礦區水文地質勘查鉆孔抽水試驗初探析

■謝萬兵

（新疆地質礦產勘查開發局第三地質大隊 新疆庫爾勒 841000）

礦區水文地質勘查鉆孔抽水試驗初探析

■謝萬兵

（新疆地質礦產勘查開發局第三地質大隊 新疆庫爾勒 841000）

本文介紹了鉆孔抽水試驗目的、分類與方法，分析了抽水試驗技術要求與應注意的問題。

礦區鉆孔抽水試驗抽水層位

1 鉆孔抽水試驗目的、分類與方法

1.1 鉆孔抽水試驗目的

鉆孔抽水試驗是通過對水位、水量和水質的變化量觀測，達到了解認識涉水圍巖的水理性質，間接計算反映巖土層的含(透)水程度、滲透能力、水力聯系、邊界條件等的試驗方法。通過鉆孔抽水試驗可以實現劃分含（隔）水層、統計含水層厚度、獲得水位和流量關系、求取鉆孔單位涌水量、計算滲透系數……就是說確定礦區水文地質類型、預算礦井涌水量、定量評價礦區水文地質條件等也都是通過鉆孔抽水試驗獲取的數據來完成的。

1.2 抽水試驗分類

抽水試驗主要分為單孔抽水、多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水。

（1）單孔抽水試驗：僅在一個試驗孔中抽水，用以確定涌水量與水位降深的關系，概略取得含水層滲透系數。

（2）多孔抽水試驗：在一個主孔內抽水，在其周圍設置若干個觀測孔觀測地下水位。通過多孔抽水試驗可以求得較為確切的水文地質參數和含水層不同方向的滲透性能及邊界條件等。

（3）群孔干擾抽水試驗：在影響半徑范圍內，兩個或兩個以上鉆孔中同時進行的抽水試驗；通過干擾抽水試驗確定水位下降與總涌水量的關系，從而預測一定降深下的開采量或一定開采定額下的水位降深值，同時為確定合理的布井方案提供依據。

（4）試驗性開采抽水試驗：是模擬未來開采方案而進行的抽水試驗。一般在地下水天然補給量不很充沛或補給量不易查清，或者勘察工作量有限而又缺乏地下水長期觀測資料的水源地，為充分暴露水文地質問題，宜進行試驗性開采抽水試驗，并用鉆孔實際出水量作為評價地下水可開采量的依據。

1.3 抽水試驗的方法

單孔抽水試驗采用穩定流抽水試驗方法，多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水試驗一般采用非穩定流抽水試驗方法。在特殊條件下也可采用變流量(階梯流量或連續降低抽水流量)抽水試驗方法。抽水試驗孔宜采用完整井(巨厚含水層可采用非完整井)。觀測孔深應盡量與抽水孔一致。

2 抽水試驗技術要求要點

2.1 試驗孔段或抽水試段

一般根據設計判定相應層位即可。在一個探索性的---普查礦區，則要依據主勘礦體確定礦體頂板、底板，結合礦體頂板、底板所屬含水層的富水性差異，第四系覆蓋層巖性特征及滲透性，礦體傾角（可能的合理的開采方式），確定抽水試段。

2.2 抽水層位

當礦體產狀較平緩時，礦體底板含水層富水性較頂板的強，礦坑充水以底板含水層為主要，硐采，這樣的情況使用分層抽水，并且僅抽底板含水層的。

當礦體產狀較陡立時，礦體底板含水層富水性較頂板的強，礦坑充水以底板含水層為主要，硐采，這樣的情況使用分層抽水，并且僅抽底板含水層的。

當礦體產狀陡立時，礦體頂板含水層富水性與底板的相近，礦坑充水方式為頂板、底板含水層充水，硐采，這樣的情況使用混合抽水，求取頂板、底板含水層的綜合滲透參數。礦體產狀較平緩時，礦體頂板含水層富水性與底板的相近，礦坑充水方式為頂板、底板含水層充水，硐采，這樣的情況使用混合抽水，求取頂板、底板含水層的綜合滲透參數。

2.3 水溫、氣溫觀測時間的要求

抽水試驗開始的時候，即應該在涌水中以每1～2h一次的時間間隔測量水溫，同時測量氣溫。直至抽水試驗結束的時候在再提水或抽水。

2.4 水位、流量穩定時間的要求

穩定時段延續時間宜根據含水層的特征，補給條件確定。單孔抽水試驗最低不少于8h，潛水層抽水、帶觀測孔抽水和有越流以及潮汐影響的抽水，必須適當處長。

3 鉆孔抽水試驗中應注意的問題

3.1 水文地質情況

在鉆孔抽水試驗過程中，水文地質情況是應該考慮的主要因素，因為其對試驗設計、實施結果等，都會產生直接的影響。就試驗區域而言，有一斷裂構造地帶走向呈平行斷裂帶分布，該種地質結構對于成礦以及成巖等有著非常密切的關系。然而，該種地質構造下的水文條件也是我們采礦、工程建設過程中需要重點試驗、監測的對象。

3.2 抽水設備

抽水設備的選擇應考慮到地下水位深度（最大降深）、過濾器直徑以及可能的最大涌水量等幾個因素。如果地下水位不是很深，則盡量不要用深井泵，因為其最大流量只有10m3/h，當孔內涌水量很大時，最大降深往往達不到試驗要求，這個情況我們經常遇到。即使地下水位略低于離心泵的允許吸上真空高度，也可以用挖坑等辦法，將水泵放置在坑底，以降低泵的幾何安裝高度，使其達到抽水要求。在用離心泵抽水時，我們經常遇到水泵開動后不出水或運轉中出水量不足的情況。分析原因主要是：（1）水泵未灌滿水；（2）抽水閥門堵塞；（3）水泵或吸水管內有空氣；（4）葉輪磨損嚴重。所以在安裝水泵時要對這幾方面重點檢查。

3.3 抽水試驗孔結構的確定

選擇抽水孔結構必須考慮以下幾個因素：（1）為保證孔內有足夠的涌水量以供抽水，要求孔徑大一些好。（2）既要保證水泵吸水管能放進過濾器 （根據抽水試驗有關規程，過濾器直徑大于108mm內；又要保證過濾器與井壁管之間有足夠大的環狀間隙，以便安放觀測管。所以，過濾器的規格比井壁管一般要小!級以上。（3）要考慮地質條件對下井壁管的影響。在地質條件比較差的情況下，直徑大的井壁管要下到孔底難度較大。

4 礦區地質勘查鉆孔抽水試驗應用

某礦區地層上部為砂礫石深度0～10米，向東側河谷地帶漸薄；依次為厚層狀泥巖、砂巖夾灰巖及泥質灰巖與白云巖，深度10～668米；厚層狀砂巖夾鉛鋅礦礦層，深度668～800米。地層產狀N～NW，傾角50～80度，層理較發育。

4.1 含水層劃分

本孔的含水層劃分見表1。

4.2 隔水層劃分

主要為厚層狀泥巖及含砂質泥巖構成，分布于含水層之間及上部段，孔深640.0～668.00米為天青石化白云巖，厚28.0米，巖石較完整，也為本孔段的隔水層。

P623.3[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-264-1