趙洪波,何遠信,宋殿蘭,郭 強,莊有光,盧 猛

(1. 北京探礦工程研究所, 北京 100083;2. 海南省地質(zhì)調(diào)查院, 海南?？?570206)

?

海南戈枕成礦帶峨麻嶺礦區(qū)以鉆代槽勘查技術

趙洪波1,何遠信1,宋殿蘭1,郭 強1,莊有光2,盧 猛1

(1. 北京探礦工程研究所, 北京 100083;2. 海南省地質(zhì)調(diào)查院, 海南?？?570206)

針對槽探施工面臨的環(huán)境破壞及深度局限性問題，本文提出了以鉆代槽技術新方法，并在海南峨麻嶺礦區(qū)進行試驗。通過在槽探擬施工區(qū)域，根據(jù)產(chǎn)狀或覆蓋層情況，布置間距小于10m的鉆孔，獲取基巖，來完成對礦體的評價。結(jié)果表明，獲取的巖石樣品資料可以很好地與槽探實物資料相吻合，證實了以鉆代槽勘查技術方法是可行的，有效的。

戈枕成礦帶 峨麻嶺金礦區(qū) 以鉆代槽 淺鉆技術 槽探

Zhao Hong-bo,He Yuan-xin, Song Dian-lan,Guo Qiang,Zhuang You-guang,Lu Meng. A new technique with drilling to replace trenching and its application in the Emaling gold deposit of the Gezhen gold ore belt in Hainan[J]. Geology and Exploration, 2015,51(3)：0573-0578.

隨著淺層鉆探機具研發(fā)系列化與配套工藝方法的成熟，以及淺鉆化學在調(diào)查、普查、詳查、異常查證、淺鉆追蹤定位礦化體、淺覆蓋區(qū)資源潛力地球化學定量預測評價及地質(zhì)地球化學立體填圖等系列淺鉆地球化學測量技術方法的應用研究都取得了一系列顯著成果(俞勁松，2013)，使得淺鉆找礦技術得到了長足的發(fā)展。

近年來，國家層面多次強調(diào)加強生態(tài)文明建設，槽(井)探施工與生態(tài)文明相悖，這一方法將逐漸被取代。早在1975年，湖南省地質(zhì)局四〇九隊探礦科先后使用取樣鉆代替槽井在一些礦區(qū)推廣使用，認為淺層鉆探技術能夠準確的確定地層、地質(zhì)界線，進行地質(zhì)填圖，確定斷層位置，圈定礦體位置(溫克強，1981)。此外，多種類鉆頭、沖洗液的研究為以鉆代槽勘查技術方法的實施提供了強有力的技術支持。因此，開展以鉆代槽勘查技術研究及應用推廣是十分有必要的。

1 礦區(qū)概況

海南戈枕成礦帶峨麻嶺礦區(qū)位于戈枕韌性剪切帶的南段，屬海南島西部土外山-二甲-不磨金礦帶的一部分。礦區(qū)范圍內(nèi)，土壤中的Au元素含量在龍高嶺、毫毛嶺、毫格弄嶺等地區(qū)形成異常區(qū)，Au元素濃度一般在5～8×10-9，在大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的礦床中金的異常豐度值在100×10-9以上。異常區(qū)內(nèi)分布中元古界抱板群地層，且斷裂構造發(fā)育，成礦地質(zhì)背景較好，找金礦遠景潛力大(江明貴等，2004)。礦產(chǎn)勘查槽探手段施工過程中主要面臨著兩個方面的問題：一是區(qū)域內(nèi)植被覆蓋發(fā)育，海南作為國際旅游島，對環(huán)境保護要求較高，槽探和人工挖掘等破壞生態(tài)的傳統(tǒng)地質(zhì)取樣方法不允許，并將逐漸被摒棄；二是部分區(qū)域覆蓋層較厚，槽探施工無法對成礦有利層位進行取樣。以鉆代槽勘查技術方法研究與實施可以很好地解決上述面臨的問題。

2 淺鉆技術

2.1 淺鉆設備及機具

國內(nèi)淺鉆設備的研究主要集中于淺層輕便取樣鉆機具和淺層機動取樣鉆機具兩類(冉恒謙等，2011；趙洪波等，2014)。針對海南峨麻嶺金礦區(qū)覆蓋層厚度及取樣層位，選用由北京探礦工程研究所研制的TGQ-15型淺層輕便鉆機及機具(見表1)用來完成以鉆代槽取樣，可以滿足地質(zhì)調(diào)查的取樣技術要求，顯著提高取樣質(zhì)量和取樣效率(朱文鑒等，2004；田樹偉等，2008)。

表1 淺鉆設備及機具Table 1 Shallow drilling equipment (rig) and tools

2.2 沖洗液

礦區(qū)地層復雜，風化程度較高，含有破碎帶層，直接清水鉆進，容易造成孔內(nèi)事故頻發(fā)及取心率低下。配置無污染、經(jīng)濟型的水基高聚物無固相沖洗液可以有效絮凝鉆進過程中形成的鉆屑(巖粉、屑)，使得全部或大部分鉆屑返回孔口被清除(何遠信，2001；劉廣志，1991)，鉆進過程中，為了保持孔內(nèi)清潔，調(diào)節(jié)泵壓，保證足夠的沖洗液量。配置好的沖洗液試驗性能如表2所示，外觀如圖1所示。

該沖洗液主要組分是水解聚丙烯酰胺(PHP)和固體潤滑劑(GLUB-2)，各自性能參數(shù)如表3所示，配置好的沖洗液具有一定的護心護壁能力，流動性好，降低鉆桿與孔壁間的摩擦系數(shù)，降低扭矩，減少動力消耗，有效防止卡鉆堵鉆塌孔事故發(fā)生，同時大大提高了巖心的采取率(何遠信等，2005；何遠信等，2006；趙洪波等，2011)。

2.3 鉆孔結(jié)構及工藝

2.3.1 鉆孔結(jié)構

根據(jù)礦區(qū)地層情況，使用Φ60單管鉆具開孔，使用金剛石鉆頭鉆至穩(wěn)定地層，再用Φ46鉆具取心鉆進至終孔。典型淺鉆鉆孔結(jié)構如圖2，相對應獲取的巖心如圖3所示。

2.3.2 取心工藝

峨麻嶺礦區(qū)以鉆代槽施工區(qū)域包含TC404區(qū)段和TC101區(qū)段，設計的取心工藝如表4所示。

取心技術的研究是以鉆代槽勘查技術方法可行有效的重要技術保障，取心的研究主要包含取心質(zhì)量和取心效率兩個方面。

保證鉆進工藝參數(shù)(鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓)及沖洗液流量相同的情況下，鉆頭唇面比(鉆頭唇面比i=鉆頭唇面寬b/鉆頭直徑D)越低，鉆頭碎巖能力及取心效果越好。在峨麻嶺礦區(qū)千枚巖強風化層取心實際應用中，Φ60單管鉆具相比Φ46單管鉆具，取心率從30%左右提高到80%以上。

鉆進效率很大程度上取決于鉆頭的地層適應性。針對礦區(qū)不同區(qū)段不同地層，北京探礦工程研究所研制了硬質(zhì)合金鉆頭、PDC復合片鉆頭、不同金剛石濃度(金剛石在胎體中的含量)、不同結(jié)構的金剛石鉆頭(如圖4)，取心效率及壽命如表5所示。

3 以鉆代槽勘查施工技術

利用淺鉆技術方法在擬定槽探工作區(qū)域開展兩方面的工作：一是，在槽探施工受限的情況下(不可能開挖很深、很大范圍)，以淺鉆施工代替槽探；二是，鑒于槽探對生態(tài)環(huán)境的破壞情況，減少槽探工作量，用淺鉆技術來完成槽探施工目標。

以鉆代槽勘查施工技術研究中，在槽探擬施工區(qū)域的淺鉆布孔是研究的重點。

在巖石出露區(qū)域，結(jié)合產(chǎn)狀，布淺鉆孔位、設置孔距，孔位及孔距設置的原則是使得單孔可以掌握多個槽探取樣樣位，如圖5、6所示。鉆取巖心，如圖7所示。后期可以根據(jù)巖心化驗結(jié)果，決定是否進行加密處理。

表2 無固相沖洗液性能Table 2 Performance of non-clay drilling fluid

表3 沖洗液各組分參數(shù)Table 3 Parameters of each component of drilling fluid

圖1 配置好的沖洗液Fig. 1 Configured drilling fluid

圖2 鉆孔結(jié)構Fig. 2 Orill hole structure

圖3 全孔連續(xù)取心獲取的巖心Fig. 3 Cores from continuous coring throughout hole

圖4 幾種不同類型的鉆頭Fig.4 Several different types of bits

在覆蓋層較厚區(qū)域，巖層產(chǎn)狀無法判斷時，均勻布孔，孔距一般不超過10m，完成取樣化驗后，根據(jù)化驗結(jié)果，進行后期加密處理。

4 以鉆代槽示范應用成果

實施以鉆代槽勘查技術，使用原子吸收分光光度計對峨麻嶺金礦區(qū)淺鉆獲取的巖心進行化驗，該礦區(qū)已完成槽探取樣，獲得樣品65件，將淺鉆與槽探相對應的65件樣品金元素(Au)化驗結(jié)果對比顯示Au元素含量基本吻合(見圖8)。前期槽探樣中Au元素異常豐度值超過0.1×10-6的各點與后期淺鉆取樣樣品分析結(jié)果對比如圖9。

試驗結(jié)果表明：應用淺鉆代替槽探取樣的試驗研究，達到了準確定位刻槽取樣部位、主成礦元素最高含量與刻槽樣高值點相對應的目的。從資源勘探角度看，最終確定礦體大小、規(guī)模及儲量的方式通過鉆探來完成，應用以鉆代槽勘查技術方法進行先期先驗式的勘探以確定深部是否存在礦體，在理論上是可行的，實際應用效果也是很突出的。

表4 峨麻嶺金礦不同區(qū)段取心工藝方案Table 4 Coring schemes of different sections in the Emaling gold deposit

表5 不同類鉆頭取心效率及壽命Table 5 Coring ratios and life of several different types of bits

圖5 鉆孔設計實測剖面圖Fig.5 Cross section for borehole design 1-殘坡積層；2-泥質(zhì)千枚巖；3-千枚巖；4-含碳質(zhì)化；5-硅化；6-黃鐵礦化；7-綠泥石化；8-石英脈；9-標本(薄片)位置及編號；10-樣品位置及編號；11-產(chǎn)狀；12-方位角、坡度角；13-室內(nèi)分層位置及編號；14-設計淺鉆鉆孔位置、編號、孔深；15-樣品分界線； 16-設計淺鉆對應的樣品分界線 1-eluvial layer；2-pelitic phyllite；3-phyllite；4-carbon-contained；5-silicified；6-pyritization；7-chloritization；8-quartz vein；9-specimen location and number；10-sample location and sample number；11-occurrence；12-azimuth、slope angle；13-Hierarchical position and number；14-layout of drill hole、number、depth；15-sample dividing line；16- sample dividing line of drill borehole

圖6 峨麻嶺礦區(qū)淺鉆布孔現(xiàn)場施工圖Fig.6 Site of shallow drilling in the Emaling gold deposit

圖7 含硅化千枚巖巖心Fig.7 Silicified phyllite cores

圖8 峨麻嶺礦區(qū)Au元素含量Fig.8 Contents of Au element in the Emaling gold deposit

圖9 Au元素含量超過0.1×10-6的樣品分析對比Fig.9 Sample analysis and comparison of Au element content over 0.1 × 10-6

5 結(jié)論及展望

(1) 通過在海南戈枕成礦帶峨麻嶺礦區(qū)開展以鉆代槽技術方法研究，施工孔數(shù)48個，進尺525m，平均孔深10.94m，全孔取心率達到83%以上，采集巖心樣品401件，為以鉆代槽勘查技術方案的可行性、有效性驗證提供了實物資料；根據(jù)礦區(qū)覆蓋層及地層情況，對淺鉆設備、淺鉆取心工藝以及淺鉆布孔方案研究，為以鉆代槽勘查技術的應用提供了技術支撐。

(2) 以鉆代槽勘查技術方法在海南峨麻嶺礦區(qū)淺覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查的應用，獲取的巖石樣品資料可以很好地與槽探實物資料相吻合，實際應用中節(jié)約占地，減少破壞，更加環(huán)保與安全。

(3) 以鉆代槽勘查技術的綜合研究，解決了槽井探施工面臨的問題，拓寬了淺鉆找礦體系的應用范圍。

(4) 通過生產(chǎn)實踐證明，淺層鉆探技術具有施工速度快、取樣質(zhì)量高、單位成本低等優(yōu)點，能夠以鉆代槽、井，滿足地質(zhì)工作要求，大大加快普查找礦工作的步伐，有著廣泛的使用范圍。

致謝 本文是中國地質(zhì)調(diào)查項目《以鉆代槽勘查技術研究與應用示范》的成果，該項目是與海南地質(zhì)調(diào)查院合作開展完成的，期間得到了海南地質(zhì)調(diào)查院何玉生副總工程師的技術指導與幫助。項目進展過程中，鉆頭的改進設計方面得到了北京探礦工程研究所沈立娜工程師的協(xié)助，在此一并表示衷心的感謝。

He Yuan-xin.2008.Status and trend of drilling mud materials at home and abroad[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，(05)：47-49(in Chinese with English abstract)

He Yuan-xin，Xia Bo-ru，Zhao Er-xin.Research on the sampling technology of environmental and scientific drilling[J].Geoscience，19(3)：471-474(in Chinese with English abstract)

He Yuan-xin，Tao Shi-xian.2006.Development and application of high efficient environment friend lubricant (Glub) [J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，(04)：48-49(in Chinese with English abstract)

Jiang Ming-gui，Lu Xi-kun.2004.Types and genesis of gezhen gold deposit metallogenic belt in the western area of Hainan [J].Journal of Guilin University of Technology，24(4)：402-406(in Chinese with English abstract)

Liu Guang-zhi.1991.Diamond Drilling Manual [M].Beijing：Geological Publishing House：739-741(in Chinese)

Ran Heng-qian，Zhang Jin-chang，Xie Wen-wei. 2011.Applications study of geo-drilling technology [J].Acta Geological Sinica，85(11)：1806-1822(in Chinese with English abstract)

Tian Shu-wei，Lu Meng.2008.Research and development of TGQ-10A shallow sampling drilling rig[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，35(4)：13-15(in Chinese with English abstract)

Wen Ke-qiang.1981.The achievements of drilling instead of trenching in prospecting team [J].Exploration Engineering， (5)：18(in Chinese)

Yu Jin-song.2013.Application research of the shallow drilling for geochemical survey [J].Acta Geological Sinica， 87(6)(Suppl.)：236-237(in Chinese)

Zhao Hong-bo，Li Guo-min，Liu Bao-lin，Wang Jian-qiang.2006.Research on sampling technology for environmental scientific drilling in Liuchangying[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，38(11)：14-17(in Chinese with English abstract)

Zhao Hong-bo，Song Dian-lan，Lu Meng，Ran Ling-jie.2014.Application research on shallow drilling technology for geochemical exploration sampling in a mining area of Hainan[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，41(2)：18-21(in Chinese with English abstract)

Zhu Wen-jian，Zhang Pei-feng，Zhang Jian-yuan.2004.Research on TGQ series of sampling drilling rigs[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling)，31(2)：33-36(in Chinese with English abstract)

[附中文參考文獻]

何遠信.2001.國內(nèi)外泥漿材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].探礦工程(巖土鉆掘工程) ，(05)：47-49

何遠信，夏柏如，趙爾信.2005.環(huán)境科學鉆探取樣技術研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，19(3)：471-474

何遠信，陶世先.2006.環(huán)保型高效潤滑劑(Glub)的研制與應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程) ，(04)：48-49

江明貴，路西坤.2004.海南西部戈枕金礦成礦帶的礦床類型及成因[J].桂林工學院學報，24(4)：402-406

劉廣志.1991.金剛石鉆探手冊[M].北京：地質(zhì)出版社：739-741

冉恒謙，張金昌，謝文衛(wèi). 2011.地質(zhì)鉆探技術與應用研究[J].地質(zhì)學報，85(11)：1806-1822

田樹偉，盧 猛.2008.TGQ-10A型淺層取樣鉆機的研制[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，35(4)：13-15

溫克強.1981.取樣鉆代槽井在我隊取得的地質(zhì)成果[J].探礦工程， (5)：18

喻勁松.2013.淺鉆地球化學勘查技術方法及應用研究[J].地質(zhì)學報， 87(6)(增刊)：236-237

趙洪波，李國民，劉寶林，王建強.2011.劉長營環(huán)境科學鉆探取樣技術研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，38(11)：14-17

趙洪波，宋殿蘭，盧 猛，冉靈杰.2014.淺層鉆探技術在海南某礦區(qū)化探取樣中的應用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，41(2)：18-21

朱文鑒，張培豐，張建元.2004.TGQ系列勘察取樣鉆機(具)的研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，31(2)：33-36

A New Technique With Drilling to Replace Trenching and its Application in the Emaling Gold Deposit of the Gezhen Gold Ore Belt in Hainan

ZHAO Hong-bo1, HE Yuan-xin1, SONG Dian-lan1, GUO Qiang1, ZHUANG You-guang2, LU Meng1

(1.BeijingInstituteofExplorationEngineering,Beijing100083；2.HainanInstituteofGeologicalSurvey,Haikou,Hainan570206)

In order to solve the problems of environmental damage and depth limitations in trenching projects, this work proposed a new method in which shallow drilling is used to replace trenching. It has been tested in the Emaling gold deposit of Hainan. In the planed trenching area, according to the rock occurrence, drill holes were arranged with spacing less than 10 meters. Rock samples were collected from these holes and analyzed to complete the evaluation of the orebody. The results show that the data of obtained rock samples by drilling is consistent with the real data from previous trenching, which proves that the technique with drilling substituted for trenching is feasible and effective.

Gezhen gold ore belt，Emaling gold deposit，drilling substituted for trenching，shallow drilling technique，trenching

2014-08-12；

2015-03-21；[責任編輯]陳偉軍。

地質(zhì)調(diào)查項目(編號：12120114008101)以鉆代槽勘查技術研究與應用示范資助。

趙洪波(1988年-)，男，2012年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(北京)，獲碩士學位，助理工程師，主要從事科學鉆探與工藝、淺層鉆探技術研究與應用推廣。E-mail：cgszhaohb@gmail.com。

P634.5

A

0495-5331(2015)03-0573-06