淺談水文地質礦區勘查中的常見問題

劉媛

摘要：本文主要從鉆孔簡易水文地質觀測的要點和方法以及抽水試驗兩方面探討了水文地質礦區勘察中的一些常見問題和我們需要注意的地方。

關鍵詞：水文地質礦區勘察；抽水試驗；問題；要點

中圖分類號： P345 文獻標識碼： A 文章編號：

水文地質礦區的勘察在目前來說對于礦區的開采和施工是具有重大意義的，針對目前的現狀來看，也是我們需要加強注意的一點，下面我們就來詳細的了解下水文地質礦區勘察方面的相關內容。

1鉆孔簡易水文地質觀測的要點及方法

《礦區水文地質工程地質勘探規范》第4.4.2條款中就曾經對于鉆孔建議水文地質觀測做出過一個客觀的原則性的規定，也就是說我們在具體的勘察實際過程中必須嚴格按照這一原則規定來進行設定，在這項規定中對于觀測次數和沖洗液消耗量都具有明確的規定，比如，就針對于觀測的次數有1—2回次的規定。在具體的規定中，針對鉆進中遇到涌水、裂隙、坍塌、涌砂、漏水、掉塊、逸氣、縮徑、鉆柱墜落等異?，F象都具備十分明確地規定，如要仔細的記錄各種事故的深度等。

在單一含水層(組)的鉆孔應測定終孔穩定水位，在實際執行時是被要求每個鉆孔都要測量終孔穩定水位。但停止觀測終孔穩定水位的條件卻只是口口相傳，在檢索一些資料后我們也沒有看到關于礦區勘探的終孔穩定水位的觀測方法，只在《煤田地質勘探鉆孔簡易水文地質觀測規程》（80） 煤地字第638號的第2.3條穩定或近似水位觀測中看到：近似穩定水位觀測符合下列條件之一時，可停止觀測。①每小時觀測一次，連續三次水位無變化。②水位呈單一方向變化，每小時水位差不超過 5cm，且已連續觀測三小時。③水位呈鋸齒狀變化，每小時水位差不超過10cm，且已連續觀測三小時。④雖達不到上述要求，但總觀測時間已超過24h。那么這個是否可以作為我們的一條通用觀測規程，筆者認為無論是煤田地質勘探技術的成熟性，還是以上條件的規范性和實用性都具有足夠的理由。再則遇地下水自流的鉆孔被要求“接高孔口管或安裝測試裝置測量水頭高度和涌水量”的作用，也就變得易于理解了。

2 抽水試驗

這里我們就某礦區的一鉆孔抽水試驗來對照規范檢驗其過程的符合性：該礦區處于建設初期，根據氣象資料：礦區多年平均降水量1216.2mm，年均蒸發量為 1569mm。礦區及周邊低洼區有大小不等的人工水塘、水溝分布，有一條人工河，河寬 7m 左右，距離抽水試驗鉆孔約 300 余米。有一水塘，面積約 600-700m2，距離抽水試驗鉆孔約150 余米。據資料礦區內新斷裂構造較發育，具有多期次、持續活動的特點。

因區域內地質構造復雜，地層變化也大，地下水較豐富，通常q=0.1~0.2(l/s?m)，個別鉆孔在抽水試驗時用單臺 9m3的空壓機最大降深僅2m。該鉆孔位于礦區的中部，設計孔深 340m，試驗目的為調查和了解礦層頂板的含、透水情況。設計鉆孔結構為：0~75m，用Φ130mm 開孔至 75m 下入 Φ127mm 套管并完成于 75m 處的止水。75~340m，用 Φ110mm 鉆至 340m 下入 Φ108mm 套管 103m（兼做出水管）。止水方法：在管靴上安裝專用密封件。

鉆孔揭露的地層為：（自上而下）黃鐵礦化粗安巖、構造角礫巖、黃鐵礦化凝灰質粉砂巖、硅化粗安巖。鉆孔終孔靜止水位 1.78m。根據含水層（段）的特征及含水性，本次水文地質試驗采用全孔混合抽水試驗，抽水試驗采用穩定流三次降深的試驗方法，流量及水位穩定時間不小于8h，整個抽水過程歷時 61h。

抽水試驗的目的是根據試驗得到的數據求出其 Q、k、R、q 等關鍵參數，為后期的礦山開采提供可靠的技術和安全保障，因此在選取計算公式求 k、R 等時應認真全面的看待整個試驗，著眼于整個礦區，選好用好公式并使計算結果更符合實際。

計算 k、R 首先是要確定井的類型：完整井、非完整井、承壓井、無壓井等，在本例中如考慮到該鉆孔的地層及簡易水文的情況和止水狀況，有理由選擇如下的承壓完整井的裘布衣和吉特爾特計算公式： (經驗式)又因區域內地質構造復雜，巖心破碎裂隙發育，地下水活動現象較明顯且連通條件較好。我們是否也可考慮如下的裘布衣和庫薩金計算公式（潛水完整井）： (經驗式)不妨分別用兩個公式計算后求出其各自的結果再進行比較去發現問題，代入相關參數有（按抽水試驗資料計算推出的含水層厚度為80m，通過巖心編錄和簡易水文得出的含水層厚度為76m，兩者相差僅 4m）。

表1計算結果對比

式中符號及單位：Q-抽水孔涌水量（m3/d）；R-影響半徑（m）；K-含水層的滲透系數（m/d）；H-含水層厚度（m）；S-降深（m）；r-鉆孔半徑（m）；M-承壓含水層厚度（m）。

從本例的表格中我們看出用潛水完整井的計算公式在計算 k2時出現了波動，這與 Q 值的增加 k 值減少不符，說明這組數據是存在問題的。而用承壓完整井的計算公式算出的數據經觀測：距抽水試驗孔150m 處的民井中水位未受影響，與計算結果取得了相似的結果。經Q-f(S)、q-f(S)曲線圖的驗證說明抽水試驗計算公式的選擇是合理的。

以上計算公式中的“含水層厚度”的選擇問題，過大過小對計算結果影響都很大，通常有用巖心編錄和簡易水文結合法的；也有用試算交叉法的；還有利用抽水試驗數據進行計算的，但筆者認為巖心編錄和簡易水文結合法與抽水試驗數據進行計算相結合較其他方法更符合實際狀況。盡管在各種計算公式中k 與 Q 均成正比關系，且在均質含水層中理論上k 值應是個定值，但應用中影響它的因素太多，地層的、構造的、完井質量的、抽水試驗質量的、資料整理的等等，所以應用中我們看到的是隨著Q 值的增加 k 值在減少。這也說明抽水試驗鉆孔在施工過程中被要求嚴格按規程作業以減少影響因素的重要原因。該鉆孔在施工過程中嚴格按照《礦區水文地質工程地質勘探規范》GB12719-91 的要求采用清水鉆進，完井后采取了有效地洗井措施。鉆孔孔徑不小于 91mm。抽水試驗前已對礦區的相關水文資料進行了綜合分析和探討，試驗過程中對抽出的水造成回滲或倒灌等均做了預防措施并觀測地面塌陷、沉降現象。按穩定流抽水試驗要求，盡設備能力作一次最大降深，三次降深分別為32.1m，穩定 9:30；24.2m，穩定 8:30；16.9m，穩定 8:00。滿足水位波動相對誤差，即抽水孔不大于1％。涌水量波動相對誤差，即單位涌水量大于0.1L/s.m 時，不大于其平均值的 3％。抽水結束觀測恢復水位的資料?，F場繪制Q-S、s-t、Q-t 等曲線以便及時了解抽水試驗的情況，防止反常情況出現。

3 結束語

加強礦區水文地質的技術力量同時提高其綜合分析及應用資料的能力。本文就礦區水文地質勘查中的鉆孔簡易水文地質觀測和抽水試驗時常出現問題對照相關規范或規程進行分析和探討以期加強協作進一步提高工作質量。加強水力學的計算理論探討，把非穩定流和有限元等理論應用到生產實踐中，對試驗結果多一種驗證手段，積累經驗選擇更接近實際的數據。

參考文獻:

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注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。