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山西快乐十分20191031: 物化探儀器自主研發的“金光大道”

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瀏覽 次【字號 】 發布時間:2012-7-2 打印本頁

山西快乐十分前三预测 www.cxclik.com.cn ——中國地質科學院物化探研究所打造自主裝備技術體系綜述
  
  金光道,河北省廊坊市的一條大道。中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所就坐落在這條大道上。
  
  9月6日~8日,由中國地質調查局、中國礦業聯合會地質與礦山裝備分會、中國地質裝備總公司主辦的第四屆中國(北京)國際地質技術裝備展覽會暨論壇在北京舉行。作為參展單位之一,物化探所將帶著自主研發的、代表我國地球物理裝備最高水平的物化探系列裝備參展。該所初步形成了具有我國自主知識產權的成套物化探裝備和方法技術,推動我國的地球物理地球化學事業走上了快速發展的金光大道。為深入了解該所地球物理地球化學裝備的研發情況,筆者采訪了物化探所所長、黨委書記韓子夜,請他介紹該所物化探儀器研發的歷程。
  
  自1957年成立以來,物化探所就以解決我國地質找礦物化探方法技術為己任,根據國家對煤、鐵、有色金屬等多種礦藏的需求,先后研發了電、磁、重、震、放等系列地球物理勘探方法技術及相關儀器設備,在近乎一片空白的情況下,研發出了空中、地面、地下三大系列地球物理勘探裝備,而大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統、三分量高溫超導磁強計等更是成功突破了關鍵零部件、關鍵技術制約,為實現找礦突破準備了一套套利器。在保證我國地球物理裝備總體跟上國際發展步伐的基礎上,一些裝備在技術性能、適應性等方面,還高于國際主流廠商生產的產品。
  
  勘查地球化學無論是在調查技術、分析測試元素、分析測試儀器和技術、地球化學標準物質研制等方面,還是在調查面積和找礦效果上,一直處于國際領先水平。在中國地質調查局的組織下,還成功將勘查地球化學的方法技術應用于農業、環境等領域,形成的有關調查技術方法,對解決人類面臨的資源與環境兩大現實課題,乃至正在探索的生態文明建設,都具有積極的借鑒意義。
  
  理念——
  
  以滿足現實需要為己任
  
  在談到所取得的這些成績時,韓子夜用一句話進行了概括,即主要得益于確立了以滿足現實需要為己任的研發理念。
  
  他說,物化探所成立后,這一理念一直貫穿于科研工作的始終。雖然在研發過程經歷了從單臺儀器到系統集成、配套方法技術逐步完善的過程,但以滿足現實需要為己任的理念始終沒變,就是地球物理學科發展和找礦突破需要什么裝備和技術,物化探所就研發什么。現在,在全面總結這一經驗的基礎上,物化探所又確立了“研、學、產、用”一體化發展的思路,以更好地滿足學科發展和找礦突破的現實需要,為學科發展和找礦突破提供更好的技術支撐。
  
  韓子夜以去年底通過工業化樣機性能指標測試的大功率多功能電磁法系統的研發歷程為例,對這一理念進行了說明。
  
  據他介紹,根據國際電法儀器發展的實際和國內找礦的現實需要,物化探所于1991年提出了開展天然場電法儀研制的設想,并于1992年正式開展了研發工作。在研發的過程中,研發團隊從滿足野外地質工作的實際需要,提高野外地質工作效率出發,先后對原型機進行了多次更新升級:如為了提高數據采集效率和質量以及野外的適應性,先后研發了有線、無線以及GPS與高精度石英鐘的混合同步技術;為了滿足發掘第二找礦空間潛力的需要,研發了高電壓、大電流供電技術;為了提升儀器的整體功能,將AMT、SIP、CSAMT等方法技術進行了集成;為提高生產單位數據解譯的效率,先后開展了音頻大地電磁測深、可控源音頻大地電磁測深、頻譜激電測量的二三維正反演理論研究與算法等研究,初步構建了多功能電磁探測觀測數據資料的解釋軟件系統。
  
  韓子夜說,回顧航空物探工作站的研發歷程同樣可以發現,滿足現實需要的理念貫穿于研發始終。建所伊始至1962年,物化探所便研制成功我國第一臺大型航空物探儀器——402型△T飽和式航磁儀并投入物探勘查工作。此后科研人員不斷根據現實需要對儀器進行更新改進,研制成功由Y-5翼尖硬架式航電系統和航磁儀組裝成的HDY-202單頻航空電磁/磁綜合測量站。1980年,該所研制成功安裝在國產Y-11飛機上的HDY-301雙頻翼尖硬架式航電系統,儀器的主要技術指標達到當時同類儀器的國際先進水平。1981年~1991年,研究人員將Y-11雙頻翼尖硬架式航電系統與航磁儀組裝成Y-11航空電磁/磁綜合測量站,成為國內唯一應用于科研和較長期承擔正式勘查任務的全部國產化的航空物探(電磁/磁)綜合測量站,平均年飛行一萬測線千米左右。1998年,物化探所研發的三頻翼尖硬架式航電系統〔Y-11B(電/磁)綜合站〕、VLF系統以及與此配套的航空物探(三頻電磁/VLF電磁/磁)綜合測量站數據處理軟件系統又投入勘查飛行,取得良好找礦效果,有力地促進了地質找礦生產工作,顯示了航空電法的廣闊應用前景。就這樣,物化探所的技術團隊始終沒有停止研發的步伐,始終跟蹤綜合站的使用情況,及時了解生產單位在使用中遇到的困難和問題,研究找礦對航空物探裝備的需要,先后開發了航磁儀、單頻航空電磁系統、雙頻和三頻航空電磁系統、電/磁/放綜合測量系統等設備,并以此為基礎,在突破頻率域航空電磁系統技術難題后,現在由他們自主研發的時間域航空電磁系統也已進入最后沖刺階段;在實現固定翼航空器搭載成功后,現在已著手開發直升機、無人機搭載的科研技術攻關,并取得實質性進展。
  
  “以滿足需要為己任,其實就是自我加壓、不斷創新的過程。”韓子夜說,“也正因為堅持了這一理念,才使物化探所成為我國地球物理地球化學從裝備研發系統集成,從硬件生產到軟件配套的成套方案提供者。”
  
  創新——
  
  讓國產裝備性能更好
  
  堅持滿足現實需要理念,目前,物化探所在物探裝備的研發上,已基本形成了以電/磁/放綜合站為主的航空物探裝備系列,以大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統、瞬變電磁系統、三分量高溫超導磁強計等為主的地面物探裝備系列,以地下電磁波CT系統、無線電波坑道透視儀等為主的地下物探裝備三大物探裝備系列,以及塞曼測汞儀、全自動進樣氫化物發生雙道原子熒光光度計等為主的化探裝備系列。
  
  四大系列裝備的成功研發,在為我國地球物理地球化學學科和找礦突破提供堅實支撐的同時,也使我國的同類地質裝備在總體性能上跟上了國際發展潮流,有些裝備的相關指標還超過國際同類主流裝備的技術水平。
  
  其中,大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統、電磁放航空物探綜合站、三分量高溫超導磁強計、地下電磁波CT系統、無線電波坑道透視儀等裝備,物化探所均為我國唯一的研發生產單位。
  
  大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統與國外同類儀器相比,具有測量深度更大、同步手段更為豐富、頻率更寬、實現天然場和人工場混合測量等優勢;電/磁/放航空物探綜合站在經過進一步改進后,現已基本實現無人機和直升機搭載,在更為貼近地面飛行后將大大提高探測靈敏度和深度;頻率域激發極化普查型幅相儀一次觀測可同時獲取頻、時兩域多激電參數,既輕便又高效,遠領先于國外同類儀器;高溫超導磁強計的成功研發,使我國成為目前世界上僅有的兩個能生產同類產品的國家,在地球物理勘查中的應用實踐證明,這一產品較國外產品具有更好的適配性、更加靈敏的低阻區采集性能,也使我國在高溫超導磁強計研制及應用研究領域居世界領先地水平;瞬變電磁系統可實現重疊回線、大定源、偶極等多種裝置的測量,具有高密度、高分辨率、大動態范圍快速采樣,測量精度高等特點。
  
  談到這些成績,韓子夜認為,關鍵一點就是科技人員在研發中敢于創新、勇于創新。
  
  以地下物探儀器地下電磁波CT系統和無線電波坑道透視儀為例,自上世紀60年代開始研發至今,物化探所先后與國內幾十家科研單位、高等院校和生產單位緊密配合,開展了跨孔電磁波層析技術的創新研究,研究內容涉及理念分析、模式實驗、儀器制造、層析算法、軟件研制、解釋和應用等多個方面。經過持續不斷的技術創新,系統已由當初的1型更新升級到現在的6型,各項性能指標都得到大幅度提升。
  
  在進行裝備研發創新的同時,該所還進行了適用范圍的創新探索。現在,除在金屬礦床勘探中得到廣泛應用外,在他們的指導推廣下,這二大系統已廣泛應用到采煤工作面的采前預報、城建地質、水文地質、工程地質、環境地質和考古等眾多領域。
  
  以地下坑道透視儀為例,在進行井下采掘工作面設計時,能夠提前弄清采區斷層、陷落柱、巖石巖性等地質狀況,井巷的布置就會更為科學合理。河北唐山某煤礦在物化探所科研人員的指導下,就利用坑道透視儀準確檢測到預采工作面的水包、氣包等情況,從而避免了井下透水、瓦斯突出事故的發生。
  
  “盡管受地下地質條件的影響,坑道透視儀對地下斷層、水包、氣包的檢出率還不是特別高,但只要加強相關的基礎研究、信息解釋研究,再據此進行產品性能提升,利用這一裝備提前弄清預采工作面的情況是完全可能的。”負責產品應用轉化的物化探所開元公司經理高一峰說,“而這一產品在煤炭生產企業的推廣應用,將大大節省前期生產投資及事故救援投資,提高安全生產的能力。”
  
  孵化——
  
  讓成套方案變成現實生產力
  
  瞄準現實需要搞研發,使物化探所的一個個裝備研發室變成了科技成果轉化的孵化器,且這種轉化貫穿于裝備升級更新的全過程。
  
  以航空電磁系統為例,當這一系統在上世紀80年代還在Y11時代時,利用這一系統在山東半島開展了1∶5萬航空電磁綜合站測量,圈定的航空電磁異常(帶)就多達數百個。截至1989年,山東地礦局、武警黃金部隊等單位對這些異??沽說孛娌櫓?。其中,山東地礦部門共檢查航空電磁異常(帶)19個,3處見金礦、1處見金礦化,見礦率達到了17%,發現一個8噸的中型金礦床;武警黃金部隊共檢查航空電磁異常(帶)23處,見礦10處,見礦率為43%,其中找到中型金礦1個。
  
  大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統在尚未投入工業化生產前,就已被用來直接進行金礦區勘查鉆孔的設計。內蒙古一家地勘單位在陳家杖子礦區先后進行多年地質工作,打了多個鉆孔,但僅發現近地表礦化。物化探所的科研人員帶著尚未完全定型的大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統趕赴礦區,根據系統提供的信息設計了600米深的鉆孔孔位。按照新的設計鉆孔施工后,這家地勘單位在310米~350米處鉆遇近40米厚金礦體,金最高品位達25克/噸,平均品位也達4克/噸。在這一成果鼓勵下,這家地勘單位繼續鉆進,直到超過設計深度100米后才停鉆。結果顯示,在地下350米~700米內,連續鉆遇多個薄層高品位金礦體。
  
  在產品定型后,物化探所為了盡快將科研成果轉化為現實生產力,先后探索了兩種成果轉化的孵化模式。
  
  一是內部市場化運作的孵化推廣模式。為及時將自主研發的裝備推向市場,形成現實生產力,物化探所以原有的試驗生產工廠為主體,組建了廊坊開元高技術開發公司,在承擔有關物化探專用儀器研制的同時,從事市場推廣和產品銷售、售后服務與技術支持,并利用自己在裝備研發、技術上的優勢,開展從水、工、環地質勘查技術服務,到地質災害危險性評估、地下資源勘探技術服務等業務,初步構建了“研、學、產、用”一體化的孵化平臺。
  
  借助這一平臺,物化探所先后將自主研發的XGY系列原子熒光光度計、XG系列塞曼測汞儀、CBT系列便攜式探礦磁力儀、WKT系列無線電波坑道透視儀、地溫儀、XBG系列光導式比色計、JQW系列井中無線電波透視儀、WDC系列瞬變電磁儀、DST系列井下聲波儀、大地巖性測探儀等裝備推向市場。據不完全統計,自物化探所開元公司設立以來,物化探所已向市場推廣1100余套產品,讓分布于地勘、海洋、煤炭、有色金屬、城市給排水、食品、出入境檢驗檢疫局、制藥等行業的上百家單位分享了他們的成果所帶來的實惠與便利。其中,僅XBG-2型光導比色計就在地勘單位推廣應用400多臺,大大縮短了找礦單位在野外對化探異常找礦前景的評價周期。
  
  二是專業廠家孵化推廣模式。大功率高分辨率多功能陣列式電磁法系統通過測試后,物化探所與中國地質裝備總公司簽訂戰略合作協議,由專業地質儀器生產廠家負責產品的生產、市場推廣及銷售,物化探所負責提供技術支撐,實現了雙方優勢的互補:廠家利用自己的產品銷售渠道、市場推廣經驗,進行更有效的產品推廣;物化探所的科研人員則根據找礦的現實需要、電磁法技術發展的趨勢,專心進行產品的升級及配套軟件的研發。
  
  謀劃——
  
  瞄準世界前沿描繪未來
  
  進入“十二五”后,我國經濟社會發展將繼續保持較高的速度,對資源的剛性需求也將繼續保持一定的強度。地質找礦要實現重大突破,地質裝備的研發面臨新的挑戰,即在向更深更難更險的空間或地域發展要礦產資源的努力中,對找礦方法技術手段的支撐也提出了更新更高的要求。
  
  韓子夜說,在全面分析這一形勢后,全所上下已凝聚成共識,即今后將繼續堅持國家需求為主線,加大對地球物理地球化學成套裝備和方法技術的研發力度,在學科發展和找礦突破戰略行動中發揮好支撐和引領作用。在開展研發的同時,繼續做好成果轉化,將物化探所打造成我國地球物理地球化學成套裝備和方法技術的集散地和輻射源,以適應我國地質工作從傳統向現代、從單一向綜合、從二維向三維轉變的形勢。
  
  為此,在未來的發展中,物化探所在物探領域將重點發展分布式、抗干擾、高密度的混場源電磁數據采集技術、三維數據反演解釋和可視化技術,建立實時的三維電法勘探技術系統,充分發揮最新科學技術對地質調查現代化的技術引領和支撐作用;開展分布式多參數高密度三維電磁探測系統的研發,進一步提高電法儀探測深度和空間分辨率,以期更精確刻畫地下目標體,在地球物理電磁法勘查技術領域爭取取得更大的成績;在化探領域,將重點開展地球化學基準值與地球化學填圖技術、穿透覆蓋層的地球化學勘查新方法新技術、生態環境地球化學、土壤碳循環與全球變化、特殊景觀區區域地球調查技術、油氣地球化學勘查技術、特殊礦種礦床和近海地球化學勘查、隱伏礦/盲礦地球化學勘查技術、地球化學樣品分析測試與標準物質研制技術等研究。
  
  韓子夜表示,在全所的共同努力下,物化探所在未來一定會形成更多的新成果,對我國地球物理地球化學的發展和找礦突破戰略行動、358目標的實現,提供更多更豐富的成套解決方案。
 

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