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    3月1号,由地调局沈阳中心、地调局勘探所共同实施的“羊D1井”正式开钻。

    “羊D1井”设计井深2500m,将通过全井段钻探取心、测井、录井、样品分析等手段,查明金羊盆地侏罗纪沉积充填序列、各组地层岩性特征、有机质泥页岩及储集岩的评价参数,力争在中、下侏罗统新层系中取得油气新发现,为松辽外围“新区、新层系”油气基础地质调查提供依据。

    通过综合分析论证前期开展的地质、非震(重、磁、电)、二维地震的成果资料,确定“羊D1井”井位于金羊盆地章吉营子凹陷北部(辽宁省北票市上园镇土宝营子村史家粱村民小组)。钻遇地层为:上侏罗统土城子组、中侏罗统髫髻山组与海房沟组、下侏罗统北票组,目标层系为下侏罗统北票组含油新层系。

    该井施工采用了勘探所2015年地质调查项目研发的国内最大、钻深能力达3500米的YDX-6型全液压地质岩心钻机,配套了新近开发的高强度绳索取心钻杆、绳索取心液动锤等钻探技术新成果,并将随钻开展绳索取心孔内数据记录仪、钻探参数采集与传输技术的试验研究,在地质调查工作中深度融入整合新技术新成果,推动地质调查的科技创新。同时,按照地调局施工安全要求,完成了地质钻探装备条件下的35MPa井控系统配套,确保钻井工程的安全、规范。

    下一步,“羊D1”井在实施过程中凭着“安全意识、责任意识、质量意识、进度意识、成果意识、荣誉意识”,将生产、研究、科技创新理念融入到“羊D1”井的钻探实践中去,为中国地质调查局油气调查与勘探队伍树立良好形象与口碑。 

    松辽外围金羊盆地“羊D1井”正式开钻

    “梦想”号行驶在海面上。

    奚晓谦摄(人民视觉)

    广东广州市南沙区珠江口,一艘巨轮静靠在码头边,上半白色、下半橙红色,船上的钻井架高高耸立,整艘船在晴空下分外耀眼。

    这是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号。这艘国内最大吨位的科考船去年底试航成功,现已进入调试和内装阶段,预计今年内全面建成。

    登上“梦想”号,走进实验室内装现场,一块块泛着银光的坡莫合金正铺设到墙上。“梦想”号监造组业务分组实验室工程技术主管何清音,忙着用磁强计对屏蔽层仔细检查。3000多块共1200平方米的坡莫合金,相当于3个篮球场大小,何清音要确保坡莫合金板之间的空隙不超过1毫米,且每一片坡莫合金板要完全贴合墙面,以免影响磁屏蔽效果。

    “安装好磁屏蔽室很关键。大洋钻探取得样品后,要在屏蔽磁场干扰的实验室环境中进行磁学实验,从而确定地质矿产储层的年代、探究地球动力学及地质演化过程等。”何清音介绍,“实验室创新使用了全国产、达到国际领先水平的坡莫合金屏蔽层,对外部磁信号的屏蔽率达到99.8%,能够保证科研实验环境。”

    作为全球面积最大的海上移动实验室,“梦想”号的船载实验室装配各种精密实验仪器超过150台(套),目前已完成水、电、气、风等十二大系统的安装工作,即将进行实验仪器的安装。

    “钻探,是‘梦想’号最重要的能力。”中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶介绍,“钻探的目的是钻获地球内部的岩心,并获取其中蕴含的地质信息,进而解开地球深部的奥秘。”

    钻探科学领域有这样一句话:“一万米钻深的难度堪比登月。”在技术创新和设备集成的支撑下,“梦想”号具备海域1.1万米的钻探能力。“这艘船致力于实现钻透地壳、进入地幔层的目标,这也是命名为‘梦想’号的原因。”周昶说。

    “1.1万米的压力,对设备、水、电、液、材料都是一个挑战。”“梦想”号监造组组长殷宪峰介绍,全船涉及主要设备303项、生产图纸8300份、建造工序上万道,共集结了150多家科研单位参与建设,突破10余项关键技术。

    行走船上,创新之处让人应接不暇。依托自主研发的船载岩心智能储运系统,岩心在船上就能实现自动转运和存储,如同“虾从海里捞起后马上放到冰柜里”,保证了样品的“新鲜”程度;应用蓄能技术和闭环电网,满载180名船员的情况下,可连续在海上工作120天,续航里程达1.5万海里;120万米的电缆铺设,全面覆盖信息化技术,实现了船岸智能协同。

    距离船只建造现场不远处,与“梦想”号配套的钻探保障船、全球最大的海洋地质岩心库、我国首座深水科考码头等均已建成,将为“梦想”号运营提供强大岸基支持。

    向海图强,需要科考利器。我国深海探测将以“梦想”号为重要平台,构建深海地质地球物理探测和钻探技术装备体系,为人类认识、保护、开发海洋作出新的更大贡献。

    人民日报头版聚焦“梦想”号锚定深海探地壳

    近年来,科技创新已经成为推动区域经济转型升级的核心支撑要素。“十二五”期间,国土资源部把强化科技创新平台建设摆在实施创新驱动发展战略、建设创新型国土资源的突出位置,围绕节约集约利用资源和找矿突破战略行动需求,在矿产资源综合利用先进适用技术和数字地质调查理论技术方法研究与推广平台建设上,取得了较大的进展。

     

    技术推广平台让资源利用效率更高

     

    低品位、共伴生、难利用矿多是我国矿产资源的基本特点。新中国成立以来,我国在石油、天然气、煤炭、金属、化工等重要矿产采、选和综合利用方面,取得了一系列先进适用技术,但技术的转化率和普及率低。如何提高矿产资源的利用效率,增强保障能力,是近年来矿产资源管理的重大问题之一。

    因此,建立健全先进适用技术推广发布制度,分批发布矿产资源节约与综合利用先进适用技术,发挥其导向和示范作用尤为重要。据中国国土资源经济研究院相关人士介绍,先进适用技术不仅包含矿山开发利用的采、选、废弃物处置全流程的技术和装备,而且还涵盖矿山信息化建设等领域,汇集了当前适合我国矿产资源开发利用的先进技术。专家表示,先进适用技术推广平台建设,以企业和科研院所为基础,以提高矿产资源利用“三率”为核心,以网络为媒介,打通了矿山企业对先进适用技术信息获取的渠道,实现了“两个找到”,即让有需求的矿山找到先进技术,让先进技术找到适用矿山。

    ——建立先进适用技术推广发布制度。推广先进适用技术是提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率的关键环节。2012年,国土资源部印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》(国土资发〔2012〕154号),明确了重点领域先进适用技术的推广工作,建立了先进适用技术推广发布制度,搭建宣传、交流和推广平台,并强化了推广先进技术的监督管理。

    ——建立科学规范的遴选机制。为确保能够评选出具有时代特色、符合形势需求,真正代表行业先进水平、具有影响力的先进技术,首先明确重点推荐范围,科学设定推荐条件,规范推荐评选程序,然后在各省(自治区、直辖市)国土资源主管部门和有关中央企业组织推荐基础上,组织国内各行业资深专家从创新性、先进性、适用性、成效显著性和推广可行性五方面进行评选。最后,对专家优选出的先进技术,在国土资源部门户网站公示,公开征求各省级国土资源主管部门和社会的意见,经部领导审定后公告发布。

    ——构建了分领域和环节的先进适用技术体系。2012~2015年,共发布四批210项矿产资源节约与综合利用先进适用技术,涵盖了能源、金属和非金属等各个领域的采矿、选矿及综合利用等开发利用环节。其中,油气类30项,包括特超稠油藏、致密砂岩气、低渗透油藏等高效开发技术;煤炭类45项,包含以矸换煤充填开采、煤层气抽采利用、保水开采、干法选煤等煤炭资源高效开采和清洁利用技术;金属类94项,包含低品位资源利用、尾砂充填、共伴生资源高效复选、高压辊磨机超细碎、尾液处理等技术;非金属矿产41项,包含低品位磷矿、固体钾盐、含铀硼铁矿等高效利用技术等。

    ——搭建先进适用技术推广信息共享平台。先进技术发布后,搭建推广信息平台,采取多种形式的宣传,力求推广效能达到最大。一是举办多场现场推广会或经验交流会,并利用国际矿业大会的平台,加强管理部门、科研院所、行业组织、矿山企业之间的交流,促进产、学、研平台建设。二是在媒体开设先进技术推广专栏,对先进技术进行全面介绍,扩大宣传面。三是在国土资源部门户网站开设先进技术信息共享平台,设立综合利用最新动态、通知公告、综合利用知识普及、政策法规、标准规范和先进技术介绍6个专栏,将先进技术信息及综合利用最新进展及时向社会发布。集中展现先进适用技术的推广政策、工作进展和先进典型,完整介绍推广技术的适用范围、技术参数和典型案例,实现矿山企业快速查询。

    ——建立先进适用技术激励约束机制。进一步明确政策支持措施,将先进技术作为先进技术推广应用示范矿山和国土资源节约集约模范县(市)创建的考核内容,并通过经济手段支持先进适用技术的应用。同时,强化监督管理,将先进适用技术推广工作与矿产资源开发利用监管、“三率”考核、矿山地质环境保护等工作紧密结合,鼓励和引导先进适用技术的应用,逐步淘汰落后技术和产能。

    专家表示,先进适用技术推广普及后,将极大提升我国资源利用效率和保障能力。国土资源部提供的资料显示,油气资源推广应用特超稠油藏、高含水油藏及低渗透油藏高效开采技术,预计可新增可采储量近27亿吨;煤炭资源推广应用充填开采、薄煤层机械化开采等技术后,预计可盘活我国煤炭资源140亿吨;金属矿产推广应用充填开采、矿石超细碎、低品位资源高效选矿及废弃物综合利用等技术,预计60亿吨难利用铁矿资源将得到有效利用;化工矿产推广应用低品位磷矿浮选和固体钾矿高效利用技术,预计将盘活我国低品位胶磷矿近17亿吨,盘活固体钾盐1.7亿吨。

     

    数字平台让地质调查工作更加便捷

     

    数字地质调查理论技术方法研究与推广应用是《中国地质调查局中长期发展规划纲要(2011~2015年)》和国土资源部《国土资源信息化“十二五” 规划》的重要内容之一。地质调查主流程信息化团队经过近8年的持续集成研发和推广应用,逐步形成了比较完整的地质矿产调查全流程数字化理论、技术方法和自主软件平台。

    据了解,自2008年开始,数字填图系统全面升级与扩展到数字地质调查系统,使数字地质调查系统贯穿整个地质矿产资源调查全过程,涵盖地质调查、地质填图与三维建模、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估计、资源量估算、矿体三维建模、矿山开采系统优化等内容,并出版了《数字地质调查技术理论研究与应用实践》等5本专著。中国地质调查局发展研究中心提供的资料显示,2010年,我国数字地质调查系统开始进入新的发展阶段,形成了具有自主知识产权的数字地质调查GIS基础平台和智能数字地质调查系统,逐步实现了从数字化转向智能化、从2D走向3D的地质调查。初步形成了天地一体的野外地质调查工作、管理、安全保障和泛在服务模式。主要取得了以下九大突破性成果:

    ——创建了中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程无缝数字过程及理论方法。基于“3S”技术,创建了PRB粒度理论与技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外与室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图件同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术方法和理论,开发了数字填图系统、探矿工程编录系统、数字地质调查综合平台、资源量估算与矿体三维建模系统。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程,实现了从野外数据采集到最终成果的数字化、信息化和部分智能化;并在保持全过程数据模型的一致性和继承性等体系方面,从体系架构上支持了地质矿产调查勘查全过程无缝数字过程,并在国内外同类软件系统保持领先水平。

    ——建立了覆盖基础地质调查和矿产调查过程的《固体矿产勘查数据库内容和结构》标准,把数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分地融合在一起,形成新的工作模式。数据库基本内容涉及矿产地质填图、探矿工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂测量、遥感地质调查、矿产检查、资源量估算、区域地质图与地质矿产图、成矿规律与矿产预测等综合研究等,涉及数据模型表格339个,约3499个数据项。首次对涉及的要素类、表、实体进行了统一表述,规范标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、要素类、数据表的层次关系与结构。

    ——对PRB理论从二维向三维进行扩展和完善,创建了地质填图PRB双重三维构模技术,建立了浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术。通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的扩展研究,提出了地质填图PRB双重三维构模技术,实现了地质填图过程从二维到三维的提升。同时,通过地表地质调查数据,能够快速构建工作区初始三维地质模型,集成地表地质、地球物理、钻孔等数据,形成了“地质路线+ 轮廓线重构与变异函数+晶胞模型+块体模型”的浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术体系,并开发形成地质、地球物理、钻探多专业数据约束的三维地质建模工具。

    ——面向数字地质调查特点和需求,形成了智能化地质调查DGSGIS底层自主平台。针对数字地质调查应用的需求,强化地质调查业务流程数字无缝性,形成了桌面和移动的智能地质调查 DGSGIS平台。通过底层框架的独立性构建,使数字地质调查软件平台可以跨平台保持无缝连接。该软件平台开始对其他专业系统提供基础平台支撑,在地下水、地球物理、地球化学等领域以公益形式推广应用。

    ——建立了集成国内外主流资源储量估算方法与业务流程的地质矿产勘查从野外到矿产资源评价(靶区圈定)、资源储量估算及矿体三维建模一体化的软件体系。该成果创建了野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程,为资源量估算和矿体三维显示提供了有效工具和平台,与目前国内外市场同类软件相比,其最大的特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致,从槽井坑钻野外数据采集到资源量计算和矿体三维显示无缝连接、零数据交换,使得在具体应用中,充分体现了提高效率和成果精度、节省大量人力和物力所带来的优势。

    ——建成了以北京、大区、省级三级体系组成的中国地质调查信息网格结点体系(分布全国 20个结点群),成为国内最大的行业网格之一。基于本体理论,按照资源聚合器标准规范,进行统一的数据描述与组织,提供统一的发现、集成整合与发布,数据量已达TB级。在整合公开地理信息资源基础上,通过地质调查信息空间和物理空间智能叠加,构建从地理空间向知识空间的地质调查智能空间平台,以多比例尺地质图数据、地质工作程度等200余种地质专题数据服务为中心,以“天地图”等地理信息为衬托,面向专业和非专业人士提供了主要由13个功能模块构成的 “5+1”服务模式工作流。通过各专业结点的特色服务,体现出具有高效性、及时性、易得性和多元化等时代特征的新一代地学信息服务模式。

    ——提出与发展了基于网格环境下海量数据空间分析与处理服务、多源空间数据集成应用、空间信息分布式协同计算等多项关键技术,为我国网格技术的应用实践提供了开创性示范实例。

    ——面向以大数据、云计算、智能感知服务、第四范式与泛在服务为特点的地质调查智能空间平台改造与升级。开展以智能感知、非结构化数据的挖掘和知识发现为核心的技术方法研究,初步构建地质调查智能空间平台原型系统,形成天地一体化地质调查、管理和智能服务体系雏形;以大数据技术为依托,初步形成智能地质调查非结构化数据发现与挖掘服务雏形,实现了地质大数据的一键式存储、组织、管理、快速检索与智能挖掘等。推进野外地质调查工作向智能流程的再造,为地质调查信息化流程提供后台支撑平台服务,创新地质调查方式和服务方式。

    ——与时俱进,把新一代信息技术融入数字地质调查体系,构建了智能地质调查体系,提供现代地质调查工作、管理与服务的新模式。基于大数据和云计算等新一代信息技术,把智能设备、北斗系统充分融入数字地质调查系统,集成开发了基于大数据技术和北斗卫星技术的应用数字地质调查系统,为构建“野外地质调查工作+管理+安全保障服务”的天地空一体化服务体系架构和模式奠定基础。

    ——创建了天地空野外地质调查工作现场管理调度、野外现场技术指导与专家会诊、艰苦地区安全保障服务一体化新模式,建立了多通信技术与网格技术的协同集成技术、适合“野外地质工作+管理+安全保障服务”的静动态北斗4级组网技术、野外地质调查安全保障主动服务技术。

    数字地质调查理论、技术方法与软件平台的应用为现代化野外地质工作各个环节提供了全方位技术支撑;创新了野外地质工作、管理和服务模式,推动了我国地质调查从数字化走向智能化和智慧化的快速发展,培养了一批跨学科的技术人才,取得了显著的社会效益。据了解,“数字地质调查系统”已在地质调查实际生产和许多矿业公司中全面应用。从2006年开始,成果已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域。目前,成果推广应用单位超过1000家、人员超过15000人,涉及全国地质、冶金、有色、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。创立的数字填图技术与方法已被多个大学列入本科生教学课程。

     

    数字地质调查理论技术方法与软件平台

    科技创新平台建设叫好又叫座

    近年来,科技创新已经成为推动区域经济转型升级的核心支撑要素。“十二五”期间,国土资源部把强化科技创新平台建设摆在实施创新驱动发展战略、建设创新型国土资源的突出位置,围绕节约集约利用资源和找矿突破战略行动需求,在矿产资源综合利用先进适用技术和数字地质调查理论技术方法研究与推广平台建设上,取得了较大的进展。

     

    技术推广平台让资源利用效率更高

     

    低品位、共伴生、难利用矿多是我国矿产资源的基本特点。新中国成立以来,我国在石油、天然气、煤炭、金属、化工等重要矿产采、选和综合利用方面,取得了一系列先进适用技术,但技术的转化率和普及率低。如何提高矿产资源的利用效率,增强保障能力,是近年来矿产资源管理的重大问题之一。

    因此,建立健全先进适用技术推广发布制度,分批发布矿产资源节约与综合利用先进适用技术,发挥其导向和示范作用尤为重要。据中国国土资源经济研究院相关人士介绍,先进适用技术不仅包含矿山开发利用的采、选、废弃物处置全流程的技术和装备,而且还涵盖矿山信息化建设等领域,汇集了当前适合我国矿产资源开发利用的先进技术。专家表示,先进适用技术推广平台建设,以企业和科研院所为基础,以提高矿产资源利用“三率”为核心,以网络为媒介,打通了矿山企业对先进适用技术信息获取的渠道,实现了“两个找到”,即让有需求的矿山找到先进技术,让先进技术找到适用矿山。

    ——建立先进适用技术推广发布制度。推广先进适用技术是提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率的关键环节。2012年,国土资源部印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》(国土资发〔2012〕154号),明确了重点领域先进适用技术的推广工作,建立了先进适用技术推广发布制度,搭建宣传、交流和推广平台,并强化了推广先进技术的监督管理。

    ——建立科学规范的遴选机制。为确保能够评选出具有时代特色、符合形势需求,真正代表行业先进水平、具有影响力的先进技术,首先明确重点推荐范围,科学设定推荐条件,规范推荐评选程序,然后在各省(自治区、直辖市)国土资源主管部门和有关中央企业组织推荐基础上,组织国内各行业资深专家从创新性、先进性、适用性、成效显著性和推广可行性五方面进行评选。最后,对专家优选出的先进技术,在国土资源部门户网站公示,公开征求各省级国土资源主管部门和社会的意见,经部领导审定后公告发布。

    ——构建了分领域和环节的先进适用技术体系。2012~2015年,共发布四批210项矿产资源节约与综合利用先进适用技术,涵盖了能源、金属和非金属等各个领域的采矿、选矿及综合利用等开发利用环节。其中,油气类30项,包括特超稠油藏、致密砂岩气、低渗透油藏等高效开发技术;煤炭类45项,包含以矸换煤充填开采、煤层气抽采利用、保水开采、干法选煤等煤炭资源高效开采和清洁利用技术;金属类94项,包含低品位资源利用、尾砂充填、共伴生资源高效复选、高压辊磨机超细碎、尾液处理等技术;非金属矿产41项,包含低品位磷矿、固体钾盐、含铀硼铁矿等高效利用技术等。

    ——搭建先进适用技术推广信息共享平台。先进技术发布后,搭建推广信息平台,采取多种形式的宣传,力求推广效能达到最大。一是举办多场现场推广会或经验交流会,并利用国际矿业大会的平台,加强管理部门、科研院所、行业组织、矿山企业之间的交流,促进产、学、研平台建设。二是在媒体开设先进技术推广专栏,对先进技术进行全面介绍,扩大宣传面。三是在国土资源部门户网站开设先进技术信息共享平台,设立综合利用最新动态、通知公告、综合利用知识普及、政策法规、标准规范和先进技术介绍6个专栏,将先进技术信息及综合利用最新进展及时向社会发布。集中展现先进适用技术的推广政策、工作进展和先进典型,完整介绍推广技术的适用范围、技术参数和典型案例,实现矿山企业快速查询。

    ——建立先进适用技术激励约束机制。进一步明确政策支持措施,将先进技术作为先进技术推广应用示范矿山和国土资源节约集约模范县(市)创建的考核内容,并通过经济手段支持先进适用技术的应用。同时,强化监督管理,将先进适用技术推广工作与矿产资源开发利用监管、“三率”考核、矿山地质环境保护等工作紧密结合,鼓励和引导先进适用技术的应用,逐步淘汰落后技术和产能。

    专家表示,先进适用技术推广普及后,将极大提升我国资源利用效率和保障能力。国土资源部提供的资料显示,油气资源推广应用特超稠油藏、高含水油藏及低渗透油藏高效开采技术,预计可新增可采储量近27亿吨;煤炭资源推广应用充填开采、薄煤层机械化开采等技术后,预计可盘活我国煤炭资源140亿吨;金属矿产推广应用充填开采、矿石超细碎、低品位资源高效选矿及废弃物综合利用等技术,预计60亿吨难利用铁矿资源将得到有效利用;化工矿产推广应用低品位磷矿浮选和固体钾矿高效利用技术,预计将盘活我国低品位胶磷矿近17亿吨,盘活固体钾盐1.7亿吨。

     

    数字平台让地质调查工作更加便捷

     

    数字地质调查理论技术方法研究与推广应用是《中国地质调查局中长期发展规划纲要(2011~2015年)》和国土资源部《国土资源信息化“十二五” 规划》的重要内容之一。地质调查主流程信息化团队经过近8年的持续集成研发和推广应用,逐步形成了比较完整的地质矿产调查全流程数字化理论、技术方法和自主软件平台。

    据了解,自2008年开始,数字填图系统全面升级与扩展到数字地质调查系统,使数字地质调查系统贯穿整个地质矿产资源调查全过程,涵盖地质调查、地质填图与三维建模、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估计、资源量估算、矿体三维建模、矿山开采系统优化等内容,并出版了《数字地质调查技术理论研究与应用实践》等5本专著。中国地质调查局发展研究中心提供的资料显示,2010年,我国数字地质调查系统开始进入新的发展阶段,形成了具有自主知识产权的数字地质调查GIS基础平台和智能数字地质调查系统,逐步实现了从数字化转向智能化、从2D走向3D的地质调查。初步形成了天地一体的野外地质调查工作、管理、安全保障和泛在服务模式。主要取得了以下九大突破性成果:

    ——创建了中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程无缝数字过程及理论方法。基于“3S”技术,创建了PRB粒度理论与技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外与室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图件同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术方法和理论,开发了数字填图系统、探矿工程编录系统、数字地质调查综合平台、资源量估算与矿体三维建模系统。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程,实现了从野外数据采集到最终成果的数字化、信息化和部分智能化;并在保持全过程数据模型的一致性和继承性等体系方面,从体系架构上支持了地质矿产调查勘查全过程无缝数字过程,并在国内外同类软件系统保持领先水平。

    ——建立了覆盖基础地质调查和矿产调查过程的《固体矿产勘查数据库内容和结构》标准,把数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分地融合在一起,形成新的工作模式。数据库基本内容涉及矿产地质填图、探矿工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂测量、遥感地质调查、矿产检查、资源量估算、区域地质图与地质矿产图、成矿规律与矿产预测等综合研究等,涉及数据模型表格339个,约3499个数据项。首次对涉及的要素类、表、实体进行了统一表述,规范标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、要素类、数据表的层次关系与结构。

    ——对PRB理论从二维向三维进行扩展和完善,创建了地质填图PRB双重三维构模技术,建立了浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术。通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的扩展研究,提出了地质填图PRB双重三维构模技术,实现了地质填图过程从二维到三维的提升。同时,通过地表地质调查数据,能够快速构建工作区初始三维地质模型,集成地表地质、地球物理、钻孔等数据,形成了“地质路线+ 轮廓线重构与变异函数+晶胞模型+块体模型”的浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术体系,并开发形成地质、地球物理、钻探多专业数据约束的三维地质建模工具。

    ——面向数字地质调查特点和需求,形成了智能化地质调查DGSGIS底层自主平台。针对数字地质调查应用的需求,强化地质调查业务流程数字无缝性,形成了桌面和移动的智能地质调查 DGSGIS平台。通过底层框架的独立性构建,使数字地质调查软件平台可以跨平台保持无缝连接。该软件平台开始对其他专业系统提供基础平台支撑,在地下水、地球物理、地球化学等领域以公益形式推广应用。

    ——建立了集成国内外主流资源储量估算方法与业务流程的地质矿产勘查从野外到矿产资源评价(靶区圈定)、资源储量估算及矿体三维建模一体化的软件体系。该成果创建了野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程,为资源量估算和矿体三维显示提供了有效工具和平台,与目前国内外市场同类软件相比,其最大的特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致,从槽井坑钻野外数据采集到资源量计算和矿体三维显示无缝连接、零数据交换,使得在具体应用中,充分体现了提高效率和成果精度、节省大量人力和物力所带来的优势。

    ——建成了以北京、大区、省级三级体系组成的中国地质调查信息网格结点体系(分布全国 20个结点群),成为国内最大的行业网格之一。基于本体理论,按照资源聚合器标准规范,进行统一的数据描述与组织,提供统一的发现、集成整合与发布,数据量已达TB级。在整合公开地理信息资源基础上,通过地质调查信息空间和物理空间智能叠加,构建从地理空间向知识空间的地质调查智能空间平台,以多比例尺地质图数据、地质工作程度等200余种地质专题数据服务为中心,以“天地图”等地理信息为衬托,面向专业和非专业人士提供了主要由13个功能模块构成的 “5+1”服务模式工作流。通过各专业结点的特色服务,体现出具有高效性、及时性、易得性和多元化等时代特征的新一代地学信息服务模式。

    ——提出与发展了基于网格环境下海量数据空间分析与处理服务、多源空间数据集成应用、空间信息分布式协同计算等多项关键技术,为我国网格技术的应用实践提供了开创性示范实例。

    ——面向以大数据、云计算、智能感知服务、第四范式与泛在服务为特点的地质调查智能空间平台改造与升级。开展以智能感知、非结构化数据的挖掘和知识发现为核心的技术方法研究,初步构建地质调查智能空间平台原型系统,形成天地一体化地质调查、管理和智能服务体系雏形;以大数据技术为依托,初步形成智能地质调查非结构化数据发现与挖掘服务雏形,实现了地质大数据的一键式存储、组织、管理、快速检索与智能挖掘等。推进野外地质调查工作向智能流程的再造,为地质调查信息化流程提供后台支撑平台服务,创新地质调查方式和服务方式。

    ——与时俱进,把新一代信息技术融入数字地质调查体系,构建了智能地质调查体系,提供现代地质调查工作、管理与服务的新模式。基于大数据和云计算等新一代信息技术,把智能设备、北斗系统充分融入数字地质调查系统,集成开发了基于大数据技术和北斗卫星技术的应用数字地质调查系统,为构建“野外地质调查工作+管理+安全保障服务”的天地空一体化服务体系架构和模式奠定基础。

    ——创建了天地空野外地质调查工作现场管理调度、野外现场技术指导与专家会诊、艰苦地区安全保障服务一体化新模式,建立了多通信技术与网格技术的协同集成技术、适合“野外地质工作+管理+安全保障服务”的静动态北斗4级组网技术、野外地质调查安全保障主动服务技术。

    数字地质调查理论、技术方法与软件平台的应用为现代化野外地质工作各个环节提供了全方位技术支撑;创新了野外地质工作、管理和服务模式,推动了我国地质调查从数字化走向智能化和智慧化的快速发展,培养了一批跨学科的技术人才,取得了显著的社会效益。据了解,“数字地质调查系统”已在地质调查实际生产和许多矿业公司中全面应用。从2006年开始,成果已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域。目前,成果推广应用单位超过1000家、人员超过15000人,涉及全国地质、冶金、有色、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。创立的数字填图技术与方法已被多个大学列入本科生教学课程。

     

    数字地质调查理论技术方法与软件平台

    科技创新平台建设叫好又叫座

    由《探矿工程》杂志编辑部发起、业界广泛推荐,经业内专家学者投票推举产生了2016年探矿工程十大新闻,现介绍如下。

    一、祁连山冻土天然气水合物试采工程成功进行了开采试验

    由中国地质调查局勘探技术研究所承担的我国祁连山冻土天然气水合物试采技术与工程2016年完成了三井地下水合物层水平定向对接施工,并成功进行了开采试验。该项冻土层水平定向对接井施工及开采试验施工工程是国内外首次在高寒、高海拔小曲率半径进行三井地下水平对接并进行冻土天然气水合物开采试验的工程。项目组利用“慧磁”中靶定向对接技术在两井之间只有310m距离的两井之间实现地下340m准确对接,水平定向对接井到达目标点的位置差仅有20cm。

    由于采用水平定向对接钻进技术使得水合物层在地下连通,大大提高了冻土天然气水合物的开采效率,连续试采排空试燃23天,开采气量1078m3。达到了降压及加热开采的目的。利用水平定向对接井钻进技术水合物层地下大面积连通,增加水合物释放自由度,提高开采效率和经济效益具有重要意义,在国内外属于首次。

    二、松科二井四开顺利完井,井深达5922.58m,2016年度取得丰硕成果

    11月25日,由中国地质调查局勘探技术研究所承担的松辽盆地科学钻探“松科二井”井深达5922.58m,四开Φ216mm取心进尺1380.34m,获取岩心1285.13m,采取率95.23%。超额完成年度设计深度5800m的任务目标,同时完成了高温井段的测井、录井、固井工作,四开已顺利完井。

    “松科二井”四开于2016年3月30日开钻,6月19日超越我国大陆“科钻一井”(CCSD-1)工程5158m的终孔深度,成为亚洲科学钻探工程第一深度,也是自国际大陆科学钻探计划组织(ICDP)成立以来,全世界最深的大陆科学钻探工程。“松科二井”四开钻井工程,继续沿袭长钻程取心钻进,在Φ216mm井段实现了“同径取心、一径完钻”,并在三筒联装的基础上继续扩大成果,创造了四筒联装单回次取心钻进超过40m的世界纪录。

    此外,2016年度取得的成果还有:研制完成Φ178mm常规涡轮钻具、Φ108mm投入式绳取涡轮钻、Φ194mm中空绳取涡轮钻,涡轮钻取心实验获得初步成果;开展了大口径绳索取心钻具的研制及应用研究;在抗高温钻井液体系研究及应用方面,四开采用了抗210℃钻井液体系,顺利完成了全部的钻进、测井施工,未发生因钻井液问题导致的井下复杂情况;高温高压随钻测温技术进展顺利,获得了钻进时全回次的钻井液循环温度曲线,有效地指导了抗高温螺杆马达及钻井液体系的应用,也为高温固井提供了基础数据。

    吉林大学自主设计的“地壳一号”万米钻机也在“松科二井”5900多米井深的试验中验证了其性能的可靠性。“地壳一号”钻机拥有一套自动化钻井装置——自动摆排管装置、自动拧卸装置、自动锚道装置等,还有国内最大一台全液压顶驱装置,在国内超深钻机方面处于领先的地位。

     三、南黄海大陆架科学钻探全取心第一深井——CSDP-2井顺利终孔 

    山东省第三地质矿产勘查院承担施工的南黄海大陆架科学钻探CSDP-2孔顺利竣工。CSDP-2孔于2015年3月29日正式开钻,于2016年9月13日结束,历时530余天,终孔孔径98 mm,孔深2843.18m,全孔岩心采取率97.7%。

    CSDP-2钻孔是我国南黄海中部隆起全取心钻探第一孔,不仅在地质上首次揭示了南黄海中古生界碳酸盐中油气的存在的多项成果,在海洋钻探施工方面还获得了海洋地球科学钻探全取心孔深世界之最的记录。另外,自主研发的多功能海洋钻探平台,使钻探成本降为同功能石油钻探平台的1/10。多项新取心技术在钻探施工上的应用,使取心率远超同行业水平。

    四、“第四届探矿工程学术研讨会”在成都隆重召开

    主题为“环境•生态•资源——探矿工程服务民生新战场”的“第四届探矿工程学术研讨会”2016年10月15—18日在四川成都举行。

    会议由《探矿工程(岩土钻掘工程)》编辑部、地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室、成都理工大学环境与土木工程学院、2011计划-地质灾害防控协同创新中心联合主办,成都捷丰展览展示服务有限公司承办。来自全国地勘、有色、冶金、煤炭等系统的280余位代表参加了会议,会议规模盛大。

    我国地质工作的重点正在进行战略性转移,钻探技术(岩土钻掘技术)的服务领域也在随之发生变化,从地质矿产勘查的主战场逐渐转向服务民生的新战场,地质灾害治理和环境保护、抢险救灾、土壤和矿山生态恢复、非常规能源的勘采等领域,探矿工程技术将发挥不可或缺的重要作用。本届研讨会梳理了以往在这些领域所取得的成果和经验,找出了存在的问题,探讨了下一步需要研究和攻关的课题,对于整个行业适应这种转变、在困境中谋求新的发展机遇有着积极的意义。

    五、国内首次大口径钻孔救生成功,钻探技术显神威

    2016年1月29日22时48分,在山东平邑“12•25”石膏矿坍塌事故发生36天后,被困井下的4名矿工,通过大直径救援钻孔成功获救。这是我国大口径钻孔救援成功的首例、也是世界上的第三例,创造了矿山事故救援的范例,在矿山救援史上具有里程碑意义。

    国内矿山救援成功案例几乎都采用了井下救援的巷道掘进方式,但在平邑石膏矿坍塌事故救援现场,大口径钻机打孔救援方案成为唯一可行的办法。在大口径钻机开钻之前,救援人员先打通小口径的“保命孔”,向井下投放食物和饮水。

    大口径钻机打孔救援方式在国内还没有成功先例,全球范围内也只在美国宾夕法尼亚州魁溪煤矿矿难和智利圣何塞铜矿矿难上成功过。为确保万无一失,救援指挥部调集了3台施工口径超过700mm的钻机投入作业,24h不间断施工。事故矿区复杂的地质条件给大口径救援孔的施工带来了极大的困难。从地表至井下巷道顶板220m,灰岩层、砂岩层、石膏层和石灰岩交替出现,坍塌造成地质不均多次导致钻头打偏,钻孔过程中频繁掉落的石块也经常卡住钻头。钻孔过程经过“一波三折”,最终顺利贯通。

    此次抢险救援,地质钻探技术发挥了特殊的优势,为抢救被困人员起到了关键性的作用。

    此外,2016年7月4日23时,河南省煤田地质局豫中地质勘察工程公司在山西沁水中村煤业公司“7.2”透水事故救援中,精心组织,制定了科学的施工方案,采用空气正循环钻井工艺,快速完成了直径215.9mm、井深114m的生命通道,为成功营救被困矿工赢得了宝贵的时间,最后,被困井下120多个小时的8名矿工成功获救。

    六、青海省共和县恰卜恰镇干热岩资源勘查GR1井施工进展

    由青海省水文地质工程地质环境地质调查院组织实施、山东省鲁北地质工程勘察院负责施工的青海省共和县恰卜恰镇干热岩资源勘查GR1号井钻探施工项目,设计孔深4000m,于2016年11月上旬进行了井底测温,在孔深3600m时温度达204℃,2016底已钻至孔深3705m,目前正在顺利实施中。

    该钻孔是目前国内深度最深、温度最高的干热岩钻井,施工过程中,在钻具组合、高温泥浆及高温泥浆堵漏、超高温测井技术、高温防喷技术方面分别做了相关研究。采用了高温螺杆复合钻进工艺及复合钻进取心工艺,大大提高了钻效和岩心采取率在钻进取心过程中使用了新型涡轮钻具,取得了较好的效果,为今后施工同类干热岩项目奠定了坚实基础并做了相关技术储备。

    七、第32次南极科学考察队在昆仑站冰芯房钻取出一支长3.55m的深冰芯

    当地时间2016年1月5日,中国第32次南极科学考察队昆仑队在昆仑站的冰芯房钻取出一支长3.55m的深冰芯,这是本次考察队钻取出的第一支深冰芯。中国南极深冰芯科学钻探是国际上第一个在Dome A地区开展的深冰芯钻探项目,Dome A地区是目前已知地球上温度最低、年降雪积累率最小的地方,成为国际科学家公认的最有可能获取达百万年尺度古老冰芯的希望之地。深冰芯记录的古气候环境信息是研究地球系统气候变化机制的基础,而地球气候系统自然变化规律的探寻是评估人类活动对地球气候系统影响程度的基本前提。目前,我国已经在昆仑站钻取了650多米深冰芯,这不仅刷新了我国深冰芯钻探记录,同时使我国钻探人员积累了丰富的冰芯钻探经验。深冰芯样品将被妥善运回国内进行物理化学分析,进而开展100多万年时间尺度内的全球变化研究,针对古气候研究前沿课题进行攻关研究。

    八、膨胀套管技术在页岩气井和大斜度孔中成功应用

    2016年6月24日,由中国地质调查局勘探技术研究所自主研发的钻孔“支架”修复技术——“膨胀套管护壁技术”在广西柳州地区页岩气地质调查井工程雒容1井1470m孔深处成功护壁。广西柳州地区页岩气地质调查井工程雒容1井在钻至1470m处白云岩与泥岩过渡处,发生了严重缩径坍塌孔内事故,在调整泥浆未取得效果后采用水泥封堵处理,共7次注入水泥均未取得较好效果,3个月无法正常作业。最后采用膨胀波纹管护壁技术,仅用了6天即成功对该缩径坍塌孔段进行了护壁,避免了钻孔的报废。

    本次施工是膨胀套管护壁技术在页岩气井孔的首次应用。此次膨胀套管技术的成功应用,验证了膨胀套管护壁技术在解决不同类型井孔的复杂孔内事故的高效性和可靠性,标志着该技术正式进军页岩气钻探领域。

    此后,膨胀波纹管护壁技术又在山东西岭矿区ZK92-7号钻孔护壁中应用成功。ZK92-7号钻孔设计孔深1600m,设计终孔口径75cm,设计孔斜13°,实测孔斜20°。该孔在施工到1217.1m处遇到近2m长的风化破碎岩段,并伴随有严重的涌水,继续施工至1293m,孔内的掉块涌水现象加剧,无法正常施工。采用膨胀套管护壁技术成功对该事故段位进行了封堵,恢复了正常钻进作业。

    至此,由勘探技术所自主研发的膨胀波纹管护壁技术已成功攻克了地质钻探超深井护壁、长距离连续护壁、页岩气井护壁、大斜度钻孔护壁等关键技术,该技术的全面应用也为我国的地质钻探事故处理提供了更加可靠的技术保障。

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    九、大直径组合式加重管绳索密闭取心钻具在页岩气勘探钻进中获得成功,创国内Φ152mm口径绳索密闭取心钻探2328.18m最深纪录

    由安徽省地质矿产勘查局313地质队探矿工程技术研究所研制的大直径组合式加重管绳索密闭取心钻具,在安徽省页岩气开发有限公司所属的浙江省临安页岩气勘探区块LC01井中进行试验,一举获得成功,该孔于2016年1月30日终孔,终孔深度2328.18m,创Φ152mm口径绳索密闭取心最深纪录。

    该钻具是将Φ114mm普通绳索取心钻杆连接Φ150mm加重管及钻具和Φ152mm特殊钻头的组合方式,同时将绳索取心内管总成设计为密闭取心结构,解决了大直径绳索取心孔底加压和页岩气不提钻密闭取心保气、防污染技术难题。该组合钻具不仅具有孔底加压、绳索密闭取心功能,而且具有钻具工作稳定、保直防斜、钻孔环空间隙大、冲洗液上返阻力小等特点,完全满足页岩气勘探钻探技术要求。本技术已获得国家专利。

    LC01井采用北京探矿工程研究所研制的TDQ-3000型变频永磁电动直驱式顶驱钻机施工,在页岩地层中钻进最高时效达3.2m,平均时效1.0m,绳索密闭取心成功率达100%,密闭取心成本仅为石油钻井密闭成本的10%,钻孔孔斜率与同一区块采用常规绳索取心钻进的钻孔相比由1.1°/100m降低至0.2°/100m,取得了良好的技术经济效果,为大直径深孔绳索密闭取心钻探(井)技术的拓展起到了很好的指导和启示作用。另外,安徽省地质矿产勘查局313地质队承担的“页岩气勘探钻探关键技术方法研究”项目已被安徽省列入省重点科技攻关计划。

     

    十、覆盖层钻探新方法——空气潜孔锤取心跟管钻进技术研发成功

    覆盖层是指覆盖在基岩之上各种成因的松散堆积物和沉积物,采用常规的回转取心钻进方法钻进,普遍存在钻进效率较低、岩心采取质量较差等问题,不仅影响地质勘查进度,还影响地质勘查的客观评价。长期以来,业界从各种泥浆护壁工艺入手,期待解决孔壁垮塌和取心难题,但收效甚微。

    中国地质科学院探矿工艺研究所针对覆盖层钻孔易垮塌、岩心松散易被泥浆冲失和钻孔漏失等钻进技术难题,加强技术攻关,从保护孔壁和保护岩芯入手,采用空气钻进原理,将常规的回转取心钻进方法与潜孔锤跟管钻进优化组合,形成了一种有效的覆盖层钻探新方法——空气潜孔锤取心跟管钻进技术,既有效提高了钻探效率,又大大提高了取心质量。

    该方法采用空气作为冲洗和冷却介质,不需要液态介质(泥浆),对地层稳定性无影响,不会产生渗漏污染地层和地表,并且施工场地占地面积较小,钻孔施工周期短,对地表植被影响较小,地表植被容易恢复,是一种环保、优质、高效、成本合理、实施更容易的钻进方法,为“绿色钻探”的浅层钻探提供了有效的技术支撑。

    2016年探矿工程十大新闻

    近年来,科技创新已经成为推动区域经济转型升级的核心支撑要素。“十二五”期间,国土资源部把强化科技创新平台建设摆在实施创新驱动发展战略、建设创新型国土资源的突出位置,围绕节约集约利用资源和找矿突破战略行动需求,在矿产资源综合利用先进适用技术和数字地质调查理论技术方法研究与推广平台建设上,取得了较大的进展。

     

    技术推广平台让资源利用效率更高

     

    低品位、共伴生、难利用矿多是我国矿产资源的基本特点。新中国成立以来,我国在石油、天然气、煤炭、金属、化工等重要矿产采、选和综合利用方面,取得了一系列先进适用技术,但技术的转化率和普及率低。如何提高矿产资源的利用效率,增强保障能力,是近年来矿产资源管理的重大问题之一。

    因此,建立健全先进适用技术推广发布制度,分批发布矿产资源节约与综合利用先进适用技术,发挥其导向和示范作用尤为重要。据中国国土资源经济研究院相关人士介绍,先进适用技术不仅包含矿山开发利用的采、选、废弃物处置全流程的技术和装备,而且还涵盖矿山信息化建设等领域,汇集了当前适合我国矿产资源开发利用的先进技术。专家表示,先进适用技术推广平台建设,以企业和科研院所为基础,以提高矿产资源利用“三率”为核心,以网络为媒介,打通了矿山企业对先进适用技术信息获取的渠道,实现了“两个找到”,即让有需求的矿山找到先进技术,让先进技术找到适用矿山。

    ——建立先进适用技术推广发布制度。推广先进适用技术是提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率的关键环节。2012年,国土资源部印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》(国土资发〔2012〕154号),明确了重点领域先进适用技术的推广工作,建立了先进适用技术推广发布制度,搭建宣传、交流和推广平台,并强化了推广先进技术的监督管理。

    ——建立科学规范的遴选机制。为确保能够评选出具有时代特色、符合形势需求,真正代表行业先进水平、具有影响力的先进技术,首先明确重点推荐范围,科学设定推荐条件,规范推荐评选程序,然后在各省(自治区、直辖市)国土资源主管部门和有关中央企业组织推荐基础上,组织国内各行业资深专家从创新性、先进性、适用性、成效显著性和推广可行性五方面进行评选。最后,对专家优选出的先进技术,在国土资源部门户网站公示,公开征求各省级国土资源主管部门和社会的意见,经部领导审定后公告发布。

    ——构建了分领域和环节的先进适用技术体系。2012~2015年,共发布四批210项矿产资源节约与综合利用先进适用技术,涵盖了能源、金属和非金属等各个领域的采矿、选矿及综合利用等开发利用环节。其中,油气类30项,包括特超稠油藏、致密砂岩气、低渗透油藏等高效开发技术;煤炭类45项,包含以矸换煤充填开采、煤层气抽采利用、保水开采、干法选煤等煤炭资源高效开采和清洁利用技术;金属类94项,包含低品位资源利用、尾砂充填、共伴生资源高效复选、高压辊磨机超细碎、尾液处理等技术;非金属矿产41项,包含低品位磷矿、固体钾盐、含铀硼铁矿等高效利用技术等。

    ——搭建先进适用技术推广信息共享平台。先进技术发布后,搭建推广信息平台,采取多种形式的宣传,力求推广效能达到最大。一是举办多场现场推广会或经验交流会,并利用国际矿业大会的平台,加强管理部门、科研院所、行业组织、矿山企业之间的交流,促进产、学、研平台建设。二是在媒体开设先进技术推广专栏,对先进技术进行全面介绍,扩大宣传面。三是在国土资源部门户网站开设先进技术信息共享平台,设立综合利用最新动态、通知公告、综合利用知识普及、政策法规、标准规范和先进技术介绍6个专栏,将先进技术信息及综合利用最新进展及时向社会发布。集中展现先进适用技术的推广政策、工作进展和先进典型,完整介绍推广技术的适用范围、技术参数和典型案例,实现矿山企业快速查询。

    ——建立先进适用技术激励约束机制。进一步明确政策支持措施,将先进技术作为先进技术推广应用示范矿山和国土资源节约集约模范县(市)创建的考核内容,并通过经济手段支持先进适用技术的应用。同时,强化监督管理,将先进适用技术推广工作与矿产资源开发利用监管、“三率”考核、矿山地质环境保护等工作紧密结合,鼓励和引导先进适用技术的应用,逐步淘汰落后技术和产能。

    专家表示,先进适用技术推广普及后,将极大提升我国资源利用效率和保障能力。国土资源部提供的资料显示,油气资源推广应用特超稠油藏、高含水油藏及低渗透油藏高效开采技术,预计可新增可采储量近27亿吨;煤炭资源推广应用充填开采、薄煤层机械化开采等技术后,预计可盘活我国煤炭资源140亿吨;金属矿产推广应用充填开采、矿石超细碎、低品位资源高效选矿及废弃物综合利用等技术,预计60亿吨难利用铁矿资源将得到有效利用;化工矿产推广应用低品位磷矿浮选和固体钾矿高效利用技术,预计将盘活我国低品位胶磷矿近17亿吨,盘活固体钾盐1.7亿吨。

     

    数字平台让地质调查工作更加便捷

     

    数字地质调查理论技术方法研究与推广应用是《中国地质调查局中长期发展规划纲要(2011~2015年)》和国土资源部《国土资源信息化“十二五” 规划》的重要内容之一。地质调查主流程信息化团队经过近8年的持续集成研发和推广应用,逐步形成了比较完整的地质矿产调查全流程数字化理论、技术方法和自主软件平台。

    据了解,自2008年开始,数字填图系统全面升级与扩展到数字地质调查系统,使数字地质调查系统贯穿整个地质矿产资源调查全过程,涵盖地质调查、地质填图与三维建模、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估计、资源量估算、矿体三维建模、矿山开采系统优化等内容,并出版了《数字地质调查技术理论研究与应用实践》等5本专著。中国地质调查局发展研究中心提供的资料显示,2010年,我国数字地质调查系统开始进入新的发展阶段,形成了具有自主知识产权的数字地质调查GIS基础平台和智能数字地质调查系统,逐步实现了从数字化转向智能化、从2D走向3D的地质调查。初步形成了天地一体的野外地质调查工作、管理、安全保障和泛在服务模式。主要取得了以下九大突破性成果:

    ——创建了中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程无缝数字过程及理论方法。基于“3S”技术,创建了PRB粒度理论与技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外与室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图件同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术方法和理论,开发了数字填图系统、探矿工程编录系统、数字地质调查综合平台、资源量估算与矿体三维建模系统。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程,实现了从野外数据采集到最终成果的数字化、信息化和部分智能化;并在保持全过程数据模型的一致性和继承性等体系方面,从体系架构上支持了地质矿产调查勘查全过程无缝数字过程,并在国内外同类软件系统保持领先水平。

    ——建立了覆盖基础地质调查和矿产调查过程的《固体矿产勘查数据库内容和结构》标准,把数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分地融合在一起,形成新的工作模式。数据库基本内容涉及矿产地质填图、探矿工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂测量、遥感地质调查、矿产检查、资源量估算、区域地质图与地质矿产图、成矿规律与矿产预测等综合研究等,涉及数据模型表格339个,约3499个数据项。首次对涉及的要素类、表、实体进行了统一表述,规范标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、要素类、数据表的层次关系与结构。

    ——对PRB理论从二维向三维进行扩展和完善,创建了地质填图PRB双重三维构模技术,建立了浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术。通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的扩展研究,提出了地质填图PRB双重三维构模技术,实现了地质填图过程从二维到三维的提升。同时,通过地表地质调查数据,能够快速构建工作区初始三维地质模型,集成地表地质、地球物理、钻孔等数据,形成了“地质路线+ 轮廓线重构与变异函数+晶胞模型+块体模型”的浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术体系,并开发形成地质、地球物理、钻探多专业数据约束的三维地质建模工具。

    ——面向数字地质调查特点和需求,形成了智能化地质调查DGSGIS底层自主平台。针对数字地质调查应用的需求,强化地质调查业务流程数字无缝性,形成了桌面和移动的智能地质调查 DGSGIS平台。通过底层框架的独立性构建,使数字地质调查软件平台可以跨平台保持无缝连接。该软件平台开始对其他专业系统提供基础平台支撑,在地下水、地球物理、地球化学等领域以公益形式推广应用。

    ——建立了集成国内外主流资源储量估算方法与业务流程的地质矿产勘查从野外到矿产资源评价(靶区圈定)、资源储量估算及矿体三维建模一体化的软件体系。该成果创建了野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程,为资源量估算和矿体三维显示提供了有效工具和平台,与目前国内外市场同类软件相比,其最大的特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致,从槽井坑钻野外数据采集到资源量计算和矿体三维显示无缝连接、零数据交换,使得在具体应用中,充分体现了提高效率和成果精度、节省大量人力和物力所带来的优势。

    ——建成了以北京、大区、省级三级体系组成的中国地质调查信息网格结点体系(分布全国 20个结点群),成为国内最大的行业网格之一。基于本体理论,按照资源聚合器标准规范,进行统一的数据描述与组织,提供统一的发现、集成整合与发布,数据量已达TB级。在整合公开地理信息资源基础上,通过地质调查信息空间和物理空间智能叠加,构建从地理空间向知识空间的地质调查智能空间平台,以多比例尺地质图数据、地质工作程度等200余种地质专题数据服务为中心,以“天地图”等地理信息为衬托,面向专业和非专业人士提供了主要由13个功能模块构成的 “5+1”服务模式工作流。通过各专业结点的特色服务,体现出具有高效性、及时性、易得性和多元化等时代特征的新一代地学信息服务模式。

    ——提出与发展了基于网格环境下海量数据空间分析与处理服务、多源空间数据集成应用、空间信息分布式协同计算等多项关键技术,为我国网格技术的应用实践提供了开创性示范实例。

    ——面向以大数据、云计算、智能感知服务、第四范式与泛在服务为特点的地质调查智能空间平台改造与升级。开展以智能感知、非结构化数据的挖掘和知识发现为核心的技术方法研究,初步构建地质调查智能空间平台原型系统,形成天地一体化地质调查、管理和智能服务体系雏形;以大数据技术为依托,初步形成智能地质调查非结构化数据发现与挖掘服务雏形,实现了地质大数据的一键式存储、组织、管理、快速检索与智能挖掘等。推进野外地质调查工作向智能流程的再造,为地质调查信息化流程提供后台支撑平台服务,创新地质调查方式和服务方式。

    ——与时俱进,把新一代信息技术融入数字地质调查体系,构建了智能地质调查体系,提供现代地质调查工作、管理与服务的新模式。基于大数据和云计算等新一代信息技术,把智能设备、北斗系统充分融入数字地质调查系统,集成开发了基于大数据技术和北斗卫星技术的应用数字地质调查系统,为构建“野外地质调查工作+管理+安全保障服务”的天地空一体化服务体系架构和模式奠定基础。

    ——创建了天地空野外地质调查工作现场管理调度、野外现场技术指导与专家会诊、艰苦地区安全保障服务一体化新模式,建立了多通信技术与网格技术的协同集成技术、适合“野外地质工作+管理+安全保障服务”的静动态北斗4级组网技术、野外地质调查安全保障主动服务技术。

    数字地质调查理论、技术方法与软件平台的应用为现代化野外地质工作各个环节提供了全方位技术支撑;创新了野外地质工作、管理和服务模式,推动了我国地质调查从数字化走向智能化和智慧化的快速发展,培养了一批跨学科的技术人才,取得了显著的社会效益。据了解,“数字地质调查系统”已在地质调查实际生产和许多矿业公司中全面应用。从2006年开始,成果已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域。目前,成果推广应用单位超过1000家、人员超过15000人,涉及全国地质、冶金、有色、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。创立的数字填图技术与方法已被多个大学列入本科生教学课程。

     

    数字地质调查理论技术方法与软件平台

    科技创新平台建设叫好又叫座
      由中国地质调查局、中矿联地勘协会主办,南京地质调查中心、安徽省地质矿产勘查局协办,安徽省地质调查院承办的2014年全国地质调查院(所)总工程师培训班于2014年11月24日在安徽省开班。中国地质调查局总工程师室副巡视员白冶主持了开班仪式。中国地质调查局党组成员、副局长李金发、安徽省国土资源厅副巡视员徐铁军、安徽省地矿局局长李从文、中国地质调查局南京地调中心党委书记、副所长郭坤一、中矿联地勘协会秘书长田郁溟等领导出席并分别致辞(图1)。

      李金发副局长作了重要讲话。他首先阐述了举办全国地质调查院(所)总工程师培训班的重要意义。并从地球科学发展、大数据时代、生态文明建设、全球矿业格局变化等多个角度,分析了当前地质调查工作面临的新机遇、新任务、新挑战。他要求全国地质调查院(所)总工程师们开拓视野认清形势、增强使命感和责任感,积极应对各种变化,加强学习和实践,努力提高自身的业务水平和驾驭技术工作的能力(图2)。

      本次培训采用室内交流研讨和野外考察相结合的形式。室内用时一天半,特邀多位地质专家、学者讲授了多方面内容,着重对安徽省地质勘查找矿新进展、长江中下游成矿带成矿地质特征及成矿规律、庐枞矿集区成矿地质背景及地质特征、斑岩型铜矿床、玢岩型铁矿床、矽卡岩型铁铜硫矿床、复合型锌金矿床等进行了详细讲解,学员们专心听讲、认真记录、不时提问和交流;野外考察用时三天半,重点考察了庐江泥河玢岩型铁矿床、沙溪斑岩型铜矿床、小包庄玢岩型铁矿床(图3)、罗河玢岩型铁矿床(图4)、铜陵姚家岭复合型锌金矿床、新桥矽卡岩型铜硫铁矿床(图5)、怀宁朱冲矽卡岩型铁铜矿床等多个典型矿床,并参观了国内最大的绿色矿山——安庆矽卡岩型铜矿床。

      总工们对长江中下游的深部找矿表现出了浓厚的兴趣,对各个矿床的发现、深部找矿的思路、找矿的方法等极度关注,对含矿层位、找矿标志、重要的地质现象等进行仔细研究、拍照、采集了标本,并就相关问题进行了现场研讨(图6)。

      与会专家和和学员们一致认为本次培训和野外考查活动举办的十分成功,大家收获很大。这种形式应当坚持下去。培训班为全国地质调查院所的总工们搭建了学习、交流平台,对全面了解当前地质工作形势、交流地质找矿经验、拓展找矿思路、提供了难得机会,对促进各省地质找矿,特别是寻找深部隐伏矿床具有十分重要的意义。

      培训班达到了预期效果,于11月30日圆满结束。来自各省、自治区地质调查院,行业地勘单位、地质院校、中国地调局有关局属单位的总工或技术主管领导、中国地调局相关业务部室人员及特邀专家共计120余人参加。



    图1 2014年全国地调院所总工班开班仪式现场



    图2  李金发在全国地调院所总工班开班仪式上讲话



    图3  总工班学员们仔细观察小包庄玢岩型铁矿岩心



    图4  总工们在井下考察罗河玢岩型铁矿床



    图5  总工们考察新桥矽卡岩型铜硫铁矿矿体



    图6  总工们在现场讨论地质问题

    2014年全国地质调查院(所)总工程师培训班在安徽省...