水文地质钻探设计思路简析

水文地质钻探设计思路简析

[摘要]水文地质钻探是直接探明地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段，是进行各种水文地质试验的必备工程。也是对水文地质测绘、水文地质物探成果所作地质结论的检验方法。随着水文地质调查阶段的深入，水文地质钻探工作量在整个勘查工作中占有越来越重要的地位。

[关键词]水文地质 钻孔 布置 实例

水文地质勘查方法包括水文地质测绘、水文地质勘探、抽水试验、地下水位动态观测和实验室实验、分析，本文中将对矿区水文地质钻探技术及方法进行阐述。

水文地质钻探是水文地质勘查工作中取得地下水文地质资料的主要技术方法。也是开发利用深层地下水取得钻井工程的唯一技术手段。他的基本任务是在水文地质测绘、水文物探的基础上，进一步查明含水层的岩性、构造、厚度、埋深分布及水量、水质、水温等水文地质条件、特征和参数。解决和验证水文地质测绘和物探遥感工作中难以解决的水文地质问题。为评价和合理开发利用地下水资源提供可靠的水文地质地质资料和依据。同时在“以探为主，探采结合”成井或专门打井后开采地下水，为工农业生产、国防建设和城镇居民及干旱地区人民提供生产生活用水或矿泉水饮料，直接为国民经济建设和人民生活服务。

1 水文地质钻探的实用性

在水文地质勘查中其优点有：①水文地质钻探可直接揭露地下水（含水层），能够确定含水层的埋藏深度、厚度、岩性、空隙率和分布状况；②水文地质钻探可以确定各含水层

与地表水体之间的水力联系；③水文地质钻探可以用做抽水试验，测定各含水层的水文地质参数；④水文地质钻探可以实现地下水位动态观测；⑤水文地质钻探可以取水样做水质分析。

2 水文地质钻孔的基本类型

2.1 地质孔

通常只在中小比例尺的区域水文地质普查中布置，一般要通过钻探取芯进行地层描述和进行简易水文地质观测，但不进行抽水试验。

2.2 水文地质孔

在各种比例尺的水文地质普查与勘探中布置，一般要进行单孔稳定流抽水试验，必要时需进行多孔非稳定流抽水试验，以获取不同要求的水文地质参数，评价计算地下水资源。

2.3 探采结合孔

在各种比例尺的水文地质普查与勘探中均会遇到。

2.4 观测孔

有抽水试验观测孔和长期观测孔两种，通常只在大、中比例尺的水文地质勘探中布置。

3 水文地质钻孔布置原则

依据工作区实际地质地貌特征，遵循相关规范，并符合经济要求：①水文勘探设计前，必须充分收集已有的地质、水文地质和物探资料，把设计重点放在未查清的地段上；②根据不同目的和水文地质勘探的阶段进行勘探设计和布置水文地质钻孔；③对控制水文地质条件的钻孔应先疏后密、点线结合、深浅结合：④水文地质钻孔以探为主，在查明水文地质条件的基础上应尽量做到一孔多用，如用于供水排水疏干及长期观测等；⑤可根据施工中出现的新情况或获得的新资料，对原计划方案进行必要的修改和调整。

4 钻孔结构设计

4.1 孔深的确定

钻孔的深度应该根据钻孔的目的、要求、地质条件，并结合钻探技术条件来确定水文地质勘探孔，原则上应该揭穿矿区的主要含水层，深度取决于含水层底板的深度；对基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要富水段或富水构造带；对岩溶含水层，钻孔应穿透岩溶发育带；根据钻探设备所允许的深度范围和目前可能的开采深度确定孔深。

4.2 孔径的确定

孔径设计包括开孔直径、终孔直径和变径尺寸的确定。用于探明水文地质条件的勘探孔、抽水试验孔和地下水动态观测孔，一般小口径，而且抽水孔和观测孔常需要变径止水。用于供水目的的开采孔、探采结合孔或水位疏降孔，采用较大的口径，以满足安装抽水设备和一定的抽水量要求，在松散地层中其口径多400mm以上。在基岩中一般也应大于200mm。井下探放水孔常42mm、54mm、60mm的孔径，一般不超过60mm。

对于结构比较复杂的钻孔，设计孔径时应首先确定终孔直径，根据变径次数和变径尺

寸，由于向上逐步推定钻孔的开孔直径。终孔直径的确定：终孔直径的大小，主要取决于预计钻孔的出水量、过滤器的尺寸和抽水设备的类型等。确定变径的深度和尺寸：根据已确定的终孔直径，再按预计要求，隔离的含水层个数及止水方法、部位和要求，并考虑孔壁的稳定程度等多种因素，来确定钻孔变径与否、变径的深度和变径尺寸，以及下套管的深度和直径。确定开孔直径：根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，自下而上逐级推定开孔直径。一般水文地质钻孔的开孔直径都大于终孔直径。

5 煤炭详查水文钻孔实例简析

陕西省子长县涧峪岔地区煤炭详查阶段拟在勘探线上设计2个水文地质试验兼探煤钻孔，设计对延安组、瓦窑堡组顶-5号煤、5号煤-3-3号煤含水层段进行稳定流抽水试验。具体到某个钻孔抽哪层水，详见表6。设计水文钻孔主要是为了取得含水层的水文地质参数，对可能影响矿区开发建设的水文地质条件做出评价。

抽水试验钻孔施工采用清水钻进，当地层破碎不能用清水钻进时，应在主要含水层或试验段（观测段）用清水钻进，若必须采用泥浆钻进时，应采取有效地洗井措施。抽水试验孔试验段孔径以满足设计的抽水量和安装抽水设备为原则，终孔孔径不小于110mm。抽水试验过程严格按照《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》和《钻孔抽水试验质量标准》执行。抽水试验结束后，按要求采取水样。

6 结束语

水文地质钻探是水文地质勘查工作中最基本的勘探手段，也是主要的、可靠的手段，也是一项高成本、高风险而且施工复杂的专业技术。水文地质资料的准确性直接关系到矿山的工程设计及生产安全。做好水文地质钻孔的布置、结构设计和水文地质观测具有十分

重要的意义。

参考文献

[1]孙玉臣，程爱国，王佟，等.煤矿床水文地质、工程地质厦环境地质勘查评价标准[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[2]王燕.浅谈矿区的水文地质钻探技术.企业技术开发·中旬刊2012年[J].

[3]文汉平.工程地质勘察中的水文地质问题探讨，科技资讯，2008[J].

[4]常青锋，侯娟等.陕西省子长县涧峪岔地区煤炭详查实施方案.内部资料.