浅钻技术在找矿中的应用讲义课件

浅钻技术在找矿中的研究应用国土资源部北京探矿工程研究所

宋殿兰北京市海淀区学院路29号电话箱：songdianlan@163.com目录一、概述二、浅钻技术在找矿中的作用三、典型景观区应用案例四、浅钻技术在其它领域中应用五、国内外研究现状六、浅钻技术展望一、概述1、国内矿产资源现状目前我国基岩出露区、半出露区已基本完成区域地球化学勘查（区域化探）和矿产普查。为缓解矿产资源需求紧张的局面和保障我国矿产资源安全供应，在加大已工作区矿产勘查力度和深度的同时，实施向化探地质工作空白区的战略转移，扩大和寻找新的找矿空间，已刻不容缓。最现实的考量就是开展浅覆盖区地球化学勘查和矿产普查。2、浅覆盖区概况浅覆盖区是指覆盖层厚度小于50m且大于3-5m的地区。我国新生界分布面积401.1万Km²，其中第四系面积334.5万Km²。浅覆盖区面积约为100-150万Km²，主要分布在山前地带、盆地边缘、山间盆地、沙质和砾质戈壁荒漠、半干旱草原、湖泊地区、冲击和部分堆积黄土区（面积约30万Km²）。这些地区许多为断裂带分布区和地质构造转换带。成矿、控矿地质条件有利。一、概述此外，在我国目前已开展和正在开展的1/20万和1/5万化探扫面和普查的许多图幅中，还分布着大大小小无法开展常规化探工作的覆盖区，大则上千平方公里，小则几十至数百平方公里。不少重要成矿带和矿区也有大小不等覆盖区的分布，给矿带和矿区外围找矿带来了极大困难，但也给这些地区扩大找矿带来了新的空间。一、概述3、未来找矿方向国家中长期科学和技术发展规划纲要中将资源勘探增储列为重点领域的优先主题。现阶段3个找矿方向浅覆盖区找矿隐伏矿深部找矿

3个找矿方向中的前两个都与覆盖有关。一、概述二、浅钻技术在找矿中的作用浅钻技术与化探技术结合，进行岩石地球化学勘查；替代槽井探，解决勘查初始阶段的环境保护问题；验证各种异常，提高找矿效率；为大钻布孔提供依据，降低投资风险；追踪浅部矿脉走向。浅钻+化探验证物探异常区物探异常勘查区浅钻钻孔浅钻+化探可大大降低物探异常查证的成本浅钻+化探验证土壤化探异常土壤化探异常矿体浅钻钻孔坡积覆盖区覆盖区地表土壤化探异常通常会与真正的异常区存在一定的距离浅钻验证地质界限浅钻钻孔花岗岩闪长岩砂岩二长花岗岩浅钻钻孔分布于地质体的两侧“浅钻+化探”地质工作作空白区区普查覆盖区浅钻钻孔孔地质工作作空白覆覆盖区网网格化布布孔三、典型型景观区区使用案案例（一）在在半干旱旱草原区区化探取取样中的的应用（二）在在水网地地区化探探取样中中的应用用（三）在在森林沼沼泽区化化探取样样中的应应用（四）“浅钻+化探”的找矿效效果1.施工条件件（一）半半干旱草草原区西乌珠穆穆沁旗地地处中纬纬度内陆陆地区，，属中温温带干旱旱半干旱旱大陆性性气候，，常年少少于缺水水。施工工探区地地处内蒙蒙中东部部，平均均海拔1000米以上。。工作地地区主要要为低山山丘陵草草甸草原原，交通通有公路路和土路路相接，，汽车可可到达区区内各取取样钻孔孔点，交交通情况况基本便便利。2.钻探设备备表1：75米全液压压车载钻钻机主要要技术参参数额定转矩（N.m）额定转速（r/min）最大给尽力（kN）最大起拔力（kN）额定功率（HP）540/26070/150121824根据我所所承担的的地质大大调查项项目“75米车载取取样钻机机具的研研制”和863“车载野外外试验装装备”研究成果果，并结结合物化化探研究究所科研研工作任任务要求求及景观观区的地地质背景景，采用用75米全液压压动力头头车载钻钻机。根根据不同同地层结结构采用用了空气气正、反反循环取取样工艺艺及螺旋旋、金刚刚石取样样工艺。。该钻机机的主要要技术参参数如下下：（一）半半干旱草草原区3.地层结构构整个工作作区内地地层变化化较大，，地层特特性按地地形划分分基本上上可分为为三大类型型：Ⅰ山顶及岩岩石突露露地区；；Ⅱ山坡及河河坡地区区；Ⅲ河底及平平原地区区。（一）半半干旱草草原区柱状图0～0.3米为草皮皮、腐植植土，0.3～1.0米为风化化的页岩岩，泥质质岩，1.0～3.0米为比较较完整的的岩石。Ⅰ.山顶及岩岩石突露露地区取样工艺艺：空气气循环+潜孔锤钻钻进+空气旋流流器取样样0～0.5米为草皮皮、腐植植土；0.5～7.0米为风动动砂；7～9米为黄褐褐色或灰灰色胶泥泥层；9～12米为破碎碎风化岩岩层；12～15米为完整整基岩层层。柱状图Ⅱ.山坡及河河坡地区区取样工艺艺：基岩岩以上地地层采用用空气循循环+三翼刮刀刀合金钻钻进+空气旋流流器取样样；基岩层采采用空气气循环+气动潜孔孔锤钻进进+空气旋流流器取样样。防止风成成砂层埋埋钻，采采用下套套管工艺艺0～0.5米为草皮皮、腐植植土；0.5～7.0米为风成成砂；9左右米为为黄褐色色或灰色色胶泥层层；10米以下为为基岩层层柱状图Ⅲ.河底及平平原地区区柱状图取样工艺艺：采用用空气循循环+三翼刮刀刀钻头钻钻进+空气旋流流器取样样易坍塌地地层，采采用下套套管空气气循环取取样工艺艺空气正反反循环工工作原理理反循环原原理示意意图4.应用效果果内蒙古干干旱沙漠漠景观区区及半干干旱草原原景观区区采用空空气正、、反循环环连续取取样技术术采取粉粉末状化化探样品品，在铅铅锌矿外外围发现现银矿点点。（一）半半干旱草草原区现场取样样情况（二）南南方水水网地区区1.取样设备备示范区选选在安徽徽庐江水水网地区区，采用用TGQ-30型轻便取取样钻机机和46口径绳索索取样工工艺。该该机型由由轻便取取样钻机机和一台台液压动动力站组组成。示示范任务务来自地地调项目目“机动浅钻钻在地球球化学方方法中的的研究应应用”。TGQ-30型取样钻钻机参数数额定转矩（N.m）额定转速（r/min）最大给进力（kN）最大起拔力（kN）额定功率（hp）320/80100/5007.57.513（二）南南方水水网地区区设备特点点：设备轻便便：该30米取样钻钻机具主主机重量量80kg，泵站81kg。搬迁灵活活：分体体式结构构最大部部件不超超过40kg，可快速速移动。。拆装方便便：部件件之间的的链接主主要是销销钉和快快速接头头，现场场准备时时间不超超过30分钟，具具有极强强的实用用性。性能可靠靠：整个个施工期期没出现现任何故故障。（二）南南方水水网地区区0～2米为表层层耕作土土、腐植植土；2～8米为灰黑黑色胶粘粘泥；8～14米为含水水层，为为深灰色色或灰黄黄色粘泥泥，含沙沙层；14～22米为胶粘粘泥层；；22～28米砾石层层，这一一层的主主要成分分为凝灰灰岩，砂砂岩，长长石，石石英等.夹杂泥沙沙；28～29米为残基基层，该该层风化化破碎，，为泥质质高岭土土砂岩层层；29～30米为基岩岩，紫红红色泥质质粉砂岩岩。柱状图（二）南南方水水网地区区2.地层概况况3.取样工艺艺山坡及突突露地区区直接采采用普通通双管钻钻进，操操作简单单，采取取率在90%以上。对于覆盖盖层比较较完整的的地区，，采用普普通单管管开孔钻钻进2米，更换换绳索取取心钻具具钻进。。对于覆盖盖层含水水，易坍坍塌，缩缩径地层层，采用用φ60螺旋钻杆杆钻进8-12米，下套套管2-3根（4米/根）然后后更换φ46mm绳索取心心钻具继继续钻进进。（二）南南方水水网地区区钻进工艺总进尺平均钻速最高钻速钻进效率绳索取心钻具490m6.8(m/h)9(m/h)3.4(m/h)4.取样效果果（二）南南方水水网地区区下套管取取样螺旋钻进进取样（二）南南方水水网地区区绳索钻进进取样取样现场场（二）南南方水水网地区区5.应用效果果安徽水网网地区覆覆盖层较较厚，可可采用轻轻便钻机机加绳索索取心钻钻具取样样。在一一个矿化化点周围围圈出了了明确化化探的异异常区。。（二）南南方水水网地区区（三）森森林沼泽泽区1.取样设备备在多宝山山地区采采用地调调项目成成果“TGQ-15A型轻便多多功能取取样钻机机。该取取样钻机机可以满满足金刚刚石钻进进及螺旋旋钻进等等不同钻钻探工艺艺对钻机机的要求求。示范范任务来来自省部部合作项项目：“多宝山地地区远景景规划——浅钻技术术在多宝宝山地区区的有效效性研究究”取样钻机机性能参参数：型号：TGQ-15A功率(hp)：5.5耗油量（（L/h）：1.0~1.2钻深(米):20钻孔直径径(毫米):46转速(转/min):1200/500/150给进行程程(米):1.2给进方式式:链轮链条条钻架高度度(米)1.65重量(千克):76（三）森森林沼泽泽区泥浆泵参参数：型号：3WZ-26功率(kw)：4.2耗油量（（L/h）：1.0—1.2流量（L/min）：26压力(MP):0.7重量(千克):22（三）森森林沼泽泽区最上层为为20-50cm黑色腐殖殖土；第二层位位20-40cm的黄土；；第三层为为30-50cm厚度较为为均匀的的白色砾砾石，且且砾石棱棱角有明明显的磨磨圆痕迹迹；第四层为为30-50cm夹带风化化碎石的的黄色粘粘土；第五层为为风化基基岩。（三）森森林沼泽泽区2.地层概况况3.取样工艺艺上述地层层若只采采取基岩岩样品，，则可以以采用单管合金钻钻具剥离覆覆盖层+单管金刚石石钻具取心心的取样工艺艺。若采取化探探样品，则则可使用单动双管金金刚石钻具具+底喷钻头+半合管式内内管取心的取样工艺艺。平均钻进效效率：2.6米/小时。（三）森林林沼泽区遇到第四系系钻孔，可可采用单管钻具或或单动双管管钻具+小泵量冲水水取心的取样工艺艺，即可轻轻松全孔取取样。（三）森林林沼泽区“浅钻+化探”多宝山应用用案例其一钻孔发发现孔雀石石（此区域域土壤化探探未发现异异常）钻孔钻孔测线粉砂岩及板板岩区浅钻孔位花岗岩区花岗岩区钻孔取出的的孔雀石强烈的蚀变变现象取样情况杂岩带取样情况取样情况取样情况多宝山浅钻钻铜元素岩岩石地球化化学图4.应用效果黑龙江森林林沼泽覆盖盖区采用轻轻便岩心取取样钻机采采取岩石样样品。样品品经过初步步鉴定定名名后将被用用于化学分分析,在多宝山外外围发现隐隐伏铜矿点点。（三）森林林沼泽区（四）浅钻钻+化探探的的找找矿矿效效果果1、在在内内蒙蒙西西乌乌旗旗半半干干旱旱草草原原浅浅覆覆盖盖区区已已知知铅铅锌锌矿矿的的外外围围利利用用浅钻钻+化探探的的方方法法发发现现了了新新的的银银矿矿矿矿化化点点；2、在在安安徽徽庐庐江江水水网网浅浅覆覆盖盖区区利利用用浅钻钻+化探探的的方方法法，，在在一一个个深深钻钻矿矿化化点点周周围围圈圈出出了了完完整整的的化化探探异异常常区区；3、在在黑黑龙龙江江多多宝宝山山外外围围的的森森林林沼沼泽泽浅浅覆覆盖盖区区，，在在一一个个浅浅钻钻填填图图钻钻孔孔中中发发现现孔雀石，随后在在此钻孔孔附近又又布置50余个浅钻钻钻孔，，并将所所取样品品用于化探分析。最终发现现一处隐隐伏铜矿矿矿化点点。4、以多多宝山为为例。多多宝山地地区属森森林沼泽泽浅覆盖盖区景观观区，在在资源评评价项目目中选了了八幅图图，采用用浅钻取取样。在在浅钻取取样中，，随处可可见槽探探坑，如如下图所所示。由由此可见见，为在在该重点点成矿带带找矿有有所突破破，国家家投了巨巨资，但但并没能能达到揭揭露地表表的目的的，反而而对环境境造成了了巨大破破坏。浅浅钻技术术在该地地区通过过2007至2010三年累计计4000多米的示示范工作作量。尽尽管有的的孔位覆覆盖层厚厚度超过过18米，但八八幅图所所布的每每个孔都都穿过了了覆盖层层，取到到了基岩岩。这充充分验证证了浅钻钻技术在在此种地地貌中，，不仅能能揭露地地表取得得找矿的的直接信信息，而而且极大大减少了了对树木木与植被被的破坏坏。（四）浅浅钻+化探的找找矿效果果1.替代槽井井探浅钻可在在普查阶阶段替代代槽井探探，槽井井探不仅仅破坏环环境，而而且施工工单位要要面临高高额的补补偿费。。在覆盖盖层厚度度超过3米时槽探探无法使使用。四浅浅钻技术术在其它它领域中中应用地层情况况：胶粘粘泥层钻具组合合：两翼翼合金钻钻头+螺旋钻杆杆钻进方式式：干钻钻钻进深度度：10-12米四浅浅钻技术术在其它它领域中中应用TGQ-15型取样钻钻机在安哥拉钻取物探探爆破孔孔2.钻取爆破破孔地层情况况：沙质质黄土钻具组合合：两翼合金金钻头+可通水螺螺旋钻杆杆钻进方式式：0-5米干钻5-10米内通水水钻进钻进深度度：10米钻孔效率率：10米/小时TGQ-10A型取样钻钻机在安哥拉钻取物探探爆破孔孔四浅浅钻技术术在其它它领域中中应用美国绍尔尔公司的的背包钻钻机STS-2：重量18kg，钻孔直直径20mm，仅可钻钻取完整整的岩石石。俄罗斯生生产的山山地钻机机，模块块化设计计，钻深深40m，转速100rpm，只适合合松软地地层合金金钻进。。二、研究究现状五、国内内外研究究现状二、研究究现状美国Mobildrill公司B48钻进NQ365.76m5.1取样设备备宝长年公公司LF90DNQ钻杆钻深深900m五、国内内外研究究现状俄罗斯叶叶卡捷琳琳堡系列列钻机钻钻进能力力较强，，但重量量大，机机动性和和可拆装装性较差差，大多在冬冬季施工工。五、国内内外研究究现状五、国内内外研究究现状TGQ-5型轻便钻钻机TGQ-15型轻便钻钻机五、国内内外研究究现状TGQ-30型液压轻轻便钻机机五、国内内外研究究现状TGQ-100L型全液压压多功能能取样钻钻机五、国内内外研究究现状TGQ-100Z沼泽全液压取取样钻机机五、国内内外研究究现状TGQ-300全液压岩岩心钻机机五、国内内外研究究现状硬质合金金钻进（（用于钻钻取土层层、软岩岩或剥离离覆盖层层）螺旋钻进进（用于于钻取土土层）金刚石钻钻进（用用于钻取取岩层））空气正循循环钻进进（干旱旱半干旱旱缺水覆覆盖区取取样，常常用于普普查）空气反循循环钻进进（干旱旱半干旱旱缺水覆覆盖区取取样，常常用于详详查）5.2取样工艺艺五、国内内外研究究现状硬质合金金钻进硬质合金金钻进适适用于覆覆盖层、、土层及及I—VI级岩石及及部分VII—VIII级研磨性性弱到岩岩层钻进进取样。。硬质合金金钻进的的特点是是操作简简单，在在较软的的岩层中中钻进效效率高，，质量好好，材料料消耗少少、成本本低。在覆盖较较厚的地地区，通通常使用用合金钻钻头剥离离覆盖层层，以提提高钻进进的速度度。五、国内内外研究究现状合金钻进进的钻压压：土层层及III级以下岩岩层钻进进，每颗颗合金上上的压力力为30~70kg，IV~VI级岩层钻钻进每颗颗合金上上的压力力为70~100kg。合金钻进进的转数数：合金金钻进不不需要太太高的转转速，500r/min左右即可可。合金钻进进的冲洗洗液量：：液量的的大小应应根据岩岩石性质质、钻孔孔口径等等因素来来确定。。当岩石石层软、、进尺快快、岩粉粉多时，，冲洗液液量要大大些，反反之要小小些。五、国内内外研究究现状螺旋钻进进工艺螺旋钻进进适用于于无地下下水的一一般土层层、粘土土层。螺旋钻进进的特点点是：钻钻进操作作简单，，钻进速速度快，，成孔效效果好，，尤其适适合于缺缺水干旱旱地区，，缺点时时所需扭扭矩大，，提升起起拔力大大。螺旋钻进进采用的的技术参参数：转转速在200r/min以下，轻轻压钻进进。五、国内内外研究究现状当以成孔孔为目的的时，可可以通过过水泵向向孔底注注水，从从而达到到快速成成孔的目目的。每次加钻钻前应上上下串动动钻具，，确保返返土良好好。遇返土不不良时应应及时提提出钻具具，清理理钻具余余土后再再将钻具具下入孔孔内。五、国内内外研究究现状金刚石钻钻进工艺艺人造金刚刚石在钻钻探领域域中的应应用是一一项伟大大的创新新和革命命。自地地质行业业大规模模推广金金刚石钻钻具以来来，钻探探工程质质量和钻钻进施工工效率有有了很大大的提高高，成本本下降，，劳动强强度减轻轻，地质质效果获获得了突突破性改改善。五、国内外外研究现状状金刚石钻头头的选择一般来讲，，岩石研磨磨性愈强，，越破碎，，越软，颗颗粒度粗时时宜选用较较硬的胎体体；反之研研磨性弱，，均质完整整，坚硬，，颗粒度细细的岩石宜宜选用偏软软的胎体，，如果岩石石研磨性强强，而又特特别坚硬时时应选用特特硬胎体。。此外还应根根据所钻岩岩石的性质质，选用合合适的钻头头唇状和水水口等。五、国内外外研究现状状金刚石钻具具种类及使使用条件普通单管钻钻具（用用于地层完完整时）单动双管钻钻具（用用于地层破破碎，需要要钻取较完完整岩心））绳索取心钻钻具（可可不提钻取取心，大大大提高了钻钻进效率））射流取心钻钻具（用于于地层松散散破碎，提提高取心率率）五、国内外外研究现状状5.3提高岩心采采取率的措措施对于不需取取心的地层层，或完整整岩层可采采用单管钻钻具。对于破碎地地层需采用用双管单动动钻具，或或射流取心心钻具钻进进取心。对于难以采采取的覆盖盖层，易冲冲刷的破碎碎层需采用用双动双管管内管超前前钻具钻进进，加压自自堵取心。。五、国内外外研究现状状对于难以取取心的