測井技術(shù)在礦山水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作中的應(yīng)用分析

劉振山，姬彥雷，許 顏

（河南省煤田地質(zhì)局物探測量隊，河南 鄭州 450009）

目前，我國對于礦山水文地質(zhì)工作的重視程度不斷地提高，相應(yīng)的對于水文地質(zhì)勘探技術(shù)也有了更高的要求，不僅要保證勘探結(jié)果的精確可靠，還需要充分適應(yīng)礦區(qū)的環(huán)境特征和能源開采的具體要求，才能夠進一步確?？碧焦ぷ鞯恼w質(zhì)量。測井技術(shù)是對于水文地質(zhì)勘探技術(shù)的總稱，在當前資源日益匱乏的情形下，測井技術(shù)在井下水文勘探、開發(fā)、保護等方面都有著積極的作用，在水工環(huán)境地質(zhì)工作中的應(yīng)用還能夠有效避免井下水環(huán)境對于礦山開采帶來的不利影響，因此不管是為了提高礦山水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作的整體成效還是環(huán)境保護，測井技術(shù)都具有著較高的應(yīng)用價值。

1 測井技術(shù)在礦山水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作中的作用

1.1 為水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作提供了便利

通過測井技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高礦山水文地質(zhì)勘探結(jié)果的精度，保證勘探結(jié)果的可靠性，進而為勘探人員提供有效的依據(jù)，以方便解決勘探工作中存在的問題。勘探任務(wù)以及測井參數(shù)的不同，所適用的測井技術(shù)也各不相同，如在水文地質(zhì)條件監(jiān)測作業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的自然擴散法便是為了了解井下含水層的分布結(jié)構(gòu)等信息，可以快速勘查出地下水的流量流向等數(shù)據(jù)。自然擴散法的主要作用便是針對測井中鹽化泥漿的電阻率進行分析，以及測試其擴散規(guī)律，從而獲得區(qū)段水文地質(zhì)條件的監(jiān)測信息，自然擴散法還氛圍橫、縱向擴散法兩種測井方式，橫向擴散法主要用于快速且精準地找出含水層位置和分布情況，縱向擴散法則主要用于反饋含水層中較為細節(jié)的信息。若是通過自然擴散法來獲得的水力曲線信息未產(chǎn)生交叉，那便代表著水的下滲較快，水力曲線不僅可以評估水的下滲速度，同時還能評測井下水的涌水量[1]。

1.2 明確鉆孔深度，解決鉆孔作業(yè)中存在的各項問題

通過測井技術(shù)的應(yīng)用，不僅能實現(xiàn)含水層的高效定位，同時還能夠為鉆探工作提供有效依據(jù)，有利于控制鉆孔作業(yè)的深度，特別是針對一些含水層取芯難度較大的巖層，測井技術(shù)則能夠有效解決這一問題，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。在鉆孔過程中，應(yīng)用測井技術(shù)能夠明確地下水的分布信息，避免鉆孔作業(yè)涉及到井下水文地質(zhì)的情況。同時，鉆孔作業(yè)的深度掌控針對水文地質(zhì)條件監(jiān)測作業(yè)來說具有重大意義，若想將鉆孔深度把控在合理的區(qū)間，僅僅憑借人力估算無法完成，也無法實現(xiàn)精確的深度規(guī)劃，而測井技術(shù)的應(yīng)用則能夠完美地解決這一問題，保證鉆孔作業(yè)能夠越過含水層，避免鉆孔作業(yè)對井下地質(zhì)構(gòu)造帶來的影響。

1.3 有效處理井壁受損問題

在進行測井鉆孔施工時，對井壁帶來的損害不可避免，甚至還有可能會出現(xiàn)井壁結(jié)構(gòu)大塊脫落等問題，若不及時處理則直接影響鉆孔作業(yè)的進展。

針對井壁受損問題，需要及時進行掃孔清理，在確保掃孔清理完畢后才能繼續(xù)開展鉆孔作業(yè)，以免井壁再次大規(guī)模脫塊為鉆孔作業(yè)帶來的不利影響。而在清孔過程中，本身就具有一定難度，特別是深鉆孔的掃孔清理，本身就是較為費時的工作，因此在清孔之前必須確定好含水層的分布情況和厚度，通過測井曲線來確定含水層信息，避免在清孔過程中含水層所帶來的的影響。

2 測井技術(shù)在礦山地質(zhì)工作中的具體應(yīng)用

2.1 工程概況

某工程主要區(qū)段處于一處山脈斜坡，整體為西北傾斜，根據(jù)該區(qū)段的礦山水文地質(zhì)信息，地下水主要分布于西北傾斜方向，而礦區(qū)則處于凈流區(qū)中。在礦層中還發(fā)育著裂隙水位，由于礦山采掘的影響，部分地下水域遭受嚴重污染，而為了勘測出該區(qū)段井下水的受污染程度，根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求應(yīng)用測井技術(shù)來檢測水文地質(zhì)問題，利用分層式抽水試驗來構(gòu)建水文信息監(jiān)測系統(tǒng)。

2.2 地質(zhì)條件監(jiān)測

該區(qū)段的開采主界面為奧陶系，在0m～450m之間，奧陶的均厚在450m左右，根據(jù)底層組合大致可以將其劃分為四個層面，其中1層～2層均未含水，3層～4層含水，隔水層主要便是泥質(zhì)石灰?guī)r，為了有效改善井下水受污染情況，預(yù)計將上部水位封閉，下入一根330mm的套管，下方注入水泥。奧陶系上部巖層中具有石膏層，也需要下入套管進行封閉，并在周邊下入275mm的井管。

2.3 含水層的劃分

（1）含水層與富水層。礦層較為發(fā)育地區(qū)有著明顯的含水特點，但卻并不是每個區(qū)段都有礦井水分布，通過還擴散曲線來對礦層的含水量進行勘測，如其中某個測井的巖溶發(fā)育，實際出水量僅有9.3m3/h，而周邊的另一測井不屬于巖溶發(fā)育段，而出水量卻在60.5m3/h左右?；诖?，礦層出水量與地質(zhì)發(fā)育狀態(tài)并沒有直接性的聯(lián)系。

（2）裂縫。在礦區(qū)中，鹽酸鹽層中具有多個巖溶通道，在這一環(huán)境下，礦層的機械力則可能會相對較差，在鉆進時容易受到影響產(chǎn)生裂隙，這些裂隙則很容易產(chǎn)生裂隙帶，從而歸于一個整體。若溶洞的空間比價較低，電阻值為礦層與水的均值，那么這一區(qū)段的溶蝕裂隙則帶有視電阻值，鉆進孔中的電阻值一般小于200Ω；最后，小溶蝕裂隙帶。在致密溶蝕裂隙帶鹽酸層中很有可能會發(fā)育小溶隙帶，而因為溶隙度的不同，在測試曲線中的表現(xiàn)也會存在明顯的區(qū)別，在測試曲線中，若致密性鹽酸的絕對值較大，溶隙在礦層中部時，電阻率會下降，并形成阻值較大的凹齒狀，若是這種凹齒狀在巖層中形成，那么高峰阻值便會上下浮動，自然伽馬強度也會小于4γ，通常情況下擴大值能夠達到100mm左右[2]。

（3）致密巖層中含有多個小溶隙，在測試曲線中并不明顯，因此常常不能及時發(fā)現(xiàn)，不過若是這些小溶隙出水，那么擴散曲線則會發(fā)生明顯的變動，而若是電阻曲線仍然保持穩(wěn)定沒有變動，則可以通過井下探測工作來找出其中的出水口。

2.4 碳酸鹽巖層溶隙帶的厚度測試

可以利用視電阻來測試地面厚度，利用試驗孔來明確測試曲線的層次性特征，為了有效提高溶洞溶隙帶的測試精度，引用多種測井曲線方法來測試厚度，之后進行對比，從而得出分層的誤差，通過1:200的曲線測定誤差，對于大口徑325mm的誤差則需要保證大于小孔徑127mm。若曲線比例為1:50，那么其精度會更高，常見的測井方式能夠準確測出礦層的基本特性，并且判別礦層中有無水分，若存儲空間中具有含水層，那么則需要利用專業(yè)的測井技術(shù)來分析出含水層的分布及結(jié)垢情況[3]。

案例：在41m左右處存在充水溶洞，中間部位的孔深較為密集。通過測井技術(shù)來完成該工程區(qū)段的地質(zhì)條件的測量，并對測量數(shù)據(jù)進行記錄，以及測量結(jié)果數(shù)據(jù)的整合與分析。上含水層的水位比下含水層的水位參數(shù)要高，同時上含水層的涌水會流入下含水層，在實際測井作業(yè)中，可以通過伽馬參數(shù)和視電阻率曲線參數(shù)來完成地質(zhì)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)籌分析，能夠更加快速地確定吸水層以及補水層的結(jié)構(gòu)和分布，進而測量孔深[4]。

在運用測井技術(shù)時，技術(shù)人員必須根據(jù)工程的實際情況以及面臨的實際問題來構(gòu)建完善的測定結(jié)構(gòu)以及監(jiān)管體系，保證測井數(shù)據(jù)的準確性以及結(jié)果分析的可靠性，只有進一步提高測定的質(zhì)量以及參數(shù)分析的準確性，才能夠加強工程整體的安全性，進一步展現(xiàn)測井技術(shù)的實用性價值。期間需要制定好工程測井以及技術(shù)測定的方向，明確測量期間的各項指標要求，從本質(zhì)上確保數(shù)據(jù)與信息的可靠性[5]。

3 結(jié)束語

在礦山水文地質(zhì)條件監(jiān)測工作中，利用測井技術(shù)可以有效保證數(shù)據(jù)收集和處理的精準性，為礦山開采工作給予便利。尤其是水文地質(zhì)勘查工作，測井技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)統(tǒng)籌優(yōu)化，制定更加完善的技術(shù)處理方案。