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    中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所申请的“似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩加工方法及应用”和“一种利用煤矸石材料制备的水泥砂浆及其制备方法”两项发明专利,日前获得国家知识产权局授权。

    当前,似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩由于遭受风化后呈松散砂状构造,形成20mm-70mm斑晶和小于10mm基质,工业化加工现状是把斑晶制备成建筑用骨料或原料直接销售,基质制备成建筑用砂,未能充分发挥原矿中有用矿物的价值。煤矸石作为煤炭开采过程中的副产品,如大量堆积,不仅占用土地,还污染环境,利用领域多集中在道路路基、路面底面层的填料以及煤矸石混凝土和提取氢氧化铝领域。

    “一种似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩加工方法及应用”发明专利,摈弃传统的利用方法,依据原矿的结构、矿物性质和化学成分进行开发利用,采用清洁绿色工艺,通过对原矿进行一系列的擦洗、筛分、破碎、磨矿、磁选等作业后,获得不同品质钾长石、砂子、细泥、强磁性物质、磁铁矿等不同产物。该产物可分别应用于高档日用瓷,建筑卫生瓷、建筑砂、陶粒、塑料填充料、磁性材料等领域,实现了斑晶的高值化利用、基质的充分利用以及无尾排放,极大提高了资源综合利用率和利用效率,提高了产品附加值。

    “一种利用煤矸石材料制备的水泥砂浆及其制备方法”发明专利,采用硅酸盐水泥、粉煤灰、石英砂与活化的煤矸石混合搅拌,加入一定的改性剂,制备出保温、隔热、抗裂性能优良的功能性水泥砂浆。此发明为解决煤矸石利用提供了另一种应用思路,对推动煤矸石材料化具有重要意义。

     

     

    郑州综合利用所新获两项发明专利授权

    近日,由中国地质科学院探矿工艺研究所(以下简称“探矿工艺所”)研发的“一种滑坡同孔深部位移和地下水位监测设备及监测方法”获国家发明专利授权(专利号ZL202410853875.X)。

    探矿工艺所地质灾害监测预警团队结合库岸滑坡监测预警研究需要,研发同孔多场监测技术并进行野外实践,取得显著成效。该发明专利公布了一种滑坡同孔深部位移和地下水位监测设备及监测方法,核心技术是通过创新钻孔内的固定双管结构、传感器组件管和改性水泥浆液等,优化形成同孔深部位移和地下水位监测设备,实现钻孔内单一参数监测到多参数监测的技术提升。专利有效提升了深部多场监测技术的水平,减小深部监测的钻探工作量,降低了深部多参数监测成本,实现被监测斜坡的深部位移和地下水位高精度低成本监测。

    目前,该发明专利已在三峡库区重庆市奉节县新铺滑坡监测示范点得到成功应用。下一步,研发团队将继续优化技术,降低成本,提高监测稳定性,为在其他地区的推广应用打下扎实基础。

    专利授权证书

     
    探矿工艺所“一种滑坡同孔深部位移和地下水位监测设...

    10月15日,2024中国国际矿业大会在天津开幕。会上,自然资源部对外发布《中国矿产资源报告(2024)》(以下简称《报告》)。《报告》显示,截至2023年底,全国已发现173种矿产,去年新发现矿产地124处。

    《报告》着重介绍了2023年以来中国在地质矿产调查评价、矿产资源勘查开发、矿山生态修复、绿色矿山建设等方面的新进展,矿产资源政策法规新变化、矿产资源管理等方面的新举措,科技创新等方面的新动态,以及“一带一路”国际地质矿产合作的新成果。

    《中国矿产资源报告(2024)》 。新京报记者 张建林 摄

    截至去年底,我国金矿储量增长2.4%

    数据显示,在我国已发现的173种矿产中,能源矿产有13种,金属矿产有59种,非金属矿产有95种,水气矿产有6种。2023年,我国油气勘查在塔里木、准噶尔、渤海湾等大型含油气盆地的新层系、新类型和新区带获得重大突破,非油气矿产勘查中,煤、铜、金、锂、磷等取得重大进展。

    在能源矿产方面,截至2023年底,中国煤炭储量较2022年底增长5.6%,石油、天然气剩余探明技术可采储量分别增长1.2%和2.6%。

    在金属矿产方面,截至2023年底,中国铁矿储量较2022年底增长4.1%,钒矿储量增长40.2%,铅矿储量增长13.8%,锌矿储量增长30.1%,铝土矿储量增长4.7%,锡矿储量增长16.9%,钼矿储量增长32.3%,锑矿储量增长24.1%,金矿储量增长2.4%。

    在非金属矿产方面,截至2023年底,中国菱镁矿储量较2022年底增长2.2%,萤石储量增长24.4%,钾盐储量增长15.3%,钠盐储量增长8.7%,重晶石储量增长12.4%,高岭土储量增长4.0%,晶质石墨储量增长23.9%。

    此外,《报告》提到,全国新发现矿产地124处,其中,大型44处、中型52处、小型28处。新发现矿产地数量排名前5位的矿产分别是建筑用灰岩(16处)、石墨(10处)、水泥用灰岩(9处)、建筑用花岗岩(7处)、普通萤石(6处)。

    我国矿产地质勘查投资实现三连增

    2023年,中国地质勘查投资1138.20亿元,较上年增长12.7%。其中,油气地质勘查投资937.48亿元,增长13.8% ;非油气地质勘查投资200.72 亿元,增长7.7%,连续第三年实现正增长。

    非油气矿产勘查中以煤炭(19.72 亿元)、金矿(14.04 亿元)、铜矿(8.71 亿元)、铅锌矿(8.63 亿元)、铁矿(5.52 亿元)为主。与2022年相比,投入增长的矿产主要有镍矿、铅锌矿、铜矿、钼矿、金矿、铁矿等,投入减少的矿产主要有石墨、磷矿等。

    《报告》指出,省级地质勘查基金投入38.74 亿元,其中矿产勘查投入25.95亿元。实施矿产勘查项目563个,投入资金较多的是金矿、铜矿、煤炭、铁矿和地热。

    在采矿业固定资产投资中,除黑色金属矿采选业固定资产投资减少以外,其他皆有较大幅度增加。其中,煤炭开采和洗选业比上年增长12.1%,石油与天然气开采业增长15.2%,黑色金属矿采选业下降6.8%,有色金属矿采选业大幅增长42.7%,非金属矿采选业增长16.2%。

    2023年,我国基础地质调查工作程度也进一步得到提高,重要矿产资源调查评价取得新进展。例如,1:5万区域地质调查工作程度提高到46.1%,1:5万矿产地质调查圈定找矿靶区96处,完成全国地下水资源年度评价和储存变化量调查,持续推进海域基础地质调查、矿产资源调查以及大洋地质调查等工作。

    去年能源矿产产量创历史新高

    在能源安全稳定供应能力上,2023年一次能源生产总量为48.3亿吨标准煤,比上年增长4.2%。能源生产结构中,煤炭占 66.6%,石油占6.2%,天然气占6.0%,水电、核电、风电、光电等非化石能源占21.2%。能源消费总量为57.2亿吨标准煤,增长5.7%,能源自给率为84.4%。

    值得注意的是,我国能源消费结构持续优化,2013年至2023 年,我国煤炭消费占一次能源消费总量中的比重从67.4%下降至55.3%,清洁能源占比从10.2%提高到17.9%;矿产资源节约集约与综合利用稳步推进。

    此外,能源矿产产量创历史新高。2023年,煤炭产量为47.1亿吨,比上年增长3.4%,消费量增长5.6%。原油产量2.09亿吨,增长2.1%,连续5年保持正增长,消费量增长9.1%。天然气产量2324.3亿立方米,增长5.6%,连续7年增产超100亿立方米,消费量增长7.2%。

    《报告》也提到,矿产资源法律法规与管理制度得到进一步完善。十四届全国人大常委会第十次会议对《矿产资源法(修订草案)》二审稿进行了审议。自然资源部完善了绿色矿山建设工作机制,建立常态化的矿产资源开发利用水平调查评估制度;规范矿业权人勘查开采活动事中事后监管;进一步明确相关法律责任,营造公平竞争的市场环境。

    同时,矿产资源领域也产出了一批重要成果。我国积极推动国家重点研发计划等国家科技计划项目实施,区域成矿找矿理论及关键技术装备研发不断取得新突破,新发布实施了地质矿产领域国家标准10项、行业标准59项。

    新京报:去年我国新发现矿产地124处

    长夏炎热,伏暑为最。在这热情似火的八月,中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心(以下简称“烟台中心”)的钻探技术支撑团队正在全国多地如火如荼地开展着为国找矿的地质工作。

    在金都招远,高耸的钻塔昂然挺立,超千米深孔钻机正向地球深部探掘;在胶莱盆地,连绵起伏的青山与整齐划一的红色队伍形成鲜明对比;在渤海海域,“海洋地质十七号”调查船正锚定目标沿着蔚蓝海面向海底深处钻进。与此同时,在汾西深处、中原腹地、皖南地区,均活跃着烟台中心钻探工作人员辛勤劳动的身影,他们与大山为伴,与黄土为友,头顶着烈日,脚踩着泥泞,用实际行动投身到国家新一轮找矿突破战略行动中。

    新矿种施工,打开事业发展新局面

    2024年,是烟台中心钻探技术队伍建设发展极不平凡的一年。烟台中心面临着施工人员最多、作业范围最广、钻探任务最重、地层矿种最杂的现实情况。据了解,其工程勘查室年度共承担陆域49个钻孔、海域22个钻孔合计17890米钻探任务,涉及金矿、铝土矿、铀矿、铜矿、铁矿等多类型矿种,分布在5省9个项目13个工作区。面对新领域、新矿种、复杂地层带来的挑战,烟台中心钻探技术团队集智攻关,制定了“一矿种一方案”“一工区一对策”的施工方案,通过优选钻进工艺、优化钻进参数和泥浆配比等措施,有效解决各矿种施工面临问题,积累了丰富的施工经验。针对山东莱西金矿工作区矿化带部位断层泥较多、孔内严重漏失问题,技术团队两次实施水泥封堵,成功穿过漏失破碎层,有效改善孔内漏失情况。针对招远滕家矿区断裂带地层水敏性强、破碎易漏失问题,技术团队充分总结以往经验,对照已有岩心资料,确定地层漏失位置,提前调整冲洗液降失水性能,顺利穿过构造断裂带。针对山西汾西铝土矿工作区地层破碎漏失严重、供水困难的情况,技术团队创新引入空气泡沫冲洗液工艺,在合理处理地层漏失问题的同时有效缓解了工作区供水难题。针对河南驻马店铀矿工作区地层松散易坍塌情况,技术团队邀请北京探矿工程研究所专家实地指导论证,探索应用双聚防塌冲洗液,采用全孔提钻取芯工艺,进一步增强孔内稳定性,保证了岩心采取率。针对首次独立承担海域钻探任务且海况、地层不熟悉的实际,技术团队积极收集国家海洋局、青岛海洋地质研究所等单位以往调查成果,聘请经验丰富技术人员参与指导,利用海上作业“窗口期”加紧施工,目前已实现自主海钻能力“破百”。

    通过一系列方法举措,技术团队有效处置各工作区施工问题,使得效率明显提升:山西汾西工作区单孔施工周期压缩一半,台月实进尺达到650米/台月,较首月提升50%;山东招远工作区施工的1600米钻孔于6月底顺利终孔,全孔台月效率达661.1米/台月,创历史新高,1900米钻孔首月台月效率达795米/台月,再创中心台月效率纪录。经过不断地实践锻炼、复盘总结,技术团队逐步掌握了在漏失、松散、破碎等不同工况条件下的应对措施,实现了浅海地质勘探“百米”的突破,丰富了多矿种施工的专业技术储备,打开了烟台中心钻探事业发展新局面。

    新矿区作业,激发任务保障新效能

    作为一支国家基础性、公益性、战略性地质调查队伍,烟台中心坚持将“支部建在项目上”,尤其对于钻探这个对组织指挥要求高、安全风险考验大的工种,队伍开进到哪里,党的建设、条件保障、安全管理等一系列工作就要跟进到哪里。

    在队伍建设上,为积极响应新一轮找矿突破战略行动,为局系统提供钻探技术支撑,同时解决“工勤人员有活干”的掣肘问题,烟台中心党委积极谋划钻探队伍发展,统筹全中心钻探专业资源,充分发挥集团作战优势,组建130余人钻探大队,在人才、技术、装备等方面予以倾斜,为年度钻进能力突破2万米提供保障。

    在任务引领上,结合今年钻探工作任务重、人员多、分布广、骨干力量少的实际,烟台中心工程勘查室积极探索“1个党总支+7个机台临时党支部”的施工期组织架构,坚持将各项工作一同纳入支部议事日程,通盘考虑、全面推进,切实发挥“把方向、统大局”“议中心、谋发展”“解难题、保稳定”的组织优势,为全年任务顺利开展提供支撑、引领及保障。

    在作业模式上,烟台中心合理分析研判工作区作业难题,及时优化调整作业模式,针对山西汾西工作区钻孔数量多、孔深浅、地形复杂的特点,按照“优化班组配置、调整作业时间”的思路,将机台一分为二,采用“履带式+便携式”两个钻机联合作业,实行“长白班”制,有效规避夜间复杂条件行车风险,同时提高了施工效率和机台搬迁效率。

    在保障方式上,烟台中心针对新矿区情况不熟悉、关系协调难、用电保障难的实际问题,由科室主要负责人带队走访驻地自然资源部门、镇政府、村委会、供电所等,在青苗赔偿、土地占用、用电账户开设、变压器协调等方面达成共识,为任务开展奠定基础;结合各矿区任务实际,区分深孔、中深孔、浅孔等不同情况,针对性进行设备选型、管材复新、维修保养等工作,确保“因症施策”“对症下药”;在物资采购、材料供应、装备运输跨省保障难的情况下,探索实施“固定招标+框架协议+定点比价”的采购方式和“定点物流+自有车辆”的运输方式,确保采购公开透明、物资及时供应、装备安全运输,为高效开展施工任务提供支撑。

    在安全管理上,烟台中心针对每个矿区不同实际,科学制定野外矿区日常管理规定,完善安全风险隐患清单,从优化住宿区选址、调整用车时段、合理安排作息、加强安全检查和应急演练等方面入手,强化各级安全管理责任,督促施工人员持续用好安全管理智慧平台,实时监控钻探机台操作全过程。这些措施使得一线施工人员安全意识不断增强,现场安全作业环境得到改善,野外施工安全管理水平有效提升。

     

    新技术赋能,催生找矿突破新动力

    工欲善其事,必先利其器。为全力支撑新一轮找矿突破战略行动,烟台中心今年新购了多台钻探装备及配套设施,F1000D便携式全液压钻机便是其中1台。前不久,钻探技术团队采用该钻机高效施工完成了352米的岩心钻孔。

    在山东栖霞台前-西陡崖工作区的交接班会上刚上完大夜班的记录员兴奋地汇报着工作情况:“机长,当日进尺115.8米,当班进尺37.8米,我们又破纪录了!”据悉,该钻孔施工地层主要为黑云斜长角闪片麻岩,设计倾角75度,全孔历时5天,台月效率高达1981.1米/台月,单日和单班(8小时)进尺屡创新高,三项指标均突破烟台中心历史纪录。该钻孔的高效施工,体现了烟台中心在钻探技术力量和装备体系建设方面的显著成果。

    除了新设备的投入使用,新工艺、新材料的运用对钻探施工也起着至关重要的作用。今年以来,钻探技术团队从现场作业需求入手,积极推进钻探行业前沿科技设备工艺的引入及研发,探索运用空气泡沫冲洗液、双聚冲洗液、成膜泥浆、变频离心机、海域升沉补偿钻机等多项技术措施,成功申报“一种钻杆内壁泥皮泥饼清除装置”“一种高速水接头多功能提篮”2项发明专利和2项针对设备改进、工具研发的实用新型专利,团队建设正实现由“传统施工”向“科研+生产”的模式迈进,为队伍高质量发展提供新质生产力。

    与此同时,烟台中心正依托近年来在全国多地开展岩心钻、工程钻、水文钻、海钻的经验成果和技术力量,联合北京探矿工程研究所等多家行业单位积极申报海陆一体化钻探工程技术烟台市工程研究中心。该研究中心主要以海域地质钻探为核心、深部岩心钻探为重点、水文钻探和矿山救援钻探为突破,构建较为系统的海陆一体化钻探工程技术方法体系,为全力支撑新一轮找矿突破战略行动提供重要保障。

     

    创新引领 科技赋能 钻探技术支撑水平提质增效

    在“全国科技活动周”来临之际,为进一步激发青少年的科学梦想,弘扬科学精神,普及科学知识,5月24日,中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所“金红石黏土矿物等非金属矿综合利用技术研究与应用”项目组走进驻马店市第二十三小学,开展了以“奇异石头”为主题的科普讲座。

    讲座从陆游的诗“花如解语应多事,石不能言最可人”讲起,用通俗易懂的语言和生动活泼的事例,讲解了日常见到的各种各样奇异石头的来源与组成,岩石、矿物、矿产资源概念,矿产资源与人类关系,驻马店矿产资源种类与用途,并以方解石、石灰石、磁铁矿为例,讲解了水泥的生产、塑料的制备以及钢铁是怎样炼成的,并以此鼓励学生们在生活中要勇于展现自我,不惧千锤百炼,要有敢于接受挑战和新事物的无畏品格。

    在实践环节,同学们在科普老师的指导下动手完成了磁铁矿的分选,观察了不同颜色的石头在硬度、形貌上的差异,直观感受了石粉复配后漂浮在水面上的神奇,表现出对奇异石头的浓厚兴趣,感受到科学带来的乐趣,从而也加深了对岩石、矿物、矿产资源的认识与理解。

    此次科普进校园活动,把岩石搬进课堂,以直接感知、动手操作、亲身体验、互动交流的形式,丰富了学生的科学知识,激发了学生探索科学的兴趣,培养了学生探究新事物的能力,受到师生们一致好评。

    科普报告

    互动交流

    科普人员与师生代表合影

    豫见科学——郑州综合所开展科普进校园活动

    江西赣州是一片壮怀激烈、神奇光荣的红土地,这里的每一寸土地都闪耀着历史与传统的光辉。

    时代翻到了2020年这一页。此前,由于经济底子薄、基础条件差、贫困人口多、贫困范围广、贫困程度深,赣州成为全国较大的集中连片特殊困难地区、江西省脱贫攻坚主战场。今年4月26日,江西省政府举行新闻发布会,宣布于都等7个县(区)退出贫困县序列。至此,赣州市11个贫困县全部退出,赣南革命老区实现整体脱贫摘帽。

    在这场史无前例的脱贫攻坚战中,一支奇兵——自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所出现在深壕坚堡前,从专业入手,从技术切入,干起了别人不善干的大事来:脱贫要治贫,治贫要助贫,穷根不除,还要返贫。

    发展实体经济,把赣州建设成为全国稀有金属产业基地和先进制造业基地,是脱贫治穷的关键一招。但是,赣州又不能走传统的老路子,村村办矿,家家炼石,把资源优势折腾成生态劣势。经过深入地县情、乡情、村情调查,郑州综合利用所决定用创新思维从六方面持续发力:

    ——将钨、稀土、萤石等特色优势矿产资源进行深度研发利用;

    ——将矿山固体废弃物进行广泛综合利用;

    ——推动金属矿、非金属矿新技术研发;

    ——对矿山环境进行综合调查,经过治理后形成“绿色产出”;

    ——进行固废资源综合调查评价,力争变废为宝,产生效益;

    ——编制矿业产业规划和绿色矿山标准,使区域经济健康、绿色地向前发展,不走弯路。

    由此可见,郑州综合利用所对扶贫工作就像经营自己的“责任田”那样充满深情,“谋矿已非从前样,春风化雨焕容光”。

    于都润鹏矿业经改造后的生产现场图

    科技薪火燃一片

    赣州于都润鹏铅锌矿是一复杂共伴生的多金属矿。长期以来,由于矿床共伴生组分多、分离难度大,导致主要有价组分回收率偏低,精矿产品也因品位低,经济效益大打折扣。

    找到症结后,郑州综合利用所决定利用技术研发优势帮助矿山解决“心头之患”。他们夜以继日地进行技术攻关,先后研发了铅锌优化分离技术、尾矿重选收硫技术、铅锌混合浮选技术、铅锌混浮精矿压力浸出短流程技术等多项技术。其中,铅锌优化分离技术通过药剂配制创新和工艺条件优化,可使铅回收率提高6.72个百分点,达83.45%,银回收率提高10个百分点以上,达64.84%,增加年直接经济效益523.74万元。

    在尾矿重选收硫技术方面,该所提出采用重选回收替代浮选回收硫系统,使硫精矿品位保持在45%以上,硫的回收率增加20个百分点,年直接经济效益达90万元;运用铅锌多金属矿混合浮选工艺技术,使混合精矿各主要组分回收率大幅提高,铜达到93.69%,铅达93.55%,锌达91.94%,金达91.81%,银达97.66%,硫达93.19%,整体技术经济效果明显提升;运用浮铅尾矿锌硫混合浮选-分离技术,将流程改为先选铜铅,再锌硫混选,再进行锌硫分离,使锌回收率提高了0.63个百分点,电机功率下降150千瓦,吨原矿节约成本4.43元,实施后每天多产生效益1万余元,年增经济效益近330万元。经过多项技术改造,润鹏铅锌矿终于“滋羽鹏飞”。

    接着,郑州综合利用所又把目光瞄向了宁都县河源锂辉石矿。该矿生产的是电动汽车电池的原料,市场前景广阔,但由于矿山锂元素回收率不高,经济效益并不理想。

    通过研究,郑州综合利用所的专家们发现,造成锂回收率不高的原因是矿泥影响了药剂功能的发挥。为此,他们开展攻关,反复对比药剂,试图找到对锂辉石更为敏感的“高效捕收剂”。终于,功夫不负有心人,他们成功研发了一种名为“EL”的高效捕收剂,使浮选精矿氧化锂回收率提高11.3%。经测算,矿山通过选矿工艺的革新,不仅节约了资源,还可年增利润1200万元,抱上了一个大金娃娃。

    江西铁山垅钨矿细泥中钨的回收一直是矿山亟待解决的技术难题。一般情况下,钨选厂细泥产率约为7%~9%,钨在矿泥中的损失率达20%。郑州综合利用所根据钨细泥尾矿矿物特性,结合离心机选矿机、悬振锥面选矿机等设备优缺点,开发出了“筛分-离心机预选-悬振锥面选矿机精选”的全重选工艺流程。该工艺可再次回收废弃矿泥中的残矿,最后得到WO3品位为23.43%、回收率达到41.62%的黑钨精矿。

    在扶贫过程中,又一个难题横亘在郑州综合利用所面前:赣州会昌锡矿储量即将消耗完毕,需要尽快研发技术从锡尾矿中回收锡等有价组分。该所知难而进,通过设备组合优化、工艺条件控制和药剂创新,开发出了“锡石尾矿尼尔森重选抛尾——粗精矿浮选富集工艺技术”。这组工艺技术设计新颖,连接顺畅,要件闭环,最终抛尾量达到76.67%,大幅减少了进入浮选作业矿石量,重选抛尾也降低了细泥对浮选的影响,减少了浮选药剂用量,获得锡石精矿品位达9.73%,作业回收率47.88%,相当于提高现场锡石回收率的9%~10%。

    赣州兴国县高岭土矿是当地一宝,但由于产品含铁高,销售价格低,花了力气但不挣钱。郑州综合利用所通过分析发现,该矿的铁赋存在云母中,采用传统磁选工艺很难分离出来。于是,他们结合现有工艺,引入超导磁选技术,大幅提高了磁场强度,实现了含铁云母的分离,铁含量由1.25%降低到0.52%,白度由74.5提高至93.4,产品价格由240元/吨提升至1400元/吨,为矿产品升级换代带来希望。

    赣南高岭土矿分选后尾矿量较大,长期堆积在矿山周围,对环境影响很大。郑州综合利用所认为,这些都是放错地方的“垃圾”,完全可以变废为宝。工艺矿物学和综合利用技术评价结果表明,高岭土尾矿中主要含有石英、长石、云母、高岭石等矿物,其中石英含量高、资源禀赋好,晶体通透。于是,他们研发了“高温煅烧-水淬-重选-磁选-浮选-酸浸”工艺,把尾矿中有益组分进行分选,获得二氧化硅品位达99.85%,回收率达到35%;又把二次剩余尾矿用来制备轻质高强陶粒,充当建筑材料,实现了“吃干榨尽”。

    就这样,郑州综合利用所在扶贫3年中,攻克了一个个工矿企业的“老大难”问题,正所谓“科技薪火燃一片,青山远望小康家”。

    浮锌尾矿重选回收硫技改实施现场

    睿智英才盈彩笔

    人无远虑,必有近忧。

    赣州市及所辖县域矿产资源丰富,山脉纵横,历史上就是办矿要地,目前大中小矿山百余座,矿点千余处,稀土、钨等矿产在全国乃至世界具有重要地位。

    要谋划全市经济社会发展战略,既要充分发挥本地区的资源优势,又要积极推进“五位一体”总体布局,使矿业和其他产业协调发展。根据地方政府的迫切需求,郑州综合利用所集中科技力量,编制了4份市县矿业产业发展专项规划和1项产业发展专题报告。

    知宝在其一,用宝在其二,惜宝在其三。《赣州高岭土矿资源产业发展规划(2017~2021年)》总结了国内外高岭土矿资源开发利用及产业发展现状,针对赣州高岭土矿资源特点及产业发展实际,分析了赣州发展高岭土矿资源产业的优劣势,提出了规划期内高岭土矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展高岭土精深加工和陶瓷产业,建议建设崇义高岭土产业园、兴国(泉州)五金卫浴产业园和寻乌陶瓷产业基地等3处高岭土矿产业聚集区。地方政府对该规划极为赞赏。

    接着,《赣州硅石矿资源产业发展规划(2017~2021年)》也问世了。该规划总结了赣州市硅石矿资源开发利用及产业发展现状,分析了赣州发展硅石矿资源产业的前景,提出了规划期内硅石矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展石英砂、石英玻璃、石英板材等产业,建设石城硅石产业园、信丰粉石英产学研基地、上犹玻纤生产基地等6处硅石矿产业聚集区。此规划一旦实施,可安排数千人就业。

    《于都县矿业产业发展规划(2016~2020年)》是地域性的专项规划。郑州综合利用所在全面总结于都县优势矿产资源及开发利用现状、矿业产业发展现状和存在问题的基础上,分析了矿业产业发展的前景,提出了规划期内产业发展的目标任务、产业布局和十大重点工程,通过延伸钨、铅锌、萤石等重点矿种产业链和优化产业布局和结构,推动矿业及延伸产业快速发展。

    《兴国县非金属矿产业发展规划(2016~2020年)》具有异曲同工之妙。郑州综合利用所在全面总结兴国县优势非金属矿产资源及开发利用现状、产业发展现状和存在问题的基础上,分析了非金属矿产业发展的前景,提出了规划期内非金属矿产业的总体定位、发展目标及主要任务,明确了萤石、高岭土等优势非金属矿的产业布局、产品方向和重点项目,构建以萤石氟化工产业为龙头,高岭土陶瓷产业、水泥建材产业等为重点的非金属矿产业集群。

    接着,郑州综合利用所又完成了《兴国县矿泉水地热产业发展前景分析报告》,通过调研兴国矿泉水、地热资源现状及现有2家矿泉水企业开发利用现状,分析了产业发展的前景,提出了产业发展的主要工作和建议,为兴国县矿泉水、地热产业开发指明了发展方向。

    看起来,郑州综合利用所做的都不是“分内事”,不过他们深知,谋贫困区之发展蓝图,规划才是主轴和引领。

    红色老区竞风流

    在矿产资源丰富地区如何科学、绿色办矿,既有序开发金山银山,又留住绿水青山,是当前绕不过的大问题。

    为此,郑州综合利用所的专家团队帮助地方政府根据本区域的矿产资源特点,谋划好绿色矿业发展示范区和绿色矿山建设。首先,他们结合地域地貌特点开展了赣州优势矿产绿色矿山建设标准体系研制,研究编制了《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》《离子型稀土绿色矿山建设规范》《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》等4项赣州市绿色矿山建设地方标准,并通过细化相关指标要求,有效增强了标准的适用性和可操作性。

    可喜的是,《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》2项标准已于2020年5月1日正式实施,为赣州市钨、萤石矿资源绿色开发提供了标准依据。它们是赣州市首批市级地方标准,也是江西省首批生态文明市级地方标准。该标准的广泛运用,使当地绿色矿山的建设、评估、认定和核查等工作有了可循之规。此外,《离子型稀土绿色矿山建设规范》和《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》目前也已完成标准送审稿,有望在年内完成审查后发布。

    江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区是一个有着近百年开采历史的老矿山,以生产优质黑钨精矿而闻名,在第二次国内革命战争时期曾为苏区作出过重大历史性贡献。郑州综合利用所充分发挥技术和人才优势,为其绿色矿山建设提供规划指导,编制了《江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区绿色矿山建设方案》。经过绿色矿山建设,该公司基本实现了矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化和矿区社区和谐化,顺利进入国家绿色矿山名录库,成为赣州矿业的一张名片。

    对历史遗留的矿山生态环境问题,郑州综合利用所应地方政府的要求,积极开展各类地质环境问题调查。于都地区历史上是办矿重点区域,专家组通过遥感图像解译,并深入矿山“梳头发”,共调查国土面积1921平方千米、各类矿山180座,基本查清了存在的各种地质环境问题,编写了《于都南部区域废弃矿山地质环境问题恢复治理建议》和《于都南部废弃钨矿山环境综合治理可行性调查报告》,受到了当地政府的高度重视。

    有道是,弃矿复绿已开头,红色老区竞风流。赣州市境内老矿区颇多,生态环境欠账绝非毕一役之功就能解决,但郑州综合利用所矢志与地方政府紧密配合,在“十四五”期间将脚踏实地,一茬一茬接着干,在这片红土地上复绿、造绿、兴绿,打造出一个新型矿区。

     

    扶贫路上深耕每一块“责任田”

    2018年1月12日,由中国地质调查局实施的“京津冀地热资源调查”科技攻坚战在天津东丽湖施工的第一口4000m地热科学钻探CGSD-01井,完成一开1469.5m的钻探工作,标志着地热钻探取得了阶段性成果。

    该井从2017年11月20日开钻以来,完成一开井径Φ445mm的钻探深度1469.5m,钻探取心7个回次,累计取心长度35m;下套管前进行了三次通井,完成了一开7个测量项目的测井,井径测量数据表明:该井的井径规则、井斜小于3度,井身质量优良。井径测量后采用浮力法下入1465mΦ339.7mm套管,下套管的同时成功下入900m井壁测温光缆。

    1月11日,深冬的东丽湖工地现场冰天雪地、寒风凛冽,零下12摄氏度的低温是天津入冬以来最寒冷的一天,为地热井钻探增添了难度。现场提前召开了一开固井协调会,布置了在低温条件下固井的应急预案,保证固井施工顺利进行。全体施工和技术人员冒着严寒开始了固井施工,两台固井车和五台水泥罐车迅速到位,固井施工机声隆隆、施工人员在各自岗位上安全有序地进行作业,3个小时后一开“穿鞋”固井施工顺利结束。次日下午完成了一开“带帽”固井施工。

    截至1月12日一开固井结束,CGSD-01井施工取得了三项创新性成果:一是通过一开下套管,全面验证了国家“863”项目研制的4000m岩心钻机的能力和性能;二是通过多次取心试验,解决了0-1500m新近系砂岩泥岩复杂地层的钻探取心率低的问题;三是国内首次成功实现了一开下套管固井同时埋设永久测温光缆的范例。

    CGSD-01井设计为三开井,设计井深4000m,目的层揭露蓟县系雾迷山组一、二段,是天津地区目前最大程度揭露雾迷山组地层构造的地热勘探井。

    一开固井现场

    一开固井现场

    一开取心(1050米深度取出的岩心)

    一开取心(1050米深度取出的岩心)

    京津冀地热资源调查 CGSD-01井取得三项创新性成果

    12月17日-18日,为落实资源节约优先战略,进一步推进矿产资源节约集约利用标准化工作,全国国土资源标准化技术委员会矿产资源节约集约利用分技术委员会(TC93/SC9)2017年工作会议在中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所召开。

    会议由主任委员冯安生研究员主持,申文金代表全国国土资源标准化技术委员会宣读了国家标准化管理委员会关于第三届全国国土资源标准化技术委员会成立的复函及第二届矿产资源节约集约利用分技术委员会委员名单,并颁发委员证书。

    分技委主任委员冯安生首先作工作总结,并对下一步工作进行了部署和安排。会议就《黄金冶炼渣 金银量的测定 铅试金重量法》、《炼铁除尘灰中铅、锌量的测定 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法》国家标准计划立项审查进行了投票表决,并听取了《非金属矿行业绿色矿山建设规范》、《黄金行业绿色矿山建设规范》、《煤炭行业行业绿色矿山建设规范》、《冶金行业行业绿色矿山建设规范》、《有色金属行业绿色矿山建设规范》、《砂石行业绿色矿山建设规范》、《水泥行业绿色矿山建设规范》、《陆上石油天然气开采业绿色矿山建设规范》、《化工行业绿色矿山建设规范》、《固体非能源矿山关闭程序规范》、《固体非能源矿产工艺矿物学工作规范》编制人员对标准编制情况的汇报。

    经质询、讨论和投票表决,会议通过11项行业标准送审稿,并对11项标准的内容及《水泥行业绿色矿山建设规范》、《固体非能源矿山关闭程序规范》的名称提出具体修改意见。

    会议还对矿产资源节约集约利用领域下一步标准研究工作进行了讨论。

    TC93/SC9主任委员冯安生、副主任委员杨强等22位委员和全国国土资源标准化技术委员会秘书处申文金、国土资源部规划司戴晓阳及相关标准编制人员参加会议。

    全国国土资源标准化技术委员会矿产资源节约集约利用...

    采写已故海归战略科学家黄大年事迹,是一次难忘的过程。

    初次接触他的生平简介,我们感到:在当下我们惯见的世俗中,他的很多做法太过“高大上”,近乎“不真实”。

    他为什么要放弃英国的高薪洋房,回到祖国重新开始?

    他为什么不求院士头衔、行政职务,一心只埋头研究?

    他为什么非得忙到回不了家,甚至连命都可以不要?

     

    黄大年教授生前在松辽盆地大陆科学钻2号井前留影。

    ……

    我们一直在追问,寻找一个可以为他的人生轨迹、为他的不同寻常作出合理解释的答案。

    我们一次次走近他的团队、朋友和学生,我们渐渐有了叹服,有了敬仰,有了瞬间迸发的泪水,有了长留心间的感动。

    爱国,

    是我们能找到的唯一答案

    当我们走进吉林大学地质宫这栋始建于上世纪50年代的教学楼,看到那斑驳的墙壁、老旧的楼梯,我们立刻就理解了当初很多人对他的不解:“人到中年,功成名就,你还要折腾什么?”

    “如果不回国,他们一家人在英国应该会工作、生活得很好。”当我们去采访他的好友、国土资源部科技与国际合作司副司长高平时,她刚刚开口,就用纸巾掩住了眼睛。

    很多人都提起他那句“高调”的表达:“国家在召唤我们,我应该回去!”坦率地讲,我们最初的反应是:年过半百,这么热血沸腾的激情从哪儿来?

    在常人看来,如果他想为国效力,完全可以定期回国、两边兼顾,在吉林大学做一个“流动编”教授。

    可是,他不愿意。

    整整一个月,从长春到北京,从他生前同事、学生采访到他的同行、好友,涉及相关人士30多人,形成近20万字的采访笔记……

    夜深人静,我们整理笔记,从入党誓言到毕业赠言,从为了学校科研放弃出国,到完成留学任务立刻返回,从听到国歌会流泪,到主动去当北京申奥志愿者,不同的人在不同场合、不同时间讲述的相似情节,让我们渐渐感到,对于爱国这件事,黄大年绝不是应景式表态。

    海漂多年,他心底积存的爱太炽热、太强烈,所以他无法含蓄,也无需掩饰。

    吉林大学党委统战部副部长任波讲的一个故事,始终在脑海中挥之不去:黄大年回国后,统战部组织了一次留学人员的艺术沙龙。那是黄大年回国后第一次进KTV,组织者要求每个人都要唱一首。

    “黄老师当时很谦虚,他说:‘哎呀我特别喜欢唱,可就是一到高音就跑调。’在大家的鼓动下,他上去唱了:《垄上行》《我的中国心》、《我爱你中国》、《祖国,慈祥的母亲》、《我的祖国》……不断地唱,不断地唱。”

    结果,大家一致认为,当天的“麦霸”是黄老师。

    “你知道‘麦霸’是什么意思吗?”

    他像个孩子似的兴奋地说:“麦霸?那是一种荣誉吧!?”

    那一天,结束采访,已是夜晚。我们走在吉林大学的校园里,内心因为任波的讲述震荡着,我们似乎距离他的内心更近了一步。

    他的回国,捧回了一颗赤子之心。这颗心,支撑着他的付出与疲倦、奋斗与信念,熔铸成他生命的内核,散发着无尽的光与热,让那么多人众口一词、久久难忘。

    回到住地,我们两人一个一遍遍听着《我爱你中国》,一个看着《我的祖国》视频中《上甘岭》的黑白电影画面……热泪盈眶。

    越了解,越痛惜,越无法释然他当初的决定——即使在今天,海外留学者人才济济,我们翻看他的履历,仍觉走进一段传奇:1996年,一个名叫黄大年的中国人,刷新了英国利兹大学的历史——以排名第一的成绩获得地球物理学博士学位。在导师的惋惜、同学们的惊异中,他一天没有耽搁,踏上归程,返回祖国。

    而正是他的归来,让某国当年的航母演习整个舰队后退100海里。

    为什么?很多人,因为时空的阻隔、境遇的改变,渐行渐远,不再回头。而他,饱尝了奋斗的艰辛,一颗心依然滚烫。

    再度归来时,他已经带领团队实现了通过快速移动方式实施对地穿透式精确探测的技术突破。这项技术可以应用于军事和民用领域,是当今世界各国科技竞争乃至战略部署的制高点。一旦离开,他必须承诺不再使用此前的研究。那是一个科学家多少年奋斗的心血啊!

    为什么?他已经站在了人生的巅峰,有多少人望其兴叹、欲求不得,可他却能当断即断、毅然决然!

    那一刻,我们可以确信:爱国,早已深深刻进了他的骨子里。这是他执着认定的、用毕生生命给出的答案。

    他的本真,他的率性,

    正是这个社会所呼唤的清流

    随着采访的深入,我们看到了一个率真的黄大年。有人说,他在科研项目的分配中不徇私情、“不讲情面”;有人说,他在科研项目的管理中,“盯得很紧”、有责必问……

    我们问他的生前同事:他有没有发过脾气?很多人摇了摇头,想不起来。印象中,黄老师总是笑眯眯的,谦逊又和善。直到他的秘书王郁涵讲到他因为有些课题组成员的工作态度“摔手机”……

    我们又找到和他“惺惺相惜”的中国地质科学院原副院长董树文,和他“深夜长谈”的中科院地质地球物理所副所长杨长春,他们以科学家的实事求是告诉我们黄大年的困惑与焦虑,以及他如何在低谷中调整心态,又如何去积极地改造环境。

    有一些细节,哪怕只言片语,却给了我们无名的感动。

    当我们走进地质宫旁的机库,站在那架试飞成功的样机前,想象着拆迁队突然要来拆除机库时、黄大年情急之下躺在卡车前的情形,随口就问了句:“黄老师当时躺在哪儿?”

    青年教师焦健用手一指门前的那块水泥地,眼圈红了:“那儿,黄老师当时就在那儿。”

    一瞬间,我们流泪了,怔怔盯着那片空地。

    这是怎样一个为了科学可以舍去自己的人啊!

    在这个人们内心时常被浮躁困扰的时代,他的本真,他的率性,正是这个社会所呼唤的清流,是中国知识分子应该具备的良知与担当。

    我们接触的人越多,越看到他不同的侧面;问的问题越细,越感受到他鲜明的棱角;越是有新的发现,越停不下追寻的脚步……白天,我们就像“中了魔”,坐进一个受访者的办公室,就开始一刻不停地敲击键盘;晚上,又像“失了魂”,脑海中总在回放着那些场景:他在深夜奔波机场、火车站,他在女儿婚礼上疲惫而又幸福的微笑,学生们送走来宾后集体跪倒在他灵前……

    这些点滴,聚沙成塔,从模糊变得清晰,真实映射出黄大年的精神世界。脑海中总是回响黄大年告诫学生的那句话:

    “吃东西可以汤汤水水,但做事千万不能汤汤水水,唯有认真对待每一个细节,才能成就最好的结果……”

    黄大年曾说,他的偶像是“两弹元勋”邓稼先:“看到他,你会知道怎样才能一生无悔,什么才能称之为中国脊梁。当你面临同样选择时,你是否会像他那样,义无反顾?”

    现在,他做到了。他用同样的选择,为人们定义了什么是高尚的灵魂、什么是信仰的坐标。

    懂得他,

    也懂得了和他站在一起的一群人

    黄大年生前曾说,能让中国立足于世界民族之林,有一帮人在拼命,不是我一个人……这是一个群体。

    通过这次采访,我们结识了这样一个群体。

    黄大年的助手于平无意中说了一句话,说施一公得知黄大年病危,连夜为他四处联系医生会诊,急得落泪。

    我们很想知道,这两位身处不同研究领域、回国前并无交集的专家究竟因为什么,有着如此深厚的交情。为了采访施一公,我们等了近10天,每天和他联系,他都用短信回复“在忙,稍后联系你”,直到有一天晚上11点,他拨通我们的电话,上来第一句说:“我真的很抱歉,这段时间我有个研究内容很关键,我吃饭都是在以秒来计算。”

    “以秒来计算”,这让我们立刻想到了“惜时不惜命”的黄大年。

    同样功成名就的海归,同样的科研“疯子”。原本以为他们会联系紧密、经常切磋,谁知施一公说:“因为我们都太忙,没有单独吃过一次饭,即使谈话也没有一次超过半小时,但是我们回国的选择是一样的,对国家发展的想法是一致的,所以哪怕只是寥寥数语、一个眼神,就能明白对方,这就是心有灵犀、相见恨晚吧。”

    到后来,说到送别,他只说了一句,声音有些颤抖:“一个赤胆忠心的人就那么走了……”我们没有再问,因为已无需再问,对于这样一群一心报国的人而言,还有什么比“壮志未酬身先死”更令人扼腕痛惜呢?!

    在这群人身上,不仅仅只有爱国。他们既有爱国之心又有报国本领,他们是把爱国的理想和科学的追求完美结合起来的人。

    董树文是我国最大规模深部探测项目的首席科学家。黄大年曾因为着急科研进度、抱怨人浮于事和董树文发飙,我们原以为,董树文会不高兴,甚至会排斥黄大年,可是他却面带微笑、云淡风轻地说出了那段往事,说出了他是怎样劝慰他,又是怎样支持他。那一刻,我们内心是触动的,触动于他们面对科学时的那种实事求是,触动于他们超凡脱俗的那种处世之道。

    我们问了董树文一个问题:“怎么理解黄大年那种对科学探索的疯狂?”他没有迟疑,就给出一个让我们瞬间折服的回答:“科学家就得有这种激情,才有创新的驱动力。我是搞地质的,我自己现在上山前都要打针,往半月板里打针,因为我的半月板已经碎了,但是我觉得很幸福,因为一辈子干的事是你愿意干的,是很幸福的。大年也一样,一辈子能有几次机会接近自己的梦想,是幸福的。”

    采访快要结束时,董树文特意带我们去看深探项目的成果展,每一块展板、每一项成果,他都如数家珍。他说,深探项目结题时,他和黄大年两人去德国演讲,走下讲台的时候,台下的掌声把他们都震了。有位外国专家惊呼:“中国人不再沉默了,他们大有领先世界的势头!”

    说完,严谨的董树文笑得很骄傲!那笑里,有探索者的豪迈,也有报国者的真情。

    那一刻,我们的眼眶很热,我们在他身上看到了黄大年,看到了一批“从来不缺痴心”的中国科学家。我们也许不懂他们的科学,但我们却深深懂得了他们的心灵和力量。

    就是这样一群人,感召着更多的人。于平说,原本以为黄老师走了,大家就散了,可是没想到,大家还在,都想把黄老师未竟的事业完成。

    黄大年最得意的门生马国庆曾经为了帮老师留下来,没有出国。现在他一口气领下了好几个项目,要把老师规划的事情做完。他眼里有泪,还调侃说:“我现在这么年轻就得了颈椎病,都怪黄老师。”

    黄老师生前费尽心思吸引到吉林的专家和海归人才也在想尽办法,把他弥留之际还在关心的新兴交叉学部的各项工作细化下去……

    还有黄老师的那些学生,都没有忘记对老师许下的诺言:学成回来,汇聚起来,就是中国深部探测的生力军。

    我们曾经很想问:58岁,太短。黄老师的这一生,值得吗?

    杨长春的回答又一次让我们哭了:“很多人觉得大年苦,苦吗?不苦。从整体上讲,他回国后是幸福的。就像一滴水,不管有多曲折,汇入了大海,融入了潮流,终将改变历史的潮汐,而那之中,留下了他的印迹。”

    这句话,击中了我们的心。

    那一刻,我们终于懂了他。

    祖国,生命为您澎湃

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    2018年上半年,我国经济延续稳中有进、稳中向好的发展态势。主要表现为:经济平稳增长,结构调整优化,质量效益持续提高;动能转换加快,新业态蓬勃增长;内需结构持续改善,高质量发展取得新进展;供给侧结构性改革深入推进,助推传统行业焕发新风采;生态文明建设深入推进,自然资源统一管理体系初步形成,生态保护修复力度加大。随着我国经济发展结构、动能与质量不断调整,地质勘查工作延续了深度调整的态势,在服务自然资源管理、生态保护修复、新型城镇化建设等探索中积蓄转型升级新动能。

    2018年上半年地质勘查形势

    自2013年开始,我国地质勘查行业进入了调整下行阶段,目前进入萎缩期的第6个年头。2018年上半年,地质勘查面临的政策环境、投资结构、专业结构等继续深度调整,地质勘查工作转型升级取得新进展。

    1.政策环境进一步明朗,地勘市场趋稳内生动力增强

    2017年政府管理部门出台了一系列涉及地质勘查的管理政策,如中共中央办公厅、国务院办公厅《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》、原国土资源部《自然保护区内矿业权清理工作方案》等。2018年上半年,这些管理政策逐步落地,各地配套细则文件先后出台,地质勘查活动准入条件进一步明确,政策效应日益显现,地质勘查企业所面临的政策环境进一步明朗。贵州、安徽、河北等省份先后公布了其生态保护红线,明确了生态保护红线的边界与范围。从已划定的生态保护红线看,其面积约占国土面积的1/4,比很多专家原先预想的比例要低。生态保护红线范围内原则上按照禁止开发区域的要求进行管理。新疆、甘肃、湖南等省份推动自然保护区内矿业权清退工作,明确了退出原则、退出方式、补偿机制等细则,目前已完成部分探矿权、采矿权的退出与注销,为其他地区矿业权清退工作积累了经验。随着政策环境的明朗和稳定,市场对地质勘查的决定性作用日益凸显,地勘市场趋稳内生动力增强。

    图1 2011~2018年上半年全国地质勘查投入变化

    2.地质勘查投入降中趋稳,新动能力量不断增强

    2018年上半年,全国地质勘查投入继续下行。(图1)初步统计,上半年地质勘查投入74.79亿元,同比减少7.2%,降幅与2017年上半年(减少8.5%)有所收窄。其中,中央财政26.91亿元,同比减少1.9%;地方财政22.94亿元,同比减少30.7%;社会资金24.95亿元,同比增加13.7%。社会投资自2013年以来首次回升,表明随着地质勘查政策环境趋于明朗,投资者对地质勘查市场信心有所回升。与2012年峰值相比,2018年上半年地质勘查投入下降了66.6%,降幅逐年收窄,地质勘查市场或已进入本轮周期的底部区间。这说明,经过过去几年的供需调整和国家供给侧结构性改革,地质勘查发展新旧动能转换取得明显成效,新动能驱动作用不断增强。

    地质勘查转型升级步伐加快。传统的地质勘查投入持续下滑,服务支撑生态文明建设的勘查投入不断上升。上半年,矿产勘查投入37.06亿元,同比减少13%,锡矿、铝土矿、金矿等矿种勘查投入降幅尤为明显。水文地质、环境地质与地质灾害调查投入13.65亿元,同比增加3.3%。矿产勘查投入占比从2012年的81.2%下降至今年上半年的49.5%,自2006年以来这一比例首次低于50%。水文地质、环境地质和地质灾害调查投入占比持续上升,从2006年的3%上升到今年上半年的18.3%。城市地质调查、农业地质等进一步得到加强。

    3.矿业市场延续回暖态势,拉动矿产勘查社会投资企稳

    2017年上半年标普金属价格指数经历温和回调后进入上行区间,至2018年初升至高位,上半年整体走弱,但与去年上半年相比仍有较大幅度上涨。中国大宗商品价格指数(有色类)变化与之类似。受价格温和回调影响,我国采矿业利润增速有所下滑。2017年采矿业实现利润4586.8亿元,同比大幅增长261.6%;2018年1~5月实现利润2333.6亿元,同比增长41.6%,增速有所减缓,但是显著大于同期全国规模以上工业企业利润增长(16.5%)。受采矿业利润增加影响,社会企业对矿产勘查市场前景的信心有所恢复。2018年上半年,矿产勘查社会投资19.94亿元,同比微升5.8%,扭转了2013年以来持续下降的趋势。需要指出的是,在矿业市场行情好转的形势下,地方财政投资上半年同比大降32.4%,反映了地方政府在不断加大的环境保护压力下对矿产勘查投入更加审慎的态度。

    4.矿产勘查增储占比持续上升,初级勘查动力不足

    2012年以来,全国完成阶段性勘查的矿产地数量逐年减少。2018年上半年,实施的矿产勘查项目数量延续减少趋势,同比减少25.6%。从不同勘查阶段来看,完成详查与勘探的矿产地比例在逐年增加,由2012年的56.5%增至2017年的65.8%;与此同时,完成预查与普查的矿产地比例在逐年减少,由2012年的43.5%减至2017年的34.2%。这表明,在矿产勘查投入持续下行形势下,矿业权人更倾向于将有限的资金用于对已发现矿产地的后续勘查工作,目的是增加资源储量,而不愿意投入到新发现矿产地的初级勘查工作,初级勘查动力严重不足。

    从单位资金投入效果来看,近两年铜矿、金矿万元勘查投入所获得的新增查明资源储量有所增加(图2)。按照1981年不变价格计算,对于铜矿,万元勘查投入新增资源储量2011年~2015年平均为48.3吨/万元,2016年~2017年增至79.9吨/万元。对于金矿,万元勘查投入新增资源储量2011年~2015年平均为9.2千克/万元,2016年~2017年增至24.4千克/万元。这也表明,矿业权人更倾向于将有限的资金用于增加资源储量的后期阶段勘查。

    图2 2001年~2017年铜矿与金矿万元勘查投入新增查明资源储量变化(按照1981年不变价格计算)

    5. 深地探测稳步推进,向深部进军战略成效初显

    2016年,自然资源系统全面实施“三深一土”科技创新战略。经过两年的努力,向深部进军战略成效开始显现。2018年上半年,国家863计划“深部矿产资源勘探技术”重大项目通过验收,标志着我国突破了2000米以浅矿产资源勘探方法、技术、装备障碍。启动于2013年的松辽盆地科学钻探工程成功完井,“松科二井”最终井深7018米,攻克了高温钻井、固井、测井和超长井段连续取心等关键工程技术,为万米超深井科学钻探提供了技术储备。“山东省莱州市吴一村地区金矿普查”项目深部探测钻孔终孔深度3266.06米,新探获金资源储量近20吨。近年来胶东地区深部找矿探明一批大型、特大型金矿床,新增金资源储量近2500吨,成为世界第三大金矿区。在首批3个3500米深度地热勘探钻孔开钻后,上半年雄安新区深部地热勘查顺利推进。

    地质勘查形势展望

    我国地质勘查工作正处在转型升级的关键期,勘查结构在不断调整、工作方式在不断变革、工作内容在不断丰富、工作领域在不断拓展。短期来看,全国地质勘查工作将延续深度调整趋势,服务自然资源管理、生态保护修复、新型城镇化建设等新兴的地质勘查工作将持续拓展与壮大。预计全年地质勘查投入降幅将有所收窄,同比下降10%左右;随着全球矿业市场回暖,矿产勘查社会投资或出现微弱回升,战略新兴矿种等矿产勘查进一步受到重视;城市地质、农业地质、生态地质等将不断拓展。

    1. 长期来看,矿产消费与开采由快速增长期进入高位波动与分化期,不同矿种勘查投入将持续分化

    1995年~2017年,我国矿产资源消费总量经历了稳定增长、快速增长与增速显著放缓的变化。消费量在10亿吨级的大宗矿产品消费量可能达峰值并出现微降(图3),多数有色金属与贵金属消费量增速放缓、高位趋稳,油气矿产与消费量在万吨级及以下的战略新兴矿产消费量继续保持增长的趋势。2018年上半年,全国继续深入推进供给侧结构性改革,一季度第三产业增加值同比增长7.5%,增速比第二产业快1.2个百分点,占国内生产总值的比重为56.6%,比第二产业高17.6个百分点,产业结构不断优化,发展向中高端迈进。由此可以判断,随着产业结构升级,经济发展对资源依赖的刚性总体上将有所弱化。

    图3 1995~2017年大宗矿产品消费量与人均消费量变化

    图4 1995年~2016年我国矿产资源开采量变化

    2012年以来,矿产资源开采总量增速显著放缓,于2014年达到峰值110.82亿吨,到2016年降至101.47亿吨,比峰值降低8.4%(图4)。2017年统计数据尚没有全部出来。2017年煤炭产量34.45亿吨,同比增长3.2%,比峰值低13.3%;铁矿石产量12.29亿吨,同比下降4.0%,比峰值低18.8%;水泥产量23.4亿吨,同比下降3.1%,比峰值低6.4%;十种有色金属产量5501.0万吨,同比增长2.9%,增速下滑0.1%。2018年1月~5月,原煤产量同比增长4.0%,铁矿石产量同比下降0.1%;水泥产量同比下降0.8%;十种有色金属产量同比增长3.2%。这些数据表明,2017年~2018年上半年矿产资源开采总量延续了前几年的高位波动趋势。

    随着不同矿种消费量与开采量增长的分化,不同矿种勘查投入变化将随之分化:持续下行、波动趋稳或继续上行。

    2. 短期来看,随着全球矿产勘查回暖与矿产品价格上涨,我国矿产勘查市场或将在下行周期中出现回升波动。

    2017年,全球金属矿产勘查投入79.50亿美元,同比上升14%。SNL预测,随着金属价格上升与企业对矿产勘查市场信心回升,2018年全球矿产勘查投入将上升15%~20%。2018年6月,SNL修正了对未来3年的金属价格预测,除了银和铁矿石外,其它金属2018年平均价格将高于2017年。

    2006年~2016年,我国矿产勘查投入变化与全球走势基本同步。2017年全球矿产勘查市场实现触底回升;而我国矿产勘查投入继续下行,且降幅有所扩大,表现为与全球趋势的“偏离”。这一“偏离”在很大程度上可能与我国出台的一系列政策有关。面对政策的不断收紧和矿业权退出条件的不确定,社会投资人更倾向于持币观望,减少或暂停对矿产勘查的投入。2018年上半年,矿产勘查政策环境进一步明朗,不确定性减少,矿产勘查投入同比增加5.8%,反映了社会投资人对矿产勘查市场信心有所回升。随着全球矿产勘查市场持续回暖和矿产品价格上升,预计矿产勘查社会投资将延续上半年的微弱回升态势。但是,由于地方财政投入大幅度减少,全年矿产勘查投入可能仍将继续下行。

    3. 围绕生态文明建设与自然资源管理需求,城市地质、农业地质、生态地质等地质勘查新增长点将继续拓展

    服务支撑生态文明建设与自然资源管理是地质勘查工作未来可持续的发展方向。地质勘查在瞄准当前需求的同时,在实践中将围绕长远需求不断拓展,培育并壮大发展新领域。一是服务以城市群为主体构建大中小城市和小城镇协调发展的城镇格局,推动将城市地质工作纳入城市管理主流程,以雄安新区、成都天府新区为代表的城市地质调查工作快速推进。二是服务国土空间规划与生态保护修复,推动地质与生态融合形成生态地质工作,承德市综合地质调查探索出了地质建造+小流域的综合调查+生态关键带监测的技术框架。三是服务民生与乡村振兴,推动农业地质、旅游地质等“地质+”多元化调查评价。四是服务自然资源统一管理,推动地质环境监测网与其它监测网协调运行。五是服务着力解决突出环境问题,推动水土污染调查与治理。

    对策建议

    一是稳定地方财政地质勘查投入。地方财政对地质勘查投入大幅度减少是今年上半年全国地质勘查投入下降的主要因素,其原因可能与日益趋紧的环保政策有很大关系。我国工业化和城镇化的历史任务尚未完成,能源和其它重要矿产资源需求总量仍处于高位。为经济发展提供安全、可靠、持续的能源资源保障,仍然是地质勘查工作的重要任务。为了扭转矿产勘查投入逐年快速下降的趋势,建议地方政府谨慎处理发展与保护的关系,稳定对地质勘查工作的长期投入。

    二是加强矿产资源初级勘查政策扶持。受矿产品价格波动、政策变化、地质变异等不确定性因素的影响,矿产勘查是一项高投资、高风险的市场行为。发达国家虽然有成熟的市场融资机制,但也普遍对草根勘查实施鼓励性扶持政策,降低企业从事矿产勘查的风险。形成政策稳定、市场透明、可以预期的友好投资环境,对于矿产勘查企业生存发展至关重要。建议国家加强对矿产资源初级勘查的扶持力度,扭转矿产资源初级勘查日益萎缩的趋势。

    三是加强深部地质勘查技术攻关。随着地质找矿工作的进行,近地表、出露区矿产资源找矿空间的不断缩小。城市地质调查、地质灾害防治等迫切需要加强对深部探测技术的研发。深部矿产勘探、地热开发、地下空间利用等仍存在诸多技术难题,亟需研发深部探测的方法、技术与设备。

    (中国地质调查局发展研究中心授权发布)

    在探索中积蓄转型升级新动能

    2018年1月23日召开的2018年全国地质调查工作会议指出,中国地质调查局2018年的重点工作任务之一是精心实施陆域清洁低碳能源五大地质科技攻坚战。中国地质调查局地学文献中心“地学情报综合研究与产品研发”二级项目围绕局重大需求,将对国外主要机构在地热相关领域的部署实施进行较为系统的归纳总结。本文重点介绍美国能源部地热技术办公室的地热工作进展。

    地热能可以全天24小时提供清洁、可再生的能源,几乎不排放温室气体,且开发对环境的影响很小。该类清洁低碳能源不仅能用于供热和制冷,还能用于发电。

    美国能源部地热技术办公室作为美国地热研发相关联邦投入的主要管理者,致力于与工业界、学术界和美国能源部国家实验室合作开展研究、开发和示范工作,建立创新型且具成本竞争力的技术和装备,促进美国地热产业的发展。该办公室近年获得的联邦预算逐年增加,从2014财年的约4500万美元增长至2017财年的近1亿美元(图1)。重点关注的领域包括:①水热型地热资源;②增强型地热系统;③低温和伴生型地热资源;④系统分析。具体工作目标包括:①促进传统水热型地热资源的增长;②促进增强型地热系统的商业化;③克服部署上遇到的技术问题;④获取其他经济附加值;⑤通过合作应对地下能源挑战。

    促进传统水热型地热资源的增长方面,重点探索了针对具高温、足够渗透率和足够水流量的水热型地热资源的有利赋存区综合分析,以及比地热热泵和其他传统的直接利用系统埋藏更深、规模更大、效率更高的深部地热能直接利用。

    促进增强型地热系统的商业化方面,重点实施了增强型地热系统合作实验室项目(EGS Collab)和地热能前沿观测研究计划(FORGE),分别开展实验室规模的科学理论研究以及场地规模的技术装备研发示范。

    克服部署上遇到的技术问题方面,重点开展了适用于极高温地质条件的定向钻井系统、多分支井钻完井技术和固井所用水泥的研发,以及能更快、更准确地进行人工建造裂隙网络地下成像的“E4D-RT”工具。

    获取其他经济附加值方面,重点研究了地热卤水中稀土、锂、锰等重要物质的回收,多种清洁能源综合利用发电,以及油田伴生型地热对油田废水的脱盐处理。

    通过合作应对地下能源挑战方面,重点实施了地下技术和工程研发交叉合作团队(SubTER)研究计划,联合美国能源部有关办公室与私营企业、美国能源部国家实验室和学术界共同推进地下技术和工程的研究、开发和示范。

    综上所述,美国在地热能勘查开发领域的联邦投入,在推进传统水热型地热资源的有利区优选和高效、规模化利用的同时,重点开展增强型地热系统在实验室规模和场地规模的科学理论研究和技术装备研发示范,以期通过提高地热资源勘查开发的经济和技术可行性,吸引私营企业的投入,为满足美国的能源需求提供丰富且可再生的能源来源。

    美国能源部地热技术办公室重点关注领域的联邦财年预算变化(单位:万美元)

    美国能源部地热技术办公室地热工作进展介绍
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