内。根据钻孔的分类,我们发现有32个一类最深钻孔和5个二类最深钻孔。考虑到诸多因素,为了保证钻孔质量合格,我公司将流体锤技术综合应用于本矿区勘查作业。

  3.2合理选择勘探设备

  在对矿区矿体进行勘探时,钻机和钻具的合理选型是非常关键的。认为钻机对回转速度有很高的要求,在保证流体转速不能小于一定数值的前提下减少钻头的磨损。一般矿区用XY系列钻机来满足流体锤的使用要求并保证得到合适的马达级别。除此之外,电机设备也具备为其他设备提供运行支持的能力。如果装置不能满足总体的应用需求则要对电源进行动力分析。如果不能装设适当的动力电源,则推荐以柴油机为动力源。

  3.3科学选择找矿技术

  应用流体锤技术进行构件系统研究时常用到双喷嘴液动锤与WI钻2种。双喷嘴液动锤以其多功能、功能强等特点在流体锤系统中占据着核心地位。系统包括岩石破碎,冲击,动力几个子系统。深部地质勘探时液态介质经高压喷嘴喷出促使介质物质由上缸向下腔转移并畅通。根据压力阈值作用使流体锤对节流过程产生影响以调节勘探设备极限位置。传统液动锤系统因液态介质快速喷出而使内部压力下降,在水路阻力作用下相关连接设备平稳向活塞底部运动并产生压差。活塞顶部往往是封闭的,妨碍了液体的流动,使上腔口产生高压力。同时下腔压力减小,冲锤在惯性作用下下移,使接头处不再动作。

  在钻孔位置选择上,首两个钻孔位置应保持500米以内。应用流体锤时,技术设置应考虑以下三个方面:首先,合理设定钻压,确保其进入岩石层,提高钻孔效率,且应根据地质岩石的抗压强度合理设定,避免主观调整。二是科学设置设备钻速并结合地质结构,钻孔深度及倾斜角度确定适宜速度。最后对流体锤泵压和泵量进行合理设定,确保冲击频率正比于泵量,泵量应比日常作业WL略大,满足冷却钻头及承载岩粉需要,维护地层稳定、适应泵量变化、注意提高压浆压力。

  在实际操作中,我们必须确保WI钻技术能够正常运行。根据对勘查矿区地质结构的分析,工作的总长度为4256米,效率达到2.23米/分钟,月平均效率为535.2米,而平均使用寿命则为42.46米。深孔作业的总长度为3276米,其平均工作时长达到2.86米/分钟,每一台流体锤的基础工作效率是686米,而每个钻头的平均工作效率则是45.46米。在四川的某个矿区勘查活动中,与传统设备相比,流体锤的使用寿命增加了82%,而其工作效率也提高了42%。分析表明:在平均时效和高时效条件下流体锤的月均效率都明显超过了深孔。这一优点主要是由于地质结构不同,深孔工作往往是在勘探后期进行,技术应用合理、设备参数设计准确是取得理想效果的关键。

  4结语

  在中国经济持续增长背景之下,矿产资源需求量持续增加,其促进经济社会发展的效果不言而喻。但我国矿产资源开发和利用过程中还面临着许多挑战。为了加深对矿产资源的开采,提升使用效率,有关部门需要加强对地质矿产的勘探力度,保证对资源进行有效挖掘和合理使用。

  [1]黄建,袁启文.地质矿产勘查深部找矿方法[J].世界有色金属,2021(24):46-48.

  [2]李新年.地质矿产勘查深部找矿方法的探讨[J].粘接,2021,46(05):133-136.

  [3]唐嘉俊,杨龙,黄玉珍.关于地质矿产勘查深部找矿方法[J].世界有色金属,2020(23):65-66.

  [4]于东伟.探讨地质矿产勘查深部找矿的方法[J].世界有色金属,2020(07):87-88.

  [5]夏金鑫.深部地质矿产勘查及找矿技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2020(04):210.