管窥矿山勘探中钻孔的布置

摘 要：当今社会，矿产资源是人类生存与发展过程中不可或缺的物质基础，随着经济的高速发展，人们对于其需求量越来越大，因此矿产资源的勘探尤其重要。从当前国内发展来看，勘探还存在相当部分的技术问题，其中以钻孔技术最为重要，钻孔的布置关系到矿产项目的进展和质量，因此很有必要对矿山勘探中钻探技术及钻孔布置进行深入研究。

关键词：矿产勘探；钻孔技术；钻孔类型；钻孔深度；钻孔布置；钻孔质量

1 概述

矿产勘探中，钻探技术是获取矿产成果的主要途径，钻孔的布置直接影响到地质材料查找的准确性和可靠性，对矿产资源的预估起到非常重要的作用。钻探过程中必然涉及到钻探技术设计和钻孔的布置问题，同时这些又将影响到矿山项目的勘探效果、查找进度及勘查费用等。文章以矿山勘探中钻探技术为背景，对勘探中钻孔的布置进行探究，探讨如何提高找矿效果以及帮助探明资源储量，对工程项目具有现实的指导意义。

2 勘探工程

了解矿产勘探前必须对勘探工程有初步地了解，通常在矿山勘探中， 勘探工程的布置形式对工程勘探效果以及勘探技术具有指导作用，其总体布置形式也是勘探线的形式，一般沿地表到地下方式按合理间距布置并垂直于矿体走向的勘探剖面内查探矿体。勘探工程布置形式的基本原则主要包括以下部分：

2.1 进行勘探工程的布置前，先要掌握以下几点：首先，在勘探中需要依据间距系统进行有规律地现场布置，无需考虑外界环境，同时适当使各个关联工程保持联系沟通，以便于获得勘探所需的矿山参数；其次，尽量使勘探工程与矿体的走向垂直，即垂直于矿山构造线的方向布置，这样勘探工程能够沿厚度方向顺利穿过矿体构造带；最后，在对矿山有所认知前提下，勘探工程应遵循从已知到未知、由地表至地下、由稀到密的工程布置规律。

大多数情况下，应保持矿山勘探线能相互平行，为勘探资料的整理、矿产储量的计算作准备。

2.2 合理确定勘探工程的间距，即确定勘探所得的级别储量符合此级别储量要求条件下的最稀勘探网密度。一般按以下要求确定勘探工程的间距：（1）依照所采用的间距勘探时不遗漏每个具有工业价值的矿体；（2）对于相邻工程间能够保持联系和对比；（3）对于具体工程情况，特别是主要矿体与次要矿体情况、矿体浅部与深部情况、勘探中重要地段与次要地段，应按照要求采用适当工程间距，需要依据情况的不同区别对待。

3 勘探钻孔设计

完成勘探工程的整体布置后，还需适当考察矿山地形地质、勘探成果及施工资料等，为设计勘探钻孔技术作准备。另外，勘探钻孔技术还需结合探矿控制条件、矿体赋存规律来绘制矿体理想剖面图。通常勘探钻孔技术的设计需参考以下要点。

3.1 确定钻孔截穿矿体的位置

根据勘探要求，在矿体理想剖面图上，考虑以矿山地表有矿体出露位置或已施工工程中截穿矿体位置为起点，其方向布置考虑不同情况：（1）矿体较厚则按其中心线方向；（2）矿体较薄则按其底板边界线方向；（3）当矿体小体成群分布时，则按其下盘边界线方向；（4）当存在多矿体彼此平行且大小各不同时，则以主要矿体作为标准；（5）当存在多矿体彼此平行而大小接近时，则以最下面矿体作为标准。布置时自上而下并按照勘探距离依次标定截穿矿体的位置信息。

3.2 确定钻孔的类型

进行戳穿矿体时，一般钻孔会按矿体厚度方向进行。考虑到实际中各种复杂的外界因素，很难完全做到。为了防止钻孔时钻在矿体表面发生偏滑，钻孔时必须保持钻与矿体表面的夹角不小于25°。通常按钻进方向将钻孔类型分为两种类型：一种是直孔，顾名思义是按铅直方向钻孔，适用于平缓的旷体勘探，矿体倾角应在30°～45°一下；另一种是斜孔，顾名思义是沿与铅直方向有一定角度方向钻孔，适用于较陡的矿体勘探，矿体倾角在45°～60°之间，并且钻孔倾角不能小于65°～90°。

3.3 确定钻孔的深度

钻孔深度必须依据实际地质要求来确定。首先，需要对矿山地质进行深入研究，所有矿体情况均已掌握即不存在盲矿体，然后在戳穿位置的基础钻进1～2米（不超过5～10米）后停止并作为终孔。对于不确定是否有盲矿体，则应根据实际情况钻进到一定的深度，考虑周边相邻工程的勘探资料来确定终孔位置。勘探钻孔的设计需要根据施工的顺序分批进行，结合已完工所提供的地质资料，全面准确地依照设计标准进行钻孔设计。

4 确定钻孔位置

初步了解勘探钻孔设计中的要点后，依照设计确定钻孔位置，参考矿山地质地形图中标定的钻孔位置，并实测到地质地形图中对应的实际地点。矿山钻孔位置的布置必须借助于地形地质图， 结合地表地质、矿化资料、深度特征等，在深入分析论证的基础上进行。钻孔施工前应编制勘探设计剖面图、钻孔预想剖面图，确定开孔戳穿矿体的位置、钻孔类型、钻孔深度等，确保分析工程间距、钻孔数量等符合要求。一般具体操作流程如下：

首先，在选定钻孔类型后，在矿体理想剖面图上，确定实际钻孔的地表位置。若钻孔设计为直孔，找到设计的截穿矿体位置，其向上引铅垂线与矿体剖面图上地形线的交点即为剖面图上钻孔的地表位置。若钻孔设计为斜孔，则需考虑满足钻孔时与矿体表面的夹角要求及开孔时钻孔倾角要求，斜孔在钻进过程中，钻孔的倾角会根据不同的钻进深度发生改变。通常根据具体情况和钻控经验找到钻探时倾角的变化规律，再以此规律标出图上钻孔的地表位置。

其次，在剖面图上确定钻孔的地表位置后，由勘测人员依据剖面图上座标位置转绘到矿山地质地形图上，为后续实地勘察和钻孔施工作前提准备。

最后，参考矿山地质地形图上标定的位置信息，实际测量人员采用相关设备实测到其实际地点，并且各相关部门人员要汇同到现场进行勘测调查，若存在地形障碍或施工困难，可根据实际情况适当移动钻孔位置。确定移动范围大小时可参考矿山地质复杂程度、矿产储量级别等要求，移动沿剖面线两边方向同时移动距离不能过大。另外钻进前要考察钻探中岩矿石的硬度等级、裂隙情况、见矿深度及水文地质情况等，并以此编制钻孔理想往状图。同时根据矿山内部地质情况制定钻孔的技术要求，包括钻孔方位角及倾角、开孔和终孔的直径、钻孔弯曲度、方位角范围、测量深度等各项要求。为施工设计人员提供参考来制定施工过程中的技术措施及所需施工设备，并能作为工程完工后质量验收的依据。

5 勘探钻孔工程质量保证

矿产勘探中工程质量必须得到保证。勘探工程中，每个钻孔都有其施工目的，因此施工前必须按照勘探设计要求和标准对每个钻孔制定钻孔设计。在钻孔设计中，必须对钻孔目的、工程质量指标、钻孔布置及钻孔目的、钻探中的特殊要求等作出明确的规定。施工中则需严格按照设计执行钻孔。钻孔竣工后，按工程标准和钻孔设计进行验收。

5.1 钻孔变曲度与测量间距要满足工程质量指标

一般钻孔不同孔深的测点顶角与开孔设计顶角之差不能超过表1所示范围。定向钻孔时，不同孔深测点处实测顶角与该设计顶角之差范围可根据实际情况由地质部门和勘探部门共同确定。对于某些易斜地层，虽采取多种防斜、纠斜措施，上述指标仍达不到规定时，可根据设计需要，由勘探和地质部门另行确定。另外关于测量间距，应依据设计或实测钻孔顶角小于等于5度，每钻进100米实测一次顶角，大于5度情况下要适量缩短距离再测。复杂地质钻孔时根据实际需求缩短测量间距。

表1 钻孔变曲度与测量间距

5.2 孔深误差的测量与校正

（1）通常以下情况必须进行孔深校正：每钻进100米或进出矿层时（矿层厚度小于5米则测量一次）；经地质编录人员确认的重要构造位置及划分地质时代的层位；下套管前和终孔后。（2）当孔深误差率小于千分之一时无需修正报表；当孔深误差率大于千分之一时要修正报表。孔深误差率的计算公式如下：

5.3 钻孔质量验收

钻孔终孔后，项目负责人应会同各部门有关专业人员，到现场进行初步验收。初步验收的主要任务是检查钻孔设计规定完成情况，确定是否有遗留问题，填写验收报告书。出现问题时需查明原因，由项目负责人决定是否采取补救措施或重新验收。当满足钻孔设计各项要求后，方准进行钻孔施工。

以煤矿勘探钻孔的工程质量标准为例进行说明，如表2所示。

6 结束语

我国矿产资源丰富、矿山繁多，矿山的勘探对于经济和社会的可持续发展具有重要促进作用，钻孔技术的设计以及钻孔的布置关系到勘探工程的勘探效率、勘探成果及勘查成本等。只有充分了解钻孔技术并掌握相关矿体资料，由表及里、分清主次，合理布置孔位， 才能使勘探工程达到预期的经济和社会效益。在保证勘探工程安全高效进展的同时，让资源勘探更好地为社会进步和国家繁荣添砖加瓦。

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