向地球深部进军——我国找矿装备自主研发攻坚纪实

   2026-09-22 250
核心提示:矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。  如今,新一轮找矿突破战略行动进入实施阶

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。

  如今,新一轮找矿突破战略行动进入实施阶段,面对深部找矿、隐伏矿探测、复杂地形作业等一系列新挑战,装备在找矿突破中扮演着重要角色。从深山峡谷到戈壁荒漠,从雪域高原到蔚蓝深海,有什么样的装备,才能打什么样的仗—这是新时代地质找矿的一道必答题。

  为破解深部找矿装备短板,系统谋划装备攻关总体布局,自然资源部印发《关于加强新一轮找矿突破战略行动装备建设的指导意见》,明确构建“星-空-地-海-井”现代化绿色勘查装备体系,部署装备升级、研发、推广、替换全链条任务,提出培育找矿装备创新中心等重点任务,为后续创新平台组建、关键装备攻关、场景化示范应用提供顶层制度设计。

  正是在这样的背景下,新一轮找矿突破战略行动装备组应运而生,中国自然资源航空物探遥感中心、中国地质科学院、中国地质科学院勘探技术研究所等单位,打响了一场向地球深部进军的装备攻坚战。

  地质工作是与地球对话的事业。找矿装备,就是这场对话的“话筒”与“听筒”。只有装备过硬,跨越亿万年时光的对话,才能听得更清、问得更深。

  攥指成拳:三大创新中心挺起攻坚脊梁

  2025年3月,自然资源部办公厅正式公布找矿装备创新中心建设名单。3支找矿“国家队”同时组建,各有使命、各攻所长,构成立体化的找矿装备创新矩阵,填补了我国找矿装备领域缺乏国家级创新平台的空白。

  航空物探遥感找矿装备创新中心由中国自然资源航空物探遥感中心牵头,联合中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,锁定两项核心装备作为主攻方向。第一个是航空重力梯度测量系统—这台装备能穿透数千米地层,精准成像深部三维密度结构,是深部隐伏矿探测的“透视眼”,目前国内尚属空白。第二个是高精度航磁勘查系统,包含小型化航磁全轴梯度测量系统、航磁三分量测量系统和航磁全张量梯度测量系统,均可大幅提升矿体定位精度,同样是填补国内空白的标志性装备。其中,航磁全张量梯度测量系统是航磁领域“金字塔桂冠型”的设备。目前,航磁三分量测量系统已进入生产性试飞阶段,在新疆阿勒泰、西藏冈底斯、内蒙古北山等多个重要成矿区带完成对比验证飞行,技术指标达到国际先进水平,获得业内高度评价。

  地面地球物理地球化学与分析测试找矿装备创新中心由中国地质科学院牵头,联合中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、国家地质实验测试中心和中国地质调查局南京地质调查中心组建,重点部署了多个主攻方向。一是电磁探测系统。自主研发两大装备:DK 100地-空瞬变电磁探测系统,兼具地面大磁矩发射与空中快速测量优势,目前已在地质灾害调查与矿区勘查中成功应用;分布式多参数电磁探测系统,攻克高压供电、大动态转换、高精度同步等关键技术,填补国内空白,勘探精度与深度大幅提升,适用于多金属矿产精细勘查及复杂环境下的清洁能源、水资源勘查。二是新一代野外现场快速分析测试平台。集成双曲面弯晶 X射线荧光光谱仪、车载电弧直读光谱仪及样品前处理装置,可同时测定全岩、土壤、沉积物中锂钾等20余种元素,具备稀土、铀矿、铜矿等成矿及伴生元素分析能力,适用于森林、戈壁、滩涂等交通不便地区的战略性矿产勘查与基础地质调查,可大幅提升找矿效率。三是无人化采样分析系统。深度融合物联网、机器人技术与人工智能,构建从野外踏勘、样品采集、加工制备、传输、分析到数据实时回传与智能解译的“智慧实验室”,推动矿产勘查现场作业向无人化、智能化、自动化转型升级。四是岩心光谱扫描与成像系统。自主研发系列产品,可快速获取岩心图像、矿物、元素及磁化率、电阻率等全孔参数,支撑岩心数字化与地质找矿。目前,该装备累计岩心扫描突破100万米,典型型号击败美国、芬兰、澳大利亚等国家装备,实现出口;新型成像系统达到国际一流水平,实现国产替代。

  地质钻探找矿装备创新中心由中国地质科学院勘探技术研究所牵头,联合北京探矿工程研究所、中国地质科学院探矿工艺研究所和中国地质装备集团有限公司,主攻自动化岩心钻机、地质岩心钻探随钻测量系统、大深度绳索取心装备三大方向。值得关注的是,该中心在国内首次为钻探装备规划了“模块化、车载式、履带式”3条技术路线,告别了“一套打天下”的传统模式。新模式可以根据沙漠戈壁、草原湿地、森林覆盖、潮间带滩涂等不同场景配备定制化装备,让每一台钻机都“对症下药”。2026年,该中心进一步启动全断面隧道式钻探平台的预研工作,瞄准万米深地科学钻探的前沿领域。目前,5000米深部岩心钻机、便携式全液压钻机、模块化岩心钻机组成的装备体系已基本覆盖国内主要地质勘探场景。

  三大中心的运行方案均明确要求:研发需求须经一线地勘单位论证,科研成果须在示范项目中验证,推广效果须有用户反馈。三个“必须”,将“需求-研发-试验-应用-迭代”的完整链条真正打通,终结了地勘行业长期存在的“研发与野外脱钩”的难题。

遍地开花:4场示范验证装备真功

2024年~2025年,自然资源部找矿办装备组在全国4个典型场景连续组织开展绿色找矿装备示范活动。这是我国首次针对不同自然地理环境开展的系统性装备实战验证,全面实施绿色勘查,构建典型场景技术装备体系,每一场都在真实的自然条件下接受全面检验。

第一场:2024年9月10日,沙漠戈壁区(甘肃敦煌)。针对干旱少水、植被稀疏的生态特征,采用钻孔泥浆不落地技术、环保型植物胶冲洗液,搭配废渣废液离心机固化处理工艺,最大限度降低化学污染与地表扰动;施工结束后,通过预留草皮回铺、生态袋固坡等措施快速恢复地貌。构建“星-空-地-井”体系,通过卫星高光谱“基性度遥感指数法”识别岩体,无人机航磁圈定异常,地空电磁探测精准定位深部目标,搭配模块化全液压钻机与现场快速分析平台,完成“选区-圈靶-查证-验证”全流程低扰动勘查。

第二场:2024年11月14日,森林覆盖区(吉林延吉)。严格遵循“最小扰动”原则,推广人工绿色槽探、小角度以钻代槽技术,避免大面积开挖破坏腐殖质层与植被;依托重载无人机、轻型履带式运输车运输装备,减少临时修路对林木的砍伐;营地采用模块化方舱与宿营车,生活垃圾分类回收、餐厨垃圾就地合规掩埋,实现“施工不扰林、离场林更绿”。建立“运-测-空-地-井-保”体系,以重载无人机解决装备运输难题,集成快速化探分析仪、航空物探遥感装备、轻型地面物探设备,推广小角度以钻代槽、“一基多孔”“一孔多支”等技术,在提升勘查效率的同时减少地表扰动与植被破坏。

第三场:2025年8月21日,草原湿地(内蒙古锡林浩特)。强化生态精准保护,优先利用既有道路进出场,选用车载钻机与模块化装备,减少机台占地与植被碾压;在施工区设置野生动物保护标识与安全围栏,避开动物饮水源,作业后及时平整场地、补植乡土植物,保障生态系统完整性。形成“空-地-井-测”体系,融合 AI智能找矿、高精度航空遥感、地面物化探、绿色钻探与现场分析技术,突出智能化探测与模块化钻机施工,兼顾勘查精度与生态保护。

第四场:2025年12月12日,潮间带滩涂(海南文昌)。采用两栖钻探平台实现水陆无缝作业,配备泥浆闭环处理系统防止海水污染;选用低噪音、低排放装备,避开海洋生物繁殖期施工;勘查后彻底清理海上临时设施,修复作业区域海底底质,筑牢海洋生态安全屏障。打造“空-地-海-井”体系,集成航空物探遥感、陆海交汇关键带物探、两栖钻探、海底探测及现场快速分析装备,破解海陆交互带勘查“进不去、站不稳、钻不深”的技术难题。

4场示范之后,标准先行。2026年7月,中国地质调查局发布《绿色钻探装备应用技术要求》,这是我国首份绿色钻探技术规范,涵盖装备能耗指标、生态扰动控制、泥浆循环利用、场地恢复等全流程要求,填补了行业标准空白,标志着我国绿色勘查装备从“示范应用”迈入“标准引领”的新阶段。

精准落子:135项装备清晰攻坚路径

2025年3月12日,自然资源部办公厅正式印发《首批找矿装备升级、研发、推广、替换清单》,130项装备有了清晰的攻坚路径。这是我国找矿装备领域首份全口径装备清单,标志着装备建设从“粗放管理”走向“精准施策”。

升级类18项,聚焦现有装备的性能瓶颈。以大功率激电测量系统为例,通过仪器硬软件升级、算法、生产工艺优化,升级后兼容性更高、稳定性更强,智能化、轻便化,探测深度从原来的300米提升至500米,且升级成本仅为采购新设备的三分之一,有效应用于多金属矿床勘查。

研发类19项,对准核心攻坚方向。航空重力梯度勘查系统、高精度航磁勘查系统(航磁全张量测量系统)、电性源高温超导瞬变电磁系统、模块化级联式大功率电磁探测系统等,每一项都是多年悬而未决的“硬骨头”。每一项的背后均已组建由科研院所、高校、企业组成的联合攻关团队,产学研协同作战,目标节点明确。

推广类87项,将成熟国产装备规模化列装。小型轻量化航空重力测量系统—曾长期依赖进口,如今已完全国产化并在西藏冈底斯成矿带、羌塘盆地、新疆西天山成矿带等多个重点矿区替代了进口设备,相对于进口设备,采购成本不到二分之一、体积不到四分之一、重量不到五分之一。分布式多参数电磁探测系统是我国首套自主研发的多功能电法仪,其大功率发射、多参数提取、稳定性等核心技术指标达到国际先进水平,打破了国外垄断,具备从“研发-生产-销售-售后服务”的完整产业链,推广30余台套,采购成本仅为同类进口设备的30%,在云南、新疆、甘肃、内蒙古等多个矿区应用示范,勘查成效突出。模块化岩心钻机、岩心成像光谱扫描仪、便携式锂钾分析仪等一批成熟装备,也随着推广清单进入了全国各地勘单位的装备库。

替换类6项,以国产装备直接替换功耗大、环境扰动大的仪器设备。立轴钻机等替换工作已率先启动—国产全液压岩心钻机具有自动化程度高、操作简单、移动方便、劳动强度和能耗低等优势,输出扭矩稳定可调,面对复杂地层适应性更强,深孔作业效率更高,价格为进口设备的三分之一,完全满足野外生产需要。

装备列装同步推进。2025年,中国地质调查局依托“地质调查装备保障”一级项目,新增列装岩心钻机30余台、无人机近50架,以及地质卫星、机载高光谱成像系统、大功率广域电磁仪等其他大型装备60余台/套,推广应用航空重力仪、模块化钻机、野外快速分析测试平台等先进适用装备10余台/套,有效提升了局属单位承担业务的能力。

在前期装备攻关、示范应用与列装实践基础上,中国地质调查局印发《关于加强自主研发装备推广应用的通知》,深入贯彻落实自然资源部装备建设总体部署,明确要以自主创新为引擎,以推广应用为抓手,全力构建“以用促研、以研促用、研用双赢”的良性循环,完善装备信息库、供需对接、迭代优化全链条机制,持续打通国产装备从实验室走向野外一线的转化通道。

向地球深部进军的征程永不停歇。一套套自主研制的勘查装备,如同地质人伸向大地的“耳朵”与“眼睛”,叩问地层深处的亿万秘密。从实验室的图纸方案到崇山戈壁的野外现场,国产找矿装备的每一次突破,都在不断地拉近人类与地下宝藏的距离。手握硬核装备,翻越山河大地,广大地质科技工作者正以实干作答,在新一轮找矿突破战略行动的征途上,持续书写守护国家能源资源安全的地质答卷。(中国矿业报 王嘉琪 王晨旭)


 
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