鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)編錄與測(cè)井結(jié)合對(duì)巖溶含水層含水性劃分探討
——以福泉市大灣磷礦為例

向 剛，曾牡丹，王嘉銘，陳體云，何永川，張華湘，楊子林

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局104地質(zhì)大隊(duì)，貴州 都勻 558000)

1 引言

貴州省碳酸鹽巖(裸露和覆蓋型巖溶區(qū))的分布面積廣闊，巖溶極為發(fā)育，富水性中等至強(qiáng)，對(duì)眾多礦山開(kāi)采過(guò)程中充水或突水有較大的影響，而我們?cè)诳辈檫^(guò)程中，往往針對(duì)整個(gè)充水含水層，忽略了含水層中分布有弱透水段或相對(duì)隔水段，在涌水量計(jì)算時(shí)，含水層厚度M值往往帶入整個(gè)含水層的厚度值，從而導(dǎo)致預(yù)測(cè)的礦井涌水量值偏大，與實(shí)際情況不符。本次工作以貴州省白巖背斜區(qū)西翼的大灣磷礦為例，以首采區(qū)范圍為試驗(yàn)場(chǎng)，對(duì)礦區(qū)燈影組含水特征開(kāi)展研究，通過(guò)鉆孔物探測(cè)井和簡(jiǎn)易水文地質(zhì)編錄相結(jié)合的手段對(duì)燈影組含水段和弱透水段進(jìn)行詳細(xì)劃分，從而確定燈影組實(shí)際有效厚度M值，對(duì)于巖溶區(qū)礦井涌水量預(yù)測(cè)及后期礦井開(kāi)展防治水具有重要的意義。

2 研究區(qū)特征

2.1 礦區(qū)概況

2.2 地層構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造主要為白巖-高坪復(fù)背斜以及切錯(cuò)該背斜的小壩斷層F1。區(qū)域內(nèi)的斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有近南北向、北西向、北東向三組。

圖1 礦區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural Outline Plan of Mining area 1—背斜；2—斷層；3—地下水流向；4—首采區(qū)范圍；5—礦區(qū)范圍

2.3 礦床水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

水文地質(zhì)單元中，燈影組+陡山沱組巖溶含水層上覆碎屑巖相對(duì)隔水巖層，下伏南沱組、清水江組等隔水層，故燈影組+陡山沱組與上覆地層和下伏地層均無(wú)太大水力聯(lián)系。

3 研究方法

3.1 研究方法

本文擬選擇首采區(qū)范圍內(nèi)代表性剖面，利用剖面上鉆孔巖心編錄、簡(jiǎn)易水文地質(zhì)編錄、水文物探測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展綜合分析研究。

3.2 試驗(yàn)場(chǎng)布置

4 數(shù)據(jù)采集與分析

4.1 數(shù)據(jù)采集

9個(gè)測(cè)井鉆孔施工過(guò)程中保證燈影組采用清水或無(wú)固相泥漿鉆進(jìn)，終孔后采用清水循環(huán)替換，消除孔內(nèi)泥漿對(duì)燈影組裂隙的影響，保證測(cè)井參數(shù)的真實(shí)準(zhǔn)確性，測(cè)井參數(shù)有自然伽馬、自然電位、雙收時(shí)差、視電阻率及人工鹽化曲線。其中自然伽馬主要?jiǎng)澐謳r性，自然電位和聲波及視電阻率主要用來(lái)劃分含水層巖溶裂隙位置，人工鹽化主要是確定出水位置(駱淼 等，2004；王守國(guó)，2010；姜永生，2000)。

圖2 試驗(yàn)場(chǎng)測(cè)井鉆孔分布圖Fig.2 Geophysical Borehole distribution in Mining area

鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)編錄主要是針對(duì)燈影組巖性、裂隙進(jìn)行編錄，對(duì)施工期間下鉆前的水位進(jìn)行觀測(cè)，起鉆過(guò)程保證鉆桿提離孔底10 m以上，保證起鉆后與下鉆前的間隔在20 min以上，保證鉆孔內(nèi)水位為真實(shí)水位。水位觀測(cè)采用電測(cè)繩觀測(cè)，從而保證采集的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

4.2 數(shù)據(jù)分析

我們對(duì)每個(gè)測(cè)井鉆孔的燈影組測(cè)井曲線和動(dòng)水位曲線同時(shí)展示在柱狀圖上，發(fā)現(xiàn)物探測(cè)井劃分的含水位置(即裂隙發(fā)育，含水性較好)，動(dòng)水位曲線也有明顯變化趨勢(shì)，兩者吻合較好。而測(cè)井曲線劃分出的弱透水段(即巖石裂隙不發(fā)育，含水性差)，動(dòng)水位曲線基本呈直線，動(dòng)水位埋深值基本沒(méi)有變化。我們從測(cè)井鉆孔中選擇代表性較好的ZK906和ZK1305的測(cè)井曲線和動(dòng)水位曲線進(jìn)行結(jié)合劃分含水段位置，見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 ZK906測(cè)井曲線與動(dòng)水位曲線圖Fig.3 The Chart of Geophysical Log and Groundwater level in 906 Drilling well 1—含水段；2—弱透水段；3—白云巖

圖4 ZK1305測(cè)井曲線與動(dòng)水位曲線圖Fig.4 The Chart of Geophysical Log and Groundwater level in 1305 Drilling well 1—含水段；2—弱透水段；3—白云巖

5 結(jié)果與討論

5.1 燈影組弱透水段劃分

表1 燈影組中下部弱透水層統(tǒng)計(jì)表

5.2 燈影組含水特征

我們根據(jù)物探測(cè)井及動(dòng)水位曲線劃分出的燈影組含水段在空間上展布，發(fā)現(xiàn)燈影組含水主要與巖石層間裂隙和隱伏發(fā)育的構(gòu)造節(jié)理裂隙帶有關(guān)。

傾向上對(duì)ZK711和ZK712含水段連線，夾角為15°與巖石傾角基本一致，反映其含水與巖層層間發(fā)育的裂隙有關(guān)；傾向上對(duì)ZK601和ZK602、ZK906和ZK909的含水段進(jìn)行連線，夾角分別為29°和45°，夾角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖層傾角，顯示其含水段與隱伏發(fā)育的節(jié)理裂隙帶有關(guān)。走向上對(duì)ZK906、ZK1111和ZK1305的含水段進(jìn)行連線，基本分布在同一標(biāo)高位置，說(shuō)明其節(jié)理裂隙在走向上具有一定的延伸性，說(shuō)明與隱伏發(fā)育的節(jié)理裂隙帶有關(guān)。

ZK906與ZK909分布的區(qū)域，隱伏節(jié)理裂隙帶發(fā)育，測(cè)井人工鹽化曲線很快恢復(fù)至背景值，說(shuō)明含水段地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，經(jīng)過(guò)ZK909抽水試驗(yàn)該層涌水量較大，進(jìn)一步說(shuō)明該區(qū)域?yàn)榈叵滤袕搅鲙?，為未?lái)礦山開(kāi)采需要防范的富水區(qū)域。

6 結(jié)論

(1)由于巖性和地下水對(duì)巖石溶蝕的差異，存在含水性分段特征，本文以福泉大灣磷礦床為例，結(jié)合測(cè)井曲線和鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)劃分燈影組含水段，證明燈影組存在含水性分段特征。

(2)鉆孔物探測(cè)井和簡(jiǎn)易水文地質(zhì)編錄相結(jié)合的分析方法，對(duì)于貴州省內(nèi)巖溶主要充水含水層厚度大、傾角陡的礦山，確定主要充水含水層的實(shí)際有效厚度，以及合理預(yù)測(cè)礦井涌水量有較大的指導(dǎo)意義。

(3)由于本次勘探過(guò)程水文測(cè)井?dāng)?shù)量較少，對(duì)于整個(gè)首采區(qū)燈影組含水性分段的精確劃分，可能存在一定的不足。

圖5 燈影組含水段對(duì)比圖