矿产勘查工程技术(手段)

(1)勘探工程

一般来说,探矿工程包括钻探和矿坑勘探。新中国成立后,为了满足国家经济建设对矿产资源的需求,探矿工程在50年代取得了很大进展。本省组建了20多个勘探队,全部配备了苏联车把,普及了当时苏联的一套钻探施工管理方法和生产技术,钻探深度可达500-600米。探坑工程也从人工挖掘推进到半机械化。但到了50年代末,由于片面追求速度,地质勘探队伍强调以钻探为龙头,忽视了钻探施工的目的、钻探本身的质量和技术进步,影响了找矿项目的效益和技术进步。1962期间,钻井技术的提升开始受到关注。引进瑞典液压进给钻机,推广YN-7双管钻具、半封闭内管钻具和射流反循环钻具。铁矿石被钢粒取代,作为钻头的磨料。钻孔作业由手持进给改为手轮进给,机械旋转由中间轴带转改为耦合机直接旋转,人工搓管改为机械搓管,不停杆换向,提高了钻孔效率和质量,减少了不安全因素。在探坑工程中,采用机械钻孔、移动式湿凿、通风和轨道运输,改善了劳动条件,提高了掘进效率。1966年,省地质局第九地质队采用加固型500钻机,钻孔深度超过1000米,为大红山铁矿的发现做出了贡献。1965省地质学会成立找矿工程专业委员会,收到钻探论文21篇,坑探论文14篇。其中,李渭南关于保持岩矿岩芯原始结构的论述和欧阳申关于地质勘探和坑探机械化的论述,反映了当时探矿工程的技术水平。60年代末,也就是“十年动乱”的前半段,探矿工程基本处于停工状态。70年代初,省地质局第九地质队开始推广使用金刚石小直径钻探技术。为了解决磁性矿体钻孔和小直径钻孔测斜仪的问题,研制成功了小直径测斜仪。在蓝石棉矿区钻探中,第14地质队进行了定向钻探,采用测试分支和多点取心,以钻代坑,对加快勘探速度起到了很大作用。在井壁保护方面,采用了低固相、不分散、润滑的化学处理剂和冲洗材料。

1979-1985期间,金刚石(钻)钻进、冲击回转钻进、定向钻进等技术得到广泛应用。在探坑工程中,“三线两钻”(三线指中深坑、短浅坑道、浅井机械化作业线;二次钻孔指取样钻孔和隧道钻孔),同时推广定向爆破、喷雾支护、不导电爆破等技术。这一时期的探矿工程技术可以概括为五大变化,即钻井磨料从硬质合金和钢粒向硬质合金、金刚石和金刚石聚晶转变;钻井设备由老系列手持设备向高、低、恒速钻机、变量泵、轻型变量钻机转变;钻井液由高固相细分散变为低固相不分散、无固相;钻井技术从单一的旋转循环转变为多种钻井技术;探坑由手工作业向单一作业机械化、综合机械化转变。岩心钻探、取样钻探、水文水井钻探、工程地质钻探、砂石钻探、石油钻探一应俱全,形成了较为完整的系列。金刚石钻头钻进、绳索取心钻进、定向钻进和探坑机械化的配套程度不断提高。65438年至0980年,云南石油勘探指挥部在滇东巴林构造打了一口深井,井深4435米,是全省完成的最深的一口井,也能代表这一时期的钻井技术水平。

探矿技术的开发和研究也取得了很大进展。1982-1985省地矿局刘国景研制的SX54-III型液压冲击器和LZF-1型提水龙头,构思独特,结构简单。该撞击器为国内首创。经生产试验,与普通旋挖钻机相比,效率提高30%-50%,进尺增加50%左右,单位进尺成本有所降低。水龙头密封性能好,不仅是冲击器的配套设备,也是通用钻井设备,适用范围广。正在研制的软土取样器取得了良好的效果。

(2)地球物理勘探

新中国成立后,随着地质矿产的发展,地球物理勘探也相应发展起来。1954地质部物探司在个旧成立了专业物探队(501队),承担个旧矿区及外围的磁法和DC电法勘探。1956年地质部成立西南物探大队,个旧物探队隶属于该大队,即301队。同时311队在武定,313队在墨江搞物探;1958,在此基础上改编为昆明物探大队,1959下放到省地质厅。除原有的地面磁法、直流电法外,增加了重力勘探、放射性测井等工种,并与部物探局904队、902队合作开展了航空物探。冶金、石油、煤炭等部门的地质单位也成立了专业物探队。1970年,石油工业部在云南成立石油勘探指挥部,从四川调来两支地震勘探队,组成云南石油地震大队,寻找油气。中国人民解放军1973,00933部队成立了水文地质排。1983省地矿局地球物理勘查队更名为地球物理地球化学勘查队(以下简称物化探队),增加了地球化学勘查项目。

1.磁性勘探

50年代主要引进西德悬线磁力仪和苏联M-2叶片式磁力仪。在个旧锡矿、武定至罗茨铁矿、与超基性岩有关的铜镍矿勘探中,磁法勘探取得了显著的效果。904、1958年,航空物探队在红河以东开展航磁调查,至1985年底,实际控制面积29.7万平方公里,发现了一批重要找矿信息。自20世纪60年代以来,国产悬线垂直磁力仪取代了进口的前沿磁力仪和悬线磁力仪,地面磁法勘探得到了广泛应用,航空磁测异常得到了检查和验证。1965在罗茨温泉发现隐伏富矿,1971在新平大红山发现火山岩型隐伏大型铁矿,1971在景洪大勐龙发现铁矿,1979在邓氏美蓉金宝山发现铂钯矿,都起到了一定的作用。

2.重力勘探

1954年,501队开始在个旧试验重力勘探,1959年正式使用。1959-1961年,石油工业部贵州石油勘探局云南大队做了1: 1万次重力测量,除滇西北、滇西部分地区外,控制面积31万平方公里。当时省地质厅物探队在罗平、曲靖、丘北进行了1∶1万至1∶20万重力勘探,寻找油气构造。1964以来,重力勘探以盐类矿产普查为重点,先后在思茅中生代盆地的景谷、江城、磨黑、勐腊含盐带和楚雄中生代盆地的牟定、大姚开展了1 ∶ 20万重力调查,面积12440平方公里。发现重力负异常130余个,推断其中74个是含盐地质体引起的。24个经钻探证实,22个发现有盐。结合地质,先后发现江城、勐腊、安宁等大型盐矿。实践证明,利用重力勘探找盐是非常有效的。1979年,省地质局物探队在全省布设了11个一级重力基准点,以昆明机场国家基本重力点(A)为起点,进行了所有点的联测;1980-1982年在滇西北用重力测量扫描了近110000平方公里的空白区域,统一计算为编制完整的全省重力异常图奠定了基础。1983开始转入1 ∶ 20万区域重力调查,现已完成建水、东川两图。

3.电法勘探

1954年,地质部物探司501队应用天然电场法在个旧锡矿区老厂、卡房、白泥洞、普雄等地寻找锡多金属矿床,完成勘查面积1 ∶ 158平方公里,规模158平方公里。由于勘探深度非常有限,应用范围非常狭窄。自1958以来,省地质局物探队应用充电法和电剖面法探测金属矿,效果良好。例如,在金平白马寨铜镍矿区发现了3号矿体,使矿石储量增加了80%以上。1965用电法(四级剖面法)圈定隐伏爆炸角砾岩,配合寻找钻石;垂直电测深确定了盐矿体顶面埋深,与钻探结果基本一致。20世纪70年代初,电法勘探得到广泛应用。省地质局物探队在宾川、祥云干旱坝区利用电测深探水打井,出水量(成井率)达到90%以上。1973-1975期间,煤矿199、143地质队成立两个电法勘探队,利用电测深探测第三纪盆地基底,寻找水位,效果明显。1977年,在有色金属普查中推广激发极化法,在根子发现铜,在腾冲发现锡,在蒙自白牛厂发现银多金属矿。实践表明,该方法受地形影响较小,适用于山区,在金属硫化矿探测中效果明显。

4.地震探查

1970期间,云南石油勘探指挥部首次在楚雄盆地和景谷盆地进行地震勘探试验。1971年,用磁带地震仪代替点地震仪,在罗平、牟定进行了多次覆盖居中、复合激发方式、复合探测试验,取得了较大进展。然而,由于采用线性覆盖方法,山区地震勘探的问题不能得到根本解决。1978在南盘江巴林背斜构造中采用弯曲测线多次覆盖和计算机处理的方法,野外使用24个地震仪被48个地震仪验收,取得了良好的效果,初步探索出一套适合山区特点的地震勘探技术。通过在楚雄盆地、昆明盆地、丘北-师宗等地的地震勘探实践,基本摸清了这些盆地的地质构造,为石油钻井提供了资料。1983至1984,云南省煤田地质勘探公司与湖南省煤田地质勘探公司合作,在昆明盆地开展了煤田地震勘探,取得了一批盆地地层和基底构造资料。

5.放射性地球物理勘探

1955,地质部三局309队开始在省内主要道路沿线进行汽车伽马调查。1956年地质部三局云南209队成立,由苏联专家进行技术指导,开展铀矿地质工作。1958年地质部三局209队更名为二机部三局209队,其航测队在云南从事航空放射性调查。地质部门902队在云南东部和中部进行了航磁调查,还进行了1∶20万航空伽马调查,发现了一批放射性异常。1966期间,二机部中南209队9队调往云南从事铀矿地质勘探,主要找矿方法为放射性物探。到目前为止,已探明一个大型铀矿床和几个中小型铀矿床。

6.钻井地球物理勘探(钻孔地球物理勘探)

1956年,西南地质局首次在云南禄丰-郎平保山、宣威、煤田勘探推广应用钻孔物探,主要是电法测井,有时也有放射性测井。由于电法测井仪和放射性测井仪灵敏度低、性能不稳定,所得结果具有多解性,往往需要井壁取心(爆破)来验证。1965采用了JBC-2便携式自动测井仪和仿苏联PAPA放射性测井仪,提高了测井质量。特别是在1971中,更换了灵敏、稳定、便携的TFS-1放射性测井仪,为发展自然伽马和自然伽马测井方法创造了条件,准确确定了煤层厚度,减少了井壁取心。钻孔物探采用的方法有:(1)视电阻率电位和梯度法;(2)三段式横向电流法;(3)接地电阻梯度法;(4)γ-γ法;(5)自然伽马法。煤田测井可根据煤层结构特征和围岩性质选择使用上述方法。80年代中期,煤田地质系统中的钻孔物探技术日趋完善,方法日趋综合。由于技术的进步,结果的准确性进一步提高,并逐渐从定性发展到定量。

地质部物探院除煤田井物探外,还在1965进行了盐矿钻探(如江城蒙爷井钾盐矿)能谱测井技术试验,于70年代初投入使用。该技术不仅能测量盐层厚度,还能测量K2O > 3%、厚度> 0.5m的钾盐矿床..1971年,省地质局地球物理队开始在滇中多个铁矿勘查区推广三分量磁测录井技术,使用国产JSZ-ⅰ型和ⅱ型三分量磁力仪。

(3)地球化学勘探与找矿

云南省地球化学勘查(以下简称化探)始于1954。先是地质部501队开始在个旧地区寻找锡锰矿。1958后,省地质局区域地质调查队在1 ∶ 20万区域地质调查中顺便进行了路线土壤调查。当时地球物理勘探队在进行有色金属地球物理勘探时,以地球化学勘探为主要辅助手段。由于测试手段落后,分析的灵敏度、精密度和准确度都很低,找矿效果不明显。1979期间,为配合寻找锡矿,省地质局物探队在中甸、腾冲、耿马、峨山、文山等地开展了大规模地球化学勘查,发现了腾冲小龙河、上山寨、甲骨山、石屏小头塔等锡矿远景区。1982年,省地质局地球物理队研究推广了河南省地矿局微量金的化学光谱分析方法,使金的地球化学分析灵敏度达到0.001-0.0003 ppm。然后对哀牢山北段的地球化学样品进行组合分析,发现33处金异常,迅速为该区金的普查开辟了道路。同时,为了提高分析精度和检测效果,建立了13份河流沉积物二级标准样品和7份由不同基体组分组成的二级金标准样品。编制了云南省景观地球化学图,将全省划分为7个不同类型的地球化学景观区,为研究不同景观条件下地球化学元素的分布、分布、迁移和富集,以及选择地球化学勘查方法和技术奠定了初步基础。1983省地矿局地球物理勘探队成立地球化学勘探队,更名为地球物理地球化学勘探队,同时在该局地质大队和区域地质调查队也成立了地球物理地球化学勘探队。然后按照国际尺度,全面开展区域化探扫描工作,用先进的仪器设备对39种元素进行分析测试。灵敏度比以前的半定量分析提高了2-10倍,个别元素提高了50-150倍。由此,地球化学勘查水平进入了一个新的阶段。

(四)岩矿测试实验技术

新中国成立后,随着地质事业的发展,岩矿测试实验得到了丰富和发展。1954期间,西南地质局501队由于偏光显微镜和费歇尔载物台技术的研究和引进,在矿物晶体光学常数的测定和矿物鉴定技术方面取得了较大进展。65438至0956年,云南地质局筹备阶段成立了实验室,配备了光谱分析仪、x光机、差热分析仪,对提高测定速度、一次测定多种元素、解决矿物鉴定困难发挥了重要作用。1966年,省地质局从日本引进Geigerflaxs X射线荧光光谱仪到实验室,可直接测定岩矿样品。1969省地质局第三地质队提出了元谋贫铂矿综合利用的新方法。将其作为钙镁磷肥的原料,炉渣中铂族元素和铜、镍的品位比原矿提高了10倍,解决了贫铂矿的利用问题(实验室法)。云南省煤炭工业管理局实验室成功地从褐煤中提取了褐煤蜡,为褐煤的综合利用提供了一条新途径。1976年,省地质研究所从西德引进了CM5-3质谱仪的主机,为确定1977年吉林陨石雨的陨石年龄和我国震旦系-寒武系界线年龄提供了可靠的数据。1981年,该机配备了数字处理系统,大大提高了分辨率、测试精度和效率,在国内处于先进水平。后来,西南有色地质研究所也引进了一些大型仪器设备。1979年,省地质局实验室胡研制了“高频电感耦合等离子体光源固体粉末送样装置”,将发射光谱分析中的溶液样品变为固体粉末样品,样品的原子化率达到70%,粉末均匀稳定,灵敏度比电弧光源高约1-3个数量级。1980省地质局区域调查队罗家祥开发了《显微镜下常见透明矿物鉴定指南》,可直接对比560种透明矿物,适用于矿物野外鉴定。省地质局实验室石家新、蒋新培研制成功“多用途三轴转针表”,提供了一种比费歇尔表更容易掌握的测量矿物光学常数的简易装置。二机部中南209队九队顾晓发发现了一种新的铀酰钼酸盐矿物,命名为腾冲铀矿,得到了国际矿物学协会的认可。1982年,省地矿局实验室先后引进了美国产P-E4000原子吸收分光光度计、日本产D/MAXMA晶体粉末X射线衍射仪、JSM-35CF扫描电子显微镜(X射线光谱仪)、美国产PV9100 X射线光谱仪及其X射线荧光光谱、红外光谱等。1984年,石家鑫在锡盟锡矿的一个标本中发现了一种新的磷酸铋矿物,命名为“锡盟石”,需要国际矿物学组织审定。截至目前,由于新技术、新方法的引进和应用,该省矿岩鉴定测试已进入显微鉴定和痕量分析的新阶段。

(5)其他

70年代初,省地质局第二区域调查队开始将航片应用于地质调查,明显提高了区域地质调查的速度。1979省地质研究所嵌入云南省卫星遥感影像,为卫星照片解译区域构造创造了便利。1980,省地质局物探队成功应用航测技术布设探测网,改变了常规方法,工作效率提高了3-4倍。1983省地质研究所建立遥感地质站,配合工程地质勘探和地质找矿,利用四川省地矿局成都遥感站处理系统进行影像数字化处理,提高了遥感解译分析水平。“六五”期间,武汉地质学院与云南省地矿局第四地质大队合作,在腾冲锡矿带开展了遥感、构造分析、物化探等寻找隐伏矿体的研究,取得了一定的成果。

从65438到0972,省地质局开始普及数学地质,应用计算机技术。1983在物探队建立了计算机站,配备了3台高中档微机。如dual-6800 83/80微机系统,配有四个端子,可进行多路操作;X-Y绘图仪可以绘制各种地质和地球物理勘探图。同时,该局成立了计算中心,测绘队和检测中心(原实验室)配备了中档微型计算机,初步形成了省地矿局的计算系统;先后研究了CS-3与TP-801单极加普通录音机的双向信息传输,及其CS-3微机分析空中三角测量程序,IBM-PC平面控制网设计及误差程序。微机排版、矿产储量数据存储、区域化探数据处理和自动成图的开发研究,为地质工作和相关生产解决了实际问题,提高了工作效率和质量。