渦陽縣龍山石灰巖地區電測深法找水及鉆孔驗證

程錦亮, 郁苗苗, 王 燦

(安徽省煤田地質局水文勘探隊，安徽 宿州 234000)

1 研究區石灰巖地下水地質特征

1.1 研究區地質概況

渦陽縣位于淮北平原西部，屬華北型地層范疇，在水文地質分區上屬于淮北煤田水文地質單元之南區的渦陽礦區。龍山鎮位于渦陽縣東北方向，受周邊煤礦開采影響，區內松散層地下水水位持續下降，水質氟含量嚴重超標。在龍山鎮北、東北部有低丘后山，出露石灰巖地層，石灰巖厚度0～450 m，為石灰巖夾白云質石灰巖，含泥質，局部夾泥巖薄層，泥晶及微晶結構，巖溶裂隙發育，但發育不均。石灰巖含水層富水性為弱—強，差異較大。

1.2 石灰巖巖溶裂隙含水性能

石灰巖的主要成分是碳酸鈣，含少量的碳酸鎂。石灰巖的化學活動性是巖石中大量存在于各類天然水中的鹽基及碳酸溶解于水中，從而形成大量的裂隙和溶洞，大大增加了巖石透水性。石灰巖裂隙的形成主要在褶皺形成時期發生，特別是石灰巖硬化后更為顯著。具有塑性的薄層及帶狀石灰巖，在褶曲變形時形成微裂隙和不連續裂隙，從而形成裂隙網[1]。

2 工作布置

依據本區水文地質、地球物理特征、場地位置等條件，在龍山鎮后山、龍山周邊布設對稱四極電測深點70個，其中2#、3#、4#測深點在同一剖面，布極方向為南—北向； 57#、58#、59#測深點在同一剖面，布極向為東南—西北向。工作布置見圖1。

圖1 工作布置圖

3 經驗系數法及電測深數據成果解釋分析

3.1 經驗系數法

巖層分界面的實際深度與曲線轉折點的橫坐標(即電性層起始點的供電電極距(AB/2)值)有一定關系，一般規律是巖層界面深度小于或等于曲線轉折點的橫坐標。實際深度與曲線轉折點的AB/2值的比值叫深度修正系數。在山丘基巖地區找水中不斷總結和改進研究成果，利用修正系數解釋埋藏深度，一般可滿足找水定井的要求。基巖地區深度修正系數見表1[2-3]。

表1 基巖地區深度修正系數表

3.2 電測深數據成果解釋

為節省篇幅，以2#、3#、4#、57#、58#、59#點為代表予以解釋，其電測深曲線如圖2～圖7所示。

圖2 2#點電測深曲線圖

圖3 3#點電測深曲線圖

圖4 4#點電測深曲線圖

圖5 57#點電測深曲線圖

圖6 58#點電測深曲線圖

圖7 59#點電測深曲線圖

通過對6個點電測深曲線對比分析，并經深度值修正計算可知，6個測深點處松散層覆蓋較薄，約20 m。2#測深點從入巖到140 m，電測深曲線一直呈現上升趨勢，為致密灰巖體，富水性弱，從171～245.5 m、258.5～284.5 m出現凹狀，反映該處巖溶較發育，富水性強；3#測深點從入巖深度20～170 m，電測深曲線呈45°上升，富水性弱，174～193.5 m、213～336 m電測深曲線呈水平、下降趨勢，說明此處富水性強；4#測深點電測深曲線形態和2#、3#點整體相似，但電測深曲線異常深度更大，從245～356 m曲線出現低阻異常，表明其巖溶發育更好，富水性更強。綜合分析，由南向北(2#、3#、4#測深點)出現巖溶發育深度逐漸加深，富水性更強。

57#、58#、59#測深點表明新地層厚度在20 m左右，三條電測深曲線在下部都有低異常反應。57#測深點從200 m處電測深曲線陡升趨勢變緩，從258.5 m深度處開始出現平直異常反應；58#點從190.5 m電測深曲線上升趨勢變緩，出現平直異常，疑似賦水反應；59#點電測深曲線從20 m入巖到152.5 m曲線呈45°角陡升，從180 m開始曲線陡升趨勢變緩,出現賦水反應，258.5～362.5 m曲線呈下降趨勢、現凹狀異常，說明底部可能巖溶發育。結合三個測深點的電測深曲線及在同一剖面的特點分析可知，賦水層埋深由東南—西北逐漸變淺，異常反應比較明顯。

綜上，基本查明了龍山鎮周邊石灰巖巖溶發育及其富水性特征，結合實際地形，成井位置選3#、59#處，分別為1號水井和2號水井。

4 鉆探和抽水試驗驗證

4.1 鉆探成孔及測井驗證

龍山鎮1號水井和2號水井測井曲線圖如圖8所示。

圖8 測井曲線圖

龍山鎮1號水井終孔深度為275.35 m，經鉆探揭露及測井確定基巖埋深17.35 m，與電測解釋的20 m相差2.65 m，破碎帶賦水位置為165～192.45 m、214.95～225.35 m、251.2～263.8 m，與電測含水層甚為吻合。

龍山鎮2號水井終孔深度287.15 m，頂板埋深在20.65 m處，上部主要為黃土、黏土及黏土質砂；20.65～206.5 m、235.5～263.1 m、273.4～281.2 m由灰色石灰巖夾泥巖等組成；206.5～235.5 m、263.1～273.4 m、281.2～287.15 m巖溶發育，富水性較強。

4.2 抽水性驗證

兩口水井均在石灰巖段抽水2次，其中龍山鎮2號水井作為觀測孔非穩定流抽水1次。按《供水水文地質勘察鉆孔工程質量驗收標準》驗收，優質2次，優質率100%，本次勘探抽水試驗質量好，可以作為計算水文地質參數和評價地下水資源量的依據。1號井涌水量160 m3/h，2號井涌水量144 m3/h，遠大于建設者50 m3/h的期望，因此索性成井，但下部含水層未能得到利用。抽水試驗數據見表2。

表2 抽水試驗數據一覽表

5 結語

在石灰巖地層探測中，電測深法是一種具有明顯優勢的工程物探方法。通過此次勘查工作，在研究區周邊查明多處異常點。通過鉆探與抽水試驗驗證，已完工的兩口水井是本區水量最大、降深最小的水井，取得了較好的找水效果，為渦陽縣龍山鎮可持續發展及人民飲用水安全提供保障。