内生金属矿深孔钻探技术与管理
司百堂
(河南省有色金属地质矿产局)
为国家找大矿、找好矿，是地勘单位的基本职责和赖以生存的基础开发矿业，走探采一体化之路是新形势下增强地勘单位实力的方向探矿工程既是地质找矿不可缺少的方法，也是获取经济效益、提高综合竞争能力的重要手段。在我局制订的“突出主业、拓宽实业、发展辅业、致富家业”的发展目标中，将钻探、坑探等探矿技术归位于辅业之中，现就地勘单位钻探的地位、作用及深孔钻探施工技术和管理作一简要探讨，以便与大家商榷。
一、钻探工程在地质找矿中的地位
作为地质勘查单位，地质工作是核心，地球物理、地球化学、遥感、测量、槽井探地表工程等是前期地质工作不可缺少的方法和手段。当地、物、化、遥工作进行到一定程度的时候，将开始钻探验证，对矿体的规模、形态、厚度进行控制，同时取出岩矿心提交化验室测定矿石品位，物探测井又获取众多的地质信息。在现阶段，当物探等方法和手段对矿体的空间位置和矿石品位未能精确控制时，钻探工程是深部找矿不可缺少的重要手段。
钻探是找矿的重要手段众所周知，《信息找矿战略与勘查百例》一书中介绍的国外100个大型、特大型矿床的发现均与钻探密不可分。1957年开始地质工作的澳大利亚奥林匹克坝铜金铀矿床，于1975年开始钻探工程系统控制后，方取得重大突破，使该矿成为世界上最大的铀矿床和第六大铜矿床。在澳大利亚、南非、加拿大、美国等国家矿产资源勘查中，坑探工作在前期勘查中应用较少，深部验证主要是以钻探工作为主。我国著名的白云鄂博矿区、河南省的钼矿田、煤田和众多的铝土矿区的探明，均是在使用大量钻探工程后确定高级别储量的。过去钻探在地质勘查中发挥了重要作用，现阶段在“攻深找盲、探边摸底”勘查中，钻探更是地质找矿必须依靠的手段，因而，提高钻探技术装备水平和员工素质显得尤为重要。
二、钻探工程是扩大经济规模、获取经济效益的重要手段
近几年来我局每年承担的政府和社会地质勘查项目较多，年地质项目设计钻探工作量约7万～8万m。按我局1979年统计资料，当年开动钻机28台钻机，在16个矿区完成钻探工作量69997m，钻探技术工人和为之服务人员约1000余人。钻探工作不仅为地质找矿服务，同时安置了大量职工，保持了队伍的稳定和钻探技术的延续和发展。“九五”期间地质工作的萧条，使钻探工作量锐减，5年累计完成计划内钻探工作量10722m，大量设备闲置或改作他用，人员分流下岗，技术装备受到严重削弱。近四年来，我省利用“两权价款”项目基金为地勘单位设备更新注入了大量的资金，我局的钻探装备相应的得到了加强，目前成建制的岩心钻探设备有30余台套，按照现有设备规模，合理组织之后每年可完成钻探工作量10万m左右。2008年，我局计划内和社会地质项目中设计钻探工作量13万m，若全部由我局钻探队伍施工，可获得产值约5000万元，在安置人员、锻炼队伍、提高钻探技术水平、获取经济效益等方面将发挥较大的作用。
河南省煤田地质局有5个单位有钻探施工力量，钻深能力超过1000m的钻机约150台套，形成了强大的生产能力，大口径、超深煤矿通风、疏干、送冰孔，煤层气水平钻孔施工技术达到全国先进水平。近年来在河南、新疆、陕西、山西、内蒙古、吉林、贵州、云南等8省(区)从事煤田地质、煤层气、浅层石油、油页岩、煤矿通风疏干孔等钻探工作，年完成钻探工作量约在70万～100万m，年创造产值3亿～4亿元，不仅安置了大量职工并提高了钻探技术水平，又从中获取了显著的经济效益。煤田地质二队利用钻探收入改造老基地，使职工住宅区建成了全国文明社区。煤田地质四队利用钻探收入，出资1500万元完成了平顶山职工住宅区的水路改造、安装了煤气和暖气，职工生活质量得到改善。国内多家钻探公司和地质队在钻探施工方面的成功经验值得我们认真学习和借鉴，他们的实践证明，地质勘查单位钻探设备、钻探技术工人不是包袱，钻探施工业不仅为地质找矿提供了保障，又可以安置职工并保持队伍稳定，更重要的是可以增强单位综合竞争能力，提高单位知名度，并从钻探施工中获取巨额经济效益。
三、深孔钻探技术装备与施工技术
有色金属地质勘查队伍有其自身特色，在内生金属矿床的勘查方面积累了丰富的经验。由于内生金属矿床成因复杂，成矿作用中受到地质构造的严重制约，因而岩石的完整程度和力学性质差异较大，钻孔施工中易遇见诸如破碎带和蚀变带取心、硬岩钻进、钻孔弯曲、钻孔坍塌涌漏等技术问题。特别是在“攻深找盲、探边摸底”工作中，钻孔深度相对较深，钻进中所遇到的技术难题将成倍增加。若在老矿区的外围和底部勘查，受到前期采矿的影响，采空区密布，岩石松动，钻探施工所遇到的问题将超乎想象。
藤吉文院士提出，岩石圈内部第二深度空间金属矿产资源的探测深度是500～2000m。若设计钻孔深度2000m，按0～500m孔段，市场价每米钻探费用500元为基础，孔深每增加300m钻探费用提高30%计算，1701～2000m孔段，每米平均价1856.47元(各孔段钻探费用计算见表1)，则单孔费用将需要201.3万元。若每300m孔段，钻探费用增加40%计算，则单孔费用将需要254.8万元。
表1 单孔段钻探费用计算表
单孔费用的计算只是按市场价为基础，若按《国土资源调查预算标准》，单孔费用还要增加。一个钻孔投入200余万元人民币，对地质勘查的决策和投资部门是一笔巨额费用，同时对钻探施工寄予很高的期望值。
(一)深孔钻探设备及工器具
1.钻机的选型
勘查深度1500～2000m的钻孔，受地层完整程度、岩石力学性质、钻孔口径、钻孔设计顶角等因素的影响，对钻机性能提出了较高的要求，选用重心较低、变速范围较宽、立轴行程较大的油压钻机较为适合。我局现有的XY-5、XY-6B立轴式钻机和CS1000P6、CS3001型全液压钻机，可以满足1000～2000m深孔的钻探要求，实际工作中按钻孔的设计深度选择钻机(表2)。需要注意的是，CS3001型全液压钻机属于自行整装式，可拆性差，爬坡能力25°，钻机本体宽度2.7m，爬行时自重22t，适用于平原、丘陵作业，若在山区施工必须修施工便道。
表2 钻探设备选型表
注:终孔口径以φ75mm为基准。
2.其他配套设备
为了提高施工速度和质量，常采用绳索取心钻进工艺。鉴于钻孔深度较大，钻孔内环状间隙较小，冲洗液或泥浆的压力损失较大，采取加大钻头外径措施后，BW320型泥浆泵基本可以满足2000m深孔钻进对压力的要求。而动力机则应与钻机和泥浆泵的需求相配套。至于钻塔除对强度和承载能力有严格要求外，其高度可以适当放宽。
3.钻杆的规格与型号
深孔钻探施工不确定因素较多，钻杆受力复杂，承受扭矩较大，钻杆和接头所用的材质要有足够的抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪强度丝扣的连接必须牢固可靠，易拧卸，密封性能好。为提高钻杆强度，可以加大钻杆壁厚，但是势必增加钻杆的重量，增加回转阻力，相应的降低了同型号钻机的钻进深度。国外在深孔岩心钻探中多采用铝合金钻杆，重量约为钢钻杆的1/2。由于壁厚增加，耐磨性强，寿命增加，抗冲击能力强，抗腐蚀性强。建议在增加技术装备时，采购铝合金钻杆进行大胆尝试。
目前内生金属深孔钻探，常用金刚石绳索取心钻进工艺，φ75mm口径为常规钻孔口径，国外钻杆采用NQ系列(φ69.9mm)，国内钻杆采用φ71×5mm钻杆。
为保证深孔施工达到设计深度，将φ60mm口径作为备用口径，每个地勘单位应配备一套满足孔深要求的φ56×4.75mm绳索钻杆和取心钻具为满足复杂地层护壁堵漏的需求，尚应配备一套φ54×6mm普通钻杆和相应的钻具。
4.对取心工具的要求
现有的绳索取心钻具在一般地层可以保证岩矿心采取率，而对于蚀变带、破碎带岩矿心的采取应研制或引进质量可靠的取心钻具。石油钻进取油心的钻具质量可靠，但外径较大。如何根据石油采心钻具的结构，研制出φ75mm口径的质量钻具，将是实践中探索研究的内容。
5.对钻头结构和寿命的要求
深孔钻进使用绳索取心钻进工艺，由于钻杆外径与孔壁环状间隙较小，冲洗液在孔底循环时压力损失较大，随着钻孔的不断加深，泵压会急剧增高，影响正常作业。根据孔深、岩石松软破碎程度、是否使用泥浆等具体情况，适当加大钻头外径，控制在2～5mm之间。同时还应遵循钻头排队使用等技术规则。
深孔钻探用钻头，要有较高的使用寿命和钻进速度，延长钻头在孔底的工作时间，最大限度地减少起下钻次数。目前我国金刚石机械岩心钻探所用的钻头，多为国产人造金刚石孕镶钻头，金刚石级别偏低，钻头寿命偏短。在钻孔深度超过1000m之后，回转阻力增加，孕镶金刚石钻头所需要的高转速开不起来，可考虑采用天然金刚石表镶钻头或研制高寿命的人造金刚石孕镶钻头。为提高硬岩钻进效率，多准备异性唇面的金刚石钻头。
(二)深孔钻探施工设计与技术
1.深孔钻探施工技术设计
深孔钻探投入较大，地质期望值较高。要保证每个钻孔达到设计目的，必须有一套完整的施工技术方案，即按钻孔编制《单孔施工组织设计》。设计包括矿区地层条件和岩石的物理机械性质，设备与动力的选择，钻探机具与钻进方法的选择，钻孔结构与技术套管设计，冲洗液与钻进参数，质量与安全措施，效率与施工进度设计，施工组织与管理等。
2.钻孔结构与钻孔口径
根据地质设计要求，首先确定钻孔的终孔口径，再依据地层的复杂程度、采用的冲洗液类型、护孔方法、工艺技术，按照经济实用的原则，确定钻孔的孔身结构。
内生金属矿床岩石较硬，可能存在大量的破碎带，一个钻孔可以见到数层或数十层矿。2000m以浅的钻孔，终孔口径确定在φ75mm，若大于2000m，终孔口径确定在φ60mm。
岩石相对完整，钻孔结构简单。开孔口径φ110mm，以φ75mm绳索取心钻进至终孔，φ60mm口径做备用。
钻孔岩石比较破碎，节理、裂隙发育，破碎带、断层频繁出现，必须采用泥浆有效地护壁。这类钻孔开孔口径可以设计到φ150mm或φ130mm，准备φ127mm、φ108mm、φ89mm技术套管。仍以φ75mm为常规口径，φ60mm为备用口径。特殊情况下，φ75mm绳索取心钻杆也可以作为技术套管。
地质设计需要孔内测井或进行井中物探方法试验时，应根据入井仪器的外径确定钻孔的终孔口径，依次确定上部的钻孔结构。深孔施工费用较高，一次性投入较大，但获取的地质信息量也是大量的，当地质部门对钻孔口径有特殊要求时，应以地质部门设计为准。
3.深孔钻进冲洗液配方及性能指标
深孔钻进岩层复杂程度要比浅孔高若干倍，施工难度大，因而冲洗液的性能应满足深孔钻进要求。当进入一个新区，缺乏深部岩层资料时，从开孔就以泥浆作为冲洗液，在保证孔壁稳定的同时，简化钻孔结构，减少技术套管的入井量。根据不同地层条件，泥浆配方和性能指标推荐如下:
(1)较稳定地层采用不分散低固相泥浆。制备1m3泥浆，加粘土粉30～40kg，Na2CO31～2kg，水解聚丙烯酰胺(PHP)0.2kg，聚丙烯酸钙(CPA)0.2kg。泥浆性能:相对密度1.02，黏度18～20s，失水量小于20mL/30min。
(2)水敏地层、坍塌掉块地层的泥浆(腐殖酸钾泥浆)。制备1m3腐殖酸钾泥浆，加粘土粉50～80kg，Na2CO33～4kg，腐殖酸钾3～5kg，Na-CMC0.5～0.8kg。泥浆性能:相对密度1.15～1.20，黏度20～30s，失水量4～10mL/30min，pH值9～10。
(3)裂隙地层、涌水地层的泥浆(钠羧甲基纤维素泥浆)。制备1m3的泥浆，加粘土粉150～200kg，纯碱5～10kg，Na-CMC6kg。泥浆性能:相对密度1.3，黏度30～40s，失水量小于8mL/30min。
当有深部岩层资料后，完整地层可选用清水加润滑剂或无固相冲洗液，以实现快速钻进。
深孔钻进应针对地层的复杂程度合理配置泥浆并保持良好的护壁性能，将有利于钻进效率和钻孔质量的提高。深孔钻进必须配备泥浆性能指标测试仪，建立良好的泥浆循环系统，并配备有效的除砂设备。泥浆性能指标随着钻孔的逐步加深、岩性变化适当调整。
4.钻进技术参数
深孔钻进的钻压和转速不同于普通的浅孔，在800m以前的孔段可采用常规的钻进参数，当孔深大于800m之后，只要钻机有能力，尽量保持高转速，压力应根据岩石力学性质、可钻性、钻头的唇面形状和防斜的需要适时调整，泵量则根据环状间隙和钻进效率适度调整。
5.预防孔斜措施
地层促斜作用，导致钻孔严重弯曲。河南省桐柏县大河铜矿区设计钻孔顶角8°，孔深400m时钻孔轨迹偏离勘探线60m国内某钻探公司在非洲施工，孔深1300m时偏离勘探线300m，钻孔严重弯曲导致未能钻穿预想的隐伏矿体，使巨额投入未达到地质目的。深孔钻进在防斜方面应采取如下措施:控制钻杆与孔壁间隙采用不同类型的钻头，并控制钻压在用加大尺寸钻头时，使用扶正器换径时采用导正钻具。
6.深部钻孔的测井技术
深孔钻探除采取岩矿心、地质编录外，还应采用孔中物探测井技术，提高钻孔的利用程度，为地质找矿获取更多的地质信息。
7.开展深孔钻进技术攻关活动
深孔钻探投入大，周期长，风险高，钻探施工单位应结合具体情况组建钻探技术攻关小组，着重开发研究解决如下技术:老矿山周边采空区钻进与护壁，深孔钻孔结构设计，技术套管入孔与起拔，随钻测斜与纠斜技术，深孔定向钻进与分支孔施工技术，复杂地层钻进与取心技术等。
四、深孔钻探的组织与管理
1.深孔钻探施工的管理
深孔钻探包括施工组织和钻探技术两个方面。钻探技术和设备选型与配套前面已经叙述，生产的组织和管理也十分必要。超深钻孔的施工，我局经验不多，三队今年在山西省翼城县铁矿异常验证钻探施工中完成了一个深度1076.50m的钻孔，是我局在内生金属钻探方面施工的第一个深孔，积累了一定的深孔施工经验。但是此孔事故较多，施工时间过长，经济效益不高。
深孔钻探施工在设备器具配套的前提下，要有高水平的技术管理人员指导钻探作业施工，更需要熟练的技术工人来操作。今后在深部勘查中，将会设计更多的超深钻孔，钻探施工如何保证完成任务，将是我们面临的问题。目前情况下，局队两级管理部门应有钻探技术人员负责钻探生产的管理和技术研究，并需要培训一批熟练的技术工人。在设备购置、技术研究、人员培养等方面，重点向深孔钻探施工方面倾斜。
2.钻探技术工人的培养与使用
为发挥现有油压钻机和全液压钻机的作用，积极为地质找矿服务并取得经济效益，在组织管理方式方面需进行优化。应有技术和管理人员负责钻机的使用和维修，建议千米钻孔每台钻机配技术工人7人(机长1人、班长3人、钻工3人)，其他8～10名工人可采用雇用临时用工的形式解决。钻探技术工人要经过技术培训，固定使用。工作作业方式按三班八小时工作制，既保证生产的正常进行又保持工人有良好的体力，最大限度地挖掘设备和人力资源的潜力。1500～2000m深孔施工，采用4班6小时工作制，技术工人足额配置，并配备2～3名技术人员。
目前全局岩心钻机有30台套，每台钻机按7名技术工人配置需要210人，但目前能胜任钻探工作的技术工人较少，且年龄偏大，需要招收一批合同制工人来操作钻机。河南省煤田地质局招收合同制工人的经验值得我们借鉴。首先，这批工人在技工学校通过钻探专业的技术培训其次，通过社会保障部门与工人之间签订长期用工合同再次，合同制工人按企业用工的方式管理，单位为工人缴纳基本养老保险、医疗保险、失业、工伤和生育等保险，缴费基数、缴费比例、享受待遇等均与社会企业工人一视同仁最后，合同制工人在工作期间享受同等待遇。所招收的工人其身份是合同制，隶属于当地劳动保障部门。除合同制技术工人之外，钻机上还需要普通工人，考虑到地勘行业工作的特殊性，这批人可以采用随用随聘的方式，并与工人签订临时用工合同，以保障钻机满员，尽力发挥技术设备的作用。
3.钻探装备的配套
近年来两权价款设备购置费的注入，使我局的钻探设备得到更新，但是在应用中存在钻杆不配套问题。比如XY-5钻机在购置时配备φ71mm绳索钻杆，正常情况下可以保证施工，岩层复杂、钻孔坍塌漏失，需要频繁提钻或注水泥浆护壁时，绳索钻杆就失去了优势。建议每个地质队应配置一套普通钻杆以适应钻探生产的需要。
4.优惠政策与要求
为保证全局现有钻探设备发挥应有的作用，在我局地勘单位钻探工作量向外发包时，优先考虑自己内部的钻机，给他们创造一个较为宽松的内部环境。局内部钻探设备的使用在现阶段以队为单元，若集中力量向社会上承揽工程时，则以岩土公司和四队为龙头，发挥他们甲级资质和管理的优势。局内部各种类型的设备应建立台账，提高设备的有效利用率，按时提取设备折旧费，不得将设备租赁给个人经营。
这个问题太大了，简要地说，可以从下面几个方面着手：
1、认真仔细地填绘地形地质图，一般有色金属矿床要求大比例尺填图，1：2000－1：1000，个别要达1：500。
2、注意收集以往地质资料，着重调查观测含矿岩系和含矿构造，准确测绘含矿岩系的含矿构造界线。
3、野外观测重在矿化现象，致矿围岩蚀变，残留氧化物，含矿标志层（带），含矿构造带特征。
4、辅以野外山地工程，如物探、探槽，剥土，浅井浅坑，钻探等手段，揭露矿体，编录采样，分析化验。
5、根据填图资料，山地工程资料，化分资料，物探资料，综合研究，分析矿床特征，圈定矿体，估算资源量。
6、对调查区作出矿产综合评价，提出下步地质工作建议，提交调查（预查或普查）地质报告。
有色金属华东地勘局成立于1955年3月，曾先后隶属于国家重工业部、冶金工业部、中国有色金属工业总公司和国家有色金属工业局，是我国专业从事固体找矿、能源勘探领域中一支重要的队伍，也是我国为数不多的既能进行地质勘查又能承担国家“973”等高端科研项目的队伍之一。改革开放的前30年，该局主要从事固体矿产资源的地质勘查工作，在华东地区探明和发现了包括金、银、铜、铅、锌、锑、钼、锗等有色金属、贵金属和铁、锰等黑色金属矿床、矿点160余处，资源储量价值达数千亿元。江苏省境内90%以上的有色金属矿产资源和重要的非金属矿产资源，都是该局地质工作者辛勤工作的结晶。改革开放初期，由于受国际国内环境的影响，全国地勘事业曾一度陷入低谷，然而，身处于逆境中的华东地勘人始终坚信资源是人类的生存之基、社会的进步之本，在困境中谋求发展，在工作中不断创新。一方面继续发挥地质找矿的技术优势，保留精干队伍活跃在固体矿产资源勘探找矿领域，加大地质找矿的力度另一方面顺应改革开放的大潮，利用人才和技术优势，深入拓展油气资源勘探、工勘岩土和社会地质服务等。经过近20年的发展，该局的能源物探技术日臻成熟，专业的物化探队伍已成为全国石油物化探勘查领域的领先者，先后承担了国内大庆油田、胜利油田、江苏油田等大油气田及蒙古国等100多个油气勘探项目。从事工勘岩土和社会地质服务的企业，也已成为全国工程地质、水文地质、岩土施工、工程检测和监理等领域的知名队伍。
有色金属华东地质勘查局现有职工4000多人，下属8个地质勘查单位，7个科研机构，22个矿山、工勘、钻探等企业。拥有区域地质调查，固体矿产勘查，地质灾害防治工程勘查施工，水文、工程、环境地质调查等14个甲级资质、8个乙级资质。拥有各类专业仪器设备200多台(套)，专业软件30多套。
一、发挥优势、把握机遇、谋求发展
地质矿产业是华东有色地勘局的立局之本。该局依靠地质队伍的技术优势，根据形势变化，及时调整重点和方向，谋求快速发展。其中，华东有色地勘局814队就是一个典型。该队成立于1956年，是一支从事地球物理、地球化学勘探、测绘工程的专业队伍。在上世纪80年代中期后，固体矿产勘查业走入低谷，金属矿找矿任务相对较少，814队充分发挥自己的技术优势，及时调整工作重点，利用物化探的专业优势，成功进入石油市场。自1986年首次承接青海油田柴达木盆地南冀山高精度重力勘探项目以来，814队在青海、新疆、东北三省、内蒙古、山西、陕甘、两湖、两广、云贵、皖赣、浙闽及江苏等二十多个省(区)的十多个油田开展了油气物化探勘查。物化探总施工面积数十万平方千米、剖面数万千米、油田地下管线探测面积55平方千米。提出了4个油气远景区，发现了16个较为可靠的有利圈闭与6个局部重力异常区。相继在云南东川、新疆沙泉子发现了中等以上规模的铜矿。2005年还第一次承接并圆满完成了境外工程——蒙古国塔木察格重磁勘探项目，为进一步拓展国外市场奠定了坚实的基础。
二、重视内部机制完善，坚定不移地走“探采一体化”的路子
有色金属华东地质勘查局面对新形势，树立主动改革意识，向管理要效益，明确“探采一体化”的发展思路。全局上下牢固树立了“改革比不改革好，早改革比迟改革好，主动改革比被动改革好，内力驱动比外力推动改革好”的观念坚持在地勘局内部实行企事分开。并分别建立适合事业机制和企业机制的考核和利益分配体系推进队级单位体制和管理创新，完善企业法人治理结构，实行“企业化”的用人机制和分配机制结合自身情况确立了“矿产开发先行，带动发挥勘查优势”的发展思路积极实施走出去勘查开发矿产资源的战略并取得可喜成效。福建省尤溪金东矿业有限公司为有色金属华东地质勘查局控股的铅锌采选一体化企业。该公司建有完整的采矿、选矿生产系统，拥有独立的矿山、日处理矿石量400吨的选厂、设备完善的化验室、严格按规范建设和运行的尾矿库。公司年采选矿石16万吨以上，铅锌综合品位8～10度，金属回收率保持在88%以上，产值和利税连续3年保持了两位数的增长。江苏华东建设有限公司是有色金属华东地质勘查局开辟地质延伸产业，专业从事矿山工程设计与施工、地质工程、环境工程、建设工程设计与施工的企业集团，下属华建总公司、华都公司等7个建筑子公司。该公司连续15年被资信评估机构评为“AAA”资信等级，2006年被评为“江苏省建筑业最佳企业”。公司全面推行质量、安全、环境管理体系，其严格的管理，过硬的技术，优良的质量，赢得了顾客广泛赞誉。金鹰国际集团、香港新世界集团、台塑集团、新加坡泛亚集团等均为该公司顾客，双方建立了良好的合作关系。
2006年以来，有色金属华东地质勘查局加快产业结构调整步伐，提出“高层次提升地质业、加大矿业开发力度”的战略举措，稳步构建地矿产业链，大力开展“第二次创业”。在东部地区“攻深找盲”和中西部地区寻找资源上取得了新的进展。重点加大对溧水观山铜金矿深部、宁镇中段铜多金属矿深部、宁芜蒋门山金铜矿、梅仙地区铅锌矿外围找矿的广度，深入开展安徽池州、福建尤溪等地深部找矿勘查工作。高度重视现有矿权和新增矿权的开发和运作，对局现有的40多个矿权项目，逐个排出开发计划，明确专人开展工作。对能够较快产生较好经济效益的甘家巷、卧儿岗、王浩等项目，抢时间、抢进度，目前已取得实质性进展，部分矿点即将投入开发阶段。同时，该局依托自身地质找矿的技术优势，积极组织外围找矿，不断开拓矿业开发的新资源，新优势。目前该局在已开发的矿山——金东公司外围，已经找到了大量可接替资源，有效扩大了优质矿业资源的覆盖范围，巩固全局的效益源泉。以金东公司为主体改制上市，迅速打造矿业经济发展融资平台的工作已在进一步推进之中。
三、注重队伍建设和人才培养，提升持续发展能力
“十五”期间，华东有色地勘局坚持以人为本，通过制定激励政策，采取引进、培养、造就、提升等手段，努力构筑人才高地，取得较好效果。如对新引进的人才在住房补贴、岗位津贴方面享受特殊政策，引进高级人才，以提高自身科研和找矿理论水平，并分别与中科院和一些高等院校加强联合，培养骨干。重视队伍建设，提高了单位竞争力和持续发展能力。有色金属华东地质勘查局与南京大学共建了深部找矿理论与技术研究院。该院通过申请和参与国家自然科学基金项目、国家973项目、国家科技支撑项目以及局地质科技攻关等项目，运用地质、地球物理、地球化学和遥感地质等综合示踪手段，加强对研究区矿床地质、区域地质乃至全球地质的对比研究，掌握和了解研究区深部成矿过程和机制，建立相应成矿模型，为有色金属华东地质勘查局找矿和勘探提供了强有力的地理理论支撑和技术支持。
华东有色地勘局的发展实践，对地勘单位改革与发展具有重要启示:一是坚持以需求为导向，树立大地质观念，充分发挥地质工作作为资源基础、环境基础和工程基础的多功能作用，融入地方经济，壮大地勘产业二是坚持事企分开、因地制宜，注重转变内部经营机制，实行企业化管理三是确立大力发展地质勘查主业的战略方向，积极到省外和境外开展地质找矿的工作，努力为全面建设小康社会提供矿产资源保障四是积极争取地方政府资金和政策的支持，抓住机遇，加大改革工作力度五是正确处理改革、发展和稳定的关系，努力构建和谐地勘队伍。
20世纪90年代以来，随着找矿深度的逐步加大，高精度重力、高精度磁法、瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、大功率激发极化法(IP)、阵列电磁法、地－井TEM、金属矿地震等方法技术的研究、发展和应用，取得引人注目的进步。电磁法及重、磁法的组合应用则成为物探勘查手段的重要发展方向。勘查地球化学界则致力于研究探测深度更大的地球化学方法技术，以适应覆盖区寻找深部矿床的需要，主要发展了矿床构造叠加晕和深穿透地球化学方法技术。后者又称为非传统化探方法，包括选择性提取技术、生物地球化学找矿、地下水地球化学测量、地下气体测量等多种新测量方法，成为当前国际化探界研究热点(唐金荣等，2009)。
一、高精度重、磁勘查方法技术
金属矿产勘查中，高精度航空磁测、地面高精度磁测、井中磁测、地面重力和航空重力测量等是常用的重磁方法，勘探深度取决于矿体大小和矿体磁化强度、密度等因素。目前，我国依据磁异常见矿深度已达1000m以下。
地面高精度磁测应用范围较广，工作精度≤5nT，灵敏度0.1nT，以测地磁场总量异常(ΔT)为主，能做绝对测量。在危机矿山找矿中高精度磁测应用最为普遍，主要部署在铁矿上，少量部署在有色金属矿和金矿。国内用直升机进行了1∶1万的高精度航磁测量，并应用三维定量反演数据处理技术，取得了很好的找矿效果。如河北迁安铁矿(变质构造控矿)接替资源勘查中，高精度航磁对新增资源储量2.2×108t的重大突破起到了重要作用。与地面磁测相比，高精度航空磁测具有较高的测量效率，不受水域、森林、沼泽、沙漠等环境的限制。同时由于飞行是在距地表一定的高度进行，从而减弱了地表磁性不均匀体的影响，能更加清晰地反映出深部地质体的磁场特征，如在大冶铁矿深部和外围找矿勘查中，高精度航磁发挥了重要作用。井中三分量磁测可以发现远离钻井的强磁性矿体，发现井底和井旁与磁黄铁矿物、磁铁矿物有共生关系的磁性较弱的矿体。近期我国第一台井中高精度质子磁力仪和井中高精度三分量磁力仪样机的成功问世，为我国中弱磁性矿区开展井中磁测提供了可用的设备。
1999年国土资源大调查以来，我国系统地部署了1∶20万区域重力调查工作。“十一五”期间，重点在西南三江、川滇黔相邻区、秦岭、大兴安岭等重要成矿带和京津唐环渤海经济区，开展调查，为矿产勘查提供了重要的基础重力资料。
在金属矿产勘查中，重力测量与其他的物探方法配合，可以圈定成矿带在条件有利时，可以探测并描述控矿构造，圈定成矿岩体，或对已知矿体进行追踪等。另外，微重力测量技术的发展，为精细探测奠定了基础。由于微伽重力仪的应用，各项改正方法的完善和精密观测方法的使用，重力异常精度达到30×10－8m/s2，使得探测小尺度物体引起的微弱异常成为可能(管志宁，2002)。
二、电法勘探技术
(一)大深度高分辨电磁测量技术
我国攻克了多频等幅同步供电、密集频点供电、大功率励磁稳流供电和高精度混合同步等关键技术，研制形成了我国自主知识产权的大功率、多功能电磁法勘查系统。供电电流是国外同类仪器的2～3倍，有效勘探深度由500m提高到1000m。该系统具备天然源场的音频大地电磁测量、人工源场的激电测量和可控源音频大地电磁测深功能，并且具有进一步扩展的潜力，能够同时获得电阻率和极化率，与国外仪器相比有较多的优越性，为我国深部找矿工作提供了新的有效技术装备。在数据处理与解释方面，开发了复杂地形、地质条件下二维和三维MT、CSAMT正反演技术、人工场源激发下的谱激电正反演技术，通过集成形成了一套与多功能仪器相配套的数据处理与解释软件系统。预计基于三维反演的研究将可能提出更为可靠的静校正新方法。
(二)可控源音频大地电磁法(CSAMT)
可控源音频大地电磁法(CSAMT)是一种人工源大地电磁测深技术，采用大功率(＞20kW)接地电偶极发射，工作频率为0.125～8000Hz，工作中通过调整二次场观测频率来采集各观测点不同频率下不同方位的电、磁场振幅及相位数据，通过各种复杂的数据处理、反演手段，反映出地下电阻率三维分布特征，达到了解地下电性结构的目的。它具有探测深度大(几十米到2500m)、穿透高阻层能力强、经济快速等优点，可以勘探深部的隐伏矿体，近年来在危机矿山深部找矿中应用较多。20世纪90年代末，我国相继引进美国Zonge公司生产的GDP－16及GDP－32等多功能电法仪，并在工作方法和反演解释技术方面取得了重要进展。然而，由于CSAMT法的场源效应、静位移效应以及全区视电阻率解释等问题的存在对当前CSAMT法工作的困扰，场源效应、三维解释技术以及全区视电阻率解释的研究仍是今后主要的研究方向。其探测深度大、分辨能力高、抗干扰能力强的特点，将使该方法在未来深部找矿及三维地质填图等方面大有作为。
(三)大功率激发极化法(IP、SIP、CR)
激电方法包括地面IP中梯、地面IP测深、地-井IP、井-地IP、频谱激电SIP、复电阻率CR等方法，勘探深度通常小于500m，复电阻率法勘探深度最大可达1000m左右。近年来在隐伏矿和深部矿找矿勘查中，大功率(30kW)激电方法应用较多，取得了良好的找矿效果。采用大功率激发极化法和音频大地电磁法组合，首先利用激发极化中梯装置进行大面积扫面，发现异常后利用音频大地电磁法对异常进行测深反演成像。该方法组合在保证找矿有效性和高效率的同时降低了找矿成本，适合于寻找硫化物金属矿床。在危机矿山深部及外围找矿中，井中IP法是寻找孔旁或孔底盲矿体的有效手段。今后，应加强在大功率、大探测深度下的频谱激电应用理论和方法研究，包括正反演理论、方法技术和解释软件编程的研究。
(四)瞬变电磁法(TEM)
在围岩和矿体电导性差异较为明显的地区，如存在铜镍硫化物矿床等矿区，瞬变电磁法(TEM)具有良好的找矿应用效果，其探深范围为20～1500m。
我国井中TEM单分量应用较少，而三分量技术应用更少，方法研究上提出了地-井TEM三维数值模拟方法技术和三分量交会技术。我国引进了世界上最先进的瞬变电磁系统(加拿大DigitalPEM系统)，三分量地-井TEM系统等，最大下井深度为2000m并开展了瞬变电磁三维正反演方法技术研究，提高了对矿体定位的精度。在金属矿勘查中，地-井TEM测量技术已被广泛应用。
近些年来，我国在瞬变电磁测量技术研究中引入高温超导技术，成功研制出单分量和三分量高温超导磁强计及数据处理、定量正反演技术，大大增加了勘探深度，为危机矿山深部隐伏矿的寻找、矿体准确定位提供了高新技术手段。
(五)大探测深度时间域固定翼航空电磁勘查系统
航空电磁法适用于硫化物金属矿床及与硫化物共生的贵金属矿床的普查、圈定断裂构造带、地下介质电阻率填图等。澳大利亚合作研究中心矿产勘查技术部研制的世界上最先进的航空矿产勘查系统(TEMPEST)，使用高灵敏度磁探头测量地质体产生的微弱二次磁场，探测深度可达300m。
我国正在开展时间域固定翼航空电磁勘查系统的研究及相应的数据处理和解释技术研究，有望实现有效勘探深度达到300～500m。
三、金属矿地震勘探技术
非能源地震勘探，特别是金属矿地震在金属矿勘查中的作用还不很明显，应用研究程度较低。大多数金属矿地震勘探仍采用二维地震，二维地震勘探不能使三维地质体产生的地震波场进行正确归位，以至于妨碍了地震方法在金属矿勘查中的应用。基于反射波技术的2D、3D、VSP方法以及地震散射法和地震层析成像法等综合方法技术具有大探测深度、高分辨率、轻便快速的特点，勘探深度大于2000m，是金属矿地震的发展方向。
我国首次将地震散射波视为有效波应用于金属矿地震勘探。当矿体与围岩的密度差异较大时，利用散射波地震方法寻找与矿体有关的不均匀体对于受地质构造控制的隐伏矿体，利用反射波方法探测控矿构造，达到间接找隐伏金属矿的目的。内蒙古拜仁达坝多金属矿区和铜陵金属矿区的试验研究表明，高分辨率反射地震方法的纵向分辨率相对较高，而地面地震层析成像的横向分辨率相对也较高，把两者结合起来，可较好地解决从地表至地下数千米深度范围内的底层和地质构造分布，是开展复杂地区金属矿地震勘探的有效方法组合。
复杂地震地质条件下的金属矿地震探测技术要达到实用化仍面临许多技术问题，诸如低信噪比、强干扰噪声、不连续反射、复杂地震波场等技术难题和高成本投入等。随着当今找矿难度和找矿深度的增加及地震方法技术的进步，地震方法在金属矿勘查中必将成为一种具有大探测深度、高分辨率、快速轻便有效的方法技术手段。
四、多参数联合反演解释和可视化技术
物探是研究地下地球物理场空间分布规律，以探寻其与地质结构和矿产资源的关系为其目的。如从资料解释角度看，采用三维反演技术能更客观地反映出这一空间场的特性，三维反演解释技术是提高物探技术应用水平的有效途径。近年来，三维反演和可视化技术已经成功用于重磁勘探，而电法解释尚处于二维反演研究阶段。因此，发展重、磁、电、震三维联合反演技术，将大大提升物探成果解释的准确性和空间分辨能力。同时，非线性联合反演可以促进地球物理解释的定量化，提高解释结果的客观性，也是未来发展方向之一。
地下真三维可视化建模技术是近几年发展起来的一门新技术。通过建立三维矿床模型，可清晰生动地显示容矿层位、矿源层及各地层与成矿之间的空间关系，对指导地质找矿具有非常重要的实用价值。
五、岩石地球化学新进展
岩石地球化学测量方法又称原生晕测量方法。长期以来，一直是找寻与热液成因有关的多金属和贵金属盲矿的最有效的地球化学勘查方法。
20世纪80年代后期和90年代初，原生晕方法有了新的发展。根据典型矿床研究和异常解释中出现的问题，发现成矿成晕多期多阶段脉动叠加的特点，不同期次成矿形成的矿体及其原生晕在空间上具有叠加结构。据此，建立了金矿盲矿预测四种叠加晕模型和盲矿预测准则，形成了原生叠加晕找盲矿的新思路和新方法，大大提高了盲矿预测的准确性和效果。
1998年以后，针对许多金、铜矿床具有构造控矿的特征，在原生叠加晕的基础上，对采样方法和资料处理方法又进行了革新，形成了“构造叠加晕法”。由于采样只采或主要采构造中有成矿(晕)叠加的样品，不仅强化了异常、加大了预测深度，而且大大减少了采样工作量和分析工作量。目前，这种方法在危机矿山接替资源找矿项目的胶东金矿和湖北大冶铜金矿深部盲矿预测中已取得明显成效。
岩石地球化学测量分为地表(或浅表)岩石采样(地表、探槽、浅井、浅钻等)和深部(钻孔和坑道)岩石采样。浅表岩石采样提供的异常信息，一般可预测地下250～300m深度的盲矿体浅钻(在覆盖厚度＜50m的地区采集残积层或基岩样品)取样探测深度更大。深部取样则预测深度随之增大:如在深500～800m取钻孔或坑道原生晕样品，可预测地下1000～1500m深处的盲矿。
在岩石地球化学测量中，化探与钻探技术(浅钻和深钻)的有机结合，不断建立新的找矿模型，这是近几年来化探寻找深部盲矿取得新进展的重要因素。需要在今后加以坚持，修改相应的矿产勘查规范，将钻孔原生晕测量纳入规范，以提高盲矿预测水平和预测深度，适应开拓第二和第三找矿空间的需要。
六、覆盖区寻找隐伏矿的化探新方法新技术
为了适应覆盖区寻找隐伏矿的需要，20世纪90年代以前，主要研究和使用了汞气、地电化学、偏提取、相态、水化学、植物、烃类和其他气体测量方法技术。90年代以后，又研究和使用了地气(又称为地球气纳微物质测量)、金属活动态提取、酶提取等方法技术。近年又在中浅覆盖区(5～50m)开展了浅钻化探取样方法技术试验。
除浅钻技术以外，近年有学者将上述新的化探方法技术统归为深穿透地球化学方法，也称非传统化探方法。这些方法技术在覆盖区找寻隐伏矿中取得了一定效果，但仍处于试验或初步应用阶段。这些方法技术所探测到的异常是否来自深部矿体，一直是这些方法技术立足的难点。有关深穿透地球化学迁移机理研究正是攻克这个难点的有效途径。
近十年来，随着大量野外观测和室内模拟实验研究，提出了一些新理论和新观点。主要有“还原囱”模型(S.M.Hamilton等，1998，2004)、“雷暴电池”模型(D.Garnett，2004)、泵压效应机制［气压泵(E.M.Cameron等，2004)、地震泵(E.M.Cameron等，2004)、陆上“潮汐泵”(D.Garnett，2004)］。
方法技术研究和应用，更多涉及选择性提取技术。在不同的景观条件、不同的矿床类型区开展工作所选用的提取剂类型、浓度、提取温度、操作流程各不相同，主要提取剂有:去离子水、活动金属离子提取剂(MMI)、焦磷酸钠、醋酸铵、冷盐酸羟胺、热盐酸羟胺、酶提取、柠檬酸铵以及地气测量所用的高纯度提取剂，采集的样品类型也直接影响勘查的效果。
深穿透地球化学方法关键问题是提取技术和目标矿物、采样深度的确定，以及提取过程的控制等，元素从深部向地表迁移的机理，仍是深穿透技术方法研究的热点。我国自主研发的深穿透技术，与国外同类技术基本同步，在元素迁移机理方面研究略弱于国外。总的来说，深穿透地球化学勘查方法技术还存在不少问题有待解决，要实现实质性突破尚需时日。
七、3D地球化学在矿产勘查中的应用
随着计算机技术的巨大进步，地球化学数据处理和图示方式发生了深刻的变化。从2D(平面)走向了3D(立体)，从而使地球化学分带模型、地球化学分散模型更加直观和形象，可以发现许多新的地球化学指向标志，区分近矿和远矿地球化学特征，大大提高了地球化学异常解释推断水平。先进的3D可视化软件的发展，使人们能够在三维空间内充分集成地质、地球化学和地球物理数据。不久的将来，3D地球化学在以下几方面的应用将有所进展:①连续取样－分析在多种矿床类型中的应用②3DGIS的查询和多元分析③利用氧化还原边界作为地球化学确定盲矿体位置的标志④在范围广泛的多种地表介质中的应用。
八、地球化学分析测试技术的进步与发展
随着分析技术的进步，地球化学测试的新方法新技术不断涌现，测试的灵敏度和精确度不断提高。目前，几乎周期表上所有元素(气体元素除外)都能够快速和低成本地被测定出来，例如偏提取技术、地质年代学、蚀变因子分析、流体包裹体研究、同位素分析等，为勘查地球化学家提供了前所未有的选择，为化探方法技术研究开辟了一片新天地。
分析技术的进步主要表现在ICP－MS的不断改进，实现了从地壳丰度到矿石级含量水平的全元素分析(71种元素)，并使大量元素的分辨率和测试精度趋于更高，从而可以低成本获取到大量的高精度地球化学数据，也使稀土元素和Pb同位素测试的成本大大降低，为在矿产勘查中常规利用稀土元素和Pb同位素作为指示元素开创了新的局面。
郭保健
(河南省有色金属地质矿产局第六地质大队)
我省是有色金属工业大省，主要有色金属产量连续多年位居全国首位。同时，我省也是有色金属矿产资源大省，有色金属矿产资源的勘查与开发在经济与社会的发展中占有重要地位。因此，加强有色金属矿产资源的勘查，对保障我省有色金属工业健康发展具有重要意义。
一、我省有色金属矿产资源勘查现状
新中国成立以来，我省有色金属矿产资源的勘查取得了举世瞩目的成就。豫西铝土矿的发现使我省成为我国铝工业的最重要的基地，小秦岭、熊耳山、桐柏等地内生金银矿产及多金属矿产资源的勘查和开发使我省成为全国第二大黄金产地，同时使灵宝、栾川、桐柏、嵩县、洛宁等县(市)的经济实力上了新台阶。近年来，豫西南铅锌矿、汝阳东沟钼矿、豫西铝土矿、小秦岭及熊耳山西段深部找矿均取得了不同程度的进展，但总体上来说，这些进展与我省经济和社会发展的要求还有不小的差距。
从地区分布上来看，我省主要有色金属成矿区带已有较高的勘查程度。从矿权分布上来看，重要成矿区带内已很少有找矿空白登记区，浅表矿产资源的找矿潜力越来越小。由于我省有色金属矿产资源总体勘查深度大多在300m以浅，深部找矿还有较大潜力。近几年，在小秦岭、熊耳山及豫西铝土矿区等地现有矿山深部进行的勘查活动，均取得了明显的进展，加强深部勘查已成为不可回避的问题。
二、我省重要有色金属成矿区带的深部找矿潜力
科学研究和近年来的找矿实践表明，我省重要有色成矿区带还有很大的找矿潜力，特别是深部找矿潜力巨大。①就铝土矿来说，我省浅表矿产资源潜力已经不大了，但300～1000m深度铝土矿仍有很大潜力，这些地区主要位于现有煤矿开采区之下或其他覆盖区。②对金银及铅锌矿来说，我省位于中国东部中生代成矿域，内生金属成矿强度大，剥蚀深度适中，深部找矿潜力大，在小秦岭、熊耳山、崤山、卢氏—栾川一线及北秦岭一带均有较大潜力。③钼矿资源是我省的优势资源，在华北地块南缘具有非常优越的成矿条件，近几年的找矿工作取得了巨大的成绩，也发现了新的类型，找矿工作仍大有可为。
近来的研究也表明，我省华北地块南缘及北秦岭地区的不同矿种、不同类型的中生代内生金属矿产具有成因联系，在区域上构成一个成矿系列，这对找矿工作具有指导意义。
三、影响深部找矿工作的主要因素
对我省多数有色金属矿产来说，加强深部找矿是今后的主攻方向。但深部找矿面临着诸多挑战，对此必须有清醒的认识。据统计，发现并探明一个矿床平均需要约19年，约1/3的矿床是经过20年以上的时断时续的勘查才获得成功的。由于深部的不可预测性，深部找矿不确定因素多、技术难度大，找矿风险大，找矿成本明显增高，因此，往往需要长时间、大投入的反复探索，才能取得找矿效果。
笔者认为，影响我省深部找矿工作的主要因素包括以下几个方面:
(1)成本因素。深部勘查需要大量的深部工程，不论是钻探还是坑探，深部工程的费用均较大，需要充足的资金保障。
(2)技术因素及找矿风险。由于深部勘查成本高，因此，在施工工程的布设方面，不管是矿山企业，还是地勘单位，往往都很慎重。由于成矿作用本身的不均性和找矿工作的风险性，即使我们使用了地质、物探、化探及遥感等综合方法，对矿区进行了认真的研究，仍不能保证矿产勘查的成功。
(3)矿床类型因素。除铝土矿外，我省内生金属矿产脉形矿体众多，特别是薄脉形矿体。在不少矿化集中区，由于矿化的不连续性和含矿系数不高，钻探找矿的效果受到很大影响。
(4)人因素。目前我省高水平的找矿专家非常紧缺，同时，由于受体制、机制的影响，找矿专家的积极性也未充分调动起来，这也是影响找矿效果的重要因素。俗话说，找矿三件宝:“有人、有钱、运气好”。充分调动找矿人员的积极性是至关重要的。
除此之外，我们在成矿理论和成矿模式的创新方面、深部勘查技术的突破等方面都还有待加强。总之，只有坚定信念，持之以恒，百折不挠，才能取得最终胜利。
四、加强有色金属矿产深部找矿工作的建议
(1)建立多渠道深部找矿投入机制。以省级财政支持为主体，矿山企业、地质勘查单位及其他社会出资人共同出资开展深部找矿的资金投入机制。重点利用省矿业权价款地质找矿专项资金，在重点成矿区带安排重点铝土矿、金、银、钼、铅、锌等有色金属矿矿种勘查项目同时积极争取中央各类勘查资金支持，特别是中央地质勘查基金(周转金)、全国危机矿山接替资源找矿等中央财政专项资金。要明确政府财政资金支持地质勘查的主要目的不是投入资金的回收和利润回报，而是形成资源储备，提高全社会的资源保障能力。
(2)提高深部找矿科技水平。我省将加大深部找矿的科技投入，集中力量组织科技攻关，研究解决重点矿种、重点成矿区带的深部找矿问题，大力推进成矿理论、找矿方法和勘探关键技术的自主创新与推广应用。
(3)加强深部找矿项目管理。加强对专项资金使用情况和项目执行情况的监督管理，建立项目管理的约束机制和项目监理制度，实施对深部找矿项目的全过程监管。
(4)发挥公益性矿产地质调查成果的作用，使公益性地质成果让全社会共享。国家和省级财政在大中比例尺(特别是五万分之一)矿产调查方面投入了大量经费，但这些成果目前还主要由项目承担单位享用，基本上没有发挥公益性成果的“公益”作用，这对加强地质找矿是十分不利的。
(5)发挥我省各勘查局的作用。目前地勘队伍仍是深部找矿的主体，因为各勘查局在长期的工作中形成了找矿地区和矿种等方面的专业分工，有各自的资料和人才优势，要发挥各自特长，形成分工合理、优势互补的格局。
