【摘要】本文就探礦工程技術(shù)發(fā)展回顧進(jìn)行了探礦工程在地質(zhì)資源勘查中的作用與地位以及探礦工程的發(fā)展趨勢(shì)與研究方向的論述。
【關(guān)鍵詞】探礦工程；地質(zhì)資源
1探礦工程技術(shù)發(fā)展史回顧
探礦工程，主要包括鉆探工程、坑探工程和勘探工程機(jī)械。原來(lái)泛指地質(zhì)找礦中的兩種技術(shù)方法，由于主要用于地質(zhì)找礦，所以當(dāng)時(shí)稱為探礦工程。
探礦工程是地質(zhì)工作多工種合成作戰(zhàn)的重要方面軍，是目前乃至將來(lái)地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查、工程地質(zhì)勘查（勘察）驗(yàn)證地質(zhì)認(rèn)識(shí)以及地球物理勘探直接取得地下實(shí)物資料的唯一技術(shù)方法，也是各種工程基礎(chǔ)、隧道、涵洞、環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防治等工程施工的重要技術(shù)方法，同時(shí)鉆孔（井）、坑道為獲得地下地質(zhì)體信息、探測(cè)深部地殼、開(kāi)采礦產(chǎn)資源、建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)室或觀測(cè)站等提供通道。
探礦工程技術(shù)中的鉆探工程技術(shù)淵源于遠(yuǎn)古時(shí)代的掘鑿井技術(shù)。在出土的甲骨文和金文中，就已經(jīng)有“井”字的記載；到新石器時(shí)代中期具有代表性的有陜西的半坡村、河南繩池的仰韶文化，已發(fā)掘一座干式水井，距今有50007000年的歷史。雖然這些鑿井技術(shù)非常簡(jiǎn)陋、原始，但它卻是我國(guó)鉆探技術(shù)的始祖。
從公元前254年到公元1040年的1300多年中，鑿掘技術(shù)、方法及開(kāi)拓應(yīng)用領(lǐng)域日趨完善，主要用于鑿掘大口徑淺水井、鹽井及油氣井，當(dāng)時(shí)最深的氣井已達(dá)138.24 m。從1041年開(kāi)始轉(zhuǎn)入小口徑深井階段，深度超過(guò)了300m。明清兩代（1254-1911）鉆鑿工藝在鹽井中更加完善，發(fā)明了半機(jī)械化的繩索沖擊鉆探，并且運(yùn)用到固體礦產(chǎn)勘探中。
清道光六年鉆成了世界第一口超千米井―海井（四川自貢），井探1001.42m，是世界鉆井史上的里程碑，是18世紀(jì)中葉前的世界鉆井記錄。到光緒年間，最大井深為1119m，民國(guó)初年（1911）為1250m。
我國(guó)的鉆井技術(shù)，無(wú)疑對(duì)人類(lèi)社會(huì)能源和資源的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的.迅速發(fā)展，對(duì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步，起到了推波助瀾的作用。
近代中國(guó)機(jī)械巖心勘探是從河南焦作開(kāi)始的。20世紀(jì)初，英國(guó)人用蒸汽鍋爐作動(dòng)力驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)取心鉆機(jī)，使用手鑲金剛石鉆頭鉆進(jìn)，用于勘探煤炭資源。
2探礦工程的重要作用和地位
結(jié)合當(dāng)代地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展方向和主要功能，我們更容易理解探礦工程對(duì)于地質(zhì)資源勘查、地質(zhì)科學(xué)的不可代替的重要作用。現(xiàn)代的探礦工程需要從傳統(tǒng)的找礦模式上升到為地球科學(xué)整體來(lái)進(jìn)行服務(wù)，要推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展，保障國(guó)家的戰(zhàn)略資源安全性，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境等等。如果說(shuō)當(dāng)代地質(zhì)科學(xué)的主要任務(wù)集中在地質(zhì)資源的勘查，那么地質(zhì)資源勘查的成功與否都取決于探礦工程的發(fā)展和突破。探礦工程是地質(zhì)資源勘查的重要技術(shù)手段，也是唯一能從地下巖層取出實(shí)物樣品的技術(shù)方法。探礦工程對(duì)于地質(zhì)資源勘查的重要作用主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：
2.1利用探礦工程技術(shù)提高探礦深度尋找深部礦藏
我國(guó)的礦產(chǎn)資源豐富且分布十分廣泛，然而從目前礦產(chǎn)資源勘查開(kāi)發(fā)利用的情況來(lái)看，我國(guó)已經(jīng)探明的礦產(chǎn)資源還僅僅只達(dá)到三成左右，還擁有非常廣闊的發(fā)展前景。中國(guó)地質(zhì)資源勘查工作的平均開(kāi)展深度集中在300m和500m之間，而同時(shí)期的西方發(fā)達(dá)國(guó)家勘查深度平均為800m左右，這樣我國(guó)自然礦產(chǎn)資源的充分利用就陷入了瓶頸狀態(tài)。中國(guó)深部找礦的勘查技術(shù)還處在起步階段，和發(fā)達(dá)國(guó)家地區(qū)之間還存在有很大的差距。要增加找礦的深度，要獲得深部礦藏的地質(zhì)信息，就必須推動(dòng)探礦工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，解決鉆探技術(shù)上的眾多難題。
地質(zhì)資源勘查工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是巖心鉆探。一個(gè)探明地下深部礦藏的諸多信息的過(guò)程，除包括依靠先進(jìn)的地質(zhì)理論和遙感等先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)外，最終的驗(yàn)證和分析需要通過(guò)巖心鉆探技術(shù)取出地下巖樣，才能夠繼續(xù)開(kāi)展勘查工作，從而才能確定自然礦產(chǎn)資源的埋藏深度、品位和儲(chǔ)量，才能最終有效的提交地質(zhì)資源勘查成果�？梢哉f(shuō)，在這個(gè)過(guò)程中，探礦工程技術(shù)的運(yùn)用是地質(zhì)資源勘查成功與否的關(guān)鍵因素。我國(guó)的巖心鉆探技術(shù)還處于剛剛起步的階段，面臨著較大的技術(shù)難關(guān)，這些問(wèn)題能否良好的解決，將直接關(guān)系著地質(zhì)探礦戰(zhàn)略的發(fā)展實(shí)施。
2.2利用探礦工程技術(shù)在不同的地質(zhì)環(huán)境下開(kāi)展地質(zhì)資源勘查工作
航天、地球科學(xué)、海洋科學(xué)、極地科學(xué)等極端環(huán)境的科學(xué)研究中，鉆探取樣的課題的完成都離不開(kāi)探礦工程的技術(shù)手段。以探月工程為例，地質(zhì)學(xué)家需要掌握月球地質(zhì)的基本信息如基本地質(zhì)情況、資源和深部情況，從而進(jìn)一步研究月球的起源、月球與地球的特殊關(guān)系等課題的進(jìn)行，都需要通過(guò)探礦工程的鉆探取樣才可能實(shí)現(xiàn)。
從中國(guó)航天相關(guān)部門(mén)制定的登月計(jì)劃來(lái)看，中國(guó)計(jì)劃分月球無(wú)人探測(cè)和宇航員登月這樣兩部來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)月球的鉆探取樣。由此可見(jiàn)，研究和推動(dòng)探礦工程技術(shù)的發(fā)展將有利于在不同的地質(zhì)環(huán)境下開(kāi)展地質(zhì)資源勘查工作。
3探礦工程的發(fā)展趨勢(shì)與研究方向
緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的需求，進(jìn)一步拓寬探礦工程技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域；加大探礦工程投入、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、抓緊相關(guān)設(shè)備機(jī)具研制、研究鉆探工藝、制定相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，是中國(guó)目前探礦工程的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向。大體內(nèi)容如下：
3.1保真快速鉆探取樣技術(shù)輕便化、精確化、智能化，并探索出相應(yīng)的適用于月球、極地、永凍層、干熱巖、核廢料處置、核爆炸、山地、溝壑、沼澤、植被覆蓋等難以接近的地區(qū)和淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)鉆探取樣需要的取樣鉆探設(shè)備及鉆探工藝。
3.2與繩索取心鉆探技術(shù)的結(jié)合，開(kāi)發(fā)定位測(cè)量實(shí)時(shí)軌跡描繪等數(shù)字化系統(tǒng)，深入研究定向鉆探技術(shù)，巖心定向技術(shù)及裝置，推廣變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
3.3研究復(fù)雜堅(jiān)硬地層的鉆探是探礦工程領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。我們應(yīng)大力實(shí)施“液動(dòng)潛孔錘-螺桿馬達(dá)-繩索取心”三合一或“液動(dòng)潛孔錘-繩索取心”二合一等鉆探技術(shù)的推廣工作。
3.4地球科學(xué)研究鉆探技術(shù)對(duì)巖心保真、巖心采取率等要求較高，應(yīng)研究地球科學(xué)研究鉆探設(shè)備及其工藝。當(dāng)前環(huán)保已經(jīng)成為世界各國(guó)共同關(guān)注的話題，我們應(yīng)當(dāng)將資源開(kāi)發(fā)與環(huán)保并重，因此開(kāi)展地球科學(xué)研究鉆探技術(shù)及示范孔的研究工作意義非凡。
3.5超深孔鉆探技術(shù)的研究。主要包括鉆探工藝、鉆探設(shè)備、泥漿技術(shù)和孔內(nèi)事故預(yù)防及處理技術(shù)的研究。為深部找礦和地球探測(cè)工程的實(shí)施作好準(zhǔn)備。
3.6加大高效切磨材料、碎巖工具以及新的碎巖技術(shù)的研究。如：機(jī)械碎巖、物理碎巖和化學(xué)碎巖，這是基礎(chǔ)性的工作。
3.7新型成孔（井）材料研發(fā)及工藝研究。積極推廣PVC-U塑料管在水文水井工程、淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)工程、地下水監(jiān)測(cè)、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
3.8目前我國(guó)探礦工程從上到下沒(méi)有明確的主管業(yè)務(wù)部門(mén)，全國(guó)的探礦隊(duì)伍各自為戰(zhàn)，技術(shù)水平參差不齊。主要反映在質(zhì)量、效率低；成本、事故率高；新技術(shù)推廣應(yīng)用困難；沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范等。所以，隨著探礦工程服務(wù)領(lǐng)域的拓寬，在改革目前管理體制的前提下，加緊制訂相關(guān)探礦工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程、規(guī)范具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
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