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绿色勘查技术在矿山地质钻探施工中运用研究论文

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2024-02-27 10:37:13    来源:    作者:heting

摘要:为了更好地落实生态文明建设的目标,实现经济效益与环境保护协同发展,本文以绿色勘查技术为对象,深入研究其在矿山地质钻探施工中的有效运用。首先,简要阐述了绿色勘查技术的实施流程;其次,对常见的矿山地质钻探技术及绿色勘查技术的具体应用策略加以分析;最后,根据相关工程项目,进一步探究此项技术应用的优化路径,旨在减少对矿山生态环境的破坏,保证地质勘查工作质量和效率,从而促进采矿行业的可持续发展。

  摘要:为了更好地落实生态文明建设的目标,实现经济效益与环境保护协同发展,本文以绿色勘查技术为对象,深入研究其在矿山地质钻探施工中的有效运用。首先,简要阐述了绿色勘查技术的实施流程;其次,对常见的矿山地质钻探技术及绿色勘查技术的具体应用策略加以分析;最后,根据相关工程项目,进一步探究此项技术应用的优化路径,旨在减少对矿山生态环境的破坏,保证地质勘查工作质量和效率,从而促进采矿行业的可持续发展。

  关键词:绿色勘查技术,矿山地质,钻探施工,运用策略

  在以往矿山地质钻探施工中,通常是以粗放式管理进行,严重破坏了矿山生态环境,如排放泥浆污染地下水、废弃物随意堆放等。伴随我国生态文明建设战略的提出,对矿山地质钻探工作提出了更高的环保要求,因此要合理运用现代科学技术手段,以环境保护和生态恢复为目标,有效应用绿色勘查技术,从而确保此项技术在矿山地质钻探施工中取得卓越成果。

  1绿色勘查技术的实施原则

  1.1制定勘查工作计划

  在实际地质钻探施工过程中,为了保证将绿色勘查技术落实到位,充分发挥其在矿山地质勘查中的应用效果,这就要根据矿山周边生态环境及相关变化,科学制定可持续开发的勘查准则,使其可以更好地适应矿产资源勘查工作的需要,又能够与人文科学有机结合起来。在实际规划和设计中,尽可能使用现代信息技术手段,为矿山地质勘查结果准确性、科学性奠定坚实基础。

  1.2利用矿山周边条件

  由于不同矿山区域的地理条件不同,导致其地质条件也会有所差异。只有勘查技术人员要全面调查矿山周边环境,精准掌握矿山各项基本参数,才能够充分认识矿山地质特征和构造。因此,应当根据矿山实际情况,科学选用绿色勘查技术手段和相关仪器设备,切实发挥矿山生态环境的有利条件,从现实角度出发,考量矿山环境变化特点,最终实现绿色矿山建设目标。

  1.3遵从地质构造特点

  虽然说矿山地质条件各不相同,但我国矿产资源分布是有规律的,因此要在矿山地质勘查之前,根据矿山区域地质特点来明确矿产资源的具体位置。通过严格按照事先编制的科学调查方案,深入分析矿山区域的实际地理位置、地形地貌等,并要对该区域的矿山地质资源加以详细规划和布置,逐步进行地质勘查工作,在每一次地质勘查中积累经验,为后续地质钻探施工提供指导。

  1.4整合现代技术方法

  在信息时代下,“绿色矿山、智慧矿山”建设理念的提出,要求矿山地质钻探施工中应使用先进的科学技术手段,通过利用3S技术减少矿山地质测量误差;使用高精度振动信号处理系统,将地质勘查数据高速、及时地传输给基站;利用BIM技术手段将矿山及周边环境以三维立体模型显示出来,配设相关系统计算数据信息,获得矿山不同地质构造的具体位置。

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  2常见的矿山地质钻探技术

  2.1深部地质钻探技术

  我国幅员辽阔,地质条件多样,矿产资源分布极不均匀,部分矿石位于地表浅层,另一些则位于矿山深层,而这些矿产资源开采难度较高,如若使用传统钻探技术将难以满足实际要求。因此,需要应用深部地质钻探技术,辅助矿山地质勘查作业开展,通过科学选用钻杆、钻具等机械设备,使其可以承受动力压力以及扭矩作业中的各项振动,确保二者之间的平衡性,可以更好地提高钻探施工结果的精准性,促使矿山地质勘查工作高效开展。

  2.2液动潜孔钻进技术

  在矿山地质勘查工程中,此项钻进技术应用范围较为广泛,能够实现冲击式钻进和旋转式钻进的应用效果,通过将液动潜孔钻进技术与配套设施融合应用,可以有效破碎矿山地层中坚硬岩石,与其他传统钻进技术相比,这项技术具有显著的应用优势。在实际钻进施工过程中,施工人员可以利用泥浆泵来驱动液动潜孔锤,随着冲击锤持续开展往返运动,有效增加钻头的冲击荷载,并在双重回转剪切的影响下,进一步提高破碎地层岩石的工作效率。

  2.3远端水平对接井钻进技术

  这种钻进技术是一项技术性强、施工难度大的系统工程,对钻井设备、测量仪器、工艺技术等有着较高要求,适用于煤炭、天然气等矿产资源采集中。在应用水平对接井钻进技术过程中,应当明确井位和目标层的选择,优化设计井身结构及钻具组合,科学选用测斜仪器设备,并要做到井眼轨迹控制、钻井液工艺、对接工艺等相关技术的有效运用,从而实现有效控制钻进施工的精准性。

  2.4多工艺空气反循环钻进技术

  相比于传统取芯钻进技术,此项技术有效应用,可以提升钻进效率,降低施工成本,强化钻孔质量等,尤其是矿山地层条件复杂程度高的区域,多工艺空气反循环钻进技术应用效果格外显著,通过进一步压缩空气,提高潜孔锤钻动力,予以钻头持续往返动力,切实提高破碎岩石效率,并可以将岩石碎屑带出地表。虽然此项技术具有较多优点,但也存在一些技术短板,如难以满足状岩心获得标准等,导致此项技术无法大规模应用。

  3矿山地质钻探施工中绿色勘查技术的运用策略

       3.1减轻槽探的工作量

  在矿山地质勘查中,矿山区域地面环境已显示出十分脆弱特点,如果仍沿用槽探技术,可能会对矿山生态环境造成严重破坏。目前常用的钻探技术有两类:一是以传统手段为主的钻孔和爆破技术;二是以现代科技为主的钻探技术,可以取替传统槽法,减轻对矿山生态环境的破坏的同时,取得良好钻探效果。为了实现保障矿山生态环境的同时,减少相应工作量,就要使用浅钻孔技术,以这种方式达到开槽效果,以便于更好地适应各种地形。从相关工作实践中发现,以钻代槽技术对堆积地形影响最小,但也会面临众多问题,如难以确定钻芯位置、钻进过程相对困难。在此期间,就要充分借助各种先进技术和设备,如多用途钻机,大大提高矿山地质钻探施工效率,减少了钻探作业难度的同时,也不会对矿山生态环境产生较大影响,从而促使以钻代槽技术得到广泛应用。

  3.2科学选用钻孔设备

  由于我国大多数矿山位于偏远地带,其山势陡峭、地形复杂,导致一些大型机械设备难以运输到矿山区域,所以要根据矿山地理条件,科学选择钻探技术方式和配套机械设备。一方面,需要全面考量矿山地质情况,根据实际情况选择恰当的钻孔技术,如针对高原地区可采用定向钻孔和分支钻孔方法,并要尽可能减少机械设备的迁移,提高矿山地质钻探工作效率的同时,也可以有效保护矿山生态环境。当矿山区域的地形地貌有着特殊性,为充分发挥各种先进勘探设备使用效能,就要将其与钻孔机相互搭配;另一方面,近年来,各类轻质钻孔设备使用愈发广泛,可以满足不同矿山地质情况的需求,因此要充分结合矿山地质条件,合理选用钻孔设备,如便携式、重量轻的挎包式设备,如铝合金材料等,减轻机械设备重量,最大限度上降低人力负担。

  3.3改变机械搬运方法

  在矿山开采地质勘探的钻探施工中,即便是使用小型钻进设备,也要由探井员工携带,但由于矿山地质条件各不相同,就必须借助大型机械设备完成地质钻进施工,对于此类机械设备运输问题,要在将大型机械设备运送到指定位置之前,优先保障道路桥梁建设,使其可以顺利通行至矿山地质钻探位置。为确保开采人员可以在地下矿区正常工作和生活,也要做好临时职工住所和各种勘探设备库房的建设,推动矿山地质钻探施工顺利进行。在绿色勘查技术推广与应用下,传统勘查技术对矿山生态环境的影响较大,即修整设备运输道路、桥梁过程中,不可避免地会破坏矿山周边环境,无疑是违背了“绿色矿山、智慧矿区”建设发展理念。因此,通过使用大型拖拉机、直升机等运输工具完成机械设备搬运,所需临时住所也可以采用便携式户外帐篷来替代,不仅减轻了基础设施建设、道路桥梁开辟等对矿山生态环境的破坏,还能够节省人力物力,提高钻探施工效率。

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  3.4积极应用环保泥浆

  在以往矿山地质钻探施工过程中,由于人们只关注经济效益,忽视了对矿山生态环境的保护,所采用的泥浆材料只是满足钻探施工要求,没有考虑其对环境污染问题,导致其已成为地质勘查工作中污染来源。同时,泥浆材料中还有着大量的化学材料,含有有毒物质等,严重污染和破坏矿山生态环境,如果不妥善处理这些废弃物,将会在矿产资源开采中进一步加剧环境污染情况,所以要采用环保泥浆材料,降低废弃物的排放数量。为此,需要采用环保新泥浆,严格把控加入材料,以避免有毒有害物质的填入,确保泥浆材料质量符合绿色勘查技术标准。例如,可以使用生物聚合环保泥浆,不仅可以满足矿山地质钻探施工的各方面要求,防止出现矿山坍塌、孔洞封堵等问题,也具有可自然降解的性能,具有无毒无害性能,并在自然降解作用下,有效防止大量泥浆废弃物的大量堆积,解决泥浆废弃物处理难题,最终满足绿色施工理念。

  3.5废弃物无公害处理

  从实际钻探施工中发现,不少地方都会产生大量废弃物,如钻探过程中更换、注浆、加固等产生的废气泥浆;机械设备使用后清理所产生的废水;地下矿区居住区域所产生的生活污水等,这些废弃物中含有硫酸盐、悬浮固体、重金属超标、废弃植物油脂等污染物。由于钻探施工所排放废弃泥浆不规律,其中污染物复杂且分散,难以有效管理,如果直接将废弃泥浆排入矿山周边环境,将会对当地生态环境产生恶劣影响,所以必须遵守标准化、规范化的无公害处理方法,保护矿山生态环境。其一,针对各组成部分产生的废弃泥浆,可以及时通过改装泥浆管道进行有效引流,防止泥浆外溢所引发的生态污染问题;其二,对于回收且尚未废弃的土壤,如果其可以进行回收再利用,就应该回收利用;其三,对于没有回收利用意义的废弃淤泥,应采取一系列无公害处理方法,使用吸附剂吸取废弃淤泥中的悬浊物和颗粒污染物。使用空气净化剂和破胶混凝剂沉淀废弃淤泥中的有害物质。经过无公害处理后,可以将清水与沉淀有效分离,处理后的清水可立即排放矿山周边环境,处理后的沉淀可就地掩埋或进行工业生产垃圾处理,从而确保当地生态环境不会受到环境污染影响。

  3.6及时处理生活垃圾

  在钻探工程施工中,不仅会产生废弃泥浆等污染物,也会因矿山地质勘查工作工期较长、工程量大等因素,产生大量日常生活垃圾。为了高效解决日常生活垃圾问题,就要对生活垃圾进行筛选,具体可分为生物降解、不可降解和循环再生这三类垃圾。对于可以生物降解的生活垃圾,要采取就地垃圾掩埋方式加以解决,但其深度不得小于1.5m,并在选择垃圾填埋区域时,尽可能避免选择水资源附近区域,防止对其造成生态污染;对于不可以生物降解的生活垃圾,要选择适当场所内存放,按时运输到指定填埋、处理点进行解决,切勿将可降解垃圾和不可溶解垃圾混合放置,减少对周围环境产生影响。

  4工程项目案例分析

  4.1工程概况

  以某金属矿区勘探项目为例,地处于山脉东北方向,海拔范围为195m~470m内,矿区整体呈南高北低。在该矿山周边环境中,属于亚热带季风气候,年均气温为18.3℃,每年4月~7月为雨季,10月~次年1月为枯水期,年平均降雨量为1055mm,植被覆盖率较高,有落叶阔叶林、针阔混交林及灌木丛等。从实地勘查结果表明,钻探施工区域内样岩石硬度较高,地层容易偏斜,给施工作业带来较大难度,为确保绿色勘查技术有效应用,就要做好设计到施工全落实。

       4.2钻机选用

  本项目选用便携式全液压钻机和传统立轴钻机相结合的方式,一是探索和总结传统钻机在适应绿色勘查技术运用方面的工作经验,二是对比二者在此项作业中的应用区别。在此次项目设计中的九个钻孔,三个钻孔采用便携式全液压钻机,另外六个选用传统立轴钻机。

       4.3钻机搬迁

  为减轻对矿山生态环境的破坏,满足低耗能、高效率的施工要求,本项目根据每个钻孔所处地形地貌,合理选用钻机类型和搬迁方式,通过合理规划搬迁道路,充分利用原有道路,规避植被茂盛、土壤不稳定区域,严格控制运输道路规格,并要采用轻型山地履带车、索道运输等方式,大大降低人力负担的同时,提高钻机搬迁效率。同时,也要做好土壤管控,强化日常道路维护,避免出现山体滑坡、塌方、泥石流等自然灾害。

  4.4现场建设

  根据绿色勘查技术运用要求,机场铺设要使用3mm厚度的土工布吸附油污和冲洗液,在污染源地面铺设1.5mmHDPE防渗隔膜,避免油污等泄漏物对土体、植被造成污染;钻探施工区、人员通道等要铺设防滑网格,标注好各类安全警示标示牌,准备充足消防器材,确保施工安全;接近施工区域边缘处,需要增设隔音板,防尘板等,降低对周边环境影响。

  4.5污染处理

  一是固体废弃物,要采取分类集中存放原则,为其配备垃圾桶、收集桶等,集中存储至垃圾池、废料区中,安排人员定期运输至矿区处理站;二是液体废弃物,应设置废浆存储池,经沉淀和处理后,回收利用上层清水,填埋处理下层沉渣;三是气体污染物,应严禁焚烧垃圾现象,避免产生烟尘、废气,并要高效控制施工作业区域噪声污染。

      4.6环境治理

  本项目采取环境治理与钻探施工同步开展方式进行,待阶段性动土作业后,立即对施工区域进行环境治理,进一步缩短生态恢复时间,减少水土流失问题。首先,需要按照规定拆除各类设备设施,清除场地内施工痕迹;其次,尽可能将破坏区域恢复原貌;再次,将道路、场地建设时的表土覆盖于挖损区和填埋池,最后,播撒草籽、栽植树苗,安排专业人员养护,恢复矿山生态环境。

  5结论

  综上所述,我国矿山勘查工作向着绿色化、现代化方向前进,相关单位要充分认识绿色勘查技术运用的重要性,深入分析此项技术实施流程和运用策略,通过减轻槽探的工作量,科学选用钻孔设备,改变机械搬运方法,积极应用环保泥浆,废弃物无公害处理,及时处理生活垃圾等,促进采矿行业可持续发展。