礦山水文地質深孔抽水試驗工藝技術探索

何 金

（江西有色地質勘查三隊，江西 新余 338099）

礦山開采是一個復雜、系統(tǒng)的工程，水文地質鉆孔施工是礦山開采施工的重要基礎，抽水試驗作為水文地質鉆孔施工中的關鍵工藝，試驗結果的準確性很大程度上影響著水文地質鉆孔施工質量與礦山開采的安全性。從礦山水文地質勘察的實際情況來看，抽水試驗的實施容易遇到套管下不到位等一系列技術問題，需要相關工作人員采取科學措施解決水文地質深孔抽水試驗存在的技術問題，保證抽水試驗科學、準確地實施，對提升礦山開采質量與安全性具有積極意義。

1 抽水試驗的基本原理與方法

抽水試驗包括自抽水井抽取一定水量而在某距離之間觀測井測定不同時間地下水位的變化，觀測數(shù)據(jù)利用各種地下水流理論式或其圖解法分析抽水試驗的結果；抽水試驗一般需要在洗井結束且洗井質量滿足規(guī)定要求后進行[1]。在礦山水文地質調查與勘探過程中，抽水試驗成功的前提條件是采用精準可靠且規(guī)格符合要求的設備，可以利用自動儀器測量水位，保證抽水試驗采集數(shù)據(jù)的準確性。

在抽水孔施工中，相關工作人員應該有效結合工程實際情況以及抽水試驗要求與標準，選用質量與規(guī)格符合要求的鉆頭與套管等工具及材料，確保成孔的直徑與垂直度，以及抽水孔的深度等能夠達到規(guī)定標準。在降深適宜次數(shù)方面，需要考慮到降深施工的相關明確要求與標準，將降深次數(shù)控制在三次，將動水位的波動大小控制在2cm～3cm范圍內(nèi)，每三小時觀察一次靜止水位的氣溫與水溫，并且最大降深程度應當與設計動水位的變化保持一致，科學實施抽水試驗工藝技術，保證抽水試驗的順利完成。

2 礦山水文地質深孔抽水試驗工藝技術

（1）抽水試驗方案的確定。在礦山水文地質調查與勘探過程中，考慮到鉆孔施工及其它工藝實施的基礎情況，以及水文地質深孔抽水試驗實施的需求，相關技術人員在抽水試驗中應該根據(jù)具體工藝技術的實施，選擇適宜的抽水試驗工具，按照地質設計要求與礦山水文地質鉆孔工藝實施的具體狀況，明確相關工具的規(guī)格與質量，科學設計抽水試驗方案，保證水文地質深孔抽水試驗工藝技術的順利實施。在礦山水文地質深孔抽水試驗實施過程中，對于洗井工藝的實施，相關技術人員需要準確掌握礦山水文地質鉆孔施工的具體情況，了解鉆孔抽水位置、孔深等各方面信息，確定洗井工藝實施方案，選擇合適的洗井設備與材料，充分考慮地質設計要求，可以先用焦磷酸鈉溶液浸泡鉆孔，在浸泡效果達到相關要求后，選用空壓機振蕩洗井以及液態(tài)二氧化碳洗井，確保洗井效果能夠達到預期目標，以便完全疏通抽水段巖層的裂隙。

（2）擴孔與清孔。擴孔與清孔是礦山水文地質深孔抽水試驗中的重要一環(huán)，而擴孔與清孔工藝的實施影響著抽水試驗結果的準確性。相關技術人員在抽水試驗過程中需要全面了解鉆孔的孔深與抽水最深的層位等相關項目信息，選擇規(guī)格與質量符合抽水試驗工藝技術實施要求的擴孔與清孔設備，如鉆頭等設備。相關工作人員在實際作業(yè)過程中采用符合相關要求的鉆頭將參與抽水試驗的鉆孔擴大至設計位置，方便后續(xù)工作人員進行相關部位的抽水試驗，確保擴孔工藝的實施能夠滿足設計標準。擴孔后鉆孔結構示意圖如圖1所示。

對于抽水試驗過程中鉆孔清理工藝的實施，相關工作人員需要在擴孔工作完成后，按照地質設計要求及其它相關要求，選擇合適的鉆頭與取粉管等設備進行清孔。工作人員按照工藝技術實施要求使用規(guī)格與質量達到標準的設備進行清孔，確保礦山水文地質鉆孔內(nèi)的沉渣達到設計要求，清孔后利用加長巖心管順孔替換泥漿，保證抽水試驗的順利實施。清孔鉆具組合如圖2所示。

（3）抽水試驗。在礦山水文地質勘探過程中，下套管是抽水試驗中的一道重要工藝，對抽水試驗結果的準確性具有直接影響。下套管前，需要相關工作人員根據(jù)相關工藝實施要求與設計標準，選擇規(guī)格與質量等各方面符合要求的設備，準備好廢機油、絲扣油或黃油等材料，以保證下套管工藝的順利實施為目的，將上述材料按照設計比例混合成液態(tài)，將液體涂抹在套管外壁進行潤滑，輔助下套管作業(yè)。

圖1 擴孔后鉆孔結構示意圖

圖2 清孔鉆具組合

相關技術人員在深孔抽水試驗過程中需要根據(jù)鉆孔、擴孔與清孔等各環(huán)節(jié)作業(yè)的實際情況，選用能夠滿足要求的套管，明確套管下放的距離與準確位置。在下套管工藝實施中，工作人員需要在套管的下部纏上海帶并用扎絲捆綁牢固，按照設計要求與工藝實施標準，在下套管時，將套管與孔壁之間留下的孔口用編織袋和黃土等材料塞住并填實，避免在套管下放過程中有砂石等雜物落入孔壁與套管之間的縫隙內(nèi)。內(nèi)層套管的下放需要在外層套管下放并固定完成后進行，工作人員需根據(jù)設計方案選擇規(guī)格與尺寸等各方面符合要求的內(nèi)層套管，并且各種規(guī)格的套管間需要用變徑接頭連接。

在水文地質深孔抽水試驗過程中，相關技術人員應該相關要求與工程情況，科學設計抽水段止水方案，如異徑雙重止水方案等，在抽水段不同位置利用不同材料進行封閉止水，如泥球封閉止水以及遇水膨脹橡膠與牛油石棉盤根等。

（4）起拔套管。在抽水試驗工作結束且經(jīng)過長期觀察后，為保證后續(xù)工作的開展，需要起拔套管并將相應孔段用水泥砂漿封閉。相關工作人員在起拔套管過程中為避免因鉆孔內(nèi)套管起拔而對后續(xù)工作造成影響，應該按照相關施工規(guī)范與要求，選擇規(guī)格與質量符合要求的施工機械進行套管提拔，按照先里后外的順序。如果起拔套管時出現(xiàn)套管提拔不動或套管拔斷等情況，以保證后續(xù)工藝技術的順利實施為目的，相關工作人員可以加工偏心割刀，將套管從內(nèi)部分段割斷并提拔出來，必須要套管全部拔出后才能對該孔段進行封閉。在孔內(nèi)套管取出后，工作人員需要按照《封孔技術設計書》要求實施封孔作業(yè)，以便保證后續(xù)作業(yè)項目的順利開展。

3 結語

水文地質勘探是礦山開采涉及的一項基礎工作，而抽水試驗結果的準確性影響著水文地質勘探結果與礦山開采安全性評價結果的可靠性。相關工作人員在實施礦山水文地質深孔抽水試驗工藝技術時，需要制定合理的抽水方案，做好擴孔與清孔等工作，科學實施抽水試驗，保證抽水試驗結果的準確性，保障礦山開采作業(yè)的安全開展。