隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增加,尤其是對(duì)稀有礦產(chǎn)資源的需求顯得更為緊急,所以,我們國(guó)家在近幾年來加大了對(duì)地質(zhì)找礦的力度和投入,主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一方面國(guó)家加大了對(duì)地質(zhì)找礦的投入和力度,另一方面還挖掘了民間企業(yè)對(duì)地質(zhì)找礦的投入和力度。
一、水文地質(zhì)鉆探的優(yōu)點(diǎn)
水文地質(zhì)鉆探是礦區(qū)水文地質(zhì)勘查中最基本的勘探手段,也是主要而可靠的手段,具有其它勘查方法不可替代的優(yōu)點(diǎn),主要體現(xiàn)在以下幾方面:
。ㄒ唬⑺牡刭|(zhì)鉆探可以確定各含水層之間及含水層與地表水體之間的水力聯(lián)系;
。ǘ⑺牡刭|(zhì)鉆探可以實(shí)現(xiàn)地下水位動(dòng)態(tài)觀測(cè);
。ㄈ、水文地質(zhì)鉆探可以用做抽水試驗(yàn),測(cè)定各含水層的水文地質(zhì)參數(shù);
。ㄋ模、水文地質(zhì)鉆探可直接揭露地下水(含水層),能夠確定含水層的埋藏深度、厚度、巖性、空隙率和分布狀況;
(五)、水文地質(zhì)鉆探可以取水樣做水質(zhì)分析。
二、水文地質(zhì)鉆孔的基本類型
根據(jù)鉆孔在地質(zhì)勘查中所肩負(fù)的主要任務(wù)不同,可將水文地質(zhì)孔分為五類:勘探孔、試驗(yàn)孔、觀測(cè)孔、開采孔和探放水孔。
。ㄒ唬⒖碧娇淄ǔV辉谛、中比例尺的區(qū)域水文地質(zhì)普查中布置,一般要通過鉆探取心進(jìn)行地層描述和進(jìn)行簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè),但不進(jìn)行抽水試驗(yàn)。主要用于了解礦區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,如地層的巖性、構(gòu)造、含水層數(shù)、厚度、埋深和結(jié)構(gòu)等
(二)、試驗(yàn)孔在各種比例尺的水文地質(zhì)普查與勘探中布置,一般要進(jìn)行單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),必要時(shí)要進(jìn)行多(群)孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),以獲取不同要求的水文地質(zhì)參數(shù),評(píng)價(jià)與計(jì)算地下水資源。主要用于抽水試驗(yàn),同時(shí)也可用于了解水文地質(zhì)情況
。ㄈ⒂^測(cè)孔有抽水試驗(yàn)觀測(cè)孔和長(zhǎng)期觀測(cè)孔(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)觀孔)兩種,通常只在大、中比例尺的水文地質(zhì)勘探中布置。主要用于指定層段抽水試驗(yàn)時(shí)地下水位觀測(cè)和地下水長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè),同時(shí)了解水文地質(zhì)條件或采取水樣、巖樣
。ㄋ模㈤_采孔在各種比例尺的水文地質(zhì)普查與勘探中均會(huì)遇到。主要用于地下水開采或礦區(qū)地下水水位疏降。鉆孔結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足一定的水量、水質(zhì)要求。
。ㄎ澹、探放水孔主要用于探明掘進(jìn)巷道前方一定距離內(nèi)的水文地質(zhì)條件,或用于礦井地下水疏降、井下水文地質(zhì)試驗(yàn)等。探放水孔多在井下施工,也可由地面施工。利用井下鉆探進(jìn)行勘探,不僅針對(duì)性強(qiáng)、可節(jié)省鉆探進(jìn)尺,而且可以擴(kuò)大勘探空間,增強(qiáng)時(shí)空效果。
三、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則
水文地質(zhì)勘探鉆孔的布置,必須符合經(jīng)濟(jì)與技術(shù)要求,即用最少的工程量、最低的成本、最短的時(shí)間,獲得質(zhì)量最高、數(shù)量最多的水文地質(zhì)資料。具體要求如下:
。ㄒ唬、水文地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)前,必須充分收集已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)和物探資料,在掌握水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,把設(shè)計(jì)鉆孔重點(diǎn)放在未查清的地段上;
。ǘ、根據(jù)不同目的(供水、礦區(qū)防治水等)和水文地質(zhì)勘探的階段(普查、詳查、精查)進(jìn)行勘探設(shè)計(jì),布置水文地質(zhì)鉆孔;
(三)、對(duì)控制水文地質(zhì)條件的鉆孔應(yīng)先疏后密、點(diǎn)線結(jié)合、深淺結(jié)合;
。ㄋ模、水文地質(zhì)鉆孔應(yīng)以探為主,在查明水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量做到一孔多用,如用于供水、排水疏干及長(zhǎng)期觀測(cè)等;(五)可根據(jù)施工中出現(xiàn)的新情況或獲得的新資料,對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的修改和調(diào)整。
四、水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
水文地質(zhì)鉆孔的孔身結(jié)構(gòu)包括孔深、孔徑(開孔與終孔)、井管直徑等。設(shè)計(jì)鉆孔結(jié)構(gòu)時(shí),還要考慮鉆孔類型、預(yù)計(jì)出水量、井管和過濾器的類型等。
。ㄒ唬⒖咨畹拇_定鉆孔的深度應(yīng)根據(jù)鉆孔的目的要求、地質(zhì)條件,并結(jié)合鉆探技術(shù)條件來確定。
。ǘ、孔徑的確定孔徑的大小取決于鉆孔的類型、鉆孔的結(jié)構(gòu)、抽水設(shè)備及對(duì)鉆孔出水量大小的要求?讖皆O(shè)計(jì)的內(nèi)容包括開孔直徑、終孔直徑和變徑尺寸的確定。
1、終孔直徑的確定
終孔直徑的大小,主要取決于預(yù)計(jì)鉆孔的出水量、過濾器的尺寸和抽水設(shè)備的類型等。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料證明,鉆孔涌水量是隨著鉆孔直徑的增加而增加的,但增加到一定數(shù)值后,當(dāng)孔徑繼續(xù)增大時(shí),鉆孔出水量增加的數(shù)量會(huì)逐漸減少,甚至不再增加。
2、確定變徑的深度和尺寸
根據(jù)已確定的終孔直徑,再按預(yù)計(jì)要求隔離的含水層個(gè)數(shù)及止水方法、部位和要求,并考慮孔壁的穩(wěn)定程度等多種因素,來確定鉆孔變徑與否、變徑的深度和變徑尺寸,以及下套管的深度和直徑。
3、確定開孔直徑
根據(jù)已確定的終孔直徑、變徑次數(shù)和尺寸,自下而上逐級(jí)推定開孔直徑。開孔孔徑除滿足孔內(nèi)最大一級(jí)過濾管和填料厚度的要求外,還應(yīng)滿足在鉆孔中的淺部松散覆蓋層和基巖破碎帶下入護(hù)壁管的要求。供水孔還應(yīng)考慮所用抽水設(shè)備的外部尺寸的要求。因此,一般水文地質(zhì)鉆孔的開孔直徑都大于終孔直徑。
五、過濾器的設(shè)計(jì)
過濾器是指安裝在鉆孔中含水段的一種帶孔的井管。它的作用是保證含水層中的地下水順利地進(jìn)入井管中,同時(shí)防止井壁坍塌及含水層的細(xì)粒物質(zhì)進(jìn)入井中而造成井孔淤塞。
六、鉆孔水文地質(zhì)觀測(cè)
鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)是在鉆進(jìn)過程中觀測(cè)和及時(shí)詳細(xì)記錄與水文地質(zhì)有關(guān)的資料,內(nèi)容包括鉆孔中水位的變化、沖洗液的消耗和漏失情況、涌水位置和涌水量、水溫的異常以及遇溶洞、老巷、大裂隙、流砂與鉆具突然掉落的層位和深度。
。ㄒ唬、水位觀測(cè)
在以清水為沖洗液的鉆孔中,每回次至少測(cè)量水位一次。每觀測(cè)回次中,應(yīng)在提鉆后、下鉆前各測(cè)水位一次,間隔時(shí)間要大于5min。如果遇到嚴(yán)重漏水、涌水的層段應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定或近似穩(wěn)定水位的觀測(cè)。而以泥漿為沖洗液的鉆孔一般不進(jìn)行水位測(cè)量。
。ǘ、沖洗液消耗量觀測(cè)
沖洗液消耗量的變化最能說明巖層透水性的變化,當(dāng)鉆孔揭露強(qiáng)透水或含水層時(shí),將出現(xiàn)沖洗液大量消耗而發(fā)生漏失現(xiàn)象,這種情況應(yīng)每10-30min觀測(cè)一次消耗量,沖洗液全部漏失時(shí),應(yīng)開大水泵測(cè)定最大漏失量并記錄漏失起、止深度,提鉆檢查取出的巖心是否存在松散、孔隙、裂隙、溶隙、節(jié)理發(fā)育等現(xiàn)象,結(jié)合水文地質(zhì)情況,判斷地層類型屬于含水層、漏失層或原漏失孔段再次漏失。
六、結(jié)束語
水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)勘查工作中最基本的勘探手段,也是主要的、可靠的手段,具有其它勘查方法不可替代的優(yōu)點(diǎn)。做好水文地質(zhì)鉆孔的布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水文地質(zhì)觀測(cè)工作將有利于提高水文地質(zhì)堪查報(bào)告的質(zhì)量,為礦井水害防治和開發(fā)利用地下水提供寶貴的水文地質(zhì)依據(jù)。