[摘要]水文地質(zhì)鉆探是直接探明地下水的一種最重要、最可靠的勘探手段,是進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)的必備工程。也是對(duì)水文地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)物探成果所作地質(zhì)結(jié)論的檢驗(yàn)方法。隨著水文地質(zhì)調(diào)查階段的深入,水文地質(zhì)鉆探工作量在整個(gè)勘查工作中占有越來(lái)越重要的地位。
[關(guān)鍵詞]水文地質(zhì) 鉆孔 布置 實(shí)例
[中圖分類號(hào)]P641 [文獻(xiàn)碼]B [文章編號(hào)]1000-405X(2013)-6-98-2
水文地質(zhì)勘查方法包括水文地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)勘探、抽水試驗(yàn)、地下水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、分析,本文中將對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探技術(shù)及方法進(jìn)行闡述。
水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)勘查工作中取得地下水文地質(zhì)資料的主要技術(shù)方法。也是開發(fā)利用深層地下水取得鉆井工程的唯一技術(shù)手段。他的基本任務(wù)是在水文地質(zhì)測(cè)繪、水文物探的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步查明含水層的巖性、構(gòu)造、厚度、埋深分布及水量、水質(zhì)、水溫等水文地質(zhì)條件、特征和參數(shù)。解決和驗(yàn)證水文地質(zhì)測(cè)繪和物探遙感工作中難以解決的水文地質(zhì)問題。為評(píng)價(jià)和合理開發(fā)利用地下水資源提供可靠的水文地質(zhì)地質(zhì)資料和依據(jù)。同時(shí)在“以探為主,探采結(jié)合”成井或?qū)iT打井后開采地下水,為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)和城鎮(zhèn)居民及干旱地區(qū)人民提供生產(chǎn)生活用水或礦泉水飲料,直接為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活服務(wù)。
1 水文地質(zhì)鉆探的實(shí)用性
在水文地質(zhì)勘查中其優(yōu)點(diǎn)有:①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;②水文地質(zhì)鉆探可以確定各含水層與地表水體之間的水力聯(lián)系;③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);④水文地質(zhì)鉆探可以實(shí)現(xiàn)地下水位動(dòng)態(tài)觀測(cè);⑤水文地質(zhì)鉆探可以取水樣做水質(zhì)分析。
2 水文地質(zhì)鉆孔的基本類型
2.1 地質(zhì)孔
通常只在中小比例尺的區(qū)域水文地質(zhì)普查中布置,一般要通過鉆探取芯進(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)。
2.2 水文地質(zhì)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)需進(jìn)行多孔非穩(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)計(jì)算地下水資源。
2.3 探采結(jié)合孔
在各種比例尺的水文地質(zhì)普查與勘探中均會(huì)遇到。
2.4 觀測(cè)孔
有抽水試驗(yàn)觀測(cè)孔和長(zhǎng)期觀測(cè)孔兩種,通常只在大、中比例尺的水文地質(zhì)勘探中布置。
3 水文地質(zhì)鉆孔布置原則
依據(jù)工作區(qū)實(shí)際地質(zhì)地貌特征,遵循相關(guān)規(guī)范,并符合經(jīng)濟(jì)要求:①水文勘探設(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,把設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在未查清的地段上;②根據(jù)不同目的和水文地質(zhì)勘探的階段進(jìn)行勘探設(shè)計(jì)和布置水文地質(zhì)鉆孔;③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:④水文地質(zhì)鉆孔以探為主,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;⑤可根據(jù)施工中出現(xiàn)的新情況或獲得的新資料,對(duì)原計(jì)劃方案進(jìn)行必要的修改和調(diào)整。
4 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 孔深的確定
鉆孔的深度應(yīng)該根據(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(lái)確定水文地質(zhì)勘探孔,原則上應(yīng)該揭穿礦區(qū)的主要含水層,深度取決于含水層底板的深度;對(duì)基巖含水層,鉆孔應(yīng)穿透含水層的主要富水段或富水構(gòu)造帶;對(duì)巖溶含水層,鉆孔應(yīng)穿透巖溶發(fā)育帶;根據(jù)鉆探設(shè)備所允許的深度范圍和目前可能的開采深度確定孔深。
4.2 孔徑的確定
孔徑設(shè)計(jì)包括開孔直徑、終孔直徑和變徑尺寸的確定。用于探明水文地質(zhì)條件的勘探孔、抽水試驗(yàn)孔和地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)孔,一般小口徑,而且抽水孔和觀測(cè)孔常需要變徑止水。用于供水目的的開采孔、探采結(jié)合孔或水位疏降孔,采用較大的口徑,以滿足安裝抽水設(shè)備和一定的抽水量要求,在松散地層中其口徑多400mm以上。在基巖中一般也應(yīng)大于200mm。井下探放水孔常42mm、54mm、60mm的孔徑,一般不超過60mm。
對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的鉆孔,設(shè)計(jì)孔徑時(shí)應(yīng)首先確定終孔直徑,根據(jù)變徑次數(shù)和變徑尺寸,由于向上逐步推定鉆孔的開孔直徑。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。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(lái)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。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。一般水文地質(zhì)鉆孔的開孔直徑都大于終孔直徑。
5 煤炭詳查水文鉆孔實(shí)例簡(jiǎn)析
陜西省子長(zhǎng)縣澗峪岔地區(qū)煤炭詳查階段擬在勘探線上設(shè)計(jì)2個(gè)水文地質(zhì)試驗(yàn)兼探煤鉆孔,設(shè)計(jì)對(duì)延安組、瓦窯堡組頂-5號(hào)煤、5號(hào)煤-3-3號(hào)煤含水層段進(jìn)行穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。具體到某個(gè)鉆孔抽哪層水,詳見表6。設(shè)計(jì)水文鉆孔主要是為了取得含水層的水文地質(zhì)參數(shù),對(duì)可能影響礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的水文地質(zhì)條件做出評(píng)價(jià)。
抽水試驗(yàn)鉆孔施工采用清水鉆進(jìn),當(dāng)?shù)貙悠扑椴荒苡们逅@進(jìn)時(shí),應(yīng)在主要含水層或試驗(yàn)段(觀測(cè)段)用清水鉆進(jìn),若必須采用泥漿鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)采取有效地洗井措施。抽水試驗(yàn)孔試驗(yàn)段孔徑以滿足設(shè)計(jì)的抽水量和安裝抽水設(shè)備為原則,終孔孔徑不小于110mm。抽水試驗(yàn)過程嚴(yán)格按照《煤炭資源地質(zhì)勘探抽水試驗(yàn)規(guī)程》和《鉆孔抽水試驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。抽水試驗(yàn)結(jié)束后,按要求采取水樣。
6 結(jié)束語(yǔ)
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,也是一項(xiàng)高成本、高風(fēng)險(xiǎn)而且施工復(fù)雜的專業(yè)技術(shù)。水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到礦山的工程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)安全。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)具有十分重要的意義。
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