探矿工程概论

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出版者:地质出版社
作者:
出品人:
页数:241
译者:
出版时间:1992-10
价格:3.80
装帧:平装
isbn号码:9787116010901
丛书系列:
图书标签:
  • 摇滚
  • 探矿工程
  • 地质勘探
  • 矿产资源
  • 勘查技术
  • 地球物理勘探
  • 地球化学勘探
  • 遥感勘探
  • 矿床学
  • 工程地质
  • 资源评价
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具体描述

内 容 提 要

本书分钻探工程、坑探工程两篇,共十三章。概论了探矿工程的主要内容,突出钻探工程部分。主要内

容包括:探矿工程的基本知识、钻探设备及工具、钻进方法、钻孔冲洗与护壁、钻探质量、水文水井钻探、工

程地质钻探、特种钻探、钻探技术经济指标与安全技术;水平勘探坑道掘进、勘探斜井、竖井掘进、探槽、

浅井施工概要。

本书为中专非探工类专业用的探矿工程概论性教材。也可供从事地质、探矿的工程技术人员和工人以及

野外勘探队各级管理干部参考用。

《深空矿物勘测与资源利用:超越地表界限的探索》 前言:人类文明的下一个前沿 自古以来,人类对未知的探索从未停歇,每一次重大的发现都伴随着对新资源的获取和利用。从石器时代的燧石到工业革命时代的煤炭与石油,地球的馈赠塑造了我们的文明进程。然而,随着地球资源的日益枯竭和全球能源需求的激增,我们必须将目光投向更广阔的疆域——太空。 《深空矿物勘测与资源利用:超越地表界限的探索》并非一本关于传统地质学或地球内部结构研究的专著。它是一部聚焦于未来资源战略,探讨人类如何有效识别、获取并可持续利用太阳系内天体(如月球、近地小行星、火星及其卫星)潜在矿产资源的前沿科学与工程综合指南。本书将深入剖析地外环境的独特性质,为建立地外资源供应链提供理论基础与技术路线图。 --- 第一部分:宇宙资源禀赋与战略价值 第一章:太阳系矿产的宏观分布与成因 本章首先摒弃对地球资源的依赖性思维,转而构建一个基于太阳系动力学和星际物质沉积的资源模型。我们将详细分析不同类型天体的形成历史如何决定其矿物组成。 月球:稀土与氦-3的宝库:重点分析月壤的岩石学特征,特别是月海玄武岩与高地斜长岩中微量元素和放射性同位素的富集机制。我们将深入探讨月球两极永久阴影区中可能存在的挥发性物质(如水冰、氨气)的分布模型,这些物质是维持地外生存系统的关键生命线。 近地小行星(NEA):高价值金属的集中地:根据斯佩克特拉(Spectra)分类,区分碳质(C型)、硅酸盐(S型)和金属(M型)小行星的矿物学差异。M型小行星被视为“太空五金店”,其镍铁合金、铂族元素(PGEs)的浓度远超地球地壳平均水平。本章将建立一套小行星撞击与分异模型,预测高丰度矿带的概率分布。 火星与火星卫星:构建行星基地的前瞻性资源:讨论火星大气中的二氧化碳固化、玄武岩风化产物中的铁、硅、铝等结构性元素提取的潜力。福波斯和戴莫斯作为可能的太空采矿中转站,其低重力环境下的物质特性将进行专题分析。 第二章:地外资源的战略价值与经济学原理 资源是文明进步的燃料。本章从宏观战略角度评估地外采矿的必要性。 从“地缘政治”到“天体政治”:分析对稀缺资源(如稀土、关键催化剂)的竞争如何从地球转向太空。建立“太空港口经济圈”的概念,探讨资源输出国与资源输入国的权力动态变化。 太空资源的可行性经济学:引入“轨道发射成本阈值”和“资源单位边际收益”模型。探讨如何通过就地资源利用(ISRU)技术,将初始投入的巨大成本,转化为持续性的地外基础设施建设能力,实现经济闭环。分析水冰转化为火箭推进剂(液氢/液氧)的成本效益,这是建立深空运输系统的基石。 --- 第二部分:深空勘测与目标识别技术 本书的勘测部分,完全侧重于如何克服真空、辐射和极端温差下的探测难题,而非地球物理勘探方法。 第三章:主动与被动遥感技术在地外环境的应用 传统遥感受大气干扰,在地外环境中则面临信号衰减和背景噪音的挑战。 多光谱与高光谱成像仪的优化:针对月球和火星表面缺乏植被和水汽干扰的特性,设计能够精确识别特定矿物晶体结构的光谱签名(Spectral Signatures)。重点介绍如何通过吸收光谱线识别羟基矿物(水合硅酸盐)和金属氧化物。 雷达与激光雷达(LiDAR)的应用:阐述穿透性雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)在探测月壤浅层结构和地下冰层分布中的作用。探讨激光测距技术如何用于构建高精度数字地形模型(DTM),辅助规划着陆点和采矿路径。 中子能谱仪与伽马射线谱仪:这两种技术是识别轻元素和重元素含量的核心。详细解析如何利用伽马射线诱发谱学分析(GRS)来确定月壳中铀、钍、钾的分布,以及中子仪如何用于测量水冰的丰度。 第四章:原位(In-Situ)现场勘查与钻探技术 一旦遥感锁定目标区域,现场勘查便成为必须。 低重力环境下的移动与定位:分析轮式、履带式或仿生式月球/小行星漫游车的动态稳定性控制。介绍结合惯性测量单元(IMU)和视觉里程计(Visual Odometry)的地外导航系统。 深层钻探系统的设计挑战:月壤的压实性、小行星的结构不均性对钻头提出了严苛要求。详细探讨使用“热钻法”(Thermal Drilling)——利用聚焦太阳能或微波加热岩石以减小机械磨损——的技术细节。对比分析旋转冲击钻进与振荡钻进在地外岩石中的效率差异。 样品采集与封装的无污染策略:阐述为防止地球微生物污染和保护热敏感性样品(如彗星物质),所采用的极端隔离与封装技术,包括低温惰性气体封装箱的设计标准。 --- 第三部分:地外资源的高效提取与转化工程 本部分是全书的工程核心,侧重于如何将物理上的“矿石”转化为可用的“产品”。 第五章:月壤与小行星岩石的冶金过程 摒弃高能耗的熔炼炉,探索更适应太空环境的提取方法。 氢化还原法(Hydrogen Reduction):该方法被认为是月壤中提取氧气和金属的主要途径。详细剖析温度、氢气分压与反应速率之间的关系,以及如何优化反应器设计以适应真空环境。 熔融电解技术(Molten Salt Electrolysis):阐述利用熔融盐介质对月壤或小行星富集物进行电解,实现氧气、铁、铝等关键元素的同步分离。探讨不同熔盐体系(如氟化物盐、氯化物盐)在不同温度下的兼容性与腐蚀性。 铂族元素(PGEs)的物理分离与富集:针对M型小行星,分析在微重力下如何利用磁选、静电分离或液相萃取技术,高效分离镍铁基体中的微量铂、钯、铑。 第六章:水冰的提取、净化与应用 水是太空生存的“石油”。本章专注于如何从月球极地或富含水冰的小行星中获取高纯度H₂O。 加热升华与捕集系统:设计能有效收集水蒸气而不凝结的低温冷阱系统。对比分析直接太阳能加热与微波加热在能耗和效率上的优劣。 原位电解制氢与制氧:详细介绍萨巴蒂埃反应器(Sabatier Reactor)和固体氧化物电解池(SOEC)在地外化工厂中的集成应用,实现“水-燃料”的闭环生产。 第七章:先进增材制造(3D打印)在地外基础设施中的应用 资源采集的最终目的是建设。本章探讨如何利用提取出的原材料直接进行结构构建。 月壤基建材料的配方设计:研究如何将月壤中的硅酸盐和氧化物作为烧结或熔融粘合剂,打印出具有抗辐射和热稳定性的着陆平台、遮蔽结构和管道。 金属打印的高应力部件制造:利用从小行星回收的镍铁合金粉末,通过选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)技术,直接制造深空探测器或栖息地的关键承力部件。 --- 结语:迈向星际经济体 《深空矿物勘测与资源利用》旨在提供一个全面的技术蓝图,指引资源工程从理论走向实践。本书所描绘的未来,是一个资源不再局限于单一星球,而是通过高效的太空采矿与转化体系,支撑起人类多行星文明的时代。这需要工程学、材料科学、空间物理学和经济学的深度交叉融合。本书是所有致力于太空探索、资源开发和未来工业战略规划的专业人士的必备参考。

作者简介

目录信息

目 录
绪 论
第一篇 钻探工程
第一章 钻探工程概述
第一节 钻探工程的基本概念及钻探方法分类
一、钻探工程的基本概念
二、钻探方法分类
第二节 岩石的可钻性及其分级
一、概述
二、岩石可钻性分级
第二章 钻探设备与工具
第一节 钻机
一、钻机的功用
二、钻机的种类及其代号含义
三、钻机的基本组成
四、XY-4型立轴式钻机
五、SPJ-300型钻机
第二节 泥浆泵
一、泥浆泵在钻探中的功用及要求
二、泥浆泵种类及代号意义
三、BW-150型泥浆泵
第三节 钻探用动力机类型、代号及其使用特点
一、钻探用动力机类型及代号含义
二、钻探用动力机配备与使用
第四节 钻塔及工具
一、钻塔的功用、种类和要求
二、钻探工具
第三章 钻进方法
第一节 钻进前的准备工作
一、钻孔的施工设计程序
二、钻探设备的安装及工具材料准备
三、开孔与定向管的安装
第二节 硬质合金钻进
一、硬质合金钻进的碎岩特点及硬质合金钻头
二、钻具的组成
三 硬质合金钻进技术参数
第三节 金刚石钻进
一、金刚石钻进的碎岩特点及金刚石钻头
二、金刚石钻进的钻具组成
三、金刚石钻进技术参数
第四节 钢粒钻进
一、钢粒、钢粒钻头及碎岩特点
二、钢粒钻进的钻具组成
三、钢粒钻进技术参数
第五节 冲击回转钻进
一、冲击回转钻进钻头、冲击器及碎岩特点
二、冲击回转钻进钻具组成
三、冲击回转钻进技术参数
第六节 全面钻进
一、全面钻进的特点
二、全面钻进钻头类型及其使用技术参数
第七节 大口径回转钻进
一、第四系地层大口径回转钻进
二、基岩地层大口径回转钻进
第八节 反循环钻进
一、反循环钻进特点及其应用范围
二、反循环钻进分类(简介)
三、反循环钻进方式的合理选用
四、反循环钻进用钻头及反循环钻进技术参数
第九节 钻探事故的预防与处理
一、钻探事故的类型及形成原因
二、钻探事故的处理原则和方法
第四章 钻孔冲洗与护壁
第一节 概述
一、冲洗钻孔与护壁的目的
二、冲洗介质的种类及适用条件
三、钻孔冲洗方法及冲洗介质循环系统的组成
第二节 泥浆
一、泥浆的组成及功用
二、泥浆的性能及其测量
三、泥浆类型及其适用范围
四、泥浆的配制与净化
第三节 钻孔的护壁与堵漏
一、泥浆护壁堵漏
二、水泥护壁堵漏
三、化学浆液护壁堵漏
四、惰性材料堵漏
五、套管护壁堵漏
第五章 钻探质量
第一节 岩(矿)芯采取
一、概述
二、岩(矿)芯采取方法
三、取芯钻具
四、岩(矿)芯的补取
第二节 钻孔弯曲
一、概述
二、钻孔弯曲的原因及类型
三、钻孔弯曲的预防与纠正
四、定向钻进简介
第三节 简易水文观测
一、钻孔简易水文观测目的
二、钻孔简易水文观测项目及方法
第四节 校正孔深与原始报表
一、校正孔深
二、原始报表
第五节 封孔
一、封孔的目的
二、封孔的要求
三、封孔的方法
四、封孔质量的检查
第六章 水文水井钻探
第一节 概述
一、水文水井钻探的目的及任务
二、水文地质钻孔的分类
三、水文水井钻探的特点
第二节 水文水井钻孔结构
一、钻孔结构要素的确定
二、水文地质钻孔结构
三、供水井井身结构
第三节 水文水井钻进方法的分类及选择
一、钻进方法的分类
二、钻进方法的选择
第四节 水井成井工艺
一、换浆、破壁、探孔
二、下井管
三、填砾
四、止水
五、洗井
六、抽水试验
第七章 工程地质钻探
第一节 概述
一、工程地质钻探的目的
二、工程地质钻探的特点
三、工程地质钻探的应用范围
第二节 工程地质钻进方法
一、钻进方法的分类
二、钻进方法的选择
第三节 采取样品
一、取土器的要求及技术参数
二、取土器的类型
三、取土方法
四、砂砾石层、细砂、淤泥层取样
第八章 钻探技术经济指标与安全技术
第一节 钻探技术经济指标
一、钻探技术经济指标的概念及其意义
二、确定和衡量钻探技术经济指标的方法及注意事项
三、钻探工程主要技术经济指标的内容及计算
第二节 钻探安全技术
一、概述
二、钻探安全防护设施
三、安全技术措施
第九章 其它钻探方法
第一节 砂矿床钻探
一、钻进方法与钻孔结构
二、钻探设备及工具
三、钻进工艺
四、取样工艺
第二节 坑道钻探
一、坑道钻探设备及其安装
二、钻进方法与钻孔结构
三、钻进技术操作
四、坑道钻探中常见的孔内事故
第三节 水上钻探
一、水上钻探的特点
二、水上钻探种类
第四节 石油钻探
一、概述
二、钻探设备的组成
三、钻探工具
四、钻井工艺
五、固井及油井完成
第二篇 坑探工程
第一章 坑探工程概述
第一节 勘探坑道的类型
一、地表坑道
二、地下坑道
第二节 坑探工程的特点及施工工序
一、坑探工程的特点
二、坑探工程的施工工序
第三节 坑探工程中的岩石分级
一、岩石坚固性分级法
二、按岩石的松散性及可钻眼性分级法
第二章 水平勘探坑道掘进
第一节 概述
一、平巷的基本概念
二、坑口位置及加固
三、勘探平巷断面
第二节 凿岩工作
一、凿岩方式
二、凿岩机
三、凿岩工具及供水
四、空气压缩机及供气管路
五、凿岩工艺
六、凿岩生产效率
第三节 爆破工作
一、炸药爆炸的基本知识
二、常用工业炸药
三、起爆方法及器材
四、爆破方法概述
五、平巷炮眼爆破法
六、爆破说明书及爆破技术经济指标
第四节 装岩运输工作
一、装岩
二、运输
第五节 支护工作
一、地压的概念
二、支护方法
第六节 通风、排水和照明工作
一、通风
二、排水
三、照明
第七节 掘进工作组织及技术经济指标
一、施工劳动组织及管理工作
二、掘进循环图表
三、掘进效率
第三章 勘探斜井 竖井掘进
第一节 概述
一、斜并和竖井掘进的特点
二、断面形状及规格
三、井口掘进
第二节 支护工作
一、斜并
二、竖井
第三节 装岩、提升运输
一、装岩工作
二、提升运输
三、提升运输中的安全技术
第四节 排水工作
一、排水设备
二、排水方式
三、泵房及水仓
第四章 探槽、浅井掘进
第一节 探槽掘进
一、断面形状及规格
二、挖掘方法
第二节 浅井掘进
一、断面形状及规格
二、凿岩爆破法掘进浅井
三、浅井提升工作
四、其它工作
附 表
附表1地质矿产部液压给进立轴式岩芯钻机技术参数
附表2国内转盘式水井钻机技术特性参数
附表3地质钻杆规格表
附表4钻杆接箍规格表
附表5国内金刚石钻进用钻杆规格表
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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坦白说,这本书的行文风格带着一股浓厚的学术严谨性,读起来需要高度集中注意力,但回报也是巨大的。它最大的特点在于其无与伦比的系统性,从宏观的资源储量评估到微观的岩石物理性质分析,再到最后的工程实施方案设计,构成了一个完整、闭合的知识循环。我特别欣赏作者在处理不确定性问题时的态度——不回避,而是坦诚地分析概率和风险。在描述潜在的工程风险时,作者使用了大量实际发生的事故案例作为反面教材,这种警示性的叙述方式比单纯的理论说教要震撼得多,让人深刻理解到规范操作的重要性。唯一需要适应的是,这本书的术语使用非常专业化,对于非本专业背景的读者来说,可能需要随时查阅词汇表或进行额外的背景学习。它更像是一本为行业精英准备的“武功秘籍”,而不是面向大众的科普读物,但对于需要深耕此领域的人士来说,这份深度是无法替代的财富。

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这本书的叙事风格简直就是一场知识的“探险记”,它不像传统教科书那样刻板说教,反而充满了对未知领域的敬畏与探索欲。作者在阐述某些前沿技术时,往往会穿插一些历史典故或者国际合作的背景故事,这极大地激发了我的阅读兴趣。比如,在谈到钻井技术的发展历程时,作者没有简单罗列时间点,而是生动地描绘了早期探矿者是如何克服重重困难,一步步实现技术突破的,读起来仿佛在跟随历史的脚步前进。尤其赞赏的是其对现代信息技术,例如遥感和三维建模在勘探流程中的集成应用部分的论述,不仅讲解了“是什么”,更深入分析了“为什么”以及“如何做”,提供了非常实用的操作思路。唯一的遗憾是,在讨论某些争议性较大的技术路线时,篇幅略显保守,如果能更加深入地探讨不同流派的优缺点和适用条件,这本书的参考价值将更上一层楼。但即便如此,它依然是一部将学术深度与阅读趣味性结合得相当出色的作品。

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这本书的知识密度高得惊人,我感觉自己像是走进了一个精密运作的工业迷宫。每一页似乎都塞满了经过反复提炼的核心信息,很少有水分。我特别关注了其中关于环境影响评估和可持续发展的那一部分,它并没有将其视为一个可有可无的附录,而是将其融入到整个工程决策流程中进行讨论。作者强调了在资源开发初期就必须将生态保护的成本和方案纳入考量,这种前瞻性的理念对于当前追求绿色发展的行业背景来说,无疑是极具指导意义的。此外,书中的图解部分设计得非常精妙,那些复杂的机械结构和地下剖面图,通过清晰的标注和色彩区分,即便是复杂的力学受力分析图也变得一目了然。我甚至将其中关于岩层稳定性的计算方法摘录下来,用于指导我工作中的一个小项目。这本书的实用性和理论深度达到了一个完美的平衡点,是那种会放在案头、时不时翻阅查阅的工具书类型。

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初次接触这本书时,我被它对基础物理原理的回归式阐述所吸引。它没有急于展示高精尖的技术,而是花了大篇幅重新审视了地质构造的形成机制和应力场的分布规律,似乎在告诉我:“万丈高楼平地起,所有工程的成败都源于对最基本规律的理解。” 这种“溯本清源”的写作手法,极大地巩固了我对这个学科底层逻辑的认知。书中对不同勘探方法的适用范围和局限性的对比分析尤其出色,作者并没有盲目推崇某一种“时髦”的技术,而是客观地列出了每种方法的优缺点,以及在何种地质条件下应优先选用。这体现了一种成熟的、不偏不倚的科学态度。在阅读过程中,我发现这本书的案例大多选取自不同地质构造区域的代表性工程,这使得学到的知识具有极强的地域普适性和可迁移性。总的来说,这是一部厚重而充实的著作,它不只是传授知识,更是在塑造一种严谨的、基于证据的工程思维模式。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮,那种沉稳的墨绿色搭配烫金的书名,一眼就能看出是本有分量的专业书籍。初次翻开,那种纸张的触感就非常扎实,不是那种轻飘飘的廉价印刷品。内容排版上,字体选择和行间距处理得当,即便是面对大量的技术图表和公式,阅读起来也不会感到视觉疲劳。尤其是前几章对基础理论的梳理,逻辑性极强,作者似乎非常注重知识体系的构建,将复杂的概念层层剥开,用清晰的脉络引导读者进入核心领域。我印象最深的是其中对于地质力学在工程应用中的案例分析,描述得细致入微,几乎能让人身临其境地感受到现场施工的复杂性与挑战性。不过,对于初学者来说,某些章节可能需要反复研读,因为它提供的深度是毋庸置疑的,但同时也对读者的预备知识有一定的要求,这既是优点也是一种门槛。总而言之,从物理形态到内容组织,这本书都散发着一种严谨、专业的匠人气息,看得出编纂团队投入了巨大的心血。

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