探析礦山水文地質(zhì)資源的勘查方法與手段

張雪婷，王小剛

（陜西地礦區(qū)研院有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

在礦山水文地質(zhì)資源勘查過(guò)程當(dāng)中，勘查內(nèi)容與工作投入量應(yīng)當(dāng)充分考慮研究區(qū)地質(zhì)情況、勘查階段以及勘查類(lèi)型等科學(xué)確定，首選勘查準(zhǔn)確、效率高經(jīng)濟(jì)環(huán)保的勘查技術(shù)手段，同時(shí)結(jié)合勘查區(qū)工作實(shí)際，對(duì)施工方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，符合勘查工作要求，這樣才能更好地開(kāi)展水文地質(zhì)資源勘查工作，提高勘查效率和質(zhì)量，為能源開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下面結(jié)合礦山水文地質(zhì)勘查工作實(shí)際，對(duì)地質(zhì)資源勘查方法和手段進(jìn)行闡述，以供參考。

1 地質(zhì)測(cè)量

地質(zhì)測(cè)量是對(duì)研究區(qū)，在以往礦山地質(zhì)調(diào)查資料基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量工作，通過(guò)此項(xiàng)工作了解和掌握所研究礦床的地層形成時(shí)代、構(gòu)造特點(diǎn)、巖性特征以及巖漿巖活動(dòng)等，對(duì)于礦山水文地質(zhì)條件準(zhǔn)確判斷。本文以陜西省某礦山地質(zhì)調(diào)查為例，發(fā)現(xiàn)該研究區(qū)水文地質(zhì)資源非常豐富，礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏量非常巨大，地質(zhì)測(cè)量圖件比例尺區(qū)域性圖件應(yīng)選擇1／10萬(wàn)～1／2.5萬(wàn)。

2 地球化學(xué)調(diào)查

地球化學(xué)調(diào)查應(yīng)當(dāng)在礦山水文地質(zhì)資源勘查的不同階段同時(shí)進(jìn)行，化驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中選擇地表水以及大氣降水等代表樣品，對(duì)于處于深部位置的能源儲(chǔ)量進(jìn)行判斷，對(duì)于放射性同位素以及穩(wěn)定同位素開(kāi)展測(cè)定工作，對(duì)礦體成因以及礦石形成年齡展開(kāi)詳細(xì)的判斷，在比例尺上，地質(zhì)測(cè)量和地球化學(xué)調(diào)查應(yīng)當(dāng)保持一致。

3 地球物理調(diào)查

在礦山水文地質(zhì)資源調(diào)查過(guò)程當(dāng)中，地球物理調(diào)查是重要的組成部分，主要于普查階段開(kāi)展。在普查前提下開(kāi)展詳查工作，針對(duì)具有資源開(kāi)采優(yōu)勢(shì)區(qū)域開(kāi)展補(bǔ)充調(diào)查，對(duì)地質(zhì)資源儲(chǔ)量范圍科學(xué)地進(jìn)行確定，了解深部隱伏斷裂以及礦田基底起伏狀態(tài)。在調(diào)查研究地層儲(chǔ)量過(guò)程當(dāng)中，通常采用人工地震法進(jìn)行研究，能夠準(zhǔn)確的判定斷裂產(chǎn)狀、位置，并了解礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)；能源儲(chǔ)量的規(guī)模與及所處的地層位置，通過(guò)磁大地電流法便能有效確定，地面測(cè)繪應(yīng)當(dāng)和地球物理調(diào)查，保持一致的比例尺，物探資料的獲得需要充分考慮礦山能源開(kāi)采區(qū)域所具有的地質(zhì)條件，并對(duì)地質(zhì)特征進(jìn)行全面研究，對(duì)成果開(kāi)展綜合解譯，科學(xué)的布置勘探井[1]。

4 鉆探

（1）在設(shè)計(jì)勘探井過(guò)程當(dāng)中或者施工時(shí)以及測(cè)試勘探井的各種數(shù)據(jù)，都需要和水文地質(zhì)條件相滿(mǎn)足，對(duì)代表性計(jì)算參數(shù)進(jìn)行獲取，更好地對(duì)水文地質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。坑探井必須要垂直。坑探井的口徑必須要達(dá)到取樣測(cè)井要求，抽水試驗(yàn)設(shè)備在完井后進(jìn)行安裝，探采結(jié)合井，必須要符合生產(chǎn)井生產(chǎn)過(guò)程中抽水量的需求，同時(shí)滿(mǎn)足水泥固井濾水管下入要求。地質(zhì)勘探井，保持在9191mm終井口徑。

圖1 地質(zhì)勘探井的勘查施工圖

（2）每個(gè)進(jìn)行水文地質(zhì)資源勘探區(qū)域應(yīng)當(dāng)具備取芯的勘探井一到兩個(gè)，并有效結(jié)合探采，可以對(duì)巖心不間斷地進(jìn)行采取，并將巖屑錄井和鉆進(jìn)過(guò)程中的錄井充分做好。地層劃分和破碎帶的確定以及巖性?xún)?chǔ)層與厚度等方面，巖屑錄井與巖屑采取都應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)要求[2]。

（3）利用地球物理測(cè)井對(duì)坑探井鉆進(jìn)以及完井后開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)井工作，根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)定測(cè)井項(xiàng)目，通常針對(duì)某一井段開(kāi)展井徑與井斜與電阻率以及自然電位等工作內(nèi)容。這些項(xiàng)目在完井之后也需要開(kāi)展。

（4）鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行觀察，觀察目的井段，泥漿池泥漿量與泥漿槽液面，對(duì)有無(wú)漏失量進(jìn)行分析，對(duì)鉆井過(guò)程當(dāng)中的各種情況詳細(xì)記錄，出現(xiàn)井噴、井涌，需要對(duì)其涌出量和高度等進(jìn)行詳細(xì)的觀察與記錄，并詳細(xì)記錄噴涌前后發(fā)生的泥漿性能改變以及噴涌規(guī)律。對(duì)井口泥漿細(xì)地進(jìn)行測(cè)定，對(duì)礦層進(jìn)行鉆進(jìn)過(guò)程中必須要進(jìn)行加密觀察并將相應(yīng)的記錄做好，同時(shí)詳細(xì)的記錄放空、跳轉(zhuǎn)、對(duì)蹩等情況，綜合的分析水文地質(zhì)方面的情況。

（5）勘探井與探采結(jié)合井都需要開(kāi)展完井試驗(yàn)，在計(jì)算相關(guān)參數(shù)的情況下對(duì)水文地質(zhì)資源開(kāi)展測(cè)定與評(píng)價(jià)，穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)以及非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)是主要的完井試驗(yàn)，必須要確保抽水井涌水量處于常量下，保持3%的變化幅度。開(kāi)展穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，主要包括三次沉降，單井多井以及群井抽水試驗(yàn)是主要的完井試驗(yàn)類(lèi)型。

單井抽水試驗(yàn)通常需要進(jìn)行三個(gè)落程的抽水試驗(yàn)，必須要進(jìn)行8h～12h的穩(wěn)定時(shí)間，對(duì)流量與水位降低的關(guān)系進(jìn)行確定，并對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行獲取，水位變化通過(guò)井下壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，利用孔口對(duì)水位進(jìn)行直接測(cè)量時(shí)，對(duì)孔內(nèi)水文情況進(jìn)行及時(shí)測(cè)量。

群井抽水試驗(yàn)是在影響范圍半徑之中，對(duì)據(jù)有觀察井的兩個(gè)及兩個(gè)以上鉆井開(kāi)展抽水試驗(yàn)工作，勘探階段與，相應(yīng)的開(kāi)采方案相結(jié)合，開(kāi)展1組～2組試驗(yàn)，通常制作一個(gè)落程，抽水應(yīng)當(dāng)持續(xù)一周，對(duì)水位下降情況進(jìn)行確定，了解和開(kāi)采量的關(guān)系，并對(duì)開(kāi)采方案科學(xué)確定[3]。

5 取樣分析

（1）針對(duì)地質(zhì)體開(kāi)展化學(xué)分析，主要包括微量元素放射性元素及總α總β放射性的分析，同時(shí)根據(jù)情況對(duì)淺層礦層具體情況進(jìn)行實(shí)際勘查，分析相應(yīng)的污染指標(biāo)，主要包括酚、氰等分析內(nèi)容，同時(shí)依照各種不同利用目的，對(duì)分析項(xiàng)目進(jìn)行增加。在不同勘查階段勘查井應(yīng)當(dāng)全面的進(jìn)行取樣分析礦石成分，分析放射同位素，可以選擇三到五個(gè)階段進(jìn)行分析，主要包括五到七個(gè)勘探階段。

（2）測(cè)定同位素過(guò)程當(dāng)中主要包括（18O、34S、2H）等穩(wěn)定同位素和（3H、14C）等放射性同位素，對(duì)井下水成因，年齡以及補(bǔ)給情況等展開(kāi)全面而又詳細(xì)的研究。在詳查穩(wěn)定同位素方面，可以選擇1個(gè)～2個(gè)，勘查階段主要進(jìn)行1個(gè)～3個(gè)。

（3）分析氣體成分主要的內(nèi)容為H2S、CO2、O2、N2、CO、NH4、CH4、Ar、He，對(duì)地?zé)崃黧w質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，井、泉具有逸出氣體時(shí)，需要對(duì)氣體樣品進(jìn)行采集，開(kāi)展氣體分析工作[4]。

6 礦山水文地質(zhì)情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

在實(shí)際勘查時(shí)，需要對(duì)水文地質(zhì)變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)其開(kāi)采動(dòng)態(tài)變化規(guī)律詳細(xì)研究，熱田已經(jīng)開(kāi)發(fā)的，需要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)于開(kāi)采降落漏斗實(shí)際情況充分了解和掌握，更好地指導(dǎo)礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作，以及指導(dǎo)預(yù)防地面沉降與塌陷等問(wèn)題的研究工作，布設(shè)觀測(cè)井過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，礦山在普查階段需要一到兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)于每個(gè)熱儲(chǔ)進(jìn)行詳查階段，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一到二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；勘察階段進(jìn)行而到三個(gè)設(shè)定。水文情況、壓力、礦石化學(xué)成分是主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，并依照各種動(dòng)態(tài)類(lèi)型科學(xué)地確定監(jiān)測(cè)頻率[5,6]。