礦區(qū)水文地質(zhì)勘察存在的問(wèn)題及對(duì)策

張濤

【摘 要】本文通過(guò)分析當(dāng)前我國(guó)礦區(qū)水文地質(zhì)勘察中存在的主要問(wèn)題，從水文地質(zhì)鉆孔的布置、鉆機(jī)的選型以及簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)工作等角度出發(fā)，研究了有效的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)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(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】礦區(qū)；水文地質(zhì)勘察；試驗(yàn)；觀測(cè)

一、礦區(qū)水文地質(zhì)勘查的幾個(gè)階段

（一）普查階段

普查階段的主要任務(wù)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(yuǎn)景規(guī)劃提供水文地質(zhì)依據(jù)。其要求通過(guò)區(qū)域水文地質(zhì)測(cè)繪，鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)勘測(cè)，泉、井、鉆孔的流量、水位、水溫的動(dòng)態(tài)觀測(cè)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?xiàng)l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(duì)煤層開采可能有重大影響的含水層富水性；地下水的補(bǔ)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(wù)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(píng)價(jià)供水水源，并且預(yù)測(cè)可能引起的環(huán)境水文和工程地質(zhì)問(wèn)題，為礦區(qū)的整體規(guī)劃或者總體設(shè)計(jì)提供水文地質(zhì)依據(jù)。

其要求是通過(guò)礦區(qū)水文地質(zhì)測(cè)繪，水文地質(zhì)觀測(cè)，抽水試驗(yàn)等工作，初步查明普查階段已初步了解的各類有關(guān)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(duì)礦區(qū)內(nèi)可供利用的供水的水量、水質(zhì)作出初步評(píng)價(jià)。

（三）精查階段

其任務(wù)是查明井田水文地質(zhì)條件、充水因素，預(yù)測(cè)礦井涌水量，提出礦井水防治及綜合利用的建議，評(píng)價(jià)供水水源，預(yù)測(cè)因礦井排水和礦區(qū)供水引起的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題，為礦井的設(shè)計(jì)提供水文地質(zhì)依據(jù)。

要求是通過(guò)大比例尺的水文地質(zhì)測(cè)繪、觀測(cè)、抽水試驗(yàn)等工作手段，查明井田直接和間接充水含水層的特征；評(píng)價(jià)礦井充水因素，預(yù)測(cè)礦井涌水量；指出礦床開采過(guò)程中可能發(fā)生突水的層位和地段；預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)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(wèn)題，對(duì)井田內(nèi)可供利用的地下水的水量、水質(zhì)作出評(píng)價(jià)。

二、礦區(qū)水文地質(zhì)勘察中存在的問(wèn)題

（一）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員綜合素質(zhì)偏低

目前我國(guó)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。現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)或管理人員職業(yè)道德休養(yǎng)偏低，工作態(tài)度懶散，對(duì)于國(guó)家有關(guān)的建筑法律、法規(guī)、規(guī)范不了解或者不熟悉，不能及時(shí)的貫徹和執(zhí)行到每一個(gè)鉆孔中去，使得施工作業(yè)人員盲目施工。而且有些技術(shù)人員對(duì)于后期的勘察報(bào)告編寫也是草草了事，比如在沒(méi)有進(jìn)行測(cè)井參數(shù)對(duì)比的情況下就隨意繪制水文地質(zhì)觀測(cè)曲線，隨意編造含水層的滲透、含水特征參數(shù)，導(dǎo)致勘察報(bào)告與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況嚴(yán)重不符等。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員大部分是農(nóng)民工，往往沒(méi)有受過(guò)良好的教育和正規(guī)的職業(yè)技能培訓(xùn)，在施工過(guò)程中往往是怎樣方便怎樣施工，最終導(dǎo)致取樣不合格，現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確等。

（二）對(duì)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)工作不夠重視

礦區(qū)勘探進(jìn)行鉆探施工時(shí)，鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)雖說(shuō)每每被寫在礦區(qū)的勘察設(shè)計(jì)或鉆孔的單孔設(shè)計(jì)中，但多因施工人員難以認(rèn)識(shí)到其意義以及監(jiān)管不及時(shí)等問(wèn)題，導(dǎo)致多數(shù)數(shù)據(jù)失去應(yīng)有的價(jià)值。鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探過(guò)程中已是不可或缺的手段之一，其對(duì)后續(xù)的水文地質(zhì)工作在分析、研究、評(píng)價(jià)等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)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(bǔ)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(shí)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(wèn)題的技術(shù)對(duì)策

（一）礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的主要方法

1.水文地質(zhì)測(cè)繪

水文地質(zhì)測(cè)繪是對(duì)工作區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)地的觀察、測(cè)量、描述，并繪制成圖件，以說(shuō)明地下水的形成條件、賦存狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)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(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，常采用物探先行，鉆探驗(yàn)證的程序來(lái)提高勘探效率和保證勘探質(zhì)量。

3.水文地質(zhì)試驗(yàn)

水文地質(zhì)試驗(yàn)是進(jìn)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(yàn)包括抽水試驗(yàn)、井下放水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、連通試驗(yàn)、地下水流向、速度測(cè)定等，其中最主要的是抽水試驗(yàn)。

4.水文地質(zhì)觀測(cè)

水文地質(zhì)觀測(cè)又稱為地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)，是研究各種地下水要素隨時(shí)間變化，闡明區(qū)內(nèi)地下水形成和變化規(guī)律，進(jìn)行水位、水量、水質(zhì)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的重要手段。在礦區(qū)水文地質(zhì)勘查中，監(jiān)測(cè)礦區(qū)地下水要素隨開采活動(dòng)的變化，對(duì)于分析礦井充水條件的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)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(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)分析

為取得地下水水質(zhì)，巖石的物理、水理和力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，巖石的破壞和溶蝕機(jī)理等資料，需要采集水、巖、土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室鑒定、分析和試驗(yàn)，為分析評(píng)價(jià)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(lái)說(shuō)礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探鉆孔可以分為勘探孔、試驗(yàn)孔、觀測(cè)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(zhǔn)確獲得礦區(qū)水文地質(zhì)資料的同時(shí)，應(yīng)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(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件和物探資料，然后按照先疏后密、點(diǎn)線、深淺結(jié)合的原則進(jìn)行布孔，同時(shí)還要盡量做到一孔多用。水文地質(zhì)鉆孔的孔深、孔徑的設(shè)計(jì)還要考慮鉆孔類型、預(yù)計(jì)出水量、井管以及過(guò)濾器類型的要求。對(duì)于含水的基巖層或巖溶地區(qū)，鉆孔應(yīng)穿透含水層或巖溶發(fā)育帶。

（三）做好鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)工作

1.水位觀測(cè)

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

水位在孔口以下時(shí)也必須按以上規(guī)定及時(shí)測(cè)定水位，可用測(cè)鐘、電測(cè)水位計(jì)等工具觀測(cè)，但觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)必須牢固，并經(jīng)常檢查測(cè)繩長(zhǎng)度，一般10m以內(nèi)誤差小于5cm。

2.水溫觀測(cè)

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

用緩變溫度計(jì)或熱敏電阻溫度計(jì)測(cè)量，同時(shí)測(cè)定氣溫。

3.沖洗液消耗量觀測(cè)

（1）沖洗液性質(zhì)的測(cè)定

對(duì)沖洗液進(jìn)孔和返出孔口的差異進(jìn)行比較，主要觀測(cè)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(duì)自然造漿的鉆孔，每班必須測(cè)定一次泥漿的粘度；對(duì)合作泥漿的鉆孔，每回次必須測(cè)定泥漿水位。每班測(cè)定泥漿比重及其粘度、溫度變化等。

用機(jī)臺(tái)泥漿儀器箱測(cè)試，包括：①打氣筒失水儀；②比重秤；③含砂量?jī)x；④漏斗粘度計(jì)；⑤PH試紙。

（2）沖洗液消耗量的觀測(cè)

每回次測(cè)量一次。當(dāng)孔內(nèi)突然變化時(shí)，增加測(cè)量次數(shù)。

4.涌、漏水現(xiàn)象的觀測(cè)

鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)涌水時(shí)，應(yīng)記錄其位置，并立即停鉆，提升鉆具、安裝水頭測(cè)壓裝置。測(cè)量水頭高度，測(cè)定涌水量及水溫。

5.其他

鉆孔終孔后，無(wú)論是觀測(cè)孔還是封閉孔均應(yīng)進(jìn)行洗孔，并作好洗孔的詳細(xì)記錄。洗孔結(jié)束后應(yīng)進(jìn)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(cè)。水位和流量的觀測(cè)時(shí)間間隔，應(yīng)由密到疏。一般要求按第1分鐘觀測(cè)

1次、時(shí)間間隔2分鐘觀測(cè)10次、時(shí)間間隔5分鐘觀測(cè)10次、時(shí)間間隔10分鐘觀測(cè)5次、時(shí)間間隔30分鐘觀測(cè)5次、以后時(shí)間間隔60分鐘進(jìn)行觀測(cè)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(cè)。若為觀測(cè)孔，還必須用止水材料如混凝土等進(jìn)行孔口止水，同時(shí)安裝孔口觀測(cè)裝置，以便以后進(jìn)行定期觀測(cè)。止水材料凝固后，用水泵注水即“壓差法”進(jìn)行止水檢查，檢查合格者則予以驗(yàn)收。反之，則必須重新處理，直到檢查合格為止。

（四）加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員及現(xiàn)場(chǎng)管理人員的教育培訓(xùn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，高科技成果在礦區(qū)水文地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用的也越來(lái)越多，施工設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理和從業(yè)人員的文化素質(zhì)和技術(shù)水平的要求也相應(yīng)提高，除了要掌握一定的理論知識(shí)以外，還要熟悉相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，這樣就必須加強(qiáng)從業(yè)人員的教育培訓(xùn)工作。教育培訓(xùn)的內(nèi)容要做到適時(shí)、適地、方式多樣，嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)講求實(shí)效，目的在于強(qiáng)化他們的操作技能和自我防護(hù)意識(shí)，避免在鉆探工作過(guò)程中一旦發(fā)生突水或有害氣體泄漏，對(duì)其造成重大的傷害。

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