礦區(qū)水文地質(zhì)勘察存在的問題及對策

張濤

【摘 要】本文通過分析當前我國礦區(qū)水文地質(zhì)勘察中存在的主要問題，從水文地質(zhì)鉆孔的布置、鉆機的選型以及簡易水文地質(zhì)觀測工作等角度出發(fā)，研究了有效的應對措施，對于提高水文地質(zhì)鉆探的施工效率，有效防治水害，保證礦區(qū)的安全生產(chǎn)和正常施工具有非常重要的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】礦區(qū)；水文地質(zhì)勘察；試驗；觀測

一、礦區(qū)水文地質(zhì)勘查的幾個階段

（一）普查階段

普查階段的主要任務是初步了解礦區(qū)水文地質(zhì)條件，根據(jù)自然、地理、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件初步劃分煤田地質(zhì)的類型，指明水源勘探方向，為礦區(qū)遠景規(guī)劃提供水文地質(zhì)依據(jù)。其要求通過區(qū)域水文地質(zhì)測繪，鉆孔簡易水文地質(zhì)勘測，泉、井、鉆孔的流量、水位、水溫的動態(tài)觀測及老窯和生產(chǎn)礦井水文地質(zhì)資料的收集，初步了解工作區(qū)的自然地理條件；地貌及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征；主要含水層和隔水層巖性、分布、厚度、水位及泉的流量；對煤層開采可能有重大影響的含水層富水性；地下水的補給、徑流、排泄條件；了解生產(chǎn)礦井和老窯的分布、采空情況及水地質(zhì)情況；了解供水水文地質(zhì)條件，指出供水水源勘探方向等。

（二）詳查階段

其任務是初步查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件，分析礦床充水因素，估算礦井涌水量，初步評價供水水源，并且預測可能引起的環(huán)境水文和工程地質(zhì)問題，為礦區(qū)的整體規(guī)劃或者總體設計提供水文地質(zhì)依據(jù)。

其要求是通過礦區(qū)水文地質(zhì)測繪，水文地質(zhì)觀測，抽水試驗等工作，初步查明普查階段已初步了解的各類有關水文地質(zhì)條件外，還要初步查明生產(chǎn)礦井和老窯采空區(qū)分布、積水、涌水量變化情況，分析礦床充水因素；對礦區(qū)內(nèi)可供利用的供水的水量、水質(zhì)作出初步評價。

（三）精查階段

其任務是查明井田水文地質(zhì)條件、充水因素，預測礦井涌水量，提出礦井水防治及綜合利用的建議，評價供水水源，預測因礦井排水和礦區(qū)供水引起的環(huán)境水文地質(zhì)問題，為礦井的設計提供水文地質(zhì)依據(jù)。

要求是通過大比例尺的水文地質(zhì)測繪、觀測、抽水試驗等工作手段，查明井田直接和間接充水含水層的特征；評價礦井充水因素，預測礦井涌水量；指出礦床開采過程中可能發(fā)生突水的層位和地段；預測和評價礦井開采和排水可能引起的環(huán)境水文地質(zhì)和工程地質(zhì)問題，對井田內(nèi)可供利用的地下水的水量、水質(zhì)作出評價。

二、礦區(qū)水文地質(zhì)勘察中存在的問題

（一）現(xiàn)場作業(yè)人員綜合素質(zhì)偏低

目前我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探工程施工的從業(yè)人員綜合素質(zhì)偏低?，F(xiàn)場負責或管理人員職業(yè)道德休養(yǎng)偏低，工作態(tài)度懶散，對于國家有關的建筑法律、法規(guī)、規(guī)范不了解或者不熟悉，不能及時的貫徹和執(zhí)行到每一個鉆孔中去，使得施工作業(yè)人員盲目施工。而且有些技術人員對于后期的勘察報告編寫也是草草了事，比如在沒有進行測井參數(shù)對比的情況下就隨意繪制水文地質(zhì)觀測曲線，隨意編造含水層的滲透、含水特征參數(shù)，導致勘察報告與現(xiàn)場實際情況嚴重不符等?，F(xiàn)場作業(yè)人員大部分是農(nóng)民工，往往沒有受過良好的教育和正規(guī)的職業(yè)技能培訓，在施工過程中往往是怎樣方便怎樣施工，最終導致取樣不合格，現(xiàn)場原位測試結(jié)果不準確等。

（二）對鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測工作不夠重視

礦區(qū)勘探進行鉆探施工時，鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測雖說每每被寫在礦區(qū)的勘察設計或鉆孔的單孔設計中，但多因施工人員難以認識到其意義以及監(jiān)管不及時等問題，導致多數(shù)數(shù)據(jù)失去應有的價值。鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探過程中已是不可或缺的手段之一，其對后續(xù)的水文地質(zhì)工作在分析、研究、評價等具有重要的現(xiàn)實意義。鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測不僅在初步判斷含水層和含水構(gòu)造（涌或漏水）及地下水的流向及其補給方向（等水壓線）上有重要意義且在估算滲透系數(shù)K值時也可起到事半功倍的效果。

三、解決礦區(qū)水文地質(zhì)勘察問題的技術對策

（一）礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的主要方法

1.水文地質(zhì)測繪

水文地質(zhì)測繪是對工作區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)現(xiàn)象進行實地的觀察、測量、描述，并繪制成圖件，以說明地下水的形成條件、賦存狀態(tài)與運動規(guī)律。

2.水文地質(zhì)勘探

水文地質(zhì)勘探是查明水文地質(zhì)條件的重要手段，包括水文地質(zhì)鉆探、物探、化探和坑探。其中鉆探是最基本的勘探手段。物探具有速度快、成本低、設備簡單等優(yōu)點，常采用物探先行，鉆探驗證的程序來提高勘探效率和保證勘探質(zhì)量。

3.水文地質(zhì)試驗

水文地質(zhì)試驗是進行地下水定量研究，獲取水文地質(zhì)參數(shù)的重要手段。水文地質(zhì)試驗包括抽水試驗、井下放水試驗、注水試驗、壓水試驗、連通試驗、地下水流向、速度測定等，其中最主要的是抽水試驗。

4.水文地質(zhì)觀測

水文地質(zhì)觀測又稱為地下水動態(tài)觀測，是研究各種地下水要素隨時間變化，闡明區(qū)內(nèi)地下水形成和變化規(guī)律，進行水位、水量、水質(zhì)評價和預測的重要手段。在礦區(qū)水文地質(zhì)勘查中，監(jiān)測礦區(qū)地下水要素隨開采活動的變化，對于分析礦井充水條件的變化規(guī)律，預測礦井突水，判別突水水源和確定突水通道等有著十分重要的意義。

5.實驗室試驗分析

為取得地下水水質(zhì)，巖石的物理、水理和力學性質(zhì)指標，巖石的破壞和溶蝕機理等資料，需要采集水、巖、土樣進行實驗室鑒定、分析和試驗，為分析評價礦區(qū)水文地質(zhì)條件提供重要依據(jù)，是重要的水文地質(zhì)工作手段之一。

（二）優(yōu)化鉆孔布置

一般來說礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探鉆孔可以分為勘探孔、試驗孔、觀測孔、開采孔以及探放水孔五類。各類鉆孔的布置在滿足能夠準確獲得礦區(qū)水文地質(zhì)資料的同時，應盡量減少工程量，降低工程成本，縮短工期。所以在水文地質(zhì)鉆探之前，要收集整理當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件和物探資料，然后按照先疏后密、點線、深淺結(jié)合的原則進行布孔，同時還要盡量做到一孔多用。水文地質(zhì)鉆孔的孔深、孔徑的設計還要考慮鉆孔類型、預計出水量、井管以及過濾器類型的要求。對于含水的基巖層或巖溶地區(qū)，鉆孔應穿透含水層或巖溶發(fā)育帶。

（三）做好鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測工作

1.水位觀測

一般要求在每次提鉆后、下鉆前測定。但因提鉆次數(shù)頻繁，可2- 3個回次或每班測定一次。若水位變化較快，則須每回次測定。因故停鉆期間，每隔1- 4小時觀測一次，直到穩(wěn)定為止（2小時內(nèi)水位波動不超過3cm），開鉆前再觀測一次。采用泥漿鉆進時，須測定泥漿水位。若采用壓力表觀測，使用前必須對壓力表校驗。

水位在孔口以下時也必須按以上規(guī)定及時測定水位，可用測鐘、電測水位計等工具觀測，但觀測基準點必須牢固，并經(jīng)常檢查測繩長度，一般10m以內(nèi)誤差小于5cm。

2.水溫觀測

一般每班觀測一次，每個含水層至少測一次，在孔內(nèi)水位和涌、漏水突然變化時，必須觀測。涌水鉆孔可在孔口測定，誤差不大于±0.5℃。

用緩變溫度計或熱敏電阻溫度計測量，同時測定氣溫。

3.沖洗液消耗量觀測

（1）沖洗液性質(zhì)的測定

對沖洗液進孔和返出孔口的差異進行比較，主要觀測顏色、溫度、粘度、比重、含砂量等的變化情況，并記錄鉆孔深度。對自然造漿的鉆孔，每班必須測定一次泥漿的粘度；對合作泥漿的鉆孔，每回次必須測定泥漿水位。每班測定泥漿比重及其粘度、溫度變化等。

用機臺泥漿儀器箱測試，包括：①打氣筒失水儀；②比重秤；③含砂量儀；④漏斗粘度計；⑤PH試紙。

（2）沖洗液消耗量的觀測

每回次測量一次。當孔內(nèi)突然變化時，增加測量次數(shù)。

4.涌、漏水現(xiàn)象的觀測

鉆進過程中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)涌水時，應記錄其位置，并立即停鉆，提升鉆具、安裝水頭測壓裝置。測量水頭高度，測定涌水量及水溫。

5.其他

鉆孔終孔后，無論是觀測孔還是封閉孔均應進行洗孔，并作好洗孔的詳細記錄。洗孔結(jié)束后應進行探孔、清除井底沉淀物等工作。須做好穩(wěn)定水位和穩(wěn)定流量的觀測。水位和流量的觀測時間間隔，應由密到疏。一般要求按第1分鐘觀測

1次、時間間隔2分鐘觀測10次、時間間隔5分鐘觀測10次、時間間隔10分鐘觀測5次、時間間隔30分鐘觀測5次、以后時間間隔60分鐘進行觀測1次，直到每次水位變化不大于2～3cm，流量變化不大于3%為止，即可停止觀測。若為觀測孔，還必須用止水材料如混凝土等進行孔口止水，同時安裝孔口觀測裝置，以便以后進行定期觀測。止水材料凝固后，用水泵注水即“壓差法”進行止水檢查，檢查合格者則予以驗收。反之，則必須重新處理，直到檢查合格為止。

（四）加強對現(xiàn)場作業(yè)人員及現(xiàn)場管理人員的教育培訓

隨著科學技術的進步和社會的發(fā)展，高科技成果在礦區(qū)水文地質(zhì)勘察工作中應用的也越來越多，施工設備的機械化、自動化程度的提高，對現(xiàn)場管理和從業(yè)人員的文化素質(zhì)和技術水平的要求也相應提高，除了要掌握一定的理論知識以外，還要熟悉相應的技術規(guī)范和操作規(guī)程，這樣就必須加強從業(yè)人員的教育培訓工作。教育培訓的內(nèi)容要做到適時、適地、方式多樣，嚴格、嚴謹講求實效，目的在于強化他們的操作技能和自我防護意識，避免在鉆探工作過程中一旦發(fā)生突水或有害氣體泄漏，對其造成重大的傷害。

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